生物信息学(Bioinformatics)是20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科。广义地说，生物信息学是用数理和信息科学的理论、技术和方法去研究生命现象、组织和分析呈现指数增长的生物数据的一门学科。目前该学科主要涉及的生物数据是遗传物质的载体DNA及其编码的大分子蛋白质。生物信息学以计算机为其主要工具，发展各种软件，对逐日增长的浩如烟海的DNA和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、储存、发布、提取、加工、分析和研究，目的在于通过这样的分析逐步认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言，揭示生物体生理和病理过程的分子基础，为探索生命的奥秘提供最合理和有效的方法或途径。生物信息学已经成为医学、农学、遗传学、细胞生物学等学科发展的强大推动力量，也是药物设计、环境监测的重要组成部分。

一、课程性质、目的和任务

生物信息学是以现代分子生物学数据作为主要研究对象，发展理论模型和计算方法，揭示以基因组信息结构为主的生物复杂性，以及生长、发育、遗传、进化等生命现象的根本规律。本课程主要为具有生化与分子生物学理论知识背景的大学三年级以上本科生和相关领域的研究生开设，主要包括生物信息学基础知识，生物信息数据库的使用，生物信息工具的应用以及相关算法等方面的学习。

本课程的目的在于介绍生物信息学产生与发展的背景、研究内容与基本方法、发展现状与前景，开拓学生视野、培养学生从事创造性科学研究的兴趣。生物信息学的主要任务是通过本课程的学习，使学生了解生物信息学的主要内容、现状与学科发展前沿，掌握运用生物信息学成果解决生命科学相关问题的基本方法与途径。

基于《生物信息学》课程的课程性质和开设对象的特点，在本课程教学中引入思政教育，把立德树人的总目标与生物信息学知识的讲授有机地结合在一起，引导学生树立正确地世界观、人生观、价值观，坚定政治认同、理想信念，更好地实现课程思政的育人功能。

二、教学基本要求

通过本课程的学习，要求学生掌握以关键词为基础的数据检索的方法和基本原理，以核酸和氨基酸序列为基础的数据检索分析的方法和基本原理，核酸和氨基酸序列信息分析、结构预测和功能分析的方法和基本原理，能够进行基本的生物数据的信息处理、存储、分配和解释；熟悉生物信息学中几种主要数据库的内容、注释、检索以及数据库搜索工具的使用方法；了解生物信息学的研究现状和发展的趋势，以及未来的发展动态，国内外生物信息学常用的一些软件功能。

在教学过程中，把对生物技术专业学生的思想政治教育融入到《生物信息学》课堂。通过课程教学，培养学生对专业的认同感、对今后所从事职业的社会责任感、以及锐意进取、勇于创造的奋斗精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

课程定位是科普为主，拓宽学生的知识面为目的。本教学大纲可作为教师备课和讲课、学生学习、考试出题及检查教学质量的依据。教师应根据学生层次、文理科同学兼顾及其它具体情况安排教学过程。

• 第一章 绪论
  • 1.1 生物信息学的发展史
  • 1.2 生物信息学的研究内容
  • 1.3 生物与医学大数据
• 第二章 数据库介绍
  • 2.1 生物数据库
  • 2.2 核酸数据库
  • 2.3 基因组数据库
  • 2.4 数据库文件
• 第三章 功能数据库
  • 3.1 GO和KEGG数据库
  • 3.2 GeneCards数据库
  • 3.3 生殖细胞数据库
• 第四章 数据库的查询功能
• 第五章 蛋白质结构和功能预测
  • 5.1 蛋白质结构和功能简介
  • 5.2 蛋白质结构预测分析
  • 5.3 蛋白质功能预测分析
• 第六章 肿瘤、代谢及其他重要数据库
  • 6.1 oncomine数据库
  • 6.2 TCGA数据库
• 第七章 序列比对
  • 7.1 序列的相似性
  • 7.2 双序列比对
  • 7.3 多序列比对
  • 7.5 比对的软件及应用
• 第九章 基因预测与引物分析
  • 9.1 引物设计1
  • 9.2 引物设计2
• 第十章 RNA生物信息学
  • 10.1 高通量测序
  • 10.3 RNA生物信息学
• 第十二章 生物信息学在生物医学中的应用
  • 12.2 染色体核型分析