Methoden der Bioinformatik: eine Einführung zur Anwendung in Biologie und Medizin
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin ; Heidelberg
Springer Spektrum
[2016]
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| Ausgabe: | 2. Auflage |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch
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Inhaltsverzeichnis 1 Skizze des Fachs. 1 1.1 Zum Begriff Bioinformatik . 2 1.2 Ideengeschichte der Genomanalyse. 10 1.3 Einige biologische Grundbegriffe. 15 1.4 Kernfragen der Bioinformatik. 26 Einführung in das Computeralgebra-Programm Mathematica. 32 Quellen und weiterführende Literatur. 40 Statistische Analyse von DNA-Sequenzen. 43 2.1 Grundidee. 43 2.2 Wahrscheinlichkeitsmodelle. 44 2.3 Bedingte Wahrscheinlichkeiten. 51 2.4 Parameterschätzung . 57 2.5 Diskrete und stetige Verteilungen. 65 2.6 Nullhypothesen und Eigenschaften realer Sequenzen. 92 2.7 Markov-Modelle. 96 Formale Definition von Markov-Ketten. 96 1.5 2 2.7.1 2.7.2 Anwendungsbeispiel. 100 2.8
Hidden-Markov-Modelle . 105 2.8.1 Parameter von Hidden-Markov-Modellen. 105 2.8.2 Viterbi-Decodierung. 111
XVI Inhaltsverzeichnis 2.8.3 Posterior-Decodierung. 124 2.8.4 Fortgeschrittene Themen und allgemeine Bemerkungen zu Markov-Modellen. 133 2.9 Anwendung von Hidden-Markov-Modellen. 139 2.9.1 CpG-Inseln. 139 2.9.2 Genidentifikation. 147 2.9.3 Membranproteine. 154 Quellen und weiterführende Literatur. 160 3 Praktische Bioinformatik. 3.1 163 Grundlagen des Sequenzalignments. 163 3.1.1 Scoring-Modelle und Dotplot-Visualisierungen. 163 3.1.2 Algorithmen für paarweises Alignment. 172 3.1.3 Implementierungen und weitere Beispiele. 181 3.2 Weitere Aspekte des Sequenzalignments. 200 3.2.1 Heuristische Methoden des Sequenzvergleichs. 200 3.2.2 Multiples Alignment. 206 3.2.3 Alignment-Scores. 215 3.3 Phylogenetische
Analysen. 218 3.3.1 Grundidee phylogenetischer Analysen. 218 3.3.2 Phylogenetische Bäume. 219 3.3.3 Der UPGMA-Algorithmus. 225 3.3.4 Der Neighbor-Joining-Algorithmus. 230 3.3.5 Baumbewertung. 236 3.3.6 Implementierung . 239 3.4 Datenbanken und Annotation. 242 Quellen und weiterführende Literatur. 248 4 Informationstheorie und statistische Eigenschaften von Genomen . 251 4.1 Grundlagen der Informationstheorie. 252 4.1.1 Entropie. 252
Inhaltsverzeichnis 4.2 XVII 4.1.2 Transinformation. 258 4.1.3 Allgemeine Markov-Prozesse und der DAR(»-Algorithmus 262 Genomeigenschaften und Korrelationen in DNA-Sequenzen. 270 4.2.1 Globale statistische Eigenschaften eines Genoms. 270 4.2.2 Korrelationen in DNA-Sequenzen. 272 Quellen und weiterführende Literatur. 287 5 Neue Entwicklungen und angrenzende Themenfelder. 289 5.1 DNA-Sequenzen und fraktale Geometrie. 289 5.2 Netzwerke. 315 5.3 Mathematische Modellierung und Systembiologie. 357 5.3.1 Zielsetzung der Systembiologie. 357 5.3.2 Prinzipien der mathematischen Modellierung biologischer Systeme. 359 5.3.3 Beispiele systembiologischer Analysen. 372 5.3.4 Von der Systembiologie zur Systemmedizin. 398 Quellen und weiterführende Literatur. 400 Sachverzeichnis 403 |
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