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简介
本书介绍生物计算中的几种主要方法，如序列比对、系统发育分析、蛋
白质序列的语义分析与结构预测、基因识别与生物芯片的数据分析等，给出
它们的基本问题与有关的方法及应用。全书由三部分组成，第一部分介绍这
些问题的由来与主要内容，给出它们的基本原理、计算与分析方法及应用意
义，同时介绍一些国际上较为通用的软件包，第二部分是生物学备忘录，介
绍有关生物学的基础知识，第三部分是数学备忘录，介绍与这些生物计算有
关的数学理论与方法。
本书可作为数学、生物、医学、化学等专业的本科生或研究生教材，其
中第一部分内容可作为各专业的公共部分，而第二、三部分内容可供各专业
适当选用。
目录
《数学与现代科学技术丛书》序
前言
第一部分 基本方法
第1章 生物序列突变与比对分析
1.1 生物序列突变与比对问题
1.1.1 生物序列的类型与结构
1.1.2 生物序列突变与比对问题的意义与应用
1.1.3 生物序列比对的原理与方法
1.2 二重序列比对的有关算法
1.2.1 关于动态规划算法的一些说明
1.2.2 动态规划算法
1.2.3 统计判决算法的基本思想
1.2.4 BLAST软件的使用
1.3 多重序列的比对问题
1.3.1 MSA的意义与概况
1.3.2 MSA的定义与优化准则
1.4 MSA算法与计算
1.4.1 MSA算法的基本概念
1.4.2 MSA的算法步骤
1.4.3 ClustalW软件的使用
1.4.4 关于MSA的几点说明
1.4.5 几个多重序列比对应用例子
1.5 SPA算法的原理与计算
1.5.1 SPA算法的基本原理
1.5.2 SPA算法的基本步骤
1.5.3 SPA算法源码
1.5.4 SPA算法的有关问题讨论
1.5.5 SPA算法的一个实例计算
习题与思考
第2章 系统发育分析
2.1 分子系统发育分析的基本概念
2.2 基于距离的方法
2.2.1 非加权分组平均法
2.2.2 邻接法
2.3 基于特征的方法
2.4 极大似然和Bayes方法
2.4.1 进化的概率论模型
2.4.2 构建进化树的极大似然方法
2.4.3 构建进化树的Bayes方法
2.5 构建进化树软件简介
习题与思考
第3章 蛋白质一级结构的语义分析
3.1 蛋白质一级结构的信息与统计分析法
3.1.1 蛋白质一级结构的语义分析简介
3.1.2 信息、统计分析法的要素与要点
3.1.3 局部词的定义与判定
3.1.4 蛋白质一级结构的语义分析
3.2 蛋白质序列语义结构的组合分析法
3.2.1 关于组合图论的有关记号
3.2.2 数据库的复杂度
3.2.3 数据库的关键词与核心词
3.2.4 关于组合分析的若干应用问题
习题与思考
第4章 蛋白质结构预测
4.1 蛋白质二级结构预测
4.1.1 蛋白质二级结构预测的评价体系
4.1.2 Chou-Fasman方法
4.1.3 GOR方法
4.1.4 FHD方法
4.2 蛋白质空间结构预测
4.2.1 同源序列搜索
4.2.2 折叠识别方法
4.2.3 从头预测方法
4.3 蛋白质结构预测软件简介
4.3.1 PHD软件使用简介
4.3.2 使用nnpredict.软件预测蛋白质二级结构
4.3.3 PSIPRED软件使用简介
习题与思考
第5章 基因识别
5.1 绪论
5.1.1 原核基因识别
5.1.2 真核基因识别
5.1.3 常用模式基因组简介
5.2 基因序列特征分析
5.2.1 内含子与外显子
5.2.2 CpG岛
5.2.3 密码子使用偏性
5.3 开放阅读框识别
5.3.1 开放阅读框特性
5.3.2 开放阅读框识别原理
5.3.3 开放阅读框识别软件使用
5.4 Markov模型基因识别方法
5.4.1 隐Markov模型
5.4.2 GENSCAN隐Markov模型方法和原理
5.4.3 GENSCAN软件使用
5.4.4 基因识别方法评价
5.5 其他基因识别方法简介
5.5.1 神经网络方法
5.5.2 z曲线方法
习题与思考
第6章 基因表达数据分析
6.1 基因表达序列标签数据分析简介
6.1.1 基因表达序列标签的概念
6.1.2 基因表达序列标签数据的获取
6.1.3 基因表达序列标签数据聚类分析
6.1.4 基因表达序列标签的应用
6.2 基因芯片数据的获取
6.2.1 基本概念
6.2.2 基因芯片实验过程
6.2.3 基因芯片数据获取
6.2.4 基因芯片数据内容
6.3 基因芯片数据分析
6.3.1 基因表达谱芯片数据标准化
6.3.2 基因表达谱芯片数据散点图分析
6.3.3 基因表达差异显著性分析
6.4 基因芯片数据聚类分析
6.4.1 基本概念
6.4.2 特征描述
6.4.3 分层聚类方法
6.4.4 模糊聚类方法
6.5 其他基因芯片数据分析方法简介
6.5.1 支持向量机方法
6.5.2 K均值聚类
6.5.3 自组织映射图聚类
6.6 基因芯片数据分析软件简介
习题与思考
第二部分 生物学备忘录
第7章 核酸与DNA
7.1 细胞与染色体
7.1.1 细胞
7.1.2 染色体概念
7.1.3 染色体特征
7.2 核酸分子与DNA结构
7.2.1 核酸分子
7.2.2 DNA分子结构
7.3 RNA结构与分类
7.3.1 RNA结构
7.3.2 RNA分类
第8章 氨基酸与蛋白质
8.1 氨基酸
8.1.1 氨基酸组成
8.1.2 氨基酸符号表示
8.1.3 氨基酸分类
8.2 肽链
……
第9章 基因与基因组
第10章 生物信息数据库
第三部分 数学备忘录
第11章 智能计算理论与算法
第12章 概率、信息与统计
第13章 随机过程
参考文献
索引
前言
第一部分 基本方法
第1章 生物序列突变与比对分析
1.1 生物序列突变与比对问题
1.1.1 生物序列的类型与结构
1.1.2 生物序列突变与比对问题的意义与应用
1.1.3 生物序列比对的原理与方法
1.2 二重序列比对的有关算法
1.2.1 关于动态规划算法的一些说明
1.2.2 动态规划算法
1.2.3 统计判决算法的基本思想
1.2.4 BLAST软件的使用
1.3 多重序列的比对问题
1.3.1 MSA的意义与概况
1.3.2 MSA的定义与优化准则
1.4 MSA算法与计算
1.4.1 MSA算法的基本概念
1.4.2 MSA的算法步骤
1.4.3 ClustalW软件的使用
1.4.4 关于MSA的几点说明
1.4.5 几个多重序列比对应用例子
1.5 SPA算法的原理与计算
1.5.1 SPA算法的基本原理
1.5.2 SPA算法的基本步骤
1.5.3 SPA算法源码
1.5.4 SPA算法的有关问题讨论
1.5.5 SPA算法的一个实例计算
习题与思考
第2章 系统发育分析
2.1 分子系统发育分析的基本概念
2.2 基于距离的方法
2.2.1 非加权分组平均法
2.2.2 邻接法
2.3 基于特征的方法
2.4 极大似然和Bayes方法
2.4.1 进化的概率论模型
2.4.2 构建进化树的极大似然方法
2.4.3 构建进化树的Bayes方法
2.5 构建进化树软件简介
习题与思考
第3章 蛋白质一级结构的语义分析
3.1 蛋白质一级结构的信息与统计分析法
3.1.1 蛋白质一级结构的语义分析简介
3.1.2 信息、统计分析法的要素与要点
3.1.3 局部词的定义与判定
3.1.4 蛋白质一级结构的语义分析
3.2 蛋白质序列语义结构的组合分析法
3.2.1 关于组合图论的有关记号
3.2.2 数据库的复杂度
3.2.3 数据库的关键词与核心词
3.2.4 关于组合分析的若干应用问题
习题与思考
第4章 蛋白质结构预测
4.1 蛋白质二级结构预测
4.1.1 蛋白质二级结构预测的评价体系
4.1.2 Chou-Fasman方法
4.1.3 GOR方法
4.1.4 FHD方法
4.2 蛋白质空间结构预测
4.2.1 同源序列搜索
4.2.2 折叠识别方法
4.2.3 从头预测方法
4.3 蛋白质结构预测软件简介
4.3.1 PHD软件使用简介
4.3.2 使用nnpredict.软件预测蛋白质二级结构
4.3.3 PSIPRED软件使用简介
习题与思考
第5章 基因识别
5.1 绪论
5.1.1 原核基因识别
5.1.2 真核基因识别
5.1.3 常用模式基因组简介
5.2 基因序列特征分析
5.2.1 内含子与外显子
5.2.2 CpG岛
5.2.3 密码子使用偏性
5.3 开放阅读框识别
5.3.1 开放阅读框特性
5.3.2 开放阅读框识别原理
5.3.3 开放阅读框识别软件使用
5.4 Markov模型基因识别方法
5.4.1 隐Markov模型
5.4.2 GENSCAN隐Markov模型方法和原理
5.4.3 GENSCAN软件使用
5.4.4 基因识别方法评价
5.5 其他基因识别方法简介
5.5.1 神经网络方法
5.5.2 z曲线方法
习题与思考
第6章 基因表达数据分析
6.1 基因表达序列标签数据分析简介
6.1.1 基因表达序列标签的概念
6.1.2 基因表达序列标签数据的获取
6.1.3 基因表达序列标签数据聚类分析
6.1.4 基因表达序列标签的应用
6.2 基因芯片数据的获取
6.2.1 基本概念
6.2.2 基因芯片实验过程
6.2.3 基因芯片数据获取
6.2.4 基因芯片数据内容
6.3 基因芯片数据分析
6.3.1 基因表达谱芯片数据标准化
6.3.2 基因表达谱芯片数据散点图分析
6.3.3 基因表达差异显著性分析
6.4 基因芯片数据聚类分析
6.4.1 基本概念
6.4.2 特征描述
6.4.3 分层聚类方法
6.4.4 模糊聚类方法
6.5 其他基因芯片数据分析方法简介
6.5.1 支持向量机方法
6.5.2 K均值聚类
6.5.3 自组织映射图聚类
6.6 基因芯片数据分析软件简介
习题与思考
第二部分 生物学备忘录
第7章 核酸与DNA
7.1 细胞与染色体
7.1.1 细胞
7.1.2 染色体概念
7.1.3 染色体特征
7.2 核酸分子与DNA结构
7.2.1 核酸分子
7.2.2 DNA分子结构
7.3 RNA结构与分类
7.3.1 RNA结构
7.3.2 RNA分类
第8章 氨基酸与蛋白质
8.1 氨基酸
8.1.1 氨基酸组成
8.1.2 氨基酸符号表示
8.1.3 氨基酸分类
8.2 肽链
……
第9章 基因与基因组
第10章 生物信息数据库
第三部分 数学备忘录
第11章 智能计算理论与算法
第12章 概率、信息与统计
第13章 随机过程
参考文献
索引
生物序列的分析方法与应用
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