GD0U-B-11-213 《生物信息学》教学大纲 课程编号 1340068学分2总学时36理论16实验/上机20 英文课程名称Bioinformatics 开课院（系） 农学院开课系生物技术系修订时间2006年9月10可 课程简介 教学内容 生物信息学是生物技术专业的选修课程。生物信息学是一门交叉学科，是现代生物学研究的重要 内 查询 展趋势 性比较及分于系统 进化分析、生物芯 修读专业：生物技术专业 先修课程：分子生物学和基因工程原理等。 教材：赵国屏等编《生物信息学》科学出版社，2002 一、课程的性质与任务 本课程是生物技术专业的专业选修课。通过系统的学习与实验，使学生能够掌握生物信息学的基 础知识与概念，生物信息学内容，研究历史和发展趋势、基因组计划及基因组数据库的主要图谱、生 物学数据库的类型、数据库的查询和数据库的搜索、序列的同源性比较及分子系统学、分子进化分析、 生物芯片和蛋白质组学等主要内容。 课程的基本要求 要求学生了解生物信息学网络资源，数据的获得分析及DNAMAN软件的操作方法。 修读专业 生物技术专业 四、 本课程与其它课程的联系 生物信总学是对用分子生物学和基因工程原理所获得的结果进行分析的一门工具课程。它能加深 学生对分子生物学的理解及更加熟练地用生物信息学的方法来解决基因工程中的技术问题。对蛋白质 工程及制药工程也且有据助 教学内容安排、要求、 学时分配及作业 教学基本要求和主要环节 1、理论教学 学时数16学时 2、实验 学时数20学时 三、大纲内容 (一)、理论讲授部分 第一章生物信息学通论(2学时) (1)学习目的和要求： 生物信息学的基本概念、发展过程、应用。 (2)教学重点和难点： 生物信息学的基本概念、发展过程、应用 生物信息与生物信息学(A) 生物信息学发展简史(C 三、基因组时代：生物信息学的应用与展望(C) 第二章基因组计划(2) 学目的和要求： 基因组的定义，基因组计划所要完成的任务，基因组计划中的四种图谱的定义，制作方法及用途。基
1 《生物信息学》教学大纲 课程编号 1340068 学分 2 总学时 36 理论 16 实验/上机 20 英文课程名称 Bioinformatics 开课院（系） 农学院 开课系 生物技术系 修订时间 2006 年 9 月 10 日 课 程 简 介 教学内容 生物信息学是生物技术专业的选修课程。生物信息学是一门交叉学科，是现代生物学研究的重要 工具。本课程系统地概括了该学科的核心内容，包括生物信息学内容，研究历史和发展趋势、基因组 计划及基因组数据库的主要图谱、生物学数据库的类型、数据库的查询和数据库的搜索、序列的同源 性比较及分子系统学、分子进化分析、生物芯片和蛋白质组学等主要内容。 修读专业：生物技术专业 先修课程：分子生物学和基因工程原理等。 教材：赵国屏等编 《生物信息学》科学出版社，2002 一、 课程的性质与任务 本课程是生物技术专业的专业选修课。通过系统的学习与实验，使学生能够掌握生物信息学的基 础知识与概念，生物信息学内容，研究历史和发展趋势、基因组计划及基因组数据库的主要图谱、生 物学数据库的类型、数据库的查询和数据库的搜索、序列的同源性比较及分子系统学、分子进化分析、 生物芯片和蛋白质组学等主要内容。 二、 课程的基本要求 要求学生了解生物信息学网络资源，数据的获得分析及 DNAMAN 软件的操作方法。 三、 修读专业 生物技术专业 四、 本课程与其它课程的联系 生物信息学是对用分子生物学和基因工程原理所获得的结果进行分析的一门工具课程。它能加深 学生对分子生物学的理解及更加熟练地用生物信息学的方法来解决基因工程中的技术问题。对蛋白质 工程及制药工程也具有帮助。 五、 教学内容安排、要求、学时分配及作业 教学基本要求和主要环节 1、理论教学 学时数 16 学时 2、实验 学时数 20 学时 三、大纲内容 （一）、理论讲授部分 第一章 生物信息学通论（2 学时） （1）学习目的和要求： 生物信息学的基本概念、发展过程、应用。 （2）教学重点和难点： 生物信息学的基本概念、发展过程、应用。 一、生物信息与生物信息学(A) 二、生物信息学发展简史(C) 三、基因组时代：生物信息学的应用与展望(C) 第二章 基因组计划（2） 学目的和要求： 基因组的定义，基因组计划所要完成的任务，基因组计划中的四种图谱的定义，制作方法及用途。基 GDOU-B-11-213
