生物信息学课程标准

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1、生物信息学课程标准第一部分 课程概述一、课程名称中文名称：生物信息学英文名称：Bioinformatics二、学时与适用对象课程总计 40 学时，其中理论课 18 学时，实习课 20 学时，考核 2 学时。本标准适用于四年制生物技术专业。三、课程地位、性质生物信息学是采用数学、统计学、和计算机等方法分析生物学、生物化学和生物物理学数据的一种综合学科。近二十年来，生命科学在分子水平上进行了广泛而深入的研究，随之而来的大量的数据结果需要处理，特别是生物化学、分子生物学以及遗传学的研究。这样就出现了生物信息学这门交叉学科。目前和未来的生物制药研发中，生物信息学处于非常重要的地位，大型数据库的建立、分

2、子模建等生物信息学方法的应用对于新药的开发起到了极大的推动作用。对于生物技术专业的本科生，了解生物信息学的基本知识及分析方法对他们将来从事的生物制药职业非常重要。本课程需要大量的分子生物学知识，因此需要在学生掌握分子生物学知识后进行学习。四、课程基本理念1. 培养高质量的科研人员生物信息学方法在未来的药物研发中将起到非常重要的作用，在基础生物学研究中也具有举足轻重的作用。掌握并熟练使用各种数据库和分子生物学软件可以帮助科研人员大大提高研究工作效率、掌握前沿的研究方法及进展。这同时也是从事分子生物学研究所需要掌握的必要技能。2. 生物信息数据库的学习生物信息学主要的任务就是处理生物学数据，因此目

3、前已经产生了许多生物信息学分析软件，包括大型商业软件以及一些自由软件。发达国家也建设了各种大型的分子生物学数据库，如：GenBank、EMBL、DDBJ 等基因数据库以及各自的子数据库、衍生出来的蛋白数据库、结构数据库等等。生物信息学概论主要介绍各种大型分子生物学数据库、分子生物学软件的功能和使用。3. 科研思路的学习生物信息学与分子生物学关系密切，在学习生物信息学的过程中，学生可以体会各种科研课题的设计、需求，进一步锻炼科研思维，开拓眼界。4.实践与理论结合生物信息学是一门工具课，学会这些分析方法，离不开实践。本课程注重实践，设计了将近一半的计算机实习课时，考试也采用开卷式，让学生自己分析感

4、兴趣的基因，注重本课程的应用性。五、课程的设计思路在充分理解总参军训和兵种部印发的军队院校制定课程标准的基本要求精神的前提下，遵循现代医学人才培养的要求，第四军医大学生物信息学课程设计思路如下：1. 生物信息学课程的主要形式生物信息学有理论课、实习课。理论课的安排是先学习绪论，帮助学生了解生物信息学的发展历程，以及与分子生物学的关系。复习基础分子生物学和基因组的知识，为后面学习各种分子生物学数据库做准备。然后介绍美国生物技术中心（NCBI）的各种数据库的基本知识和使用方法，欧洲蛋白质分析数据工具集 Expasy 的内容和使用方法，以及欧洲分子生物学实验室资源（EMBL） 。给学生介绍几种常用的

5、分子生物学软件的使用方法，在电脑中演示各种分析的操作。介绍生物信息的知识。最后给学生介绍我们开发的生物信息分析工具平台和综合生物信息分析工具平台 EMBOSS 的使用方法。考察方法也主要注重学生的实际应用能力。2. 生物信息学课程中的实习课设计思路本科生实习主要在计算机教室进行，教员对各种数据库的查询进行示教，学生对自己选择目标进行查询，以便熟悉各种数据库的使用方法，学生对一些生物信息软件进行操作，掌握实际的操作方法，并完成最后的测试题。主要注重培养学员的实践能力。第二部分 课程目标一、总体目标通过对生物信息学的学习，使学生熟悉和掌握一些大型分子生物学数据库的结构和内容、查询分子生物学数据库的

