生物信息学

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出版者:电子工业出版社
作者:
出品人:
页数:416
译者:
出版时间:2014
价格:59
装帧:
isbn号码:9787121223570
丛书系列:
图书标签:
  • 生物學
  • 生物信息学
  • 生物信息学
  • 基因组学
  • 蛋白质组学
  • 计算生物学
  • 生物统计学
  • 序列分析
  • 数据库
  • 算法
  • 系统生物学
  • 进化生物学
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具体描述

本书以生物学问题为导向,以具体的案例来演示如何发现和解决各种生物学问题,并对目前研究中存在的问题和未来的发展方向进行了展望。本书从介绍生物信息学的研究历史和发展现状入手,第2章给出了相关生物学基础的介绍,摈弃繁杂的细节,强调系统性和整体性;第3章介绍了算法方面的相关技术,包括统计分析、机器学习和模型评估方法;从第4章开始,分专题介绍各种组学研究,包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、生物网络和系统生物学。最后,作为案例,介绍生物信息学在药物研发中的应用。

探秘生命编码:一个基于宏观演化与复杂系统视角的导论 图书简介 本书《探秘生命编码》并非聚焦于生物信息学领域的技术细节或特定算法的应用,而是提供了一个更为宏大、更具哲学思辨色彩的视角,来审视生命现象的本质——信息、结构与演化之间的深刻关联。我们旨在搭建一座桥梁,连接古老的生物学智慧与现代复杂性科学的前沿思想,为读者构建一个理解生命系统如何从无序走向有序、如何存储、处理并传递“蓝图”的全新框架。 第一部分:信息熵与生命起源的“低概率事件” 本书的开篇,我们将挑战传统的还原论视角,深入探讨信息论在生命系统中的基础地位。生命,从根本上说,是一种高度组织化的信息结构。 1.1 热力学第二定律的豁免与限制: 我们将追溯生命系统如何巧妙地利用开放性、远离热力学平衡态的特性,在局部产生巨大的负熵,从而维持其复杂性。这并非是对物理定律的违背,而是在特定边界条件下的动态平衡艺术。我们将详细分析“耗散结构”理论,阐释生命如何在能量流的驱动下,自发地形成稳定且具有信息储存能力的结构。 1.2 早期地球化学的“信息编码”: 传统的生命起源讨论往往集中在米勒-尤里实验的产物上。本书则将目光投向了更早期的化学选择过程。我们探讨非生物聚合体(如粘土、硫化物晶体表面)如何充当早期物理模板,对分子进行选择性吸附和催化,这是一种物理信息存储的雏形。我们将论证,第一个“遗传物质”的出现,与其说是化学上的奇迹,不如说是热力学驱动下,信息存储效率的必然选择。 1.3 莱因霍尔德的“结构锁定”假说: 引入对早期RNA世界或类肽世界的分析,重点不在于合成路径,而在于一旦出现具备自复制能力的分子,系统便进入了一个信息锁定阶段。这种锁定机制如何限制后续的演化路径,并为更复杂的DNA/蛋白质系统奠定基础?我们将使用图论和网络分析工具来模拟这种“路径依赖性”。 