因组计划的研究进展。 ()学重占和难占 基因组计划中的四种图谱的定义，制作方法及用途。 一、基因组简介 (A) 二、基因组的研究进展 (C) 第三章分子生物信息数据库(2) 国际上主要的数据的名称和种类：序列数据库数据的格式：学会数据的搜索和序列提交的方法 主要的数据的名称和种类 序列数据库数据的格式：学会数据的搜索和序列提交的方法。 一、基因组数据库的发展历史(C) 二、主要的数据库资源(A) 三、GenBank序列数据库序列格式。(A) 四、相关工且的使用(A) 第四章 序列比对(2) 学目的和要求： 核苷酸和氨基酸残基代码、相似性和同源性、局部相似性和整体相似性：核苷酸和氨基酸的相似性计 分矩阵。如何进行序列对比分析。 (2)教学重点和难点： 了解核苷酸和氨基酸残基代码、相似性和同源性、局部相似性和整体相似性：核苷酸和氨基酸的 相似性计分矩阵。序列对比的原理 一、核苷酸碱基和氨基酸残基代码表(B) 二、相似性和同源性(A) 三、如何作序列对比分析(A) 四、局部相似性和整体相似性(A) 序列相似性的作图分析 (A) 第五章序列的同源比较(2) 学目的和要求： 学会用LAST检索同源序列输入的格式、程序和数据库的选择及一些参数的设置。 (2)教学重占和难占 学会用LAST检索同源序列输入的格式、程序和数据库的选择及一些参数的设置 相似性和同源性(A》 、B1ast的使用(A) 第六章系统发育树(2) 学目的和要求： 掌握系统树的定义及构建系统树的方法及原理。了解直系同源基因和并系同源基因。 (2)教学重点和难点 系统树的定义及构建系统树的距离法的原理。了解直系同源基因和并系同源基因。 一、系统树及其它(A) 二、系统发育树的构建方法及原理(C) 直系同源基因和并系同源基因 (c) 第七 基因芯片(2) 学目的和要求： 基因芯片的基本原理及其各种作用，了解在这些作用中基因芯片工作的原理。 (2)教学重点和难点： 3
2 因组计划的研究进展。 （2）教学重点和难点： 基因组计划中的四种图谱的定义，制作方法及用途。 一、基因组简介 （A） 二、基因组的研究进展 （C） 第三章 分子生物信息数据库(2) 国际上主要的数据的名称和种类；序列数据库数据的格式；学会数据的搜索和序列提交的方法。 （2）教学重点和难点： 主要的数据的名称和种类；序列数据库数据的格式；学会数据的搜索和序列提交的方法。 一、基因组数据库的发展历史（C） 二、主要的数据库资源（A） 三、GenBank 序列数据库序列格式。（A） 四、相关工具的使用（A） 第四章 序列比对(2) 学目的和要求： 核苷酸和氨基酸残基代码、相似性和同源性、局部相似性和整体相似性；核苷酸和氨基酸的相似性计 分矩阵。如何进行序列对比分析。 （2）教学重点和难点： 了解核苷酸和氨基酸残基代码、相似性和同源性、局部相似性和整体相似性；核苷酸和氨基酸的 相似性计分矩阵。序列对比的原理。 一、核苷酸碱基和氨基酸残基代码表（B） 二、相似性和同源性（A） 三、如何作序列对比分析（A） 四、局部相似性和整体相似性（A） 五、序列相似性的作图分析（A） 第五章 序列的同源比较(2) 学目的和要求： 学会用 BLAST 检索同源序列输入的格式、程序和数据库的选择及一些参数的设置。 （2）教学重点和难点： 学会用 BLAST 检索同源序列输入的格式、程序和数据库的选择及一些参数的设置。 一、相似性和同源性（A） 二、Blast 的使用（A） 第六章 系统发育树（2） 学目的和要求： 掌握系统树的定义及构建系统树的方法及原理。了解直系同源基因和并系同源基因。 （2）教学重点和难点： 系统树的定义及构建系统树的距离法的原理。了解直系同源基因和并系同源基因。 一、 系统树及其它 （A） 二、系统发育树的构建方法及原理（C） 三、直系同源基因和并系同源基因 （C） 第七章 基因芯片(2) 学目的和要求： 基因芯片的基本原理及其各种作用，了解在这些作用中基因芯片工作的原理。 （2）教学重点和难点：
