《生物信息學(xué)》課程教學(xué)大綱

生物信息學(xué)（Bioinformatics）課程基本信息課程編號：19011125課程總學(xué)時：32實驗學(xué)時：12課程性質(zhì)：選修課程屬性:專業(yè)類開設(shè)學(xué)期：第7學(xué)期適用專業(yè)：園藝、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、茶學(xué)對先修的要求：具備計算機科學(xué)基本素質(zhì)與能力，具有生物學(xué)和統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)對后續(xù)的支撐：提升文獻檢索與科技論文寫作能力，為升學(xué)，進入生命科研領(lǐng)域做鋪墊一、課程的教學(xué)理念、性質(zhì)、目標和任務(wù)《生物信息學(xué)》是為將要進入研究生階段學(xué)習的高年級本科生開設(shè)的專業(yè)加深課。是一門集生物學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科等交叉學(xué)科，它通過對生物學(xué)實驗數(shù)據(jù)對獲取、加工、存儲、檢索和分析，達到揭示數(shù)據(jù)所蘊含對生物學(xué)意義，從而解讀生命活動規(guī)律。該課程主要介紹生命科學(xué)研究過程中所要涉及到的基本信息獲得和分析處理的資源和方法，包括生物信息學(xué)數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)庫使用，蛋白質(zhì)核酸序列比對原理與方法，蛋白質(zhì)核酸的結(jié)構(gòu)預(yù)測，高通量測序原理，PCR引物設(shè)計分析，Python、R語言介紹等內(nèi)容。通過對這門課程對學(xué)習，學(xué)生們不僅可以更好的參與社會應(yīng)用（比如智慧育種等），而且也可以對將來進入科研深造打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)的基本要求1.理論知識方面：了解相關(guān)名詞的背景及含義，掌握生物信息學(xué)存儲數(shù)據(jù)格式，知曉對應(yīng)軟件的安裝與使用。2.實驗技能方面：培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；引導(dǎo)良好的處理大數(shù)據(jù)的思維方式。三、課程的教學(xué)設(shè)計1.教學(xué)設(shè)計說明理論課大班授課，以老師講授的方式授課，學(xué)生首先進行課前預(yù)習，老師通過課堂提問、互動、案例分析、課題測試等方法，充分調(diào)動起學(xué)生的積極性，及時了解學(xué)生對知識的掌握情況。實驗課小班授課，讓學(xué)生自己操作電腦，進行程序使用和數(shù)據(jù)分析，將理論課和實驗課有機結(jié)合起來，達到最佳的教學(xué)效果。教學(xué)考核采取多種方式，通過課堂到課率、回答問題、測試、實驗操作過程及結(jié)果等進行綜合考察，使學(xué)生更好的掌握所學(xué)。2.課程目標及對畢業(yè)要求的支撐序號課程目標畢業(yè)要求1通過學(xué)習生物相關(guān)數(shù)據(jù)，了解動植物生命活動分子生物學(xué)的基本原理，掌握生物信息學(xué)的學(xué)習方法。32通過生信相關(guān)軟件的學(xué)習，培養(yǎng)學(xué)生處理大數(shù)據(jù)的能力和思維方式。43通過理論和實驗課程學(xué)習，激發(fā)學(xué)生探索生物生命科學(xué)問題的興趣。8四、理論教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（20學(xué)時）第一章緒論學(xué)時數(shù)：2教學(xué)目標：了解生物信息學(xué)的學(xué)習內(nèi)容，學(xué)習方法。教學(xué)重點和難點：生物信息學(xué)的研究領(lǐng)域、主要應(yīng)用和學(xué)習方法。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解生物信息學(xué)的學(xué)習內(nèi)容，包括生物信息學(xué)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫、序列比對與分析、高通量測序、編程語言初識、基因表達分析、在線工具使用等內(nèi)容。理解生物信息學(xué)的研究領(lǐng)域，涉及植物，動物、微生物相關(guān)的農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)，交叉學(xué)科等計算機和生命廣泛領(lǐng)域。掌握生物信息學(xué)的發(fā)展史，從第一份生物數(shù)據(jù)產(chǎn)生開始，生物信息學(xué)就誕生了，受益于計算機科學(xué)的不斷發(fā)展，生物信息學(xué)也進入了快速發(fā)展的黃金階段。熟練掌握生物信息學(xué)的各類學(xué)習方法，初步認識常見編程語言、生物信息學(xué)常用軟件。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)自由討論對生物信息學(xué)的認識和生物學(xué)的作用，播放人類基因組計劃的新聞視頻激發(fā)學(xué)生探索生命奧秘的興趣。生物信息學(xué)不僅為學(xué)生提供必要的基礎(chǔ)理論知識的同時，重點培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)技能分析解決問題的能力，為學(xué)生從事與生物學(xué)相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作、科學(xué)研究工作等打下堅實的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生認真嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。第二章生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫學(xué)時數(shù)：2第一節(jié)常用數(shù)據(jù)庫簡介（1學(xué)時）教學(xué)目標：了解生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的種類及其功能。教學(xué)重點和難點：生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的主要功能和應(yīng)用場景。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的種類；理解數(shù)據(jù)庫的使用場景及其解決問題的方法；掌握生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景和主要功能。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)自由討論生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫對生物學(xué)研究的作用。播放與本課程內(nèi)容相關(guān)的視頻，并與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新科研進展。第二節(jié)數(shù)據(jù)庫的選擇和使用（1學(xué)時）教學(xué)目標：掌握如何正確選擇和操作使用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫。教學(xué)重點和難點：生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的選用和操作步驟。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的分類、功能及其布局；掌握生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的選用；熟練掌握生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的操作。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)們分組討論，通過選擇和使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫解決某一具體生物學(xué)問題。播放與本課程內(nèi)容相關(guān)的視頻，并與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新科研進展。第三章序列比對與分析學(xué)時數(shù)：3第一節(jié)兩條序列聯(lián)配及其算法（1學(xué)時）教學(xué)目標：了解兩條序列聯(lián)配目的，掌握相關(guān)軟件的使用。教學(xué)重點和難點：計分矩陣，全局和局部聯(lián)配算法；BLAST序列比對的基本原理主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解兩條序列比對的目的，Needleman-Wunsch、Smith-Waterman和BLAST算法。理解DNA和蛋白質(zhì)序列的區(qū)別，兩條序列比對基本原理。掌握BLAST軟件的使用教學(xué)組織與實施：利用講授法、演示法、練習法完成本章節(jié)內(nèi)容授課。同時為同學(xué)普及課外知識，來自德國慕尼黑大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“HHblits:lightning-fastiterativeproteinsequencesearchingbyHMM-HMMalignment”的文章，介紹一種能提高蛋白序列比對分析的新工具：HHblits，這是一種能極大增加蛋白功能性分析技術(shù)的軟件，能通過新穎的序列尋找方法，更快更準確的識別數(shù)據(jù)庫中具有相似序列的蛋白，比現(xiàn)有的方法能快2500倍！相關(guān)成果公布在《自然—方法學(xué)》（NatureMethods）雜志上。時代變遷，站在巨人的肩膀上，開發(fā)更快速、符合當前科研環(huán)境的軟件算法至關(guān)重要。第二節(jié)多序列聯(lián)配及功能域分析

1學(xué)時教學(xué)目標：了解多序列聯(lián)配目的，掌握相關(guān)軟件的使用。教學(xué)重點和難點：DNA多序列比對、蛋白質(zhì)序列保守功能域主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解多序列比對的目的，多序列比對算法。理解DNA和蛋白質(zhì)序列的區(qū)別，序列比對的基本原理。掌握MEGA、DNAMAN、Clustal軟件的使用。教學(xué)組織與實施：結(jié)合講授法、演示法、練習法完成本章節(jié)理論知識的講解，學(xué)生對于知識的需求根據(jù)課堂反饋，及時調(diào)整相關(guān)方向和授課方式。第三節(jié)系統(tǒng)發(fā)生樹構(gòu)建

1學(xué)時教學(xué)目標：了解系統(tǒng)發(fā)生樹的概念與構(gòu)建進化樹的目的，掌握構(gòu)建系統(tǒng)進化樹的方法及相關(guān)軟件的使用。教學(xué)重點和難點：距離法、最大似然法和貝葉斯法構(gòu)建進化樹的原理，MEGA與MrBayes的使用。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解系統(tǒng)進化樹構(gòu)建的目的，系統(tǒng)發(fā)生樹概述。理解構(gòu)建系統(tǒng)進化樹的方法基本原理。掌握相關(guān)軟件MEGA與MrBayes的使用。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)自己練習相關(guān)軟件，同時給同學(xué)講授課外知識點，激發(fā)同學(xué)科研熱情和科學(xué)精神。長期以來科學(xué)家一直認為，古猿從樹上走到平原草地上，才得以慢慢進化為直立行走的古人類。然而現(xiàn)在，一個匯集了英國利物浦大學(xué)和伯明翰大學(xué)著名科學(xué)家的研究小組最近研究發(fā)現(xiàn)，人類是在樹上而非遼闊的陸地上學(xué)會直立行走的；并且，古猿類已經(jīng)是“直立行走”的動物。果這一發(fā)現(xiàn)成為共識，將標志著科學(xué)家對人類直立行走的傳統(tǒng)認識發(fā)生一百八十度大轉(zhuǎn)變。這些《科學(xué)》雜志的研究結(jié)果，與系統(tǒng)進化樹聯(lián)系緊密，從而增加同學(xué)對本章內(nèi)容記憶。第四章基因結(jié)構(gòu)與功能注釋學(xué)時數(shù)：2第一節(jié)基因結(jié)構(gòu)注釋和分析（1學(xué)時）教學(xué)目標：了解基因的結(jié)構(gòu)及其分析方法。教學(xué)重點和難點：使用生物信息學(xué)方法解析基因的結(jié)構(gòu)。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：掌握生物信息學(xué)常用的基因注釋工具及其使用方法；熟練掌握基因結(jié)構(gòu)的主要組成部分，包括啟動子、終止子、外顯子、內(nèi)含子。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)自由討論基因結(jié)構(gòu)注釋和分析在生物學(xué)研究中起到的作用。播放與本課程內(nèi)容相關(guān)的視頻，并與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新科研進展。第二節(jié)基因功能注釋（1學(xué)時）教學(xué)目標：學(xué)會使用生物信息學(xué)方法注釋基因功能。教學(xué)重點和難點：基因注釋常用數(shù)據(jù)庫的選用和操作步驟以及注釋結(jié)果校驗。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解基因注釋常用數(shù)據(jù)庫的分類和功能；掌握生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的選用；熟練掌握使用生物信息學(xué)方法注釋基因的功能。