計算藥物分析(藥學(xué)與生物信息學(xué))第一章_第1頁
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文檔簡介

課程名稱:藥學(xué)與生物信息學(xué)

簡介:研究應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和計算機科學(xué)的方法,設(shè)計或者選擇優(yōu)化的藥學(xué)和化學(xué)實驗方法,并通過解析實驗數(shù)據(jù)獲取有關(guān)信息,內(nèi)容包括藥學(xué)中的誤差和分析數(shù)據(jù)處理,實驗設(shè)計和優(yōu)化,模式識別,分析質(zhì)量控制方法及有關(guān)應(yīng)用等。學(xué)時:34教學(xué)內(nèi)容簡介目前一頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點化學(xué)計量學(xué)的興起和發(fā)展教學(xué)任務(wù)與特點主要內(nèi)容與安排教學(xué)要求和方法4123第一章緒論目前二頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點分析化學(xué)今昔分析化學(xué)的三次變革分析化學(xué)擴展邊界---形成交叉學(xué)科目前三頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點分析化學(xué)延伸邊界形成許多交叉學(xué)科M/S——Math./StatisticsE——ElectronicsC——ComputerAC——AnalyticalChemistryE——EnvironmentalScienceLS——LifeScienceP/M——Physics/Material目前四頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點化學(xué)計量學(xué)的誕生交叉學(xué)科奠基人:瑞典-S.Wold1974年,由美國的B.R.Kowalski和瑞典的S.Wold等發(fā)起,在美國華盛頓大學(xué)成立了國際化學(xué)計量學(xué)學(xué)會。

背景:數(shù)據(jù)處理與信息提取計算機科學(xué)的發(fā)展目前五頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點化學(xué)測量數(shù)據(jù)維數(shù)的變化經(jīng)典的二維圖譜A~;A~t;E~pH三維圖譜(DAD)HPLC-DAD目前六頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點什么是化學(xué)計量學(xué)?接口—交叉學(xué)科,邊緣學(xué)科定義—應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)與計算機科學(xué)的方法,來設(shè)計或選擇最優(yōu)的化學(xué)實驗方法,并從測量數(shù)據(jù)中最大限度地獲取化學(xué)及相關(guān)信息。概念說明化學(xué)計量關(guān)系化學(xué)統(tǒng)計學(xué)計算分析化學(xué)目前七頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點

由于化學(xué)計量學(xué)并不局限于統(tǒng)計分析,還包括許多其他數(shù)學(xué)方法,是一門通過學(xué)科交叉發(fā)展起來的新興化學(xué)學(xué)科。越來越多的化學(xué)工作者贊成使用化學(xué)計量學(xué)或分析化學(xué)計量學(xué)這個名稱,也有的建議使用計算分析化學(xué)或計算化學(xué)作為學(xué)科名稱。近年來,以化學(xué)信息為主要內(nèi)容的一門信息學(xué)科——化學(xué)信息學(xué)(chemo-informatics)正在形成和興起。化學(xué)信息學(xué)的內(nèi)容包括化學(xué)計量學(xué)的基本內(nèi)容,還包括化學(xué)化工文獻學(xué)、化學(xué)數(shù)據(jù)庫、化學(xué)圖形學(xué)、化學(xué)教育的現(xiàn)代技術(shù)和遠程信息資源,本質(zhì)上是國際互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源、化學(xué)數(shù)據(jù)庫和化學(xué)計量學(xué)的結(jié)合。在藥學(xué)學(xué)科的專業(yè)課程中,計算藥物分析實際就是藥學(xué)中的化學(xué)計量學(xué),側(cè)重于化學(xué)計量學(xué)在藥學(xué)中的應(yīng)用理論和方法的研究。目前八頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點化學(xué)計量學(xué)的任務(wù)與特點樣品分析的過程圖中成藥中硒的測定化學(xué)計量學(xué)的任務(wù)選擇或設(shè)計優(yōu)化的實驗方法獲取分析對象的化學(xué)及相關(guān)信息化學(xué)計量學(xué)的理論和方法貫穿于整個分析測試過程中!目前九頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點首先必須建立方法,如確定用比色法、原子吸收分光光度法等。假設(shè)決定使用原子吸收分光光度法,我們必須選擇實驗條件,包括樣品制備方法、儀器條件等,以便確定實驗方案,即設(shè)計分析方法。分析方法建立后還要對方法進行優(yōu)化和驗證。下一步分析測定,包括測試樣品的制備和測定。分析采樣理論是指試樣采集的數(shù)學(xué)統(tǒng)計理論。分析測定必須制備樣品并使用分析儀器?;瘜W(xué)計量學(xué)更多地應(yīng)用于分析的第三步——數(shù)據(jù)處理。分析檢測理論提供了對測量樣品分析檢測的數(shù)學(xué)統(tǒng)計基礎(chǔ);校正則是從化學(xué)測量數(shù)據(jù)中取得有關(guān)物質(zhì)系統(tǒng)成分定量信息的基本手段,化學(xué)計量學(xué)的理論和方法也就顯得更為重要。目前十頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點方法科學(xué)研究的目前十一頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點

從人類基因組計劃(HGP)說起生物信息學(xué)目前十二頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點曼哈頓原子彈計劃(1942-46)阿波羅登月計劃(1961-69)人類基因組計劃(1990-2003)20世紀(jì)三大科學(xué)計劃目前十三頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前十四頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前十五頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前十六頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前十七頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點

生物信息學(xué)(bioinformatics)有許多不同的定義?;谏镄畔W(xué)與分子生物學(xué)的密切關(guān)系,狹義的生物信息學(xué)專指應(yīng)用信息技術(shù)儲存和分析基因組測序所產(chǎn)生的分子序列及其相關(guān)數(shù)據(jù),也被稱為分子生物信息學(xué)。目前十八頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點

廣義的生物信息學(xué)是指以核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子為主要研究對象,以信息、數(shù)理、計算機科學(xué)為主要研究手段,以計算機網(wǎng)絡(luò)為主要研究環(huán)境,以計算機軟件為主要研究工具,對序列數(shù)據(jù)進行儲存、管理、注釋、加工,對各種數(shù)據(jù)庫進行查詢、搜索、比較、分析,建構(gòu)各種類型的專用數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng),研究開發(fā)面向生物學(xué)家的新一代計算機軟件;并利用數(shù)理統(tǒng)計、目前十九頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點模式識別、動態(tài)規(guī)劃、密碼解讀、語義解析、信令傳遞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法以及隱馬氏模型等各種方法,對序列、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進行定性和定量分析,從中獲取基因編碼、基因調(diào)控、序列-結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系等理性知識,闡明細胞、器官和個體的發(fā)生、發(fā)育、病變、衰亡的基本規(guī)律和時空聯(lián)系,探索生命起源、生物進化、生命本質(zhì)等重大理論問題,最終建立“生物學(xué)周期表”。目前二十頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前二十一頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前二十二頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前二十三頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前二十四頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點本課程的主要內(nèi)容基本內(nèi)容統(tǒng)計學(xué)與統(tǒng)計方法試驗設(shè)計與優(yōu)化分析信號處理化學(xué)模式識別人工智能經(jīng)典統(tǒng)計分析回歸和相關(guān)多元統(tǒng)計分析方差分析響應(yīng)面理論析因試驗序貫優(yōu)化方法并行優(yōu)化方法計算分光光度法分析檢測理論濾波、平滑與求導(dǎo)因子分析法聚類分析線性學(xué)習(xí)機法K-最近鄰法定量構(gòu)效關(guān)系人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和譜圖檢索目前二十五頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點化學(xué)計量學(xué)在藥學(xué)中應(yīng)用的理論、方法和技術(shù)

藥學(xué)專業(yè)藥物分析方向和中藥學(xué)專業(yè)中藥分析方向的一門專業(yè)課。上世紀(jì)80年代中期(1983年)由我國著名藥物分析學(xué)家安登魁教授創(chuàng)建。選修課---必修課。特色:學(xué)科交叉性、新穎性和藥學(xué)特色;強調(diào)方法學(xué),重視綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)

目前二十六頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點學(xué)習(xí)這門課的目的與要求掌握計算藥學(xué)的基本原理和方法及其應(yīng)用拓寬自己的知識面和視野,向通才發(fā)展TREETrendExchangeReviewExperiment

&Experience目前二十七頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點要求:知識+能力實用性+實踐性完成要求的基本習(xí)題熟練使用常用工具軟件(EXCEL、WORD、POWERPOINT)

初步掌握常用計算編程軟件(可選用Matlab、VB、SAS)目前二十八頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點

考核辦法:

平時(作業(yè))

+考試聯(lián)系方式:

手機號

郵箱

目前二十九頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點Excel電子表格在定量分析中的應(yīng)用

