فصل 1: مقدمه    19
بیوانفورماتیک چیست؟    21
1-1 پروژه ژنوم انسان    23
1-2 آمار داده‌های ژنومی    24
1-3 کاربردهای بیوانفورماتیک    25
1-4 شناسائی الگوها    25
1-5 پیچیدگی‌های ساختاری پروتئین‌ها    26
1-6 هم‌ترازی و تجانس    27
1-7 ارتولوگ و پارالوگ    27
1-8 بازیابی اطلاعات و داده کاوی در بانک‌های اطلاعاتی زیستی    28
1-9 ادغام داده‌های حاصل از چند روش    29
1-10 آنالیز داده‌های زیستی و شناسائی الگوها    30
1-11 ریز آرایه‌ها و تشخیص بیان ژن‌ها    30
1-12 شبکه‌های تنظیم ژنی    31
1-13 مدل‌های مسیر متابولیکی    32
1-14 پردازش توالی‌های زیستی با پایتون    33
1-14-1 نصب پایتون    33
1-15 مقدماتی بر پکیج بایوپایتون    34
1-15-1 نصب پکیج بایوپایتون    36
1-16 سایت‌های آنلاین برای اجرای کدهای پایتون    36
فصل 2: مقدمه‌ای بر زیست‌شناسی مولکولی    39
2-1 ساختار سلول    40
2-2 ژنوم    41
2-3 DNA دی‌اکسی‌ریبونوکلئیک اسید    43
2-4 مثال    45
2-5 ژن‌ها    45
2-6 قاعدۀ اصلی    47
2-7 دوبل شدن    49
2-8 تقسیم سلولی میتوز    50
2-9 تقسیم سلولی میوز    52
2-10 رونویسی    54
2-11 ترجمه    56
2- 12 بیان ژن    57
2- 13 همبستگی ژنی    59
2-14 توالی‌یابی DNA    62
2-15 منابع برای مطالعه بیشتر    64
2-16 تمرین‌ها    66
فصل 3: پایگاه داده‌های زیستی    69
3-1 NCBI    72
3-1-1 Gene    75
3-2 پایگاه داده‌های نوکلئوتیدی    76
3-2-1 GenBank    77
3-3 پایگاه داده‌های توالی پروتئین    86
3-3-1 Swiss Port    88
3-3-2 PIR    92
3-3-3 UniPort    95
3-4 پایگاه داده‌های الگوهای زیستی    98
3-4-1 PROSITE    98
3-4-2 TRANSFAC    98
3-5 Genome Viewer    100
3-6-1 Go Terms    103
3-6-2 Python Interface    104
3-6 سایر پایگاه داده‌ها    107
3-6-1 Taxonomy    107
3-6-2 PubMed    108
3-6-3 OMIM    110
3-6-4 SNP     112
3-7 تمرین‌ها    114
فصل 4: بازیابی اطلاعات از پایگاه داده‌های زیستی    117
4-1 بررسی کلمۀ کلیدی و جستجو    121
4-2 فرمت‌های فایل    123
4-2-1 FASTA    123
4-2-2 FASTQ    123
4-3 تجزیه کننده‌ها    124
4-3-1 تجزیه‌کنندۀ فایل‌ها    124
4-3-2 تجزیه رکوردهای GEO    125
4-4 استخراج توالیهای پروتئینی    126
4-5 استخراج توالیهای نوکلئوتیدی    129
4-5-1 بازیابی با فرمت  Genbank    132
4-6 دریافت لیستی از رکوردها در یک فایل توالی    134
4-7 ساخت دیکشنری از فایلها    136
4-8 استخراج اطلاعات از پایگاه داده    137
4-9 استخراج شناسه های خاص توالی به کمک  epost    143
4-10 استخراج پیوندهای خارجی یا مقالات مرتبط به کمک elink    146
4-11 استخراج خلاصۀ مقالات به کمک Esummary    146
4-12 جستجو و شمارش به کمک EGQuery    147
4-13 بازیابی پیشنهادات املایی به کمکespell    148
4-14 تجزیه و ذخیرۀ فایل‌های بزرگ    149
4-15 استخراج شناسه‌های منطبق با رشته‌های ورودی به کمک Ecimatch    150
4-16 استخراج اطلاعات با استفاده از ابزار expasy    150
4-16-1 دسترسی به سرور ExPASy    151
4-17 تمرین‌ها    154
فصل 5: عملیات روی توالی‌ها    155
5-1 عملیات مقدماتی روی توالی    155
5-2 دستور write    155
5-3 تبدیل رشته به توالی و استخراج کاراکترهای خاص    157
5-4 نمادها و توابع معنادار و کاربرد آن‌ها    158
5-5 مثال    160
5-6 درصد رخداد کاراکترهای خاص    161
5-7 اتصال اگزون‌ها به یکدیگر    164
