山口大学教務システム - 1083056020-バイオ情報処理技術

開講年度	開講学部等
2025	共同獣医学部
開講学期	曜日時限	授業形態	AL（アクティブ・ラーニング）ポイント
前期前半	水3～4	講義
時間割番号	科目名[英文名]			使用言語	単位数
1083056020	バイオ情報処理技術[Bioinformatics Technologies]			日本語	1
担当教員（責任）[ローマ字表記]					メディア授業
清水隆[SHIMIZU Takashi]					ー
担当教員[ローマ字表記]
清水隆　[SHIMIZU Takashi], ISHARA UHANIE PERERA
特定科目区分		対象学生		対象年次	4～
ディプロマ・ポリシーに関わる項目			カリキュラムマップ(授業科目とDPとの対応関係はこちらから閲覧できます)

授業の目的と概要

バイオ情報処理技術演習で学習するバイオ情報取り扱いプログラム・ソフトウェアの裏側にある数理的なアルゴリズムを学ぶ。

授業の到達目標


系統樹作成の原理とそのアルゴリズムを説明できる。 DNAの比較と検索についてその原理とアルゴリズムを説明できる。

授業計画

【全体】

講義ビデオによる学習で以下の項目を学習する。

	項目	内容	授業時間外学習	備考

第1回	生物イントロダクションとアルゴリズムの解説	この講義では、生物学で活用されているコンピュータ処理の方法を学ぶ。分子生物学では塩基配列、アミノ酸配列などのデータベース検索が日常的に行われる。情報科学的に言うと、文字列のパターン照合である。この回では、生物学と情報科学の融合分野であるバイオインフォマティクスの目的を理解する。そのあとに、コンピュータで問題を解くための手順であるアルゴリズムについて解説する。	復習

第2回

系統樹１～最節約法・最尤法・非加重平均結合法～

生物の進化の過程を表現するのに系統樹が使われる。分類の基となるのは、DNA情報、つまりA, T, C, Gの4文字である。DNA情報は進化の過程で少しずつ変化する。その変化をトーナメントのように図的に表現したものが系統樹である。系統樹を作る方法はいくつかあり、そのアルゴリズムについて2回に分けて解説する。
この１回目の講義では、系統樹について簡単に説明したのちに、最節約法、最尤法、及び非加重平均結合法について解説する。

復習

第3回

系統樹２～Fitch Margoliash法と近隣結合法～

系統樹作成アルゴリズムのうち、Fitch Margoliash法と近隣結合法について学ぶ。これらは前回の非加重平均結合法と同様、距離行列に基づく方法である。特に、近隣結合法は実際の生物学研究の系統樹解析でよく使われている。

復習

第4回

アラインメント～動的計画法～

２つの生物間で、遺伝子配列やアミノ酸配列を比較することは分子生物学研究の基本である。この講義では、それを行うためのアラインメントのアルゴリズムである「動的計画法」について解説する。

復習

第5回

モチーフ検索～隠れマルコフモデル～

モチーフとは、細胞について、ある機能に関与する領域に高い頻度で存在する塩基やアミノ酸の配列パターンである。つまり、ある生物の塩基配列やアミノ酸配列に、この特定のモチーフがあれば、それに関与する機能があると推定できる。この講義では、モチーフ検索の代表的なアルゴリズムである隠れマルコフモデルによる方法を学ぶ。

復習

第6回

画像解析手法

画像解析の代表的な基本手法：画像分類・検出・セグメンテーションなどを紹介し、この仕組みを解説する。

復習

第7回

先端トピック

第6回までに学習したアルゴリズムなどについて、実際の論文などを例に、最先端の医学・生物学研究への応用について紹介する。
また、近年のシステムバイオロジーの基礎とトピックスを紹介する。

復習

第8回

質疑応答とバイオデータ処理技術演習内容説明

バイオ数理技術の講義内容全体に渡る総合的な質問を基本とするが、個別の授業についての質問も受け付ける。また、次期クオーターで開講する「バイオデータ処理技術演習」について、目的や概要等を担当教員が説明し、バイオ数理技術の講義との橋渡しとする。

復習

※AL（アクティブ・ラーニング）欄に関する注
・授業全体で、AL（アクティブ・ラーニング）が占める時間の割合を、それぞれの項目ごとに示しています。
・A〜Dのアルファベットは、以下の学修形態を指しています。
【A：グループワーク】、【B：ディスカッション・ディベート】、【C：フィールドワーク（実験・実習、演習を含む）】、【D：プレゼンテーション】

A: --%　B: --%　C: --%　D: --%

成績評価法

講義内の演習30%とレポート70%により評価する

教科書にかかわる情報

備考

参考書にかかわる情報

備考

メッセージ

キーワード

持続可能な開発目標（SDGs）

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