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)分組派出代表與教師共同使用多種數(shù)據(jù)庫注釋某一未知基因的功能，分組討論哪個數(shù)據(jù)庫對該基因功能注釋過程中最為高效便捷，以及各個數(shù)據(jù)庫的優(yōu)缺點。與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新科研進展。第五章高通量測序技術(shù)概要學(xué)時數(shù)：2第一節(jié)高通量測序技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)原理及應(yīng)用（2學(xué)時）教學(xué)目標：了解高通量測序技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)原理及應(yīng)用教學(xué)重點和難點：無主要教學(xué)內(nèi)容及要求：教學(xué)內(nèi)容：在高通量測序技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)原理方面主要講解第一代測序技術(shù)（雙脫氧終止法，化學(xué)降解法）；第二代測序技術(shù)（454測序技術(shù)，Solexa和Hiseq測序技術(shù)，SOLID測序技術(shù)）；第三代測序技術(shù)（tSMS、SMRT和Nanopore三種單分子信號檢測技術(shù)）。在高通量測序技術(shù)的應(yīng)用方面主要講解DNA/RNA相關(guān)測序（基因組及基因組重測序，目標區(qū)域捕獲測序，轉(zhuǎn)錄組及表達譜測序，小RNA測序）；蛋白質(zhì)-DNA/RNA互作測序；甲基化測序。教學(xué)要求：高通量測序技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀：了解第一代測序技術(shù)至第三代測序技術(shù)的發(fā)展歷程，對幾代測序技術(shù)進行總結(jié),分析其優(yōu)劣,并以此為基礎(chǔ)討論未來測序的發(fā)展方向。高通量測序技術(shù)的原理：重點理解高通量測序技術(shù)中的“邊合成邊測序”的核心思想，并對各種測序平臺的工作原理、測序成本以及測序通量等特點進行總結(jié)。高通量測序技術(shù)的應(yīng)用：了解高通量測序技術(shù)在全基因組測序中的應(yīng)用；了解高通量RNA測序及其在轉(zhuǎn)錄組和基因表達調(diào)控中的應(yīng)用；了解ChIP-seq測序技術(shù)在DNA和蛋白質(zhì)相互作用中的應(yīng)用；了解高通量測序技術(shù)在DNA甲基化分析中的應(yīng)用；了解高通量測序技術(shù)在單細胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究中的應(yīng)用。教學(xué)組織與實施：認識和理解高通量測序技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)原理，了解高通量測序技術(shù)的多樣化應(yīng)用是本章學(xué)習的目的。在課程中，組織同學(xué)觀看高通量測序技術(shù)的相關(guān)圖片和視頻資料，加深學(xué)生對測序技術(shù)的理解。通過開展分組（班）討論，與學(xué)生充分互動。第六章基因表達分析學(xué)時數(shù)：4第一節(jié)表達數(shù)據(jù)研究的方法（1學(xué)時）教學(xué)目標：了解基因表達數(shù)據(jù)獲取和分析方法。教學(xué)重點和難點：基因表達數(shù)據(jù)的分類主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解基因表達的概念。理解基因表達在生命活動中的功能。掌握基因表達數(shù)據(jù)格式，和研究方法。教學(xué)組織與實施：主要通過PPT講授，分組討論的方式加深對中心法則的認識，初步了解基因表達相關(guān)數(shù)據(jù)格式。第二節(jié)RNA-seq原理

1學(xué)時教學(xué)目標：了解轉(zhuǎn)錄組測序的發(fā)展歷程和基本原理。教學(xué)重點和難點：轉(zhuǎn)錄組測序的關(guān)鍵步驟和原理。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解總RNA提取原理、NGS測序原理、RNA-seq基本流程。理解轉(zhuǎn)錄組定量基因表達豐度的原理。掌握NGS在轉(zhuǎn)錄組測序中的應(yīng)用。教學(xué)組織與實施：結(jié)合講授法、演示法、練習法完成本章節(jié)理論知識的講解，學(xué)生對于知識的需求根據(jù)課堂反饋，及時調(diào)整相關(guān)方向和授課方式。第三節(jié)

RNA-seq數(shù)據(jù)分析與流程

