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1. 课程信息

课程代码 YT301064
课题名称(中文) 超级计算机与生命科学
课题名称(英文) Supercomputer and Life Sciences
开课学院 苏州医学院
课程照片
课程简介 在过去的几十年里,超级计算的计算能力呈现出了几何级数的增长,超级计算机一经与生命科学发生碰撞就产生出了绚丽夺目的火花。为研究生命科学打开了一个全新的窗口,让人们得以首次领略微观世界里精妙、奇特的生命过程,并揭开了许多生命过程的神秘面纱。本课程将从介绍基本的化学反应开始到展示DNA,蛋白质和细胞膜等生物大分子的动态过程与功能,同时让同学们自己建立DNA,蛋白质和细胞膜等生物大分子的模型观察它们的运动,切身感受超级计算机与生命科学结合所迸发出的巨大魅力。
学分 2
学时 36
教师介绍 杨再兴,男,www.优德88.cpm 医学院放射医学与防护学院,副教授。长期致力于结合分子动力学模拟,DFT计算和定量实验,研究蛋白质结构与功能,生物大分子相互作用机理,(纳米)药物(载体)设计,纳米生物效应,多孔材料主‒客体识别机理及设计等。已在国内外生物物理化学、生物材料等领域主流期刊发表SCI论文80篇,其中有50篇为(共同)第一/通讯作者。部分论文发表在Nature Commun, J Am Chem Soc, Adv Mater, Chem Sci, ACS Nano, Biomaterials, Environ Sci Technol, Part Fibre Toxicol, Small, Sci Total Environ, ACS Appl Mater Interfaces, Cell Death Dis和Nanoscale等国内外重要学术刊物上,其中影响因子大于8的38篇,ESI高被引论文5篇,ESI热点论文1篇,1篇入选2018年中国百篇高影响国际论文。申请发明专利10件,国际发明专利2件。已获批软件著作权1件,发明专利3件。主持国家级自然科学基金3项,江苏省高校自然科学重大项目1项,江苏省自然科学基金面上项目1项。作为主要参与人参与国家重点研发计划1项,国家自然科学基金重点项目1项、面上项目3项,国家重点实验室开放课题3项,省部级项目3项。相关研究成果受到广泛的关注被Nature, Chem Rev, Chem Soc Rev, Adv Drug Delivery Rev, Nature Nanotechnol, Nature Commun, PNAS, 和J Am Chem Soc等国际著名学术期刊杂志多次正面引用和报道评述。
教师照片
教师邮箱 zxyang@suda.edu.cn
开课学期 秋季 
每班授课人数 30
秋季学期 预设开课校区及班级数
天赐庄校区:2个班
独墅湖校区:1个班
阳澄湖校区:0个班
春季学期 预设开课校区及班级数
天赐庄校区:0个班
独墅湖校区:0个班
阳澄湖校区:0个班
选课学生要求 不限




2. 课程主讲人信息


姓名 刘胜堂
性别
职称 高级实验师
工作部门 医学院放射医学与防护学院
办公电话 65882425
邮件 liushengtang@suda.edu.cn
照片擅长生物分子建模技术,人工智能,算法及软件开发等具有多学科交叉研究经历。发表SCI论文30余篇。部分论文发表在Nature Communications (3), J Am Chem Soc,Chem Sci, Adv Funct Mater, Cell Death & Disease和Nanoscale,等杂志上。目前主持国家自然科学基金青年基金项目一项




3. 研讨课设计

课程设计
Topic1超级计算机与生命科学

超级计算机的发展为生命科学的研究打开了一个全新的窗口,让人们得以首次领略微观世界里绚丽多彩的生命过程,并揭开了诸多生命过程的神秘面纱。
Topic2计算机与试管

过去的百年里,化学家和生命科学家们曾利用塑料球和小棍来构建各种分子的模型。然而现在,建模都交给了计算机,设计和仿真实验都能在超级计算机上完成。让复杂化学、生命过程中肉眼不可见的每一个细微步骤都“历历在目”,画面胜过万语千言。
Topic3化学反应背后的那只手

化学反应发生的速度极快,电子在原子核间快速传递、跳跃,俏皮的与科学家们捉着迷藏。2013年诺贝尔化学奖的获得者们经过多年的努力运用超级计算机成功的捕捉到了这些神秘过程。这些化学过程的一览无余将能够帮助人们高效的设计、优化新型催化剂、药物和光电电池等。
Topic4上帝的密码—DNA

时光进入二十一世纪的元年,人类破译了上帝的密码。我们从DNA测序看到了什么,人类从哪里来,我们又将往何处去?大家跟我们一起进入DNA编码的世界,来认识大千世界的背后的这只“上帝之手”如何在精确的控制人类,兔子,狗,猕猴桃和大象。。。
Topic5巧夺天工的蛋白质

蛋白质是各种生命活动的承担者。可是我们从不知道蛋白质的世界会如此巧夺天工,五光十色。理解蛋白质的动态过程、结构演化和功能表达是生命科学中的一个最基本问题。让计算机带领我们一起进入了蛋白质的微观世界,让同学们亲自建立蛋白质的模型,并为之填上自己心怡的颜色。
Topic6安全卫士—细胞膜

细胞膜是细胞最外层的安全卫士,是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障,它保证了细胞内环境的相对稳定,使各种生化反应能够有序运行。同时细胞必须与周围环境发生信息、物质与能量的交换,才能完成特定的生理功能。细胞膜具有怎样的结构?细胞膜是如何工作的?
Topic7药物分子设计

从“神农尝百草”到在计算机上研发药物,人类发现药物的历史就是人类科学技术进步的缩影。在上个世纪末,新药的研发依然依赖随机的筛选,一种药物大约要花费10-12年,耗资10亿美元。而现今,利用理论计算方法,已经将药物研发初期在试管中的试验转移到计算机中进行,大大缩减了研发时间和经济成本。本章节通过基于药物设计的常用软件,向与学生互动完成一例药物的设计,从而让学生了解计算机辅助药物设计的基本原理和基本方法。
Topic8生物信息学

人类基因组计划的完成,标志着人类进入了以生物信息学为中心的后基因组时代,数以亿计的DNA碱基序列中包涵着什么信息?基因组中的这些信息怎样控制有机体的发育?基因组本身又是怎样进化的?找到问题答案要求正变得日益迫切。正如诺贝尔奖获得者Gilbert所说:“传统生物学解决问题的方式是实验的。现在,基于全部基因都将知晓,并以电子可操作的方式驻留在数据库中,新的生物学研究模式的出发点应是理论的”。本章介绍前沿的生物数据库,通过实例讲解基因序列分析和比对、从序列分析得到蛋白质编码区的信息,进而进行蛋白质结构预测的基本原理和概念。