計(jì)算藥物分析(藥學(xué)與生物信息學(xué))第一章

課程名稱：藥學(xué)與生物信息學(xué)

簡(jiǎn)介：研究應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法，設(shè)計(jì)或者選擇優(yōu)化的藥學(xué)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，并通過(guò)解析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取有關(guān)信息，內(nèi)容包括藥學(xué)中的誤差和分析數(shù)據(jù)處理，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，模式識(shí)別，分析質(zhì)量控制方法及有關(guān)應(yīng)用等。學(xué)時(shí)：34教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介目前一頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的興起和發(fā)展教學(xué)任務(wù)與特點(diǎn)主要內(nèi)容與安排教學(xué)要求和方法4123第一章緒論目前二頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)分析化學(xué)今昔分析化學(xué)的三次變革分析化學(xué)擴(kuò)展邊界---形成交叉學(xué)科目前三頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)分析化學(xué)延伸邊界形成許多交叉學(xué)科M/S——Math./StatisticsE——ElectronicsC——ComputerAC——AnalyticalChemistryE——EnvironmentalScienceLS——LifeScienceP/M——Physics/Material目前四頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的誕生交叉學(xué)科奠基人：瑞典-S.Wold1974年，由美國(guó)的B．R．Kowalski和瑞典的S．Wold等發(fā)起，在美國(guó)華盛頓大學(xué)成立了國(guó)際化學(xué)計(jì)量學(xué)學(xué)會(huì)。

背景：數(shù)據(jù)處理與信息提取計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展目前五頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)維數(shù)的變化經(jīng)典的二維圖譜A~;A~t;E~pH三維圖譜（DAD）HPLC-DAD目前六頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)什么是化學(xué)計(jì)量學(xué)？接口—交叉學(xué)科，邊緣學(xué)科定義—應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的方法，來(lái)設(shè)計(jì)或選擇最優(yōu)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，并從測(cè)量數(shù)據(jù)中最大限度地獲取化學(xué)及相關(guān)信息。概念說(shuō)明化學(xué)計(jì)量關(guān)系化學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算分析化學(xué)目前七頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)

由于化學(xué)計(jì)量學(xué)并不局限于統(tǒng)計(jì)分析，還包括許多其他數(shù)學(xué)方法，是一門通過(guò)學(xué)科交叉發(fā)展起來(lái)的新興化學(xué)學(xué)科。越來(lái)越多的化學(xué)工作者贊成使用化學(xué)計(jì)量學(xué)或分析化學(xué)計(jì)量學(xué)這個(gè)名稱，也有的建議使用計(jì)算分析化學(xué)或計(jì)算化學(xué)作為學(xué)科名稱。近年來(lái)，以化學(xué)信息為主要內(nèi)容的一門信息學(xué)科——化學(xué)信息學(xué)（chemo-informatics）正在形成和興起?；瘜W(xué)信息學(xué)的內(nèi)容包括化學(xué)計(jì)量學(xué)的基本內(nèi)容，還包括化學(xué)化工文獻(xiàn)學(xué)、化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、化學(xué)圖形學(xué)、化學(xué)教育的現(xiàn)代技術(shù)和遠(yuǎn)程信息資源，本質(zhì)上是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源、化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的結(jié)合。在藥學(xué)學(xué)科的專業(yè)課程中，計(jì)算藥物分析實(shí)際就是藥學(xué)中的化學(xué)計(jì)量學(xué)，側(cè)重于化學(xué)計(jì)量學(xué)在藥學(xué)中的應(yīng)用理論和方法的研究。目前八頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)化學(xué)計(jì)量學(xué)的任務(wù)與特點(diǎn)樣品分析的過(guò)程圖中成藥中硒的測(cè)定化學(xué)計(jì)量學(xué)的任務(wù)選擇或設(shè)計(jì)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方法獲取分析對(duì)象的化學(xué)及相關(guān)信息化學(xué)計(jì)量學(xué)的理論和方法貫穿于整個(gè)分析測(cè)試過(guò)程中！目前九頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)首先必須建立方法，如確定用比色法、原子吸收分光光度法等。假設(shè)決定使用原子吸收分光光度法，我們必須選擇實(shí)驗(yàn)條件，包括樣品制備方法、儀器條件等，以便確定實(shí)驗(yàn)方案，即設(shè)計(jì)分析方法。分析方法建立后還要對(duì)方法進(jìn)行優(yōu)化和驗(yàn)證。下一步分析測(cè)定，包括測(cè)試樣品的制備和測(cè)定。分析采樣理論是指試樣采集的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)理論。分析測(cè)定必須制備樣品并使用分析儀器?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)更多地應(yīng)用于分析的第三步——數(shù)據(jù)處理。分析檢測(cè)理論提供了對(duì)測(cè)量樣品分析檢測(cè)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)；校正則是從化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)中取得有關(guān)物質(zhì)系統(tǒng)成分定量信息的基本手段，化學(xué)計(jì)量學(xué)的理論和方法也就顯得更為重要。目前十頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)方法科學(xué)研究的目前十一頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)