第二部分:宏观演化中的信息处理机制 如果说第一部分讨论了信息的“诞生”,那么第二部分将聚焦于信息在生物圈尺度上的“流动”与“加工”。 2.1 基因组作为历史档案库: 基因组不应被视为简单的指令集,而是一个包含着亿万年历史沉积物的复杂档案。我们分析内含子(Introns)和转座子(Transposons)的生物学意义。它们是“沉默的历史信息”和“潜在的演化燃料库”。我们将探讨,这些被视为“垃圾DNA”的序列,如何通过基因复制和重组,在关键时刻提供全新的结构域或调控元件,实现快速的形态飞跃(Punctuated Equilibrium)。 2.2 表观遗传学的“短期记忆”系统: 探讨DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传标记,如何构成了生命系统对环境压力的快速、非永久性信息反馈回路。这是一种介于基因突变(慢速、永久)和行为反应(即时、无记忆)之间的中间信息处理层级。我们将重点分析跨代表观遗传的案例,展示环境压力如何将“经验信息”编码进下一代的生理反应阈值中。 2.3 生物学网络中的信息冗余与鲁棒性: 在复杂的代谢网络和信号传导通路中,信息传递常常是高度冗余的。本书认为,这种冗余并非低效,而是系统维持鲁棒性(Robustness)的关键。我们将使用网络动力学模型来演示,少量节点的失效如何不影响整体功能的实现,这与工程学中的容错设计有异曲同工之妙。 第三部分:复杂性涌现与信息压缩的悖论 第三部分将视角提升至物种层面乃至生态系统层面,探讨复杂结构(如多细胞性、意识)的涌现,以及信息如何在不同层次间被压缩和抽象化。 3.1 多细胞性:信息共享与功能分化: 从单细胞到多细胞的飞跃,本质上是细胞间信息交流的革命。我们分析细胞粘附分子和形态发生素如何作为细胞间的通信介质。多细胞生物通过建立层级结构(组织、器官),实现了对基本生命指令的信息压缩——单个细胞不需要知道整个生物体的宏观形态,只需要接收和执行局部指令。 3.2 感知与行动:环境信息的有效抽象: 动物的感官系统是对外部世界的高效率信息过滤器。例如,视觉系统并非记录所有光子,而是提取关键的边缘、运动和色彩对比度。我们将审视神经系统如何通过稀疏编码和贝叶斯推理(在没有明确计算的情况下),构建出对环境的实用模型。这种“模型构建”即是一种高度信息压缩的体现。 3.3 生态系统的信息交换网络: 生态系统被视为一个巨大的、跨物种的信息网络。捕食者与猎物之间的军备竞赛,真菌与植物之间的化学信号交换,都是信息博弈的体现。我们将探讨,生态系统的多样性本身,是否可以被视为一种抵抗环境突变的信息存储容量的体现。 结论:生命作为一种持续演化的信息处理范式 本书总结道,生命不是物质的堆砌,而是一个持续地、动态地处理、存储和演化信息的过程。从化学分子的选择到复杂社会的形成,其核心驱动力始终围绕着如何更有效地编码环境信息、如何更鲁棒地传递这些编码,以及如何利用信息冗余与压缩来实现适应性。 《探秘生命编码》旨在激发读者对生命现象的深层思考,它要求我们超越单一学科的界限,以一种跨越时间尺度(从化学演化到宏观生态)和组织层次(从分子到物种)的综合视角,去重新认识我们自身——这个宇宙中最奇妙的自组织信息系统。本书适合对生命本质、复杂系统科学、早期地球化学以及演化哲学有浓厚兴趣的探索者。

作者简介

刘伟,女,辽宁铁岭人。2008年12月于国防科技大学获得博士学位,现为国防科学技术大学讲师,主要研究方向为生物网络的构建与分析。担任了“生物信息学”和“生物信息概论”等多门课程的主讲教师,发表教学论文6篇。主持自然科学基金项目一项,发表论文10余篇,多篇进入SCI检索。获得软件著作权2项,申请及获得国家发明专利7项。张纪阳,男,河南泌阳人。1979年生,博士,现为国防科学技术大学讲师,主要研究方向为蛋白质组学数据分析与处理。参与中国蛋白质组学研究计划,设计并编写了十余个质谱数据分析模块。承担自然科学基金项目一项,发表研究论文20余篇,参与编写教材两部。谢红卫,男,湖北洪湖人。1965年生,博士,现为国防科学技术大学教授、博士生导师,主要研究方向为生物信息学。曾获军队院校育才奖银奖1次,省教学成果二等奖1项,编写翻译教材3部。完成和承担科研课题30余项,发表论文70余篇,20余篇进入SCI检索,获得国防科学技术奖二等奖1项。

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读后感

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用户评价

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坦白说,在接触这本《生物信息学》之前,我对“数据”和“生物”这两个词汇的结合,总有一种难以言喻的疏离感。我更习惯于实验室里与试管、显微镜打交道,而代码和算法对我来说,更像是某种神秘的语言。然而,这本书用一种极其巧妙的方式,打破了我原有的认知壁垒。作者在开篇就用了一个非常引人入胜的比喻,将生物体的复杂性比作一本写满了密码的巨大书籍,而生物信息学就是破解这本书的钥匙。随后,他循序渐进地介绍了如何从最基础的DNA序列入手,到蛋白质的功能预测,再到整个基因组的分析,每一步都伴随着清晰的概念解释和直观的图示。我特别欣赏书中对“数据”的描述,它不是冰冷的代码,而是蕴含着生命奥秘的宝藏。通过学习,我开始理解,那些看似杂乱无章的序列数据,背后其实隐藏着生命的蓝图和进化的轨迹。这本书让我看到了一个全新的研究维度,让我意识到,借助强大的计算工具,我们可以以前所未有的深度和广度来探索生命。它不仅是学习生物信息学知识的指南,更是一次对生命科学研究范式的深刻启迪,让我看到了理论与实践、生物与技术的完美融合。

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当我翻开这本《生物信息学》,我原本以为会面对一堆晦涩难懂的公式和代码,但令我惊喜的是,作者以一种极其生动且富有逻辑的方式,将这个复杂的领域展现在我面前。他并没有简单地列举技术,而是着重于“为什么”和“如何”,将生物学问题与计算解决方案巧妙地结合。我特别喜欢书中对“生物网络”的描述,它将复杂的生命系统比作一个相互连接的巨型网络,而生物信息学则是绘制和理解这个网络的关键。作者通过讲解图论和网络分析在生物学中的应用,让我看到了如何从整体上理解生命系统的运作。此外,书中还涵盖了基因组学、蛋白质组学、系统生物学等多个前沿领域,并结合了大量生动的案例,让我能够直观地感受到生物信息学在疾病诊断、药物研发、个性化医疗等方面的巨大潜力。我感觉,这本书不仅仅是在教授我技术,更是在培养我一种用数据驱动的思维方式来解决生物学问题的能力。它让我看到了,在现代科学研究中,跨学科的合作与技术的融合是多么重要,也让我对未来生命科学的发展充满了无限的遐想。

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这本书《生物信息学》在我阅读过程中,最让我感到震撼的是它所展现出的跨学科的魅力。我之前总觉得生物学和计算机科学是两个相对独立的领域,但这本书彻底颠覆了我的看法。作者以一种非常宏观的视角,将生命系统比作一个庞大的信息处理网络,而生物信息学则是解读这个网络运作规律的语言。他对各种生物数据的生成、存储、管理和分析的介绍,都详尽且深入。我尤其欣赏他对各种统计学和机器学习方法在生物学中的应用讲解,例如,如何利用聚类分析来识别具有相似功能的基因,如何利用分类模型来预测蛋白质的亚细胞定位。这些讲解不仅清晰易懂,还附带了非常实用的案例分析,让我能够理解这些方法是如何具体地应用于解决生物学问题的。这本书不仅仅是技术手册,更像是一本关于如何用“计算思维”来理解生命的哲学著作。它让我看到了,通过巧妙地结合生物学知识和计算工具,我们可以以前所未有的方式来解码生命的奥秘,并为疾病的治疗和人类的健康带来突破性的进展。

