生物信息学大实验_实验指导
生物信息学技术的教程与实验指导
生物信息学技术的教程与实验指导生物信息学技术在现代生命科学研究中起着至关重要的作用。
它是一门综合性学科，结合了生物学、计算机科学和统计学的知识，用于从大规模的生物学数据中提取有意义的信息。
本文将介绍生物信息学技术的基本概念和常用工具，并提供一些实验指导以帮助读者更好地理解和应用这些技术。
一、生物信息学技术概述1.1 生物信息学的定义和应用领域生物信息学是指运用计算机科学和统计学等方法处理、分析和解释生物学数据的学科。
它广泛应用于基因组学、蛋白质组学、转录组学以及与生物相关的大数据研究中，为生物学研究提供了强大的工具和方法。
1.2 常用的生物信息学技术常用的生物信息学技术包括序列比对、基因预测、蛋白质结构预测、基因表达分析和进化分析等。
这些技术在生物学研究中被广泛应用，可以帮助研究人员理解基因组的组成、功能和进化。
二、生物信息学技术的教程2.1 序列比对技术序列比对是生物信息学中最基本的技术之一。
它用于将不同生物体中的DNA或蛋白质序列进行比对，找出它们之间的相似性和差异性。
在教程中，我们将介绍序列比对的原理、常见的比对算法以及如何使用常见的比对工具进行序列比对实验。
2.2 基因预测技术基因预测是指从DNA序列中识别和预测基因位置和结构的过程。
在教程中，我们将介绍基因预测的方法和工具，包括基于序列比对和基于统计学模型的方法，以及常用的基因预测软件的使用方法。
2.3 蛋白质结构预测技术蛋白质结构预测是指通过计算和模拟方法预测蛋白质的三维结构。
在教程中，我们将介绍常见的蛋白质结构预测方法，包括基于序列比对和基于物理化学原理的方法，以及一些常用的蛋白质结构预测软件的使用方法。
2.4 基因表达分析技术基因表达分析是指通过RNA测序技术对不同生物样本中的基因表达水平进行定量和比较分析。
在教程中，我们将介绍基因表达分析的步骤和常用的分析方法，包括差异表达基因分析、功能富集分析和调控网络分析等。
2.5 进化分析技术进化分析是指通过比对不同物种的基因组序列，分析基因组演化过程和物种之间的关系。
生物信息学专业介绍
生物信息学专业介绍生物信息学是一门综合性的学科，融合了生物学、计算机科学和数学等多个领域。
它利用计算机和相关技术处理、分析和解释生物学数据，以揭示生物学和基因组学的内在规律。
随着生物学和基因组学的迅速发展，生物信息学已经成为现代生命科学研究和应用中不可或缺的一部分。
生物信息学为生命科学的研究提供了强大的工具和方法。
它通过计算机科学的技术，如算法、数据挖掘和机器学习，来处理、存储和分析大规模的生物学数据，如基因序列、蛋白质结构和代谢途径等。
生物信息学的主要任务包括：基因组序列比对、基因识别、蛋白质结构预测、基因表达分析、蛋白质分类等。
在生物信息学专业中，学生将学习生物学和计算机科学的基础知识，如生物学、生物化学、分子生物学和编程等。
此外，他们还将学习生物信息学的相关技术和工具，如序列比对、基因组组装、蛋白质结构预测、基因表达分析和系统生物学等。
通过理论课和实践培训，学生将培养数据分析、问题解决和团队合作的能力。
生物信息学专业毕业生可以在许多领域找到就业机会。
他们可以在科学研究机构、大学和医院的实验室从事生物信息学研究工作，参与基因组学、蛋白质学和药物设计等项目。
他们还可以在制药、医疗器械和生物技术公司中担任数据科学家、生物信息学专家或研发工程师等职位。
此外，生物信息学专业毕业生还可以选择继续攻读硕士或博士学位，开展更深入的研究工作。
生物信息学在生命科学和医学领域有着广泛的应用。
它可以帮助科学家们解读和理解基因组信息，揭示基因和蛋白质的功能和相互作用关系。
通过生物信息学的技术，科学家们可以预测基因的表达模式和蛋白质的折叠结构，从而为疾病的诊断和治疗提供指导。
生物信息学还在新药研发、基因治疗和个性化医学等方面起到重要的作用。
利用生物信息学的技术，科学家们可以对药物的靶标进行分析和筛选，加速新药的开发过程。
同时，生物信息学可以帮助医生根据患者的基因组信息制定个性化的治疗方案，提高治疗效果和减少不良反应。
高中生物实验教案本大全
高中生物实验教案本大全
实验名称：果蝇遗传实验
实验目的：通过观察果蝇的遗传特征，了解遗传规律及基因的传递方式。
实验材料：野生型果蝇、纯合子白眼果蝇、纯合子红眼果蝇、标本瓶、培养基、显微镜等。
