1、生物信息學分析上機實驗教學大綱一、制定本大綱的依據依據生物信息學分析教學大綱制定本上機實驗大綱。生物信息學是當今生命科學和自然科學的核心領域和最具活力的前沿領域之一，是一門新興的交叉學科，是現代生物學研究的重要工具。它所研究的材料是生物學的數據，而它進行研究所采用的方法，則是從各種計算技術衍生出來的。隨著Internet的廣泛應用和基因組研究的深入進行，生物信息學也得到了飛速的發展。只有通過系統的理論學習和實際的上機操作，才能使學生了解當今生物信息學網絡資源，學會常用生物信息數據庫查詢、數據庫搜索方法、生物大分子序列分析和分子進化分析軟件等的使用方法，初步解決科研和實際工作中生物信息的存儲、檢

2、索、分析和利用的問題。二、本實驗課程的具體安排實驗項目的設置及學時分配序號實驗項目名稱內容簡介實驗學時實驗要求實驗類型實驗類別每組人數1常用分子生物學數據庫的使用以生物信息學的各大門戶網站其中的一個信息中心網站為例，列舉其中的主要生物信息資源2必修綜合專業22DNA序列的統計學、信息學和功能分析使用NCBI或Sanger Center的基因組圖譜瀏覽器查看基因組數據，利用在線工具進行開放閱讀框的識別及基因編碼區的預測。2必修綜合專業23蛋白質序列分析和結構預測讀取NCBI的蛋白質序列數據，運用Rasmol或CN3D軟件觀察蛋白質的三維結構以及蛋白質二級或三級結構的預測。2必修綜合專業24核酸和

3、蛋白質序列的進化分析選擇BLAST方式及各種參數，對數據庫中核酸和蛋白質序列進行遺 傳發育關系的進化分析。2必修綜合專業25常用重要生物信息學軟件使用方法學習DNATool、VectorNT suite等生物信息學軟件使用，對獲取的核酸和蛋白質序列進行網上分析、生物計算等。2必修綜合專業2三、本實驗課在該課程體系中的地位與作用根據生物信息學分析教學大綱開設的上機實驗，能夠使學生掌握生物信息學的基礎知識與概念，了解生物信息學網絡資源，實踐具體的操作方法。培養學生具有生物信息學方面的理論基礎和基本技能，并且能夠運用所掌握的生物信息學理論、方法和技術，初步解決科研和實際工作中生物信息的存儲、檢索、分

4、析和利用的問題。四、學生應達到的實驗能力與標準： 通過上機實驗的開設，學生應了解生物信息學的主要內容, 理解生物信息技術的原理和應用領域，掌握并能使用生物信息學的基本工具，提高分析和解決實際問題的能力，為今后開展相關研究打下基礎。通過上機實驗具體的操作過程，學生應達到以下要求： 1、熟悉并掌握各生物數據庫的查詢檢索方法。2、了解生物大分子結構生物信息學的內容與分析方法。3、熟悉網上數據分析預測工具的使用。4、培養學生進行生物繪圖、生物計算、數據處理、分析結果的基本能力。5、培養學生獨立從事科研實驗的技能和素養、與組員分工合作能力及對在上機實驗過程中遇到問題的解決能力。五、上機實驗的基本理論與實

5、驗技術知識：實驗一 常用分子生物學數據庫的使用基本要求： 了解生物信息學的各大門戶網站以及其中的主要資源，掌握主要數據庫的內容及結構，理解各數據庫注釋的含義。基本內容： 國際NCBI、EBI、ExPASy，EMBL、SIB、TIGR以及國內CBI、BioSino網站的熟悉及內容的了解。以其中的一個信息中心網站為例，列舉其中的主要資源（數據庫、數據下載、培訓指南等）。儀器設備和耗材： 與Internet聯網的機房等。實驗二 DNA序列的統計學、信息學和功能分析基本要求： 掌握核酸序列二級數據庫及核酸序列的預測分析，學習利用在線工具進行核酸序列的預測分析。基本內容： 分別讀取EBI及NCBI的核酸

6、序列，熟悉數據庫記錄的結構，學會看懂其中的注釋；學習如何使用NCBI或Sanger Center的基因組圖譜瀏覽器查看基因組數據。了解單核苷酸多態性數據庫dbSNP及基因序列集Unigene的數據內容，利用在線工具進行開放閱讀框的識別及基因編碼區的預測。儀器設備和耗材： 與Internet聯網的機房等。實驗三 蛋白質序列分析和結構預測基本要求：了解蛋白質結構數據庫的結構與記錄含義，并學會運用結構瀏覽軟件對蛋白質分子的結構進行分析。掌握常用蛋白質序列二級數據庫的結構、功能及基本使用方法。基本內容：分別讀取SWISS-PROT、PIR及NCBI的蛋白質序列，熟悉數據庫記錄的結構，學會看懂其中的注釋

7、；給出實例了解生物大分子結構數據庫PDB及MMDB中的記錄方式，看懂記錄中的內容并會運用Rasmol或CN3D軟件觀察蛋白質的三維結構。蛋白質二級或三級結構的預測，信號肽預測工具以及跨膜結構分析，疏水性分析，ExPaSy內容的熟悉。儀器設備和耗材：與Internet聯網的機房等。實驗四 核酸和蛋白質序列的比對及進化分析基本要求：學習序列比對工具BLAST、FASTA以及ClustalW等的使用，掌握phylip序列進化分析工具的使用，能夠對核酸和蛋白質序列數據進行初步的進化分析。基本內容：根據需要選擇BLAST、FASTA的方式及各種參數，并利用庫中的交叉參考鏈接得到更多未知序列的信息，多序列

8、比對結果的編輯與分析。對數據庫中核酸和蛋白質序列進行遺傳發育關系的進化分析。儀器設備和耗材：與Internet聯網的機房等。實驗五 常用重要生物信息學軟件使用方法基本要求：掌握常用重要的生物信息學軟件使用方法。基本內容： 學習DNAclub，DNATool,DNAStar，VectorNT suite等生物信息學軟件使用，對獲取的核酸和蛋白質序列進行開放閱讀框的識別及基因編碼區的預測，網上分析、生物計算等。儀器設備和耗材：與Internet聯網的機房等。六、實驗的考核與成績評定：要求實驗結果以實驗報告的形式遞交，實驗報告內容應包括實驗目的、原理、步驟、數據處理、結果分析等。實驗分數以下列項目為依據：實驗結果：80%上機操作過程：20%