《生物信息學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、生物信息學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息英文名稱Bioinformatics課程編號(hào)180121040課程類型學(xué)科選修課課程學(xué)分2.5 學(xué)分/2.5 學(xué)分課程學(xué)時(shí)40學(xué)時(shí)/40學(xué)時(shí)適用專業(yè)農(nóng)學(xué)、園藝、水產(chǎn)先修課程遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)后修課程課程負(fù)責(zé)人課程團(tuán)隊(duì)二、課程性質(zhì)與定位本課程是一門農(nóng)學(xué)、園藝等專業(yè)的學(xué)科選修課。生物信息學(xué)是生物學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)以及應(yīng)用數(shù)學(xué)等學(xué)科相互交叉而形成的一門新興學(xué)科。它通過對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、檢索與分析，進(jìn)而達(dá)到揭示數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的。面對(duì)基因組計(jì)劃所產(chǎn)生的龐大的分子生物學(xué)信息，生物信息學(xué)的重要性將越來越突出，它無疑將會(huì)為生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)科

2、學(xué)的研究帶來革命性的變革。本課程的任務(wù)是使學(xué)生從應(yīng)用角度出發(fā)，在理論與實(shí)踐上掌握生物學(xué)數(shù)據(jù)的獲得與處理，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)的檢索方式，序列比對(duì)的概念，基因組序列的注釋，系統(tǒng)發(fā)生學(xué)，結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)，芯片及蛋白質(zhì)組的數(shù)據(jù)分析以及生物信息學(xué)中的計(jì)算機(jī)環(huán)境等主要內(nèi)容。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解生物信息學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，掌握生物信息學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與概念，熟悉具體的操作方法。三、課程目標(biāo)1.知識(shí)目標(biāo)通過本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的基本概念、內(nèi)容與基本原理，能夠熟練掌握和詳細(xì)了解多個(gè)個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)檢索方法；掌握生物信息學(xué)分析技術(shù)，熟練操作常見的生物信息學(xué)分析工具；能夠熟悉當(dāng)前

3、生物信息學(xué)科的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，了解生物信息學(xué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用前景；2.能力目標(biāo)本課程通過理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生能夠運(yùn)用所掌握的生物信息學(xué)理論、方法和技術(shù)初步解決科研和實(shí)際工作中生物信息的存儲(chǔ)、檢索、分析和利用的問題，掌握相關(guān)生物學(xué)、農(nóng)學(xué)等專業(yè)軟件的實(shí)際操作。3.素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和良好的職業(yè)道德，一絲不茍工作作風(fēng)，吃苦耐勞、堅(jiān)忍不拔的精神；培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)方法論有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)、通過觀察現(xiàn)象探索分析事物本質(zhì)及其規(guī)律的科學(xué)觀認(rèn)識(shí)。四、主要內(nèi)容和要求第一章 緒論【目的要求】1、掌握生物信息學(xué)基本概念。2、熟悉生物信息學(xué)研究內(nèi)容。3、了解生物信息學(xué)生物基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、以及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；了解生

4、物信息學(xué)興起的背景和發(fā)展歷史；了解國內(nèi)外生物信息學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展前景。【講授內(nèi)容】1、什么是生物信息學(xué)？2、生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景3、主要研究內(nèi)容、目標(biāo)與任務(wù)4、生物信息學(xué)研究意義5、生物信息學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與展望第二章 分子生物信息數(shù)據(jù)庫【目的要求】1、掌握主要生物信息數(shù)據(jù)庫的基本操作。2、熟悉主要生物信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式。3、了解各個(gè)生物信息數(shù)據(jù)庫類型、名稱及所存儲(chǔ)信息?！局v授內(nèi)容】1、分子生物信息數(shù)據(jù)庫介紹2、GenBank數(shù)據(jù)庫3、NCBI介紹4、數(shù)據(jù)庫格式第三章 序列比對(duì)【目的要求】1、掌握常見的序列比對(duì)軟件的使用方法。2、熟悉常見雙序列比對(duì)與多序列比對(duì)的工具。3、了解序列比對(duì)的概念、序列

5、比對(duì)的算法與原理?！局v授內(nèi)容】1、序列比對(duì)的基本概念及基本原理2、雙序列比對(duì)3、多序列比對(duì)第四章 數(shù)據(jù)庫相似性搜索【目的要求】1、掌握局部比對(duì)搜索基本工具BLAST的操作方法。2、熟悉常用的BLAST的子程序。3、了解BLAST的原理與作用。【講授內(nèi)容】1、數(shù)據(jù)庫局部相似性搜索工具BLAST簡介2、BLAST操作方法3、BLAST搜索結(jié)果解析第五章 基因組分析【目的要求】1、掌握常見的基因組數(shù)據(jù)分析方法。2、熟悉了解基因組數(shù)據(jù)庫資源。3、了解基因組測序計(jì)劃與測序方法?！局v授內(nèi)容】1、基因組簡介2、基因組測序計(jì)劃與測序方法3、基因組數(shù)據(jù)分析方法4、基因組數(shù)據(jù)資源第六章 基因預(yù)測【目的要求】1、掌

