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生物資訊學分析與實踐:MATLAB生物資訊學工具箱應用(簡體書)
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生物資訊學分析與實踐:MATLAB生物資訊學工具箱應用(簡體書)

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商品簡介
作者簡介
目次

商品簡介

本書是生物資訊學分析和研究的實踐指導,精選生物資訊學分析中的重要案例,結合作者多年教學實踐,借助MATLAB生物資訊學工具箱,進行序列資料分析、晶片資料分析、高通量測序和質譜資料分析等,包括常規的序列比對和統計分析,直接訪問網路資料庫和本地資料庫,以及進行RNA結構預測和多種圖形的視覺化等。本書從底層開始進行生物學資料常規分析,直觀地演示各種函數的使用方法和分析結果。

作者簡介

劉偉,博士,國防科技大學講師,主要研究方向為生物網路的構建與分析。擔任“生物資訊學”和“生物資訊概論”等多門課程的主講教師,發表教學論文6篇。主持國家自然科學基金項目1項,發表論文20餘篇,出版教材3部,獲得國家發明專利7項。

目次

目 錄


第1章 序列分析
1.1 計算和視覺化序列統計特性
1.1.1 人類線粒體基因組
1.1.2 計算序列統計特性
1.1.3 考察開放閱讀框(ORF)
1.1.4 考察注釋特徵
1.1.5 提取和分析ND2和COX1蛋白
1.1.6 計算人類線粒體基因組中所有基因的密碼子使用頻率
1.2 兩兩序列比對
1.2.1 序列比對介紹
1.2.2 查找序列資訊
1.2.3 確定蛋白質編碼序列
1.2.4 比較氨基酸序列
1.2.5 序列比對結果分析
1.3 評估比對的統計學顯著性
1.3.1 從MATLAB空間中獲取NCBI資料
1.3.2 初步比對和全域比對
1.3.3 評估打分的顯著性
1.3.4 打分不具有統計學顯著性的例子
1.3.5 局部比對和隨機序列
1.4 全基因組比對
1.4.1 提取基因組資訊
1.4.2 基因比對
1.4.3 考察分數的含義
1.4.4 利用疏鬆陣列減少存儲量
1.4.5 查看同源基因
1.5 分析同義和非同義替換
1.5.1 介紹
1.5.2 提取HIV-1基因組的兩個序列資訊
1.5.3 計算HIV-1基因的Ka/Ks比值
1.5.4 利用滑動視窗計算Ka/Ks比值
1.5.5 GAG、POL和ENV基因的滑動視窗分析
1.5.6 分析GP120的Ka/Ks比值和表位
1.6 追蹤禽流感病毒
1.6.1 禽流感病毒介紹
1.6.2 計算每個H5N1基因的Ka/Ks比值
1.6.3 針對HA蛋白質進行系統發育分析
1.6.4 利用多維變尺度視覺化序列距離
1.6.5 在非洲和亞洲地圖上展示H5N1病毒的地理區域
1.6.6 利用穀歌地圖觀察地理區域
1.6.7 在穀歌地圖中查看文件
參考文獻
第2章 高通量測序
2.1 分析Illumina/Solexa下一代測序數據
2.1.1 簡介
2.1.2 讀取_sequence.txt(FASTQ)檔
2.1.3 考察序列讀數的長度分佈
2.1.4 考察序列片段的堿基組成
2.1.5 考察品質打分分佈
2.1.6 在標準之間轉換品質打分
2.1.7 根據品質打分進行過濾和去除
2.1.8 統計讀數出現概況
2.1.9 識別人造的均聚物
2.2 識別RNA-seq資料中差異表達的基因
2.2.1 RNA-seq技術介紹
2.2.2 前列腺癌症資料集
