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第一章生物信息学概述1

第一节 生物信息学及其发展1

一、什么是生物信息学1

二、生物信息学的诞生和发展1

目 录1

三、生物信息学研究的主要推动力3

第二节 生物信息学的研究领域5

一、生物信息学在生物学领域的研究内容5

二、生物信息学在计算机领域的研究内容13

第三节 生物信息学在药学领域的应用14

一、初始阶段14

二、药物设计阶段15

三、药物开发阶段17

参考文献17

一、Internet的建立和发展19

第二章计算机网络基础19

第一节 Internet简介19

二、TCP/IP协议20

三、IP地址与子网掩码20

四、域名系统22

第二节 Internet提供的服务23

一、World WideWeb23

二、电子邮件23

三、文件传输（FTP）24

第三节 搜索引擎及其使用24

一、搜索引擎基本类型24

二、常用搜索引擎简介25

三、搜索引擎的使用方法28

参考文献30

一、概述31

第三章核酸序列及基因组数据库31

第一节 核酸序列数据库31

二、GenBank数据库33

三、EMBL数据库38

第二节 基因组与功能基因组数据库44

一、GDB44

二、UniGene45

三、SGD45

四、TDB46

五、AceDB46

六、dbEST46

七、TRANSFAC46

八、TRRD47

九、COMPEL47

参考文献48

十、CUTG48

第四章 蛋白质序列及结构数据库50

第一节 蛋白质序列数据库50

一、概述50

二、SwissProt蛋白质序列数据库50

三、PIR蛋白质序列数据库55

四、PROSITE56

五、PRINTS58

六、TrEMBL59

七、NRL3D59

第二节 蛋白质序列复合数据库59

一、NRDB60

二、OWL60

三、MIPSX60

一、蛋白质结构数据库PDB61

四、SWISS-PROT+TrEMBL61

第三节 蛋白质结构数据库61

二、结构信息显示65

三、结构浏览器68

第四节 蛋白质结构分类数据库70

一、蛋白质结构域的折叠模式70

二、蛋白质结构分类数据库71

参考文献74

第五章 生物医药学信息检索76

第一节 集成式数据库检索系统76

一、Entrez系统76

二、SRS系统85

第二节 生物医药文献资源90

一、Medline90

二、医药搜索引擎91

三、专利全文检索系统92

四、中文生物医药文献检索93

参考文献97

第六章序列比对方法和相似性搜索98

第一节 概述98

第二节 双重序列比对99

一、序列比对的基本概念99

二、动态规划算法与全局比对100

三、局部比对103

四、打分矩阵和空位罚分104

第三节 多序列比对109

第四节 点阵作图法112

第五节 序列比对的统计学显著性115

一、概述116

第六节 数据库中的相似性搜索116

二、FASTA搜索117

三、BLAST搜索120

参考文献127

第七章核酸序列分析129

第一节 基因结构分析129

一、生物体基因结构129

二、基因识别及预测132

三、其他位点分析137

四、基因结构分析的一般步骤141

第二节 核酸序列组装和基因定位分析142

一、核酸序列组装及电子克隆142

二、基因定位分析144

一、利用EST数据库（dbEST）发现新基因145

第三节 新基因的发现及功能预测145

二、从基因组DNA序列中预测新ORF146

三、通过核酸序列同源性比较进行功能预测146

参考文献146

第八章蛋白质序列分析147

第一节 蛋白质组成及基本性质147

一、分子量及等电点147

二、蛋白质辨识147

三、酶切及断裂位点149

四、疏水性150

第二节 蛋白质二级结构预测152

一、二级结构预测方法152

二、二级结构预测软件155

三、二级结构预测的准确度157

第三节 特殊结构或结构特征分析159

一、跨膜区159

三、卷曲螺旋分析163

二、信号肽和蛋白质定位163

第四节 蛋白质三级结构预测164

一、同源模建164

二、折叠模式识别165

三、从头预测167

参考文献168

