《计算机辅助药物设计》课程教学大纲

1、 计算机辅助药物设计课程教学大纲课程代码53310326编写时间2016.8课程名称计算机辅助药物设计英文名称Computer Aided Drug Design 学分数2总学时数45理论讲授学时28实验实践学时17任课教师桑志培开课学院*化学与制药工程学院课程类型通识教育核心课 通识教育拓展课 学科基础必修课学科基础选修课 专业核心课 个性化课程实践类课程预修课程有机化学、药物化学1.课程教学目标计算机辅助药物设计是制药工程专业的一门专业课。计算机辅助药物设计是以计算机化学为基础，通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系，设计和优化先导化合物的方法。通过该课程的学习使学生掌

2、握与药物研发密切关系的辅助药物设计的基本原理、方法，使学生能够在药物研制与开发方面有一个较全面的知识背景和技术技能， 为学生今后从事药物研制、生产、开发等实际工作奠定坚实的基础。具体要求达到的课程教学目标如下：知识目标：本课程主要向学生传授计算机辅助药物设计的基本理论和方法， 使学生掌握利用计算机辅助药物设计等来研究和开发药物。通过本课程的学习， 使学生掌握计算机辅助药物设计的原理、基本操作方法， 同时了解21世纪生物制药工业的发展及药物生物技术新进展， 为学生应用计算机辅助药物设计研究新药和从事药物的研究开发奠定基础。能力目标：掌握制药工程类课程学习的基本方法，培养学生独立、自主学习能力；通

3、过教学调动其积极性、主动性，培养学生利用课堂教学中的理论解决实际问题的能力，培养学生探求知识的思维能力和思维习惯，培养善于分析、归纳总结、迁移及知识应用的能力。提高学生的认知能力，培养学生的创新能力。素质目标：教书与育人相结合，结合教学内容进行辩证唯物主义教育、思想品德教育，使学生树立正确的人生观、价值观；注重培养学生严谨认真、实事求是的科学态度。 2.课程教学目的与任务计算机辅助药物设计是制药工程专业的一门专业课。计算机辅助药物设计是以计算机化学为基础，通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系，设计和优化先导化合物的方法。通过该课程的学习使学生掌握与药物研发密切关系的辅助药

4、物设计的基本原理、方法，使学生能够在药物研制与开发方面有一个较全面的知识背景和技术技能， 为学生今后从事药物研制、生产、开发等实际工作奠定坚实的基础。3.课程内容简介本课程适用制药工程专业，学分数2，学时数45。计算机辅助药物设计是制药工程专业的一门专业课。计算机辅助药物设计是以计算机化学为基础，通过计算机的模拟、计算和预算药物与受体生物大分子之间的关系，设计和优化先导化合物的方法。通过该课程的学习使学生掌握与药物研发密切关系的辅助药物设计的基本原理、方法，使学生能够在药物研制与开发方面有一个较全面的知识背景和技术技能， 为学生今后从事药物研制、生产、开发等实际工作奠定坚实的基础。4.理论教学

5、基本要求本课程主要向学生传授计算机辅助药物设计的基本理论和方法， 使学生掌握利用计算机辅助药物设计等来研究和开发药物。通过本课程的学习， 使学生掌握计算机辅助药物设计的原理、基本操作方法， 同时了解21世纪生物制药工业的发展及药物生物技术新进展， 为学生应用计算机辅助药物设计研究新药和从事药物的研究开发奠定基础。5.实践教学要求实验（上机）学时17应开实验项目个数5序号实验项目名称实验要求学时分配实验类型备注实验1常规软件的使用及文献查询必做3验证性实验2小分子配体的制备必做3验证性实验3蛋白晶体PDB查询必做3验证性实验4大分子受体的制备必做4验证性实验5小分子化合物与大分子受体的对接必做4

