1、生物信息学课程（090219）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：生物信息学课程代码：090219学分与学时：2.0 38课程性质：专业选修授课对象：生物技术及应用专业二、课程教学目标与任务课程教学目标：生物信息学以现代分子生物学数据作为主要研究对象，发展理论模型和计算方法，揭示以基因组信息结构为主的生物复杂性，以及生长、发育、遗传、进化等生命现象的根本规律。本课程主要讲授生物信息学基础知识、生物信息数据库的使用、生物信息工具的应用以及相关算法等方面的内容。首先介绍生物信息学的发展和现状，然后介绍生物信息学中几种主要数据库的内容、注释、检索以及数据库搜索工具的使用方法，包括两序列比对、多序列
2、比对及其算法等，并结合当今生物信息学领域的最新进展，讨论上述各种方法在实际研究中的应用（包括基因序列信息分析、基因预测、分子进化及系统发育树和蛋白质结构预测等重要问题） 。本课程注重学科交叉、融合，以介绍思想、方法为主，深入浅出，避免繁琐、抽象的数学形式，启发学生综合运用数学、物理、工程科学和计算机知识的能力，拓宽知识面，了解学科前沿和最新进展，培养跨越生命科学、计算科学、数理科学等不同领域的“大科学“ 素质和意识，为今后选择新兴交叉学科领域进行深造奠定基础。课程教学任务：1介绍生物信息学的主要内容以及未来可能的发展方向，为学生构建相关知识体系，开阔学生的视野，为将来进一步学习、科研打下基础；
3、2让学生了解生物信息学的基本研究方法，并能掌握应用其中的一些常用方法，以提高学生的科研能力；3学习运用计算机软件来分析生物学问题。三、学时安排课程内容与学时分配表章节 内容 学时分配第一章 第一章 绪论生物信息学概述 2第二章基因工程生物信息学研究的基本内容与基本原理3第三章 主要生物信息学数据库功能及使用介绍 6第四章 DNA 序列分析 6第五章 蛋白质序列分析 6第六章 核酸和蛋白质序列的比对 6第七章 生物信息学工具的应用 9四、课程教学内容及基本要求第一章 绪论生物信息学概述教学目的：详细讲解生物信息学的基本概念，介绍生物信息学的发展现状，生物信息学在人类基因组研究计划中的应用研究发展
4、史。基本要求：1 掌握生物信息学的基本概念。2了解生物信息学的发展现状 3了解生物信息学在人类基因组研究计划中的应用研究发展史。 。重点与难点：生物信息学在人类基因组研究计划中的应用主要内容：1. 生物信息学的基本概念。2生物信息学的发展现状 3生物信息学在人类基因组研究计划中的应用研究发展史。 。教学方法：讲授、多媒体、上机操作。第二章 生物信息学研究的基本内容与基本原理 教学目的：详细讲解生物信息学研究的基本内容 ；介绍生物信息学数据库的建立；生物信息学专业人才的培养 ；生物信息学数据库的理论研究。基本要求：1. 掌握生物信息学研究的基本内容 ；2. 了解生物信息学数据库的建立；生物信息学
5、专业人才的培养 ；生物信息学数据库的理论研究。重点与难点：重点：生物信息学研究的基本内容；难点：生物信息学数据库的建立主要内容：1. 生物信息学研究的基本内容 ；2. 生物信息学数据库的建立；3. 生物信息学专业人才的培养 ；4. 生物信息学数据库的理论研究。教学方法：讲授、多媒体、上机操作第三章 主要生物信息学数据库功能及使用介绍教学目的：讲解 Genbank 核酸序列数据库 ；Swiss-Port 蛋白质序列数据库；PDF 生物大分子结构数据库 ；PIR 蛋白质数据库 ；数据库的检索其它数据库功能及使用介绍 基本要求：1.了解各数据库2.掌握数据库的检索及数据库功能教学重点及难点: 数据库
