生物信息学课程教学大纲 (Bioinformatics) 课程编号： 课程性质：专业选修课 适用专业：农学、农业信息技术、生物技术 先修课程：生物统计与试验设计，遗传学等 后续课程：基因工程等 总学分：2.0 教学目的与要求： 生物信息学是对生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和释读的科学：生物信息学 综合运用数学、计算机技术、互联网和信息分析工具，理解生物大分子数据中的生物学含义。 这对学生从事基因组学研究，理解遗传学的现象和本质有较大的意义。 教学内容与学时安排 学时分配 序号 章名 实上讨 习 其 小 授 验 机 论 它 1 绪论 2 2 生物信息学的产生与发展 2 2 3 生物信息学的计算机基础 2 2 4 生物信息学的生物学基础 3 3 5 生物信息学的网络资源 5 6 序列比对 5 5 7 基因组分析常用软件简介 4 8 分子系统发有分析 2 2 8 基因组分析 4 4 10 蛋白质组分析 3 3 合计 第一章绪论(2学时) 1、教学基本要求 (1)了解生物信息学的定义： (2)了解生物信息学研究的特点。 2、教学基本内容 第一节生物信息学的定义 一、定义1 二、定义2
生物信息学课程教学大纲 (Bioinformatics) 课程编号： 课程性质：专业选修课 适用专业：农学、农业信息技术、生物技术 先修课程：生物统计与试验设计，遗传学等 后续课程：基因工程等 总 学 分：2.0 教学目的与要求： 生物信息学是对生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和释读的科学；生物信息学 综合运用数学、计算机技术、互联网和信息分析工具，理解生物大分子数据中的生物学含义。 这对学生从事基因组学研究，理解遗传学的现象和本质有较大的意义。 教学内容与学时安排 序号 章 名 学 时 分 配 讲 授 实 验 上 机 讨 论 习 题 其 它 小 计 1 绪论 2 2 2 生物信息学的产生与发展 2 2 3 生物信息学的计算机基础 2 2 4 生物信息学的生物学基础 3 3 5 生物信息学的网络资源 5 5 6 序列比对 5 5 7 基因组分析常用软件简介 4 4 8 分子系统发育分析 2 2 8 基因组分析 4 4 10 蛋白质组分析 3 3 合 计 32 第一章 绪论（2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解生物信息学的定义； （2）了解生物信息学研究的特点。 2、教学基本内容 第一节 生物信息学的定义 一、定义 1 二、定义 2
三、定义3 第二节生物信息学研究的特点 一、数库 二、接口 三、算法和软件 四、获取新知识的方法 第二章生物信息学的产生与发展(2学时) 1、教学基本要求 (1)了解生物信息学的发生发展 （2)了解生物信息的基本方法和主要挑战： (3)了解生物信息学学习的方法。 2、教学基本内容 第一节生物信息学的产生与发展 一、发生发展 数学和统计学的发展、计算机和互联网的发展，生物学和遗传学的发展 二、生物信息学及分支学科 分子生物信息学，生物信息学，计算生物学，分子计算 三、生物信息学发展阶段与研究方向 前基因组时代，基因组时代，后基因组时代。 四、我国生物信息学研究的发展方向 人类、水稻基因组中心，数据库，中华人种基因组特点。 第二节生物信息学基本方法与前沿技术 一、基本方法 数据库，软件 二、前沿技术 数据库管理，结果视像化显示。 第三节生物信息学的应用 一、基因组分析 结构基因组，功能基因组，比较基因组分析 二、蛋白质组分析 三、基因芯片 四、药物开发 五、其他应用领域
三、定义 3 第二节 生物信息学研究的特点 一、数据库 二、接口 三、算法和软件 四、获取新知识的方法 第二章 生物信息学的产生与发展（2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解生物信息学的发生发展； （2）了解生物信息的基本方法和主要挑战； （3）了解生物信息学学习的方法。 2、教学基本内容 第一节 生物信息学的产生与发展 一、发生发展 数学和统计学的发展、计算机和互联网的发展，生物学和遗传学的发展。 二、生物信息学及分支学科 分子生物信息学，生物信息学，计算生物学，分子计算。 三、生物信息学发展阶段与研究方向 前基因组时代，基因组时代，后基因组时代。 四、我国生物信息学研究的发展方向 人类、水稻基因组中心，数据库，中华人种基因组特点。 第二节 生物信息学基本方法与前沿技术 一、基本方法 数据库，软件。 二、前沿技术 数据库管理，结果视像化显示。 第三节 生物信息学的应用 一、基因组分析 结构基因组，功能基因组，比较基因组分析。 二、蛋白质组分析 三、基因芯片 四、药物开发 五、其他应用领域
