生物信息學考核大綱（Bioinformatics）課程基本信息課程編號：19011125課程學時：32課程學分：2一、課程的性質和地位生物信息學課程是面向園藝、設施農業科學與工程、茶學專業的一門專業選修課程，與生物信息學實驗實習課程配套。其主要任務是：使學生了解該課程的基本理論和框架，掌握相關生物信息學分析工具的應用，深入了解本學科發展方向及國際學術研究前沿；并具有能運用所學的理論和方法以及相關學科知識解決生命科學研究中實際問題的能力。二、理論教學部分的考核目標掌握生物信息學概念、專業術語及生物信息學研究內容；了解生物信息數據庫，掌握數據庫使用方法；掌握引物設計及測序原理與方法；掌握針對核酸序列、蛋白質序列的分析原理及方法；掌握系統發育分析的概念及方法。培養學生了解生物信息學知識體系，培養學生借助計算機、互聯網及相關軟件運用生物信息學理論、原理、方法分析、解決生命科學研究中實際問題的能力。通過課程學習，學生應具有扎實的生物信息學專業知識，了解生物信息學領域最新動態和發展趨勢。掌握生物信息學基本分析原理及分析操作，并能正確解讀分析結果的生物學含義。具有能夠充分應用現代信息技術手段和工具解決生物學研究中實際問題的能力。該課程支撐本專業畢業要求的第2項、第3項、第4項。第一章緒論（一）學習目標1.一般了解：生物信息學產生與發展2.一般掌握：生物信息學的應用及學習方法3.熟練掌握：生物信息學概念（二）考核內容生物信息學的定義，研究內容，發展歷史，以及在生命科學研究中的作用（三）考核要求1.識記：生物信息學概念2.領會：生物信息學研究內容，人類基因組計劃的意義。3.應用：生物信息學的科學方法和策略。4.分析：大數據在動物植物育種和人類疾病防控中的作用。5.綜合：認識生物信息學和其它學科之間的關系。6.評價：生物信息學課程在生命科學中的作用和意義。第二章生物信息學常用數據庫（一）學習目標1.一般了解：生物信息學常用數據庫的種類2.一般掌握：數據庫的使用場景及其解決問題的方法3.熟練掌握：生物信息學常用數據庫的應用場景和主要功能（二）考核內容生物信息學常用數據庫的種類、主要功能和應用場景（三）考核要求1.識記：生物信息學常用數據庫的種類2.領會：常用數據庫解決問題的思路3.應用：常用數據庫的應用場景4.分析：常用數據庫的主要功能5.綜合：常用數據庫解決生物學問題的方法6.評價：不同數據庫之間的優缺點第三章序列比對與分析（一）學習目標1.一般了解：兩條序列聯配和多序列聯配的算法。2.一般掌握：序列比對的概念。3.熟練掌握：BLAST、DNAMAN、Clustal工具。（二）考核內容在理解序列比對原理的基礎上，通過比對基因序列，蛋白序列發現不同物種之前內在聯系，具備發現基本科學問題和創新意識。（三）考核要求1.識記：基因同源性、蛋白相似性、保守功能域，motif2.領會：同源性和相似性之間的聯系。3.應用：DNAMAN進行兩序列比對分析、多序列比對分析。4.分析：利用序列比對的方法解釋物種進化關系。5.綜合：掌握從序列到進化樹分析流程和相關軟件。6.評價：兩序列比對和多序列比對結果的生物學意義。第四章基因結構與功能注釋（一）學習目標1.一般了解：生物信息學常用的基因注釋工具2.一般掌握：生物信息學常用基因注釋工具的使用方法3.熟練掌握：基因結構的主要組成部分（二）考核內容了解基因的結構及其分析方法，使用生物信息學方法解析基因的結構和功能。（三）考核要求1.識記：生物信息學常用的基因注釋工具的種類2.領會：基因注釋工具的使用方法3.應用：使用基因注釋工具對基因結構和功能進行分析和注釋4.分析：基因結構的主要組成部分5.綜合：基因注釋常用數據庫的分類和功能6.評價：熟練使用生物信息學工具注釋基因功能第五章高通量測序技術概要（一）學習目標1.一般了解：高通量測序技術的發展歷程2.一般掌握：第一代測序技術（雙脫氧終止法，化學降解法）；第三代測序技術（tSMS、SMRT和Nanopore三種單分子信號檢測技術）3.熟練掌握：第二代測序技術（454測序技術，Solexa和Hiseq測序技術，SOLID測序技術），其中Illumina公司的Solexa和Hiseq測序技術的“邊合成邊測序”核心原理為重點學習內容。（二）考核內容1.高通量測序技術的發展現狀2.高通量測序技術的種類及技術原理3.基因組重測序概念和流程4.轉錄組測序（RNA-seq）概念和流程5.染色質免疫共沉淀測序技術（ChIP-Seq）概念和流程（三）考核要求1.識記：高通量測序的概念；生物信息數據的主要類型。2.領會：不同高通量測序技術的優勢與劣勢。3.應用：要求學生能夠解釋高通量測序技術在園藝植物育種工作中的作用。4.分析：利用本章知識，解釋多種遺傳物質信息獲取的方式。5.綜合：要求學生能夠利用本章節知識，理解傳統測序技術和現代高通量測序技術的優缺點，提出解析基因組、轉錄組、蛋白質組等組學信息的方法和途徑。6.評價：高通量測序技術對分子育種的發展進行評價。第六章

