生物信息学作用精选(九篇)

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第1篇：生物信息学作用范文

现代信息技术在学生学习方式转变方面的作用主要表现在以下几个方面:

一、信息技术能有效激发学生学习生物的兴趣,使学生乐于学习生物

1.运用信息技术创设情境,能有效吸引学生注意力

在创设情境方面,计算机等信息技术有得天独厚的优势。它的感染力强,能调动学生的兴趣,活跃学生的思维,可以弥补生物课内容相对枯燥的一面。多媒体显示的画面形象逼真、色彩鲜明,信息反馈迅速,能有效集中学生的注意力,吸引学生积极参与学习探究活动。

例如:我在教学《我们身边的生物学》时,播放袁隆平培育杂交水稻的动画视频,出示相关资料,让学生了解袁隆平在生物学方面做出的巨大贡献,激发学生的爱国主义情感和学习生物学的兴趣,导入新课。在最后的课堂小结部分,出示课件,展现现代生物技术的成果。如:细胞工程在农业、园艺和医学等领域中为人类做出巨大的贡献;克隆羊多利的诞生过程等。让学生在仔细观察画面及相关资料说明后分组讨论现代生物技术有什么用途及克隆技术用于人的克隆会出现哪些问题。让学生进一步了解生物学与人类生活息息相关,再次激发学生学习生物、探索生命奥秘的兴趣。

2.运用信息技术设计趣味练习,能有效巩固学习效果

传统的练习形式枯燥、单一,难以吸引学生的注意力。运用信息技术我们可以设计出许多形式多样、趣味盎然的小练习。计算机能根据学生的解答迅速作出各种反馈,鼓励学生以浓厚的兴趣积极思考,继续努力。如:我在教学《植物细胞的结构和功能》一课时,借助信息技术设计了两道有趣的抢答题:看植物细胞结构图,说出图上各结构名称;根据所给提示,说出细胞结构名称。鲜亮的画面、新颖的形式使学生情绪高涨,既有效巩固了本节课所学知识,又增强了学习的兴趣。

二、现代信息技术能让学生更自主、更善于学生物

在传统的教学中,教学资源有限,主要以教师和书本为主。随着科学技术日新月异的发展,教师和家长及现有的书本有很多问题解答不了。这时学生可以从网络、光盘等渠道获取信息。信息技术能突破时间和空间的限制,方便地与全国各地的专家、学者进行广泛的交流,改变了学生的学习方式,为学生的自主学习、合作与交流提供了很好的平台。

如:在教学《绿色植物与生物圈的物质循环》一课时,我鼓励学生课下查找资料,搜集有关绿色植物、水土保持方面的资料。在搜集过程中,每个小组运用了多种方式来调查:有的是依据生活经验,有的是请教他人,但更多的是通过网络自己查找所得。在搜集、整理数据的过程中,不仅使学生深刻认识到绿色植物在生物圈水循环中的意义,而且提高了搜集和整理数据的能力及小组合作能力,形成良好的学习习惯和合作意识。通过这一活动,学生在态度、情感、价值观方面受到了熏陶,参与意识、对社会的责任感、环境意识都得到了提高。

三、利用信息技术辅助生物教学,有助于培养学生的探究能力

有些生物现象十分抽象,仅凭教具的演示、教师用语言描述往往很难使学生真正理解,而运用电教媒体可以使教学内容所需要演示的事物、现象的全过程在课堂再现,从而使学生获得丰富的、鲜明的直观印象。

第2篇：生物信息学作用范文

论文摘 要:由于高职业教育改革和社会需求的变化，大学生就业面临着前所未有的挑战，就业难的问题越来越突出，除了市场需求方面的原因以外，还和大学生就业信息不健全、信息通道不流畅有很大的关系。因此，建立一个健全的、完备的、高效的就业信息资源体系，对大学生就业指导很有必要。高职院校图书馆是文献信息中心，应积极地为大学生就业指导提供信息服务。本文探讨图书馆在就业信息服务的作用，叙述了图书馆信息服务在大就业指导工作中的做法。

由于高等职业教育改革和社会需求的变化，大学生就业面临着前所未有的挑战。大学毕业生就业大众化的急速来临与社会大众对大学生精英认识的惯性矛盾，造成认识与现实的巨大差距，以至于造成“大学生就业难”。《普通高等学校图书馆规程(修订)》规定:“高等学校图书馆必须贯彻国家的教育方针，履行教育职能和信息服务职能，在提供信息服务的同时，还具有教育功能。”图书馆是办学的三大支柱之一，要利用自己的信息资源优势，开辟为就业指导工作服务的新领域，这是高职院校持续发展的需要，是读者服务职能拓展的需要，是图书馆提高竞争力的需要。

1 开展大学生就业指导工作的重要意义

教育部《普通高等学校毕业生就业工作暂行规定》强调“就业指导是高校教学工作的重要组成部分”。随着时代的不断发展变化，国家在大学毕业生就业工作中建立了“市场导向、政府调控、学校推荐、学生和用人单位双向选择”的机制，用人单位对大学毕业生的要求也越来越高，大学生就业难的问题越来越凸显出来，几乎成了人们普遍关注的热点。大学生就业难，与其信息的不健全、信息通道的不流畅有一定关系。在这种就业形势下建立一个健全的、完备的、高效的就业信息资源体系对大学生就业指导工作是很有必要的。图书馆作为高校的文献信息中心，应主动地为就业指导工作服务，建立大学生就业信息系统，提供高效优质的就业指导服务。

2 图书馆信息服务在就业指导教育中的作用和优势

2.1 作用

图书馆是信息资源是教学的三大支柱之一，集现代信息网络、信息技术与设备、各种信息载体与获取途径为一体的信息采集、组织加工、保存与传播的得天独厚的资源优势，在以读者和信息用户为核心，拓展信息服务工作范围，主动为大学生就业提供信息服务，这是高职教育以就业为导向的办学理念对图书馆信息咨询工作提出的新任务。图书馆开展就业信息专题服务，开发各种载体的信息资源，通过文献深加工而形成“综述”、“述评”，有助于大学生及时了解就业动态信息。体现了“读者第一、以人为本”的新理念。

2.2 优势

2.2.1 信息资源优势

图书馆有采集实体文献资源和搜集虚拟信息资源的制度，能入藏与择业和就业指导有关的书刊、音像资料等;还能联系各类型人才市场和毕业生招聘会的组办者，索取人才招聘信息。这是图书馆开展为大学生就业指导信息服务的资源保证。

2.2.2 网络资源优势

网络条件下的图书馆管理体制呈条块结构，高职院校图书馆与各类图书馆在持续发展的过程中，构建了互助的协作关系，资源共享。随着网络环境的不断完善，图书馆大多具备了较强的联网检索能力，毕业生可直接上网查找国内外就业信息。这是图书馆开展为大学生就业指导服务的信息网络保证。

3 图书馆为大学生就业指导工作提供信息服务的内容

3.1 建立大学生信息素质教育服务中心

大学生信息素质包括对信息重要性和需要的知识，为解决面临的问题确定、查寻、评价、组织和有效生产、使用与交流信息的能力，图书馆要利用自己的信息、人员、技术、环境方面的优势，从多方面着手培养大学生的信息素质；重视图书馆资源优势的宣传，努力建设自己的网络主页，设指南性栏目、就业信息资源介绍、检索技巧导引、图书馆BBS等多方面开展信息素质教育;加强资源开发利用工作，丰富的信息资源是信息素质教育的保证，要实施信息素质教育，图书馆必须具备充分的信息资源，从网络、杂志、报刊等处多方收集信息，评价和选择各类文献，实现合理馆藏，扩展学科信息知识的覆盖面。

3.2 完善大学生就业信息系统建设

就业信息包括就业政策信息、就业形势信息和人才需求信息。国家就业政策是国家根据一定时期社会生产力的发展和需求情况而制定的就业行为准则，包括就业体制、程序、时间等。图书馆就可以向大学生们提供经整理的就业形势与政策信息，让他们及时了解社会对人才的需求形势，了解有关城市或有关单位接受大学生的政策条件以及当地经济发展的形势;根据最新就业信息，分析预测就业形势。图书馆应系统地整合学院的专业设置、学科特色、人才培养模式等信息，结合企业用人要求等，建立就业信息体系，并与和其他网络系统联通，使就业的信息更加系统化、规范化、专业化和实用化，便于学生了解用人单位的具体情况地进行选择，更好地把握择业方向。

3.3 提供就业信息咨询

就业信息具有时效性、周期性、专指性、复杂性等特点，图书馆可以搜集相关时效性强的信资料，及时为学生服务。图书馆可以通过口头咨询、发放调查问卷、观察总结等多种途径主动了解学生的现时需求和潜在需求，做好相应记录，建立用户需求档案，及时进行分析总结。

4 图书馆为大学生就业信息服务的实践

4.1 加强就业文献阅读引导

（1）丰富的图书文献资源是图书馆赖以开展阅读引导教育的基础，图书馆应根据各种反馈信息，完整系统地入藏大学生就业内容的书刊文献和网络信息，搜集和整理就业政策法规、有关就业的文献精神及职业需求的文献信息，要宣传和报道就业政策、求职信息，帮助大学生贯彻执行国家的就业政策，系统掌握大量准确的职业需求信息，订购专为大学生就业服务的报刊，在现刊和过刊阅览室中常年设置就业信息专题书架，专题书架实行开架阅览，通过阅读类似《成功心理与人才发展》、《择业就业:大学生求职指南》、《大学生就业难原因剖析》、《当前大学毕业生低签约率的实证分析》、《经营自我与创造性经营》、《如何体现你的素质》、《企业招聘与企业文化的匹配探析》等资料，以提高毕业生的就业素质。

（2）编制就业信息专题书目，并把馆藏中最新就业信息书目、索引和重要信息原文及时传到图书馆网页上，便于毕业生多途径查询。另外安排专人或聘请有经验的教师举办专题讲座、读者座谈，开展书评、评选读书标兵等活动，如，“信息素养在择业中的作用”、“个人素质与企业文化”、“网络环境下如何搜集和利用信息”、“如何适应大众教育下的就业形势”等帮助学生分析、预测本年度就业形势、帮助大学生掌握搜集最新就业政策信息的技能。

4.2 举办就业信息能力讲座，提高求职技能，提升求职效率

图书馆要完整系统地搜集、整合网络信息和视频资料，并编制专题视频目录，举办就业视频讲座和专题报告，加强就业理论和实践的学习，图书馆员要主动做好视频资料的导读，如“网络环境下如何搜集和利用信息”、“大学生正确的就业观和择业技巧”等，帮助大学生提高求职技能和择业素质，写好求职信和自荐材料，客观地宣传自己和推销自己。图书馆员要积极引导大学生把静态文献信息与社会动态信息相结合，更直观地了解就业现状和人才需求，以提升大学生的求职效率。

4.3 网络导航

随着网络环境的不断完善，图书馆具备了较强的联网检索能力，图书馆对大学生进行网络信息获取能力、检索能力和应用能力的培训，网站上开设“就业教育”专栏，并成为大学生就业教育的主要窗口，可设“就业政策”、“就业形势”、“招聘信息”、“求职信息”、“求职技巧”、“就业讲堂”等栏目，指导大学生系统搜集有关的就业信息，整理相关就业政策法规，解答大学生有关就业的咨询话题，为其选择职业提供合理化建议或可行性意见。将网内外的就业信息资料按著录格式标准化、检索点规范化，以及检索途径便捷化的要求;建立“毕业生就业信息书目数据库”，并根据毕业生的需求、本校学科专业和文献类型，有选择地建立“毕业生就业信息全文数据库”。该数据库通过校园网与中国教育科研网(CERNET)联结，供馆内外用户使用，促进就业信息资料网络化的共建、共享。

4.4 就业信息的加工、分类

就业信息资料形式多样，有成册的书刊型、报刊复印的零散型和网上下载的活页型等，收藏保管困难，也不利于应用。可采取以下方法加工装订:有关就业的政策、条例等指导性文献，以发表的时间为序装订成册;从报刊和网上收集到的零散信息资料，按就业的内容和类别进行装订。依据就业信息的内容性质，按《中图法》分类，再根据信息产生的时间作书次号，把相同内容、类别的信息资料集中在一起，并按时间先后排序，以便于毕业生按类别查阅特定时间的信息资料。

4.5 分层次提供就业信息咨询

图书馆提供就业信息咨询，其方式主要有以下3种:(1)辅导性咨询。根据毕业生需求，咨询馆员辅导毕业生查找和利用就业文献信息，并解答问题。(2)指导性咨询。即以个体为对象，咨询馆员将毕业生引向信息源，指导其查阅各种就业信息资料。(3)检索性咨询。一般有两种取向:一种是数据、报摘类信息检索，包括招聘人数、改革要点、就业趋势等;另一种是文献，全文类信息检索，它需要从目录、题录、文摘、索引等方面进行系统检索，提供咨询服务。

5 结语

图书馆既是学校的文献信息中心、学习资源中心，是培养人才的重要基地，利用图书馆丰富的文献信息资源，为大学生就业指导提供信息服务，是培养大学生树立就业信息意识、确立择业竞争意识，端正择业就业思想的过程，也是网络环境下，图书馆读者服务工作的特色服务。建立一个健全的、完备的、高效的就业信息资源体系，积极主动地为大学生就业提供信息帮助。通过图书馆为大学生就业提供信息服务的实践:阅读引导;举办视频讲座，实施网络导航，重视就业信息的搜集、加工、分类与利用;开展多元化的信息服务方式，使图书馆成为真正意义上的大学教育的三大支柱之一，走出一条信息服务创新之路。

参考文献

[1] 郭平.大学就业指导课的重要性及策略分析[J].教育与职业，2007(11).

第3篇：生物信息学作用范文

关键词：生物信息学 教学模式 创新

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）08-0009-02

近些年，随着人类基因组测序完成，有关核酸、蛋白质等的分子生物学数据迅速增长。同时，计算机技术的发展也为生物数据的处理提供了有力支持[1]，促进了生物信息学的产生及发展。许多高校相继开设了生物信息学课程。生物信息学课程对培养创新型人才具有重要意义。[2]生物信息学是多领域融合的学科，对理论知识及实践的要求较高，因此如何提高生物信息学的教学质量及完善教学模式尤为重要。本文根据生物信息学的特点及目前发展现状，提出“教学-科研-创业”一体化的教学模式。并在实施过程中不断优化，为完善生物信息学的教学模式提供依据。

一、生物信息学课程的概述

生物信息学作为近些年新发展的学科。具有以下特征：第一，多学科融合。它将数学、计算机科学与生物学有机地结合在一起。[3]第二，数据的复杂性。目前国际上著名的数据库有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]这些资源具有开放性，大部分数据库可免费下载。第三，学科知识的前沿性，生物信息学的发展和更新较其他学科更为迅速。[5]教师在教学过程中要不断地吸取新的知识以补充教材中的不足。[6]生物信息学的价值不仅体现在科学研究领域，同时对经济的发展也有影响。[6]所以，各高校设置生物信息学课程是必要的。

二、生物信息学教学现状

无论国外或国内对生物信息学的发展都是高度重视的。笔者在针对生物信息学本科教学过程进行调查中发现，生物信息学教学过程存在以下不足：

（一）专业型人才稀少

生物信息学所涉及的领域较广，它将数学、计算机科学和生物学相结合。[7]这一特点，要求从事生物信息学教学的教师自身知识背景要深厚，同时兼备生物学及信息技术的专业知识。由于各专业之间的交叉联系较少，导致相关生物信息学的专业人才稀少。这对于生物信息学教学是不利的。

（二）教学理念陈旧

生物信息学是将信息技术和生物课程有机结合。目前，在国内，生物信息学教学思想还比较落后，大部分还处于对构建完善的教学模式初步探索阶段。[8]由于不能将信息技术的优势极大地发挥，以至于生物信息学教学过程中存在一定的弊端。在教学设计中还沿用传统的教授法，使得学生对于学习生物信息学的兴趣减少，同时，忽略信息技术的应用对于培养和拓展学生思维方式的作用。

（三）实践教学存在不足

实践教学是生物信息学教学过程中必要的部分。生物信息学实践环节方面较为薄弱。一方面，课时安排不合理。大部分时间分配于理论课，而实践课的时间相对较少。另一方面，在硬件设施上，也不能满足实际需求。在很多高校中并没有独立的计算机机房以保障学生能够进行具体的操作。并且，在国内，虽然生物信息学的研究发展迅速，但所涉及的资源并不能共享，交流较少。