5-8 فرایند رونویسی و ترجمه    165
5-9 ایجاد توالی متمم (Complement)    174
5-10 مثال    175
5-10-1 دانلود توالی    175
5-10-2 پردازش توالی    176
5-10-3 استخراج کدون‌های توقف    178
5-10-4 رسم نمودار    178
5-11 رسم نمودار به کمک مجموعه ابزار matplotlib    179
5-12 مدل‌سازی گرافیکی ژنوم    182
5-12-1 ماژول Bio.Graphics.BasicChromosome    182
5-12-2 ماژول Bio.Graphics.ColorSpiral    183
5-12-3 ماژول Bio.Graphics.Comparative    184
5-12-4 مثال    184
5-13 شناسایی مکان برش آنزیم‌ها    188
5-14 تمرین‌ها    191
فصل 6: همسانی توالی‌ها    193
6-1 ابزار هم‌تراز سازی    194
6-2 معیارها    194
6-3 نمودار نقطه‌ای    195
6-4 انطباق توالی    202
6-4-1 فاصله ویرایش (Edit Distance)    203
6-5 الگوریتم برنامه‌نویسی پویا    204
6-5-1 هم ترازسازی مبتنی بر فاصله    206
6-5-2 هم ترازسازی مبتنی بر شباهت    209
6-5-3 مثال    211
6-6 طولانی‌ترین subsequence موجود در توالی    215
6-6-1 عملیات درج، حذف و جایگزینی    215
6-7 انواع هم ترازسازی‌ها    216
6-7-1 Needleman-Wunsch در پایتون    218
6-7-2 اسمیت واترمن در پایتون    219
6-7-3 ابزار Blast در پایتون    220
6-7-4 اجرای BLAST از طریق اینترنت    222
6-8 بررسی سایر توابع هم‌ترازسازی در پایتون و مثال  بیشتر    226
6-9 مطالب بیشتر    229
6-10 منابع برای مطالعۀ بیشتر    230
6-11 تمرین‌ها    232
فصل 7: هم‌ترازسازی توالی‌های پروتئینی    237
7-1 ماتریس امتیازدهی    238
7-1-1 ماتریس شباهت    238
7-1-2 امتیاز شباهت براساس خواص شیمیایی    239
7-1-3 جایگزینی یا تعویض‌ها رخ داده    239
7-1-4 ماتریس امتیازدهی PAM    240
7-1-5 ماتریس Dayhoff    248
7-1-6 ماتریس BLOSUM    252
7-1-7 محاسبۀ ماتریس با بررسی ساختار    260
7-1-8 انتخاب ماتریس امتیازدهی مناسب    260
7-2 مطالب بیشتر    262
7-3 منابع برای مطالعۀ بیشتر    263
7-4 تمرین‌ها    264
فصل 8: هم‌ترازسازی چند توالی    267
8-1 امتیازدهی در هم‌ترازسازی چند توالی    269
8-2 فرمول ریاضی برای مسئله MSA    271
8-3 محاسبۀ هم‌ترازسازی چند گانه (MSA)    271
8-4 روش‌های هم‌ترازسازی مرحله‌ای    272
8-4-1 ساخت درخت راهنما    273
8-4-2 ساخت MSA با درخت راهنما    276
8-5 پروفایل    278
8-5-1 ساخت MSA بابخش‌های مختلف    280
8-5-2 مدل‌سازی MSA به عنوان پروفایل    282
8-5-3 هم‌ترازسازی چندگانۀ مرحله‌ای در پایتون    283
8-5-4 MSA و رسم درخت در پایتون    286
8-6 منابع برای مطالعۀ بیشتر    293
8-7 تمرین‌ها    294
فصل 9: ابزارهای هم‌ترازسازی    297
9-1 نمودارهای نقطه‌ای    299
9-1-1 الگوریتم نمودار نقطه‌ای    299
9-1-2 نمودار نقطه‌ای در پایتون    301
9-2 BLAST    306
9-2-1 مرحلۀ اول (هسته یابی)    315
9-2-2 گسترش    315
9-2-3 ارزیابی    317
9-2-4 گزارش‌های BLAST (مثال)    320
9-3 FASTA    324
9-4 ماژول Bio.MaxEntropy    325
9-5 مطالب بیشتر    327
9-6 منابع برای مطالعۀ بیشتر    327
9-7 تمرین‌ها    329
فصل 10: روش‌های زبان‌شناسی زیستی    333
10-1 پروفایل‌های توالی    335
10-2 مقایسۀ پروفایل‌های k-mer    336
10-2-1 مقایسۀ فضای برداری    336
10-2-2 اقدامات واگرایی    342
10- 3 پردازش پروفایل‌ها در پایتون    344
10-3-1 برنامه پایتون    344
10-3-2 اطلاعات متقابل (Mutual Infromation)    348
