Wprowadzenie do bioinformatyki

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Nauki o zdrowiu »
  3. Biochemia, biofizyka, genetyka
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Nauki o zdrowiu »
  3. Biologia, botanika, zoologia
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-20963-6
• ISBN druku: 978-83-01-20811-0
• Liczba stron: 460
• Sposób dostarczenia produktu elektronicznego
  Produkty elektroniczne takie jak Ebooki czy Audiobooki są udostępniane online po uprzednim opłaceniu (PayU, BLIK) na stronie Twoje konto > Biblioteka.

  Pliki można pobrać zazwyczaj w ciągu kilku-kilkunastu minut po uzyskaniu poprawnej autoryzacji płatności, choć w przypadku niektórych publikacji elektronicznych czas oczekiwania może być nieco dłuższy.

  Sprzedaż terytorialna towarów elektronicznych jest regulowana wyłącznie ograniczeniami terytorialnymi licencji konkretnych produktów.
• Ważne informacje techniczne
• Minimalne wymagania sprzętowe:
  • procesor: architektura x86 1GHz lub odpowiedniki w pozostałych architekturach
  • Pamięć operacyjna: 512MB
  • Monitor i karta graficzna: zgodny ze standardem XGA, minimalna rozdzielczość 1024x768 16bit
  • Dysk twardy: dowolny obsługujący system operacyjny z minimalnie 100MB wolnego miejsca
  • Mysz lub inny manipulator + klawiatura
  • Karta sieciowa/modem: umożliwiająca dostęp do sieci Internet z prędkością 512kb/s
• Minimalne wymagania oprogramowania:
  • System Operacyjny: System MS Windows 95 i wyżej, Linux z X.ORG, MacOS 9 lub wyżej, najnowsze systemy mobilne: Android, iPhone, SymbianOS, Windows Mobile
  • Przeglądarka internetowa: Internet Explorer 7 lub wyżej, Opera 9 i wyżej, FireFox 2 i wyżej, Chrome 1.0 i wyżej, Safari 5
  • Przeglądarka z obsługą ciasteczek i włączoną obsługą JavaScript
  • Zalecany plugin Flash Player w wersji 10.0 lub wyżej.
• Informacja o formatach plików:
  • PDF - format polecany do czytania na laptopach oraz komputerach stacjonarnych.
  • EPUB - format pliku, który umożliwia czytanie książek elektronicznych na urządzeniach z mniejszymi ekranami (np. e-czytnik lub smartfon), dając możliwość dopasowania tekstu do wielkości urządzenia i preferencji użytkownika.
  • MOBI - format zapisu firmy Mobipocket, który można pobrać na dowolne urządzenie elektroniczne (np.e-czytnik Kindle) z zainstalowanym programem (np. MobiPocket Reader) pozwalającym czytać pliki MOBI.
  • Audiobooki w formacie MP3 - format pliku, przeznaczony do odsłuchu nagrań audio.
• Rodzaje zabezpieczeń plików:
  • Watermark - (znak wodny) to zaszyfrowana informacja o użytkowniku, który zakupił produkt. Dzięki temu łatwo jest zidentyfikować użytkownika, który rozpowszechnił produkt w sposób niezgodny z prawem.
  • Brak zabezpieczenia - część oferowanych w naszym sklepie plików nie posiada zabezpieczeń. Zazwyczaj tego typu pliki można pobierać ograniczoną ilość razy, określaną przez dostawcę publikacji elektronicznych. W przypadku zbyt dużej ilości pobrań plików na stronie WWW pojawia się stosowny komunikat.