（三）“教-学-研”模式的构建

针对生物信息学课程自身特点及在教学过程中发现的问题，提出“教学-科研-创业”一体化教学模式。

1.教学理念的改革

从上述的分析中，针对教学理念落后问题，需要从生物信息学的教学要求与特点出发，改变常规的教学模式，采用“自主式、探究式”学习的思想，通过小组合作的学习方式，让学生主动学习。[9]根据生物信息学的课程内容可将其分为几个模块。例如：数据库介绍及应用、常用统计学方法、基因组学、蛋白质组学等。学生以小组为单位，对每一个模块进行探讨研究。学生可以通过上网查找资料，与老师进行交流及在课堂上展示成果并且小组间进行探讨等方式对该模块所涉及的相关知识进行学习。这样使得学生能够按照自己的要求扩展和交流生物信息学知识，丰富生物信息学的学习途径，并且师生之间建立平等和谐的关系。

2.理论联系实践，锻炼学生科研能力

教学是科研的前提条件，科研使教学内容多样化。[10]因此，在教学过程中，根据课程的特色，可将教学与科研彼此联系起来。首先，组建跨学科的教师团队。生物信息学是多学科交叉的课程，该领域的专业型人才稀少。解决这一问题是保障学生在科研过程中随时了解相关知识的关键。我们可以在教学过程中组建跨学科的教学团队。教师间可彼此沟通交流，针对学生们在科研过程中遇到的问题，能够提供专业性的建议，为科研提供强有力的理论基础。其次，教师积极鼓励学生参加科研项目。教师可根据教学内容与当下生物信息学领域中的研究热点方向，提出研究问题，使学生积极参加其中。在科研过程中，培养学生独立思考及动手操作能力，同时，增强团队合作意识。对生物信息学有进一步了解。最后，为了创造一个良好的科研条件，学校应提供一些硬件设施。例如：多媒体网络教室、与生物信息学相关的软件等。将教学与科研联系在一起，可有效地提高生物信息学教学质量。

3.教学与创业相结合，培养学生创新精神及创业能力

创业教育是一种实践，以学生为主体，将“教、学、做”三者合一。[11]所以在“教学-科研-创业”一体化教学模式中，创业与教学、科研相互联系，科研成果具体化，提高学生的创新创业能力。以吉林师范大学为例。教师在授n过程中，与学生一起对表观遗传学药物进行分析，并以此为研究课题，参加“第二届吉林省‘互联网+’大学生创新创业大赛”。项目中拟建一家有限责任公司，它将通过差异化的运营模式，以互联网为媒介，运用现代生物科技和计算机技术实现对表观遗传学药物信息的整合及数据的分析，并对药物靶点进行更深层次的挖掘。为特定的顾客提供个性化的服务，并以此获取利润。实例表明，在项目进行过程中，培养了学生科学严谨的思维方式及团结协作的精神。创业与教学、科研的有效结合，极大地调动了学生学习的积极性，并充分发挥了理论知识与实践结合的优势。

四、结语

总之，生物信息学教学应适当地将理论与实践结合。通过“教-研-创”一体化教学模式的尝试，不仅激发了学生学习的积极性，同时锻炼学生发现问题并且能够及时解决问题的能力。因此，该模式在生物信息W教学过程中具有一定的可操作性。随着生物信息学的发展，该模式将进一步完善，以期培养出综合型、创新型人才。

参考文献：

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[2]倪青山，金晓琳，胡福泉.生物信息学教学中学生创新能力培养探讨[J].基础医学教育，2012，14（11）：816-818.

[3]赵屹，谷瑞升，杜生明.生物信息学研究现状及发展趋势[J].医学信息学杂志，2012（5）：2-6.

[4]何懿菡，孙坤.生物信息学研究进展[J].青海师范大学学报，2011，27（3）：69-72.

[5]虢毅，胡德华，邓昊.生物信息学课程“开放式、研究性”教学模式的探讨[J].生物信息学，2009，7（3）：227-228.

[6]戴凌燕，姜述君，高亚梅.《生物信息学》课程教学方法探索与实践[J].生物信息学，2009，7（4）：311-313.

[7]钱叶雄，朱国萍，聂刘旺.生物信息学课程“教、学、研”一体化创新教学模式探讨[J].安徽农业科学，2013，41（6）：2812-2813.

[8]刘宏生，郑方亮，艾海新.强化生物信息学实践教学的探索与成果[J].生物信息学，2010，8（4）：368-370.

[9]高亚梅，韩毅强.《生物信息学》本科教学初探[J].生物信息学，2007，5（1）：46-48.

[10]庄智象，戚亚军.教学与科研互动关系的价值重构及其对外语教师专业自主发展的启示[J].外语教学理论与实践，2015（3）：31-35.

[11]熊华军，岳芩.斯坦福大学创业教育的内涵及启示[J].比较教育研究，2011（11）：67-71.

第4篇：生物信息学作用范文

关键词：计算机算法；生物信息学；应用研究

引言

生物信息学作为一门新兴的交叉学科，它涵盖了计算机科学、生物学以及统计学等不同的学科。它的主要研究内容是通过应用计算机对各种生物数据信息进行检索、分析以及储存。在生物信息学中，它的各种组合问题都具有数量繁多、计算量大的鲜明特征，为了能有效地解决各类组合难问题，就必须不断提高计算的处理速度，创新计算机算法，保证各算法和程序的高效性。

1 在生物信息学中普遍被应用的计算机算法

在生物信息学中那些常见NP-难的组合优化问题可以分为以下几个：群体单体型检测问题、个体单体型检测问题、多元聚合酶链反应引物集设计问题、标签SNPs选择问题、序列比对问题以及基因芯片的探针设计问题[1]。这些问题都具有大量的信息数据，对于计算机的处理速度要求偏高。所以，必须不断优化计算机算法，对计算机算法在生物信息学中的应用展开分析和研究。通常来说，生物信息学中组合优化问题采用的计算机算法主要包括以下几种：近似算法、精确算法、启发式算法以及参数化算法等。采用近似算法通常可以得到较为满意的时间复杂度。精确算法则是生物信息学中遇到难度大组合问题的首要选择，然而它具备偏高的时间复杂度[2]。启发式算法相对于传统的计算机算法，前者获得解的收敛速度会快很多。参数化算法通过从组合问题的参数特性研究分析入手，建立出多维的数学模型，从而有效地解决问题。

2 启发式算法在生物信息学中的应用

启发式算法通常被普遍应用于较大规模生物信息学的组合问题中，启发式算法具体包括了以下几种不同的算法：粒子群优化算法、神经网络算法、遗传算法、混沌免疫进化算法、模拟退火算法。

粒子群优化算法又可以称为微粒群算法或者微粒群优化算法，它是通过模拟鸟群寻食行为而不断发展起来的一种基于群体合作的随机搜索的优化算法。通常情况下，可以将它归类为群集智能的一种，被纳入了多主体优化系统。粒子群优化算法的主要发明者为Kennedy教授和Eberhart教授。在解决组合优化问题过程中，粒子群优化算法通过将问题的每一个解相对应的找出空间中某只鸟的位置，将空间中所有的鸟统称为粒子，每一个粒子的飞行都通过队员的飞行经验以及自身的飞行经验进行适当的调整。当某个粒子在实际的飞行过程中遇到最佳的飞行位置，这个就是粒子的最优解，也就是个体的极值。而如果是整个集体的最优解，也就是群体的极值，它为每个粒子所遇到过的最佳位置总和。在实际的算法操作过程中，粒子是否处于较优的位置需要通过优化函数决定的适应度来确定。与此同时，粒子的飞行速度直接关系到每个粒子的飞行距离以及方向。粒子群优化算法最大的优势就在于它不需要依靠大量的经验参数，简捷实用、适用于并行处理、具备较快的收敛速度等[3]，而它的弊端则是收敛精度不够高、容易局限于局部的极值。

神经网络算法在生物信息学中的主要作用是用来对生物神经系统信息处理过程的模拟。神经网络算法主要可以分为两个层面，一个为输出层面，另一个为输入层面。在这两个层面中间还存在些许隐藏的学习层面，这些学习层面中又包含了很多的结点[4]。不同结点之间的连接方式多种多样，与此同时，每个结点如何把输入信号转换为输出信号的选择性也有很多[5]。要想对神经网络进行有效的训练，就必须提供大量的数据信息。神经网络在得到训练后，就能够起到从相同类型没有处理过的数据中获取信息的作用。神经网络算法最大的不足在于，无法从大量的生物信息数据参数中提取出最简单的知识。

3 参数化算法

参数化算法作为一种先进的计算机算法，通过将计算实践和计算理论有效地结合在一起，从而不断提高解决生物信息学组合问题的效率。通过学习参数计算理论可以知道，在生物信息学中的某些NP-难问题能够实行参数化，简单来说就是合理设计出算法复杂度为“0”的计算方法。在这个过程中，c作为一个常数，n则作为问题的规模，k是一个参数，这个参数的变化过程只能保持在一个小的范围中。一旦常数c的数值较小，参数化算法就能充分的抓住k作为一个小参数的特性，较为快速的破解掉生物信息学中的NP-难问题。

4 结束语

综上所述，要想大力发展生物信息学，就必须将生物学和计算机学紧密的结合在一起。既要加强生物学方面知识的学习，还要不断对计算机算法进行改革创新，提高计算机算法的运行速度以及精确度，共同促进生物信息学稳定持续的发展。

参考文献

[1]（沙特） Alsuw aiyel M H.算法设计技巧与分析[M].吴伟昶，方世昌，等，译.北京：电子工业出版社，2008：371-407.

