济南大学生物技术专业蛋白质结构与功能的计算机模拟（双语）课程2024版教学大纲.docxVIP

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济南大学生物技术专业课程教学大纲

蛋白质结构与功能的计算机模拟（双语）

一、课程基本信息

课程名称

蛋白质结构与功能的计算机模拟（双语）/ComputerSimulationsofProteinStructureandFunction

课程类别

专业任选课

课程编码

19A00142

学分

0.5

学时

总学时：24

理论：4实践：20

课程负责人

姚建庄

适用专业

生物技术

先修课程

生物化学

后续课程

二、课程简介

《蛋白质结构与功能的计算机模拟》从分子水平了解蛋白质在生命现象中的基础作用，从氨基酸到蛋白质的三维结构角度上讨论酶、膜蛋白、纤维蛋白等蛋白质结构功能的关系。基于计算机科学的蛋白质结构预测、从蛋白质的能量学稳态到热力学动态，多个方面诠释了蛋白质的序列，结构与功能之间的联系。研究从蛋白质的底层分子结构到高层相互作用，蛋白质动力学以及酶催化和动力学。

三、课程目标及其与毕业要求指标点的对应关系

课程目标

毕业要求

毕业要求指标点

目标1：要求学生掌握蛋白质结构与功能关系

2.掌握生物技术基础理论、基本知识和基本技能，受到较扎实的专业理论和专业技能训练。

培养的学生应具有较强的数理基础和宽厚扎实的生物学基础理论知识。

目标2：蛋白质结构预测

3.了解生物技术的理论前沿、应用前景和必威体育精装版发展动态，以及生物技术产业的发展状况。

掌握良好的科学实验技能与专业外语。

目标3：蛋白质动力学模拟

6.具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析实验结果，撰写论文，参与学术交流的能力。

学生毕业后能在工业、医药、食品、环保、农、林、牧、渔等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发。

四、教学安排

理论部分

一、绪论（支撑课程目标1）建议学时：2

[教学目标]蛋白质在生物体内的重要性。

[重点难点] 结构复杂性与其对蛋白质功能的作用

[教学方式方法]多媒体授课

[教学内容]生物体的分子组织；蛋白质具备多种生物功能

蛋白质具有生理与进化意义上的重要性

蛋白质具有医学、工业与社会意义上的重要性

二、蛋白质的结构和功能关系（支撑课程目标1）建议学时：2

[教学目标]掌握核酸分子的结构形态，非线型多支链结构。

[重点难点]药物-配体在药物作用和设计中的相互作用

[教学方式方法]多媒体授课

[教学内容]蛋白质结构层次；翻译后修饰对结构的影响

金属离子的添加；非球状蛋白；膜蛋白

蛋白质与配体的相互作用

上机部分

一、分子动力学模拟的原理、方法与操作（支撑课程目标2、3）建议学时：5

[教学目标]蛋白质分子动力学模拟方法和基本操作

[重点难点] 分子动力学模拟的主要步骤

[教学方式方法]计算机房授课

[教学内容]生物大分子的经典力学模型与常见力场

积分算法；周期性边界条件；非键相互作用

恒温恒压分子动力学模拟；溶剂模型

蛋白质三维结构模型构建理论、方法和一般步骤

二、蛋白质结构预测（支撑课程目标2）建议学时：5

[教学目标]掌握同源建模理论和方法

[重点难点]人工智能方法在建模中的应用

[教学方式方法]计算机房授课

[教学内容]比较方法：同源建模

结构预测、评估和验证

蛋白质数据库（PDB)应用

三、拉伸分子动力学模拟（支撑课程目标3）建议学时：5

[教学目标]掌握拉伸分子动力学理论和应用

[重点难点]拉伸分子动力学模拟操作过程

[教学方式方法]计算机房授课

[教学内容]周质结合蛋白与配体相互识别研究

抗癌多肽p28与肿瘤抑制蛋白p53的拉伸分子动力学研究

四、膜蛋白体系的分子动力学模拟（支撑课程目标3）建议学时：5

[教学目标]分子动力学模拟在膜研究方面的应用

[重点难点]膜的性质和脂质分子的类型

[教学方式方法]计算机房授课

[教学内容]膜蛋白体系分子动力学模拟的基本方法和步骤

BtuC-POPC膜蛋白体系的分子动力学模拟

五、考核内容与考核方式

课程目标

考核内容

考核方式

目标1

要求学生掌握蛋白质结构与功能关系

课堂提问与课堂讨论、测验与课后作业、读书笔记、考试

目标2

蛋白质结构预测

实验课课题参与、实验报告

目标3

蛋白质动力学模拟

实验课课题参与、实验报告

六、成绩评定