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1 序论1

空间和时间中的生命（Life in space and time）4

演化是随时间改变世界中的生命体（Evolution is the change over time in the world of living things）5

中心教条与周边教条（Dogmas：central and peripheral）7

观察及资料档案（Observables and date archives）11

生物资讯学的资讯流动（Information flow in bioinformatics）16

管理，注解以及品质控制（Curation，annotation，and quality control）17

全球资讯网（The World Wide Web）19

电子期刊（Electronic publication）20

电脑与电脑科技（Computers and computer science）20

程式运算（Programming）21

生物分类及命名法则（Biological classification and nomenclature）26

使用序列定义物种演化关系（Use of sequences to determine phylogenetic relationships）30

使用SINES及LINES推导物种演化关系（Use of SINES and LINES to derive phylogenetic relationships）38

在PSI-BLAST资料库里捜寻近似的序列（Searching for similar sequences in databases：PSI-BLAST）41

蛋白质结构导论（Introduction to protein structure）52

蛋白质结构的分级特性（The hierarchical nature of protein architecture）54

蛋白质结构的分类（Classification of protein structures）56

蛋白质结构预测及蛋白质工程（Protein structure prediction and engineering）64

结构预测关键评估（Critical Assessment of Structure Prediction，CASP）66

蛋白质工程（Protein engineering）66

蛋白质体学（Proteomics）67

DNA微阵列（DNA microarrays）67

质谱仪（Mass spectrometry）68

系统生物学（Systems biology）69

临床的涵义（Clinical implications）70

展望未来（The future）73

建议阅读资料73

练习、问题与网路题76

2 基因体系统及演化89

基因髄及蛋白质体（Genomes and proteomes）90

基因（Genes）91

蛋白质体（Proteomes）94

基因资讯传递的一瞥（Eavesdropping on the transmission of genetic information）95

图谱间之制图（Mappings between the maps）101

高解析度图谱（High-resolution maps）102

从基因体中挑选基因（Picking out genes in genomes）105

原核生物之基因体（Genomes of prokaryotes）107

大肠杆菌之基因体（The genome of the bacterium Escherichia coli）108

古甲烷球菌的基因体（The genome of the archaeon Methanococcus jannaschii）112

最简单的微生物之一：霉浆菌的基因体（The genome of one of the simplest organisms：Mycoplasma genitalium）113