  Więcej informacji o publikacjach elektronicznych

Przedmowa do piątego wydania XIII
Schemat książki XIX
Wprowadzenie do bioinformatyki w sieci XX
Podziękowania XXI
1. Wprowadzenie 1
Życie w czasie i przestrzeni 4
Fenotyp = genotyp + środowisko + historia życia + epigenetyka 5
Ewolucja jako zmiana na przestrzeni czasu w świecie istot żywych 5
Klasyfikacja biologiczna i nazewnictwo 7
Dogmaty: główne i poboczne 10
	Struktura DNA 10
	Transkrypcja i translacja 13
	Struktury białek 14
Statyka i dynamika 19
	Biologia systemowa 19
Genom człowieka 21
	Zmiany w sekwencjach genomu człowieka 22
	Genom człowieka a medycyna 23
Bazy danych w biologii molekularnej 31
	Archiwa rzeczy zauważalnych i danych 32
	Baza danych bez skutecznych sposobów dostępu jako bezużyteczne narzędzie 33
	Przepływ informacji w bioinformatyce 34
	Organizacja, adnotacja i kontrola jakości 36
Baza danych WWW 37
	Publikacje elektroniczne 38
Komputery i informatyka 38
	Programowanie 39
Après moi, le déluge? Przepraszam, już za późno! 43
	Jaka jest moc sekwencjonowania na świecie? 46
	Jaki jest stosunek ilości danych w bioinformatyce do innych naukowych archiwów informacji? 46
Polecana literatura 47
Ćwiczenia i zagadnienia problematyczne 48
2. Od genetyki do genomów 53
Klasyczne tło genetyki 54
	DNA reprezentuje geny 55
Mapy i przewodniki 56
	Mapy połączeń genetycznych 56
	Sprzężenia 56
	Prążkowanie chromosomów 58
	Mapy wysokiej rozdzielczości bazujące bezpośrednio na sekwencjach DNA 60
	Mapy restrykcyjne 62
Sekwencjonowanie DNA 63
	Frederick Sanger i rozwój sekwencjonowania DNA 63
	Sekwencjonowanie DNA poprzez przerywanie replikacji łańcucha 64
	Automatyzacja sekwencjonowania DNA 65
Sekwencjonowanie następnej generacji 66
	Odczyty sparowane 72
	Życie w pędzie 73
Zestawianie – aspekty obliczeniowe 74
	Dopasowywanie wzorców 74
	Drzewa sufiksowe 74
Łączenie fragmentów 76
Genomika w identyfikacji tożsamości 79
	Genetyczne odciski palców 80
	Identyfikacja tożsamości poprzez amplifikację określonych regionów w miejsce analizy polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP) 81
	DNA mitochondrialne 83
	Analiza sekwencji DNA nienależących do ludzi 84
	Badania na ustalenie ojcostwa 85
Aspekty etyczne, prawne i społeczne 87
	Bazy danych zawierające informacje o sekwencji DNA u ludzi 87
	Wykorzystanie sekwencjonowania DNA w badaniach na organizmach ludzkich 90
Polecana literatura 90
Ćwiczenia i zagadnienia problematyczne 91
3. Panorama życia 95
Genomy, transkryptomy i proteomy 96
	Geny 96
	Proteomika i transkryptomika 99
Podsłuchiwanie na transmisji informacji genetycznej 100
Projekty sekwencjonowania genomu 101
Genomy prokariontów 102
	Genom bakterii Escherichia coli 103
	Genom archeonu Methanocaldococcus jannaschii 105
	Genom jednego z najprostszych organizmów: Mycoplasma genitalium 106
Metagenomika: pobranie genomów z próbek środowiskowych 107
	Ludzki mikrobiom 109
Genomy eukariontów 110
	Rodziny genów 111
	Genom Saccharomyces cerevisiae (drożdży piekarniczych) 111
	Genom Caenorhabditis elegans 113
	Genom Drosophila melanogaster 115
	Genom Arabidopsis thaliana 115
Genom Homo sapiens (genom człowieka) 117
	Geny kodujące białka 118
	Sekwencje powtarzalne 118
	RNA 119
	Polimorfizmy pojedynczego nukleotydu i haplotypy 119
	Systematyczne pomiary i zbiory polimorfizmów pojedynczego nukleotydu 122
Różnorodność genetyczna w antropologii 123
	Sekwencje DNA a języki 125
Ewolucja genomów 125
	Proszę przekaż geny: poziomy transfer genów 128
Genomika porównawcza u eukariontów 129
Polecana literatura 130
Ćwiczenia i zagadnienia problematyczne 131
4. Dopasowania i drzewa filogenetyczne 133
Wprowadzenie do dopasowania sekwencji 134
Macierz punktowa a dopasowanie sekwencji 140
Miary podobieństwa sekwencji 142
	Systemy punktacji 143
	Pochodne od macierzy substytucji: macierze PAM 144
Obliczanie dopasowywania dwóch sekwencji 146
	Odmiany i uogólnienia 146
	Metody aproksymacji dla szybkiej identyfikacji baz danych 146
Algorytm programowania dynamicznego dla optymalnego dopasowania dwóch sekwencji 148
Znaczenie dopasowań 153
Dopasowanie wielu sekwencji 155
Zastosowanie dopasowania wielu sekwencji do przeszukiwania baz danych 156
	Profile 158
	PSI-BLAST 160
	Całkowite dopasowanie par sekwencji dla ludzkiego białka PAX-6 i Drosophila melanogastere yeless 164
	Ukryte modele Markowa (Hidden Markov Models, HMM) 165
Filogeneza 167
	Określanie powiązań taksonomicznych na podstawie właściwości molekularnych 169
Wykorzystanie sekwencji przy określaniu związków filogenetycznych 172
	Zastosowanie SINE oraz LINE do określania związków filogenetycznych 175
Drzewa filogenetyczne 177
	Metody oparte na grupowaniu 179
	Metoda największej wiarygodności 180
	Rekonstrukcja sekwencji ancestralnych 180
	Dekarboksylaza pirogronianu: synteza, aktywność i struktura krystaliczna przewidywanego przodka 181
Problem zmiennego tempa ewolucji 183
Metoda Bayesa 184
Czy drzewa są właściwym sposobem przedstawiania związków filogenetycznych? 184
Kwestie obliczeniowe 185
Podsumowanie 186
Polecana literatura 187
Ćwiczenia i problemy 187
5. Bioinformatyka strukturalna a opracowywanie leków 193
Wprowadzenie 194
Stabilność a fałdowanie białek 196
	Wykres Ramachandrana jako opis dopuszczalnych konformacji łańcucha głównego 196
	Łańcuchy boczne 198
	Stabilność i denaturacja białek 198
Proces zwijania białek 202
Zastosowania hydrofobowości 204
	Białka superhelikalne (coiled-coil) 204
Opis zróżnicowania struktur białek 208
Superpozycja struktur a dopasowanie strukturalne 209
Ewolucja struktur białek 214
Klasyfikacja struktur białek 216
	SCOP 217
Przewidywanie i modelowanie struktur białek 219
	Ocena krytyczna przewidywania struktur 221
	Prognozowanie struktur drugorzędowych 222
	Modelowanie homologiczne 223
	Rozpoznawanie fałdu 223
	Obliczanie energii konformacji i dynamiki molekularnej 226
	ROSETTA 228
	Przewidywanie struktury białek na podstawie map kontaktów pochodzących od skorelowanych mutacji w dopasowaniach wielu sekwencji 229
	Tworzenie nowych białek 232
Opracowywanie i doskonalenie leków 235
	Związek wiodący 236
	Doskonalenie związku wiodącego: ilościowe modele zależności struktura–aktywność 237
	Wykorzystanie bioinformatyki przy opracowywaniu i doskonaleniu leków 238
	Modelowanie molekularne przy opracowywaniu leków 239
Polecana literatura 245
Ćwiczenia i problemy 247
6. Publikacje naukowe i archiwa: media, treść, dostęp i prezentacja 253
Literatura naukowa 254
Dostęp do publikacji naukowych 255
	Otwarty dostęp 257
	Public Library of Science 258
Biblioteki tradycyjne i cyfrowe 258
	Jak zapełnić bibliotekę cyfrową 259
Eksplozja informacyjna 260
	Sieć: wyższy wymiar 260
	Nowe media: wideo, dźwięk 260
	Przeszukiwanie literatury naukowej 261
	Zarządzanie bibliografią 261
Bazy danych 263
	Zawartość bazy danych 263
	Kontrola jakości baz danych 264
	Literatura jako baza danych 265
	Organizacja bazy danych 265
	Adnotacja 268
	Języki znaczników 269
	Dostęp do baz danych 271
	Linki 271
	Interoperacyjność baz danych 272
	Eksploracja danych 276
Języki programowania i narzędzia do budowania i dostępu do baz danych 277
	Tradycyjne języki programowania 277
	Języki skryptowe 278
	Biblioteki programów przeznaczone dla biologii molekularnej 278
	Java – obliczenia w sieci 278
Przetwarzanie języka naturalnego 279
	Przetwarzanie języka naturalnego przy przeszukiwaniu literatury biomedycznej 280
	Zastosowania biomedyczne eksploracji tekstu 281
	Tworzenie hipotez 286
	Sieć związana z jaskrą uzyskana przez eksplorację danych 287
Polecana literatura 290
Ćwiczenia i problemy 291
7. Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe 293
Czym jest sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe? 294
Klasyfikacja i grupowanie 295
