蛋白质工程概述
【学习目标】
1．知识与技能
了解蛋白质工程的概念。
了解蛋白质工程的基本原理。
2．过程与方法
通过对基本概念、基本原理、科学方法的正确理解和掌握，逐步形成比较、判断、推理、分析、综合等思维能力，具备能运用到的生物学知识评价和解决某些实际问题的能力。
3．情感、态度与价值观：
关注与蛋白质工程有关的社会问题，培养学生的社会责任感。
【学习重难点】
重点：了解蛋白质工程的意义。
难点：了解蛋白质工程对于人类生活和社会生产的价值。
【学习过程】
一、引入
阅读课本内容，读完之后请简述蛋白质工程的概念和基本内容。
蛋白质工程的概念是指通过物理化学与生物化学等技术了解蛋白质的结构与功能，并借助计算机辅助设计、基因定点诱变和重组DNA技术改造基因。以定向改造天然蛋白质,甚至创造自然界不存在的蛋白质的技术。
蛋白质工程概述包括蛋白质工程的一般过程、利用基因工程改造蛋白质的“大改”、“中改”和“小改”、基因定点诱变技术。
二、新课学习
了解蛋白质工程在生产和生活中的应用
1．用于治疗
对于已知空间结构的蛋白质，可以采用定点诱变技术在蛋白质肽链中引入替代氨基酸，从而改变其结构，有目的地改造蛋白质的功能。例如，用于治疗病毒感染和癌症的干扰素是从动物体内提取的，在体外保存很困难。科学家将其分子上的一个半胱氨酸改成丝氨酸，在零下70摄氏度条件下分子的保存期大大延长。
（1）用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是_____。
三、热点讨论
随着蛋白质工程技术的发展，我们已经知道，通过蛋白质工程技术可以生产出速效胰岛素等医疗方面的药品。根据你对蛋白质工程的理解，讨论利用蛋白质工程改变蛋白质的功能可否在医学上大量推广呢？
四、思考与练习
1．简述蛋白质工程的一般过程。
《蛋白质》教学设计 永城市高级中学生物组孟晓 一、设计思路 1、本节是第二章的重点内容，与遗传部分联系很多。 2、由于学生缺乏有关氨基酸和蛋白质的化学知识，而细胞的分子组成又是微观内容， 比较抽象，所以在教学时应注意联系学生的生活经验，利用图解加强教学的直观性， 增加学生对微观内容的感性认识，使学生在主动获取知识的过程中完成重点、难点 知识的学习，提高思维能力，形成相应的观点。宜采用“提出问题—获取信息—解 决问题”的教学模式。 3、利用“科学史话”“科学前沿”的内容拓展学生的视野，激发学生学习的兴趣，其中既有科学方法，又有科学发展的曲折历程，更有科学精神和爱国主义情感的渗透，对学生也是一种情感教育。 二、教学目标 【知识目标】 1．了解蛋白质的功能。 2．了解蛋白质是一种高分子化合物，它的元素组成。了解蛋白质的基本组成单位—氨基酸的种类和结构特点。理解蛋白质的结构（氨基酸连接成多肽的方式及其不同的空间结构）。 3．理解蛋白质结构和功能的相互关系。 4．掌握生物组织中的蛋白质检测方法 【情感态度与价值观】 1. 认同蛋白质是生命活动的主要承担者，树立结构与功能相统一的辩证唯物主义观点 2. 通过阅读“科学史话”与“科学前沿”，知道了我国在蛋白质研究方面的两项重大科研成果，培养了学生爱国主义精神，增强民族自信心和自豪感。 【能力目标】 1．通过理解蛋白质分子结构的层次性及多样性，培养学生化繁为简的学习能力，空间想象能力。通过学习蛋白质结构的组成，进而加深对多糖、核酸等生物大分子的理解。 2．通过联系数学、化学等知识来理解蛋白质的分子结构及其多样性，培养学生跨学科综合分析问题的能力。 3．通过“生物组织的中蛋白质检测”，锻炼学生的动手能力。 三、重点和难点 重点：氨基酸的结构特点、结构通式以及多肽的形成；蛋白质结构多样性和功能多样性；生物组织中的蛋白质检测。 难点：理解蛋白质的基本组成单位—氨基酸，以及其连接成蛋白质的方式；理解蛋白质结构与功能相适应的特点；掌握生物组织中的蛋白质检测方法。 解决方法：在实验环境下，以小组合作学习为主。在个别化学习的基础上，进行讨论交流，并辅以练习法、辅导法、展示法等，帮助学生进行意义建构。 四、教学方法探究式学习法合作学习 五、课前准备多媒体实验室，学生分组，分析材料，实验材料
生物教学中微课设计及应用 陈伟华 杨自西 易德政（中方县第一中学 418000） 【内容摘要】 结合微课“基因工程的基本工具”一节的设计，总结微课选题、课件制作及录制过程，确立了“问题导人--复习旧知--例题解析---误区辨析--巩固练习”[2]教学思路。基因工程的基本工具”这一微课主要目的在于课后复习和知识拓展。得出重视微课设计的有效性，善用微课的可重复性，加强学习困难生的学习的主动性，完善微课的应用。怎样赢得家长的支持和配合也是微课推广中值得进一步探讨的问题。 【关键词】微课设计 微课应用 效果分析 完善微课 一、设计思路 要制作一堂好的微课，必须经过精心准备。从选题、课件制作上打好基础，再加上录屏软件的灵活运用，最终才能得以形成。 1．选题 短短不到lOmin 的微课，每每要花费很大的精力去制作。尤其是一些初学的教师对微课制作不是很熟悉的情况下，则可能耗时更长、花费的精力更大。既然花了这么大的力气，就希望对学生而言是最有帮助的，最有效果的，或者说确实解决了学习中的难点、重点。在平常生物课堂教学中，知识容量大，信息量广，且很多需要现场的体验互动，微课就能满足解决这些常规教学中的问题。微课还侧重于难点的突破、重点的分析、精辟的复习，起到了一石三鸟的作用。 人教版高中生物学选修3“基因工程的基本工具”一节内容的新授课时，通过DNA 模型演示了“基因剪刀”、“基因的针线”、运载体等作用原理，步骤。但因酶比较抽象、且很难描述各种酶之间的差异，再加上实物体积较大，结构复杂，颜色多样，添加起来不是容易的事。尽管在新授课时曾结合相关的练习进行分析，但随着时间推移，再次面对综合性练习时学生会觉得难上加难。如果能利用微课的最大优势即反复可视性，无疑可以加强这个内容的学习效果［1］。 2．课件制作 在微课录制前，制作课件并非必不可少。但对于一个需要用结构图辅以说明的内容，形象生件就尤其显得重要。 （1）确定思路，精选例题 经过多次修改后，最终将该微课的教学思路确定为“问题导人—复习旧知—例题解析—误区辨析—巩固练习”五个环节[2]，并将其呈现在课件上，以便于学生厘清学习的土线脉络。在本案例中，导航条上“复习旧知”细化设置为“切割”和“组装”两个内容，以更直观的方式呈现教学重点。选用的例题也恰好反映出对这两方面知识点的综合考查(图1) G 1’2’3’4’ 5’1’2’ 3’4’ 5’ A 3’,5’-磷 酸二酯 键 3’端5’端 3’端5’端磷酸二酯键
高中生物教案【实验一】生物组织中还原糖、脂肪、蛋白 质的鉴定 一、教学目的 初步掌握鉴定生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。 二、教学建议 教材中本实验安排为验证性实验，有条件的学校可以改为探索性实验，安排在讲课之前，或与讲课同步进行。 本实验难度并不大，但内容较多，实验时间较长，因此，必须作周密安排，才能按时完成。实验中应注意以下几点。 1.增设教师演示实验。上课之前，教师应该准备好做演示实验所需的实验材料、用具、仪器和试剂等。同时，逐项完成还原糖、脂肪、蛋白质3类有机物的鉴定实验。在实验课上，将3个实验的正确结果分别展示在讲台上，并作扼要的介绍，以便使学生将自己的实验结果与教师的演示实验作比较。 2.实验中学生应分工合作。在“还原糖的鉴定”实验中，当每组两个学生中的一个制备生物组织样液时，另一个学生可以用酒精灯将水煮开，以便缩短实验的等待时间。在“脂肪的鉴定”实验中，一个学生制作临时装片时，另一个学生则可以调试显微镜。另外，在完成前两个实验时，一个学生洗刷试管、清洗玻片和整理显微镜，另一个学生则可以进行后一个实验的操作。 3.关于鉴定还原糖的实验，在加热试管中的溶液时，应该用试管夹夹住试管上部，并放入盛开水的大烧杯中加热。注意试管底部
不要接触烧杯底部，同时试管口不要朝向实验者，以免试管内溶液沸腾时冲出试管，造成烫伤。如果试管内溶液过于沸腾，可以上提试管夹，使试管底部离开大烧杯中的开水。 4.做鉴定还原糖和蛋白质的实验时，在鉴定之前，可以留出一部分样液，以便与鉴定后的样液的颜色变化作对比，这样可以增强说服力。 5.斐林试剂的甲液和乙液混合均匀后方可使用，切勿将甲液和乙液分别加入组织样液中。 三、参考资料 还原糖的鉴定原理生物组织中普遍存在的还原糖种类较多，常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖。它们的分子内都含有还原性基团（游离醛基或游离酮基），因此叫做还原糖。蔗糖的分子内没有游离的半缩醛羟基，因此叫做非还原性糖，不具有还原性。本实验中，用斐林试剂只能检验生物组织中还原糖存在与否公务员之家，全国公务员共同天地，而不能鉴定非还原性糖。 斐林试剂由质量浓度为0.1g／mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.05g／mL的硫酸铜溶液配制而成，二者混合后，立即生成淡蓝色的Cu(OH)2沉淀。Cu(OH)2与加入的葡萄糖在加热的条件下，能够生成砖红色的Cu2O沉淀，而葡萄糖本身则氧化成葡萄糖酸。其反应式如下： CH2OH—(CHOH)4—CHO＋2Cu(OH)2→CH2OH—(CHOH)4—COOH＋Cu2O↓＋2H2O
研究生课程考试卷 学号、姓名： j20112001 苗天锦 年级、专业：2011生物化学与分子生物学 培养层次：硕士 课程名称：生物信息学 授课学时学分： 32学时 2学分 考试成绩： 授课或主讲教师签字：
生物信息学现状与展望 摘要：生物信息学是一门新兴学科，起步于20世纪90年代，至今已进入"后基因组时代"，本文对生物信息学的产生背景及其研究现状等方面进行了综述，并展望生物信息学的发展前景。生物信息学的发展在国内、外基本上都处在起步阶段。 关键词：生物信息学；生物信息学背景；发展前景 一、生物信息学概述 1.生物信息学发展历史 随着生物科学技术的迅猛发展，生物信息数据资源的增长呈现爆炸之势，同时计算机运算能力的提高和国际互联网络的发展使得对大规模数据的贮存、处理和传输成为可能，为了快捷方便地对已知生物学信息进行科学的组织、有效的管理和进一步分析利用，一门由生命科学和信息科学等多学科相结合特别是由分子生物学与计算机信息处理技术紧密结合而形成的交叉学科——生物信息学(Bioinformatics)应运而生,并大大推动了相关研究的开展, 被誉为“解读生命天书的慧眼”【1】。 研究生物细胞的生物大分子的结构与功能很早就已经开始，1866年孟德尔从实验上提出了假设：基因是以生物成分存在。1944年Chargaff发现了著名的Chargaff规律，即DNA中鸟嘌呤的量与胞嘧定的量总是相等，腺嘌呤与胸腺嘧啶的量相等。与此同时，Wilkins与Franklin用X射线衍射技术测定了DNA纤维的结构。1953年James Watson 和FrancisCrick在Nature杂志上推测出DNA 的三维结构（双螺旋）。Kornberg于1956年从大肠杆菌（E.coli）中分离出DNA 聚合酶I（DNA polymerase I），能使4种dNTP连接成DNA。Meselson与Stahl （1958）用实验方法证明了DNA复制是一种半保留复制。Crick于1954年提出了遗传信息传递的规律，DNA是合成RNA的模板，RNA又是合成蛋白质的模板，称之为中心法则（Central dogma），这一中心法则对以后分子生物学和生物信息学的发展都起到了极其重要的指导作用。经过Nirenberg和Matthai（1963）的努力研究，编码20氨基酸的遗传密码得到了破译。限制性内切酶的发现和重组DNA的克隆（clone）奠定了基因工程的技术基础【2】。自1990年美国启动人类基因组计划以来，人与模式生物基因组的测序工作进展极为迅速。迄今已完成了约40多种生物的全基因组测序工作，人基因组约3x109碱基对的测序工作也接近完成。至2000年6月26日，被誉为生命“阿波罗计划”的人类基因组计划终于完成了工作草图，预示着完成人类基因组计划已经指日可待。生物信息学已成为整个生命科学发展的重要组成部分，成为生命科学研究的前沿。 2.生物信息学研究方向 2.1 序列比对
1、BLAST教案所程序中，哪个方法是不存在的？（D） A：BLASTP B：BLASTN C：BLASTX D:BLASTQ 2、下列哪个软件不是常用来观察蛋白质结构视图的？（D） A：AVS B：Chimera C:MICE D:HMM 3、下列哪个不是点突变的类型?(A) A:染色体畸变 B：错义突变 C：无义突变 D：移码突变 4、基因突变的效应不包括：（C） A：有利突变 B：中性突变 C：移码突变D：遗传多态现象 5、人类基因组的结构特点不包括：（A） A：基因进化 B：基因数目 C：基因重复序列 D：基因组复制 6、世界上三大数据库不包括：（B） A:NCBI B:BLAST C:UCSC D:Ensembl 7、常用序列比对方法错误的是：（C） A：编辑距离 B：点阵描图 C：局部比对 D：记分模式 8、下列哪个不是蛋白质结构模型？（D） A：同源性模型 B：折叠识别 C：ab initio折叠 D： MoLScript结构9、下列哪个选项不是微阵列实验设计的内容？（A） A：贝叶斯网络法 B：对照组的选择 C：重复样本的使用 D：随机化原则10、构建序列进化树的一般步骤不包括：（A） A：建立DNA文库 B：建立数据模型 C：建立取代模型 D：建立进化树 11、下列中属于一级蛋白质结构数据库的是：（C） A. EMBL B. DDBJ C. PDB D.SWISS-PROT 12．蛋白质结构预测分为：（B） A．一级和三级结构预测 B. 二级和空间结构预测 C. 三级和空间结构预测 D. 二级和三级结构预测 13．数据挖掘的四个步骤不包括下列哪个：（C） A. 数据选择 B. 数据转换 C. 数据记录 D. 结果分析 14．下列哪项不是生物学研究必备的工具：（A） A.数据分析Ｂ．数据统计Ｃ．因素分析Ｄ．多元回归分析 15.Linux中rmdir 命令的功能是：（D） A．改变工作目录 B.删除工作目录 C. 创建目录 D.删除空目录 16．BLAST教案所程序中，哪个方法是不存在的？（D） A：BLASTP B：BLASTN C：BLASTX D:BLASTQ 17．下列哪个不是蛋白质结构模型？（D） A：同源性模型 B：折叠识别 C：ab initio折叠 D： MoLScript结构18．人类基因组的结构特点不包括：（A） A：基因进化 B：基因数目 C：基因重复序列 D：基因组复制 19、下列哪个选项不是微阵列实验设计的内容？（A） A：贝叶斯网络法 B：对照组的选择 C：重复样本的使用 D：随机化原则20、构建序列进化树的一般步骤不包括：（A） A：建立DNA文库 B：建立数据模型 C：建立取代模型 D：建立进化树三、填空题
生物微课是什么 生物专业的微课，以下是微课的概念，希望对你有所帮助 “微课”是指以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点难点疑点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。 一、“微课”的组成 “微课”的核心组成内容是课堂教学视频（课例片段），同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、 练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”了一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。因此， “微课”既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。 二、“微课”的主要特点 （1）教学时间较短：教学视频是微课的核心组成内容。根据中小学生的认知特点和学习规律，“微课”的时长一般为5—8分钟左右，最长不宜超过10分钟。因此，相对于传统的40或45分钟的一节课的教学课例来说，“微课”可以称之为“课例片段”或“微课例”。 （2）教学内容较少：相对于较宽泛的传统课堂，“微课”的问题聚集，主题突出，更适合教师的需要：“微课”主要是为 了突出课堂教学中某个学科知识点（如教学中重点、难点、疑点内容）的教学，或是反映课堂中某个教学环节、教学主题的教与学活动，相对于传统一节课要完成的 复杂众多的教学内容，“微课”的内容更加精简，因此又可以称为“微课堂”。 （3）资源容量较小：从大小上来说，“微课”视频及配套辅助资源的总容量一般在几十兆左右，视频格式须是支持网络在线播放的流媒体格式（如rm,wmv,flv等），师生可流畅地在线观摩课例，查看教案、课件等辅助资源；也可灵活方便地将其下载保存到终端设备（如笔记本电脑、手机、MP4等）上实现移动学习、“泛在学习”，非常适合于教师的观摩、评课、反思和研究。 （4）资源组成/结构/构成“情景化”：资源使用方便。“微课”选取的教学内容一般要求主题突出、指向明确、相对完 整。它以教学视频片段为主线“统整”教学设计（包括教案或学案）、课堂教学时使用到的多媒体素材和课件、教师课后的教学反思、学生的反馈意见及学科专家的 文字点评等相关教学资源，构成了一个主题鲜明、类型多样、结构紧凑的“主题单元资源包”，营造了一个真实的“微教学资源环境”。这使得“微课”资源具有视
第2章 组成细胞的分子 第2 节 生命活动的主要承担者——蛋白质 一、学习目标： （一）知识目标： 1．说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程 2．概述蛋白质的结构和功能 （二）能力、情感目标： 1. 培养学生分析、处理信息的能力 2. 认同蛋白质是生命活动的主要承担者 二、本节教学重难点 重点：（1）氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程； （2）蛋白质的结构和功能 难点：（1）氨基酸形成蛋白质的过程； （2）蛋白质的结构多样性的原因 三、教法及教学程序 在教学方法的选择方面，我主要采用了阅读法、观察法、分析法、谈话法和讨论法，多举生活事例，使课堂气氛能更加活跃。这样也可将抽象的问题具体化，复杂的问题形象化，充分发挥学生的主观能动性，促使学生积极参与思维，基本上体现了素质教育的主导思想。激发学生的求知欲。 在指导学生学习方面，侧重于让学生通过阅读自学、分组讨论等方式，培养他们的自学能力和参与意识，实现由学会到会学过程的转变。 四、板书设计：（简洁明了，适于学生记忆巩固知识。） 组成元素 化学结构 结构特点 脱水缩合 空间结构 氨基酸蛋白质 结构通式 蛋白质的多样性 种类 蛋白质的功能
六、教学评价与反思 《生物课程标准》指出：“教师应积极开发和利用各种课程资源，改变仅仅依靠教科书开展生物教学的传统教学。”根据建构主义学习理论，本节课的教学在一开始就为学生的学习创设一个全新的教学情境，将学生的生活经验融入到课堂教学中，并开展讨论交流的教学方法，改变了传统的讲述方法，将理论知识学习与生活实践紧密相连，有利于激发学生的学习积极性，促进学生的自主学习、自主探究能力的培养，同时也较好落实科学—技术—社会（STS）的教育。在新知识讲授过程中采用比较归纳、自主探究的教学，活跃了课堂教学中学生的学习气氛，充分发挥学生的主体参与学习意识，有利于激发学生的学习热情，培养学生的自主学习能力和自主探究能力。在结合信息技术与学科整合的基础上充分发挥媒体优势，增强直观性，分解了难点的内容，加深对知识的理解。在本节课的教学中始终围绕以学生为主体，创设主体性教学情境，为学生的学习提供一个情境—协作—会话的学习环境，更好地促使学生的自主学习能力的发展，培养学生的观察、比较、归纳推理、协作探究以及交流讨论等综合能力。
生物信息学课程设计报告 题目：用blast、clustalx2和mega来分析鼠伤寒沙门氏菌的四环素抗性基因 专业：生物技术 班级：11-2 学号：11114040235 姓名：邹炜球 指导教师：马超 广东石油化工学院生物工程系 2013年 12 月 21 日
摘要 生物信息学(Bioinformatics)是研究生物信息的采集，处理，存储，传播，分析和解释等各方面的一门学科，它通过综合利用生物学，计算机科学和信息技术而揭示大量而复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘。本课程设计主要通过分析鼠伤寒沙门氏菌的四环素抗性基因来介绍生物信息学里面常用的数据库NCBI和一些常用的软件（如blast、clustalx2、Primer Premier 5和mega），由于生物信息学这一门课在生物研究领域所起到的作用非常大，所以熟练一些常用的生物信息学软件和数据库是非常有必要的。 关键词：NCBI、blast、clustalx2、Primer Premier 、mega、生物信息学、序列比对、系统发育树
目录 1绪论 (4) 1.1生物信息学的发展概况 (4) 1.2生物信息学的发展展望 (4) 2 课题设计内容 (5) 2.1以某一基因或蛋白为研究对象搜索一条序列（DNA长度为300-1500bp,蛋白质序列 为100-500）及相关信息，并分别表示出他的GENBANK和FASTA格式 (6) 2.2以设计内容1为目标序列进行BLAST分析 (7) 2.3通过BLAST或相关软件下载8条基因或蛋白质序列 (9) 2.4以8条基因序列进行多序列比对 (10) 2.5依照设计内容4构建系统发育树 (10) 2.6以其中一条基因序列设计一条长度为200-500bp的一对引物 (12) 参考文献 (16)
常用数据库 在DNA序列方面有GenBank、EMBL和等 在蛋白质一级结构方面有SWISS-PROT、PIR和MIPS等 在蛋白质和其它生物大分子的结构方面有PDB等 在蛋白质结构分类方面有SCOP和CATH等 生物信息学的主要研究内容 1、序列比对（Alignment） 基本问题是比较两个或两个以上符号序列的相似性或不相似性。序列比对是生物信息学的基础，非常重要。两个序列的比对有较成熟的动态规划算法，以及在此基础上编写的比对软件包BLAST和FASTA，可以免费下载使用。这些软件在数据库查询和搜索中有重要的应用。 2、结构比对 基本问题是比较两个或两个以上蛋白质分子空间结构的相似性或不相似性。已有一些算法。 3、蛋白质结构预测，包括2级和3级结构预测，是最重要的课题之一 从方法上来看有演绎法和归纳法两种途径。前者主要是从一些基本原理或假设出发来预测和研究蛋白质的结构和折叠过程。分子力学和分子动力学属这一范畴。后者主要是从观察和总结已知结构的蛋白质结构规律出发来预测未知蛋白质的结构。同源模建（Homology）和指认（Threading）方法属于这一范畴。虽然经过30余年的努力，蛋白结构预测研究现状远远不能满足实际需要。 4、计算机辅助基因识别(仅指蛋白质编码基因)。最重要的课题之一 基本问题是给定基因组序列后，正确识别基因的范围和在基因组序列中的精确位置.这是最重要的课题之一，而且越来越重要。经过20余年的努力，提出了数十种算法，有十种左右重要的算法和相应软件上网提供免费服务。原核生物计算机辅助基因识别相对容易些，结果好一些。从具有较多内含子的真核生物基因组序列中正确识别出起始密码子、剪切位点和终止密码子，是个相当困难的问题，研究现状不能令人满意，仍有大量的工作要做。 5、非编码区分析和DNA语言研究，是最重要的课题之一 在人类基因组中，编码部分进展总序列的3~5%，其它通常称为“垃圾”DNA，其实一点也不是垃圾，只是我们暂时还不知道其重要的功能。分析非编码区DNA 序列需要大胆的想象和崭新的研究思路和方法。DNA序列作为一种遗传语言，不仅体现在编码序列之中，而且隐含在非编码序列之中。 6、分子进化和比较基因组学，是最重要的课题之一 早期的工作主要是利用不同物种中同一种基因序列的异同来研究生物的进化，构建进化树。既可以用DNA序列也可以用其编码的氨基酸序列来做，甚至于可通过相关蛋白质的结构比对来研究分子进化。以上研究已经积累了大量的工作。近年来由于较多模式生物基因组测序任务的完成，为从整个基因组的角度来研究分子进化提供了条件。 7、序列重叠群（Contigs）装配 一般来说，根据现行的测序技术，每次反应只能测出500或更多一些碱基对的序列，这就有一个把大量的较短的序列全体构成了重叠群（Contigs）。逐步把它们拼接起来形成序列更长的重叠群，直至得到完整序列的过程称为重叠群装配。拼接EST数据以发现全长新基因也有类似的问题。已经证明，这是一个NP-完备
初中生物学微课选题的教学设计 摘要：随着新课程改革的深入开展，要求学生转变学习方式，在课堂学习中充分发挥主人翁精神，学习并掌握多种学习方法，提高学习兴趣。随着我国信息技术与通信技术的快速发展，利用高质量的微课教学可以促进全体学生的共同提高。本文在深入研究人体“呼吸运动”这一内容的基础上，论述了微课的选课与设计。 关键词：初中生物学；微课选题；教学设计 微课是一种最近兴起的新型教学方法，当前已经得到了广大师生的普遍认可，涌现出数不胜数的微课资源。中小学的微课包括丰富的资源，其主要表现为微视频，是利用网络传播的，突破了时间与空间的局限性，学生可以随时随地下载微课课件开展自主学习。笔者从事初中生物教学工作多年，结合自身实际教学经验论述了初中生物微课的选题与教学设计的主要应用手段。 一、关于微课选题 一个微课重视表现一个主题，因此微课选题具有非常重要的作用。要求其选题做到简明扼要，微课的关键就是“微”，其在内容、问题、研究等过程中普遍要求“微”，要求其内容以解决核心问题为主。微课重视发现学生学习中存在的共性问题，在此基础上确定合适的主题。
主题可以以实际学习中的重点与难点为主，也可以涉及实验操作、实验观察、探究实验、模型制作、学习方法等，要以“小而精”为核心内容，有着独立、完整的特点。可以解决教学活动中的重点问题与难点问题，同时结合多媒体的特点确定主题。如笔者在教学过程中意识到，七年级学生在学习“呼吸运动”一节时，大多学生不能顺利理解此部分内容，这种现象牵涉到学生掌握的物理知识。假如设计宽泛的主题，包含多个知识点，详细讲解教学内容，可以将全部内容制作成一系列微课资源。如关于洋葱切片的观察就存在着多个方面的知识，也要求学生对此开展实验，制作成微课专题当然也是一个最好的选择。因为微课的应用对时间有着严格的要求，因此在明确主题后就需处理其表现内容，达到“微”的目的。如一旦确定“呼吸运动”的主题，则应深入学生中间掌握学生的实际学习需求，了解学生学习中的难点，才能使微课设计具有较强的针对性。一旦整个选题设计取得了较好的成果，那么就会迅速吸引全体学生的注意力，激发学生的学习欲望，学生会始终保持最佳学习状态，此节课必然是成功的。所以在微课选题过程中可以应用合理的图片、动画、视频等多种手段，有效调动学生的学习积极性，自然可以发展学生的思维水平。在此，教师还需为微课的应用创建一个与主题相符的教学情境，才能使微课发挥最大的作用。 二、关于微课的教学设计
高中生物中“生命活动的主要承担者——蛋白质”教学设计 091301230 林守云09生科2 课题：生命活动的主要承担者——蛋白质 一、教学内容分析：蛋白质的结构是本节教学的重点和难点，也是本章的难点，可通过食品 包装袋上的营养成分表，认识蛋白质的重要性及作用，并激发学生探究 蛋白质结构的兴趣。 教材地位：《分子与细胞》第2章“组成细胞的分子”第2节——生命活动的主要承担者（蛋白质） 知识地位：该内容以第2章第一节“细胞中的元素和化合物”中蛋白质是细胞中主要的有机物为基础，学习该内容利于“细胞膜的结构”和“物质的跨膜运输”等知识点的 学习。 课程标准的要求：概述蛋白质的结构和功能。 二：教学目标 知识与技能：1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。 2.阐述蛋白质的结构和功能。 3.会解释蛋白质结构多样性的原因。 过程与方法：1.跨学科知识运用的能力。 2.收集资料、分析资料的能力。 情感态度与价值观：1.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 2.关注蛋白质研究的新进展。 3.了解更多蛋白质的功能。 三、教学重点、难点 重点：1.氨基酸的通式 2.蛋白质的结构及其多样性 3.蛋白质的功能 难点：1.肽键数及脱水数的计算
四、教学策略 学情分析：学生对于氨基酸和蛋白质的化学知识还很缺乏，在进行讲解时应当注意与生活实际相结合，利用图表和挂图等直观教学模具，增加学生的感性认识。引导学生主 动地获取知识，提高形象思维能力。 教法：关于蛋白质的结构利用分层教学的方法，按照氨基酸──二肽──多肽──蛋白质的层次来认识，由易到难，层层递进。在讲解氨基酸的结构时，用几个氨基酸让学生找出共同点，启发学生的观察力。氨基酸脱水缩合形成多肽时，讲清脱水缩合、肽键、二肽和多肽的概念。形成的肽键数、脱水数可以用球棍模型，画图的方式让学生理解，使记忆更加形象。 讲述蛋白质的结构多样性时要指出其原因及与氨基酸的种类和数目的关系，从而体现出蛋白质的功能与结构相适应的生物学观点。 学法：先是观察法和讨论法得出氨基酸通式，同学们合作探究肽键数的计算公式，并用学练合作法对学习的内容进行巩固。 五、教学资源的准备 ppt幻灯片、食品包装袋 六、教学计划 采用互动式教学和教师讲授的模式，用2课时完成。先以教师提供讨论素材，组织引导学生讨论，共同总结，然后教师讲授本节难点。 第一课时：第一阶段，教师介绍氨基酸及其通式。第二阶段，教师讲解蛋白质的结构及其多样性。小结复习本节内容。 第二课时：第一阶段，复习上节内容，讲解蛋白质功能；第二阶段，复习两节全部内容，做课后习题。 七、教学流程
生物信息学在药物设计中的应用 SJ 摘要：生物信息学是在数学、计算机和生命科学的基础上形成的一门新型交叉学科，是指为理解各种数据的生物学意义，运用数学、计算机科学与生物学手段进行生物信息的收集、加工、储存、传播、分析与解析的科学。随着生物信息学的发展，其在药物开发中起着越来越重要的作用。本文简要的综述了生物信息学在药物设计中的应用。 关键词：生物信息学；药物设计；靶标 1 生物信息学 1.1生物信息学概述 自1990年人类基因组计划正式启动以来，其迅猛发展造成了生物学数据的迅速膨胀，大量多样化生物学数据蕴含着大量生物学规律，这些规律是解决许多生命之谜的关键所在。因此人们对生物学数据搜集、管理、处理、分析、释读能力的要求迅速提升，计算机技术也越来越多地应用于处理人类基因组研究产生的海量数据及相关生物信息。一门由生物学、计算机科学及应用数学等学科交叉形成的新兴学科——生物信息学应运而生。生物信息学利用计算机科学技术，结合生物学、数学、物理学、化学、信息学和系统科学等理论和方法，通过高容量的数据库、繁多的搜索系统、快速的网络通讯和分析工具对生物信息资源进行收集、存储、分析、利用、共享、服务、研究与开发。 其研究重点主要体现在基因组学和蛋白组学两方面。具体说，是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构与功能的生物信息。目前基因组学的研究出现了几个重心的转移：一是将已知基因的序列与功能联系在一起的功能基因组学研究；二是从作图为基础的基因分离转向以序列为基础的基因分离；三是从研究疾病的起因转向探索发病机理；四是从疾病诊断转向疾病易感性研究。生物芯片(Biochip)的应用将为上述研究提供最基本和必要的信息及依据，将成为基因组信息学研究的主要技术支撑。生物信息学的发展为生命科学的进一步突破及药物研制过程革命性的变革提供了契机。就人类基因组来说，得到序列仅仅是第一步，后一步的工作是所谓后基因组时代的任务，即收集、整理、检索和分析序列中表达的蛋白质结构与功能的信息，找出规律。 1.2生物信息学的阶段 前基因组时代（20世纪90年代前）：这一阶段主要是各种序列比较算法的建立、生物数据库的建立、检索工具的开发以及DNA和蛋白质序列分析等。
药物信息学在新药研发中的作用 药物信息学是应用人类基因组计划产生的大量数据和全球分子生物学研究的结果，探讨发现药物的新靶点，新方法，促进药物研究过程的交叉学科，涉及生物信息学，化学信息学，计算机化学，组合化学等多领域学科，并包括药物代谢动力学性质和毒性预测，高内涵筛选及代谢模型等综合信息在新药发现和发展中的整合，分析和应用。药物信息学对于加快新药发现。缩短新药的研发周期起着非常重要的作用！同时介绍网络时代国内外药物研究进展检索、药物研究实验数据检索、药物研究专利状况检索、药品市场、药品企业收益等医药信息检索方法、途径。 在生物信息学概念提出的同时，研究人员就认识到生物信息学在药物研究中的重要性，应用生物信息学开展新药研究已成为生物信息学研究的重要方向之一，在生物信息学研究中，最早被确定的应用目标之一就是药物研究，药物研究是生物信息学用途最广价值最高的应用领域。药物研究花费昂贵而且过程漫长，一个新药从发现到临床应用，大约需要10年时间，所需花费5亿~10亿美元。特别是在药物发现的过程中，需要消耗的时间和费用更高，直接制约着新药研究的速度。将药物信息学引入到新药研究的过程，可以极大的加快新药研究的过程，缩短研究周期，降低研究费用。从药物研究的全过程来看，几乎每一个环节都与药物信息学有着密切的关系。如新药发现，药物的临床前研究和临床研究，都可以通过药物信息学的技术方法。深入全面的认识药物的作用机制，解释药物的作用，评价药物的效果，确
定药物的应用前景，近年来关于基因组药物学的研究，为药物信息学在药物研究领域的应用开辟了新的途径。应用药物信息学研究基因组药物学，不仅能为药物研究提供新的技术和方法，加快药物研究的进展，提高药物研究的水平；同时应用药物信息学方法，也可以直接获得新药的信息。 药物靶点的发现技术，其主要方式是进行药物合计和筛选，其主要围绕药物作用靶点进行，药物研究的主要瓶颈就在于药物靶点的发现，目前全世界治疗药物的作用生物靶标分子大约有500个。发现型的药物靶点已成为新药发现或药物筛选的主要任务之一。药物作用巴靶点是猪具有重要生理或者病理功能，能够与药物相结合并产生药理作用的生物大分子及其特定的结构位点。 海量化合物虚拟筛选技术，在进行药物靶点研究的同时，应用生物信息学技术和计算机辅助筛选相结合，开辟了新的药物发现途径。在生物信息学研究基础上，利用获得的蛋白质结构和功能信息，采用以多样性分析为基础的虚拟库技术和以模式识别为基础的计算机虚拟筛选技术直接进行药物筛选，可显著提高药物筛选速度。 利用药物信息学整合高效合成技术，化合物数目不足是制约先导化合物发现与优化的主要瓶颈之一。目前主要通过结合一多样性分析为基础的虚拟库技术和以模式识别为基础的虚拟筛选技术针对不同的靶标筛选命中的化合物，然后经过合成得到实体分子，在进行生物评价以确定筛选的准确性。再生个过程中，化合物的合成效率制约着新药发现的速度，需要利用已有药物的信息学简历合成库提供综合的
生物信息学在医学领域的应用研究现状 摘要生物信息学是研究生物信息处理(采集、管理和分析应用),并从中提取生物学新知识的一门科学,它连接生物数据和医学科学研究。生物信息数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域，截止至2010年，总数已达1230个。生物信息学已不断渗透到医学领域的研究中。生物信息学在医学领域中主要应用于医学基础研究、临床医学、药物研发和建立与医学有关的生物信息学数据库。 关键词生物信息学，医学，应用 前言据统计,生物学信息正以每14个月翻一倍的速度增长。随着基因组及蛋白质序列数据库的快速增长,以及从这些序列中获取最大信息的需求,生物信息学(bioinformatics)作为一门独立学科应运而生。简言之,生物信息学就是利用计算和分析工具去收集、解释生物学数据的学科。生物信息学是一门综合学科,是计算机科学、数学、物理、生物学的结合。它对于管理现代生物学和医学数据具有重大意义,其研究成果将对人类社会和经济产生巨大推动作用。生物信息学的基础是各种数据库的建立和分析工具的发展。 数据库 迄今为止,生物学数据库总数已达500个以上。归纳起来可分为4大类:即基因组数据库、核酸和蛋白质一级结构数据库、生物大分子三维空间结构数据库,以及以上述3类数据库和文献资料为基础构建的二级数据库。 生物信息学在临床医学上的应用 1.疾病相关基因的发现:很多疾病的发生与基因突变或基因多态性有关。发 现新基因是当前国际上基因组研究的热点,使用生物信息学的方法是发现新基因的重要手段。目前发现新基因的主要方法有多种:(1)基因的电脑克隆:所谓基因的“电脑克隆”, 就是以计算机和互联网为手段,发展新算法,对公用、商用或自有数据库中存储的表达序列标签(express sequence tags,EST)进行修正、聚类、拼接和组装, 获得完整的基因序列, 以期发现新基因。(2)通过多序列比对从基因组DNA 序列中预测新基因[1]:从基因组序列预测新基因,本质上是把基因组中编码蛋白质的区域和非编码蛋白质的区域区分开来。(3)发现单核苷酸多态性[2]:现在普遍认为SNPs研究是人类基因组计划走向应用的重要步骤。这主要是因为SNPs将提供一个强有力的工具,用于高危群体的发
第一节《生物的特征》微课教学设计 教学设计思路： 在认识生物与非生物的基础之上，通过展示图片和实物观察，引导学生说出生物的特征，在教学活动过程中，培养学生观察、表达、分析问题和解决问题的能力。从微课教学过程中培养学生的自主学习的能力。 教学目标： 一、知识目标： 能够举例说明生物具有的共同特征。 二、能力目标： 提高观察能力、发散思维能力、分析问题的能力和表达能力。 三、情感目标： 增强心爱大自然、保护大自然的情感，更加心爱生活，爱护生命。 重点难点： 1．引导学生观察生命活动的现象，并得出生物的基本特征是本节教学的重点。 2．一些生物的分外生理现象的分析和归类是本节教学的难点。 课前准备： 1．活体生物如：盆载的植物体１-２种； 2．动物标本１-２件； 3．珊瑚；小机器人；有关的投影片等。 【教学过程】 1、对照课件，学生完善“观察”的预习笔记。
2、投影情景图片，启发学生找出生物与非生物；投影各种动物、植物图片，启发学生归纳出生物与非生物的本质区别。 3、投影：植物的生命活动幻灯（需要水、矿物质，进行光合作用形成有机物）；动物捕获食物的生命活动幻灯。启发学生归纳生物的特征之一：生物的生活需要营养。 4、让学生闭嘴捏鼻感受呼吸。投影幻灯：小鸟在呼吸；野牛在晨光中呼吸。启发学生归纳生物的特征之一：生物能进行呼吸。 5、投影幻灯：小狗排尿；“撒尿小孩”的铜像；落叶。启发学生归纳生物的特征之一：生物能排出身体内产生的废物。 6、投影幻灯：猎豹追捕猎物；河鲀清静、受惊吓；含羞草；玉米细苗。启发学生归纳生物的特征之一：生物能对外界刺激作出反应。 7、投影幻灯：红狐的生长；胎儿的发育；菜豆的生长。启发学生归纳生物的特征之一：生物能生长和繁殖。 8、补充生物的其他特征。 9、归纳小结生物的共同特征。 10、课堂练习
生命活动的主要承担者——蛋白质的教学设计 一、教材分析 “生命活动的主要承担者——蛋白质”是高中生物课程标准人教版必修模块1《分子与细胞》第二章“组成细胞的分子”中第二节内容。本节是在学生已经掌握了细胞中化合物的种类和如何检测生物组织中的蛋白质之后,进行进一步的学习。通过对氨基酸形成蛋白质过程的学习,分析蛋白质多样性的直接原因和根本原因,从而体会生物多样性的原因。结合教材及生活实际分析蛋白质的功能,认同蛋白质是生命活动的主要承担者,为本书其他章的学习及高中生物课程其他模块的学习做铺垫。 二、教学目标 知识与技能目标 （1）说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。（2）阐述蛋白质的结构和功能。 过程与方法目标 （1）培养学生跨学科分析综合能力。 （2）收集资料、分析资料的能力。 情感态度价值观目标 （1）认同蛋白质是生命活动的主要承担者。 （2）关注蛋白质研究的新进展。
（3）讨论蛋白质的重要作用。 三、重点和难点 重点：氨基酸的结构特点及氨基酸形成蛋白质的过程；蛋白质的结构和功能。 难点：氨基酸形成蛋白质的过程及涉及的相关计算问题。四、 教学设计思路 教学过程是在“学生为主体，教师为主导”的教学理念的指导下进行的，在教学过程中以学生自主学习、小组合作探究学习为主，提高学生的自主学习能力和合作探究能力。以自学、合学、展学、评学的教学思路进行。让学生能够真正明确脱水缩合的过程中，物质变化的来龙去脉，以便从整体上认识、理解和掌握脱水缩合过程。 五、教学过程的实施 （一）课前内容的检查，查漏补缺 由一位同学带领学生复习关于氨基酸和脱水缩合以及蛋白质结构和 功能的有关内容，为本节课内容的学习打下基础。 （二）情景导入、展示目标。 【教师】根据本节课的学习目标。（多媒体展示，强调重难点）
高中生物必修一：《生命活动的主要承担者蛋白质》 教学教案 高中生物必修一：《生命活动的主要承担者蛋白质》教学教案 高中生物必修一《生命活动的主要承担者蛋白质》教案 教学内容 本节关于组成细胞的重要物质蛋白质的内容，是学习本书其他章节的基础，也是学习高中生物课程其他模块的基础。在学习本节之前，《细胞中的元素与化合物》一节中对“蛋白质”这一概念有一定的阐述，介绍了蛋白质是细胞内最多的有机化合物以及蛋白质的检测方法。从而为进一步学习蛋白质到底是什么，蛋白质有什么功能奠定了一定的基础。本节主要包括三方面的内容：氨基酸的种类、蛋白质的结构及其多样性、蛋白质的功能。其中，“氨基酸及其种类”是学习后面两部分的基础。只有对氨基酸的结构特点掌握的基础上，才能进一步学习氨基酸是怎样脱水缩合形成多肽，进而形成蛋白质的，同时能加深对蛋白质结构多样性的理解。 教学目标 1.知识目标 “说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程”、“概述蛋白质的结构和功能”。 2.能力目标 教材中并没有直接给出氨基酸的结构通式，而是让学生观察4种氨基酸的结构，通过思考与讨论，找出氨基酸的共同特点，加深对氨基酸结构的理解。这种让学生通过主动探究得出结论的处理方式，是的特点之一，是落实探究性学习课程理念的具体体现。关于蛋白质结构和功能的多样性，教材采用图文并茂的形式，让学生在获取形
象、丰富的信息内容的同时，培养分析和处理信息的能力。 3.情感、态度、价值观目标 考虑到认同生命的物质性对于树立唯物主义观点具有重要意义，而本节内容恰好说明了生命活动的物质基础的重要方面──许多生命活动是靠蛋白质来完成的，因此，在情感态度与价值观方面，就确定了“认同蛋白质是生命活动的主要承担者”。世界上第一个人工合成蛋白质的诞生，是我国科学家在生物学史上创造的奇迹。让学生在了解蛋白质研究有关的科学史和前沿进展的同时，培养爱国主义精神，增强民族自信心和自豪感。 教学重点 1、氨基酸的分子结构。 2、蛋白质的分子结构方式和多样性。 3、蛋白质的功能。 教学难点 1、氨基酸的分子结构通式 2、蛋白质的分子结构 教学用具 多媒体资料 板书设计 一、氨基酸及其种类 1.氨基酸是组成蛋白质的基本单位 2.氨基酸的通式H2N—C—C—OH 二、蛋白质结构及其多样性 脱水缩合：一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。
生物信息学在医学领域的应用前沿 摘要：生物信息学是有生命科学、信息学、数学、物理、化学等学科相互交融而形成的新兴学科。生物信息数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域，截止至2010年，总数已达1230个。生物信息学已不断渗透到医学领域的研究中。生物信息学在医学领域中主要应用于医学基础研究、临床医学、药物研发和建立与医学有关的生物信息学数据库。 关键词：生物信息学；医学；基因；应用 生物信息学是20世纪80年代以来随着人类基因组生命科学与信息科学以及数学、物理、化学等学科相互交融而形成的新兴学科，是当今最具发展前途的学科之一。人类基因组计划的顺利推进产生了海量基因数据，这些数据中蕴藏着丰富的生物学内涵，如果能充分挖掘并加以利用，可能揭示出很多对人类有用的信息。生物信息学已经成为生物学、医学、农学、遗传学、细胞生物学等学科发展的强大推动力量。随着生物信息学研究的深入与发展，它已不断渗透到医学领域的研究中。近年来，伴随着对基因组的研究不断深入，部分应用领域取得了令人瞩目的突破，其潜在的经济利益更是吸引了众多国家、企业及大量科研人员投入到相关研究中，生物信息学得到了迅猛的发展。 一、主要数据库 数据库是生物信息学的主要内容，各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。截止至2010年，生物信息数据库总数已达1230个。生物信息数据可可分为一级数据库和二级数据库。一级数据库的数据都直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单的归类整理和注释，如Genbank数据库、SWISS-PROT数据库；二级数据库是在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上针对特定目标衍生而来，是对生物学知识和信息的进一步整理，如人类基因组图谱库GDB。 在医学领域中常用的生物信息数据库主要有：核酸类数据库，如NCBI核苷酸序列数据库(Gen Bank )、欧洲核苷酸序列数据库(EMBL)、日本DNA 数据库(DDB)等；蛋白相关数据库，如蛋白质数据库(SWISS-PROT)、蛋白质信息资源库(HR)、Entrez 的蛋白三维结构数据库(MMDB)、蛋白质交互作用数据库(DIP)等；疾病相关数据库，包括综合临床数据库，如NCBI疾病基因数据库、Gene Cards等；遗传性疾病数据库，如遗传性疾病数据库(GDB)、人类遗传性疾病数据库(Gene Dis)等；肿瘤相关数据库，如肿瘤基因组解剖工程(CGAP)等；心血管疾病相关数据库，如心血管疾病相关生物医学数据库(Cardio)、心脏疾病计划及临床决策支持系统(HDP &CDM)等；免疫性疾病数据库，如免疫功能分子数据库( HMM)、免疫缺陷资源库(IDR)等；药物相关数据库，如药物和疾病数据库(Drugs)、FDA药品评审与研究中心(CDER)等。 二、生物信息学在医学领域的应用 2.1 生物信息学在医学基础研究中的应用 2.1.1 新基因的发现与鉴定 疾病的发生发展与特异基因的改变有关，鉴定与疾病相关的基因是科学家在积极探索的一个方向，对治疗某些疑难杂症带来新的契机。发现新基因是当前国际上基因组研究的热点，使用生物信息学的方法是发现新基因的重要手段。现在很多疾病的致病基因已经发现，包括癌症、肥胖、哮喘、心脑血管病等，其中与癌症相关的原癌基因约有1000个，抑癌基因约有100个。 目前发现新基因的主要方法有以下3种：①通过多序列比对从基因组DNA序列中预测新基因，其本质是把基因组中编码蛋白质的区域和非编码蛋白质的区域区分开来。②基因的电子克隆，即以计算机和互联网为手段，通过发展新算法，对生物信息数据库中存储的表达序列标签进行修正、聚类、拼接和组装，获得完整的基因序列，以期发现新基因。③发现单核苷酸多态性。 例如，2010年我国学者通过生物信息学EST 拼接技术，RT－PCR等技术，克隆出30个人类未知功能的新基因，并通过生物信息学分析该基因