6、握幾種常見的基因預(yù)測軟件的操作方法。2、熟悉基因的特征、基因預(yù)測的理論基礎(chǔ)與原理。3、了解基因預(yù)測的意義?！局v授內(nèi)容】1、基因預(yù)測基本概念、理論基礎(chǔ)與意義2、基因特征3、基因預(yù)測方法第七章 蛋白質(zhì)序列與結(jié)構(gòu)分析【目的要求】1、掌握常見蛋白質(zhì)理化性質(zhì)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測分析工具的基本操作方法。2、熟悉蛋白質(zhì)序列預(yù)測分析的原理及策略，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的原理及策略。3、了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能預(yù)測的理論基礎(chǔ)與意義?！局v授內(nèi)容】1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能預(yù)測的理論基礎(chǔ)與意義2、蛋白質(zhì)理化性質(zhì)預(yù)測分析3、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測分析4、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測分析第八章 分子水平的系統(tǒng)發(fā)生與進(jìn)化【目的要求】1、掌握常用的分

7、子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育分析工具使用方法。2、熟悉分子進(jìn)化與系統(tǒng)樹構(gòu)建原理與方法。3、了解分子系統(tǒng)發(fā)育及進(jìn)化基本概念與相關(guān)背景知識(shí)。【講授內(nèi)容】1、生物進(jìn)化的分子基礎(chǔ)2、系統(tǒng)發(fā)育樹3、系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建方法之一距離法4、系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建方法之二最大簡約法5、系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建方法之三最大似然法6、系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建方法討論7、常用分子進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)育分析的軟件及使用第九章 基因芯片數(shù)據(jù)分析【目的要求】1、掌握常見的芯片數(shù)據(jù)分析工具的使用。2、熟悉芯片數(shù)據(jù)分析的基本原理及方法。3、了解及芯片的制作原理、基因芯片數(shù)據(jù)特征、基因芯片在基因表達(dá)研究中的重要作用與應(yīng)用前景?！局v授內(nèi)容】1、基因芯片制作原理及其應(yīng)用2、基

8、因芯片數(shù)據(jù)的特征3、基因芯片數(shù)據(jù)分析的基本原理及方法4、基因芯片數(shù)據(jù)分析工具及使用方法五、學(xué)時(shí)分配建議表理論教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)第一章 緒論4第二章 分子生物信息數(shù)據(jù)庫4第三章 序列比對(duì)4第四章 數(shù)據(jù)庫相似性搜索4第五章 基因組分析5第六章 基因預(yù)測5第七章 蛋白質(zhì)序列與結(jié)構(gòu)分析6第八章 分子水平的系統(tǒng)發(fā)生與進(jìn)化4第九章 基因芯片數(shù)據(jù)分析4合計(jì)40六、實(shí)施建議1、教學(xué)組織生物信息學(xué)是一門理論概念與實(shí)踐應(yīng)用并重的學(xué)科。要求學(xué)生在理解生物信息學(xué)基本理論概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握常見的生物信息學(xué)分析方法，熟練生物信息學(xué)分析工具的實(shí)際操作。因此，本課程合適采用教師課堂講授演示與學(xué)生課后操作聯(lián)系相結(jié)合的教學(xué)模式開展教學(xué)。2、教學(xué)評(píng)價(jià)改變以往以試卷成績作為唯一評(píng)價(jià)依據(jù)的不足，實(shí)現(xiàn)以貢獻(xiàn)和能力為主要依據(jù)，突出階段評(píng)價(jià)、目標(biāo)評(píng)價(jià)、理論與實(shí)踐一體化評(píng)價(jià)。綜合學(xué)生平時(shí)成績（課堂表現(xiàn)、課后操作作業(yè)練習(xí)完成情況等）與最終考試等方式來評(píng)價(jià)學(xué)生成績，要突出階段評(píng)價(jià)和過程評(píng)價(jià)。注重學(xué)生運(yùn)用生物信息學(xué)來分析生物數(shù)據(jù)的實(shí)際能力。平時(shí)成績占40%，期末考試成績占60%。3、教學(xué)資源（1）參考書目錄：趙國屏等著，生物信息學(xué)，第一版，北京：科學(xué)出版社，2002李衍達(dá)等譯，生物信息學(xué)基因和蛋白質(zhì)分析的實(shí)用指南，第一版，北京：清華大學(xué)出版社，2000孫之榮等譯，生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)，第一版