生物信息学分析上机实验教学大纲

1、生物信息学分析上机实验教学大纲一、制定本大纲的依据依据生物信息学分析教学大纲制定本上机实验大纲。生物信息学是当今生命科学和自然科学的核心领域和最具活力的前沿领域之一，是一门新兴的交叉学科，是现代生物学研究的重要工具。它所研究的材料是生物学的数据，而它进行研究所采用的方法，则是从各种计算技术衍生出来的。随着Internet的广泛应用和基因组研究的深入进行，生物信息学也得到了飞速的发展。只有通过系统的理论学习和实际的上机操作，才能使学生了解当今生物信息学网络资源，学会常用生物信息数据库查询、数据库搜索方法、生物大分子序列分析和分子进化分析软件等的使用方法，初步解决科研和实际工作中生物信息的存储、检

2、索、分析和利用的问题。二、本实验课程的具体安排实验项目的设置及学时分配序号实验项目名称内容简介实验学时实验要求实验类型实验类别每组人数1常用分子生物学数据库的使用以生物信息学的各大门户网站其中的一个信息中心网站为例，列举其中的主要生物信息资源2必修综合专业22DNA序列的统计学、信息学和功能分析使用NCBI或Sanger Center的基因组图谱浏览器查看基因组数据，利用在线工具进行开放阅读框的识别及基因编码区的预测。2必修综合专业23蛋白质序列分析和结构预测读取NCBI的蛋白质序列数据，运用Rasmol或CN3D软件观察蛋白质的三维结构以及蛋白质二级或三级结构的预测。2必修综合专业24核酸和

3、蛋白质序列的进化分析选择BLAST方式及各种参数，对数据库中核酸和蛋白质序列进行遗 传发育关系的进化分析。2必修综合专业25常用重要生物信息学软件使用方法学习DNATool、VectorNT suite等生物信息学软件使用，对获取的核酸和蛋白质序列进行网上分析、生物计算等。2必修综合专业2三、本实验课在该课程体系中的地位与作用根据生物信息学分析教学大纲开设的上机实验，能够使学生掌握生物信息学的基础知识与概念，了解生物信息学网络资源，实践具体的操作方法。培养学生具有生物信息学方面的理论基础和基本技能，并且能够运用所掌握的生物信息学理论、方法和技术，初步解决科研和实际工作中生物信息的存储、检索、分

4、析和利用的问题。四、学生应达到的实验能力与标准： 通过上机实验的开设，学生应了解生物信息学的主要内容, 理解生物信息技术的原理和应用领域，掌握并能使用生物信息学的基本工具，提高分析和解决实际问题的能力，为今后开展相关研究打下基础。通过上机实验具体的操作过程，学生应达到以下要求： 1、熟悉并掌握各生物数据库的查询检索方法。2、了解生物大分子结构生物信息学的内容与分析方法。3、熟悉网上数据分析预测工具的使用。4、培养学生进行生物绘图、生物计算、数据处理、分析结果的基本能力。5、培养学生独立从事科研实验的技能和素养、与组员分工合作能力及对在上机实验过程中遇到问题的解决能力。五、上机实验的基本理论与实

5、验技术知识：实验一 常用分子生物学数据库的使用基本要求： 了解生物信息学的各大门户网站以及其中的主要资源，掌握主要数据库的内容及结构，理解各数据库注释的含义。基本内容： 国际NCBI、EBI、ExPASy，EMBL、SIB、TIGR以及国内CBI、BioSino网站的熟悉及内容的了解。以其中的一个信息中心网站为例，列举其中的主要资源（数据库、数据下载、培训指南等）。仪器设备和耗材： 与Internet联网的机房等。实验二 DNA序列的统计学、信息学和功能分析基本要求： 掌握核酸序列二级数据库及核酸序列的预测分析，学习利用在线工具进行核酸序列的预测分析。基本内容： 分别读取EBI及NCBI的核酸

6、序列，熟悉数据库记录的结构，学会看懂其中的注释；学习如何使用NCBI或Sanger Center的基因组图谱浏览器查看基因组数据。了解单核苷酸多态性数据库dbSNP及基因序列集Unigene的数据内容，利用在线工具进行开放阅读框的识别及基因编码区的预测。仪器设备和耗材： 与Internet联网的机房等。实验三 蛋白质序列分析和结构预测基本要求：了解蛋白质结构数据库的结构与记录含义，并学会运用结构浏览软件对蛋白质分子的结构进行分析。掌握常用蛋白质序列二级数据库的结构、功能及基本使用方法。基本内容：分别读取SWISS-PROT、PIR及NCBI的蛋白质序列，熟悉数据库记录的结构，学会看懂其中的注释

7、；给出实例了解生物大分子结构数据库PDB及MMDB中的记录方式，看懂记录中的内容并会运用Rasmol或CN3D软件观察蛋白质的三维结构。蛋白质二级或三级结构的预测，信号肽预测工具以及跨膜结构分析，疏水性分析，ExPaSy内容的熟悉。仪器设备和耗材：与Internet联网的机房等。实验四 核酸和蛋白质序列的比对及进化分析基本要求：学习序列比对工具BLAST、FASTA以及ClustalW等的使用，掌握phylip序列进化分析工具的使用，能够对核酸和蛋白质序列数据进行初步的进化分析。基本内容：根据需要选择BLAST、FASTA的方式及各种参数，并利用库中的交叉参考链接得到更多未知序列的信息，多序列

8、比对结果的编辑与分析。对数据库中核酸和蛋白质序列进行遗传发育关系的进化分析。仪器设备和耗材：与Internet联网的机房等。实验五 常用重要生物信息学软件使用方法基本要求：掌握常用重要的生物信息学软件使用方法。基本内容： 学习DNAclub，DNATool,DNAStar，VectorNT suite等生物信息学软件使用，对获取的核酸和蛋白质序列进行开放阅读框的识别及基因编码区的预测，网上分析、生物计算等。仪器设备和耗材：与Internet联网的机房等。六、实验的考核与成绩评定：要求实验结果以实验报告的形式递交，实验报告内容应包括实验目的、原理、步骤、数据处理、结果分析等。实验分数以下列项目为依据：实验结果：80%上机操作过程：20%