《生物信息学》教学大纲

《生物信息学》教学大纲

Bioinformatics

课程编码：27A11708 学分：1.5 课程类别：专业任选课

计划学时：24 其中讲课：20 上机：4

适用专业：生物技术专业、药学专业

推荐教材：薛庆中著，《DNA和蛋白质序列数据分析工具》，科学出版社，2014年。

参考书目：张成岗著，《生物信息学方法与实践》，科学出版社，2005年。

课程的教学目的与任务

本课程的教学目的是引导学生初步了解生物信息学的基本研究内容与研究方法以及生物信息在多学科领域的应用。使学生掌握生物信息学的基本术语、基本原理、基本研究方法、重要核酸和蛋白质数据库等。掌握指定的基于互联网的常用生物信息学软件的基本操作使用方法。要求学生通过基于问题和任务的学习方式，初步具备解决简单生物信息学问题的研究能力。

课程的基本要求

通过本课程的学习，要求学生1. 掌握该领域的基本知识。2. 掌握指定数据库与软件的应用。3.课程的主要任务包括一次期末考试和多次的章节作业以及课程问题讨论等。 4.培养与引导学生采用生物信息学实际操作能力、以期后期能用于相应领域的研究工作中。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

第一章：绪论建议学时：2 [教学目的与要求] 掌握专生物信息学产生背景、概念及研究内容；介绍常用的核酸、蛋白质数据库介。

[教学重点与难点] 掌握生物信息学概念机研究内容，熟悉常用数据库的使用。

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作

[授课内容]

§1.1生物信息学的产生背景，概念

生物信息学的发展简史

生物信息学的不同定义

§1.2生物信息学的研究内容及常用的核酸、蛋白质数据库介绍

生物信息学的而研究内容

常用的核酸数据库

常用的蛋白质数据库

第二章：序列比对与同源性分析建议学时：8 [教学目的与要求] 掌握核酸数据库、核酸以及蛋白质数据查找方法；掌握同源性与相似性的定义与异同点以及直系同源与旁系同源的异同；掌握核酸与蛋白质数据库序列同源性与

相似性分析方法。掌握系统进化树的构建。

[教学重点与难点] 掌握同源性分析方法，学会根据比对要求选用合适的比对方法与程序。

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作。

[授课内容]

§2.1核酸与蛋白质数据库的序列查询

数据库常用功能介绍

数据库中核酸与蛋白质序列查找与筛选

§2.2 相似性与同源性分析

相似性与同源性概念

序列比对概念

序列比对常用程序

§2.3 多序列比对分析与系统进化树的构建

多序列比对分析工具及意义

系统进化树构建方法及意义

§2.4 计算机操作

第三章：真核生物基因结构的预测建议学时：2 [教学目的与要求] 复习基因结构、掌握ORF的识别方法；CpG岛、启动子以及转录终止信号序列的预测；密码子偏好性计算；基因预测分析以及ASTD数据库使用。

[教学重点与难点] 基因及其各部分结构的预测。

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作。

[授课内容]

§3.1基因及其各部分结构介绍与预测

基因可读框的识别

CpG岛、转录终止信号和启动子区域的预测

基因密码子偏好性计算

Spidey预测基因

§3.2 ASTD数据库介绍

第四章：基因注释与功能分类建议学时：2 [教学目的与要求] 了解后基因组以及功能基因组与各种组学概念、研究内容及其研究方法；掌握基因注释方法、意义及常用注释数据库。

[教学重点与难点] DAVID工具对数据进行注释与分类。

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作。

[授课内容]

§4.1 引言

后基因组及功能基因组学概念

后基因组及功能基因组学研究内容

基因注释的意义

§4.2 DAVID软件

基因芯片数据与各种组学研究介绍

基因芯片数据与各种组学数据分析

DAVID 对基因功能进行注释与分类

第五章：基因本体和KEGG代谢途径分析建议学时：2 [教学目的与要求] 掌握基因本体GO概念， GO数据库与KEGG数据库。掌握使用KEGG数据库实现对不同代谢途径的分析。

[教学重点与难点] GO数据库与KEGG代谢途径的分析。

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作。

[授课内容]

§5.1基因本体GO

基因本体GO概念

GO的细胞组分、分子功能与生物学过程等三方面内容

举例阐述基因的GO分析

§5.2 KEGG代谢途径分析

KEGG数据库简介

KEGG代谢途径的不同检索方法

举例阐述KEGG代谢途径分析

第六章：非编码RNA 建议学时：8 [教学目的与要求] 系统复习并拓展RNA及其分类与功能。重点讲授前言非编码RNA等内容，包括其产生的生物学背景、定义、分类与特征，了解各种类型非编码RNA的预测与分析

方法与常用数据库。

[教学重点与难点] 非编码RNA分类，MiRNA、lncRNA与circRNA等前言知识

[授课方法] 课堂讲授结合上机操作

[授课内容]

§6.1 miRNA

RNA分类

miRNA生物学特点

miRNA的产生

miRNA作为疾病与治疗的分子标记物

miRNA数据库及其基因预测

§6.2LncRNA

LncRNA定义与特点

LncRNA的预测原则

LncRNA的发现

LncRNA的功能

LncRNA 数据库

LncRNA 与疾病

§6.3CircRNA

CircRNA定义与特点

CircRNA的生物发生

CircRNA介导的基因表达调控

CircRNA的特点

CircRNA的功能

CircRNA与疾病

§6.4miRNA、LncRNA与CircRNA的相互作用

一、常用相关数据库

二、miRNA、LncRNA与CircRNA之间的相互作用

三、举例阐述miRNA、LncRNA与CircRNA之间的关系

撰稿人：鲁艳芹审核人：崔亚洲