实验步骤：
1. 将野生型果蝇与白眼果蝇、红眼果蝇分别放在不同的标本瓶中，给予适宜的培养基。
2. 观察果蝇的遗传特征，记录不同果蝇的眼睛颜色及其他特征。
3. 根据观察结果，分析果蝇的遗传规律，通过遗传学原理解释白眼果蝇和红眼果蝇的遗传
关系。
4. 使用显微镜观察果蝇的染色体，探究其染色体的形态及数量。
实验结论：白眼果蝇与红眼果蝇的眼睛颜色是由基因决定的，遵循孟德尔遗传规律。
果蝇
的染色体呈X型，雌性果蝇为XX，雄性果蝇为XY。
实验注意事项：操作过程中要注意卫生，避免果蝇逃跑和交叉感染。
使用显微镜时要轻拿
轻放，避免损坏设备。
以上是关于果蝇遗传实验的实验教案，希望对您有所帮助。
祝实验顺利！。
生物技术实践教学计划(3篇)
第1篇一、前言随着生物技术的飞速发展，其在医学、农业、环境保护等领域的应用日益广泛。
为了培养具有创新精神和实践能力的生物技术专业人才，我们制定了一套系统的生物技术实践教学计划。
本计划旨在通过理论与实践相结合的方式，使学生深入了解生物技术的原理、方法和应用，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
二、实践教学目标1. 知识目标：使学生掌握生物技术的基本理论、基本知识和基本技能，了解生物技术的最新发展动态。
2. 能力目标：培养学生实验操作技能、数据分析和处理能力、实验设计和创新能力。
3. 素质目标：培养学生的团队协作精神、严谨的科学态度和良好的职业道德。
三、实践教学内容1. 基础实验课程- 遗传学实验：基因分离、基因重组、基因表达等。
- 细胞生物学实验：细胞培养、细胞分裂、细胞信号传导等。
- 生物化学实验：蛋白质提取、酶活性测定、核酸提取等。
2. 专业实验课程- 分子生物学实验：PCR技术、基因克隆、蛋白质纯化等。
- 生物工程实验：发酵工程、酶工程、细胞工程等。
- 生物信息学实验：生物序列分析、基因注释、生物信息数据库检索等。
3. 综合实验课程- 生物技术综合实验：以某一实际问题为背景，综合运用所学知识进行实验设计和实施。
- 创新实验：鼓励学生自主选题，开展创新性实验研究。
4. 社会实践- 参观生物技术企业、科研机构，了解生物技术的实际应用。
- 参与科研项目，提高学生的科研能力和创新能力。
四、实践教学安排1. 实验课程- 基础实验课程：每学期安排4-6周，每周2-3次实验课。
- 专业实验课程：每学期安排4-6周，每周2-3次实验课。
- 综合实验课程：每学期安排2-4周，每两周1次实验课。
2. 社会实践- 每学期安排1-2次企业参观、科研机构参观活动。
- 每学期安排1-2次科研项目参与机会。
五、实践教学考核1. 实验操作考核：考察学生实验操作的规范性和熟练程度。
2. 实验报告考核：考察学生实验数据的分析、处理和总结能力。
生物信息学实验指导
生物信息学实验讲义广东药学院生命科学与生物制药学院二○一一年三月目录实验1. 生物信息学数据库与软件搜索 (1)实验2.核酸序列的检索 (2)实验3. 核酸序列分析 (3)实验4.多重序列比对及系统发生树的构建 (5)实验5. PCR 引物设计及评价 (7)实验6.蛋白质序列分析和结构预测 (9)实验一生物信息学数据库和软件的搜索【实验目的】熟练掌握上网搜索生物信息学数据库和软件的方法及技能。
【实验内容】1、搜索生物信息学数据库或者软件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。
核酸序列数据库有GenBank, EMBL, DDB等，蛋白质序列数据库有SWISS-PROT, PIR, OWL, NRL3D, TrEMBL等，蛋白质片段数据库有PROSITE, BLOCKS, PRINTS等，三维结构数据库有PDB, NDB, BioMagResBank, CCSD等，与蛋白质结构有关的数据库还有SCOP, CATH, FSSP, 3D-ALI, DSSP等，与基因组有关的数据库还有ESTdb, OMIM, GDB, GSDB等，文献数据库有Medline, Uncover等。
另外一些公司还开发了商业数据库,如MDL等。
