授業科目

生物情報学
Bioinformatics

担当者

准教授 鈴木 祥弘
前 金2
助教   藤田 深里
前 金2
講師   齋藤 礼弥
前 金2
講師   若山 典央
前 金2

単位

2

到達目標

受講生が生物研究に不可欠な生物情報データベースの利用のため、基本的な概念と技術を習得し、画像解析の基礎を理解することを目的とする。このため、以下の四点について習熟することを目指す。

1. ネットワーク接続とデータベース検索
2. データベース情報の分子生物学的研究への利用法
3. データベース情報の生物多様性解析への利用法
4. 画像情報の理解と基本的解析技術

授業内容

生物学とそれに付随する様々な分野で、遺伝子や蛋白質に関する膨大な情報が得られている。これらの情報の多くは、整理されてデータベースに登録され、誰もが利用可能な情報として公開されている。爆発的に増加するこれらの情報を有効に活用するためには、最低限の知識と技術が必要である。一方、画像取得技術の向上とともに生物学の分野では高画質で大量の画像データが得られるようになっている。これらの画像データをただ眺めるばかりでなく、解析し定量的数値データとする技術が現在の生物学には不可欠である。データベースや画像解析に関するリテラシーの重要性は近年ますます高まっている。

本講義では、本学生物科学科の学生に必要なリテラシーを「卒業研究で円滑にデータの処理ができること」とした。このため、基本的な概念と最低限度の技術の習得を目指す。本講義はデータベースの利用法や画像解析法の修得が目的であり、プログラミングやアルゴリズムの解説を目的とするものではない。

授業計画

e-Learning システム(dotCampus 以降 .Cとする)で提示する動画やWebページによる予習、配付プリントによる演習内容の復習が不可欠。必ず教科書を入手すること。

はじめに
1. ガイダンスとプレテスト 大学のネットワークの利用
 予習:大学の提供するネットワークリソースの確認 (90分)
 復習:.Cによる確認   (120分)
2. 文献データベースへの接続(検索技術の基礎)
 予習:文献の種類と文献データベースに関する課題(.C) (90分)
 復習:部分情報から特定の論文を探し出し、その要旨を和訳する。 (120分)

分子生物学的アプローチ 
3. DNA配列・アミノ酸配列 
 予習:教科書(よくわかるバイオインフォマティックス1章)確認テスト(.C)(100分)
 復習:配列解析に関する課題レポート (.C)(100分)
4.蛋白質の高次構造
 予習:教科書(よくわかるバイオインフォマティックス2章)確認テスト(.C)(100分)
 復習:タンパク質高次構造に関する課題レポート (.C)(100分)
5.NGS概説 メタゲノムへの応用
 予習:教科書(よくわかるバイオインフォマティックス6・9章)確認テスト(.C)(100分)
 復習:メタゲノムに関する課題レポート (.C)(200分)

生物多様性の解析
6.差異と類似性を見いだす
 予習:.Cを通じて指定するキーワードについて事前に調べておく。     (90分)
 復習:.Cを通じて配布する課題に解答する。    (90分)
7.系統樹作成とアルゴリズム
 予習:.Cを通じて指定するキーワードについて事前に調べておく。     (90分)
 復習:.Cを通じて配布する課題に解答する。    (90分)
8.系統情報の利用
 予習:.Cを通じて指定するキーワードについて事前に調べておく。     (90分)
 復習:.Cを通じて配布する課題に解答する。    (90分)

9. 分集団化が集団の遺伝構造に及ぼす影響
 予習:集団内の遺伝的変異を引き起こす現象に関する課題レポート(.C) (90分)
 復習:分集団化の影響を解析して.Cに提出 (120分)
10. 近親交配が集団の遺伝構造に及ぼす影響
 予習:集団の区分に関する課題レポート(.C) (90分)
 復習:近親交配の影響を解析して.Cに提出 (120分)
11. 集団の遺伝構造の図式化
 予習:ハプロタイプネットワークに関する課題レポート(.C) (90分)
 復習:遺伝構造を図式化する課題(.C) (120分)


生物画像の解析
12. 画像データと数値データの対応
 予習:指示した範囲の教科書を読み、必要なデータをダウンロードする。 (90分)
 復習:指定した教科書中の課題を.Cに提出する。 (120分)
13. 画像領域の認識と画像データの定量化
 予習:指示した範囲の教科書を読み、必要なデータをダウンロードする。 (90分)
 復習:.Cにアップロードした画像について指定した解析を実施し、結果を提出する。(120分)

14.確認テストと解説
 予習:2-13回の復習(300分)

予習復習の時間は目安

授業運営

本講義は、演習を含むため、授業時間内に一定の課題をこなせるだけの最低限度の基礎知識を受講者に求めている。授業に必要な情報学と生物学の素養に関して、ガイダンスでプレテストを行う。生物学概論I・II、基礎生物化学I・II、生物化学I、進化生物学IおよびPCリテラシーを全て履修済みであることが極めて望ましい。未履修の科目がある場合は、受講後に本講義を受講すると効率がよい。

評価方法

授業期間中の課題・レポートおよび確認試験で総合的に評価する。
課題・レポートを全て提出することを前提としている。
課題・レポートを全て提出することを前提としている。
課題・レポートの提出にはdotCampusを利用する。登録したメールへの連絡には留意していただきたい。

オフィスアワー

開講日の昼(13時から16時)6-111Bで技術的相談を受け付ける。
不明な点はその日のうちに、解決してほしい。
dotCampusでの相談は随時受け付ける。

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