高中生物甲状腺激素的分级调节教学课件
生物信息学的主要研究内容
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
高中生物 每日一题 甲状腺激素分泌的分级调节 新人教版必修3
每日一题甲状腺激素分泌的分级调节 高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆ 典例在线 下图是在寒冷环境中高等动物甲状腺激素分泌的调节示意图，以下叙述正确的是 A．在寒冷的环境中，激素③的分泌增加，但与温度感受器无关 B．切除垂体后，①的分泌会增加，③的分泌会立即停止 C．切除甲状腺后，①和②的分泌会增加，但不促进代谢 D．给动物注射③，反馈调节使①和②的分泌增加 【参考答案】C 点睛：对于激素，考生还必须掌握激素既不组成细胞结构，也不提供能量，也不起催化作用，仅仅起着“信使”的作用，将生物信息传递给靶细胞，对生理生化反应起着调节作用。 学霸推荐 1．下列关于垂体的叙述，错误的是 A．可以分泌生长激素 B．可调节、控制下丘脑的活动
C．可以分泌促甲状腺激素 D．可支配甲状腺的活动 2．人体的甲状旁腺和甲状腺C细胞分别分泌甲状旁腺素和降钙素。下图表示的是人体血钙浓度变化的示意图，下列相关叙述正确的是 A．降钙素能促进肾小管对钙离子的重吸收过程 B．人体血钙浓度在神经系统的调节下处于动态平衡 C．甲状旁腺素和降钙素对血钙的调节表现为拮抗作用 D．甲状旁腺素只能通过促进肾集合管对钙离子的重吸收而提高血钙浓度 3．如图是对甲状腺分泌活动的调节示意图(a、b、c代表激素)。下列叙述中错误的是 A．结构乙表示垂体 B．激素a为促甲状腺激素 C．甲状腺细胞是激素b的靶细胞 D．激素c含量过高时会抑制甲分泌激素a 答案 1．【答案】B 【解析】垂体可以分泌生长激素，A项不符合题意；下丘脑通过分泌促激素释放激素来调节和控制垂体的活动，B项符合题意；受到下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的刺激后，垂体可以分泌促甲状腺激素，C项不符合题意；垂体分泌促甲状腺激素，支配甲状腺的活动，D项不符合题意。 2．【答案】C 项错误；甲状旁腺素通过作用于骨和肾而提高血钙浓度，降钙素通过作用于骨而降低血钙
高中生物必修三实验教案汇总
实验一生物体维持PH稳定的机制 【实验原理】 细胞代谢会产生许多酸性物质，如碳酸等，人和动物吃的食物消化吸收后经代谢会产生一些酸性或碱性物质，这些酸性或碱性物质进入内环境，常使PH发生偏移。但一般情况下，机体能通过使PH稳定在一定范围内。 【目的要求】 通过比较自来水、缓冲液（如Na2HPO4、NaH2PO4等的溶液，在加入酸或碱后，能使PH的变化减弱）和生物材料在加入酸或碱后PH的变化，推测生物体是如何维持PH稳定的。 【实验过程】 一、材料用具 生物材料（肝匀浆、马铃薯匀浆、用水5：1稀释的鸡蛋清、黄瓜匀浆），PH=7的磷酸缓冲液，0.1mol/L HCl（盛于滴瓶中）、0.1mol/L NaOH（盛于滴瓶中）、4副防护手套、50ml烧杯1个、50ml量筒1个，彩色铅笔、PH计或万能PH试纸、镊子、自来水。 二、方法步骤和记录 1、将2.5ml自来水倒入50ml烧杯中 2、用PH计成PH试纸测试，并作记录 3、一次加一滴0.1mol/L HCl，然后，加入5滴后再测PH，重复这一步骤直到加入了30滴为止。将PH测定结果记入表中。 4、，并向其中倒入25ml自来水。测定并记录起始PH，再如步骤3，一滴一滴地加入0.1mol/L的NaOH，测定并记录PH。 5、充分冲洗烧杯，用代替自来水，重复步骤1至步骤4，记录结果 6、充分冲洗烧杯，分别代替自来水，重复步骤1至4记录结果。 三、现象观察 不同实验材料PH变化记录表 四、实验结论 1、根据所得数据，以酸或碱的滴数为横轴以PH为纵轴，画出自来水PH变化的曲线。以实线表示加入酸后PH的变化，虚线表示加入碱后PH的变化。再用其他颜色的线条分别表示生物材料、缓冲液PH的变化情况。 2、根据实验结果，说出不同实验材料PH变化的特点。 五、实验评价 你的实验测得的不同情况下的PH值是否存在误差？分析误差存在的原因，如何降低误差？ [误区警示] 1、实验过程中，出现了很多次的“充分冲洗烧杯”请你分析目的是什么？ 解析：第一次“充分冲洗烧杯”是为了避免酸性物质HCl与碱性物质NaOH发生中和发应，使实验现象不明显，减少误差。 第二次和第三次“充分冲洗烧杯”是为了防止不同的生物材料混合，影响实验效果。 2、实验过程中腐蚀性物质使用注意事项及解决措施。 解析：HCl和NaOH都有腐蚀性，应避免它与皮肤和眼睛接触，也不要入口。若有洒落或溅出，要立即用水冲洗15min，并告诉老师。 3、生物材料最好是一种植物材料，一种动物材料。 【问题探究】 一、问题思考
甲状腺激素分泌的调节.
三、甲状腺激素分泌的调节 甲状腺机能活动主要受下丘脑-腺垂体-甲状腺轴的调节。此外，还可进行一定程度的自身调节和神经调节（图10-3）。 图10-3 甲状腺激素分泌调节示意图 →表示促进…→表示抑制 （一）下丘脑-腺垂体-甲状腺轴 下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素（TRH）经垂体门脉系统至腺垂体，有促进促甲状腺激素（TSH）合成和释放的作用。TSH促进甲状腺激素合成、释放的每个环节。TSH还能刺激甲状腺腺泡细胞核酸与蛋白质的合成，使腺细胞增生，腺体增大。因此TSH对甲状腺具有全面的促进作用。 血液中T4、T3浓度升高时，可反馈抑制腺垂体TSH的合成与分泌，T4、T3的释放也随之减少；反之则增多。这种负反馈作用是体内T4、T3浓度维持生理水平的重要机制。例如，当饮食中缺碘造成甲状腺激素合成减少时，甲状腺激素对腺垂体的负反馈作用减弱，TSH的分泌量增多，从而刺激甲状腺细胞增生，甲状腺肿大，临床上称为单纯性甲状腺肿。 （二）自身调节 甲状腺能根据碘供应的情况，调整自身对碘的摄取和利用以及甲状腺激素的合成与释放，这种调节完全不受TSH影响，故称自身调节。 外源碘量增加时，最初T4、T3合成增加，但超过一定限度后，T4、T3合成速度不再增加，反而明显下降。过量的碘产生的抗甲状腺效应称碘阻滞效应（Wolff-Charkoff效应）。自身调节作用使甲状腺机能适应食物中碘供应量的变化，从而保证腺体内合成激素量的相对稳定。利用过量碘产生的抗甲状腺效应，临床上常用大剂量碘处理甲状腺危象和作手术前准备。 （三）自主神经与免疫系统对甲状腺活动的影响
甲状腺受自主神经的支配。刺激交感神经可使甲状腺激素合成、分泌增加；刺激支配甲状腺的副交感神经则甲状腺激素合成、分泌减少。 甲状腺活动还受免疫系统的影响。B淋巴细胞可合成激活TSH受体的抗体，如甲状腺Graves病（简称GD），又称毒性弥漫性甲状腺肿，是一种伴甲状腺激素分泌增多的器官特异性自身免疫疾病，患者体内存在激活TSH受体的抗体。最初，这种抗体取名为长效甲状腺刺激素（LATS），以后又取名为甲状腺刺激免疫球蛋白（TSI）等。TSI能激活甲状腺细胞的TSH 受体，引起甲亢和甲状腺肿大，其作用酷似TSH作用。
高三生物专题复习生物实验设计教案
生物实验设计 一. 教学内容 生物实验设计 二. 学习重点 了解有关高考生物实验设计的题型，一般的解题方法。 三. 学习过程 （一）考试说明 要求考生能掌握《教学大纲》中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论；能够根据要求设计简单的实验方案。 所谓设计型实验题，就是题目要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象，主要考查学生是否理解实验原理和学会分析实验结果，是否具有在不同情况下迁移知识的能力。 （二）生物高考实验设计基本题型 1. 续写实验步骤的题型 这类题目的题干中已经提供了比较多的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。 2. 评价和纠正给定的实验步骤的题型 试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力，同时还考查考生的科学态度和科学精神方面的水准。 3. 独立设计实验方案的题型 这类题型是与研究性学习相配套的，要求学生要具有严谨的科学态度，对实验过程有所体验，考查的过程性要求主要体现在课题的选择及理由阐述、研究方法的理解和运用、研究成果的类型选择等。题目有一定的开放性，便于考生发挥个性特长。 （三）生物实验设计题应对策略 1. 生物高考实验设计的三种题型虽然在形式上有一定的差异，但在答题中却有共同点，先要认真研究课题，找出其中的实验变量和反应变量，其次是构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获手段，最后再选择适宜的实验材料，在注意实验步骤关联性的前提下表达实验的方法步骤。在实验方法和步骤设计中最重要的是把握好变量控制。 2. 重视课本实验的复习。考试说明明确提出了，要求“理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技术”。这一要求，在2003年高考中也得到了体现，如第33题，考查的就是对课本实验的理解。 3. 挖掘课本知识点中所蕴含的实验因素。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，都包含培养实验能力的基点，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法。例：生长素的发现过程中，涉及生长素产生的部位、感光的部位、反应
生物信息学实验指导讲解
生物信息学实验指导 适用专业：生物技术与制药大类 生物技术 编写：解增言 生物信息学院 2014年9月
目录 实验1 在线BLAST同源序列查询 (3) 实验2 本地BLAST同源序列查询 (8) 实验3 利用ClustalX与MEGA进行多序列比对与分子系统发生树构建 (10) 实验4 利用RNAfold预测RNA二级结构 (14) 实验5 Pfam蛋白质结构域分析 (17) 实验6 利用PSSpred预测蛋白质二级结构 (19) 实验7 利用Cn3D和RasMol分析蛋白质三级结构 (21) 实验8 利用GO及EST数据分析基因功能 (24)
实验1 在线BLAST同源序列查询 一、实验目的 1．了解同源序列查询的原理和用途； 2．掌握利用NCBI在线BLAST工具查找同源序列的方法。 二、实验原理 在生物学种系发生理论中，若两个或多个结构具有相同的祖先，则称它们同源（homologous）。分子生物学中的同源指两条序列来自于一条共同的祖先序列。一般来说，相似超过一定程度的序列具有同源性。在生物信息学研究中，常用序列比对（alignment）来研究序列的同源性以及推测物种之间的关系。 最常见的比对是蛋白质序列之间或核酸序列之间的两两比对，通过比较两个序列之间的相似区域和保守性位点，寻找二者可能的分子进化关系。进一步的比对是将多个蛋白质或核酸同时进行比较，寻找这些有进化关系的序列之间共同的保守区域或位点，从而探索导致它们产生共同功能的序列模式。此外，还可以把蛋白质序列与核酸序列相比来探索核酸序列可能的表达框架；把蛋白质序列与具有三维结构信息的蛋白质相比，从而获得蛋白质折叠类型的信息。 比对还是数据库搜索算法的基础，将查询序列与整个数据库]的所有序列进行比对，从数据库中获得与其最相似序列的已有的数据，能最快速的获得有关查询序列的大量有价值的参考信息，对于进一步分析其结构和功能都会有很大的帮助。近年来随着生物信息学数据大量积累和生物学知识的整理，通过比对方法可以有效地分析和预测一些新发现基因的功能。 序列两两比对 序列比对的理论基础是进化学说，如果两个序列之间具有足够的相似性，就推测二者可能有共同的进化祖先，经过序列内残基的替换、残基或序列片段的缺失、以及序列重组等遗传变异过程分别演化而来。序列相似和序列同源是不同的概念，序列之间的相似程度是可以量化的参数，而序列是否同源需要有进化事实的验证。在残基－残基比对中，可以明显看到序列中某些氨基酸残基比其它位置上的残基更保守，这些信息揭示了这些保守位点上的残基对蛋白质的结构和功能是至关重要的，例如它们可能是酶的活性位点残基，形成二硫键的半胱氨酸残基，与配体结合部位的残基，与金属离子结合的残基，形成特定结构motif的残基等等。但并不是所有保守的残基都一定是结构功能重要的，可能它们只是由于历史的原因被保留下来，而不是由于进化压力而保留下来。因此，如果两个序列有显著的保守性，要确定二者具有共同的进化历史，进而认为二者有近似的结构和功能还需要更多实验和信息的支持。通过大量实验和序列比对的分析，一般认为蛋白质的结构和功能比序列具有更大的保守性，因此粗略的说，如果序列之间的相似性超过30%，它们就很可能是同源的。 早期的序列比对是全局的序列比较，但由于蛋白质具有的模块性质，可能由于外显子的交换而产生新蛋白质，因此局部比对会更加合理。通常用打分矩阵描述序列两两比对，两条序列分别作为矩阵的两维，矩阵点是两维上对应两个残基的相似性分数，分数越高则说明两个残基越相似。因此，序列比对问题变成在矩阵里寻找最佳比对路径，目前最有效的方法是Needleman-Wunsch动态规划算法，在此基础上又改良产生了 Smith-Waterman算法和SIM算法。在 FASTA程序包中可以找到用动态规划算法进行序列比对的工具LALIGN，它能给出多个不相互交叉的最佳比对结果。
必修一高中生物实验教案
生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定 一、实验原理 （1）鉴定实验设计的理念： 某些化学试剂+ 生物组织中有关有机化合产生特定的颜色反应。 （2）具体原理： ①可溶性还原糖+ 斐林试剂→砖红色沉淀。 ②脂肪小颗粒+ 苏丹Ⅲ染液→橘黄色小颗粒。 ③蛋白质+ 双缩脲试剂→紫色反应。 二、目标要求 初步掌握鉴定生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。 三、重点、难点 1.重点 ①初步掌握鉴定生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。 ②通过实验的操作和设计培养学生的动手能力，掌握探索实验设计技巧，从而培养创新思维能力。 2.难点 根据此实验方法、原理，设计实验来鉴定常见食物的成分。 四、实验材料 1.可溶性还原糖的鉴定实验:选择含糖量较高、颜色为白色或近白色的植物组织，以苹果、梨为最好。 2.脂肪的鉴定实验:选择富含脂肪的种子，以花生种子为最好(实验前浸泡3h～4h)。 3.蛋白质的鉴定实验:可用浸泡1d～2d的黄豆种子(或用豆浆、或用鸡蛋蛋白)。 五、仪器、试剂 1.仪器:剪刀,解剖刀,双面刀片,试管,试管架,试管夹,大小烧杯,小量筒,滴管,玻璃漏斗,水浴锅,研钵,石英砂,纱布,载玻片,盖玻片,毛笔,吸水纸,显微镜。 2.试剂:①斐林试剂(0.1g/L的NaOH溶液+ 0.05g/mL的CuSO4溶液)；②苏丹Ⅲ染液；③双缩脲试剂；④体积分数为50%的酒精溶液；⑤蒸馏水。 六、方法步骤 1.制备试剂。 2.可溶性还原糖的鉴定、方法、步骤。 3.脂肪的鉴定、方法、步骤。 4.蛋白质的鉴定、方法、步骤。 七、教学过程 新课引入：我们在化学中学习过物质的鉴定，其原理是被鉴定的物质与所用的化学试剂要么发生颜色反应，要么产生沉淀，我们生物学上也采用此原理，在生物学中物质鉴定的理念是：某些化学试剂能够使生物组织中的有关有机化合物产生特定的颜色反应。 新课教学：（具体原理） ①可溶性还原糖+ 斐林试剂→砖红色沉淀。（水浴加热） ②脂肪小颗粒+ 苏丹Ⅲ染液→橘黄色小颗粒。（要显微镜观察） ③蛋白质+ 双缩脲试剂→紫色反应。（要先加A液NaOH 溶液再加B液CuSO4溶液） 今天，我们学习鉴定生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的基本方法。 （一）、还原糖的鉴定 1、还原糖的鉴定步骤: 选材：苹果：洗净、去皮、切块，取5g放如研钵中 制备组织样液研磨成浆：加石英砂，加5 ml水研磨 注入组织样液2ml 过滤：将玻璃漏斗插入试管中，漏斗上垫一层纱布 加斐林试剂：2ml（由斐林试剂甲液和乙液充分混合而成，不能分别加入）
生物信息学复习题及答案(陶士珩)
生物信息学复习题 一、名词解释 生物信息学, 二级数据库, FASTA序列格式, genbank序列格式, Entrez，BLAST，查询序列（query），打分矩阵（scoring matrix），空位（gap），空位罚分，E 值, 低复杂度区域，点矩阵（dot matrix），多序列比对，分子钟，系统发育（phylogeny），进化树的二歧分叉结构，直系同源，旁系同源，外类群，有根树，除权配对算法（UPGMA），邻接法构树，最大简约法构树，最大似然法构树，一致 树（consensus tree），bootstrap，开放阅读框（ORF），密码子偏性（codon bias），基因预测的从头分析法，结构域（domain），超家族，模体（motif），序列表谱（profile），PAM矩阵，BLOSUM，PSI-BLAST，RefSeq，PDB数据库，GenPept， 折叠子，TrEMBL，MMDB，SCOP，PROSITE，Gene Ontology Consortium，表谱（profile）。 二、问答题 1）生物信息学与计算生物学有什么区别与联系？ 2）试述生物信息学研究的基本方法。 3）试述生物学与生物信息学的相互关系。 4）美国国家生物技术信息中心（NCBI）的主要工作是什么？请列举3个以上NCBI 维护的数据库。 5）序列的相似性与同源性有什么区别与联系？ 6）BLAST套件的blastn、blastp、blastx、tblastn和tblastx子工具的用途 什么？ 7）简述BLAST搜索的算法。 8）什么是物种的标记序列？ 9）什么是多序列比对过程的三个步骤？ 10）简述构建进化树的步骤。 11）简述除权配对法（UPGMA）的算法思想。 12）简述邻接法（NJ）的算法思想。 13）简述最大简约法（MP）的算法思想。 14）简述最大似然法（ML）的算法思想。 15）UPGMA构树法不精确的原因是什么？ 16）在MEGA2软件中，提供了多种碱基替换距离模型，试列举其中2种，解释其 含义。 17）试述DNA序列分析的流程及代表性分析工具。 18）如何用BLAST发现新基因？ 19）试述SCOP蛋白质分类方案。 20）试述SWISS-PROT中的数据来源。 21）TrEMBL哪两个部分？ 22）试述PSI-BLAST 搜索的5个步骤。 三、操作与计算题 1）如何获取访问号为U49845的genbank文件？解释如下genbank文件的LOCUS行提供的信息： LOCUS SCU49845 5028 bp DNA linear PLN 21-JUN-1999 2）利用Entrez检索系统，对核酸数据搜索，输入如下信息，将获得什
(完整)高中生物实验课的教学方法研究课题
《高中生物实验课的教学方法研究》课题 结题报告 沛县湖西中学欧惠菁 一、课题的提出背景 新的《生物课程标准》明确地提出“提高学生科学素养”这一理念，并将此作为本次生物课改重要目标之一。多年来，我国《生物学大纲》中的课程目标是按照基本知识、能力、态度的顺序排列。实验题型是考查学生能力的有效题型，近年实验题型的比值也逐渐增高。 生物学科中的实验教学一是限于学校的客观条件，二是课时不够，一周两节课，即使没有实验教学任务也是很难完成的。既要发展学生的探究能力，又要解决实验课的重难点，基于此，许多教师盲目追求学生参与，教学成了满堂的自主探索、合作、讨论的过程，课堂成了“乱言堂”，教师成了旁观者，影响教学重难点的解决。课堂教学是实施素质教育的主阵地，如何让学生在有限的课堂教学时间内有效地学习，是我们教师要解决的一个重要问题 二、研究意义 传统的实验课大多是教师课前讲授有关的知识，实验课也只是简单的照本宣科，重复书上的步骤。学生热热闹闹，教师疲于维持课堂纪律，一堂课收效甚微。学生并没有发展相应的探究能力。既要发展学生的探究能力，又要解决实验课的重难点，是一个值得研究的教学问题。把实验融于探究式的教学模式中，即凸显学生的主体地位，也重视教师的主导的功能。耗时的实验操作由师生课余时间完成，探究的过程在课堂完成。 （1）通过本课题的研究形成一种新的实验教学模式，即探究式实验教学。 （2）通过本课题的研究，及探究活动的的开展，使学生亲身经历探究的过程，使学生在探讨过程中逐步建构自己的知识体系，领悟科学探究的方法。从而发展其创新能力、动手操作能力、探究能力。 (3)通过课题的研究和实施，实现探究性学习的教育价值，培养学生进行科学探究的一般能力，获得对科学的兴趣与理解；在体验实践科学探究的一般过程中，学会科学探究的各种技能，领悟科学观念，培养科学精神，养成良好的科学习惯并形成科学的价值观；在整个科学探究活动的过程中，培养学生的独立性、自主性，培养问题意识、研究意识、交流意识与合作意识，为学生的可持续发展和健全人格奠定基础。 (4)通过此课题的研究，提高教师的反思与行动研究的能力，提升教师实施科学探究的能力，促进教师的专业化发展和专业水准的提高，也是目的之一。 三、研究内容 本课题主要研究的是高中生物实验课的有效性教学主要涉及如下方面 （1）实验课中课堂的导入 导入是课堂教学的重要组成部分，是整个教学过程的起点，因此，导入的设计在知识深度上必须具有可行性，在实施教学目标上要把握方向性，在设计的形式与内容上要增强趣味性，在思维的训练上要具有启发性，在情感意志的培养上要具有引导性，为完成知识的传授、能力的培养及思想教育，创造一个良好的开端。 （2）实验课中探究问题的设计 思维总是从问题开始的，提问是最古老的教学方法之一。有质量的提问是一节课的课眼所在，是激发学生探究欲望的钥匙。也是教学重难点解决的重要途径之一。设置什么样的问题才能调动学生的积极性、激发学生的兴趣，究竟哪些问题能够真正成为学生学习的“任务驱动”，探究过程中学生自主活动的重点是什么，教师重点指导探究的哪些方面，如何引导学生探讨问题，而不偏离教学的重难点。
生物信息学中的序列比对算法
生物信息学中的序列比对算法 张永１，王瑞２ （１．南昌航空大学计算机学院，江西南昌３３００６３；２．江西大宇职业技术学院，江西南昌３３００３８） 摘要：生物信息学是以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。序列比对是生物信息学中的一个基本问题，设计快速而有效的序列比对算法是生物信息学研究的一个重要内容，通过序列比较可以发现生物序列中的功能、结构和进化的信息，序列比较的基本操作是比对。本文介绍了序列比对算法的发展现状，描述了常用的各类序列比对算法，并分析了它们的优劣。 关键词：生物信息学；双序列比对；多序列比对 中图分类号：ＴＰ３０１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）０３－１０１８１－０４ ＳｅｑｕｅｎｃｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ１，ＷＡＮＧＲｕｉ２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＮａｎｃｈａｎｇＨａｎｇｋｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００６３，Ｃｈｉｎａ；２．ＪｉａｎｇｘｉＤａｙｕＶｏｃａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００３８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓｉｓｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｓｔｏｒｅ，ｒｅｔｒｉｅｖｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｓｅｑｕｅｎｃｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｉｓａｂａ－ｓｉｃｐｒｏｂｌｅｍｉｎＢｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ，ａｎｄｉｔｓｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｉｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｒａｐｉｄａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅａｌｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｗｅｍａｙｄｉｓｃｏｖ－ｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｑｕｅｎｃｅｓｂｙｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｍｐａｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔａｃｔｕａｌｉｔｙｏｆｓｅｑｕｅｎｃｅａｌｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｓｖａｒｉｅｔｙｏｆｓｅｑｕｅｎｃｅａｌｉｇｎｍｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄ－ｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ；ＰａｉｒｗｉｓｅＳｅｑｕｅｎｃｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ；ＭｕｌｔｉｐｌｅＳｅｑｕｅｎｃｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ １引言 生物信息学是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，最初常被称为基因组信息学。生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是２１世纪自然科学的核心领域之一。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，分析序列中表达结构与功能的生物信息。 生物信息学的研究重点主要体现在基因组学和蛋白质学两方面，具体地说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达结构和功能的生物信息。生物信息学的基本任务是对各种生物分析序列进行分析，也就是研究新的计算机方法，从大量的序列信息中获取基因结构、功能和进化等知识。在从事分子生物学研究的几乎所有实验室中，对所获得的生物序列进行生物信息学分析已经成为下一步实验之前的一个标准操作。而在序列分析中，将未知序列同已知序列进行相似性比较是一种强有力的研究手段，从序列的片段测定，拼接，基因的表达分析，到ＲＮＡ和蛋白质的结构功能预测，物种亲缘树的构建都需要进行生物分子序列的相似性比较。例如，有关病毒癌基因与细胞癌基因关系的研究，免疫分子相互识别与作用机制的研究，就大量采用了这类比较分析方法。这种相似性比较分析方法就称为系列比对（ＳｅｑｕｅｎｃｅＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）。目前，国际互联网上提供了众多的序列比对分析软件。然而，不同的分析软件会得到不同的结果，同时所使用的参数在很大程度上影响到分析的结果。有时常常会由于采用了不合适的参数而丢失了弱的但却具有统计学显著性意义的主要信息，导致随后的实验研究走弯路。因此，生物信息学中的序列比对算法的研究具有非常重要的理论与实践意义。 序列比对问题根据同时进行比对的序列数目分为双序列比对和多序列比对。双序列比对有比较成熟的动态规划算法，而多序列比对目前还没有快速而又十分有效的方法。一般来说，评价生物序列比对算法的标准有两个：一为算法的运算速度，二为获得最佳比对结果的敏感性或准确性。人们虽已提出众多的多序列比对算法，但由于问题自身的计算复杂性，它还尚未得到彻底解决，是 收稿日期：２００７－１１－２５ 基金资助：南昌航空大学校自选（ＥＣ２００７０６０８６） 作者简介：张永（１９７７－），男，硕士，辽宁铁岭人，南昌航空大学计算机学院讲师，研究方向：生物信息学、信息处理；王瑞（１９７７－），男，江西大宇职业技术学院外语系助教。
甲状腺激素分泌的调节机制-教(学)案
甲状腺激素分泌的调节机制 【教学分析】 本节容包括甲状腺激素分泌的调节机制、激素调节的实例等两部分容，其中甲状腺激素分泌的调节机制是本节课的重点。高三学生初步具备了利用课本知识解决实际问题的能力，通过前面容的学习对甲状腺激素的生理功能有一定的认识，但对甲状腺激素分泌的调节机制及其对于机体维持稳态的重要意义却知之较少。因此本节课将紧密联系学生生活实际，通过教师引导，学生思考、讨论、交流等可以比较充分的完成教学任务。 【设计理念】 本节课以“提高学生的生物科学素养；面向全体学生；注重与现实生活的联系”的课程理念来设计教学的过程，运用比喻，化抽象为具体，引导学生归纳总结甲状腺激素分泌过程中存在的调节机制，并用于解释与之相关的生活现象（缺碘性地方性甲状腺肿）。教学过程中，让学生成为学习活动的主体，教师要尽量创设学生活动的机会，为学生的学习提供必要的指导和知识铺垫。本节容与实际生活是密切相关的，因此要引导学生把所学的知识与现实生活相结合。这种结合一方面可体现在以社会生活中的实际问题作为背景，分析挖掘这些问题中包含的科学知识，另一方面体现在运用知识去分析和解决社会生活中的问题。 【教学目标】 1、知识目标：据图说明甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节的机制，
说出激素调节的特点。 2、能力目标：尝试运用反馈调节的原理，解释缺碘性地方性甲状腺肿的致病机理。 3、情感目标：学会合理膳食，形成健康的生活状态。 【教学重难点】 教学重点：甲状腺激素分泌的调节机制 教学难点：运用甲状腺激素分泌的调节机制来分析生活实例 【教学方法】 讲授法教学与启发式教学相结合：通过生活中的实例（乌什县的缺碘性地方性甲状腺肿）引出甲状腺激素分泌存在的调节机制。运用教具和板书阐明具体的调节机制，并引导学生运用甲状腺激素分泌调节机制解释生活中的实例。 【教学用具】 图片展示地方性甲状腺肿的症状，卡纸和板书展示甲状腺激素分泌的调节机制。 【教学板书】 市场信息
2019-2020年高三生物专题复习 生物实验设计教案
2019-2020年高三生物专题复习生物实验设计教案 一. 教学内容 生物实验设计 二. 学习重点 了解有关高考生物实验设计的题型，一般的解题方法。 三. 学习过程 （一）考试说明 要求考生能掌握《教学大纲》中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论；能够根据要求设计简单的实验方案。 所谓设计型实验题，就是题目要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象，主要考查学生是否理解实验原理和学会分析实验结果，是否具有在不同情况下迁移知识的能力。 （二）生物高考实验设计基本题型 1. 续写实验步骤的题型 这类题目的题干中已经提供了比较多的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。 2. 评价和纠正给定的实验步骤的题型 试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力，同时还考查考生的科学态度和科学精神方面的水准。 3. 独立设计实验方案的题型 这类题型是与研究性学习相配套的，要求学生要具有严谨的科学态度，对实验过程有所体验，考查的过程性要求主要体现在课题的选择及理由阐述、研究方法的理解和运用、研究成果的类型选择等。题目有一定的开放性，便于考生发挥个性特长。 （三）生物实验设计题应对策略 1. 生物高考实验设计的三种题型虽然在形式上有一定的差异，但在答题中却有共同点，先要认真研究课题，找出其中的实验变量和反应变量，其次是构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获手段，最后再选择适宜的实验材料，在注意实验步骤关联性的前提下表达实验的方法步骤。在实验方法和步骤设计中最重要的是把握好变量控制。 2. 重视课本实验的复习。考试说明明确提出了，要求“理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技术”。这一要求，在2003年高考中也得到了体现，如第33题，考查的就是对课本实验的理解。 3. 挖掘课本知识点中所蕴含的实验因素。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，都包含培养实验能力的基点，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法。例：生长素的发现过程中，涉及生长素产生的部位、感光的部位、反应
生物信息学考试复习
——古 A．名词解释 1. 生物信息学：广义是指从事对基因组研究相关的生物信息的获取，加工，储存，分配，分析和解释。狭义是指综合应用信息科学，数学理论，方法和技术，管理、分析和利用生物分子数据的科学。 2. 基因芯片：将大量已知或未知序列的DNA片段点在固相载体上，通过物理吸附达到固定化（cDNA芯片），也可以在固相表面直接化学合成，得到寡聚核苷酸芯片。再将待研究的样品与芯片杂交，经过计算机扫描和数据处理，进行定性定量的分析。可以反映大量基因在不同组织或同一组织不同发育时期或不同生理条件下的表达调控情况。 3. NCBI：National Center for Biotechnology Information.是隶属于美国国立医学图书馆（NLM）的综合性数据库，提供生物信息学方面的研究和服务。 4. EMBL：European Molecular Biology Laboratory.EBI为其一部分，是综合性数据库，提供生物信息学方面的研究和服务。 5. 简并引物：PCR引物的某一碱基位置有多种可能的多种引物的混合体。 6. 序列比对：为确定两个或多个序列之间的相似性以至于同源性，而将它们按照一定的规律排列。
7. BLAST：Basic Local Alignment Search Tool.是通过比对(alignment)在数据库中寻找和查询序列(query)相似度很高的序列的工具。 8. ORF：Open Reading Frame.由起始密码子开始，到终止密码子结束可以翻译成蛋白质的核酸序列，一个未知的基因，理论上具有6个ORF。 9. 启动子：是RNA聚合酶识别、结合并开始转录所必须的一段DNA序列。原核生物启动子由上游调控元件和核心启动子组成，核心启动子包括-35区（Sextama box）TTGACA，-10区（Pribnow Box）TATAAT，以及+1区。真核生物启动子包括远上游序列和启动子基本元件构成，启动子基本元件包括启动子上游元件（GC岛，CAAT盒），核心启动子（TATA Box，+1区帽子位点）组成。 10. motif：模体，基序，是序列中局部的保守区域，或者是一组序列中共有的一小段序列模式。 11. 分子进化树：通过比较生物大分子序列的差异的数值重建的进化树。 12. 相似性：序列比对过程中用来描述检测序列和目标序列之间相似DNA碱基或氨基酸残基序列所占的比例。 同源性：两个基因或蛋白质序列具有共同祖先的结论。13.
高中生物趣味教学案例及分析
高中生物趣味教学案例及分析生物作为一门自然学科，其趣味性是区别于其他学科的一大显著特征。要让学生喜欢上生物课，就要尽可能增强课堂教学趣味性，激发学生的学习兴趣。所谓趣味教学就是把一些与学科有关的有趣知识和有助于调动课堂气氛的灵活的教学方法引用于教学过程中，以引起学生的注意和兴趣，以调动学生参与课堂思考、探讨、解答问题的积极性，达到良好教学效果的一种教学方法。因而，在生物教学中，恰当使用趣味案例会起到画龙点睛的作用，也会收到较好的教学效果。下面就结合教学实践介绍多种类型的趣味教学实例，并进行进一步分析。一、使用幽默、夸张的教学语言感染吸引学生。教学幽默在课堂教学中的有效应用，避免了板着面孔说教而引发的学生憎恶情绪，而是在笑声中引发学生意味深长的思索或茅塞顿开后的愉悦。案例当同学们昏昏欲睡时，我在讲台上激情飞扬地说同学们，你们现在这样的状态，便像是注射了过量胰岛素后的症状。也有点类似缺少甲状腺激素后的症状，慵懒而无活力。那么，同学们是被注射了过量胰岛素，还是甲状腺被切除了呢？学生一听乐了，沉闷的气氛一扫而空。有时，学生上课过于活跃，常常漫无边际地插嘴。对此，我对学生讲同学们是不是把酶加多了，反应如此激烈。若再不降温，老师可要加水稀释了。学生们一听笑了，态度一改从前。二、运用报刊上的新闻内容穿插讲课或介绍最新生物成果，能活跃课堂气氛。案例一从2003 年的到，再追溯到天花、鼠疫，以及西班牙大流感，还可以联想到二十一世纪杀
伤力最大的生物武器及各个国家对生物武器的研究。这些都是学生非常感兴趣的话题。高中生物新教材在内容的编排上，力图构建一种联系现实生活的氛围，创设一种进一步理解和应用生物学知识的情境。案例二1998 年洪水泛滥直接造成一千多人死亡，国家损失巨大，其罪魁祸首是长江中上游森林被大量砍伐。近年来，黄河每年断流达100 多天，这是大自然向人类发出的警告。大炼钢铁炼就了多少荒山。先围湖造田，后返田还湖，浪费了人民多少血汗。听说过多利羊吗？还有最新的一些生物科技产品，等等。生物学知识日新月异，发展很快。为了赶上时代步伐，教师有必要经常上网查阅资料，了解现代生物学新成果、新观念，结合新教材内容相关知识，如克隆人事件、转基因生物与生物效应器等生物高新技术知识等，让学生也关注社会、关注生物学热点。事实证明，这种潜移默化的熏陶在学生中产生了巨大的影响，他们非常关注生物科学发展的动向，科学成就也成了同学们爱谈论的话题之一。三、适当介绍一些与生物学有关的趣闻轶事，能使枯燥的知识趣味化，抽象的内容具体化。学生一般都喜欢听故事，老师可抓住学生这一心理特征，寓故事于生物教学之中，在教学设计时，能用故事导入的尽量用故事导入，这样既调动了学生的求知欲，又为学生创设了一个轻松愉悦的学习情境。案例一在讲《伴性遗传》时，以英国皇族病趣闻作为引言历史上最著名的血友病的携带者是英国的维多利亚女皇。以《屎壳郎出国记》的趣味小故事引入《生态系统》的教学。在讲授基因的自由组合定律时可引入英国近 代有一大文豪萧伯纳和漂亮女演员的故事。另外，还可以尝试在生物课堂上还安排了课前5 分钟轮流讲故事的活动，故事的内容可以是与生物学有
生物信息学名词解释
名词解释： Consensus sequence：共有序列，指多种原核基因启动序列特定区域内，通常在转录起始点上游-10及-35区域存在一些相似序列。 1、FASTA序列格式：是将DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或者氨基酸字符串，大于号（>）表示一个新文件的开始，其他无特殊要求。 2、Similarity相似性：是直接的连续的数量关系，是指序列比对过程中用来描述检测序列和目标序列之间相同DNA碱基或氨基酸残基顺序所占比列的高低。 3、genbank序列格式：是GenBank 数据库的基本信息单位，是最为广泛的生物信息学序列格式之一。该文件格式按域划分为4个部分：第一部分包含整个记录的信息（描述符）；第二部分包含注释；第三部分是引文区，提供了这个记录的科学依据；第四部分是核苷酸序列本身，以“//”结尾。 4、模体（motif）：短的保守的多肽段，含有相同模体的蛋白质不一定是同源的，一般10-20个残基。 5、查询序列（query sequence）：也称被检索序列，用来在数据库中检索并进行相似性比较的序列。 6、打分矩阵（scoring matrix）：在相似性检索中对序列两两比对的质量评估方法。包括基于理论（如考虑核酸和氨基酸之间的类似性）和实际进化距离（如PAM）两类方法。 7、空位（gap）：在序列比对时，由于序列长度不同，需要插入一个或几个位点以取得最佳比对结果，这样在其中一序列上产生中断现象，这些中断的位点称为空位。 8、PDB：PDB中收录了大量通过实验（X射线晶体衍射，核磁共振NMR）测定的生物大分子的三维结构，记录有原子坐标、配基的化学结构和晶体结构的描述等。PDB数据库的访问号由一个数字和三个字母组成（如，4HHB），同时支持关键词搜索，还可以FASTA程序进行搜索。 9、Prosite：是蛋白质家族和结构域数据库，包含具有生物学意义的位点、模式、可帮助识别蛋白质家族的统计特征。 PROSITE中涉及的序列模式包括酶的催化位点、配体结合位点、与金属离子结合的残基、二硫键的半胱氨酸、与小分子或其它蛋白质结合的区域等；PROSITE 还包括根据多序列比对而构建的序列统计特征，能更敏感地发现一个序列是否具有相应的特征。 10、PIR：是一个集成了关于蛋白质功能预测数据的公共资源的数据库，其目的是支持基因组蛋白质研究。 11、SWLSS—MODE：是目前最著名的蛋白质三级结构预测服务器，建立在已知生物大分子结构基础上，利用同源建模的方法对未知序列的蛋白质三级结构进行预测。 12、空位罚分：空位罚分是为了补偿插入和缺失对序列相似性的影响，序列中的空位的引入不代表真正的进化事件，所以要对其进行罚分，空位罚分的多少直接影响对比的结果。13、E值：衡量序列之间相似性是否显著的期望值。E值大小说明了可以找到与查询序列（query）相匹配的随机或无关序列的概率，E值越接近零，越不可能找到其他匹配序列，E 值越小意味着序列的相似性偶然发生的机会越小，也即相似性越能反映真实的生物学意义。 14、点矩阵（dot matrix）：构建一个二维矩阵，其X轴是一条序列，Y轴是另一个序列，然后在2个序列相同碱基的对应位置（x，y）加点，如果两条序列完全相同则会形成一条主对角线，如果两条序列相似则会出现一条或者几条直线；如果完全没有相似性则不能连成直线。 15、多序列比对：通过序列的相似性检索得到许多相似性序列，将这些序列做一个总体的比对，以观察它们在结构上的异同，来回答大量的生物学问题。 16、MEGA：是一款免费的构树软件，它提供了序列比对、格式转换、数据修订、距离计