第四节生物信息学教育与学习 一、生物信息学教育项目 二、生物信息学的学习与实践 第三章生物信息学的计算机基础(2学时) 1、教学基本要求 (】)了解牛物信息学研究的计算机基础： (2)了解生物信息学研究的互联网基础 (3)了解生物信息学研究的软件基础。 2、教学基本内容 第一节数据管理与数据库技术 一、数据管理的3种形式及其特点 二、数据库的基本概念 三、数据库的保护 第二节计算机网络与Internet 一、局域网与广域网 二、客户机/服务器体系结构 三、网络中的常用组件 四、Internet及其发展 五、TCPP协议 六、P地址和域名服务 七、与Internet的连接方式 八、Intemet提供的服务 第三节软件基础及其他计算机知识 一、算法和软件 二、分类和聚类 三、比对 四、最优化 第三章生物信息学的生物学基础(3学时) 1、教学基本要求 (1)掌握生物大分子的基本结构及生物信息传递的中心法则： (2)了解生物大分子图谱元素在功能基因组等分析中的作用： (3)了解DNA测序的基本原理
第四节 生物信息学教育与学习 一、生物信息学教育项目 二、生物信息学的学习与实践 第三章 生物信息学的计算机基础（2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解生物信息学研究的计算机基础； （2）了解生物信息学研究的互联网基础； （3）了解生物信息学研究的软件基础。 2、教学基本内容 第一节 数据管理与数据库技术 一、数据管理的 3 种形式及其特点 二、数据库的基本概念 三、数据库的保护 第二节 计算机网络与 Internet 一、局域网与广域网 二、客户机/服务器体系结构 三、网络中的常用组件 四、Internet 及其发展 五、TCP/IP 协议 六、IP 地址和域名服务 七、与 Internet 的连接方式 八、Internet 提供的服务 第三节 软件基础及其他计算机知识 一、算法和软件 二、分类和聚类 三、比对 四、最优化 第三章 生物信息学的生物学基础（3 学时） 1、教学基本要求 （1）掌握生物大分子的基本结构及生物信息传递的中心法则； （2）了解生物大分子图谱元素在功能基因组等分析中的作用； （3）了解 DNA 测序的基本原理
2、教学基本内容 第一节DNA 双螺旋模型，分子组成，配对，复制。 第二节RNA 翻译、转录，信号传递的中心法则。 第三节蛋白质 蛋白质的剪接、折叠和结构测定和显示。 第四节基因 基因的定义。 第五节基因组 基因组的概念和分析方法。 第六节图谱元素 图谱元素的种类和特点。 第七节DNA测序 测序的原理和方法。 第八节其他有关知识 一、cDNA文库与表达序列标签 二、EST数据库 三、EST分析 四、电子克隆cDNA全长序列 第四章生物信息学的网络资源(5学时) 1、教学基本要求 (1)了解生物信息学三大数据库和网站： (2)了解其他专业生物信息学网站： (3)了解其他资源网站。 2、教学基本内容 第一节主要数据库和网站 NCBI,EMBL-EBI,DDBJ,RGP.RIS 第二节水稻主要生物信息学网站
2、教学基本内容 第一节 DNA 双螺旋模型，分子组成，配对，复制。 第二节 RNA 翻译、转录，信号传递的中心法则。 第三节 蛋白质 蛋白质的剪接、折叠和结构测定和显示。 第四节 基因 基因的定义。 第五节 基因组 基因组的概念和分析方法。 第六节 图谱元素 图谱元素的种类和特点。 第七节 DNA 测序 测序的原理和方法。 第八节 其他有关知识 一、cDNA 文库与表达序列标签 二、EST 数据库 三、EST 分析 四、电子克隆 cDNA 全长序列 第四章 生物信息学的网络资源（5 学时） 1、教学基本要求 （1）了解生物信息学三大数据库和网站； （2）了解其他专业生物信息学网站； （3）了解其他资源网站。 2、教学基本内容 第一节 主要数据库和网站 NCBI, EMBL-EBI, DDBJ, RGP, RIS. 第二节 水稻主要生物信息学网站
