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与数据测量技术相比较,相应的数据分析技术比较滞后。一些经典的生物信息学问题（如蛋白质三维结构预测、真核生物基因的预测等）不能得到解决，许多生命科学中的奥秘问题不断涌现。这种情形的出现一方面还是在于许多重大的生命现象规律没有得到发现，另一方面是其中涉及到物理、化学、生物化学、数学与计算机科学多学科的综合发展，因此有很多的难度。在多学科综合发展中，数学的理论与方法起到十分重要的作用。就蛋白质而言，它们的结构有几百到几十万个原子组成，这些原子有通过各种不同类型的力发生相互作用，由此形成五花八门、千奇百怪的空间结构，这些空间结构有决定各种不同功能的实现。因此对它们的分析涉及许多数学理论与方法，如大规模空间质点系分析的几何理论、组合分析与随机分析理论等。如果把这些数学理论更全面、深入地与生物信息学结合是当今数学工作者所面临的重大而又困难的任务。

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• 第四部分蛋白质的空间形态分析
  第16章空间形态分析概论与数学预备知识531
  16.1蛋白质空间形态结构分析概述531
  16.1.1蛋白质空间形态结构分析的主要途径531
  16.1.2蛋白质空间结构的指标类型532
  16.1.3蛋白质空间结构形态的实例分析535
  16.2形态分析的指标体系.536
  16.2.1蛋白质形态描述的总体指标536
  16.2.2蛋白质内部与表面形态特征的指标540
  16.2.3蛋白质内部其他特征指标541
  16.3一些数学知识的补充与介绍543
  16.3.1集合与拓扑空间543
  16.3.2平面多边形与空间多面体545
  16.3.3空间质点系与多面体547
  16.3.4超图与晶格548
  第17章蛋白质空间形态的相似性分析552
  17.1形态的相似性问题552
  17.1.1形态的相似性的几种不同的度量指标552
  17.1.2序列比对算法554
  17.2蛋白质空间形态的比对556
  17.2.1三角形拼接带参数序列的比对557
  17.2.2离散化的蛋白质序列比对558
  17.2.3对长度在300AA左右的蛋白质的总体相似性分析560
  17.2.4内部结构的相似性的比对结果与分析562
  17.2.5长短蛋白质的比对与定位567
  17.3其他实例计算569
  17.3.1离散情形下的实例计算569
  17.3.2同源蛋白质族的实例比对计算570
  17.3.3其他同源蛋白质的实例比对计算575
  17.3.4连续情形下的实例计算575第18章空间质点系的深度理论579
  18.1深度的一般理论579
  18.1.1深度的几种不同定义579
  18.1.2T-深度与L-深度的定义与概念580
  18.1.3T-深度计算的基本定理582
  18.1.4T-深度的其他性质583
  18.2L-深度与层次函数584
  18.2.1L1-深度的性质与推广584
  18.2.2一些简单图形的L1-深度,L2-深度计算586
  18.2.3质点系中的层次函数的定义与性质591
  18.2.4密度分布的定义593
  18.3深度函数的计算结果与分析595
  18.3.1深度的计算结果595
  18.3.2T-深度与L1-深度的关系分析596
  18.3.3氨基酸深度的倾向性因子计算597
  18.3.4深度倾向性因子的其他分析600
  18.3.5氨基酸序列在蛋白质中的深度预测603
  18.3.6层次函数的计算分析604
  18.4利用L-深度与密度分布对一些特殊形态的蛋白质作结构分析606
  18.4.1一些具有特殊形态蛋白质的数据结构606
  18.4.2图形文件与特征分析609
  18.4.3有关内部结构的计算分析612
  18.4.4利用分布密度来说明蛋白质的形态结构特征614第19章空间质点系形态分析的几种基本计算法620
  19.1凸闭包与凸壳620
  19.1.1凸闭包与凸壳的计算620
  19.1.2凸壳的拼接计算622
  19.1.3对PDB2D42蛋白质的初步分析623
  19.1.4边界三角形的拼接计算626
  19.1.51GVM蛋白质的计算629
  19.2小球滚动法630
  19.2.1空球的定义与分类630
  19.2.2空球网络结构图633
  19.2.3空球网络结构的实际计算问题635
  19.3多面体收缩法638
  19.3.1多面体结构性质的补充性质638