10-4 مقایسۀ توالی    350
10-4-1 بازیابی توالی‌های زیستی از پایگاه داده GBPRI    353
10-4-2 نتایج بازیابی    353
10-4-3 ارزیابی بازیابی    355
10-5 پروفایل‌های وزنی    358
10-6  منابع برای مطالعۀ بیشتر    360
10-7 تمرین‌ها    361
بخش دوم: تجزیه و تحلیل توالی زیستی    363
فصل 11: مدل‌ها    367
11-1 توزیع یکسان مستقل (IID)    368
11-2 مدل زنجیره مارکوف    370
11-3 مناطق پیوست ماتریس (Matrix Association Regions)    374
11-3-1 مقدمه    376
11-3-2 انتخاب الگوهای معنادار    380
11-3-3 حذف الگوها و قوانین MAR- Wiz    382
11-4 ماژول Bio.NaiveBayes در پایتون    387
11-5 منابع برای مطالعۀ بیشتر    389
11-6 تمرین‌ها    390
فصل 12: مدل‌سازی الگوها    393
12-1 عبارات منظم    394
12-2 ماتریس وزن    395
12-3 مدل‌های مارکوف وابسته به موقعیت    404
12-3-1 پروفایل‌ها    405
12-3-2 مدل‌های پنهان مارکوف    407
12-4 مدل‌های پنهان مارکوف با پایتون    414
12-4-1 هم تراسازی چند توالی    414
12-5 پایگاه داده PFAM    422
12-5-1 رابط Pfam در پایتون    423
12-6 ماژول Bio. SubsMat.FreqTable ، ماژول Bio.SubsMat.Matrixlnfo    425
12-7 منابع برای مطالعۀ بیشتر    427
12-8 تمرین‌ها    428
فصل 13 : مدل‌های ژنی(Gene Models)    429
13-1 روش‌های محاسباتی برای شناسایی ژن‌ها    429
13-2 ساختار ژن    430
13-3 ارزیابی ژن‌یاب‌ها    432
13-3-1 GeneID    432
13-3-2 GRAIL    434
13-4 MZEF    435
13-5 GENSCAN    436
13-6 VEIL و GENIE VEIL    438
13-7 مورگان    441
13-8 (FGENEH) GeneFinder    442
13- 9 GeneParser و GeneLang    443
13-10 AAT : ابزار تجزیه و تحلیل و حاشیه‌نویسی    444
13-11 مقایسۀ الگوریتم‌های ژن‌یابی    446
13-11-1 پارامترهای عملکردی    447
13-11-2 نتایج عملکرد    449
13-12 منابع برای مطالعۀ بیشتر    451
13-13 تمرین‌ها    452
فصل 14: مقدمه‌ای بر بازسازی فیلوژنتیک    453
14-1 اصطلاحات    455
14-1-1 قالب‌های نمایش درخت    457
14-1-2 Bio.Phylo    458
14-2 انواع درختان    463
14-2-1 درختان بدون ریشه و ریشه‌دار    463
14-2-3 ارتولوگ‌ها و پارالوگ‌ها    464
14-3 شمارش درختان فیلوژنتیک    466
14-4 مقایسۀ درختان فیلوژنتیک    470
14-5 تکامل    471
14-6 درخت فیلوژنتیک در پایتون    472
14-6-1 درختان فیلوژنتیک در BioPerl    476
14-7 دقت درختان ساخته‌شده    479
14-7-1 بوت استرپینگ    480
14-8 منابع برای مطالعۀ بیشتر    481
14-9 تمرین‌ها    482
فصل 15: روش‌های مبتنی بر فاصله    485
15-1 شباهت توالی    485
15-2 آنالیز خوشه‌ای    487
15-3 تحلیل لینک    489
15-4 UPGMA    490
15-5 بررسی توابع فیلوژنتیک در پایتون    491
15-5-1 الگوریتم‌ اتصال همسایگی (Neighbor Joining)    493
15-6 منابع برای مطالعۀ بیشتر    495
15-7 تمرین‌ها    496
فصل 16: روش های مبتنی کاراکتر    497
16-1 یافتن درخت با حداکثر پارسیمونی    498
16-1-1 شمارش تعویض برای یک درخت    499
16-1-2 محاسبۀ طول درخت برای یک تراز    501
16-1-3 محاسبۀ طول شاخه    503
16-1-4 بهینه‌سازی شاخه و کران    504
16-2 الگوریتم‌های Heuristic    505
16-3 الگوریتم‌های پارسیمونی وزن‌دار    505
16-4 ترازهای پروتئینی    507
16-5 توابع پایتون برای نرخ تعویض کدون    508
16-6 منابع برای مطالعۀ بیشتر    509
16-7 تمرین‌ها    510