生物信息学 课程学习笔记 之 《生物信息学》 (第四版陈铭主编科学出版社) 科学出版社“十四玉五”普通高等教育本科规划教材 1生命科学经典教材系列 生物 生物信息学 (第四版) 信息学 陈铭主编 第一版 毕夏安 (如有改进或者建议，请发到邮箱bixiaan(@hnu.edu.cn) 2022年5月4日 1
生物信息学 1 课程学习笔记 之 《生物信息学》 （第四版 陈铭主编 科学出版社） 第一版 毕夏安 （如有改进或者建议，请发到邮箱 bixiaan@hnu.edu.cn） 2022 年 5 月 4 日
生物信息学 目录 第一章生物信息学的概念及发展历史 6 第一节生物信息学的发展历史 6 第二节生物信息学的研究领域 9 第三节生物信息学的主要应用 12 第四节生物信息学面临的挑战 21 第二章生物学数据库及其检索 24 第一节生物学数据库简介 24 第二节生物学数据库的数据存储格式 30 第三节生物学数据库的检索.… 37 第三章序列比对原理. 49 第一节序列比对相关概念 49 第二节序列比对打分方法 54 第三节序列比对算法 .59 第四节序列比对工具 .61 第五节多序列比对 65 第四章蛋白质结构预测与分析 71 第一节蛋白质结构组织层次 71 第二节蛋白质结构的测定与理论预测 ..79 第三节蛋白质对接 99 第四节蛋白质折叠与疾病… 102 第五章基因组学 110
生物信息学 2 目 录 第一章 生物信息学的概念及发展历史 ..................................................6 第一节 生物信息学的发展历史 ......................................................6 第二节 生物信息学的研究领域 ......................................................9 第三节 生物信息学的主要应用 ....................................................12 第四节 生物信息学面临的挑战 ....................................................21 第二章 生物学数据库及其检索 ............................................................24 第一节 生物学数据库简介 ............................................................24 第二节 生物学数据库的数据存储格式 ........................................30 第三节 生物学数据库的检索 ........................................................37 第三章 序列比对原理 ............................................................................49 第一节 序列比对相关概念 ............................................................49 第二节 序列比对打分方法 ............................................................54 第三节 序列比对算法 ....................................................................59 第四节 序列比对工具 ....................................................................61 第五节 多序列比对 ........................................................................65 第四章 蛋白质结构预测与分析 ............................................................71 第一节 蛋白质结构组织层次 ........................................................71 第二节 蛋白质结构的测定与理论预测 ........................................79 第三节 蛋白质对接 ........................................................................99 第四节 蛋白质折叠与疾病 ..........................................................102 第五章 基因组学 ..................................................................................110
生物信息学 第一节生物信息学的发展历史 110 第二节蛋白质编码基因的注释 114 第三节RNA基因的注释.… 119 第四节重复序列的注释 120 第五节假基因的注释 123 第六节案例分析：黄瓜基因组的注释 123 第六章转录组学 132 第一节转录组学概述 132 第二节试验设计和测序流程 .136 第三节转录组数据核心分析 ..139 第四节功能分析 ....146 第五节RNA-seq数据分析案例 154 第七章非编码RNA. 159 第一节非编码RNA概述 159 第二节非编码RNA的分类 .163 第三节microRNA.. 168 第四节IncRNA 172 第五节cireRNA .176 第六节其他小分子RNA 181 第八章蛋白质组学.… 187 第一节蛋白质组学概述 187 第二节蛋白质的大规模分离鉴定技术… 189 3
生物信息学 3 第一节 生物信息学的发展历史 ..................................................110 第二节 蛋白质编码基因的注释 ..................................................114 第三节 RNA 基因的注释.............................................................119 第四节 重复序列的注释 ..............................................................120 第五节 假基因的注释 ..................................................................123 第六节 案例分析：黄瓜基因组的注释 ......................................123 第六章 转录组学 ..................................................................................132 第一节 转录组学概述 ..................................................................132 第二节 试验设计和测序流程 ......................................................136 第三节 转录组数据核心分析 ......................................................139 第四节 功能分析 ..........................................................................146 第五节 RNA-seq 数据分析案例..................................................154 第七章 非编码 RNA.............................................................................159 第一节 非编码 RNA 概述............................................................159 第二节 非编码 RNA 的分类........................................................163 第三节 microRNA.........................................................................168 第四节 lncRNA.............................................................................172 第五节 circRNA............................................................................176 第六节 其他小分子 RNA.............................................................181 第八章 蛋白质组学 ..............................................................................187 第一节 蛋白质组学概述 ..............................................................187 第二节 蛋白质的大规模分离鉴定技术 ......................................189