  19.3.2多面体收缩法的原理与性质640
  19.3.3多面体的收缩算法641
  19.3.4小球滚动法与多面体收缩法的图表示642
  19.4实例计算与分析643
  19.4.1对2D42蛋白质的第一步小球滚动计算643
  19.4.2多面体收缩计算646
  19.4.3对1GVM蛋白质的计算与分析649
  19.4.4空球网络结构图的分析653
  19.4.5空球网络结构图的结构分析655
  19.4.6其他实例计算658
  第20章空间质点系的多面体拟合理论660
  20.1多面体的拟合问题660
  20.1.1多面体拟合的目的与要求660
  20.1.2多面体拟合的类型与条件662
  20.1.3多面体空间结构特征的分析664
  20.1.4多面体的拟合计算方法666
  20.2拟合多面体的凹凸结构性质的分析与讨论668
  20.2.1凹凸深度的指标定义与分析668
  20.2.2不同结构域的聚类计算670
  20.3拟合多面体的分解与组合分析法672
  20.3.1空间质点系的分解与组合672
  20.3.2不同结构域的交叉重叠区673
  20.3.3对2D42蛋白质的初步计算674
  20.3.42D42蛋白质的活动坐标系计算与分析675
  20.4对2D42蛋白质结构域的多面体收缩计算.677
  20.4.1多面体的收缩计算677
  20.4.2对2D42蛋白质结构域的T-深度切割计算680
  20.4.3对1GVM蛋白质结构域的分解与组合计算683
  20.5拟合多面体的动力学分析689
  20.5.1蛋白质空间形态的动态分析689
  20.5.2蛋白质与空间分子的啮合问题690
  20.5.3靶点的动力学分析691
  第五部分若干应用问题
  第21章几种球蛋白与膜蛋白分析695
  21.1血红蛋白的结构与功能分析695
  21.1.1血红蛋白结构性质的回顾与补充695
  21.1.2血色素的构造698
  21.1.3血红蛋白的变异分析699
  21.1.4血红蛋白空间结构的数据与图形表示701
  21.2病毒概论.702
  21.2.1病毒的分布、分类与研究702
  21.2.2病毒的结构形态与传播过程703
  21.3免疫系统与免疫球蛋白705
  21.3.1免疫机制的一般概念705
  21.3.2免疫球蛋白的空间结构708
  21.3.3免疫球蛋白的计算分析709
  21.3.4免疫球蛋白的结构与功能分析716
  21.4生物膜与膜蛋白718
  21.4.1生物膜概论718
  21.4.2几种典型的膜蛋白719
  21.4.3膜转运体722
  21.4.4对膜蛋白的一些实例分析724第22章流行病传播过程中基因突变的定量化分析726
  22.1基因突变定量化分析的一般理论726
  22.1.1流行病传播过程中的几个关键环节726
  22.1.2序列比对的一般理论与方法728
  22.1.3多重序列比对731
  22.1.4序列比对中的一些理论问题734
  22.2定量化分析的主要方法737
  22.2.1基因突变的类型分析737
  22.2.2系统树的构造与分析738
  22.2.3拓扑距离结构图的构造与分析740
  22.2.4拓扑距离结构图的正交分解理论743
  22.3SARS病毒传播过程的分析746
  22.3.1SARS病毒传播过程的概况746
  22.3.2SARS病毒传播过程的分析74722.3.3正交分解理论的应用748
  22.4HIV病毒传播的基因突变分析751
  22.4.1HIV病毒传播的一些基本知识752
  22.4.2HIV病毒的基因与蛋白质结构753
  22.4.3一个特殊的HIV病毒传播过程的定量化分析754
  22.4.4拓扑网络结构图的说明与讨论755第23章神经网络系统与神经科学757
  23.1神经网络系统概述757
  23.1.1不同神经网络系统的研究内容与意义757
  23.1.2ANNS的研究概述758
  23.1.3NNS的构造与功能760
  23.1.4HBNNS概述762
  23.2感知器764
  23.2.1感知器模型与它的学习算法764
  23.2.2感知器模型的推广767
  23.2.3支持向量机771
  23.3其他几种ANNS772HNNS772
  23.3.1
  23.3.2HNNS中的一些理论问题774
  23.3.3正向与反向的HNNS.776
  23.3.4有关智能计算法的讨论与说明778
  23.3.5对ANNS的评议778