2.2.3 為目標基因建立一個注釋物件
2.2.4 輸入匹配的短讀數匹配資料
2.2.5 確定數位化基因表達
2.2.6 推斷RNA表達的差異信號
2.2.7 估計文庫規模因數
2.2.8 估計基因豐度
2.2.9 估計負二項式分佈參數
2.2.10 經驗累計分佈函數
2.2.11 測試差異表達
2.3 分析人類末端腸道微生物
2.3.1 人類末端腸道菌群簡介
2.3.2 成人遠端腸道微生物分類剖析
2.3.3 結合分類分佈和基本分類
2.3.4 基於KEGG類進行功能對比分析
2.3.5 基於COG分類進行功能對比分析
2.3.6 基於功能表示集中微生物
2.4 分析馬尾藻樣本的巨集基因組
2.4.1 簡介
2.4.2 讀取BLAST命中報告
2.4.3 過濾BLAST命中次數
2.4.4 記憶體匹配的分類學資料檔案
2.4.5 用分類學資訊注釋BLAST報告
2.4.6 根據學名為BLAST命中分類
2.4.7 保存注釋的BLAST報告
2.4.8 確定BLAST命中次數的分類學分佈
2.4.9 濾除孤立分配
2.4.10 繪製BLAST命中的分類學分佈
2.4.11 將分析局限至每個查詢的最佳命中
2.4.12 分類節點資訊的記憶體映射
2.4.13 根據更高的分類學目劃分BLAST命中
2.4.14 以圖的形式表示分類學分佈
2.5 研究基因組規模的DNA甲基化譜差異
2.5.1 簡介
2.5.2 資料集
2.5.3 為BAM格式檔創建MATLAB介面
2.5.4 關聯CpG島和DNA甲基化
2.5.5 序列資料的統計建模
2.5.6 識別顯著的甲基化區域
2.5.7 尋找具有顯著甲基化啟動子區域的基因
2.5.8 尋找顯著甲基化的基因內部區域
2.5.9 甲基化模式的差異分析
參考文獻
第3章 晶片資料分析
3.1 晶片資料視覺化
3.1.1 考察微陣列資料
3.1.2 微陣列資料的空間圖
3.1.3 微陣列的統計參數
3.1.4 微陣列資料的散點圖
3.2 分析Affymetrix晶片資料
3.2.1 關於Affymetrix資料檔案
3.2.2 顯示影像檔
3.2.3 基因名稱和探針集ID
3.3 分析晶片資料並識別差異表達的基因
3.3.1 晶片資料集簡介
3.3.2 下載表達資料
3.3.3 過濾表達資料
3.3.4 識別差異的基因表達
3.3.5 採用基因本體注釋上調基因
3.3.6 尋找通路中的差異表達基因
3.4 通過分析Affymetrix SNP晶片研究DNA副本數變化
3.4.1 簡介
3.4.2 資料集
3.4.3 獲取SNP晶片的探針水準資料
3.4.4 輸入和轉換資料集
3.4.5 探針強度標準化
3.4.6 探針水準的概要
3.4.7 獲取SNP探針資訊
3.4.8 原始拷貝數估計
3.4.9 過濾和排序
3.4.10 PCR片段長度標準化
3.4.11 CN基因譜
3.4.12 SCLS樣本的8q擴增
3.4.13 CN獲得/缺失匯總圖
3.5 晶片資料的基因本體富集分析
3.5.1 簡介
3.5.2 基因本體功能舉例
3.5.3 通過聚類分析篩選一組感興趣的基因子集
3.5.4 獲取酵母基因組資料庫中的注釋基因
3.5.5 基因晶片中被注釋的基因數目
3.5.6 觀察GO注釋的出現概率
3.5.7 最顯著條目的進一步分析
參考文獻
第4章 質譜資料分析
4.1 原始質譜資料的預處理
4.1.1 下載資料
4.1.2 譜的重採樣
4.1.3 基線校正
4.1.4 譜排列
4.1.5 譜圖標準化
4.1.6 去除峰雜訊
4.1.7 採用波形降噪方法尋找峰值
4.1.8 分段:用層次聚類合併譜峰
