Detail předmětu

Bioinformatika a databáze

FCH-MC_BIDAk. rok: 2022/2023

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

Garant předmětu

prof. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie potravin a biotechnologií (ÚCHPBT)

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.

Prerekvizity

Je doporučeno zapsání předmětu Molekulární biotechnologie.

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.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška z předmětu je písemná (test) a ústní. Při zkoušce musí student prokázat porozumnění danému předmětu. Hodnocení odpovídá systému ECTS.

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

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 základy bioinformatiky a přehledem databází.

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

Účast na přednáškách není povinná, ale doporučuje se. Účast na cvičeních je povinná a kontrolovaná vyučujícím.

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)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Program NPCP_CHMA magisterský navazující
specializace CHBL , 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
Program NPCP_PCHBT magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný