Detail předmětu

Bioinformatika a databáze

FCH-MC_BIDAk. rok: 2021/2022

Cílem předmětu je poskytnout posluchačům základy bioinformatiky. Bioinformatika představuje spojení dvou technologií (oblast molekulární biologie a biotechnologií a oblast informačních technologií), u nichž došlo v posledních letech k explozivnímu růstu nových poznatků. Hlavní oblastí zájmu bioinformatiky je vyhledávání informací v databázích, srovnávání sekvencí nukleových kyselin a proteinů, vyhledávání genů, funkční genomika, klasifikace proteinů a proteomika, fylogenetické studie a srovnávací genomika.
Shromažďováním a správou dat, vývojem nástrojů pro jejich analýzu a poskytováním informací se ve světě zabývá několik institucí. Na internetových stránkách těchto institucí jsou veřejně přístupné biologické databáze, které obsahují rozsáhlé soubory dat (nukleotidových nebo aminokyselinových sekvencí), které jsou obvykle spojeny s počítačovým softwarem pro aktualizaci a vyhledávání dat.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Výsledky učení předmětu

Zpracování biologických dat vyžaduje znalost základních algoritmů a nástrojů z oblasti bioinformatiky (zarovnání sekvencí, konstrukce fylogenetických stromů, sestavení/mapování sekvenačních dat, atd.). Cílem tohoto kurzu je poskytnout studentovi tyto informace a připravit jej na budoucí povolání v oblasti bioinformatiky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Studenti budou schopni pracovat s rozsáhlými databázemi biologických dat a navrhovat nové efektivní algoritmy pro jejich analýzu.
Výuka zahrnuje přednášku a cvičení. V rámci cvičení studenti vypracují projekt související s tematikou předmětu. Hodnotit se bude realizace, prezentace a dokumentace projektu.

Osnovy výuky

Osnova (týdenní výuka) :
1. Úvod do bioinformatiky
2. Základy molekulární biologie z pohledu informatiky
3. Nástroje molekulární biologie
4. Databáze biologických dat - EMBL, DBJ, GenBank, Swiss-Prot, TrEMBL
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

Náplň počítačových cvičení:
1. Databáze biologických dat
2. Analýza genomových sekvencí
3. Zarovnání sekvencí
4. Konstrukce fylogenetických stromů
5. Hledání genů
6. Analýza struktury proteinů

Učební cíle

Genomové sekvence představují obrovský objem biologických dat, který nelze zpracovávat bez odpovídajícího počítačového vybavení. Pro účely přehledného uchovávání biologických dat, vyhledávání potřebných informací a jejich následné analýzy jsou využívány přístupy bioinformatiky. Cílem kurzu je obeznámit posluchače se zákaldy bioinformatiky a přehledem databází.

Základní literatura

Baxevanis A.D., Bader G., Wishart D., Bioinformatics, John Wiley & Sons, 2020 (CS)
Brown TA., Genomes 4, Garland Science, 2018 (CS)

Doporučená literatura

Brazda V., Bioinformatika – eLearningový kurz, 2020 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPCP_CHMA magisterský navazující

    specializace CHBL , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

  • Program NKCP_CHTPO magisterský navazující

    specializace BCH , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor