Detail předmětu

Bioinformatika

FIT-IV108Ak. rok: 2021/2022

Pokročilý předmět v bioinformatice kombinující přednášky a cvičení na počítači, navazující na základy mol.biologie a bioinformatiky z jiných předmětů.

Okruhy otázek k SDZ:

  1. Vyhledávání v biologických sekvencích (typy vyhledávání, principy a aplikace)
  2. Porovnávání biologických sekvencí (párové a mnohočetné, aplikace)
  3. Genomy, jejich struktura a analýza sekvence DNA
  4. Analýza a predikce struktury RNA
  5. Techniky sekvenování DNA (principy a aplikace)
  6. Struktura a funkce proteinů
  7. Analýza sekvence proteinů (detekce domén, predikce struktury, analýza korelovaných mutací)
  8. Zvláštní struktury DNA (triplex, kvadruplex), repetitivní a mobilná DNA, genom člověka
  9. Molekulárně-biologické a bioinformatické databáze (např. GenBank, UniProt, RefSeq, PDB, Gene Ontology)
  10. 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.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

Ing. Matej Lexa, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Fakulta informatiky (FI MU)

Výsledky učení 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.

Učební cíle

Seznámení s vybranými algoritmy a metodami analýzy dat využívaných v bioinformatice.

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

Průběžné řešení úloh, závěrečná písemná zkouška, minimum je 50 bodů.

Doporučená literatura

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program VTI-DR-4 doktorský

    obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Matej Lexa, Ph.D.

Osnova

  1. Biologický jazyk (segmentace sekvencí, informačně-statistická analýza biologických sekvencí)
  2. Hledání výrazů a příbuzných sekvencí (algoritmy založené na filtraci a suffixových polích)
  3. Heuristické algoritmy pro hledání podobnosti biologických sekvencí (BLAST, BLAT, Pattern Hunter)
  4. Práce s regulárními výrazy v bioinformatice
  5. Algoritmy pro předpovídání a analýzu strukturních dat (sekundární struktura, kontakty v proteinech, identifikace domén)
  6. Algoritmy pro předpovídání a analýzu strukturních dat (3D struktura, srovnávání struktur)
  7. Práce se strukturami molekul v programu Pymol
  8. Nové metody sekvenování DNA
  9. Skládání genomů a další operace s krátkými sekvencemi nukleových kyselin
  10. Odhad teploty topení duplexů DNA a jiných struktur nukleových kyselin, program mfold
  11. Sekundární struktura RNA
  12. DNA výpočty
  13. Srovnávací genomika člověka (příklady z vědecké literatury)

Cvičení odborného základu

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Matej Lexa, Ph.D.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Matej Lexa, Ph.D.