生物信息学 第三节蛋白质的翻译后修饰 197 第四节蛋白质分选 198 第五节蛋白质相互作用. 200 第九章系统生物学 … .210 第一节系统生物学基本概念 .210 第二节复杂网络及特征 .214 第三节系统生物学基本技术与方法 .219 第四节基因表达调控网络 224 第五节代谢网络 224 第六节信号转导途径 .226 第七节蛋白质蛋白质相互作用网络 .232 第八节虚拟细胞 237 第九节生物学网络的构建、分析与可视化 .238 第十章合成生物学 .245 第一节合成生物学 .245 第二节合成生物学基础研究经典实例 .249 第三节合成生物学应用研究经典实例 254 第十一章分子进化与系统发育… 260 第一节分子进化与系统发育 .260 第二节分子系统发育树的构建方法. .266 第三节系统发育树构建及应用 273 第十二章统计学习与推理 … 292
生物信息学 4 第三节 蛋白质的翻译后修饰 ......................................................197 第四节 蛋白质分选 ......................................................................198 第五节 蛋白质相互作用 ..............................................................200 第九章 系统生物学 ..............................................................................210 第一节 系统生物学基本概念 ......................................................210 第二节 复杂网络及特征 ..............................................................214 第三节 系统生物学基本技术与方法 ..........................................219 第四节 基因表达调控网络 ..........................................................224 第五节 代谢网络 ..........................................................................224 第六节 信号转导途径 ..................................................................226 第七节 蛋白质蛋白质相互作用网络 ..........................................232 第八节 虚拟细胞 ..........................................................................237 第九节 生物学网络的构建、分析与可视化 ..............................238 第十章 合成生物学 ..............................................................................245 第一节 合成生物学 ......................................................................245 第二节 合成生物学基础研究经典实例 ......................................249 第三节 合成生物学应用研究经典实例 ......................................254 第十一章 分子进化与系统发育 ..........................................................260 第一节 分子进化与系统发育 ......................................................260 第二节 分子系统发育树的构建方法 ..........................................266 第三节 系统发育树构建及应用 ..................................................273 第十二章 统计学习与推理 ..................................................................292
生物信息学 第一节统计学习与推理基础 292 第二节统计模型与参数推断 297 第三节聚类分析、主成分分析与Fisher判别 299 第四节贝叶斯推理 .305 第五节隐马尔可夫模型 .306 第六节动态神经网络 .310 第七节深度学习 .313 第八节支持向量机 322 第九节MATLAB的应用实例 .326 第十三章生物信息学编程基础 327 第一节Linux操作系统 327 第二节生物信息学中的编程语言… 339 第三节SQL及数据库编程 355 第四节并行计算 .361 第十四章新一代测序技术及其应用 .366 第一节测序技术概述 366 第二节第二代测序原理 .369 第三节第二代测序技术的应用 .376 第四节生物信息学在第二代测序中的应用 ..380 第五节生物信息学新技术与发展趋势.385
生物信息学 5 第一节 统计学习与推理基础 ......................................................292 第二节 统计模型与参数推断 ......................................................297 第三节 聚类分析、主成分分析与 Fisher 判别..........................299 第四节 贝叶斯推理 ......................................................................305 第五节 隐马尔可夫模型 ..............................................................306 第六节 动态神经网络 ..................................................................310 第七节 深度学习 ..........................................................................313 第八节 支持向量机 ......................................................................322 第九节 MATLAB 的应用实例.....................................................326 第十三章 生物信息学编程基础 ..........................................................327 第一节 Linux 操作系统................................................................327 第二节 生物信息学中的编程语言 ..............................................339 第三节 SQL 及数据库编程..........................................................355 第四节 并行计算 ..........................................................................361 第十四章 新一代测序技术及其应用 ..................................................366 第一节 测序技术概述 ..................................................................366 第二节 第二代测序原理 ..............................................................369 第三节 第二代测序技术的应用 ..................................................376 第四节 生物信息学在第二代测序中的应用..............................380 第五节 生物信息学新技术与发展趋势 ......................................385