6、验证性6.教学方式与方法教学过程坚持以教师为主导，学生为主体组织教学，采取多媒体辅助的互动探究式教学模式。按照知识相关性将教学内容从传统的章节整合为联系比较紧密的若干教学模块，同时按照各部分知识特点将教学内容分为精讲内容（一级知识点）、导学内容（二级知识点）和研讨内容（三级知识点）。精讲内容主要是生物大分子高级结构、重要性质、代谢途径、遗传信息传递过程等难度较大部分; 导学内容是易于学生自学或与社会生活联系紧密内容（如生物大分子的生理功能、分离与纯化方法等） ; 研讨内容是本学科最新理论与技术成就或与社会有关的环境、社会问题，可以利用网络资源进行学习和研讨。通过合理调配教学内容， 形成课堂学习

7、与课外学习互补， 师生学习与生生学习互动的学习氛围。7.主讲教师简介和团队成员情况主讲教师简介：桑志培，男，汉族，讲师，博士研究生，生物制药专业。研究方向：生物制药。先后承担教学研究项目4项，XX省高等学校青年骨干教师项目1项，发表学术论文20余篇，参编教材1部。承担课程：知识产权与专利、药物分离工程、高分子化学、药用高分子材料、制药工程专业实验等。教学团队成员姓名性别职称学院在教学中承担的职责7.课时分配表：教学模块内 容学 时第一部分概论2第二部分分子力学8第三部分量子力学9第四部分二维定量构效关系9第五部分实践17合计学时458.教学内容安排及要求第一部分概论 理论/实践学时2教学要求：

8、熟悉药物发现一般过程，合理药物设计原则；了解计算化学及其中的基本概念；了解计算机辅助药物设计软件及限制。1.一级知识点药物发现一般过程：先导化合物的发现，新药物的优化研究，临床与开发研究；合理药物设计的概念及方法分类。2.二级知识点计算化学：单点能计算，几何优化，性质计算，构象搜索，分子动力学模拟。3.三级知识点计算化学中的基本概念：坐标系统，院子类型，势能面和面积等。第二部分分子力学 理论/实践学时8教学要求：掌握分子力学的概念；熟练分子动力学的三个阶段；了解分子力学的理论简介。1.一级知识点单点和梯度概念；几何优化。2.二级知识点分子动力学的三个阶段。3.三级知识点分子力学的理论简介。第三

9、部分量子力学 理论/实践学时9教学要求：熟悉从头计算法；了解量子化学理论简介。1.一级知识点量子化学理论简介：轨道理论、价键理论与配位场理论；分子轨道理论有三个基本近似：非相对论近似、BORN-OPPENHEIMER近似及轨道近似。2.二级知识点从头计算法的概念；基组：原子轨道的集合；简化的从头计算方法：价电子从头计算方法，浮动球高斯轨道方法，分子碎片法 ，模拟从头计算分子轨道方法，基于固体物理的Slater-Xa方法。3.三级知识点量子化学理论简介。第四部分二维定量构效关系 理论/实践学时9教学要求：掌握定量构效关系的概念；熟悉应变量；了解QSAR应用熟悉制药反应的理论基础。1.一级知识点定

10、量构效关系的概念，活性数据（应变量）。2.二级知识点模式识别概念及方法（CA、PCA、NLM、ANN、FA）。3.三级知识点QSAR应用熟悉制药反应的理论基础。第五部分实践 理论/实践学时17教学要求：掌握dock对接的基本操作方法；了解QSAR的操作方法及ADME的预测。1.一级知识点掌握dock对接的基本操作方法。2.二级知识点对于已知疾病的蛋白靶点如AChE进行对接模拟，并预测化合物的ADME。3.三级知识点熟练操作小分子化合物的画图，3D结构及如何使小分子化合物能量最低，熟练大分子受体PDB的查找及如何扣除里面的小分子配体。9.课内外讨论或练习、实践、体验等环节设计结合计算机辅助药物设计的发展历史、计算机辅助药物设计与生产生活联系紧密的学科特点，教师通过价值实现、兴趣提升、信息交流等不同视觉，使学生产生强烈的学习愿望或意向，形成学习活动动机。按照计算机辅助药物设计各部分知识特点将教学内容分为精讲内容、导学内容和研讨内容，激发学生研究的兴趣，有助于树立学生正确的人生观和价值观；加深学生对相关理论知识的理解，调动