生物信息学数据库覆盖面广，分布分散且格式不统一, 因此一些生物计算中心将多个数据库整合在一起提供综合服务，如EBI的SRS(Sequence Retrieval System)包含了核酸序列库、蛋白质序列库，三维结构库等30多个数据库及CLUSTALW、PROSITESEARCH等强有力的搜索工具，用户可以进行多个数据库的多种查询。
2、搜索生物信息学软件生物信息学软件的主要功能有：分析和处理实验数据和公共数据，加快研究进度，缩短科研时间；提示、指导、替代实验操作，利用对实验数据的分析所得的结论设计下一阶段的实验；寻找、预测新基因及预测其结构、功能；蛋白高级结构预测。
分子生物学实验指导_图文(精)
分子生物学实验指导主编:于冰马春泉高传军杨峰山主审:李海英黑龙江大学生命科学学院2006 年 3月目录绪论分子生物学实验安全注意事项及分子生物学实验室所需要的仪器设备................................................... 1 实验一植物基因组 DNA 的分离.................................... 6 实验二 RNA 的分离................................................... 11 实验三 DNA/RNA的琼脂糖凝胶检测.............................. 15 实验四 DNA/RNA浓度、纯度的测定及浓度的调整............ 21 实验五聚合酶链式反应(PCR .................................... 24 实验六随机扩增多态性 DNA 反应(RAPD ..................... 28实验七甜菜 M14品系 AFLP 分析.................................... 32 实验八生物信息学 (49)前言黑龙江大学生命科学学院自成立以来,相继成立了生物工程专业,生物技术专业,生物制药专业和食品科学与工程专业。
分子生物学是一门二十一世纪的前沿学科,而实验操作是分子生物学的一个重要组成部分。
我们结合了我院现有的仪器设备及材料情况,为本科生设立了八个分子生物学实验项目(包括一个综合性实验项目 ,以使学生掌握分子生物学领域中最基本的实验技能。
本书编写充分考虑了实验的系列操作性,比如从基因组 DNA 、总 RNA 的提取到琼脂糖凝胶检测,从 DNA 浓度的调整到 PCR 技术,从分子标记技术到生物信息学分析等,完全贯穿了分子生物学的基本实验技术。
对生命科学学院的本科生来说是一本很好的实验教材。
生物化学实验指导
生物化学实验指导李峰李荣张建平编湖南文理学院生命科学系前言生物化学实验是以生物为研究对象，利用生物化学的原理和方法，阐明生物体内化学分子的结构与化学反应的机理，从分子水平探讨生命现象的本质，并为人类服务的一门实验科学，是生物科学、农学、动物科学专业、生命学科相关专业本科生及与湖南省中学生物学教师及科技人员重要的专业基础技术。
它是在植物生物学、动物生物学、微生物学等普通生物学实验有比较全面了解及一定基础训练基础上开设的实验技术。
旨在培养具有现代生物学知识，掌握现代生物化学技术的创新人才培养具有现代生物学知识前沿、掌握现代生物学基本技术，具有综合设计、创新实验能力的创新人才。
《生物化学实验指导》是熊大胜教授主持的“生物学基础实验‘531’课程体系研究”的实验教材之一。
生物化学实验模块按生物化学及生化大实验的实验功能构建，承担《生物化学实验》及《生物化学与分子生物学大实验》。
生物化学实验模块以提高学生应用生物化学原理和方法，解决生产实践中的实际问题为目标，改革以往生物化学实验教学大纲，从加强基础的观点出发，侧重于学生基本技能，综合能力，创新能力三个层次的培养，同时也注意增加一些新近发展起来的重要的生物化学研究方法和技术。
生物化学实验模块共包括15个实验。
实验注重加强学生基本技能的培养，使学生掌握蛋白质和核酸的基本结构及组分鉴定方法；掌握蛋白质性质的综合测定，了解蛋白质沉淀和变性等重要概念；掌握最常用的蛋白质制备、分离和纯化过程和方法；通过淀粉酶的提取，活性测定以及淀粉酶动力学分析实验，加深对酶的特性认识；进一步熟悉掌握微量滴定法的基本操作技术；注重培养学生综合能力，通过氨基酸的分离，学习纸层析法的基本原理及操作，掌握氨基酸含量的测定方法；掌握核酸的提取过程以及核酸含量和纯度的测定技术；熟悉掌握电泳技术的基本原理和操作技术；血糖的定量测定和脂肪酸的β－氧化实验，掌握有关物质代谢中生理生化指标的测定方法；在生化大实验中开设了《总RNA的提取及鉴定》和《半定量RT-PCR检测基因的表达差异》两个综合性大实验；本实验模块还开设了为期6周的选修开放项目《基因的克隆、鉴定及生物信息学分析》（创新实验），使学生更好的将基础知识与专业技术衔接。
生物信息学分析方法
核酸和蛋白质序列分析蛋白质, 核酸, 序列关键词：核酸序列蛋白质序列分析软件在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信息，从而指导进一步的实验研究。
通过染色体定位分析、内含子／外显子分析、ORF分析、表达谱分析等，能够阐明基因的基本信息。
通过启动子预测、CpG岛分析和转录因子分析等，识别调控区的顺式作用元件，可以为基因的调控研究提供基础。
通过蛋白质基本性质分析，疏水性分析，跨膜区预测，信号肽预测，亚细胞定位预测，抗原性位点预测，可以对基因编码蛋白的性质作出初步判断和预测。
尤其通过疏水性分析和跨膜区预测可以预测基因是否为膜蛋白，这对确定实验研究方向有重要的参考意义。
此外，通过相似性搜索、功能位点分析、结构分析、查询基因表达谱聚簇数据库、基因敲除数据库、基因组上下游邻居等，尽量挖掘网络数据库中的信息，可以对基因功能作出推论。
上述技术路线可为其它类似分子的生物信息学分析提供借鉴。
本路线图及推荐网址已建立超级，放在大学人类疾病基因研究中心（./science/bioinfomatics.htm）,可以直接点击进入检索。
下面介绍其中一些基本分析。
值得注意的是，在对序列进行分析时，首先应当明确序列的性质,是mRNA序列还是基因组序列？是计算机拼接得到还是经过PCR扩增测序得到？是原核生物还是真核生物？这些决定了分析方法的选择和分析结果的解释。
（一）核酸序列分析1、双序列比对（pairwise alignment）双序列比对是指比较两条序列的相似性和寻找相似碱基及氨基酸的对应位置，它是用计算机进行序列分析的强大工具，分为全局比对和局部比对两类，各以Needleman-Wunsch 算法和Smith-Waterman算法为代表。
由于这些算法都是启发式（heuristic）的算法，因此并没有最优值。
根据比对的需要，选用适当的比对工具，在比对时适当调整空格罚分（gap penalty）和空格延伸罚分（gap extension penalty），以获得更优的比对。
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实验1基因组序列组装（软件CAP3的使用）一、实验目的1．了解基因组测序原理和主要策略；2．掌握CAP3序列组装软件的使用方法。
二、实验原理基因组测序常用的两种策略是克隆法（clone-based strategy）和全基因组鸟枪法（whole genome shotgun method）。
克隆法先将基因组DNA打成大的片段，连到载体上，构建DNA文库；再对每一个大片段（克隆）打碎测序。
序列组装时先组装成克隆，再组装成染色体。
克隆测序法的好处在于序列组装时可以利用已经定位的大片段克隆, 所以序列组装起来较容易, 但是需要前期建立基因组物理图谱, 耗资大, 测序周期长。
全基因组鸟枪法测序无需构建各类复杂的物理图谱和遗传图谱，采用最经济有效的实验设计方案，直接将整个基因组打成不同大小的DNA片段构建Shotgun文库，再用传统Sanger测序法或Solexa等新一代测序技术对文库进行随机测序。
最后运用生物信息学方法将测序片段拼接成全基因组序列。
该方法具有高通量、低成本优势。
序列组装时，先把把单条序列（read）组装成叠连群（contig）、再把叠连群组装成“支架”（scaffold），最后组装成染色体。
本实验将练习在Linux环境下用CAP3软件组装流感病毒基因组。
1．CAP3序列组装程序简介Huang Xiaoqiu. 和 Madan，A. 开发的一套用于序列拼接的软件，此软件适用于小的数据集或 EST 拼接，它有如下特征：1. 应用正反向信息更正拼接错误、连接contigs。
2. 在序列拼接中应用 reads 的质量信息。
3. 自动截去 reads5`端、3`端的低质量区。