	Klasyfikator binarny 298
	Krzywe ROC (Receiver Operating Characteristic) 300
Sztuczne sieci neuronowe 301
	Mapy samoorganizujące 303
Drzewa decyzyjne 304
Maszyny wektorów nośnych (SVM) 308
	Metody jądra 308
Grupowanie 310
	Grupowanie za pomocą spektralnej teorii grafów 313
Polecana literatura 316
Ćwiczenia i problemy 316
8. Wprowadzenie do biologii systemów 319
Wprowadzenie 320
Sieci i grafy 321
	Spójność w sieciach 322
Dynamika, stabilność i odporność na awarie 324
Niektóre źródła inspiracji dla biologii systemów 325
	Złożoność sekwencji 325
	Definicja entropii Shannona 326
	Złożoność sekwencji 327
	Zależność między złożonością, losowością i zdolnością do kompresji 328
Transformata Burrowsa-Wheelera 329
	Odwracanie transformaty Burrowsa-Wheelera 329
	Transformata Burrowsa-Wheelera grupuje powtórzenia, ułatwiając kompresję 330
	Zastosowanie transformaty Burrowsa-Wheelera do poszukiwania wzorców w łańcuchach 330
Złożoność w innych typach danych biologicznych 331
	Złożoność statyczna i dynamiczna 332
	Przewidywalność i chaos 333
Analiza i porównywanie sieci 334
Analiza grafów za pomocą algebry macierzy 335
Izomorfizm grafów 335
Polecana literatura 338
Ćwiczenia i problemy 338
9. Szlaki metaboliczne 341
Wprowadzenie 342
Klasyfikacja funkcji białek 344
	Komisja Enzymowa 344
	Klasyfikacja funkcji białek przez Gene OntologyTM Consortium 344
Przewidywanie funkcji białka 345
Kataliza enzymatyczna 348
	Miejsca aktywne 349
	Kofaktory 349
Równowagi wiązania białko–ligand 350
Kinetyka reakcji enzymatycznych 351
	Miary wydajności enzymów 353
Jak ewoluują nowe funkcje enzymów? 353
	Kontrola aktywności enzymu 354
	Mechanizmy strukturalne ewolucji zmienionych albo nowych funkcji białek 355
Szlaki i granice dywergencji sekwencji, struktury i funkcji 359
	Ewolucja drogą duplikacji genów 359
	Bazy szlaków metabolicznych 362
	Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) 364
Ewolucja i filogeneza szlaków metabolicznych 366
	Porównanie szlaków 366
Dopasowanie szlaków metabolicznych 368
	Porównywanie liniowych szlaków metabolicznych 369
	Porównywanie nieliniowych szlaków metabolicznych: szlak pentozofosforanowy i cykl Calvina-Bensona 371
Dynamika sieci metabolicznych 372
	Odporność sieci metabolicznych 372
	Modelowanie dynamiczne metabolizmu 373
	Symulacja szlaków metabolicznych u Plasmodium falciparum 376
	Human Metabolome Database wspiera zastosowania kliniczne w badaniach wrodzonych wad metabolicznych i raka 377
Polecana literatura 379
Ćwiczenia i problemy 379
10. Kontrola organizacji i organizacja kontroli 381
Transkryptomika 382
	Projekt ENCODE 384
Wyznaczanie sekwencji RNA 385
	Sekwencjonowanie RNA kontra mikromacierze 385
	Mikromacierze DNA 385
	Sekwencjonowanie RNA (RNAseq) 391
	Projekt Genotype-Tissue Expression (GTEx) 392
Wzorce ekspresji w różnych stanach fizjologicznych 394
Zmiany wzorców ekspresji w cyklu życiowym Drosophila melanogaster 394
	Różne stadia życiowe mają różne wymagania w stosunku do różnych genów 396
	1. Zmiany we wzorcach ekspresji genów 398
	2. Mutacje, które dają oporność na izoniazyd 399
	3. Krystalografia 399
Kompleksy i agregaty białek 399
	Właściwości kompleksów białko–białko 400
Sieci oddziaływań białek 402
	Składniki kompleksu prymosomu u Bacillus subtilis 405
Sieci regulatorowe 406
	Przekazywanie sygnału i kontrola transkrypcyjna 407
	Biologia strukturalna sieci regulatorowych 407
Przykłady stosunkowo prostych regulatorowych sieci kontroli 410
	Regulacja operonu laktozowego u E. coli 410
	Przełącznik genowy bakteriofaga λ 412
	Przeskok metaboliczny u Saccharomyces cerevisiae 416
Struktura logiczna sieci regulatorowych 418
	Sieć regulatorowa transkrypcji u E. coli 418
	Sieć regulatorowa transkrypcji u Saccharomyces cerevisiae 419
	Zdolności adaptacyjne sieci regulatorowej drożdży 420
Polecana literatura 423
Ćwiczenia i problemy 423
Wnioski 426