生物信息学理论大纲

《生物信息学》课程教学大纲

课程编号：E082042 课程类型: 专业选修课

课程名称：生物信息学英文名称：Bioinformatics

学分：2 适用专业：生物工程

第一部分大纲说明

一、课程的性质、目的和任务

生物信息学是应用信息科学研究生物体系和生物过程中信息的存贮、信息的内涵和信息的传递，研究和分析生物体细胞、组织、器官的生理、病理、药理过程的中各种生物信息，或者说是生命科学中的信息科学。生物信息学是数学、统计、计算机与生物命科学的交叉新兴学科,它广泛地渗透到生物学的各个研究领域中，更是生物工程研究中不可缺少的重要工具。随着人类基因组计划的快速发展，生物信息学技术在功能性基因的发现与识别、基因与蛋白质的表达与功能研究方面都发挥着关键的作用。本课程从生物信息学的基本理论和技术出发，结合该学科应用研究的教授，使学生能扎实掌握生物信息学的基本理论、国内外研究的前沿进展以及如何为经济建设和社会发展服务等内容。

二、课程的基本要求

本课程使学生了解生物信息学的基础知识，生物信息数据库的使用，生物信息工具的应用，熟悉生物信息学学科的发展和现状，熟悉几种主要数据库的内容、注释、检索，掌握常用数据库搜索工具的使用方法，了解上述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）。

三、本课程与相关课程的联系

本课程是以普通生物学、分子生物学、信息科学、数理统计、工程学为基础的交叉

学科。

先修课程：普通生物学、生物化学、微生物学。

四、学时分配

五、教材与参考书

教材：《生物信息学》(普通高等教育“十一五”规划教材)，许忠能主编，清华大学出版社，2008。

参考书：1．Bioinformatics（英文原版），Westhead et al.,科学出版社，2003；2．Computational Molecular Biology，Pevzner，MIT Press，2000；

3．Biological Sequence Analysis（英文原版）, Durbin等,清华大学出版社，2002；

4．《基因组》，Brown著，袁建刚等译，科学出版社，2002年

六、教学方法与手段建议

1．采用多媒体课件和网络教学平台等现代化教学手段辅助教学，丰富教学内容，提高学生学习兴趣、帮助学生理解，提高教学质量。教学过程中采用大量的图片，FLASH 动画以及电影的形式提高教学效果。

2．课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合，并注意教学过程中与学生的互动，随时了解学生对教学的意见和要求，不断改进教学方法和教学手段。

七、课程考核方式与成绩评定办法

本课程为考查课程。总评成绩以期末考查的论文为主，占70%，参考课堂提问、课堂讨论、平时作业及出勤情况等（30％），综合评定给出成绩。

第二部分课程内容大纲

第一章生物信息学概述（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

了解该学科与生物学、计算机技术与数学基础等学科之间的关系，掌握生物信息学的概念、研究内容、任务和发展过程。讲授生物信息学的研究内容和进展以及与其他学科的关系。

二、教学内容及要求：

1、讲授生物信息学的概念、研究内容、分类和发展过程。

2、从生物信息学的应用方面，讲授生物信息学与相关学科的关系。

第二章生物信息学的生物学基础（6学时）

一、本章的教学目的和要求：

理解和掌握生物学研究的层次、分子生物学基础、了解人类基因组计划的具体含义，掌握生物信息学的生物学基础知识。系统讲授生物学研究的层次、分子生物学基础、人类基因组计划等方面的知识和研究进展。

二、教学内容及要求：

1、从宏观到微观的角度，依次讲授生物学研究的层次。

2、结合人类基因组计划等应用实例，讲授与生物信息学相关的分子生物学研究。

第三章数据库与网络基础（2学时）

一、本章的教学目的和要求：

重点讲授数据库技术基础、网络技术以及可免费登录的相关网站。要求学生了解生物信息学技术的数据库原理，网络技术，熟悉相关搜索引擎。

二、教学内容及要求：

1、讲授数据库技术基础

2、讲授网络技术和相关搜索引擎在生物信息学中的应用。

第四章序列比对（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

讲授生物信息学中进行基因和蛋白质序列比对分析的相关技术和具体方法，使学生掌握序列比对的分析原则和操作应用，了解其在科研中的利用价值。

二、教学内容及要求：

1、结合实例，讲授序列比对分析原理。

2、讲授序列比对分析应用实例，加深学生对相关原理的理解和相关方法的掌握。

第五章生物信息数据库的查询与搜索（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

重点讲授生物信息数据库的种类、特点、网址和查询方法，使学生掌握生物信息数

据库的基本概念，熟悉相关数据的查询方法和网站。

二、教学内容及要求：

1、讲授生物信息数据库的种类和特点。

2、讲授常用生物信息数据库的网址、查询方法及应用。

第六章生物进化与分子系统发育分析（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

重点讲授生物进化的基础知识、分析技术和应用，讲授分子系统发育分析的理论基础和常用方法。使学生了解其中的分析原则和应用。

二、教学内容及要求：

1、讲授生物进化的基础知识、分析技术和应用。

2、讲授分子系统发育分析的理论基础和常用方法。

第七章基因预测与引物设计（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

重点讲授生物信息学在基因研究方面的方法、技术和应用。使学生了解基因预测研究方法和技术的发展，掌握真核和原核生物基因序列特点和分析方法，熟悉基因引物设计的研究方法和应用。

二、教学内容及要求：

1、讲授真核和原核生物基因序列特点和分析方法。

2、讲授基因引物设计的研究方法和应用。

第八章蛋白质结构及其预测（4学时）

一、本章的教学目的和要求：

重点讲授蛋白质结构的研究策略和方法，使学生熟悉利用生物信息学方法对蛋白质结构进行预测对实验分析的价值。