6、的检索及功能主要内容：1. Genbank 核酸序列数据库 ；2. Swiss-Port 蛋白质序列数据库；3. PDF 生物大分子结构数据库 ；4. PIR 蛋白质数据库 ；5. 数据库的检索其它数据库功能及使用介绍教学方法：讲授、多媒体、上机操作第四章 DNA 序列分析 教学目的：讲解 DNA 序列分析的意义；详细讲授基因结构与 DNA 序列， DNA 序列分析及其工具；核酸序列的预测与鉴定；介绍核酸序列物理性质的计算基本要求：1. 掌握基因结构与 DNA 序列2. 掌握 DNA 序列分析及其工具3. 熟悉核酸序列的预测与鉴定4. 了解核酸序列物理性质的计算教学重点及难点：教学重点核酸序列
7、分析的内容，序列分析工具的使用，以及基因结构与DNA 序列分析的生物学意义；教学难点：通过序列对比，推测分子的同源性，以及 RNA分子结构的预测，蛋白质结构的预测。主要内容：5. 基因结构与 DNA 序列6. DNA 序列分析及其工具7. 核酸序列的预测与鉴定8. 核酸序列物理性质的计算教学方法：讲授、多媒体、上机操作第五章 蛋白质序列分析教学目的：详细讲解蛋白质序列分析工具 ，蛋白质结构分类 ，蛋白质序列分析及结构预测策略；了解蛋白质二级结构预测 ；蛋白质三级结构预测 。基本要求：1. 了解蛋白质序列分析工具 ；2. 掌握蛋白质结构分类 ；3. 熟悉蛋白质序列分析及结构预测策略；4. 了解蛋
8、白质二级结构预测 ；5. 了解蛋白质三级结构预测教学重点及难点：教学重点：蛋白质序列分析内容，以及蛋白质序列和结构分析工具的使用。主要内容：6. 蛋白质序列分析工具 ；7. 蛋白质结构分类 ；8. 蛋白质序列分析及结构预测策略；9. 蛋白质二级结构预测 ；10. 蛋白质三级结构预测教学方法：讲授、多媒体、上机操作第六章核酸和蛋白质序列的比对 教学目的：详细讲解序列比对的算法 ；序列比对工具 ；双重序列比对 ；多重序列比对及进化树的构建基本要求：1. 了解序列比对的算法 ；2. 熟悉序列比对工具 ；3. 掌握双重序列比对 ；4. 掌握多重序列比对及进化树的构建教学重点及难点：教学重点：序列（双序
9、列和多序列）比对的工具、算法及其使用。教学难点：进化树的构建方法主要内容：1.序列比对的算法 ；2.序列比对工具 ；3.双重序列比对 ；4.多重序列比对及进化树的构建教学方法：讲授、多媒体、上机操作第七章生物信息学工具的应用 教学目的：详细介绍生物信息学 Primer 工具的应用技巧；生物信息学 Vector NTI 工具的使用；DNAman 的使用基本要求：1. 掌握 Primer 工具的应用技巧；2. 熟悉 DNAman 的使用2. 了解生物信息学 Vector NTI 工具的使用；教学重点及难点：Primer 工具及 DNAman 的应用技巧主要内容：1. Primer 工具的应用技巧；
10、2. DNAman 的使用3.生物信息学 Vector NTI 工具的使用教学方法：讲授、多媒体、上机操作说明：1. GenBank 数据库序列检索 2. 使用 Entrez 信息查询系统检索核酸序列以及基因组序列 3. 核酸序列和蛋白质序列的基本分析 4. 引物设计 四部分内容将通过上级实践来完成五、课程教学方式与考核方式1. 教学方式：以课堂讲授为主，辅以多媒体教学。2. 考核方式：开卷考试。（1）考试成绩：平时成绩占 30%，期末考试（一周内完成关于序列分析结构模拟或及GenBank 使用的成果）占 70%。六、参考教材及教学参考资料参考教材：蒋彦，王小行，曹毅，王喜忠，基础生物信息学及应用，清华大学出版社，2008参考书：1 王禄山，高培基，生物信息学应用技术，化学工业出版社，20082 罗静初，生物信息学概论，科学出版社，20053 刘旭光，张杰 分子生物学软件应用，北京大学医学出版社， 20084 David W.Mount，曹志伟编译， 生物信息学：序列与基因组分析（第二版） ，科学出版社，2006
