《生物信息学》教学大纲

《生物信息学》教学大纲一、课程基本信息课程名称生物信息学课程编码020英文名称Bioinformatics课程类别专业选修课学分数2开课学期7总学时及其分配总学时讲课实验上机其它机动32320000适用专业生物工程二、课程目的和任务《生物信息学》是采用计算机技术和信息论方法研究生命科学中各种生物信息的表达、采集、储存、传递、检索、分析和解读等的一门科学，是现代生命科学与信息学、计算机科学和数学等学科相互渗透和高度交叉融合而成的新兴边缘学科，其研究内容广泛，进展迅速，新的研究方法不断涌现，成为了21世纪生物科学研究的热点。生物信息学是生物医学、农学、遗传学、细胞生物学等学科发展的强大推动力量，也是药物设计、环境监测的重要组成部分。通过生物信息学的学习，使学生掌握生物信息学的基本概念、基本原理和基本方法，掌握利用因特网上的各种数据库和分析工具解释生命活动现象的基本理论和方法。启发学生综合运用数学、物理和计算机知识的能力，为今后进行生命科学研究奠定基础。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和工作奠定基础。三、本课程与其它课程的关系《生物信息学》以生物化学、分子生物学、计算机基础、数理统计等课程为基础，同时通过本课程的学习又为基因工程、蛋白质工程等课程奠定基础。四、教学内容、重点、教学进度、学时分配（一）绪论（2学时）1、主要内容生物信息学的定义与内涵；生物信息学的产生与发展；生物信息学的应用。2、重点生物信息学的定义与内涵。3、教学要求了解生物信息学的产生与发展，了解生物信息学的应用，熟悉生物信息学的定义，熟悉生物信息学的生物学内涵和信息学内涵，熟悉生物信息学的研究内容。（二）分子生物信息数据库（2学时）1、主要内容分子生物信息数据库简介；基因组数据库；序列数据库；结构数据库；二次数据库。2、重点常用数据库。3、教学要求了解分子生物信息数据库的种类，熟悉一些不太常用的数据库，掌握最常用的数据库。（三）数据库查询和数据库搜索（4学时）1、主要内容简介；数据库查询系统Entrez；数据库查询系统SRS；数据库搜索简介；数据库搜索工具BLAST。2、重点数据库查询系统Entrez；数据库搜索工具BLAST。3、教学要求了解数据库查询系统SAS。熟悉序列局部相似性和整体相似性，熟悉相似性计分矩阵。掌握数据库查询系统Entrez的使用方法，掌握数据库搜索工具BLAST的使用方法。（四）序列的同源性比较及分子系统学和分子进化分析（6学时）1、主要内容简介；相似序列的获得；多序列比对；系统发育分析；其它分子标记在生物系统学中的应用。2、重点相似序列的获得；系统发育分析。3、教学要求了解RFLP标记、PCR扩增片段长度的多样性、SNP标记和同工酶等分子标记在生物系统学中的应用。熟悉多序列比对的方法。掌握相似序列的获得和系统发育分析的方法。（五）基因组分析与引物设计（8学时）1、主要内容基因组学概论；结构基因组学；功能基因组学；比较基因组学；基因预测；引物设计。2、重点基因预测；引物设计。3、教学要求了解基因组学研究概况，了解基因组结构中的多态性，了解功能基因组学的研究策略和内容，了解模式生物基因组的特点和应用，了解基因组功能注释。熟悉基因组测序的原理，熟悉基因组的几种图谱，熟悉功能基因组学的主要分析方法，熟悉比较基因组学的基本原理和主要研究方法。掌握DNA分子标记技术，掌握基因预测的方法，掌握基因预测分析的一般步骤，掌握引物设计的原则和方法。（六）蛋白质组分析及蛋白质结构预测（6学时）1、主要内容蛋白质组学概论；蛋白质组信息学；蛋白质组学的应用；蛋白质结构分析及蛋白质结构数据库；蛋白质二级结构预测；蛋白质三级结构预测。2、重点蛋白质组分析的主要方法，蛋白质组分析的技术路线和主要支持技术，蛋白质结构分析及蛋白质结构数据库。3、教学要求了解蛋白质组分析的必要性，了解蛋白质的翻译后修饰鉴定，了解蛋白质组学的应用。熟悉蛋白质组学的概念，熟悉蛋白质二三级结构预测的常用方法。掌握蛋白质组分析的主要方法和蛋白质组分析的技术路线和主要支持技术，掌握蛋白质结构分析的方法和蛋白质结构数据库。（七）生物芯片数据分析（4学时）1、主要内容生物芯片概述；生物芯片的制备流程；生物芯片反应信号检测；生物芯片数据处理与分析；生物芯片应用。2、重点生物芯片数据处理与分析。3、教学要求了解生物芯片的类型，了解生物芯片的应用。熟悉生物芯片的概念；熟悉生物芯片制作的一般流程；熟悉生物芯片反应信号的常用检测技术；掌握生物芯片扫描图像的处理与分析方法；掌握生物芯片数据的提取与分析。五、课程考核方式考查课，闭卷考试。六、建议教材与教学参考书1、建议教材[1]赵国屏等.生物信息学.第一版.北京：科学出版社.2004[2]萧浪