從人類基因組計(jì)劃（HGP）說(shuō)起生物信息學(xué)目前十二頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)曼哈頓原子彈計(jì)劃（1942-46）阿波羅登月計(jì)劃(1961-69)人類基因組計(jì)劃(1990-2003)20世紀(jì)三大科學(xué)計(jì)劃目前十三頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前十四頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前十五頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前十六頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前十七頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)

生物信息學(xué)（bioinformatics）有許多不同的定義?；谏镄畔W(xué)與分子生物學(xué)的密切關(guān)系，狹義的生物信息學(xué)專指應(yīng)用信息技術(shù)儲(chǔ)存和分析基因組測(cè)序所產(chǎn)生的分子序列及其相關(guān)數(shù)據(jù)，也被稱為分子生物信息學(xué)。目前十八頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)

廣義的生物信息學(xué)是指以核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子為主要研究對(duì)象，以信息、數(shù)理、計(jì)算機(jī)科學(xué)為主要研究手段，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為主要研究環(huán)境，以計(jì)算機(jī)軟件為主要研究工具，對(duì)序列數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、管理、注釋、加工，對(duì)各種數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢、搜索、比較、分析，建構(gòu)各種類型的專用數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)，研究開發(fā)面向生物學(xué)家的新一代計(jì)算機(jī)軟件；并利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、目前十九頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)模式識(shí)別、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、密碼解讀、語(yǔ)義解析、信令傳遞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法以及隱馬氏模型等各種方法，對(duì)序列、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性和定量分析，從中獲取基因編碼、基因調(diào)控、序列-結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系等理性知識(shí)，闡明細(xì)胞、器官和個(gè)體的發(fā)生、發(fā)育、病變、衰亡的基本規(guī)律和時(shí)空聯(lián)系，探索生命起源、生物進(jìn)化、生命本質(zhì)等重大理論問(wèn)題，最終建立“生物學(xué)周期表”。目前二十頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)本課程的主要內(nèi)容基本內(nèi)容統(tǒng)計(jì)學(xué)與統(tǒng)計(jì)方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析信號(hào)處理化學(xué)模式識(shí)別人工智能經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析回歸和相關(guān)多元統(tǒng)計(jì)分析方差分析響應(yīng)面理論析因試驗(yàn)序貫優(yōu)化方法并行優(yōu)化方法計(jì)算分光光度法分析檢測(cè)理論濾波、平滑與求導(dǎo)因子分析法聚類分析線性學(xué)習(xí)機(jī)法K-最近鄰法定量構(gòu)效關(guān)系人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和譜圖檢索目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)化學(xué)計(jì)量學(xué)在藥學(xué)中應(yīng)用的理論、方法和技術(shù)

藥學(xué)專業(yè)藥物分析方向和中藥學(xué)專業(yè)中藥分析方向的一門專業(yè)課。上世紀(jì)80年代中期（1983年）由我國(guó)著名藥物分析學(xué)家安登魁教授創(chuàng)建。選修課---必修課。特色：學(xué)科交叉性、新穎性和藥學(xué)特色；強(qiáng)調(diào)方法學(xué)，重視綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)

目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)學(xué)習(xí)這門課的目的與要求掌握計(jì)算藥學(xué)的基本原理和方法及其應(yīng)用拓寬自己的知識(shí)面和視野，向通才發(fā)展TREETrendExchangeReviewExperiment

&Experience目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)要求：知識(shí)+能力實(shí)用性+實(shí)踐性完成要求的基本習(xí)題熟練使用常用工具軟件（EXCEL、WORD、POWERPOINT)

初步掌握常用計(jì)算編程軟件(可選用Matlab、VB、SAS)目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)

考核辦法:

平時(shí)(作業(yè))

+考試聯(lián)系方式：

手機(jī)號(hào)