基因芯片的基本原理及其各种作用，了解在这些作用中基因芯片工作的原理 基于芯片的应用(A 三、基于芯片的基因功能分析(C》 第八章蛋白质和蛋白质组学（②） 学目的和要求： 蛋白质组学的定义及研究蛋白质组学的方法 教学重点和难点 双向电泳技术、质谱技术的原理 一、蛋白质组学的定义 二、双向电泳的原理 三、质谱技术原理 (二)实验、实习部分教学内容与要求（共20学时） 一)、文献信息的查找和序列数据的查询(2 目的：了解NCBI,学会文款检索和核酸和蛋白质数据检索，并理解结果。 内容：讲解NCBI中所包含的内容，学会文献数据库的基本查询检索方法，并将下载的文献。掌握NCBI A11 databases检索工具，并检索有关的核酸和蛋白质的数据 (二)、水稻基因组中的各种图襟的检索及含义（②） 目的： 理解基因组文库中的各种数据及含义 内容：从NCBI网站中找出水稻的物理图谱、遗传图谱、表达图谱等，并理解其含义。 (三)、BLAST及多序列比对(4学时) 目的：学习序列比对工具BLAST、DNAMAN等的使用，能够对序列数据进行初步的分析。 内容：根据需要选择BLAST的方式及各种参数，用DNAMAN进行多序对比，并构建系统发树。序 列的提交Bankit的使用 要求：对给定的未知序列进行对库搜索，进行序列的对比分析，构建系统发有树。 (四)、DNAMAN软件绘制物理图谱(4) 目的：DNAMAN软件绘制物理图谱 内容：DNAMAN软件绘制物理图著 (五)DNAMAN软件的其它应用(4) 目的： DNAMAN的其它功能 内容：DNAMAN软件中物理图谱的制作、数据的转换、PCR引物的设计等。 实验内容与要求 序号 实验内容 学时 文献信息的查找和序列数据的查询 水稻基因组中的各种图谱的检索及含义 BL.AST及多字列出对 4 DNAMAN软件绘制物理图话 NAAN软件的其它应用 (六)考试 6 设计一方案，从网上下载一个基因序列，并设计引物，用C方法扩增目的基 因，将目的基因用大肠杆菌载体进行表达或将目的基因导入植物中。 教材与参考书 本课程选用教材
3 基因芯片的基本原理及其各种作用，了解在这些作用中基因芯片工作的原理。 一、基因芯片简介（A） 二、基于芯片的应用（A） 三、基于芯片的基因功能分析（C） 第八章 蛋白质和蛋白质组学(2) 学目的和要求： 蛋白质组学的定义及研究蛋白质组学的方法。 （2）教学重点和难点： 双向电泳技术、质谱技术的原理 一、蛋白质组学的定义 二、双向电泳的原理 三、质谱技术原理 （二） 实验、实习部分教学内容与要求（共 20 学时） (一)、文献信息的查找和序列数据的查询(2) 目的：了解 NCBI，学会文献检索和核酸和蛋白质数据检索，并理解结果。 内容：讲解 NCBI 中所包含的内容，学会文献数据库的基本查询检索方法，并将下载的文献。掌握 NCBI Alldatabases 检索工具，并检索有关的核酸和蛋白质的数据。 (二)、水稻基因组中的各种图谱的检索及含义(2) 目的：理解基因组文库中的各种数据及含义。 内容：从 NCBI 网站中找出水稻的物理图谱、遗传图谱、表达图谱等，并理解其含义。 (三)、BLAST 及多序列比对（4 学时） 目的：学习序列比对工具 BLAST、DNAMAN 等的使用，能够对序列数据进行初步的分析。 内容：根据需要选择 BLAST 的方式及各种参数，用 DNAMAN 进行多序对比，并构建系统发树。序 列的提交 Bankit 的使用。 要求：对给定的未知序列进行对库搜索，进行序列的对比分析，构建系统发育树。 (四)、DNAMAN 软件绘制物理图谱(4) 目的：DNAMAN 软件绘制物理图谱。 内容：DNAMAN 软件绘制物理图谱。 (五) DNAMAN 软件的其它应用(4) 目的：DNAMAN 的其它功能。 内容：DNAMAN 软件中物理图谱的制作、数据的转换、PCR 引物的设计等。 六、 实验内容与要求 序号 实验内容 学时 1 文献信息的查找和序列数据的查询 2 2 水稻基因组中的各种图谱的检索及含义 2 3 BLAST 及多序列比对 4 4 DNAMAN 软件绘制物理图谱 4 5 DNAMAN 软件的其它应用 4 6 （六）考试 设计一方案，从网上下载一个基因序列，并设计引物，用 PCR 方法扩增目的基 因，将目的基因用大肠杆菌载体进行表达或将目的基因导入植物中。 4 七、 教材与参考书 本课程选用教材：
赵国屏等编《生物信息学》科学出版社，2002 本课程推荐参考书： 张成岗，贺福初《生物信息学》 科学出版社2002 执笔：胡汉桥 审核： 批准人： 时间：
4 赵国屏等编 《生物信息学》科学出版社，2002 本课程推荐参考书： 张成岗，贺福初 《生物信息学》 科学出版社 2002 执笔：胡汉桥 审核： 批准人： 时间：