Detail předmětu

Bioinformatika

FIT-BIFAk. rok: 2018/2019

Předmět uvádí studenty do základních principů molekulární biologie z pohledu informatiky, představuje výpočetní algoritmy pro analýzu biologických dat, uvádí jejich složitost a ukazuje směr, jak efektivně navrhovat metody nové. Zejména budou diskutovány následující oblasti: metody pro prohledávání biologických sekvencí, evoluční modely, způsoby konstrukce vývojových stromů, algoritmy pro rozpoznávání genů s využitím strojového učení a přístupy pro predikci 2D a 3D struktury proteinů. Výklad je doplněn praktickými ukázkami s využitím dostupných databází biologických dat.

Garant předmětu

Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav počítačových systémů (UPSY)

Výsledky učení předmětu

Studenti budou schopni pracovat s rozsáhlými databázemi biologických dat a navrhovat nové efektivní algoritmy pro jejich analýzu.

Pochopení vztahu mezi počítači a vybranými molekulárními procesy.

Prerekvizity

Nejsou žádné prerekvizity.

Doporučená nebo povinná literatura

  • Jacques Cohen: Bioinformatics - An introduction for Computer Scientists, ACM Computing Surveys, 2004, Vol. 36, No. 2, p. 122-158.
  • Jean-Michel Claverie, Cedric Notredame: Bioinformatics for Dummies, ISBN: 0-7645-1696-5, Wiley Publishing, Inc., 2003.
  • Yi-Ping Phoebe Chen: Bioinformatics Technologies, ISBN: 3540208739, Springer, 2005.
  • Alberts, Bray, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, Walter: Základy buněčné biologie, ISBN: 80-902906-0-4, Espero Publishing, 1998.

  • Dan K. Krane, Michael L. Raymer: Fundamental Concepts of Bioinformatics, ISBN: 0-8053-4633-3, Benjamin Cummings 2003.
  • Fatima Cvrčková: Úvod do praktické bioinformatiky, ISBN: 80-200-1360-1, Academia, 2006.
  • Neil C. Jones, Pavel A. Pevzner: An Introduction to Bioinformatics Algorithms, ISBN: 0262101068, MIT Press, 2004.
  • Andreas D. Baxevanis, B. F. Francis Ouellette: Bioinformatics: A Practical Guide to the Analysis of Genes and Proteins, ISBN: 0-471-47878-4, Wiley-Interscience, 2005.


Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Nejsou.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

    Osnova přednášek:
    1. Úvod do bioinformatiky
    2. Základy molekulární biologie z pohledu informatiky
    3. Nástroje molekulární biologie
    4. Databáze biologických dat
    5. Zarovnání sekvencí, dynamického programování, BLAST, FASTA
    6. Evoluční modely
    7. Konstrukce fylogenetických stromů
    8. Sestavování fragmentů DNA
    9. Genomika a rozpoznávání genů
    10. Proteiny a predikce jejich struktury
    11. Výpočet sekundární struktury RNA
    12. Proteomika, regulační sítě
    13. Polymorfizmus genů a diverzita

    Osnova počítačových cvičení:
    1. Databáze biologických dat
    2. Zarovnání sekvencí
    3. Konstrukce fylogenetických stromů
    4. Analýza struktury proteinů

    Osnova ostatní - projekty, práce:
    Studenti vypracují projekt související s tematikou předmětu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.

Cíl

Porozumět základním principům v oblasti molekulární biologie z pohledu informatiky. Obdržet znalosti o používaných výpočetním algoritmech a přístupech. Získat schopnost navrhovat nové efektivní metody pro analýzu biologických dat.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Půlsemestrální zkouška, projekt, úkol z počítačového cvičení.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBS , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIS , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MIN , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MMM , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MGM , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MPV , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MSK , libovolný ročník, letní semestr, 5 kreditů, volitelný
    obor MBI , 1. ročník, letní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.

Osnova


  1. Úvod do bioinformatiky
  2. Základy molekulární biologie z pohledu informatiky
  3. Nástroje molekulární biologie
  4. Databáze biologických dat
  5. Zarovnání sekvencí, dynamického programování, BLAST, FASTA
  6. Evoluční modely
  7. Konstrukce fylogenetických stromů
  8. Sestavování fragmentů DNA
  9. Genomika a rozpoznávání genů
  10. Proteiny a predikce jejich struktury
  11. Výpočet sekundární struktury RNA
  12. Proteomika, regulační sítě
  13. Polymorfizmus genů a diverzita

Cvičení na poč.

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.

Osnova


  1. Databáze biologických dat
  2. Zarovnání sekvencí
  3. Konstrukce fylogenetických stromů
  4. Analýza struktury proteinů

Projekty

14 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Martínek, Ph.D.