4. 产生 Consed 程序可读的ace 格式拼接结果文件。
5. CAP3 能用于Staden软件包的中的GAP4 软件。
2．下载此软件可以免费下载，下载地址：http：///download.html。
填写基本信息表格，即可下载。
CAP3 详细参考文档可见：http：///sas.html。
3．安装（1）上传cap3 的压缩包到本地linux/unix 运算服务器；（2）解压缩：bash-2.05b$ tar xvf cap3.tarCAP3/CAP3/READMECAP3/cap3CAP3/docCAP3/aceformCAP3/formcon（3）查看解压缩后的文件：bash-2.05b$ ls –ltotal 240-rwxr-xr-x 1 soft bgi 25844 Sep 2 2002 formcon*-rwxr-xr-x 1 soft bgi 169836 Sep 2 2002 cap3*-rw-r----- 1 soft bgi 513 Aug 22 2002 README-rw------- 1 soft bgi 18448 Aug 22 2002 aceform-rw-r----- 1 soft bgi 18922 Jun 21 2002 doc4. 使用程序运行命令行：cap3 <dna-file in fasta format> [options] >cap3.out5．输入：输入序列是普通的FASTA格式，如果序列文件名为“xyz”，则质量文件应命名为“xyz.qual”，约束文件应命名为“xyz.con”。
在命令行中只需输入序列文件，程序会自动在相应的目录中寻找相应的质量文件和约束文件。
“xyz”格式如下：>Sequence1 ACGTGCGCGATCGCCTGCTAGGCGTACGTCGCAGGCGATCGATGTGCTAGATCAGATGACA>Sequence2GGGCTAGATTAGCACCACATACATCGCTCA“xyz.qual”格式如下：>R16 8 8 8 15 17 17 17 12 12 20 20 29 31 34 34 38 38 40 40 49 49 37 33 3333 33 30 31 24 24 34 45 45 45 45 38 38 38 45 40 40 40 40 40 40 40 40 40 4033 33 33 33 33 33 40 37 40 40 45 45 45 40 40 40 45 45 45 45 49 49 49 49 4540 43 43 43 40 40 40 37 40 49 49 40 40 37 37 37 42 45 40 49 45 45 45 45 4036 36 36 36 33 33 27 27 21 19 19 27 33 33 34 36 36 36 36 38 36 36 40 33 35>R298 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 98 9837 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 34 34 34 34 37 37 37 37 34 34 37 3834 37 34 37 37 37 37 37 45 37 37 37 37 37 37 37 40 37 37 32 45 41 45 45 41约束文件“xyz.con”中每一行都以如下格式指定了正反向的约束：ReadA ReadB MinDistance MaxDistance其中“ReadA”和“ReadB”是两个reads 的名称；“MinDistance”、“MaxDistance”是最小、最大距离(bp)。
约束文件*.con 可由此软件包中的 formcon 程序生成，用法：formcon [序列文件] [最小长度] [最大长度]此处最小、最大长度指克隆的长度限制，单位为 bp。
克隆长度限制要与插入片段长度相差1000bp 到 1500bp 左右，如：插入片段为 2kb 到 3kb，建议 500 为克隆最小长度，4000 为克隆最大长度。
输入的序列文件中一对正反向的reads 名称在第一个句点前要保持相同。
6．输出输出文件格式：1. xyz.cap.ace：ace格式文件。
注意：reads 的 5`、3`的低质量区没有被显示在 ace 格式中。
2. xyz.cap.contigs：生成的contigs 序列文件。
3. xyz.cap.contigs.qual：生成的contigs 质量文件。
4. xyz.cap.singlets：没有用于拼接的reads 文件。
5. ：关于拼接的额外信息文件。
6. cap3.out：拼接的结果文件。
7．参数参数选项(默认值)：-a N specify band expansion size N > 10 (20)-b N specify base quality cutoff for differences N > 15 (20)去除低质量时的质量值 N > 5 (12)-c N-d N specify max qscore sum at differences N > 20 (200)-e N specify clearance between no. of diff N > 10 (30)重叠部分最大 gap 长度 N > 1 (20)-f Ngap 罚分 N > 0 (6)-g N-h N specify max overhang percent length N > 2 (20)比对分值 N > 0 (2)-m N不匹配的分值 N < 0 (-5)-n N-o N specify overlap length cutoff > 20 (40)-p N specify overlap percent identity cutoff N > 65 (80)-r N specify reverse orientation value N >= 0 (1)-s N specify overlap similarity score cutoff N > 400 (900)匹配得最大长度 N > 30 (300)-t N用于修正得最小约束数目 N > 0 (3)-u N用于连接得最小约束数目 N > 0 (2)-v N序列去除信息的文件名 (none)-w N输出文件名称的前缀 (cap)-x N去除碱基范围 N > 5 (250)-y N-z N min no. of good reads at clip pos N > 0 (3)三、实验内容（步骤）1．在个人目录下新建文件夹：seq_assembl_cap3：$ cd$ mkdir seq_assembl_cap32．将服务器172.16.98.6目录/home/pub/genome/virus/influenza_a_virus/raw_data 下的所有文件复制到seq_assembl_cap3目录下：$ cd seq_assembl_cap3$ cp /home/pub/genome/virus/influenza_a_virus/raw_data/* . #注意最后的点“.”3. 将序列文件解压：$ zcat fasta.influenza_a_virus__a_new_york_ur07_0093_2008_h3n2__.001.gz >fasta4. 运行CAP3程序：$ cap3 fasta5. 检查结果四、实验报告1．运算环境（包括操作系统和软件），实验步骤，结果文件记录；2．实验中遇到的问题，如何解决的。
五、参考文献Huang, X. and Madan, A. (1999) CAP3: A DNA Sequence Assembly Program. Genome Research, 9: 868-877.实验2基因组序列组装（软件velvet的使用）一、实验目的1．了解新一代测序技术所测序列的特点2．掌握软件velvet的使用方法二、实验原理新一代测序技术又称第二代测序技术，主要包括SOLiD，Solexa和454测序技术，其特点是通量高、测序成本低、测序速度快、周期短，缺点是所测序列较短，给后续的序列组装带来了许多问题，适用于第一代测序技术的组装软件如CAP3，phrap等不能组装新一代测序技术尤其是SOLiD和Solexa所测的序列。
因此，人们又开发了适用于新一代测序技术的软件，如NextGENe（ABI开发，商业软件），ELAND（Solexa），EDENA，SSAKE 及velvet等。