4.1.9 動態規劃分割
4.2 採用順序和平行計算實現譜的批量處理
4.2.1 簡介
4.2.2 設置資料倉庫
4.2.3 順序分批次處理
4.2.4 基於多核電腦的並行批次處理
4.2.5 基於分佈計算的並行批次處理
4.2.6 非同步並行處理
4.2.7 後期處理
4.3 顯著性特徵識別以及蛋白質譜分類
4.3.1 簡介
4.3.2 樣本視覺化
4.3.3 關鍵特徵排序
4.3.4 基於線性判別分析的盲分類
4.3.5 利用PCA/LDA進行資料降維
4.3.6 特徵選擇子集的隨機搜索
4.3.7 利用評估集來評估選擇特徵的品質
4.3.8 可替換的統計學習方法
4.4 採用遺傳演算法尋找質譜資料特徵
4.4.1 簡介
4.4.2 導入本地質譜資料到MATLAB
4.4.3 建立遺傳演算法的適應度函數
4.4.4 建立初始種群
4.4.5 設定遺傳演算法選項
4.4.6 運行GA尋找20個具有可判別性的特徵
4.4.7 顯示具有判別性的特徵
參考文獻
第5章 視覺化工具
5.1 聚類結果視覺化
5.1.1 資料導入
5.1.2 聚類
5.1.3 查看和更改聚類選項
5.1.4 資料集的行列聚類
5.1.5 對熱圖的操作
5.1.6 作業系統樹
5.1.7 改變配色方案和顯示範圍
5.1.8 5000個顯著基因的聚類
5.2 分子三維結構的視覺化
5.2.1 泛素結構介紹
5.2.2 泛素分子顯示
5.2.3 對分子進行旋轉和放大
5.2.4 評估結構中的氨基酸電荷分佈
5.2.5 研究結構的疏水性譜
5.2.6 測量原子距離
5.2.7 展示和標注泛素結構中的賴氨酸殘基
5.2.8 檢查泛素中的異肽鍵
5.2.9 泛素比對和SUMO序列
5.2.10 將泛素和SUMO的結構疊加
5.3 相互作用資料視覺化
5.3.1 將進化樹表示為圖
5.3.2 改變BIOGRAGH物件的屬性
5.3.3 繪製自訂節點
5.4 圖論函數
5.4.1 從SimBiology模型創建一個圖
5.4.2 視覺化圖
5.4.3 使用圖論函數
5.4.4 尋找節點pA與pC之間的最短路徑
5.4.5 遍歷圖
5.4.6 尋找圖中的連通部分
5.4.7 類比移除一個反應
參考文獻
第6章 外部資料庫和程式調用
6.1 連接本地資料庫
6.1.1 檢查資料庫工具箱
6.1.2 為原始資料庫建立一個備份
6.1.3 為MATLAB配置資料庫
6.1.4 連接到資料庫
6.1.5 獲取資料庫資訊
6.1.6 從GenBank收集序列資料並插入資料庫
6.1.7 核對導入資料的序列
6.1.8 更新資料庫中的資料
6.1.9 為資料庫添加比對資訊
6.1.10 檢索比對
6.1.11 為資料增加BLAST報表資訊
6.1.12 對序列進行BLAST搜索
6.1.13 使用可視化的查詢構建器將資訊導入MATLAB
6.2 連接KEGG的API網路服務器
6.2.1 利用資訊操作來展示通路資料庫中的統計參數
6.2.2 利用conv操作符實現KEGG識別字與外部識別字的相互轉換
6.2.3 提取KEGG分類學資料庫的物種清單
6.2.4 獲取KEGG通路資料庫中人類的通路清單
6.2.5 為通路染色
6.2.6 展示靜態圖
6.3 調用Bioperl函數
6.3.1 簡介
6.3.2 訪問序列資訊
6.3.3 從MATLAB調用Perl程式
6.3.4 在Perl程式中調用MATLAB函數
6.3.5 生物資訊學工具箱中的蛋白質分析工具
參考文獻

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