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[3]杨久俊，邓辉文，滕姿.基于混沌免疫进化算法的聚类算法分析[J].计算机科学，2008，8：154-156.

[4]谢民主.单体型组装问题参数化建模及算法研究[D].长沙：中南大学，2008.

第5篇：生物信息学作用范文

关键词：生物信息学；考试；网络

生物信息学（Bioinformatics）是建立在分子生物学的基础上，随着20世纪90年代人类基因组计划的实施以及高通量自动化测序技术的应用而诞生的。生物信息学是以DNA和蛋白质序列等数据为核心，综合运用高等数学、计算机科学和生物学工具，通过数据库的建立、生物学数据的检索、生物学数据的处理、生物学数据的利用（计算生物学）等，以达到诠释数据中的生物学意义的目的。目前生物信息学的主要的研究方向有：序列比对、基因识别、基因重组、蛋白质结构预测、基因表达、蛋白质反应的预测，以及建立进化模型等。[1，2]生物信息学作为一门新型交叉学科，我国很多高校先后在生物科学、生物技术和基础医学等专业开设了生物信息学课程。此外，北京大学、清华大学和浙江大学等部分高校还在高校招生中增设了生物信息学专业。按照教学规律，生物信息学是在学生掌握生物化学、遗传学、分子生物学以及计算机应用等相关知识的基础上开设的。通过生物信息学课程的学习，不仅可以加深对分子生物学和基因工程等课程的理解，而且可以为进一步学习基因组学（Genomics）和蛋白质组学（Protemics）奠定基础。[3]我校在国内较早地涉足该课程的教学工作，笔者于2007年开始在生物技术和生物科学专业本科生中开设了生物信息学课程，其中生物技术专业作为必修课程，生物科学专业列为选修课程。对本科生而言，通过该课程的学习，要求获得如下生物信息学的知识和技能：（1）熟练掌握和使用生物信息学中的相关数据库，包括DNA序列数据库、蛋白质序列和结构数据库、已测定全序列的动植物和微生物的完整基因组数据库以及国内外文献数据库。（2）熟练掌握DNA和蛋白质序列的同源性比较和分析。（3）能分析DNA序列转录翻译成氨基酸序列的结构和功能。（4）熟练掌握生物信息学常用的分析软件。实际操作能力是生物信息学教学过程中需要重点培养的能力。另一方面，考试是对学生知识和能力的一种测量，它的功能是量化学生的知识和能力，以及通过考试促进学生的知识和能力的增长提高。考试是教学过程中的一个重要的环节，是检查学生对所学知识的掌握程度、应用所学知识的综合能力及衡量教师教学效果的主要形式，它可以督促学生全面系统地复习和巩固所学的知识和技能，是评定学生成绩的有效手段。科学、合理的考试，可以使学生明了学习的差距，自动调节学习方向，充分发挥学生学习的主观能动性，教师亦可通过考试了解教学效果，调节和改进教学内容和教学方法，充分发挥考试的导向作用，提高教学质量。[4，5]

一、常规考试方法在生物信息学课程考试中存在的问题

常规传统的考试方式是每位学生使用同一份完全同的试卷，在同一时间中进行考试。对于生物信息学课程来说，由于其课程的特点所限，在考试整个过程中，为了完成试卷中操作题的解答，需要使用联网的计算机，因此，生物信息学课程常规的考试方式是每位学生发给考题完全相同的纸质试卷，学生将答案写在纸质的考卷上，其中操作题利用联网的计算机完成操作后将答案写在纸质的试卷上。我们自2007年开始经过5年的教学实践发现，常规传统的考试方法存在一些亟待解决的问题。由于参加考试的每位学生是同一份完全相同的试卷，同时考试过程中必须使用联网的计算机，根据考试结果中出现少量完全雷同的卷面显示，虽然考试过程中有监考教师的严格监督和巡查，依然有少量的学生通过计算机联网的及时在线信息系统，如：QQ、MSN、e-mail等，相互传递试题的答案并进行比对，因此，在客观上难以彻底杜绝考试作弊现象。鉴于这种情况，迫切需要探索一种新的考试方式，克服传统考试方式的局限性，以适应生物信息学课程的特点和需要，达到更加客观、科学、公正地评价学生考试和课程成绩的目的。

二、新的考试方法的探索——网络考试系统的构建

为解决上述生物信息学课程考试中出现的问题，笔者构建了生物信息学网络考试系统，以便替代传统的考试方法（图1）。本考试系统具有以下特点：

第一，建立较大容量的试题库。试题库中题型包括选择题、判断题、简答题和操作题等四种题型，分别含有500、100、50和50道题。每套完整的试题满分为100分，其中设置为选择题50分（每题1分，共50小题）、判断题10分（每题1分，共10题）、简答题20分（每题5分，共4题）、操作题20分（每小题10分，共2题），每套试卷也可以根据考试需要重新设置每种题型的分值和题目数量。试题库题目主要以《基础生物信息学及其应用》和《简明生物信息学》等教材为依据。[6，7]题库中的题目考核内容涵盖教材的所有章节和主要知识点，其中的操作题目覆盖课程的重点教学内容。

第二，自动随机组卷。随机组题方式设置2种，一是全体参加考试的学生试卷中所有试题都相同，但每道题目的题号前后顺序有别；二是每位学生的试卷中不仅试题的题号顺序不同，而且试题也不完全相同。两种组题方式各有利弊，前者能保证每位学生的试卷难度系数完全相同，但只是学生的试卷中试题的顺序不同，题目依然还是相同的；后者则能保证彻底杜绝参加考试的学生通过互联网比对试题答案的可能，但由于每位学生的试题不同，因此可能导致不同的学生之间的试题难度系数存在一定的差异。两种不同的组题方式还有待在今后的教学实践中进行比较和科学选择。

第三，自动阅卷和人工阅卷方式相结合。阅卷方式中设置客观试题（包括选择题和判断题）自动阅卷和自动评分，主观题（包括简答题和操作题）采用在计算机上人工阅卷。同时也留有全部设置为人工阅卷的后台操作系统。

第四，考试时间设置倒计时。可以按照学校的考试时间安排，设置固定时长的考试时间，考试开始后设置的固定时长开始倒计时，到点后自动保存试卷和答案并关闭考试系统。参加考试的学生也可以点击按钮保存试卷和答案提前交卷。此外，考试系统主界面还设置了课程的一些相关信息（如授课教师、学校名称、课程简介等），并设置将来将考试系统转入网络课程一部分的链接，为将来进一步改进和发展该考试系统提供了窗口。

科学、合理、公正的考试，对课程教学可以起积极促进作用，激发学生学习的积极性，培养学生的创新能力，有利于学生个性的发展；反之，则不仅不利于教学，而且会挫伤学生学习的积极性和自尊心，阻碍学生创造力和个性的发展。笔者构建的网络自动组题的生物信息学考试系统能较好地实现生物信息学课程的客观公正的考试，在客观上彻底杜绝考试作弊现象的发生，达到科学检测学生对生物信息学课程基础知识和操作能力掌握的情况，客观公正地评价学生的考试成绩和课程成绩。

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第6篇：生物信息学作用范文

关键词： 生物信息学；高等数学；教学效果； 教学方法； 多媒体

生物信息学是综合计算机科学、 信息技术和数学的理论和方法来研究生物学信息的交叉学科。数学作为生物信息学研究的基本工具， 已经成为生物信息学专业的必修课程。高等数学是大学数学的基础课程， 通过高等数学的学习， 学生不仅可以掌握基本的数学概念， 公式及方法， 更可以提高自己的逻辑能力以及运用数学解决生物信息学问题的能力。因而高等数学教学效果的好坏， 直接影响到一个学校， 一门学科人才的培养， 进而会影响到我国的科技发展水平与现代化进程。笔者结合此领域教师们多年的教学实践， 结合生物信息学的专业特点从课前、 课上、 课后三个方面阐述提高高等数学教学效果的几点建议。

1做好充分的课前准备，有的放矢。

要想在有限的课堂时间内达到最好的教学效果，教师首先需要在课前认真备课， 尤其要注意重点内容的强调以及知识点的衔接， 使得一次课成为一部完整的电影， 而不是多个场景的组合。同时， 由于生物信息学是一门快速发展的交叉科学， 因此在授课的过程中教师应当将生物信息学的前沿发展动态与课程内容进行合理的融合， 这就需要教师在课前阅读大量的科研文献， 做到教学科研一体化。此外， 还要精心制作课件， 好的课件不仅要字体大小适中， 背景美观而不杂乱， 又要适当的加一些有趣的动画。对于高等数学这样一门相对枯燥的学科， 小小的动画会让学生的精神为之一振， 间接提高教学效果。同时要做到内容简洁明了， 真正起到提纲挈领的作用。对于高等数学下册来说， 课件的制作尤为重要。比如， 第一型曲面积分概念的引入， 不仅需要有准确的三维图像， 而且引入概念的过程也要提纲式地逐条列出， 使学生清晰地了解一个抽象的数学概念是怎样产生的。

2多方位开展课上教学实践。

2.1 多媒体与板书结合

多媒体的出现为高等数学的教学带来了极大方便。比如曲线与曲面积分的章节中， 很多问题都需要结合三维图像来解答， 在黑板上画立体图形既浪费时间， 又很难画得准确， 而利用多媒体则只需在课件中插入相应的三维图像就可以了。还有一些冗长的概念或公式， 用多媒体展示一目了然， 省时省力。多媒体虽然为教学带来了诸多方便， 但它并不能完全代替板书。比如， 具体的解题过程如果只写在课件上， 那么学生就只是观众， 在观看一道题怎么解答。而利用板书引导学生，在书写每一步的时候让学生思考下一步应该怎么做， 那么学生就是参与者了。定理或公式的推导也是同样的道理。所以上课时要做到多媒体与板书的有机结合， 多媒体展示提纲和图像， 板书书写具体的解题和推导过程。

2.2 重视基础知识的教学

要狠抓以基本概念、 基本理论、 基本方法为主的“ 三基” 教学。高等数学虽然看起来很难， 但它实际上是由很多基本概念和理论方法交织而成的。只有牢固地掌握基础知识， 才能理解数学的精髓， 才能熟练的运用这些知识来解决复杂的生物信息学问题。对于基本概念， 要用尽可能通俗的， 形象的语言或直观的图像来解释， 必要的时候也可以用实物演示。比如， 莫比乌斯带的定义是单侧曲面， 这个概念用语言很难形容， 但如果用一张纸条演示一下， 学生就完全理解了。对于基本定理， 一定要在黑板上写下详细的推导过程， 让学生了解怎样从一些已有的知识推导出一个新的结论， 这样学生就不是在死记硬背定理的内容， 而是真的学会了。对于基本方法， 则要让学生反复练习， 熟能生巧， 多做练习还会提高学生的计算能力。

2.3 注重课堂练习

在课堂上要坚持" 教师是主导， 学生是主体" 的教学原则，要做到精讲多练、 勤练。每堂课都可能会讲多个知识点， 多种类型题， 如果一味的填鸭式教学， 学生往往只是“ 懂了” ， 而不是“ 会了” 。所以在每一道类型题讲完之后， 要立刻找一道相似的题目， 给学生一定的时间让学生自己练习， 及时消化和掌握所学的知识， 并且要重视理论联系实际， 将数学的知识应用到具体的生物信息学研究中去。比如， 介绍了矩阵的概念之后， 就可以向学生介绍基因芯片的制备、 基因表达谱的数据格式等内容， 将基因芯片检测的全基因组范围的基因表达信息用矩阵表示出来了， 矩阵的每一行代表一个基因在所有芯片实验中的表达水平， 每一列代表在同一张芯片上所有基因的表达值， 这样从一个矩阵就可以观察到不同条件下每一个基因的表达变化了。除了每堂课都要让学生有一定的练习之外， 在每一章或者每一个大问题结束之后还要开设习题课。在习题课上， 教师首先要总结这一部分所学的重要知识点以及它们之间的联系， 使学生在思维中形成一个完整有机的知识体系， 整体的把握知识框架， 这比掌握零散的知识点更有效。其次， 对本部分每一种重点的类型题都找一两道类似的题目讲解， 使学生在记忆开始模糊的时候重新回忆起来， 从而牢固地掌握本部分内容， 为开始新的篇章打好基础。

2.4 建立和谐的师生关系

高等数学是一门相对较难的学科， 学生在学习起来比较吃力， 这样就容易形成逆反心理， 因此建立和谐的师生关系是达到良好教学效果的必要条件。首先， 师生之间是平等的，闻道有先后， 术业有专攻而已。这就要求教师在上课的时候不要高高在上， 要多多与学生交流， 在每一个知识点过后及时询问学生是否理解， 如果没理解就再讲一遍。课下也同样要走入到学生中去， 及时解答他们的问题， 还可以跟学生谈一些与课程无关的东西， 拉近与学生的距离。只有切身体验到他们的感受和需求才能更好的完成教与学的任务。

3 通过课后的练习巩固高等数学课上所学的知识

根据艾宾浩斯遗忘曲线， 如果只是上课记住了， 课下就不再复习，那么所掌握的内容就会迅速遗忘。所以， 适量的课后作业是非常必要的， 几道习题几十分钟就可以起到巩固知识的作用。同时， 教师也可以根据自身的科研方向， 设计一些小的科研课题， 鼓励和引导学生进行思考， 如何利用学到的高等数学知识去解决实际的生物信息学问题。此外， 教师对n后作业的批改同样重要， 通过对每一份作业的仔细批阅， 找出学生犯错的共性和个性问题， 在下堂课着重讲解， 那么学生再遇到类似问题时就不会犯同样的错误了。同时还要对做的好的学生给予表扬和鼓励。

高等数学作为生物信息学专业的必修基础课， 其教学效果的好坏直接影响到生物信息学人才的培养以及学科的建设， 而要提高高等数学的教学效果， 就要做到课前认真备课，课上利用多媒体与板书结合的教学手段， 重视基础内容的教学与练习， 同时活跃课堂气氛， 保持和谐的师生关系， 并在课后布置适量的课后作业。

参考文献：

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[2] 孙啸，陆祖宏，谢建明.生物信息学基础.第1版.北京： 清华大学出版社，2005.286-287.

第7篇：生物信息学作用范文

作者简介：赵小英（1973-），女，湖南慈利人，湖南大学副教授

摘要：AtWNK9为拟南芥WNK（With no lysine kinase）激酶家族成员，其功能尚不清楚采用生物信息学和生物学实验相结合的方法，对AtWNK9蛋白结构、亚细胞定位、启动子元件、基因表达模式进行了分析研究发现，AtWNK9定位在细胞核中；该基因在拟南芥根中高效表达，其表达受ABA，NaCl、葡萄糖、热和冷等非生物胁迫处理强烈诱导结果表明，AtWNK9为非生物胁迫反应相关基因，并可能参与根的生长发育

关键词：基因表达；拟南芥；AtWNK9

中图分类号：Q94 文献标识码：A

WNK激酶（With no lysine kinase）是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，属于蛋白激酶家族成员之一，因其家族成员在激酶功能域缺乏保守的赖氨酸而得名该激酶家族成员在通常保守的位于激酶区域第二个亚结构域缺乏一个赖氨酸残基，动物WNK激酶中赖氨酸被半胱氨酸所替代，在植物中常被天冬酰氨（ N）或丝氨酸（ S ）替代，但激酶的生物活性没有发生变化，因此表明WNK激酶是一种特殊的蛋白激酶

