實(shí)用生物信息學(xué)簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘

生物信息學(xué)是運用生物學(xué)、數學(xué)、計算機科學(xué)等多學(xué)科技術(shù)與手段進(jìn)行生物信息的獲取、貯存、分析、利用的一門(mén)交叉學(xué)科，是目前生物學(xué)研究熱門(mén)領(lǐng)域之一。本書(shū)內容包括兩個(gè)篇章：一是Windows系統下進(jìn)行文獻檢索、數據庫使用、引物設計、核酸蛋白質(zhì)序列分析、進(jìn)化分析、蛋白質(zhì)結構分析、miRNA分析等理論與方法及相關(guān)軟件使用介紹；二是linux系統下面對于基因組測序、RNAseq、miRNAseq等二代測序數據組裝、基因預測、注釋、表達分析等操作流程及相關(guān)軟件介紹。

馮世鵬，中科院廣州生物醫藥與健康研究院生物化學(xué)與分子生物學(xué)專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)，海南大學(xué)農學(xué)院講師，擔任海南大學(xué)本科及研究生的《生物信息學(xué)》、《分子生物學(xué)》等課程教學(xué)任務(wù)，承擔過(guò)多項重點(diǎn)科研或教研項目。

第0章 緒論 1
0．1 生物信息學(xué)的發(fā)展歷史 1
0．1．1 Bioinfomatics的來(lái)源 1
0．1．2 生物信息學(xué)的定義 1
0．1．3 人類(lèi)基因組計劃 1
0．1．4 生物信息學(xué)發(fā)展重要人物及
大事 2
0．2 生物信息學(xué)的研究?jì)热?4
0．2．1 生物分子數據的收集與管理 4
0．2．2 數據庫搜索及序列比較 5
0．2．3 基因組序列分析 5
0．2．4 基因表達數據的分析與處理 5
0．2．5 蛋白質(zhì)結構預測 6
0．2．6 非編碼RNA研究 6
0．2．7 表觀(guān)遺傳學(xué)研究 7
0．3 生物信息學(xué)的生物學(xué)基礎知識 7
0．3．1 遺傳定律 7
0．3．2 DNA分子結構 8
0．3．3 基因結構 8
0．3．4 中心法則 9
0．3．5 密碼子表 9
0．3．6 蛋白質(zhì)結構與功能 9
0．3．7 PCR技術(shù) 9
參考文獻 10
Windows篇
第1章 文獻信息檢索 12
1．1 文獻資源的分類(lèi) 12
1．1．1 根據出版形式進(jìn)行分類(lèi) 12
1．1．2 綜合分類(lèi)法 13
1．1．3 標識碼及編號 14
1．2 文獻的格式 15
1．3 文獻檢索 17
1．3．1 文獻檢索詞的來(lái)源 17
1．3．2 搜索數據庫選擇 18
1．3．3 檢索式構建 19
1．3．4 檢索結果的處理 21
1．3．5 CNKI數據庫查詢(xún)舉例 21
1．3．6 Elsevier數據庫檢索舉例 25
1．4 文獻信息的價(jià)值判斷及閱讀 27
1．4．1 文獻的價(jià)值判斷 27
1．4．2 文獻有效閱讀 29
1．5 科技查新 29
習題 31
參考文獻 31
第2章 生物信息數據資源 32
2．1 核酸序列數據庫 32
2．1．1 GenBank數據庫及其分類(lèi) 33
2．1．2 Entrz Nucleotide數據庫及
其分類(lèi) 34
2．1．3 NCBI其他數據庫 34
2．1．4 GenBank數據格式 35
2．1．5 GenBank數據訪(fǎng)問(wèn)方式 35
2．1．6 基因數據庫記錄格式及搜索 38
2．2 蛋白質(zhì)序列數據庫 39
2．2．1 UniProt數據庫介紹 39
2．2．2 Uniprot數據獲得方式 41
2．2．3 UniProt數據庫記錄格式 42
2．3 蛋白質(zhì)結構數據庫 43
2．3．1 PDB數據庫發(fā)展歷史 43
2．3．2 RCSB PDB數據庫介紹 44
2．3．3 RCSB PDB數據庫搜索 45
2．3．4 RCSB PDB數據記錄 46
2．4 物種基因組數據庫 47
2．4．1 小鼠基因組數據庫 47
2．4．2 擬南芥基因組數據庫 49
2．5 代謝通路數據庫 52