RGP,RIS,Gramene,IRGSP,RIS,RiceGD,Riceweb 第三节人类基因组生物信息学网站 HGP.HGMP.NHGRI.HGR.SHGC. 第四节拟南芥生物信息学网站 TAIR,TIGR,CSHL,MIPS,NCBI. 第五节主要蛋白质数据库 PDB.Swiss-prot.SIB.PIR.Uniprot. 第六节EST,SNP数据库 NCBI,estnumber,WWWest,Biores 第七节文献搜索网站 天网，Google,百度，Springer,,Elservier,Faculty10OO,BSBEL,清华图书馆，国家科技 图书。 第五章序列比对(5学时) 1、教学基本要求 (1)了解序列比对的原理和方法 (2)掌握几种常用的序列比对软件的应用。 2、教学基本内容 第一节序列对位排列 一、记分矩阵 二、点标方法 三、全局比对与局部比对 第二节序列比对的主要软件 -Blast,Blastn,Blastp,Blastx,BI2seq 二、Fasta3 三、CLUSTALW 第六章基因组分析常用软件简介(4学时) 1、教学基本要求 (1)了解常用基因组分析软件：
RGP, RIS, Gramene, IRGSP, RIS, RiceGD, Riceweb. 第三节 人类基因组生物信息学网站 HGP,HGMP,NHGRI,HGR,SHGC. 第四节 拟南芥生物信息学网站 TAIR, TIGR, CSHL, MIPS, NCBI. 第五节 主要蛋白质数据库 PDB, Swiss-prot, SIB, PIR, Uniprot. 第六节 EST, SNP 数据库 NCBI, estnumber, WWWest, Biores. 第七节 文献搜索网站 天网，Google，百度，Springer，Elservier，Faculty1000，BSBEL，清华图书馆，国家科技 图书。 第五章 序列比对（5 学时） 1、教学基本要求 （1）了解序列比对的原理和方法； （2）掌握几种常用的序列比对软件的应用。 2、教学基本内容 第一节 序列对位排列 一、记分矩阵 二、点标方法 三、全局比对与局部比对 第二节 序列比对的主要软件 一、Blast, Blastn, Blastp, Blastx, Bl2seq 二、Fasta3 三、CLUSTALW 四、Clustalx 1.83 第六章 基因组分析常用软件简介（4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解常用基因组分析软件；
(2)掌握主要基因组分析软件的使用方法。 2、教学基本内容 第一节序列此对，序列分析工具 DNAStar,GCG,DNAsis.Oligo 第二节基因寻找工具 Genescan.FgeneSH,BGF.RiceHMM.GeneFinder,GlimmerHMM. 第三节蛋白质三维结构显示软件 Cn3D,3D-Explorer,RasMol,KiNG,JMol,Webmol 第四节其它软件 STS,genemine,Electronic-PCR.ORF Finder,Entrez Genomes,CD Search,CDART,MapViewer. EndNote,Reference-manager,Googlearth. 第七章分子系统发育分析(2学时)》 1、教学基本要求 (1)了解分子进化的基本概念： (2)了解分子进化树绘制软件的使用。 2、教学基本内容 第一节分子进化的基本概念 、同源性与同源性状 三、系统（发育）树 第二节分子进化树绘制软件的使用 一、相似系数 二、系统聚类 三.clustalw 四、clustalx 第八章基因组分析(4学时) 1、教学基本要求 (1)了解基因组分析的内容： (2)了解不同基因组分析的功用：