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这本书《生物信息学》给我的感受,是知识的海洋与思维的火花并存。作者以一种非常温和且循序渐进的方式,引导我走进这个迷人的领域。他没有上来就灌输概念,而是从最基础的生命现象入手,例如DNA的复制、蛋白质的合成,然后逐步引入计算方法来分析这些过程。我尤其欣赏书中对“统计学”在生物信息学中的作用的讲解,它让我明白,科学研究不仅仅是观察和描述,更需要严谨的定量分析来支持结论。作者通过讲解假设检验、置信区间等统计学概念,让我理解了如何从海量的数据中提取有意义的信息。此外,书中还涵盖了基因组学、蛋白质组学、系统生物学等多个前沿领域,并结合了大量生动的案例,让我能够直观地感受到生物信息学在疾病诊断、药物研发、个性化医疗等方面的巨大潜力。我感觉,这本书不仅仅是在教授我技术,更是在培养我一种用数据驱动的思维方式来解决生物学问题的能力。它让我看到了,在现代科学研究中,跨学科的合作与技术的融合是多么重要,也让我对未来生命科学的发展充满了无限的遐想。

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当我拿到这本《生物信息学》时,我抱着一种学习新技能的心态,期望能掌握一些实用的分析技术。然而,它给我的惊喜远不止于此。作者在内容的编排上,展现了极高的专业性和前瞻性。它不仅仅是告诉读者“怎么做”,更着重于“为什么这么做”。例如,在讲解序列比对的各种算法时,书中详细阐述了不同算法在应对不同生物学问题时的优缺点,比如何时使用Smith-Waterman算法,何时选择Needleman-Wunsch算法,以及K-mer方法在处理大规模数据时的效率优势。这些细致的分析,让我不再是简单地套用公式,而是能够根据实际的生物学研究目标,选择最合适的工具。更让我欣喜的是,书中还穿插了许多经典的生物信息学研究案例,这些案例的分析过程,生动地展示了生物信息学是如何在解决实际生物学难题中发挥关键作用的。比如,如何通过基因组学分析发现致病基因,如何通过蛋白质结构预测来设计新的药物靶点,这些具体的应用场景,让我对生物信息学在生命科学前沿的地位有了更深刻的认识。这本书的价值在于,它不仅教会我技术,更培养了我用计算思维解决生物问题的能力,让我能够站在更高的角度审视和规划我的研究。

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这本书《生物信息学》给我的感受,就像是在一个未知的世界里,找到了一张详细的地图和一套实用的导航工具。我并非生物学或计算机科学的科班出身,但作者以一种非常易于理解的方式,为我揭示了这个充满魅力的领域。他并没有一开始就抛出晦涩难懂的专业术语,而是从生物学的基本概念开始,逐步引入计算思维和相关的技术。我尤其喜欢书中对“数据可视化”的强调,它不仅仅是呈现数据,更是理解数据的关键。作者通过展示各种精美的图表和示意图,让我能够直观地理解复杂的生物数据,例如,基因表达的热图、蛋白质相互作用的网络图等等。这些可视化工具,不仅帮助我理解了生物学的概念,也让我对如何进行有效的科学沟通有了更深的认识。此外,书中还涵盖了基因组学、蛋白质组学、系统生物学等多个前沿领域,并介绍了它们在实际研究中的应用,这让我对生物信息学在推动生命科学发展中的关键作用有了更深刻的认识。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维方式的启迪,让我看到了科学研究的逻辑性和艺术性。

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这本书《生物信息学》对于我来说,更像是一位经验丰富的向导,带领我深入探索生物信息学的奇妙世界。作者并没有以一种宏大的理论开篇,而是从最基础的生物数据——DNA序列入手,层层递进,将复杂的概念娓娓道来。我特别欣赏书中对“算法”的讲解,它不是那种冷冰冰的代码堆砌,而是通过生动的比喻和清晰的逻辑,让我能够理解算法背后的智慧。例如,在讲解聚类分析时,作者将其比作将不同品种的动物归类到不同的家族,这种贴切的比喻,让我很容易就掌握了其核心思想。书中还涵盖了基因组学、蛋白质组学、系统生物学等多个前沿领域,并介绍了它们在实际研究中的应用,这让我对生物信息学在推动生命科学发展中的关键作用有了更深刻的认识。我感觉,这本书不仅仅是在教授我技术,更是在培养我一种用数据驱动的思维方式来解决生物学问题的能力。它让我看到了,在现代科学研究中,跨学科的合作与技术的融合是多么重要,也让我对未来生命科学的发展充满了无限的遐想。