1學(xué)時教學(xué)目標：了解RNA-seq的基本流程，掌握RNA-seq數(shù)據(jù)分析的相關(guān)軟件。教學(xué)重點和難點：下機數(shù)據(jù)清洗、比對、定量相關(guān)軟件使用。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解FPKM、TPM、RPKM等轉(zhuǎn)錄組定量數(shù)據(jù)標準化的區(qū)別。理解轉(zhuǎn)錄組測序的意義和在實際研究應(yīng)用中的注意事項。掌握Hisat2、StringTie、Samlon、Kallisto等軟件的使用。教學(xué)組織與實施：通過PPT講授、課堂練習、視頻觀看進行本章節(jié)內(nèi)容授課。第四節(jié)差異表達基因的獲取與注釋

1學(xué)時教學(xué)目標：了解系基因差異表達在組織和樣品之間意義，掌握差異表達分析的基本步驟。教學(xué)重點和難點：差異表達分析的原理和相關(guān)軟件使用。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解不同樣品和組織間差異表達基因的分析方法。理解研究差異表達基因的生物學(xué)意義。掌握差異表達分析的流程，DESEQ2等軟件的使用，基因功能注釋的獲取方法。教學(xué)組織與實施：通過PPT講授、課堂練習、RNA提取視頻觀看進行本章節(jié)內(nèi)容授課。第七章網(wǎng)頁工具的使用學(xué)時數(shù)：2第一節(jié)常用網(wǎng)頁工具簡介（1學(xué)時）教學(xué)目標：了解生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的種類及其功能。教學(xué)重點和難點：掌握生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的主要功能和應(yīng)用。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的種類和應(yīng)用場景；熟練掌握生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具解決生物學(xué)問題的方法。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)分組派出代表與教師共同使用多種網(wǎng)頁工具解決生物學(xué)問題，分組討論哪個網(wǎng)頁工具最為高效便捷，以及各個網(wǎng)頁工具的優(yōu)缺點。與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新的科研進展。第二節(jié)網(wǎng)頁工具的選擇和使用（1學(xué)時）教學(xué)目標：掌握如何選擇和操作正確的生物信息學(xué)網(wǎng)頁工具。教學(xué)重點和難點：生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的選用和操作步驟。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：了解生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的分類和主要功能；掌握生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的選用；熟練掌握生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的操作。教學(xué)組織與實施：在多媒體教室進行PPT授課，課中讓同學(xué)分組派出代表與教師共同使用多種網(wǎng)頁工具解決生物學(xué)問題，分組討論哪個網(wǎng)頁工具最為高效便捷，以及各個網(wǎng)頁工具的優(yōu)缺點。與同學(xué)們分享本課程相關(guān)的最新的科研進展。第八章生物信息學(xué)計算機基礎(chǔ)學(xué)時數(shù)：3第一節(jié)Linux操作系統(tǒng)的使用（1學(xué)時）教學(xué)目標：學(xué)習并掌握Linux系統(tǒng)常用命令教學(xué)重點和難點：教學(xué)重點為LinuxShell常用命令；教學(xué)難點為學(xué)生對Linux系統(tǒng)框架的理解。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)主要講解Linux操作系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及LinuxShell常用命令教學(xué)要求：Linux操作系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)：了解當前主流的計算操作系統(tǒng)（Linux，Windows，Mac），并對各操作系統(tǒng)進行總結(jié),分析它們的優(yōu)劣。