Nakamichi等在双子叶植物拟南芥中克隆到植物中第一个WNK基因AtWNK1，随后又成功分离到了AtWNK2-98个WNK基因，并发现AtWNK2，AtWNK4，AtWNK6涉及拟南芥昼夜节律的调控过程AtWNK2，AtWNK5，AtWNK8的TDNA插入突变导致拟南芥早开花，AtWNK1的TDNA插入突变表现出了晚花的表型最新研究发现，破坏AtWNK8能提高拟南芥对盐和渗透压力的抗性 目前，在单子叶植物水稻中发现7个WNK基因，其中OsWNK1被发现参与各种非生物胁迫如冷、热、盐、干旱胁迫等Wang等在大豆中鉴定了一个根特异性的WNK同源基因，GmWNK1，它通过与ABA分解代谢相关的蛋白GmCYP707A1相互作用微调ABA的水平，从而调控大豆晚期侧根的发育随后又发现GmWNK1能增强植物对NaCl和渗透压的抗性目前，有关拟南芥AtWNK9基因的功能尚处于未知状态，因此系统研究AtWNK9基因的功能对全面了解拟南芥WNK激酶的功能具有十分重要的意义

生物信息学作为研究过程中的一项技术和开发工具在核酸及蛋白质序列分析及功能预测中发挥重要的作用基因蛋白结构与表达的生物信息学分析结果对后续基因功能研究有重要的指导意义本研究采用生物信息学和生物学实验相结合的手段，对AtWNK9蛋白结构、亚细胞以及基因表达情况进行了分析，这将为进一步研究该基因的功能奠定基础

1 材料与方法

11植物材料和载体

拟南芥野生型Col4为哥伦比亚生态型，大肠杆菌DH5α菌株和pA7YFP载体均为本实验室保存

12生物信息学分析

运用简单模块构架搜索工具SMART（Simple Modular Architecture Research Tool）（http：//smartemblheidelbergde/smart/）和NCBI网站提供的保守结构域检索工具CDART（Conserved Domain Architecture Retrieval Tool）（http：//wwwncbinlmnihgov/Structure/）对AtWNK9蛋白进行保守结构域分析；利用丹麦科技大学（DTU）的CBS服务器上的NetPhos20 Server程序（http：//wwwcbsdtudk/services/NetPhos/）分析磷酸化位点；利用WoLF PSORT工具（http：//wolfsortseqcbrcjp）和TAIR网站中提供的蛋白亚细胞定位数据库SUBA （The SubCellular Proteomic Database）（ http：//suba2plantenergyuwaeduau/）预测蛋白质亚细胞定位[13-14]；通过TAIR网站中提供的Arabidopsis eFP Browser链接（http：//bbcbotanyutorontoca/efp/）分析AtWNK9基因的表达谱[15]利用植物Plant CARE在线分析工具（http：//bioinformaticspsbugentbe/webtools/plantcare/）对AtWNK9基因上游1 000 bp的启动子顺式作用元件进行分析[16]

13 35S：：AtWNK9YFP 融合表达载体构建

以拟南芥野生型Col4为材料，采用RTPCR方法，首先提取总RNA并逆转录为cDNA，然后以此cDNA为模板，利用引物AtWNK9YFPF（ACGCGTCGACATGATGAACAATCTC AGCCATCTT），AtWNK9YFPR（GGACTAGTGT CTTCTTCGTCAGAG TCGTTT）（下划线碱基部分分别为SalⅠ和SpeⅠ酶切序列），通过PCR扩增得到AtWNK9目的基因的全长cDNA序列采用酶切连接的克隆方法，将该片段连接到pA7YFP载体中，构建绿色荧光蛋白与AtWNK9基因融合表达的载体35S：：AtWNK9YFP

14PEG介导的原生质体转化

为确定AtWNK9基因在细胞中表达的具体部位，将上述构建的35S：：AtWNK9YFP进行原生质体转化参照文献[17]的方法，将未抽台前的叶片约90片，切成1 mm宽的长条（长度不定），置于500 mmol甘露醇溶液中将细条捞出，置于含有纤维素酶和果胶酶的酶解液中，黑暗23 ℃，40～50 r/min解析3 h以制备原生质体取约10～20 μg 35S：：AtWNK9YFP质粒于15 mL离心管中，随后依次加入100 μL的原生质体和110 μL PEG/Ca溶液，轻柔混匀放置20～30 min后，去除PEG，用W5溶液（154 mM NaCl，125 mM CaCl2， 5 mM KCl，2 mM MES）终止反应，然后置于云孔板内23 ℃ 黑暗下培养6～18 h后，在荧光倒置显微镜下观察和分析AtWNK9的亚细胞定位

15胁迫处理

拟南芥野生型Col4种子经深层（1% 次氯酸钠10 min，无菌水洗5次）消毒后，4 ℃ 春化3～4 d，然后播种在MS培养基上放置在22～23 ℃培养箱连续白光培养12 d后，用ABA（100 μM）[18]NaCl（300 mM）[19]、葡萄糖（2%）[20]、热（37 ℃）[21]、冷（4 ℃）[22]进行处理，清水处理作为对照，在不同的时间点收取材料，液氮速冻后，于-80 ℃保存，用于后续的实时定量PCR分析

16实时定量PCR分析

采用TRIGene（GenStar）提取总RNA，按照Maxima First Strand cDNA Synthesis Kit （Fermentas）试剂盒提供的方法，反转录合成cDNA在定量PCR仪（Mx3 000 P）上，按照SYBR Premix Ex TaqTM （Perfect Real Time）（TakaRa）定量试剂盒的说明进行定量PCRPCR反应条件为： 94 ℃预变性10 min，94 ℃变性 30 s，57 ℃退火30 s， 72 ℃延伸 30 s， 40个循环每个实验至少重复3次，持家基因ACTIN2 作为分子内标本研究采用的定量PCR引物见表1

2 结果

21AtWNK9蛋白结构分析

运用简单模块构架搜索工具SMART和NCBI中的CDART软件对AtWNK9蛋白进行保守结构域分析，发现AtWNK9在第25到第282个氨基酸区域，包含了一个保守的丝氨酸苏氨酸激酶催化结构域（STYKc）和一个蛋白激酶催化结构域（PKc）（图1（a）），因此，AtWNK9被归类为丝氨酸苏氨酸蛋白激酶家族利用丹麦科技大学（DTU）的CBS服务器上的NetPhos20 Server程序对AtWNK9蛋白进行磷酸化位点分析从图中可看出，AtWNK9蛋白氨基酸序列中的17个丝氨酸（S），2个苏氨酸（Thr）和7个酪氨酸（Tyr）蛋白激酶磷酸化位点（图1（b））这说明AtWNK9具有自身磷酸化的特点

22AtWNK9基因亚细胞定位分析

采用WoLF PSORT工具对AtWNK9的亚细胞定位进行预测，得知AtWNK9定位在胞质中；采用TAIR网站中提供的蛋白亚细胞定位数据库SUBA进行预测，得知该基因定位在细胞核中为进一步确定AtWNK9的亚细胞定位，我们采用PEG介导的原生质体转化方法[17]进行了分析研究

首先，采用PCR扩增，得到AtWNK9的全长cDNA序列，大小为1 400 bp左右（图2（a））用限制性内切酶SaIⅠ和SpeⅠ将该片段和pA7YFP载体进行双酶切，分别得到大小为4 900左右和1 400 bp左右的酶切片段（图2（b））回收酶切片段，用T4DNA连接酶进行连接反应将反应液转化大肠杆菌DH5 α，然后对阳性克隆进行PCR和双酶切（HindⅢ和BamHⅠ）鉴定，PCR产物及酶切片段大小与预期片段大小相一致（图2（c），（d）），表明成功构建了35S：： AtWNK9YFP重组质粒随后，以载体35S：：YFP质粒作为对照，将重组质粒35S：：AtWNK9YFP转化拟南芥原生质体，在荧光倒置显微镜下观察融合基因的表达情况（图3）绿色荧光蛋白基因YFP在细胞的所有部位都高效表达（图3（b）），融合基因AtWNK9YFP则仅在细胞核中表达较强（图3（d）），与蛋白亚细胞定位数据库SUBA预测结果相一致，表明AtWNK9编码白

