基础生物信息学及应用

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1、基础生物信息学及应用JICHUSHENGWUXINXIXUEJIYINGYONG蒋彦王小行曹毅王喜忠编著李刚刘敏清华大学出版社北　京内容简介本书是在四川大学生命科学学院多年使用的生物信息学讲义的基础上,由四川大学生命科学学院蒋彦、王小行、曹毅、王喜忠等同志参考国内外优秀教材和最新相关文献编著而成。全书分为前言、绪论、核酸序列分析、蛋白质序列分析、科技信息的检索和附录6部分。作者将生物信息学基本概念、生物信息学网络资源和具体操作步骤有机地结合在生物学科学研究实例之中,读者可以从中学习、体会生物信息学知识和实践操作技能。读者对象为相关专业大学本科生。图书在版编目(CIP)数据基础生物

2、信息学及应用/蒋彦等编著.—北京:清华大学出版社,2003ISBN7-302-06701-5Ⅰ.基⋯Ⅱ.蒋⋯Ⅲ.生物信息论Ⅳ.Q811.4中国版本图书馆CIP数据核字(2003)第044290号出版者:清华大学出版社地址:北京清华大学学研大厦http://www.tup.com.cn邮编:100084社总机:010-62770175客户服务:010-62776969责任编辑:罗健版式设计:刘祎淼印刷者:北京市通州大中印刷厂装订者:三河市新茂装订有限公司发行者:新华书店总店北京发行所开本:185×260印张:16.5插页:8字数:400千字版次:2003年11月第1版2003年11

3、月第1次印刷书号:ISBN7-302-06701-5/Q·30印数:1～4000定价:28.00元在人类发展的历史长河中，人们从未停止过对生命奥秘的探索。在过去的10年中，生命科学的发展已将人们带入一个激动人心的时代基因组时代。人类基因组已在世纪之交被人类自己破译了。这部由30亿个字符组成的人类遗传密码本的巨著是用特殊的“遗传语言”DNA的4个碱基字符(A、T、G和C)和蛋白质的20个氨基酸字符(A、R、N、D、C、Q、E、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y和V)书写而成。目前，生物学发展的一个显著特点是生物信息的剧烈膨胀，这些迅速增长的生物信息包括了如分子序列(核酸

4、和蛋白质)、蛋白质二级结构和三维结构数据、蛋白质疏水性数据，等等。而且随着高通量大型测序仪的使用，生物信息的增长每10个月左右就要翻一番。到2002年8月，GenBank数据库序列的数据量已经达到了创记录的18197000条记录，而碱基对的数量达到22617000000个，并且还在以每秒220个碱基对的速度增加。面对如此迅速增长的生物信息数据，如何有效管理、准确解读、充分使用这些信息，而不被这浩如烟海的数据所淹没，并从中找到明确的研究方向，已成为生物学发展亟须解决的问题。生物信息学就是在生物信息数据急剧增加的背景下诞生的。在对这本“天书”的解读中，人们注意到:无论是基因的表达，还

5、是蛋白质的功能，在很多情况下，都是多个基因、多种蛋白质相互作用的结果。要对它们进行分析与预测，必然会涉及数学、物理、计算科学、系统科学、控制科学、信息科学与生物学知识的综合应用。因此，生物信息学是一门多学科交叉集成的学科，是研究生物信息的采集、处理、存储、传播、分析和解释等方面内容的一门学科。它利用生物学、计算机科学和信息技术综合分析大量而复杂的生物数据，揭示其所蕴含的生物学意义。狭义的生物信息学把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，最后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。因此，基因组信息学、蛋白质空间结构模拟以及药物设计

6、构成了生物信息学的3个重要组成部分。生物信息学研究的具体内容主要包括3部分:①新算法和统计学方法研究；②各类数据的分析和解释；③有效利用和管理数据的新工具的研制。随着人类基因组及其他模式生物测序计划的完成，人们的研究重点由测序转向能基因组的研究。同样，生物信息学也经历了由最初主要将基因组测序计划完成的序列数据通过数据库进行存储，到有效利用包括生物大分子的三维结构、代谢途径和基因表达等各类数据的发展过程。对于生物学工作者来说，最感兴趣的是利用计算方法分析生物数据，即根据核酸序列预测蛋白质序列、结构、功能的算法等。通过这些预测不仅可以对现有数据库中的数据进行发掘(datamining

7、)，而且可为即将开展的工作指明方向。基于上述原因，本书的重点主要针对如何用生物信息学的方法提取获得的生物信息所代表的生物学意义，而非生物信息算法本身。随着生物信息学算法的不断完善，已能进行序列家族或同源性分析；进行序列的聚类，建立进化树并确定序列间的进化关系；进行代谢途径相关基因的同源性分析，以及获取其他生物代谢途径的相关信息等。生物信息分析软件已成为生物信息学最重要的研究手段，是生物学家获取信息的重要途径和生物信息学显示其价值的窗口，也是大的基因组研究中心所必备的。对于中小实验