LinuxShell常用命令：熟練掌握用戶和工作組管理、文件查看與查找、文件處理、文件操作與備份、系統(tǒng)維護與管理等LinuxShell常用命令。教學(xué)組織與實施：認識和了解Linux操作系統(tǒng)及其架構(gòu)是本章學(xué)習的目的。在課程中，結(jié)合生信分析過程中具體實例來演示Linux系統(tǒng)常用命令的使用方式，加深學(xué)生對Linux系統(tǒng)的理解。通過開展分組（班）討論，與學(xué)生充分互動。第二節(jié)Python和R編程語言（2學(xué)時）教學(xué)目標：學(xué)習并掌握Python和R編程語言的語法規(guī)則和使用場景教學(xué)重點和難點：教學(xué)重點為掌握Python和R語言的基本使用；教學(xué)難點為構(gòu)建出基于程序編寫的邏輯思維能力。主要教學(xué)內(nèi)容及要求：教學(xué)內(nèi)容：本節(jié)主要講解計算機編程語言的概念；Python基礎(chǔ)（Python的安裝與使用，變量、函數(shù)、多態(tài)、模塊和包）；Python對象；賦值、條件和循環(huán)；文件操作。R程序包的安裝；R對象與函數(shù)；R語言作圖。教學(xué)要求：Python語言：理解面向?qū)ο缶幊痰母拍?；熟練掌握Python語言的語法規(guī)則；熟練掌握生物數(shù)據(jù)處理中常用包的使用，例如Biopython、Numpy以及Pandas等。R語言：熟練掌握R語言的語法規(guī)則；熟練掌握R語言在統(tǒng)計檢驗中的應(yīng)用；數(shù)量掌握使用R語言進行散點圖、柱狀圖以及折線圖等圖形的繪制。教學(xué)組織與實施：了解和掌握Python與R語言在生信分析中的實用性和重要性是本章學(xué)習的目的。在課程中，結(jié)合生信分析過程中具體實例來演示Python與R語言的使用方式，加深學(xué)生對編程語言的理解。通過開展分組（班）討論，與學(xué)生充分互動。五、實驗教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時分配（12學(xué)時）（一）實驗課程簡介本課程為園藝、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、茶學(xué)選修專業(yè)加深課，主要從，使學(xué)生基礎(chǔ)生命科學(xué)的理解，并通過綜合性、實踐性實驗研究，培養(yǎng)學(xué)生的相關(guān)實踐操作技能和初步獨立進行科學(xué)研究的能力。（二）實驗教學(xué)目的和基本要求1、通過實驗課教學(xué)加深對生物信息學(xué)的理解，更好地掌握生物信息學(xué)的概念和基本原理。2、通過實驗課教學(xué)對學(xué)生進行基礎(chǔ)操作技術(shù)的訓(xùn)練，使學(xué)生學(xué)會與生物信息學(xué)有關(guān)的分析方法與技術(shù)，能夠解決科學(xué)研究和生產(chǎn)中的有關(guān)問題。讓每一個學(xué)生參與整個實驗過程的操作。要求學(xué)生寫出所有實驗的實驗報告，實驗課成績作為本門課程最終成績的一部分。（三）實驗安全操作規(guī)范課程老師根據(jù)計算機機房操作規(guī)范要求為學(xué)生開展相關(guān)實驗，規(guī)范使用計算機和相關(guān)設(shè)備等，確保學(xué)生實驗安全。（四）實驗項目名稱與學(xué)時分配序號實驗名稱學(xué)時類型實驗要求每組人數(shù)1901112501美國國家生物技術(shù)信息中心的使用2綜合性必做1-31901112502序列比對與系統(tǒng)進化樹構(gòu)建2綜合性必做1-31901112503基因結(jié)構(gòu)分析與功能預(yù)測1設(shè)計性必做1-31901112504蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與啟動子原件預(yù)測1設(shè)計性必做1-31901112505轉(zhuǎn)錄組分析2綜合性必做1-31901112506LinuxShell常用命令上機實驗2演示性必做1-31901112507Python編程語言上機實驗1設(shè)計性必做1-31901112508R編程語言上機實驗1設(shè)計性必做1-3（五）實驗方式及基本要求實驗課都是在機房進行授課，包括windows系統(tǒng)、linux下相關(guān)軟件的演示，學(xué)生練習等過程，要求每位學(xué)生都能獨立進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析和軟件的使用。通過實驗教學(xué)，使學(xué)生進一步深化生物信息學(xué)的基本原理和理論知識，初步掌握相關(guān)生物信息軟件操作技能，熟悉生物信息學(xué)分析方法及有關(guān)運算方法，初步具備進行創(chuàng)新性研究的能力與素質(zhì)。