（2）掌握主要基因组分析软件的使用方法。 2、教学基本内容 第一节 序列比对，序列分析工具 DNAStar, GCG, DNAsis, Oligo. 第二节 基因寻找工具 Genescan, FgeneSH, BGF, RiceHMM, GeneFinder, GlimmerHMM. 第三节 蛋白质三维结构显示软件 Cn3D, 3D-Explorer, RasMol, KiNG, JMol, Webmol 第四节 其它软件 STS, genemine, Electronic-PCR, ORF Finder, Entrez Genomes, CD Search, CDART, MapViewer, EndNote, Reference-manager, Googlearth. 第七章 分子系统发育分析（2 学时） 1、教学基本要求 （1）了解分子进化的基本概念； （2）了解分子进化树绘制软件的使用。 2、教学基本内容 第一节 分子进化的基本概念 一、同源性与同源性状 二、类群 三、系统（发育）树 第二节 分子进化树绘制软件的使用 一、相似系数 二、系统聚类 三、clustalw 四、clustalx 第八章 基因组分析（4 学时） 1、教学基本要求 （1）了解基因组分析的内容； （2）了解不同基因组分析的功用；
2、教学基本内容 第一节引言 基因组分析的主要内容 第二节结构基因组分析 一、基因组的结构组成与稳定性 二、基因组作图 三、基因组计划 四、转录图谱 第三节功能基因组分析 一、功能基因与功能基因组学 二、非确定读码(URF)》 三、直系同源簇(C0G) 第四节比较基因组学 一、基本原理 二、主要方法 三、功能网络 第九章蛋白质组分析(3学时， 1、教学基本要求 (1)了解蛋白质组分析的主要内容： (2)了解蛋白质组分析技术： (3)了解一些典型蛋白质的结构与功能， 2、教学基本内容 第一节引言 一、什么是蛋白质组 二、为什么需要蛋白质组学 三、蛋白质组研究的发展 四、蛋白质组分析中的信息学工具 第二节蛋白质组分析技术 一、蛋白质组分析的出发点 二、蛋白质组分析的技术路线 三、蛋白质组分析的关键技术
2、教学基本内容 第一节 引言 基因组分析的主要内容。 第二节 结构基因组分析 一、基因组的结构组成与稳定性 二、基因组作图 三、基因组计划 四、转录图谱 第三节 功能基因组分析 一、功能基因与功能基因组学 二、非确定读码（URF） 三、直系同源簇（COG） 第四节 比较基因组学 一、基本原理 二、主要方法 三、功能网络 第九章 蛋白质组分析（3 学时） 1、教学基本要求 （1）了解蛋白质组分析的主要内容； （2）了解蛋白质组分析技术； （3）了解一些典型蛋白质的结构与功能。 2、教学基本内容 第一节 引言 一、什么是蛋白质组 二、为什么需要蛋白质组学 三、蛋白质组研究的发展 四、蛋白质组分析中的信息学工具 第二节 蛋白质组分析技术 一、蛋白质组分析的出发点 二、蛋白质组分析的技术路线 三、蛋白质组分析的关键技术
四、蛋白质组分析模型与数据库 五、蛋白质各种氨基酸组成比例 第三节 一些主要蛋白质的结构与功能 一，GpCR 二、LZ,LRR 三、TIR.NBS 四、Kinase 第四节一些基因家族的比较分析 一、cystatin 二、SPB-box 三、Mrs2 教材： 钟扬，张亮，赵琼主编，《简明生物信息学》，上海：高等教有出版社，2001年 主要参考书： 1.A.Baxevanis.B.F.Ouellette.Bioinformatics.New York.John Wiley Sons.In.2001 2.张成岗、贺福初编著，《生物信息学方法与实我》，北京：科学出版社，2002年 编制人员：顾世梁
四、蛋白质组分析模型与数据库 五、蛋白质各种氨基酸组成比例 第三节 一些主要蛋白质的结构与功能 一、GPCR 二、LZ, LRR 三、TIR, NBS 四、Kinase 第四节 一些基因家族的比较分析 一、cystatin 二、SPB-box 三、Mrs2 教材： 钟扬，张亮，赵琼主编，《简明生物信息学》，上海：高等教育出版社，2001 年 主要参考书： 1. A. Baxevanis, B. F. Ouellette, Bioinformatics, New York, John Wiley & Sons, In, 2001 2. 张成岗、贺福初编著，《生物信息学-方法与实践》，北京：科学出版社，2002 年 编制人员：顾世梁