基因表達分析（一）學習目標1.一般了解：基因表達的生物學意義。2.一般掌握：基因表達的概念和特點；轉錄組測序的原理和一般步驟。3.熟練掌握：轉錄組數據處理和分析，差異表達基因鑒定與注釋。（二）考核內容1．細胞質遺傳的概念和特點，母性影響及與細胞質遺傳的區別。2．葉綠體遺傳的現象及遺傳的分子基礎；線粒體遺傳的現象及遺傳的分子學基礎。3．雄性不育的類型及遺傳特點，雄性不育發生的機理及質核不育型在三系配套制種中的應用。（三）考核要求1.識記：RNA-seq、qPCR、FPKM。2.領會：相對定量和絕對定量的區別、轉錄組測序的基本原理。3.應用：要求學生能夠利用本章知識，熟悉轉錄組分析的軟件，完成兩個樣本的轉錄比對分析。4.分析：利用本章所學知識，分析差異表達基因在不同樣品間作用。5．綜合：要求學生能夠利用本章知識，掌握轉錄組分析流程，能夠解釋基因差異表達的原因。6.評價：要求學生通過本章節內容的學習，評價基因表達在生命活動中的角色，從表達穩定性來評價不同基因的功能重要程度。第七章網頁工具的使用（一）學習目標1.一般了解：生物信息學常用網頁工具的種類及其功能2.一般掌握：生物信息學常用網頁工具的選用3.熟練掌握：生物信息學常用網頁工具解決生物學問題的方法（二）考核內容了解生物信息學常用網頁工具的種類和應用場景，熟練掌握生物信息學常用網頁工具解決生物學問題的方法和操作步驟。（三）考核要求1.識記：生物信息學常用網頁工具的種類2.領會：常用網頁工具的應用場景3.應用：使用多種網頁工具解決生物學問題4.分析：常用網頁工具解決生物學問題的方法5.綜合：各個網頁工具的優缺點6.評價：掌握生物信息學常用網頁工具的操作步驟第八章生物信息學計算機基礎（一）學習目標1.一般了解：計算機科學在生物信息學發展中的重要性；Linux操作系統、Python和R等編程語言的工作原理。2.一般掌握：Linux操作系統的安裝、Python和R語言的安裝。3.熟練掌握：LinuxShell常用命令的使用；Python和R編程語言的語法規則。（二）考核內容1.Linux系統的安裝；文件和目錄管理；權限管理；Conda環境下軟件包的管理。2.基本數據類型；字符串和文件；函數和代碼復用；程序的控制結構；程序的循環結構；圖形的繪制。3.基本數據類型；數據類型的轉換；數據的讀取和寫入；自編函數；圖形的繪制。（三）考核要求1.識記：Linux系統的發展、特點和框架結構。2.領會：編程語言在生物信息數據分析過程中的重要性和必要性。3.應用：要求學生編寫程序解決實際科研問題。4.分析：利用本章節所學知識分析不同類型的生物信息數據。5.綜合：要求學生能夠利用本章知識，能夠獨立完成一項組學數據的質量控制，定量分析以及生物學信息的挖掘。6.評價：從學生對計算機語言的理解程和使用程度，學生編寫程序的正確性、整潔性以及高效性三方面進行評價。三、實驗、實習教學部分的考核要求1.掌握NCBI等數據庫的使用方法。2.了解序列比對的基本原理，掌握進化樹構建的方法。3.掌握生信在線工具的使用方法。4.了解基因注釋的基本原理，完成相關基因功能注釋。5.掌握蛋白質結構與啟動子原件預測的方法。6.理解RNA-seq的基本原理，掌握下機數據處理分析方式。7.了解linux系統，Python,R等編程語言。四、考核方式1.期末考試采用課程論文方式進行評價。2.階段性測評為每章內容學習結束進行，設置1-2道練習題，時間為15-20分鐘。3.課堂表現主要根據課堂考勤、上課回答問題情況進行打分。4.課程實驗主要根據學生操作的熟練程度、實驗結果的正確性及實驗報告的撰寫情況打分。五、成績評定1.平時成績時成績由三部分組成，分別為階段測評、課堂表現和課程實驗成績。階段測評：根據階段測評的成績評定。課堂表現：根據學生課堂考勤、上課回答問題情況進行綜合評定。課程實驗：依照學生實驗課程課堂表現及實驗報告進行綜合評定。平時成績所占比例50%。2.期末成績課程論文等考核方式；所占比例50%3.綜合成績最終成績100分=平時成績×50%+