郵箱

目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)Excel電子表格在定量分析中的應(yīng)用

最為實(shí)用，最普遍應(yīng)用：繪圖、統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)國(guó)際權(quán)威分析化學(xué)教材理論學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容，自20世紀(jì)90年代初期，Excel就被歐美分析化學(xué)教材推薦，應(yīng)用于計(jì)算、統(tǒng)計(jì)和繪圖，成為分析化學(xué)工作者必不可少的計(jì)算機(jī)工具。藥學(xué)實(shí)驗(yàn)室：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定性研究中的數(shù)據(jù)運(yùn)算、繪圖、統(tǒng)計(jì)、貯存----研究資料目前三十頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.1數(shù)據(jù)的輸入和計(jì)算輸入計(jì)算函數(shù)的應(yīng)用格式averagestdev(插入-函數(shù)-統(tǒng)計(jì))目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.2數(shù)據(jù)的管理

1.編輯國(guó)際IUPAC原子量表

，搜索“iupacatomicweights”編輯/復(fù)制（或快捷鍵[Ctrl+c]）把鼠標(biāo)指針放在工作表中合適的位置，點(diǎn)擊編輯/粘貼（[Ctrl+v]）或者編輯/選擇性粘貼。

目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)2.替換(編輯菜單)1.find函數(shù)（查找任意指定字符在文本中的位置）2.mid函數(shù)（查找任意指定數(shù)值在文本中的位置）3.vlookup函數(shù)（多功能的查找和定位）4.相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)3、數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計(jì)和圖表Excel數(shù)據(jù)分析工具包提供了“描述統(tǒng)計(jì)”的功能，用于生成數(shù)據(jù)源區(qū)域中數(shù)據(jù)的單變量統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，提供有關(guān)數(shù)據(jù)趨中性和易變性的信息。在Excel描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果中除平均值和標(biāo)準(zhǔn)差、方差、標(biāo)準(zhǔn)誤差等基本統(tǒng)計(jì)參數(shù)外，還有中位數(shù)、眾數(shù)、極值等參數(shù)。Excel提供了多種圖表類型，使用戶建立基于貯存數(shù)據(jù)的各種類型的圖表。對(duì)于分析化學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用的圖表類型以XY平滑線散點(diǎn)圖居多，可以此建立顯示自變量(如標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度)和因變量(如分光光度法測(cè)定測(cè)得的吸光度)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，也可以用于繪制滴定曲線、溶出度曲線等。目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)建立圖表的方法主要有兩種：使用“圖表”工具欄和使用圖表向?qū)?。編輯圖表可使圖表的內(nèi)容科學(xué)，形式符合要求。Excel提供了各種格式，可方便地編輯數(shù)據(jù)系列的格式，可根據(jù)需要編輯坐標(biāo)軸、標(biāo)題、圖注、圖例、位置、尺寸等。目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)4、化學(xué)平衡及滴定曲線的計(jì)算

自上世紀(jì)80年代以后，國(guó)際權(quán)威分析化學(xué)教材已把Excel電子表格在分析計(jì)算中的使用方法作為必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容，其主要應(yīng)用包括不同酸堿系統(tǒng)pH的計(jì)算，酸堿、絡(luò)合、沉淀、氧化還原的四種主要滴定曲線的計(jì)算和繪圖，高斯正態(tài)分布曲線和電位滴定曲線的計(jì)算等。

目前三十九頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)目前四十頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)應(yīng)用Excel電子表格繪制滴定曲線的方法可推廣至所有的化學(xué)滴定分析方法。對(duì)于滴定終點(diǎn)的確定，按照化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近出現(xiàn)的pH突躍除了應(yīng)用指示劑的顏色突變外，以電位滴定曲線計(jì)算二階微商為零的點(diǎn)也是常用的方法。此外瑞典化學(xué)家Gran提出的線性滴定法為代表的計(jì)算滴定分析方法，通過(guò)建立滴定方程，也可應(yīng)用Excel電子表格，根據(jù)計(jì)算或作圖確定滴定終點(diǎn)。目前四十一頁(yè)\總數(shù)四十三頁(yè)\編于二十點(diǎn)1.3函數(shù)及其應(yīng)用Excel提供的大量不同類型的函數(shù)，可分為日期和時(shí)間函數(shù)，邏輯函數(shù)(運(yùn)算符)，查找和引用函數(shù),數(shù)學(xué)和三角函數(shù)，統(tǒng)計(jì)函數(shù)以及文本和數(shù)據(jù)函數(shù)等。附表1-1列出了在化學(xué)和藥學(xué)應(yīng)用中可能使