第九章 新药开发中的生物信息学软件170

第一节 概述170

一、核酸和蛋白质序列分析170

二、蛋白质高级结构分析171

三、蛋白质组研究图谱的处理171

四、蛋白质、核酸三维结构显示171

第二节 PCR引物设计及其软件介绍172

一、引物设计的原则172

五、格式转换172

二、WONDERFUL生物信息学系统的引物设计功能介绍173

第三节 DNA序列分析软件177

一、酶切位点分析178

二、核酸基序分析178

三、环状序列分析179

四、开放阅读框ORF搜索179

五、CpG岛搜索179

六、编码测试法预测编码区180

七、序列转换181

八、序列统计181

第四节 蛋白质序列分析软件182

一、蛋白酶切位点分析182

二、蛋白质基序分析183

三、蛋白质特性分析183

第五节 序列比对软件184

四、蛋白质二级结构预测184

一、双序列比对185

二、多序列比对187

第六节 RNA结构预测及其软件介绍188

一、RNA二级结构预测的理论和方法188

二、RNA结构预测软件191

第七节 生物信息软件的工业标准GCG简介194

第八节 生物分子与建模软件InsightⅡ199

一、功能及模块199

二、应用领域203

参考文献206

第十章计算机辅助药物设计207

第一节 生物信息学与药物设计207

一、新药研究与开发过程207

二、合理药物设计208

三、生物信息学与新药设计209

第二节 先导化合物的计算机辅助设计212

一、计算机辅助先导化合物设计的基本原理和方法212

二、基于分子可视化和模建技术设计先导化合物213

三、三维结构搜寻214

四、全新药物设计218

五、间接药物设计221

第三节 先导化合物的计算机辅助优化222

一、定量构效关系中的Hansch方法222

二、定量构效关系研究中的Free-Wilson方法223

三、分子连接性法223

四、三维定量构效关系（3D-QSAR）224

第四节 新型多肽及蛋白质分子设计227

一、定点突变228

二、盒式突变228

四、蛋白质的从头设计229

三、蛋白质融合229

参考文献231

第十一章计算机辅助疫苗设计233

第一节 免疫学基本概念233

一、基本概念233

二、主要组织相容性系统233

三、人工免疫与疫苗235

四、新疫苗的研制和展望236

第二节 免疫应答238

一、概述238

二、免疫应答的细胞学基础238

三、T细胞介导的免疫应答239

四、B细胞介导的免疫应答240

第三节 抗原表位预测方法240

一、表位测定方法240

二、基于基序的表位预测方法241

三、基于人工神经网络的表位预测243

四、基于分子模拟的表位预测方法244

第四节 计算机辅助疫苗设计相关软件及应用244

一、SYFPEITHI245

二、TEPITOPE246

三、MHCPred246

四、其他软件及数据库247

参考文献248

第十二章生物芯片技术249

第一节 基因芯片249

一、基因芯片的制备250

二、基因芯片的应用251

第二节 蛋白质芯片255

一、蛋白质芯片的类型与制备255

二、蛋白质芯片的应用256

第三节 生物芯片技术在新药研究中的应用258

一、基因芯片与药物靶标258

三、存在问题和发展前景258

二、药理作用及药物毒性的评价259

三、药物筛选260

四、中药标准化鉴定261

五、诊断芯片261

第四节 生物芯片与生物信息学262

一、确定芯片检测目标262

二、芯片设计263

三、生物芯片检测数据分析269

参考文献270

第一节 药物基因组学的发展272

一、概述272

第十三章药物基因组学272

二、药物基因组学的产生和发展273

第二节 药物基因组学的研究内容和方法274

一、药物基因组学的研究内容274

二、药物基因组学的研究方法和技术276

第三节 药物基因组学的应用前景277

一、为药物开发开辟一个全新领域277

二、合理用药与个体化治疗279

三、为医药公司带来无限商机279

四、药物的临床和临床前研究280

五、在中药现代化研究中的应用280

参考文献281

附1 生物信息学大事记282

附2 FASTA和BLAST搜索参考284

附3生物信息学常用数据库287