Wprowadzenie do bioinformatyki

1 opinia

Format:

epub, mobi, ibuk

DODAJ DO ABONAMENTU

WYBIERZ RODZAJ DOSTĘPU

55,30  79,00

Format: epub, mobi

 

Dostęp online przez myIBUK

WYBIERZ DŁUGOŚĆ DOSTĘPU

6,15

Wypożycz na 24h i opłać sms-em

55,3079,00

cena zawiera podatek VAT

ZAPŁAĆ SMS-EM

TA KSIĄŻKA JEST W ABONAMENCIE

Już od 19,90 zł miesięcznie za 5 ebooków!

WYBIERZ SWÓJ ABONAMENT

26 czerwca 2000 roku nastąpiły zmiany, które na zawsze zmieniły oblicze biologii i medycyny. Premier Wielkiej Brytanii Tony Blair oraz prezydent Stanów Zjednoczonych Bill Clinton wzięli udział w konferencji prasowej za pośrednictwem łączy satelitarnych, aby wspólnie ogłosić zakończenie projektu nad Genomem Człowieka. W dzienniku The New York Times pojawił się wówczas nagłówek: Ludzki kod genetyczny rozszyfrowany przez naukowców. Sekwencja 3 miliardów baz stanowiła punkt kulminacyjny prac trwających ponad dekadę, kiedy to cel był łatwo dostrzegalny, a jedynie pytania sprowadzały się do tempa postępu technologicznego oraz napływu funduszy na realizację badań.
Genom ludzki zapewnia nam przede wszystkim in¬formacje. Komputery natomiast odegrały kluczową rolę przy określaniu sekwencji, jak również przy zastosowaniu ich w biologii czy też medycynie. Wykorzystanie komputerów przełożyło się nie tylko na samą wydajność przetwarzania i przechowywania danych, ale było również niezbędne przy stosowaniu wyszukanych metod matematycznych do osiągnięcia założonego celu. Związek biologii i nauk komputerowych przyczynił się do powstania nowego pola naukowego zwanego bioinformatyką.
Obecnie bioinformatyką jest nauką stosowaną. Komputery od zawsze stanowiły kluczowy element projektów mających na celu określenie sekwencji, struktury czy innego rodzaju dane. Programy komputerowe są stosowane w celu generowania wniosków z archiwów danych biologii molekularnej i medycyny, aby móc wyodrębnić elementy wspólne, jak również aby opracować przydatne prognozy.
Książka Wprowadzenie do bioinformatyki skierowana jest do studentów jak również praktykujących naukowców, którzy potrzebują zaznajomić się z dostępem do archiwów danych (i to nie tylko tych na temat genomów i białek), poznać jak wykorzystywać narzędzie służące do pracy z tymi archiwami oraz znaleźć odpowiedź na wszelkiego rodzaju pytania związane z tymi danymi i narzędziami.
• Rozdział 1 stanowi wprowadzenie do tematu oraz nakreśla wszystkie kluczowe punkty: sekwencje DNA i białek, genomy i proteomy, bazy danych oraz wyszukiwanie informacji, sieć WWW oraz programowanie komputerowe. Przed rozwinięciem poszczególnych tematów w sposób szczegółowy niezbędne jest stworzenie podstaw do dalszych dyskusji.
• Rozdział 2 przedstawia podstawy genetyki i genomów oraz rozwój sekwencjonowania DNA.
• Rozdział 3 omawia wyniki badania oraz istotne przykłady sekwencjonowania genomu.
• Rozdział 4 podejmuje kwestię analizy związków miedzy sekwencjami: dopasowania i drzewa filogenetyczne. Niniejsze metody stanowią podstawę dla współczesnych wyzwań stawianych bioinformatyce: wykrywanie dalekich pokrewieństw, rozumienie związków między genomami różnych organizmów czy śledzenie biegu rewolucji na poziomie gatunkowym oraz molekularnym.
• Rozdział 5 porusza trzy kwestie, odnoszące się do struktury oraz fałdowania białek. Sekwencję oraz strukturę należy traktować jako pełnoprawnych partnerów, zaś bioinformatyka dostarcza metod umożliwiających w miarę możliwości swobodne poruszanie się między nimi. Całkowite zrozumienie struktur białek jest niezbędne do określenia ich funkcji oraz mechanizmów działania, jak również kluczowe ze względu na ich kliniczne i farmakologiczne zastosowania.
• Rozdział 6 opisuje stan faktyczny dostępnej literatury naukowej z uwzględnieniem przejścia od formy papierowej do elektronicznej. Rzeczone przejścia niesie ze sobą szereg konsekwencji tak natury intelektualnej jak i praktycznej. Ponadto wywarło znaczny wpływ na badania w obrębie bioinformatyki.
• Rozdział 7 podejmuje kwestię sztucznej inteligencji oraz uczenia maszynowego. Jedynie znikomej ilości działań, w tym nawet tych spoza świata nauki, udało się uniknąć zastosowania tych metod. W przypadku biologii molekularnej odgrywają one kluczową rolę.
• Rozdział 8 stanowi wprowadzenie do biologii systemów. Głównym założeniem biologii systemów jest integracja: jak to jest, że wszystkie elementy pasują do siebie? Jak oddziałują na siebie? Jak to jest, że pojedyncze cząsteczki i procesy tworzą razem pewną całość, która przewyższa poszczególne elementy w samowystarczalności?
• Rozdział 9 opisuje procesy metaboliczne. Aktywności poszczególnych enzymów stanowią przedmiot zainteresowań klasycznej biochemii. Jednakże zrozumienie sposobów sterowania nimi jest celem biologii molekularnej, ukazując szereg mechanizmów na poziomach transkrypcji, translacji, modyfikacji post-translacyjnych oraz interakcji inhibitorów oraz efektorów allosterycznych z samymi enzymami. Interakcja tych systemów sterowania stanowi podstawę rozwoju biologii systemów jako kontynuacja rozdziału 8.
• Rozdział 10 podejmuje kwestię bardziej ogólnych mechanizmów kontroli, w tym ekspresję genów. Sterowanie ekspresją genów wpisuje się w odpowiedziach na bodźce i zmiany w środowisku komórki, oraz oddziałuje na krótko- i długoterminowe procesy rozwojowe.


Liczba stron460
WydawcaWydawnictwo Naukowe PWN
TłumaczenieAgnieszka Błaszczak, Grzegorz Frelik
ISBN-13978-83-01-20963-6
Numer wydania1
Język publikacjipolski
Informacja o sprzedawcyRavelo Sp. z o.o.

Ciekawe propozycje

Spis treści

  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
RozwińZwiń
W celu zapewnienia wysokiej jakości świadczonych przez nas usług, nasz portal internetowy wykorzystuje informacje przechowywane w przeglądarce internetowej w formie tzw. „cookies”. Poruszając się po naszej stronie internetowej wyrażasz zgodę na wykorzystywanie przez nas „cookies”. Informacje o przechowywaniu „cookies”, warunkach ich przechowywania i uzyskiwania dostępu do nich znajdują się w Regulaminie.

Nie pokazuj więcej tego powiadomienia