2．5．1 在KEGG數據庫搜索 53
2．5．2 主頁(yè)快速鏈接 54
2．5．3 KEGG通路圖及其元素意義 55
2．6 基因組瀏覽器 57
2．6．1 基因組數據展示內容 58
2．6．2 BLAT搜索 61
2．7 非編碼RNA數據庫 62
2．7．1 miRNA數據庫 62
2．7．2 NONCODE數據庫 63
習題 66
參考文獻 66
第3章 序列比對 68
3．1 比對程序介紹 68
3．2 比對序列相似性的統計特性 69
3．3 在線(xiàn)BLAST序列比對 72
3．4 本地運行BLAST 75
3．4．1 BLAST程序的下載和安裝 75
3．4．2 搜索數據庫的索引格式化 75
3．4．3 運行BLAST程序，搜索本地
序列數據庫 76
3．5 多序列比對 77
3．5．1 ClustalX的使用 77
習題 80
參考文獻 80
第4章 核酸序列分析 81
4．1 基因閱讀框的識別 81
4．2 基因其他結構區預測 82
4．2．1 CpG島的預測 82
4．2．2 轉錄終止信號預測 84
4．2．3 啟動(dòng)子區域的預測 84
4．2．4 密碼子偏好性計算 86
4．3 引物設計 88
4．3．1 引物設計的基本原則 88
4．3．2 Primer 5引物設計 88
4．3．3 利用Primer 5進(jìn)行酶切位點(diǎn)
分析 91
4．4 核酸序列的其他轉換 92
習題 93
參考文獻 93
第5章 蛋白質(zhì)序列分析 94
5．1 蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和一級結構
分析 94
5．1．1 蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分析 94
5．1．2 蛋白質(zhì)理化性質(zhì)分布圖 95
5．1．3 蛋白質(zhì)信號肽預測 97
5．2 蛋白質(zhì)二級結構分析 99
5．2．1 蛋白質(zhì)跨膜結構區分析 99
5．2．2 蛋白質(zhì)卷曲螺旋分析 101
5．2．3 蛋白質(zhì)二級結構預測分析 103
5．3 蛋白質(zhì)三維結構預測分析 104
習題 105
參考文獻 105
第6章 基因表達分析 106
6．1 qPCR數據分析 106
6．1．1 絕對定量分析方法 107
6．1．2 相對定量方法分析 108
6．2 基因芯片數據分析 111
6．2．1 從GEO上下載基因芯片表達
譜數據 111
6．2．2 將表達譜數據導入MATLAB
軟件 112
6．2．3 對soft格式文件的標準化 113
6．2．4 差異表達基因篩選 114
習題 114
參考文獻 115
第7章 進(jìn)化分析 116
7．1 進(jìn)化理論介紹 116
7．1．1 種群是生物進(jìn)化的基本單位 116
7．1．2 可遺傳的變異是生物進(jìn)化的
原始材料 116
7．1．3 分子進(jìn)化中性學(xué)說(shuō) 117
7．2 進(jìn)化分析(以MEGA為例) 117
7．2．1 序列準備 118
7．2．2 序列比對 119
7．2．3 建樹(shù)計算 119
7．2．4 進(jìn)化樹(shù)的調整 121
習題 121
參考文獻 122
第8章 非編碼miRNA分析 123
8．1 miRNA簡(jiǎn)介 123
8．1．1 miRNA的生物合成 123
8．1．2 miRNA調控基因表達的機理 124
8．1．3 miRNA的生理調節作用 125
8．2 miRNA靶基因預測 125
8．2．1 miRNA靶基因的預測原理 125
8．2．2 miRNA靶基因的預測軟件 126
8．2．3 miRNA靶基因的預測步驟 127
8．3 調控靶基因的miRNA預測 130
8．4 miRBase數據庫的使用 131
8．4．1 miRBase數據庫的搜索 131
8．4．2 miRBase數據庫批量下載 132
8．4．3 miRNA記錄信息 133
習題 134
參考文獻 134
Linux篇
第9章 Linux系統 138
9．1 Linux簡(jiǎn)介 138
9．1．1 什么是Linux系統 138
9．1．2 為什么要學(xué)習Linux系統 139
