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
Zajišťuje ústav
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.
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
Půlsemestrální zkouška, projekt, úkol z počítačového cvičení.
Podmínky zápočtu:
Nejsou.
Jazyk výuky
čeština
Osnovy výuky
- Osnova přednášek:
- Úvod do bioinformatiky
- Základy molekulární biologie z pohledu informatiky
- Nástroje molekulární biologie
- Databáze biologických dat
- Zarovnání sekvencí, dynamického programování, BLAST, FASTA
- Evoluční modely
- Konstrukce fylogenetických stromů
- Sestavování fragmentů DNA
- Genomika a rozpoznávání genů
- Proteiny a predikce jejich struktury
- Výpočet sekundární struktury RNA
- Proteomika, regulační sítě
- Polymorfizmus genů a diverzita
- Databáze biologických dat
- Zarovnání sekvencí
- Konstrukce fylogenetických stromů
- Analýza struktury proteinů
Osnova počítačových cvičení:
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
Výuka není povinná, v případě nepřítomnosti v laboratořích lze nahradit ztrátu bodů následujícím způsobem:
- přijít do jiné skupiny, ve které se probírá ta samá laboratorní úloha.
- na následující laboratoři cvičícímu krátce předvést výsledky ze zameškané laboratoře.
- zaslat cvičícímu do 14 dní zaslat krátký protokol sumarizující výsledky zameškané laboratoře a obsahující odpovědi na otázky ze zadání.
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
Osnova
- Úvod do bioinformatiky
- Základy molekulární biologie z pohledu informatiky
- Nástroje molekulární biologie
- Databáze biologických dat
- Zarovnání sekvencí, dynamického programování, BLAST, FASTA
- Evoluční modely
- Konstrukce fylogenetických stromů
- Sestavování fragmentů DNA
- Genomika a rozpoznávání genů
- Proteiny a predikce jejich struktury
- Výpočet sekundární struktury RNA
- Proteomika, regulační sítě
- Polymorfizmus genů a diverzita
Cvičení na počítači
12 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Databáze biologických dat
- Analýza genomových sekvencí
- Zarovnání sekvencí
- Konstrukce fylogenetických stromů
- Hledání genů
- Analýza struktury proteinů
Projekt
14 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Studenti vypracují projekt související s tematikou předmětu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.