23AtWNK9组织器官表达模式分析

基因的时空表达模式可为预测和研究其生物学

功能提供参考依据根据TAIR网站中eFP Browser连接提供的数据，对AtWNK9基因在拟南芥不同组织器官中的表达谱进行了分析整理（图4（a））AtWNK9基因在拟南芥植株的根、下胚轴、叶、花等各个组织器官中均有不同水平的表达，在根中的表达量最高此外，AtWNK9在不同部位的叶片、茎、花和花粉中的表达也存在一定的差异但表达水平都比较低（图4（a））为了进一步确定AtWNK9 基因在不同组织器官的表达模式，采用实时荧光定量PCR检测了该基因在拟南芥根、莲座叶、茎生叶、茎、花和果荚中的表达情况从图4（b）中可看出，AtWNK9在所有被检测的组织器官中均有表达，其中在根中的表达量最高，约为其它器官中的3～5倍，其次为茎这与eFP Browser连接提供的数据基本一致，推测AtWNK9可能参与根的生长发育

24 AtWNK9基因表达对非生物胁迫的响应

利用植物启动子顺式作用元件分析网站Plant CARE在线分析了AtWNK9基因上游1 000 bp的调控区域结果发现，AtWNK9基因的调控区域存在大量激素响应与胁迫响应相关的元件，包括赤霉素反应元件（GibberellinResponsive Element， GARE）、热胁迫响应元件（HSE）、逆境和胁迫响应元件（TCrichrepeats）等顺式作用元件

为了研究AtWNK9基因的表达是否响应激素、逆境胁迫，实验中对12龄拟南芥幼苗分别进行ABA、盐、葡萄糖、热、冷胁迫处理，采用实时定量PCR分析了AtWNK9基因的表达情况结果如图5所示，AtWNK9基因的表达受胁迫处理强烈诱导，其中ABA的诱导效应最明显，AtWNK9的转录水平在ABA处理4 h即达到峰值，为对照处理的8～9倍，在随后的8 h内其表达量仍然维持较高的水平；AtWNK9基因对NaCl处理的响应更快，在处理2 h达到最大值，为对照处理的8～9倍左右，随处理时间延长AtWNK9基因的表达量迅速下降，但仍为对照处理的2～3倍；AtWNK9对葡萄糖、热、冷胁迫的响应相对较弱，分别在葡萄糖处理4 h，热、冷处理6 h达到最大值，为对照处理的5倍、3倍和6倍；AtWNK9对水处理（对照实验）几乎没有响应，说明AtWNK9基因为植物胁迫反应相关基因

3讨论

对基因的生物信息学分析，可为预测其生物学功能提供参考本研究首先利用生物信息学的手段对AtWNK9的核苷酸及蛋白质序列进行了保守结构域和磷酸化位点分析，发现AtWNK9基因包含与蛋白激酶催化结构域（PKc_）和丝氨酸苏氨酸催化结构域（STYKc）具有高度相似性的结构域，且存在多个磷酸化位点，与WNK激酶家族中其他成员的结构特征一致[23]，因此，AtWNK9具有自身磷酸化特点，这还需作进一步研究

基因的表达部位及表达模式通常与基因的功能有紧密的联系结合生物信息学分析、原生质体转化及荧光定位分析，得知AtWNK9在细胞核中表达，说明AtWNK9基因编码白此外，根据eFP Browser提供的数据及实时定量PCR分析，证明了AtWNK9基因在拟南芥根中高效表达，这与Wang等的RT～PCR实验结果相吻合，说明AtWNK9可能参与根的生长发育

利用Plant CARE对AtWNK9启动子顺式作用元件进行分析，结果显示：启动子区域存在大量激素响应与胁迫响应相关元件通过激素和胁迫处理发现，AtWNK9基因的表达受ABA，NaCl等非生物胁迫强烈诱导，说明AtWNK9为非生物胁迫反应相关基因这为进一步研究AtWNK9基因的生物学功能奠定了良好基础

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第8篇：生物信息学作用范文

【关键词】生物电子学；研究生选修课；教学探索

Postgraduate Course of Bioelectronics Opened and Teaching

SU Shao

（School of Materials Science and Engineering， Nanjing University of Posts & Telecommunications， Nanjing Jiangsu 210023， China）

【Abstract】“Bioelectronics” is a newly elective course， which has opened for different postgraduates. Bioelectronic is an emerging and fascinating interdisciplinary， covering many areas of research， has become a research hotspot. This elective course aims to broaden graduate research horizons， learn about the latest frontior research and develop students' innovative spirit and overall quality. In this paper， we discuss the experiences of the research fields of bioelectronics， reference books， teaching object， course content and teaching methods and prospect the future development of the electives course.

【Key words】Bioelectronics； Postgraduate elective course； Teaching explore

0 前沿

生物电子学（Bioelectronics）是以生物学和电子学为代表但又涉及化学、物理、材料及信息技术等许多学科和高新技术相结合的一门新兴交叉学科。电子信息科学技术和生物科学（含医学科学）是十分重要的两个学科领域，它们对科学技术进步和经济发展，乃至于对人类的社会生活方式都将产生深刻而重要的影响。生物电子学的发展充分体现了上述两个学科的相互依赖和和相互促进的关系。生物电子学自20世纪50 年代诞生以来，发展迅速，领域不断拓宽，地位日益重要，已经展示了广阔的发展前景[1-2]。子学的研究领域大致可以包括如下7个方面：（1）生物信息检测；（2）生物医学信息处理；（3）生物系统建模和仿真；（4）场与生物物质的作用；（5）分子和生物分子电子学；（6）生物信息学；（7）生物医学仪器。近20年来，随着各种新原理、新技术和新方法不断地应用到生物电子学的研究中，生物电子学的发展日新月异，目前越来越的科研工作者聚集生物电子学方面的研究。

1 研究领域

生物电子学作为新兴的交叉学科，发展迅猛，涉及多个研究领域。国外的大学很早就开展生物电子学的相关研究。如英国的克兰菲尔德大学，其生物电子学方面的研究就包括生物信息学、生物传感器与生物诊断、环境与健康、环境与自然、环境与安全、智能材料和转化医学等。我国在1985年，由韦钰院士创立了分子与生物分子电子学实验室，通过20年的发展，2002年，东南大学生物电子学国家重点实验室开始建设。目前，该重点实验室的发展目标是瞄准生物电子学的国际发展前沿，开展应用基础研究，侧重综合应用信息科学领域的最新成果，发展生物领域研究的新方法和新技术，并用于探究生命过程的本质，揭示重大疾病的机制，为医学发展开辟新途径。该国家重点实验室以生物信息材料与器件、生物信息获取和传感、生物信息系统和应用为主要研究方向，研究内容涉及分子（纳米）有序材料及其制备、分子有序结构的组装与表征、分子/纳米器件、生物/纳米材料及其应用、植入式电子器件、单分子与单细胞检测、生物传感器、微阵列芯片技术、微流体生物芯片、生物信息学、仿生信息处理系统及应用、脑信息系统的建模和应用等。

2 教材选择

本课程是专业选修课，开设对象是低年级的硕士研究生和博士研究生。相对于本科生，研究生具有良好的自学能力和独立思考能力，因此，如何选择实用、全面和专业的参考教材尤其重要。目前，国内还没有《生物电子学》课程的材，很多医学专业的高等院校选用的是生物电子医学方面的教材，并不能很好的满足普通高校本科生或者研究生的课程需要。因此，在依据本学校和本学院的专业设置（材料物理、材料科学和信息显示等专业），以及本学院教师的科研方向，选用了以色列著名科学家Itamar Willner为主编，汇集了众多在生物电子学方面的专家编著的《Bioelectronics》[3]教材，从生物电子学的定义，生物电子学的发展和研究领域等方面，并结合当前热门生物电子学方面的科研资料和科研文献，多方位、多角度的向研究生展示生物电子学的研究内容、研究方向、研究前沿和研究热点。这样的安排，让研究生从一开始就接触科学前沿，开阔了眼界，更好的领悟科学的真谛。

3 授课对象

《生物电子学》是硕士和博士研究生的专业选修课程，目前选修本门课程的学生的专业跨度很大，有材料化学、材料物理和高分子材料与工程等不同专业。我们开设本门课程的宗旨是让不同学生都了解什么是生物电子学、当前生物电子学发展到怎样的阶段和生物电子学涉及的研究领域。通过对这些方面的学习，结合各自的研究背景，将生物电子学领域的研究内容糅合到各自的科学研究中，实现科学创新，更好更快的进行科学研究。

4 授课形式和课程内容

本门课程为研究生专业选修课，在授课形式和课程内容上有别于本科生的专业必修课。在充分考虑研究生具有良好的自学能力和理解能力的基础上，我们决定将本门课程的课时设置为32学时，分8次课完成。课题上以授课和讨论两种主要形式进行，设为8个不同的生物电子学版块，以讲座形式进行教学，并同时让研究生依据各自的研究背景，以每次课所要将的内容为主线，做好课下准备，带着问题有针对性的进行实时讨论。本着“科学性、系统性、实用性”的原则，我们确立了具体的授课内容，主要包括以下内容：概论部分、生物传感器、生物芯片、活体生物发光和荧光成像技术、微流控芯片体外诊断、临床即时检测仪器和DNA纳米技术等。在讲授这些专题的同时，结合大量的最新科研的前沿和热点文献，循序渐进，生动直观的介绍生物电子学方面的知识，使课堂教学更为生动、丰富。

5 教学方法

为了使研究生能在有限的课时内掌握老师所教授的内容，并能学以致用，就必须要运用灵活多样的教学方式，如：多媒体教学、互动式教学、理论联系实际等方法。由于生物电子学涉及多个研究领域，书本上的基础知识往往较为枯燥、抽象，不能很好的吸引研究生的求知欲望。因此，本门课程主要以多媒体教学为主，辅以互动式教学。在讲解科学前沿和热点时，利用多媒体技术在功能上、空间上及时间上交互的便利性，直观生动的将各种原理示意图、实验结果甚至影像资料展示给研究生，将抽象、枯燥的科研问题直观、形象又深入浅出的解释给学生，激发学生的学习兴趣。

为了提高研究生的学习主动性，让研究生参与到整（下转第24页）（上接第16页）个教学环节中，此时教师与学生不再说简单的传授与接受的关系，而是双边的互动关系。在课堂上除了老师有针对性地向学生提问外，学生也可以随时向老师发问，通过互动式教学，使学生最大限度地参与教学活动，积极思维，培养了主动探索、勇于创新的意识。

6 结语

目前《生物电子学》这门研究生选修课程还处于不断探索和改革阶段，作为专业教师，责任任重而道远，今后除了要不断提高自身的业务素质，不断实践、不断总结，还要依据不断变化的科研环境和教学环境，及时与学生沟通，把《生物电子学》课程的教学工作开展的更有深度、更有效果、更受研究生喜爱，为研究生开拓眼界、提升创新思维作出贡献。

【参考文献】

[1]韦钰.电子科技导报[N].1998，11，1-4.

第9篇：生物信息学作用范文

关键词：SAM合成酶；结构；应用

中图分类号： Q933 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.06.007

1 S-腺苷甲硫氨酸合成酶基因结构以及性质

2 SAM合成酶基因的的研究现状

从1962年人们发现这种酶开始，人们就开始对SAM合成酶进行了不断地研究。1994年，Boerjan 等发表SAMS催化L-甲硫氨酸和ATP合成SAM。之后，很多物种的SAMS被克隆了，例如拟南芥、番茄、水稻等。并对SAMS基因响应植物逆境胁迫应答做出了分析，更通过DNAman、MEGA4、Primer5和一些在线的生物分析软件对获得的序列进行了大量的生物信息学分析。

分析结果显示，不同物种的SAM合成酶基因（已知的），其蛋白中不存在信号肽序列，SAMS在细胞质基质中反应不进行蛋白质转运；其序列中不存在跨膜结构。SAM结构域分析发现其编码蛋白具有N 端结构域、中间结构域和C 端结构域。研究还发现，该基因在生物的多个组织均有表达。将已经克隆得到的SAMS基因序列进行比对，发现不同物种其相似度很高，由此我们可以推断SAMS基因的保守性较高。

许多研究表明，SAM在多胺和乙烯合成途径中具有重要作用，它是蛋白质、核酸、多糖转甲基中重要的甲基供体。在精胺、亚精胺和ACC合成中SAM发生降解，反之，其又能分解得到甲硫氨酸，从而参与到SAM的合成。在多胺合成途径中，植物在受到胁迫时，SAM增加，这是由于胁迫诱导致使SAM合成酶转录物的积累。在受到胁迫的情况下，SAM能够维持植物适应稳定状态的平衡。

3 SAM的临床应用[5]

3.1 治疗肝胆方面的疾病[10]

临床上SAM能维持肝脏的正常功能，SAM可以使具有肝病的病人恢复一些重要物质的合成，SAM对肝损伤（肝硬化或一些肝功能紊乱）有一定的疗效。

在较早之前，已有研究表明在化学作用下诱使肝癌时，SAMS在这之间相继产生了连续的变化。引起这一改变最可能的是由low-Km的缺失，取而代之的是中间Km值的酶。在pH值为5时酶沉积，肿瘤同工酶的改变是最好的证明。在正常的肝组织中，沉积的酶中只检测到一小部分low-Km酶。在肿瘤诱导的肝癌中出现，中间Km值的酶是唯一检测的到的酶，在低分化的PHC中，其活性大大地提高了。因此，肿瘤酶动力学性质的改变是与恶性进化相关联的。

3.2 治疗抑郁症

3.3 治疗关节炎

SAM还具有治疗关节炎等软组织疾病，且疗效显著，几乎无副作用。临床研究表明，病人的病症在用药2星期后就得到改善。

4 小结

目前，我国的肝病患者和抑郁症患者越来越多，SAM在我国有广阔的市场。所以，在临床应用中，对于SAM的需求则显得非常迫切，但SAM的价格昂贵无法被普通人接受，这使得开发高产廉价的SAM显得尤为重要。而合成SAM共有3种方法：化学合成法、发酵法和生物工程法。（1）化学合成法，产率较低，实际生产中较少用到该方法；（2）发酵法，成本低，易于扩大培养，曾有研究表明发酵法生产SAM的产率大约为15%~30%；（3）生物工程法，该方法产量明显高于前2种方法，而且分离和提纯都比较容易，杂质也很少。但是关键就是SAM合成酶的获得，虽然研究表明几乎所有生物中都含有SAM合成酶，但是含量少、活性低，所以该方法受到了SAM合成酶的限制。

Markham[6]等构建了大肠杆菌重组菌，重组菌所表达的SAM合成酶是野生的大肠杆菌的80多倍，酶的比活力为2.2 U·mg-1。Park[4]等构建了重组质粒pUC18/SAM2，转化大肠杆菌，但未报道SAM合成酶的酶活力。Matos[6]等对不同种类SAM合成酶的活力进行了比较，结果显示，大肠杆菌比活力不高，但是L-甲硫氨酸Km最低，这有可能是酶法转化酶源的最佳选择。2000年，韦平和[7]等构建了重组菌SAM合成酶，对其进行了酶活测定，结果显示，重组菌的活力比宿主菌都有一定程度的提高。余志良[8]等用GAP启动子强化表达了酿酒酵母的SAM2基因，酶活提高了40倍,进一步的研究工作正在进行。

随着SAM在医学等领域作用的凸显，以及其在生物体内的重要作用的研究。近年来，对于SAM合成酶展开了大量的研究。这包括了对SAM合成酶的结构性质及酶活性的研究，因此，通过基因工程技术高表达 SAM 合成酶应该是切实可行的。相信在不久的将来，人们会对此有更深入的了解。

参考文献：

[1] Cantoni G L. S2adenosylmethionine :A new intermediate formed enzymatically from L2methionine and adenosine triphosphate[J]. J Biol Chem ,1953 ,204 :403-416.

[2] 景沛.S-腺苷甲硫氨酸[J].生命的化学，1995，1（2）：49.

[3] Takusagawa F S ,Markham G D. Crystal structure of S-adenosylmethionine synthetase[J]. J Bio Chem , 1996 ,271(5) :136-147.

[4] Park J，Tai J Z，Roessner C A，et al. Enzymatic synthesis of S-adenosyl-L-methionine on the preparative scale[J].Bioorg Med Chem,1996,4(12):2179.

[5] 杨静，王吴，韦平和．S-腺苷甲硫氨酸的临床及药理研究进展[J]．药学进展，2001，25(3)：164-167．

[6] Markham G D, Deparsis J ,Gatmaitan J . The sequence of met K ,the structural gene for S-adenosylmethionine synthetase in Es2cherichia coli [J].J Biol Chem ,1984,259(23):14505-14507.

[7] 韦平和,公剑,王旻.大肠杆菌S2腺苷甲硫氨酸合成酶基因的克隆与表达[J].中国药科大学学报,2000,31(6):470-473.

[8] 余志良,吴星佳,李东阳,等. 强化表达SAM 合成酶促进SAM 在毕赤酵母中积累[J]. 生物化学与生物物理学报，2003 ,35 (2) :127-132.