生物信息學(xué)考核大綱

生物信息學(xué)考核大綱（Bioinformatics）課程基本信息課程編號：19011125課程學(xué)時：32課程學(xué)分：2一、課程的性質(zhì)和地位生物信息學(xué)課程是面向園藝、設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程、茶學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，與生物信息學(xué)實驗實習(xí)課程配套。其主要任務(wù)是：使學(xué)生了解該課程的基本理論和框架，掌握相關(guān)生物信息學(xué)分析工具的應(yīng)用，深入了解本學(xué)科發(fā)展方向及國際學(xué)術(shù)研究前沿；并具有能運用所學(xué)的理論和方法以及相關(guān)學(xué)科知識解決生命科學(xué)研究中實際問題的能力。二、理論教學(xué)部分的考核目標(biāo)掌握生物信息學(xué)概念、專業(yè)術(shù)語及生物信息學(xué)研究內(nèi)容；了解生物信息數(shù)據(jù)庫，掌握數(shù)據(jù)庫使用方法；掌握引物設(shè)計及測序原理與方法；掌握針對核酸序列、蛋白質(zhì)序列的分析原理及方法；掌握系統(tǒng)發(fā)育分析的概念及方法。培養(yǎng)學(xué)生了解生物信息學(xué)知識體系，培養(yǎng)學(xué)生借助計算機、互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)軟件運用生物信息學(xué)理論、原理、方法分析、解決生命科學(xué)研究中實際問題的能力。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具有扎實的生物信息學(xué)專業(yè)知識，了解生物信息學(xué)領(lǐng)域最新動態(tài)和發(fā)展趨勢。掌握生物信息學(xué)基本分析原理及分析操作，并能正確解讀分析結(jié)果的生物學(xué)含義。具有能夠充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和工具解決生物學(xué)研究中實際問題的能力。該課程支撐本專業(yè)畢業(yè)要求的第2項、第3項、第4項。第一章緒論（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：生物信息學(xué)產(chǎn)生與發(fā)展2.一般掌握：生物信息學(xué)的應(yīng)用及學(xué)習(xí)方法3.熟練掌握：生物信息學(xué)概念（二）考核內(nèi)容生物信息學(xué)的定義，研究內(nèi)容，發(fā)展歷史，以及在生命科學(xué)研究中的作用（三）考核要求1.識記：生物信息學(xué)概念2.領(lǐng)會：生物信息學(xué)研究內(nèi)容，人類基因組計劃的意義。3.應(yīng)用：生物信息學(xué)的科學(xué)方法和策略。4.分析：大數(shù)據(jù)在動物植物育種和人類疾病防控中的作用。5.綜合：認(rèn)識生物信息學(xué)和其它學(xué)科之間的關(guān)系。6.評價：生物信息學(xué)課程在生命科學(xué)中的作用和意義。第二章生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的種類2.一般掌握：數(shù)據(jù)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(xué)常用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景和主要功能（二）考核內(nèi)容生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的種類、主要功能和應(yīng)用場景（三）考核要求1.識記：生物信息學(xué)常用數(shù)據(jù)庫的種類2.領(lǐng)會：常用數(shù)據(jù)庫解決問題的思路3.應(yīng)用：常用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景4.分析：常用數(shù)據(jù)庫的主要功能5.綜合：常用數(shù)據(jù)庫解決生物學(xué)問題的方法6.評價：不同數(shù)據(jù)庫之間的優(yōu)缺點第三章序列比對與分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：兩條序列聯(lián)配和多序列聯(lián)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(nèi)容在理解序列比對原理的基礎(chǔ)上，通過比對基因序列，蛋白序列發(fā)現(xiàn)不同物種之前內(nèi)在聯(lián)系，具備發(fā)現(xiàn)基本科學(xué)問題和創(chuàng)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(lǐng)會：同源性和相似性之間的聯(lián)系。3.應(yīng)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(guān)系。5.綜合：掌握從序列到進化樹分析流程和相關(guān)軟件。6.評價：兩序列比對和多序列比對結(jié)果的生物學(xué)意義。第四章基因結(jié)構(gòu)與功能注釋（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：生物信息學(xué)常用的基因注釋工具2.一般掌握：生物信息學(xué)常用基因注釋工具的使用方法3.熟練掌握：基因結(jié)構(gòu)的主要組成部分（二）考核內(nèi)容了解基因的結(jié)構(gòu)及其分析方法，使用生物信息學(xué)方法解析基因的結(jié)構(gòu)和功能。（三）考核要求1.識記：生物信息學(xué)常用的基因注釋工具的種類2.領(lǐng)會：基因注釋工具的使用方法3.應(yīng)用：使用基因注釋工具對基因結(jié)構(gòu)和功能進行分析和注釋4.分析：基因結(jié)構(gòu)的主要組成部分5.綜合：基因注釋常用數(shù)據(jù)庫的分類和功能6.評價：熟練使用生物信息學(xué)工具注釋基因功能第五章高通量測序技術(shù)概要（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：高通量測序技術(shù)的發(fā)展歷程2.一般掌握：第一代測序技術(shù)（雙脫氧終止法，化學(xué)降解法）；第三代測序技術(shù)（tSMS、SMRT和Nanopore三種單分子信號檢測技術(shù)）3.熟練掌握：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)），其中Illumina公司的Solexa和Hiseq測序技術(shù)的“邊合成邊測序”核心原理為重點學(xué)習(xí)內(nèi)容。（二）考核內(nèi)容1.高通量測序技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀2.高通量測序技術(shù)的種類及技術(shù)原理3.基因組重測序概念和流程4.轉(zhuǎn)錄組測序（RNA-seq）概念和流程5.染色質(zhì)免疫共沉淀測序技術(shù)（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(shù)據(jù)的主要類型。2.領(lǐng)會：不同高通量測序技術(shù)的優(yōu)勢與劣勢。3.應(yīng)用：要求學(xué)生能夠解釋高通量測序技術(shù)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(zhì)信息獲取的方式。5.綜合：要求學(xué)生能夠利用本章節(jié)知識，理解傳統(tǒng)測序技術(shù)和現(xiàn)代高通量測序技術(shù)的優(yōu)缺點，提出解析基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等組學(xué)信息的方法和途徑。6.評價：高通量測序技術(shù)對分子育種的發(fā)展進行評價。第六章