本實驗課內(nèi)容在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自己動手完成，并獨立撰寫實驗報告。（六）實驗內(nèi)容安排【實驗一】美國國家生物技術(shù)信息中心的使用1.實驗學(xué)時：22.實驗?zāi)康模毫私饷绹鴩疑锛夹g(shù)信息中心網(wǎng)站（NCBI）的主要功能3.實驗內(nèi)容：使用美國國家生物技術(shù)信息中心網(wǎng)站對比基因序列，注釋基因功能4.實驗要求：學(xué)生上機操作，完成課程要求，掌握使用NCBI網(wǎng)站對比基因序列，注釋基因功能的方法，掌握blastN、blastX、blastP的區(qū)別與用法5.實驗設(shè)備及器材：臺式計算機?！緦嶒灦啃蛄斜葘εc系統(tǒng)進化樹構(gòu)建1.實驗學(xué)時：22.實驗?zāi)康模赫莆招蛄蟹治龅姆椒?.實驗內(nèi)容：核酸序列比對分析的概念、應(yīng)用，相似性、同源性的概念及二者之間的關(guān)系，兩序列比對常用軟件(blastn)及方法及比對結(jié)果的生物學(xué)意義，多序列比對常用軟件（MEGA、DNAMAN、Clustal）及方法及比對結(jié)果的生物學(xué)意義；鄰接法、歐式距離法、最大似然法構(gòu)建葫蘆科物種進化樹。4.實驗要求：要求學(xué)生理解并掌握核酸序列分析的原理，掌握多序列比對的一般方法，了解進化樹構(gòu)建的目的和意義。5.實驗設(shè)備及器材：基因序列，蛋白序列，臺式計算機，linux服務(wù)器等?！緦嶒炄炕蚪Y(jié)構(gòu)分析與功能預(yù)測1.實驗學(xué)時：12.實驗?zāi)康模毫私饣虻慕Y(jié)構(gòu)及其分析方法，學(xué)會使用生物信息學(xué)方法注釋基因功能3.實驗內(nèi)容：使用NCBI網(wǎng)站和擬南芥數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站對基因的結(jié)構(gòu)和功能進行分析和注釋4.實驗要求：學(xué)會如何使用NCBI網(wǎng)站和擬南芥數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站，并對基因的結(jié)構(gòu)和功能進行分析和注釋，掌握注釋基因外顯子和內(nèi)含子的方法5.實驗設(shè)備及器材：【實驗四】蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與啟動子原件預(yù)測1.實驗學(xué)時：12.實驗?zāi)康模赫莆盏鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)與啟動子原件預(yù)測的方法3.實驗內(nèi)容：選擇合適的網(wǎng)頁工具預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，選擇合適的網(wǎng)頁工具預(yù)測啟動子原件4.實驗要求：學(xué)會如何選擇和使用網(wǎng)頁工具預(yù)測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與啟動子原件5.實驗設(shè)備及器材：【實驗五】轉(zhuǎn)錄組分析1.實驗學(xué)時：22.實驗?zāi)康模赫莆辙D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析的一般流程3.實驗內(nèi)容：轉(zhuǎn)錄組測序流程，原始測序數(shù)據(jù)下載，數(shù)據(jù)過濾，參考基因構(gòu)建索引，轉(zhuǎn)錄組序列比對(有參)和拼接（denovo），基因表達量計算，差異表達基因鑒定（R包的安裝與使用）與功能注釋（GO，KEGG）。4.實驗要求：要求學(xué)生理解并掌握核轉(zhuǎn)錄組測序的原理，掌握轉(zhuǎn)錄組分析的一般方法，了解進化樹構(gòu)建的目的和意義。5.實驗設(shè)備及器材：甜瓜轉(zhuǎn)錄組下機數(shù)據(jù)，臺式計算機，linux服務(wù)器等。【實驗六】LinuxShell常用命令上機實驗1.實驗學(xué)時：2學(xué)時2.實驗?zāi)康模菏炀氄莆誏inuxShell常用命令的使用3.實驗內(nèi)容：在計算機端練習用戶和工作組管理、文件查看與查找、文件處理、文件操作與備份、系統(tǒng)維護與管理等LinuxShell命令的使用。4.實驗要求：必做5.實驗設(shè)備及器材：臺式計算機【實驗七】Python編程語言上機實驗1.實驗學(xué)時：1學(xué)時2.實驗?zāi)康模菏炀氄莆誔yhton程序的編寫和執(zhí)行3.實驗內(nèi)容：（1）在Python交互模式下，練習變量、列表、數(shù)組以及字典等數(shù)據(jù)類型的創(chuàng)建、切片、刪除、以及排序等操作。（2）編寫Python腳本實現(xiàn)fasta文件與純