6、方法、分子生物学常用软件的使用方法，为将来从事的研究和开发做好充分的理论准备。二、分类目标（一）知识与技能1、基础理论知识生物信息学教学绪论部分主要以复习分子生物学和基因组学的基本知识为目的，各论部分主要要求学生掌握大型分子生物学数据库的组织结构和查询方法、一些常用分子生物学软件的使用方法和一些分子生物学工具平台的使用方法。通过系统学习生物信息学课程，应使学生熟悉分子生物学和基因组学的基本知识；了解并掌握大型分子生物学数据库 NCBI、EMBL 和 Expasy 的基本组织结构和使用方法；掌握常用分子生物学软件的使用方法，包括 DNAstar、VectorNTI 等软件；了解 EMBOSS 和

7、抗体序列分析平台的工具种类和功能，初步掌握其使用方法。2、基本技能通过学生学习要求掌握针对基因如何进行数据库查询、计算机软件分析其序列、可能的结构和功能。（二）过程与方法(1)多媒体信息化教学与传统教学手段的有机结合，大课讲授关于基因组学、蛋白组学的基本知识，数据库知识以及软件的应用方法，通过实习对如何查询数据库和计算机软件使用方法进行实践。(2)考核内容也涉及到了课堂所讲各种内容，考核学生自主利用数据库和软件的能力，主要考察学生在实践中应用知识的能力。(3)学科前沿知识的学习，初步了解各学科科研的前沿动态与科研工作的程序和方法，逐步熟悉各种科研方法，培养初步的科研思维。(4)网络学习拓宽知识

8、面，增强自主学习与计算机网络应用能力。（三） 、情感态度与价值观通过理论、网络等方式为主开展教学活动，学员逐步树立正确的人生观和价值观，形成辩证唯物主义世界观和方法论，增强自主学习能力，领悟科研人员以本职工作为重、遵循科学规律的精神，开阔学生的思路，接触世界最先进的分子生物学和生物信息学研究成果，培养高质量的科研人才。第三部分 内容标准一、 教学内容与课时分配学时分配篇、章 教学内容理论 实验 小计第一章 绪论、生物大分子和遗传的分子基础 6 6第二章 常用分子生物学数据库 6 10 16第三章 生物信息学软件和使用技巧 2 6 8第四章 生物信息资源 2 2第五章 抗体分析平台介绍 2 4

9、6考核 2 2合 计 18 22 40二、内容要点与基本要求（一）理论课【说明：教学内容划分为三级，即核心内容、重点内容、一般内容。核心内容构成课程的主体框架，是教员必须在课堂上讲深讲透、学 员必须掌握的内容；重点内容 是核心内容的延伸和丰富，教 员在课堂上可以少讲，但必须指导学员 学习并熟悉的内容；一般内容 指教员可以不讲，但学 员必须通过自主学习并了解的内容】第一章 绪 论基本要求：了解人类基因组计划的目的和发展状况。掌握生物信息学和计算生物学的概念。熟悉生物分类的原则和不同模式生物的应用。熟悉生命大分子的种类和结构。熟悉遗传的分子基础基本知识。掌握基因组的基本概念，了解原核生物、真核生物

10、和人类的基因组组成。重点：生物信息学与计算生物学的概念以及在生命科学中的应用。难点：基因组的概念和组成教学要求主要内容了解 熟悉 掌握 教学方法与手段第一节 人类基因组计划的进展 一、人类基因组计划的提出 二、人类基因组计划的进展 1、各种模式生物的基因组测序进展2、人类基因组计划的完成3、人类基因组计划的测序策略三、计算生物学和生物信息学的概念 方法：讲授法、信息化教学手段：电子幻灯主要内容 教学要求 教学方法与手段了解 熟悉 掌握第 二 节 生 物 分 类 和 生 物 大 分 子 的 组 成一、生物分类 1、生物分类体系2、多种模式生物二、生物大分子 1、生命大分子的种类2、糖类3、脂类4