  23.4对BNNS的讨论780
  23.4.1神经元与神经胶质的细胞特性780
  23.4.2神经元与神经胶质的网络结构特征783
  23.4.3不同感觉所产生的信号类型与特征785
  23.4.4不同感觉所产生的信号的异同点787
  23.5神经科学的综合研究与应用789
  23.5.1对不同NNS研究的意义790
  23.5.2感知器模型的推广791
  23.5.3关于ANNS理论推广问题的探讨794
  23.5.4对神经科学发展与应用的探讨与展望795
  第24章酶与酶动力学798
  24.1概论798
  24.1.1酶的发现与特性798
  24.1.2酶的命名分类800
  24.1.3酶学杂谈803
  24.2酶动力学.803
  24.2.1酶的动力学分析原理803
  24.2.2酶的活力分析805
  24.2.3酶活力的微观分析809
  24.2.4酶的实例分析810
  24.2.5对ATP酶的分析812
  24.3酶的应用与酶工程学概述814
  24.3.1酶的工业生产814
  24.3.2酶的应用816
  24.3.3酶在一些前沿科学研究中的应用817第25章若干热点问题的探讨821
  25.1生态的多样性与系统的平衡问题821
  25.1.1蛋白质结构类型的多样性821
  25.1.2从蛋白质的一级结构与空间结构看它的多样性823
  25.1.3蛋白质多样性与生态系统的平衡性问题825
  25.2生物能源.825
  25.2.1能源问题概论825
  25.2.2生物能源概论829
  25.2.3对第三代生物能源的探讨830
  25.2.4发展第三代生物能源的其他问题834
  25.2.5从科学幻想到科学奇迹835
  25.3关于基因分子生物学的补充说明与介绍.836
  25.3.1基因组与染色体的一般特性836
  25.3.2染色体与基因组的空间结构839
  25.3.3细胞的有丝分裂与RNA的结构分析842
  25.3.4基因组序列中的动力学性质844
  25.3.5基因分子生物学中的疑难问题846
  25.4其他难点问题848
  25.4.1一些难点问题848
  25.4.2造成这些难点问题的生理因素849
  25.4.3对动力学因素的考虑851
  25.5结束语853
  第六部分附录
  附录A重要符号的说明857
  A.1不同类型符号的说明857
  A.1.1英文大、小写字母的表示857
  A.1.2希腊字母的表示859
  A.1.3有关PDB数据库中英文字母的表示860
  A.2有关数学公式的表示862
  A.2.1随机变量的概率分布与特征数862
  A.2.2一些数学公式与符号864
  A.2.3空间多面体与图的记号864
  A.3尺度指标的数据与比较865
  A.3.1尺度指标概论865
  A.3.2一些典型的尺度指标867
  A.3.3其他综合尺度分析869附录B一些重要概念与结果的说明873
  B.1生物信息学与信息动力学873
  B.1.1生物信息学873
  B.1.2ID的理论与方法874
  B.1.3ID与蛋白质一级结构的语义分析875
  B.2一些数学理论、方法与工具876
  B.2.1图论与拓扑空间876
  B.2.2凸闭包与空间多面体878
  B.2.3分子结构的几何分析879
  B.2.4分子结构的统计分析880
  B.3氨基酸与蛋白质的空间结构881
  B.3.1氨基酸的空间结构与蛋白质的三维结构表示881
  B.3.2蛋白质三维结构研究中的一些主要结论883
  B.3.3蛋白质的空间结构形态885
  B.3.4蛋白质的空间结构形态的分析方法886
  B.4分子动力学理论的分析与讨论888
  B.4.1蛋白质的形成过程与溶液中的动力学问题888
  B.4.2蛋白质内部的自由能890
  B.4.3蛋白质内部的结合能891
  B.5一些应用问题的说明892
  B.5.1一些重要蛋白质的分析892
  B.5.2一些特殊问题的讨论与分析895
  B.5.3酶与酶动力学899
  B.5.4有关热点问题的讨论905
  B.5.5基因分子生物学的补充说明与介绍907附录C有关数据库与光盘的说明911
  C.1关于数据库与数据处理中的一些说明.911
  C.1.1关于数据库与数据处理中的一些问题911
  C.2光盘文件的说明912
  C.2.1DATA0文件包912
  C.2.2DATA1与DATA2文件包913
  C.3光盘中所有文件一览表914
  参考文献921
  索引934