發表於2024-12-23
生命科學學院的Python課程教材,適閤本科教學或行業人士的Python短期培訓。
本書實例意在解決生物學問題,通過“編程技法”的形式,涵蓋盡可能多的組織、分析、錶現結果的策略。在每章結尾都會有為生物研究者設計的編程題目,適閤教學和自學。本書由六部分組成:Python語言基本介紹,語言所有成分介紹,高級編程,數據可視化,生物信息通用包Biopython,最後給齣20個"編程秘笈”,範圍涵蓋瞭從二級結構預測、多序列比對到蛋白質三維結構的廣泛話題。此外,本書附錄還包括瞭大量的生物信息常用資源的信息。
Allegra Via,意大利羅馬**大學物理係助理教授。研究方嚮為生物信息學,在生物信息學數據處理和Python編程方麵具有豐富的實踐經驗。 Allegra Via,意大利羅馬**大學物理係助理教授。研究方嚮為生物信息學,在生物信息學數據處理和Python編程方麵具有豐富的實踐經驗。
第一部分入門
第1章Python shell
1.1本章知識點
1.2案例: 計算ATP水解的ΔG
1.2.1問題描述
1.2.2Python會話示例
1.3命令的含義
1.3.1如何在電腦上運行這個例子
1.3.2變量
1.3.3導入模塊
1.3.4計算
1.4示例
1.5自測題
第2章第一個Python程序
2.1本章知識點
2.2案例: 如何計算胰島素序列中的氨基酸頻率
2.2.1問題描述
2.2.2Python會話示例
2.3命令的含義
2.3.1如何執行程序
2.3.2程序如何工作
2.3.3注釋
2.3.4字符串變量
2.3.5用for進行循環
2.3.6縮進
2.3.7打印至屏幕
2.4示例
2.5自測題
第一部分小結
第二部分數 據 管 理
第3章分析數據列
3.1本章知識點
3.2案例: 樹突長度
3.2.1問題描述
3.2.2Python會話示例
3.3命令的含義
3.3.1讀取文本文件
3.3.2寫入文本文件
3.3.3將數據收入列錶
3.3.4將文本轉換為數字
3.3.5將數字轉換為文本
3.3.6將數據列寫入文本文件
3.3.7計算數值列錶
3.4示例
3.5自測題
第4章解析數據記錄
4.1本章知識點
4.2案例: 整閤質譜數據, 轉化到代謝通路中
4.2.1問題描述
4.2.2Python會話示例
4.3命令的含義
4.3.1if/elif/else語句
4.3.2列錶數據結構
4.3.3簡潔列錶創建方式
4.4示例
4.5自測題
第5章搜索數據
5.1本章知識點
5.2案例: 將RNA序列翻譯為相應的蛋白質序列
5.2.1問題描述
5.2.2Python會話示例
5.3命令的含義
5.3.1字典
5.3.2while語句
5.3.3用while循環搜索
5.3.4字典搜索
5.3.5列錶搜索
5.4示例
5.5自測題
第6章過濾數據
6.1本章知識點
6.2案例: 使用RNA?seq輸齣數據
6.2.1問題描述
6.2.2Python會話示例
6.3命令的含義
6.3.1用簡單的for...if組閤過濾
6.3.2閤並兩個數據集
6.3.3兩組數據之間的差異
6.3.4從列錶、 字典和文件中刪除元素
6.3.5保持或不保持順序地刪除重復
6.3.6集閤
6.4示例
6.5自測題
第7章管理錶數據
7.1本章知識點
7.2案例: 確定蛋白濃度
7.2.1問題描述
7.2.2Python會話示例
7.3命令的含義
7.3.1二維錶的錶示方法
7.3.2訪問行和單元格
7.3.3插入和刪除行
7.3.4訪問列
7.3.5插入和刪除列
7.4示例
7.5自測題
第8章數據排序
8.1本章知識點
8.2案例: 數據錶排序
8.2.1問題描述
8.2.2Python會話示例
8.3命令的含義
8.3.1Python列錶有利於排序
8.3.2內置函數sorted()
8.3.3用itemgetter排序
8.3.4按升序/降序排序
8.3.5數據結構(元組、 字典)排序
8.3.6按長度對字符串排序
8.4示例
8.5自測題
第9章模式匹配和文本挖掘
9.1本章知識點
9.2案例: 在蛋白質序列中搜索磷酸化模體
9.2.1問題描述
9.2.2Python會話示例
9.3命令的含義
9.3.1編譯正則錶達式
9.3.2模式匹配
9.3.3分組
9.3.4修改字符串
9.4示例
9.5自測題
第二部分小結
第三部分模塊化編程
第10章將程序劃分為函數
10.1本章知識點
10.2案例: 處理三維坐標文件
10.2.1問題描述
10.2.2Python會話示例
10.3命令的含義
10.3.1如何定義和調用函數
10.3.2函數參數
10.3.3struct模塊
10.4示例
10.5自測題
第11章用類化繁為簡
11.1本章知識點
11.2案例: 孟德爾遺傳
11.2.1問題描述
11.2.2Python會話示例
11.3命令的含義
11.3.1用類創建實例
11.3.2類以屬性的形式包含數據
11.3.3類包含的方法
11.3.4__repr__方法可打印類和實例
11.3.5使用類有助於把握復雜程序
11.4示例
11.5自測題
第12章調試
12.1本章知識點
12.2案例: 程序無法運行時應該怎樣處理
12.2.1問題描述
12.2.2Python會話示例
12.3命令的含義
12.3.1語法錯誤
12.3.2運行時錯誤
12.3.3處理異常情況
12.3.4未報告齣錯信息
12.4示例
12.5自測題
第13章使用外部模塊: R語言的Python調用接口
13.1本章知識點
13.2案例: 從文件中讀取數據, 並通過Python使用R計算其平均值
13.2.1問題描述
13.2.2Python會話示例
13.3命令的含義
13.3.1rpy2和r實例的robjects對象
13.3.2從Python中讀取R對象
13.3.3創建嚮量
13.3.4創建矩陣
13.3.5將Python對象轉換成R對象
13.3.6如何處理包含點的函數參數
13.4示例
13.5自測題
第14章構建程序流程
14.1本章知識點
14.2案例: 構建NGS流程
14.2.1問題描述
14.2.2Python會話示例
14.3命令的含義
14.3.1如何使用TopHat和Cufflinks
14.3.2什麼是程序流程
14.3.3在程序中交換文件名和數據
14.3.4編寫程序包裝器
14.3.5關閉文件時的延遲
14.3.6使用命令行參數
14.3.7測試模塊: if__name__=='__main__'
14.3.8處理文件和路徑
14.4示例
14.5自測題
第15章編寫良好的程序
15.1本章知識點
15.2問題描述: 不確定性
15.2.1程序編寫存在不確定性
15.2.2程序項目實例
15.3軟件工程
15.3.1將編程項目分成小任務
15.3.2將程序分為函數和類
15.3.3編寫格式良好的代碼
15.3.4使用存儲庫控製程序版本
15.3.5如何將自己的程序分發給其他人
15.3.6軟件開發的周期
15.4示例
15.5自測題
第三部分小結
第四部分數據可視化
第16章創建科學圖錶
16.1本章知識點
16.2案例: 核糖體的核苷酸頻率
16.2.1問題描述
16.2.2Python會話示例
16.3命令的含義
16.3.1matplotlib庫
16.3.2繪製竪的柱狀圖
16.3.3為x軸和y軸添加標注
16.3.4添加刻度
16.3.5添加一個圖例框
16.3.6添加圖的標題
16.3.7設置圖錶的邊界
16.3.8以低分辨率和高分辨率導齣一個圖像文件
16.4示例
16.5自測題
第17章使用PyMOL創建分子圖像
17.1本章知識點
17.2示例: 鋅指
17.2.1什麼是PyMOL
17.2.2PyMOL會話示例
17.3用七個步驟來創建高分辨率的圖像
17.3.1創建一個PyMOL腳本文件
17.3.2加載和保存分子
17.3.3選取分子的局部
17.3.4為每個選取選擇展現形式
17.3.5設置顔色
17.3.6設置攝影位置
17.3.7導齣高分辨率圖像
17.4示例
17.5自測題
第18章處理圖像
18.1本章知識點
18.2案例: 畫一個質粒
18.2.1問題描述
18.2.2Python會話示例
18.3命令的含義
18.3.1創建一個圖像
18.3.2讀和寫圖像
18.3.3坐標
18.3.4繪製幾何形狀
18.3.5鏇轉圖像
18.3.6添加文本標記
18.3.7顔色
18.3.8輔助變量
18.4示例
18.5自測題
第四部分小結
第五部分Biopython
第19章使用序列數據
19.1本章知識點
19.2案例: 如何將一條DNA編碼序列翻譯成對應的蛋白質序列, 並把它寫入
FASTA文件
19.2.1問題描述
19.2.2Python會話示例
19.3命令的含義
19.3.1Seq對象
19.3.2把序列當成字符串工作
19.3.3MutableSeq對象
19.3.4SeqRecord對象
19.3.5SeqIO模塊
19.4示例
19.5自測題
第20章從網絡資源中檢索數據
20.1本章知識點
20.2案例: 在PubMed中用關鍵詞搜索文獻, 下載並解析對應的記錄
20.2.1問題描述
20.2.2Python會話示例
20.3命令的含義
20.3.1Entrez模塊
20.3.2Medline模塊
20.4示例
20.5自測題
第21章使用三維結構數據
21.1本章知識點
21.2案例: 從PDB文件中提取原子名及其三維坐標
21.2.1問題描述
21.2.2Python會話示例
21.3命令的含義
21.3.1Bio.PDB模塊
21.3.2SMCRA結構層次
21.4示例
21.5自測題
第五部分小結
第六部分編 程 秘 笈
編程秘笈1: PyCogent庫
編程秘笈2: 反嚮互補和隨機化序列
編程秘笈3: 用概率創建隨機序列
編程秘笈4: 用Biopython解析多序列聯配
編程秘笈5: 從多序列聯配中計算共有序列
編程秘笈6: 計算係統發生樹的節點間的距離
編程秘笈7: 核苷酸序列的密碼子頻率
編程秘笈8: 解析Vienna格式的RNA二級結構
編程秘笈9: 解析BLAST的XML輸齣
編程秘笈10: 解析SBML文件
編程秘笈11: 運行BLAST
編程秘笈12: 訪問、 下載和讀取網頁
編程秘笈13: 解析HTML文件
編程秘笈14: 將PDB文件分割成PDB鏈文件
編程秘笈15: 在PDB結構上找到兩個最靠近的Cα原子
編程秘笈16: 提取兩個PDB鏈間的界麵
編程秘笈17: 用Modeller建立同源模型
編程秘笈18: 用ModeRNA分析RNA三維同源模型
編程秘笈19: 從三級結構計算RNA堿基配對
編程秘笈20: 結構重疊的真實實例: 絲氨酸蛋白酶催化三分子
附錄
附錄A命令概覽
附錄BPython資源
附錄C記錄樣闆
附錄D處理目錄和用UNIX編程
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