11、、蛋白质5、核酸、核苷酸第三节 遗传的分子基础 一、基因的概念和本质二、DNA 的复制、转录和翻译三、基因组及基因结构1、基因组的概念2、原核生物基因组3、真核生物基因组4、基因家族方法：讲授法、信息化教学手段：电子幻灯第一节 生物信息学数据库简介一 、 一 级 数 据 库（ GenBank、 EMBL、 DDBJ、 基 因 组 数 据库 、 蛋 白 质 数 据 库 、 蛋 白 质 结 构 数 据库 、 蛋 白 质 结 构 分 类 数 据 库 ）二、二级数据库（真核生物基因转录调控因子数据库TransFac、蛋白质序列功能位点数据库Prosite、蛋白质结构二级数据库DSSP、FSSP、HSS

12、P）三、数据库格式简介：EMBL和GenBank主要内容和格式 方法：讲授法、信息化教学手段：电子幻灯、实习、完成课题设计第二节 NCBI 的数据库资源一、NCBI 的主要数据库资源1、查询系统 EnTrez 2、PubMed 3、在线人类孟德尔遗传数据库 OMIM 4、分类数据库和 NCBI 的书架 5、Molecular Modeling Database（MMDB 数据库）和Conserved Domain Database（CDD）数据库、Cn3D4.1 软件的使用二、NCBI 的 Hotspot 1、Clusters of Orthologous Groups of proteins

13、 (COGs)：利用 方法：讲授法、信息化教学手段：电子幻灯、实习、演示主要内容 教学要求 教学方法与手段了解 熟悉 掌握全基因组蛋白序列进行进化树分类2、Coffee break、Genes and Disease 以及 NCBI Handbook 3、 Electronic PCR 在 DNA 序 列 中 查 询STS 4、Gene Expression Omnibus：基因表达数据库 5、 Human、 mouse and rat Genome Resources： 人 、 小 鼠 和 大 鼠 的 基 因 组资 源6、Malaria genetics & genomics：疟原虫遗传学及

14、基因组数据库 7、 Map Viewer： 人 类 基 因 组 作 图 浏 览器 8、dbMHC：提供人类主要组织相容性复合体的 DNA 序列和临床资料 9、ORF Finder：查找开放读框的软件 10、RefSeq：收录修订过的基因组DNA、转录子和蛋白质的序列 11、Retrovirus resources：反转录病毒的序列资源 12、SAGE：系列分析基因表达，大规模分析基因表达的方法 13、S pectral Karyotyping and Comparative Genomic Hybridization： 光 谱 核 型 和 比 较 基 因组 杂 交 资 源14、VecScree

15、n：查找 DNA 序列中有无载体序列污染的软件 15、 CGAP（ Cancer Genome Anatomy Project ）Gene：查找基因信息的工具Chromosome：收录肿瘤染色体畸变的数据库，查找 SNP 的工具Tissues：不同组织中基因表达的信息Pathway：Biocarta 公司制作的信号转导通路图Tools：CGAP 基因表达分析工具的汇总第三节 ExPAsy 蛋白质分析资源：综合的蛋白质分析工具网站一、蛋白质二维电泳、图谱数据库 二、大量的蛋白质分析工具：如序列特征分析工具、转录后修饰预测、二级结构预测、保守序列查找、多序列排列等第四节 European Bioi

16、nformatics 方法：讲授法、信息化教学手段：电子幻灯、实习、演示主要内容 教学要求 教学方法与手段了解 熟悉 掌握Institute（欧洲生物信息学研究所）的资源一 、 EBI的 同 源 比 较 工 具 FASTA、 MPsrch等 二、GeneQuiz：分析基因功能的程序 三 、 Dali： 比 较 分 子 间 三 维 结 构 的 软 件 四、SRS综合分析工具：大量的分析软件和数据库，介绍使用方法 第二章 常用分子生物学数据库基本要求：熟悉一些大型分子生物学网站资源，掌握各种数据库的查询方法。掌握美国国家生物技术信息中心网站各种资源的功能和使用方法。掌握欧洲生物信息研究所网站各种资源的功能和使用方法。熟悉瑞士 Expasy 网站各种蛋白质分析资源的功能和使用方法。熟悉 SRS 综合工具的功能和使用方法。重点：美国国家生物技术信息中心网站各种资源的功能和使用方法难点：Expasy 网站各种蛋白