9．1．3 如何學(xué)習Linux系統 140
9．2 Linux系統安裝 140
9．2．1 Linux系統下載 140
9．2．2 系統安裝盤(pán)制作 142
9．2．3 CentOS 6．5操作系統安裝 144
9．2．4 更新yum源 154
9．3 Linux命令行模式――終端 155
9．4 Linux系統開(kāi)關(guān)機 156
9．5 Linux系統文件 157
9．5．1 Linux文件夾及其主要作用
(以CentOS 6．5為例) 157
9．5．2 Linux的文件信息的意義 158
9．5．3 Linux命令幫助文件 159
9．6 幾個(gè)重要的快捷鍵 161
9．7 Linux系統的命令 161
9．7．1 Linux系統命令的輸入格式 161
9．7．2 常用命令及其常用選項介紹 161
9．7．3 數據流重定向 167
9．7．4 管道命令 168
9．7．5 vim編輯器工具 168
9．7．6 其他命令 170
習題 177
參考文獻 177
第10章 Perl語(yǔ)言 178
10．1 Perl版本 178
10．2 Perl標量數據 179
10．2．1 Perl運算符 180
10．2．2 標量變量 180
10．2．3 數字及字符串的比較
運算符 181
10．3 列表與數組 182
10．3．1 數組及其賦值操作 182
10．3．2 數組元素的引用 182
10．3．3 數組相關(guān)的幾個(gè)命令 183
10．4 哈希 183
10．4．1 哈希賦值 184
10．4．2 哈希的相關(guān)函數 184
10．5 判斷式及循環(huán)控制結構 185
10．5．1 if條件判斷式 185
10．5．2 while循環(huán)結構 185
10．5．3 until循環(huán)結構 186
10．5．4 foreach循環(huán)結構 186
10．5．5 each控制結構 186
10．6 正則表達式 187
10．6．1 正則表達式相關(guān)符號 187
10．6．2 捕獲變量 188
10．6．3 正則表達式中特殊字符
的意義 188
10．7 Perl的排序 189
10．7．1 sort命令 189
10．7．2 sort與比較運算符及默認
函數的連用 189
10．8 Perl默認的函數的總結 189
10．9 程序精解 190
10．9．1 實(shí)例一：從fasta文件中
尋找特定的序列 190
10．9．2 實(shí)例二：文本內容分類(lèi)
統計功能 193
10．9．3 實(shí)例三：統計文件內容
是否有重復 195
10．9．4 實(shí)例四：Scaffolds序列
的排序 196
習題 196
參考文獻 197
第11章 測序方法及數據處理 198
11．1 測序技術(shù)的發(fā)展 198
11．1．1 第一代測序方法 198
11．1．2 二代測序方法 201
11．1．3 測序文庫插入片段大小
選擇 205
11．1．4 測序類(lèi)型 205
11．1．5 測序方法的搭配 206
11．1．6 測序質(zhì)量值 206
11．2 測序數據處理 207
11．3 測序數據質(zhì)量分析 208
11．3．1 用FastQC軟件對測序數據
進(jìn)行評估 208
11．3．2 NGSQCToolKit對測序
Reads的處理 213
11．3．3 FASTX_Toolkit對測序
Reads的處理 216
11．4 深度測序數據上傳SRA
數據庫 218
11．4．1 材料準備 220
11．4．2 注冊項目信息 221
11．4．3 提供技術(shù)信息 224
11．4．4 上傳數據 227
11．4．5 數據傳輸完畢狀態(tài) 230
習題 231
參考文獻 231
第12章 基因組組裝 232
12．1 Velvet拼裝軟件 233
12．1．1 Velvet軟件安裝 234
12．1．2 Velvet參數介紹 234
12．1．3 Velvet命令運行 237
12．1．4 Velvet運行結果解讀 237
12．2 SOAPdenovo軟件拼裝 238
12．2．1 軟件的安裝 239
12．2．2 參數介紹 239
12．2．3 SOAPdenovo命令運行 241
12．2．4 SOAPdenovo運行結果