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我一直对生命的运作机制充满好奇,而这本《生物信息学》则为我打开了一扇全新的视角。作者的笔触细腻而富有洞察力,他将生物信息学从一个看似枯燥的技术领域,转化为一个充满探索和发现的奇妙旅程。我尤其赞赏书中对“生物序列”的解读,它不仅仅是简单的字母组合,更是生命的密码本,蕴含着生命的进化史和功能信息。作者通过讲解各种序列比对和分析的方法,让我得以窥见如何从这些密码本中解读出生命的奥秘。此外,书中还对蛋白质结构预测、基因组注释、系统生物学等前沿领域进行了深入的探讨,并结合了大量生动的案例,让我能够直观地感受到生物信息学在疾病诊断、药物研发、个性化医疗等方面的巨大潜力。我感觉,这本书不仅仅是在教授我技术,更是在培养我一种用数据驱动的思维方式来解决生物学问题的能力。它让我看到了,在现代科学研究中,跨学科的合作与技术的融合是多么重要,也让我对未来生命科学的发展充满了无限的遐想。

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从一个非专业读者的角度来说,这本《生物信息学》给予我的,是一种智识上的愉悦和对未知领域的好奇心。作者的叙事风格非常吸引人,他没有采取那种枯燥的教科书式写法,而是将复杂的概念融入到引人入胜的故事和案例中。例如,在介绍进化算法时,他会将其与自然选择的原理巧妙地联系起来,让我能够轻松理解其背后的逻辑。而且,书中对各个子领域(如基因组学、转录组学、蛋白质组学)的介绍,都非常有条理,并且强调了它们之间的相互联系和协同作用。我尤其喜欢的是,作者在讲解某个技术或算法时,总是会先抛出一个生物学问题,然后引出相应的生物信息学解决方案,这种“问题导向”的学习方式,让我能够更好地理解技术的实用价值。比如,在讨论序列数据库时,作者并没有仅仅罗列数据库的名称和功能,而是通过介绍如何利用这些数据库来查找特定的基因或蛋白质,来展示它们在实际研究中的应用。这种方式让我感觉自己不是在被动地接受信息,而是在主动地参与到科学探索的过程中。这本书让我对生物学研究的复杂性和精妙性有了更深的理解,也让我对未来生命科学的发展充满了期待。

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这本《生物信息学》给我带来的体验,与其说是一次知识的灌输,不如说是一次思维的重塑。在我翻开它之前,我对生物信息学这个领域,只有一些模糊的概念——大概是关于计算机和生物的交叉,涉及到基因测序和数据分析之类的。然而,随着我一页页地阅读,我发现这远比我想象的要深邃和宏大。作者并没有简单地罗列各种算法和工具,而是循序渐进地构建了一个完整的知识体系。从基础的生物分子结构和功能的介绍,到如何利用计算方法进行模拟和预测,再到更复杂的基因组学、蛋白质组学以及系统生物学的应用,每一步都显得那么自然而然。尤其让我印象深刻的是,书中对各种生物信息学算法的解释,不是那种枯燥的技术说明,而是通过生动的比喻和清晰的逻辑推理,让我能够真正理解其背后的原理,比如如何将复杂的生物序列比作一段段加密的信息,而生物信息学家则扮演着破译这些信息的密码学家的角色。这种深入浅出的讲解方式,极大地降低了学习的门槛,同时也激发了我对这个领域更深层次的探索欲望。我开始意识到,生物信息学不仅仅是技术,更是一种解决生物学问题的全新视角和强大的工具箱,它正在以前所未有的方式加速我们对生命奥秘的理解,并为疾病诊断、药物研发乃至环境保护等领域带来了革命性的变革。这本书不仅仅是提供了信息,更是一种思维方式的启迪,让我看到了科学研究的无限可能。

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