最為實用,最普遍應(yīng)用:繪圖、統(tǒng)計、數(shù)據(jù)庫國際權(quán)威分析化學(xué)教材理論學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容,自20世紀(jì)90年代初期,Excel就被歐美分析化學(xué)教材推薦,應(yīng)用于計算、統(tǒng)計和繪圖,成為分析化學(xué)工作者必不可少的計算機工具。藥學(xué)實驗室:質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定性研究中的數(shù)據(jù)運算、繪圖、統(tǒng)計、貯存----研究資料目前三十頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前三十一頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前三十二頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點1.1數(shù)據(jù)的輸入和計算輸入計算函數(shù)的應(yīng)用格式averagestdev(插入-函數(shù)-統(tǒng)計)目前三十三頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前三十四頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點1.2數(shù)據(jù)的管理

1.編輯國際IUPAC原子量表

,搜索“iupacatomicweights”編輯/復(fù)制(或快捷鍵[Ctrl+c])把鼠標(biāo)指針放在工作表中合適的位置,點擊編輯/粘貼([Ctrl+v])或者編輯/選擇性粘貼。

目前三十五頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點2.替換(編輯菜單)1.find函數(shù)(查找任意指定字符在文本中的位置)2.mid函數(shù)(查找任意指定數(shù)值在文本中的位置)3.vlookup函數(shù)(多功能的查找和定位)4.相對分子質(zhì)量的計算目前三十六頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點3、數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計和圖表Excel數(shù)據(jù)分析工具包提供了“描述統(tǒng)計”的功能,用于生成數(shù)據(jù)源區(qū)域中數(shù)據(jù)的單變量統(tǒng)計分析報表,提供有關(guān)數(shù)據(jù)趨中性和易變性的信息。在Excel描述統(tǒng)計結(jié)果中除平均值和標(biāo)準(zhǔn)差、方差、標(biāo)準(zhǔn)誤差等基本統(tǒng)計參數(shù)外,還有中位數(shù)、眾數(shù)、極值等參數(shù)。Excel提供了多種圖表類型,使用戶建立基于貯存數(shù)據(jù)的各種類型的圖表。對于分析化學(xué)的實驗數(shù)據(jù)使用的圖表類型以XY平滑線散點圖居多,可以此建立顯示自變量(如標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度)和因變量(如分光光度法測定測得的吸光度)的標(biāo)準(zhǔn)曲線,也可以用于繪制滴定曲線、溶出度曲線等。目前三十七頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點建立圖表的方法主要有兩種:使用“圖表”工具欄和使用圖表向?qū)?。編輯圖表可使圖表的內(nèi)容科學(xué),形式符合要求。Excel提供了各種格式,可方便地編輯數(shù)據(jù)系列的格式,可根據(jù)需要編輯坐標(biāo)軸、標(biāo)題、圖注、圖例、位置、尺寸等。目前三十八頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點4、化學(xué)平衡及滴定曲線的計算

自上世紀(jì)80年代以后,國際權(quán)威分析化學(xué)教材已把Excel電子表格在分析計算中的使用方法作為必須學(xué)習(xí)的內(nèi)容,其主要應(yīng)用包括不同酸堿系統(tǒng)pH的計算,酸堿、絡(luò)合、沉淀、氧化還原的四種主要滴定曲線的計算和繪圖,高斯正態(tài)分布曲線和電位滴定曲線的計算等。

目前三十九頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點目前四十頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點應(yīng)用Excel電子表格繪制滴定曲線的方法可推廣至所有的化學(xué)滴定分析方法。對于滴定終點的確定,按照化學(xué)計量點附近出現(xiàn)的pH突躍除了應(yīng)用指示劑的顏色突變外,以電位滴定曲線計算二階微商為零的點也是常用的方法。此外瑞典化學(xué)家Gran提出的線性滴定法為代表的計算滴定分析方法,通過建立滴定方程,也可應(yīng)用Excel電子表格,根據(jù)計算或作圖確定滴定終點。目前四十一頁\總數(shù)四十三頁\編于二十點1.3函數(shù)及其應(yīng)用Excel提供的大量不同類型的函數(shù),可分為日期和時間函數(shù),邏輯函數(shù)(運算符),查找和引用函數(shù),數(shù)學(xué)和三角函數(shù),統(tǒng)計函數(shù)以及文本和數(shù)據(jù)函數(shù)等。附表1-1列出了在化學(xué)和藥學(xué)應(yīng)用中可能使

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