《生物信息学》课程教学大纲

1、生物信息学课程教学大纲一、课程基本信息英文名称Bioinformatics课程编号180121040课程类型学科选修课课程学分2.5 学分/2.5 学分课程学时40学时/40学时适用专业农学、园艺、水产先修课程遗传学、分子生物学、计算机后修课程课程负责人课程团队二、课程性质与定位本课程是一门农学、园艺等专业的学科选修课。生物信息学是生物学与计算机科学以及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科。它通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，进而达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。面对基因组计划所产生的庞大的分子生物学信息，生物信息学的重要性将越来越突出，它无疑将会为生命科学、农业科

2、学的研究带来革命性的变革。本课程的任务是使学生从应用角度出发，在理论与实践上掌握生物学数据的获得与处理，数据库的内容、结构及数据的检索方式，序列比对的概念，基因组序列的注释，系统发生学，结构生物信息学，芯片及蛋白质组的数据分析以及生物信息学中的计算机环境等主要内容。通过系统的学习，使学生能够了解生物信息学网络资源，掌握生物信息学的基础知识与概念，熟悉具体的操作方法。三、课程目标1.知识目标通过本课程学习，使学生全面系统地学习生物信息学的基本概念、内容与基本原理，能够熟练掌握和详细了解多个个专业数据库的数据格式及数据检索方法；掌握生物信息学分析技术，熟练操作常见的生物信息学分析工具；能够熟悉当前

3、生物信息学科的现状和发展方向，了解生物信息学在其他领域的应用前景；2.能力目标本课程通过理论教学，培养学生能够运用所掌握的生物信息学理论、方法和技术初步解决科研和实际工作中生物信息的存储、检索、分析和利用的问题，掌握相关生物学、农学等专业软件的实际操作。3.素质目标培养学生科学严谨的态度和良好的职业道德，一丝不苟工作作风，吃苦耐劳、坚忍不拔的精神；培养学生对科学方法论有进一步的认识、通过观察现象探索分析事物本质及其规律的科学观认识。四、主要内容和要求第一章 绪论【目的要求】1、掌握生物信息学基本概念。2、熟悉生物信息学研究内容。3、了解生物信息学生物基础、计算机和网络基础、以及数学基础；了解生

4、物信息学兴起的背景和发展历史；了解国内外生物信息学的发展现状与发展前景。【讲授内容】1、什么是生物信息学？2、生物信息学产生的背景3、主要研究内容、目标与任务4、生物信息学研究意义5、生物信息学发展现状与展望第二章 分子生物信息数据库【目的要求】1、掌握主要生物信息数据库的基本操作。2、熟悉主要生物信息数据库的数据格式。3、了解各个生物信息数据库类型、名称及所存储信息。【讲授内容】1、分子生物信息数据库介绍2、GenBank数据库3、NCBI介绍4、数据库格式第三章 序列比对【目的要求】1、掌握常见的序列比对软件的使用方法。2、熟悉常见双序列比对与多序列比对的工具。3、了解序列比对的概念、序列

5、比对的算法与原理。【讲授内容】1、序列比对的基本概念及基本原理2、双序列比对3、多序列比对第四章 数据库相似性搜索【目的要求】1、掌握局部比对搜索基本工具BLAST的操作方法。2、熟悉常用的BLAST的子程序。3、了解BLAST的原理与作用。【讲授内容】1、数据库局部相似性搜索工具BLAST简介2、BLAST操作方法3、BLAST搜索结果解析第五章 基因组分析【目的要求】1、掌握常见的基因组数据分析方法。2、熟悉了解基因组数据库资源。3、了解基因组测序计划与测序方法。【讲授内容】1、基因组简介2、基因组测序计划与测序方法3、基因组数据分析方法4、基因组数据资源第六章 基因预测【目的要求】1、掌

6、握几种常见的基因预测软件的操作方法。2、熟悉基因的特征、基因预测的理论基础与原理。3、了解基因预测的意义。【讲授内容】1、基因预测基本概念、理论基础与意义2、基因特征3、基因预测方法第七章 蛋白质序列与结构分析【目的要求】1、掌握常见蛋白质理化性质、二级结构、三级结构预测分析工具的基本操作方法。2、熟悉蛋白质序列预测分析的原理及策略，蛋白质结构预测的原理及策略。3、了解蛋白质结构和功能预测的理论基础与意义。【讲授内容】1、蛋白质结构和功能预测的理论基础与意义2、蛋白质理化性质预测分析3、蛋白质二级结构预测分析4、蛋白质三级结构预测分析第八章 分子水平的系统发生与进化【目的要求】1、掌握常用的分

7、子进化与系统发育分析工具使用方法。2、熟悉分子进化与系统树构建原理与方法。3、了解分子系统发育及进化基本概念与相关背景知识。【讲授内容】1、生物进化的分子基础2、系统发育树3、系统发育树的构建方法之一距离法4、系统发育树的构建方法之二最大简约法5、系统发育树的构建方法之三最大似然法6、系统发育树的构建方法讨论7、常用分子进化与系统发育分析的软件及使用第九章 基因芯片数据分析【目的要求】1、掌握常见的芯片数据分析工具的使用。2、熟悉芯片数据分析的基本原理及方法。3、了解及芯片的制作原理、基因芯片数据特征、基因芯片在基因表达研究中的重要作用与应用前景。【讲授内容】1、基因芯片制作原理及其应用2、基

8、因芯片数据的特征3、基因芯片数据分析的基本原理及方法4、基因芯片数据分析工具及使用方法五、学时分配建议表理论教学内容学时第一章 绪论4第二章 分子生物信息数据库4第三章 序列比对4第四章 数据库相似性搜索4第五章 基因组分析5第六章 基因预测5第七章 蛋白质序列与结构分析6第八章 分子水平的系统发生与进化4第九章 基因芯片数据分析4合计40六、实施建议1、教学组织生物信息学是一门理论概念与实践应用并重的学科。要求学生在理解生物信息学基本理论概念的基础上，重点掌握常见的生物信息学分析方法，熟练生物信息学分析工具的实际操作。因此，本课程合适采用教师课堂讲授演示与学生课后操作联系相结合的教学模式开展教学。2、教学评价改变以往以试卷成绩作为唯一评价依据的不足，实现以贡献和能力为主要依据，突出阶段评价、目标评价、理论与实践一体化评价。综合学生平时成绩（课堂表现、课后操作作业练习完成情况等）与最终考试等方式来评价学生成绩，要突出阶段评价和过程评价。注重学生运用生物信息学来分析生物数据的实际能力。平时成绩占40%，期末考试成绩占60%。3、教学资源（1）参考书目录：赵国屏等著，生物信息学，第一版，北京：科学出版社，2002李衍达等译，生物信息学基因和蛋白质分析的实用指南，第一版，北京：清华大学出版社，2000孙之荣等译，生物信息学与功能基因组学，第一版