解讀 242
12．3 ABySS軟件拼裝 242
12．3．1 ABySS的安裝 242
12．3．2 ABySS主要參數介紹 243
12．3．3 ABySS命令運行 245
12．3．4 ABySS運行命令結果解讀 245
12．4 ALLPATH-LG軟件拼裝 245
12．4．1 ALLPATH-LG的安裝 246
12．4．2 ALLPATH-LG的主要參數 246
12．4．3 ALLPATH-LG測試數據
運行過(guò)程解讀 249
12．4．4 運行結果解讀 252
12．5 Gaps修補 252
12．5．1 GapFiller軟件安裝 252
12．5．2 相關(guān)參數介紹 253
12．5．3 程序運行命令 254
12．5．4 運行結果解讀 254
12．6 基因組組裝效果評估 254
習題 254
參考文獻 255
第13章 小RNA測序數據分析 256
13．1 小RNA測序簡(jiǎn)介 256
13．2 小RNA測序數據質(zhì)控 257
13．3 miRNA的識別 259
習題 263
參考文獻 263
第14章 RNA-seq數據分析 264
14．1 轉錄組序列比對 265
14．1．1 數據準備 265
14．1．2 比對數據庫 265
14．1．3 TopHat軟件下載及安裝 266
14．1．4 Bowtie軟件和SAMtools
軟件下載及安裝 266
14．1．5 常用TopHat參數介紹 266
14．1．6 基因組數據庫序列索引 267
14．1．7 TopHat使用實(shí)例 267
14．1．8 輸出文件說(shuō)明 267
14．2 轉錄本組的組裝 268
14．2．1 cufflinks的安裝 268
14．2．2 cufflinks的參數 269
14．2．3 cufflinks的輸出結果 269
14．3 合并轉錄組 269
14．3．1 用cuffmerge合并轉錄本
的命令 270
14．4 基因表達差異分析 270
14．4．1 用cuffquant計算表達譜 270
14．4．2 用cuffdiff計算不同樣本
表達譜的差異 271
14．5 差異表達結果的熱圖表示 272
習題 273
參考文獻 273
第15章 基因預測 275
15．1 GeneMark軟件序列 275
15．1．1 GeneMarkS的安裝 275
15．1．2 相關(guān)參數介紹 276
15．1．3 GeneMarkS命令運行 279
15．1．4 GeneMarkS運行結果解釋 280
15．2 Glimmer軟件 280
15．2．1 Glimmer軟件安裝 280
15．2．2 相關(guān)命令參數介紹 281
15．2．3 程序運行 284
15．2．4 結果解讀 286
15．3 AUGUSTUS 286
15．3．1 AUGUSTUS軟件安裝 286
15．3．2 相關(guān)參數介紹 286
15．3．3 訓練AUGUSTUS 287
15．4 PASA 291
15．4．1 PASA軟件安裝 291
15．4．2 相關(guān)命令參數介紹 293
15．4．3 命令運行 294
15．4．4 運行結果解讀 296
15．5 EVM(EVidenceModeler) 296
15．5．1 EVM軟件下載安裝 296
15．5．2 相關(guān)參數介紹 297
15．5．3 EVM軟件的運行 298
習題 300
參考文獻 300
第16章 基因注釋及功能分析 302
16．1 BLAST軟件介紹 302
16．1．1 BLAST軟件安裝 302
16．1．2 相關(guān)命令參數介紹 303
16．2 NR注釋 308
16．2．1 NR數據庫制備過(guò)程 308
16．2．2 NR注釋過(guò)程 309
16．3 COG注釋 310
16．3．1 COG數據庫準備過(guò)程 310
16．3．2 COG命令注釋過(guò)程 311
16．4 Swiss-Prot注釋 311
16．4．1 數據庫準備 312
16．4．2 Swiss-Prot注釋過(guò)程 312
16．4．3 InterPro注釋 312
16．5 KEGG注釋 314
16．6 GO注釋 317
習題 320
參考文獻 321
附錄A 生物信息學(xué)文件格式 322