真核生物基因（Genomes of eukaryotes）114

酵母菌基因体（The genome of Saccharomyces cerevisiae;baker's yeast）119

线虫基因体（The genome of Caenorhabditis elegans）121

果蝇基因体（The genome of Drosophila melanogaster）123

阿拉伯芥基因体（The genome of Arabidopsis thaliana）124

人类基因体（The human genome）126

蛋白质编码基因（Protein coding genes）127

重复序列（Repeat sequences）129

核醣核酸（RNA）130

单一核苷酸多型性（Single-Nucleotide Polymorphisms，SNPs）132

人类学上之基因分歧（Genetic diversity in anthropology）134

基因分歧和个人识别（Genetic diversity and personal identification）135

牛驯化之基因分析（Genetic analysis of cattle domestication）136

基因体的演化（Evolution of genomes）136

请传递基因：水平基因传递（Please pass the genes：horizontal genes transfer）141

真核生物的比较基因体学（Comparatives genomics of eukaryotes）143

建议阅读资料145

练习、问题与网路题147

3 资料库和资料的检索155

引言（Introduction）156

资料库索引和专业的搜寻术语（Database indexing and specification of search terms）156

接续的问题（Follow-up questions）158

分析寻回的资料（Analysis of retreved data）160

资料库简介（The archives）160

核酸序列资料库（Nucleic acid sequence databases）161

基因体资料库（Genome databases）164

蛋白质序列资料库（Protein sequence databases）164

结构资料库（Databases of structures）171

专业型或「精品」资料库（Specialized or‘boutique’databases）181

基因表现及蛋白质基因体资料库（Expression and proteomics databases）184

代谢途径资料库（Databases of metabolic pathways）186

书目型资料库（Bibliographic databases）188

分子生物资料库及伺服器的调查（Surveys of molecular biology databases and servers）189

资料库的入口（Gateways to archives）190

分子生物学类资料库入口（Access to databases in molecular biology）191

ENTREZ191

序列修正系统（The Sequence Retrieval System，SRS）200

蛋白质鉴定资源（The Protein Identification Resource，PIR）202

ExPASy—专业蛋白分析系统（Expert Protein Analysis System）203

Ensembl204

接下来的路该怎么走？206

建议阅读资料207

练习、问题与网路题207

4 序列比对和演化树213

序列比对的介绍（Introduction to sequence alignment）214

dotplot软体（The dotplot）217

dotplot软体和序列比对（Dotplots and sequence alignments）223

序列相似性的计算（Measures of sequence similarity）229

计算计分方式（Scoring schemes）230

双序列比对的电脑计算（Computing the alignment of two sequences）235

变异性与普遍性（Variations and generalizations）236

资料库快速查询时的概算法（Approximate methods for quick screening of databases）237

适合双序列比对的动态演算法（The dynamic programming algorithm for optimal pairwise sequence alignment）237

序列比对的重要性（Significance of alignments）246

多重序列比对（Multiple sequence alignment）250

多重序列比对在查询资料库资讯的运用（Applications of multiple sequence alignments to database searching）254

Profiles254

PSI-BLAST258

Hidden Markov Models260

演化（Phylogeny）267

演化树（phylogenetic trees）272

群集学派（Clustering methods）275

支序学派（Cladistic methods）277

演化速率的差异性（The problem of varying rates of evolution）278

电脑计算的涵义（Computational considerations）280

建议阅读资料282

练习、问题与网路题283

5 蛋白质结构与药物发规299

引言（Introduction）300

蛋白质的稳定性和折叠（Protein stability and folding）303

描绘出可准许的主链结构（The Sasisekharan-Ramakrishnan-Ramachandran plot describes allowed mainchain conformations）303

侧链（The sidechains）306

蛋白质的稳定性和变性（Protein stability and denaturation）306

蛋白质的折叠（Protein folding）309

疏水性的应用（Applications of hydrophobicity）311

蛋白质结构的重叠和结构比对（Superposition of structures，and structural alignments）311

DALI（Distance—matrix ALIgnment）317

蛋白质结构的演化（Evolution of protein structures）319

蛋白质结构的分类（Classifications of protein structures）321

蛋白质结构分类（SCOP）321

蛋白质结构的预测和塑型（Protein structure prediction and modelling）323

蛋白质结构预测的评估（Critical Assessment of Structure Prediction，CASP）326

二级结构的预测（Secondary structure prediction）328

同源塑型（Homology modelling）334

折叠辨识（Fold recognition）337

构形能量计算及分子动力学（Conformational energy calculations and molecular dynamics）342

ROSETTA344

LINUS345

蛋白质结构工程到基因体（Assignment of protein structures to genomes）348

蛋白质功能的预测（Prediction of protein function）350

功能的分歧性（Divergence of function）：正傲（orthologues）及副体（paralogues）352

药物发现及发展（Drug discovery and development）355

引导化合物（The lead compound）358

药物探索与发展中的生物资讯学（Bioinformatics in drug discovery and development）360

建议阅读资料373

练习、问题与网路题375

6 蛋白质髅学与系统生物学383

DNA微阵列（DNA microarrays）385

微阵列数据分析（Analysis of microarray data）388

质谱仪（Mass spectrometry）394

后合体混合物成分鉴定（Identification of components of a complex mixture）394

质谱分析蛋白质序列（Protein sequencing by mass spectrometry）397

质谱分析全基因体序列（Genome sequence analysis by mass spectrometry）400

系统生物学（Systems biology）406

网路与图型（Networks and graphs）408

网路结构与动力学（Network structure and dynamics）414

蛋白复合物与凝集（Protein complexes and aggregates）416

蛋白与蛋白复合物的性质（Properties of protein-protein complexes）418

蛋白质交互作用网路（Protein interaction networks）422

调控网路（Regulatory networks）427

调控网路的结构（Structures of regulatory networks）429

调控网路的结构生物学（Structural biology of regulatory networks）435

建议阅读资料438

练习、问题与网路题439

结语447

测验解答449

词汇表457

英汉对照索引461

附图473