基因表達(dá)分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：基因表達(dá)的生物學(xué)意義。2.一般掌握：基因表達(dá)的概念和特點；轉(zhuǎn)錄組測序的原理和一般步驟。3.熟練掌握：轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)處理和分析，差異表達(dá)基因鑒定與注釋。（二）考核內(nèi)容1．細(xì)胞質(zhì)遺傳的概念和特點，母性影響及與細(xì)胞質(zhì)遺傳的區(qū)別。2．葉綠體遺傳的現(xiàn)象及遺傳的分子基礎(chǔ)；線粒體遺傳的現(xiàn)象及遺傳的分子學(xué)基礎(chǔ)。3．雄性不育的類型及遺傳特點，雄性不育發(fā)生的機理及質(zhì)核不育型在三系配套制種中的應(yīng)用。（三）考核要求1.識記：RNA-seq、qPCR、FPKM。2.領(lǐng)會：相對定量和絕對定量的區(qū)別、轉(zhuǎn)錄組測序的基本原理。3.應(yīng)用：要求學(xué)生能夠利用本章知識，熟悉轉(zhuǎn)錄組分析的軟件，完成兩個樣本的轉(zhuǎn)錄比對分析。4.分析：利用本章所學(xué)知識，分析差異表達(dá)基因在不同樣品間作用。5．綜合：要求學(xué)生能夠利用本章知識，掌握轉(zhuǎn)錄組分析流程，能夠解釋基因差異表達(dá)的原因。6.評價：要求學(xué)生通過本章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，評價基因表達(dá)在生命活動中的角色，從表達(dá)穩(wěn)定性來評價不同基因的功能重要程度。第七章網(wǎng)頁工具的使用（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的種類及其功能2.一般掌握：生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的選用3.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（二）考核內(nèi)容了解生物信息學(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)問題的方法和操作步驟。（三）考核要求1.識記：生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的種類2.領(lǐng)會：常用網(wǎng)頁工具的應(yīng)用場景3.應(yīng)用：使用多種網(wǎng)頁工具解決生物學(xué)問題4.分析：常用網(wǎng)頁工具解決生物學(xué)問題的方法5.綜合：各個網(wǎng)頁工具的優(yōu)缺點6.評價：掌握生物信息學(xué)常用網(wǎng)頁工具的操作步驟第八章生物信息學(xué)計算機基礎(chǔ)（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.一般了解：計算機科學(xué)在生物信息學(xué)發(fā)展中的重要性；Linux操作系統(tǒng)、Python和R等編程語言的工作原理。2.一般掌握：Linux操作系統(tǒng)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(guī)則。（二）考核內(nèi)容1.Linux系統(tǒng)的安裝；文件和目錄管理；權(quán)限管理；Conda環(huán)境下軟件包的管理。2.基本數(shù)據(jù)類型；字符串和文件；函數(shù)和代碼復(fù)用；程序的控制結(jié)構(gòu)；程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)；圖形的繪制。3.基本數(shù)據(jù)類型；數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換；數(shù)據(jù)的讀取和寫入；自編函數(shù)；圖形的繪制。（三）考核要求1.識記：Linux系統(tǒng)的發(fā)展、特點和框架結(jié)構(gòu)。2.領(lǐng)會：編程語言在生物信息數(shù)據(jù)分析過程中的重要性和必要性。3.應(yīng)用：要求學(xué)生編寫程序解決實際科研問題。4.分析：利用本章節(jié)所學(xué)知識分析不同類型的生物信息數(shù)據(jù)。5.綜合：要求學(xué)生能夠利用本章知識，能夠獨立完成一項組學(xué)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制，定量分析以及生物學(xué)信息的挖掘。6.評價：從學(xué)生對計算機語言的理解程和使用程度，學(xué)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(xí)教學(xué)部分的考核要求1.掌握NCBI等數(shù)據(jù)庫的使用方法。2.了解序列比對的基本原理，掌握進化樹構(gòu)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(guān)基因功能注釋。5.掌握蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與啟動子原件預(yù)測的方法。6.理解RNA-seq的基本原理，掌握下機數(shù)據(jù)處理分析方式。7.了解linux系統(tǒng)，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(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束進行，設(shè)置1-2道練習(xí)題，時間為15-20分鐘。3.課堂表現(xiàn)主要根據(jù)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(jù)學(xué)生操作的熟練程度、實驗結(jié)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(xiàn)和課程實驗成績。階段測評：根據(jù)階段測評的成績評定。課堂表現(xiàn)：根據(jù)學(xué)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(xué)生實驗課程課堂表現(xiàn)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%+