Detail předmětu

Praktika z bioinformatiky

FEKT-BPC-PBIAk. rok: 2023/2024

Předmět je zaměřen na praktické zvládnutí základních bioinformatických analýz DNA sekvencí a sekvencí proteinů. Především je orientován na zarovnávací algoritmy a algoritmy predikce sekundární struktury RNA a proteinů. Dále prohlubuje znalosti o možnostech číslicového zpracování genomických a proteomických dat. Studenti si prakticky vyzkouší základní možnosti fylogenetické analýzy na jimi zvoleném vhodném souboru dat. Studenti se naučí provádět analýzy sekvencí v programovacím jazyce R.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Vstupní znalosti

Student by měl mít znalosti ekvivalentní absolvování předmětu ABIN. Student musí být schopen základní práce s programovým prostředí Matlab či jiným programovacím jazykem. Student musí znát základní molekulárně-biologické vlastnosti nukleotidových a proteinových sekvencí, teoretické principy globálního a lokálního zarovnávání a predikce sekundární struktury proteinů.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Student získává v průběhu semestru až 30 bodů za programování, až 30 bodů za praktický úkol a až 40 bodů za zápočtový test. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutné získat minimálně 15 bodů za programování, minimálně 20 bodů za zápočtový test a minimálně celkem 50 bodů dohromady za všechny bodované aktivity.
Počítačová cvičení jsou povinná, řádně omluvené zmeškané cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit individuálně.

Učební cíle

Cílem předmětu je studenty naučit vyhledávat data v základních genomických a proteomických databázích jako je GenBank a Uniprot, získaná data analyzovat volně dostupnými nástroji pro základní bioinformatické analýzy a také naprogramovat některé základní bioinformatické algoritmy v programovacím jazyce R.
Absolvent předmětu je schopen:
- nalézt v databázi GenBank nukleotidové sekvence kódující protein pro různé organismy a sekvence stáhnout ve vhodném formátu
- nalézt v databázi Uniprot sekvenci proteinu, která je kódována nukleotidovou sekvencí
- nalézt kódující oblasti v DNA sekvencích
- provést základní analýzy sekvencí v prostředí R
- použít zarovnávací algoritmy volně dostupné na internetu, vhodně zvolit zarovnávací parametry v závislosti na typu dat
- naprogramovat algoritmus pro zarovnání sekvencí s afinní penalizací
- predikovat sekundární strukturu proteinů pomocí online nástrojů
- predikovat pozitivní selekci v genech
- naprogramovat výpočet spektrogramů DNA sekvencí
- zkonstruovat fylogenetický strom z DNA sekvencí pomocí online nástrojů

Základní literatura

Cvrčková F: Úvod do praktické bioinformatiky, Academia, 2006 (CS)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-BTB bakalářský, 3. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Úvod do dat R a bioinformatiky – Zpracování sekvencí geonomů podle základních statistických standardů
  2. Zpracování genomových sekvencí pomocí R balíčků
  3. Výpočty afinného zarovnání – výpočetní možnosti s R balíčky
  4. Extrakce genů, ORF pomocí R a práce s NCBI, databáze GenBank
  5. Shiny App v R a Klinická Bioinformatika
  6. Bodovaný test programování
  7. Praktický úkol – Identifikace HGT (Horizontální Genový Přenos)
  8. Praktický úkol – Analýza transkriptomu v biotechnologiích
  9. Praktický úkol – Optimalizace křivek sekvenátorů
  10. Praktický úkol – Náhled do ChemoInformatics
  11. Prezentace samostatné práce.
  12. Prezentace samostatné práce.
  13. Test 

eLearning