生物信息学算法入门

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"An Introduction to Bioinformatics Algorithms" 是一本由 Neil C. Jones 和 Pavel A. Pevzner 合著的关于生物信息学算法的入门书籍,由 Sorin Istrail, Pavel Pevzner, 和 Michael Waterman 编辑。这本书是 MIT Press Series on Computational Molecular Biology 系列的一部分,该系列旨在快速出版高质量的专著、教科书、合集、参考作品和讲义,以促进分子生物学领域的新技术和工具的发展。 生物信息学是计算科学、统计学、实验方法和技术的交叉学科,它为分子生物学的研究注入了新的活力,并显著加快了新发现的速度。本书作为算法角度的计算分子生物学介绍,主要关注如何使用计算机科学的方法来解决生物学问题。 书中可能涵盖了以下几个核心知识点: 1. **序列比对**:这是生物信息学的基础,包括全局比对和局部比对,如Smith-Waterman算法和Needleman-Wunsch算法,用于比较DNA、RNA或蛋白质序列以寻找相似性。 2. **基因预测**:预测DNA序列中的编码区域,如Glimmer和GenScan等工具,是研究基因结构和功能的重要步骤。 3. **进化树构建**:通过计算序列间的距离矩阵,使用UPGMA、NJ( Neighbor Joining)等方法构建物种或基因的进化关系树。 4. **基因组组装**:从短读测序数据中重建完整基因组,涉及De Bruijn图和基于重叠群的组装算法,如Velvet和SPAdes。 5. **蛋白质结构预测**:利用二级结构预测(如PSIPRED)、三级结构预测(如Phyre2和Rosetta)以及折叠识别方法。 6. **生物网络分析**:包括基因调控网络、代谢网络的构建与分析,如使用图论和动力系统模型来理解复杂生物系统的动态行为。 7. **微阵列数据分析**:处理高通量基因表达数据,用以识别基因表达模式和差异表达基因,如LIMMA和SAM方法。 8. **生物信息学数据库和在线工具**:介绍如何利用NCBI、Ensembl、UniProt等公共数据库以及BLAST、InterProScan等在线工具进行数据分析。 9. **机器学习和统计方法**:在生物信息学中的应用,如支持向量机(SVM)在分类和预测问题中的使用,以及贝叶斯网络在不确定性建模中的角色。 10. **后基因组计算方法**:随着高通量测序技术的发展,探讨了如何处理海量的后基因组数据,如ChIP-seq和RNA-seq数据分析。 "An Introduction to Bioinformatics Algorithms" 是一本全面介绍生物信息学中核心算法的教材,适合生物学、计算机科学和统计学背景的读者学习,以掌握如何运用计算方法解决生物学难题。