Detail předmětu
Bioinformatika
IV108 Ak. rok 2021/2022 zimní semestr
Pokročilý předmět v bioinformatice kombinující přednášky a cvičení na počítači, navazující na základy mol.biologie a bioinformatiky z jiných předmětů.
Okruhy otázek k SDZ:
- Vyhledávání v biologických sekvencích (typy vyhledávání, principy a aplikace)
- Porovnávání biologických sekvencí (párové a mnohočetné, aplikace)
- Genomy, jejich struktura a analýza sekvence DNA
- Analýza a predikce struktury RNA
- Techniky sekvenování DNA (principy a aplikace)
- Struktura a funkce proteinů
- Analýza sekvence proteinů (detekce domén, predikce struktury, analýza korelovaných mutací)
- Zvláštní struktury DNA (triplex, kvadruplex), repetitivní a mobilná DNA, genom člověka
- Molekulárně-biologické a bioinformatické databáze (např. GenBank, UniProt, RefSeq, PDB, Gene Ontology)
- Výpočetní nástroje (např. BLAST, BLAT, R/Bioconductor, Biomart, genomové prohlížeče) a datové formáty (např. FASTA, FASTQ, SAM, VCF, GFF3, PDB) používané v mol.biologii a bioinformatice.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 13 hod. přednášky
- 13 hod. cvičení
Bodové hodnocení
- 100 bodů závěrečná zkouška
Zajišťuje ústav
Přednášející
Cvičící
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Na konci kurzu budou studenti:
- podrobně seznámeni s vybranými algoritmy a metodami analýzy dat využívaných v bioinformatice, jejich výhodách a slabých místech a nejnovějších alternativách a postupech
- dokáží pracovat s prostorovými modely molekul
- studenti dokáží kriticky hodnotit a navrhovat vlastní postupy při řešení vybraných problémů v bioinformatice
- budou znát principy metod sekvenování DNA a práce s takto získanými sekvencemi.
Cíle předmětu
Seznámení s vybranými algoritmy a metodami analýzy dat využívaných v bioinformatice.
Literatura studijní
- BROWN, Stuart M. Next-generation DNA sequencing informatics. Second edition. Cold Spring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, [2015]. ISBN 978-1621821236.
- Jones N.C., Pevzner P.: An introduction to algorithms in bioinformatics. MIT Press, 2004, ISBN 978-0262101066
- Xinkun Wang, Next-Generation Sequencing Data Analysis, ISBN: 978-1482217889, CRC Press, 2016.
- Zvelebil M., Baum J.: Understanding bioinformatics. Garland Science, London, 2007 ISBN 978-0815340249.
Osnova přednášek
- Biologický jazyk (segmentace sekvencí, informačně-statistická analýza biologických sekvencí)
- Hledání výrazů a příbuzných sekvencí (algoritmy založené na filtraci a suffixových polích)
- Heuristické algoritmy pro hledání podobnosti biologických sekvencí (BLAST, BLAT, Pattern Hunter)
- Práce s regulárními výrazy v bioinformatice
- Algoritmy pro předpovídání a analýzu strukturních dat (sekundární struktura, kontakty v proteinech, identifikace domén)
- Algoritmy pro předpovídání a analýzu strukturních dat (3D struktura, srovnávání struktur)
- Práce se strukturami molekul v programu Pymol
- Nové metody sekvenování DNA
- Skládání genomů a další operace s krátkými sekvencemi nukleových kyselin
- Odhad teploty topení duplexů DNA a jiných struktur nukleových kyselin, program mfold
- Sekundární struktura RNA
- DNA výpočty
- Srovnávací genomika člověka (příklady z vědecké literatury)
Kontrolovaná výuka
Průběžné řešení úloh, závěrečná písemná zkouška, minimum je 50 bodů.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT, libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program DIT-EN (anglicky), libovolný ročník, povinně volitelný skupina O
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4, obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný
- Program VTI-DR-4 (anglicky), obor DVI4, libovolný ročník, volitelný