Detail předmětu

Programming in Bioinformatics

FEKT-MPA-PRGAk. rok: 2026/2027

The course provides an overview of algorithmic and computational methods used in bioinformatics and focuses on the analysis and implementation of algorithms for processing biological sequences. It also covers motif search, sequence indexing, algorithms used in genome assembly and read mapping, and probabilistic models, particularly Markov models.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav biomedicínského inženýrství (UBMI)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Vstupní znalosti

Jsou vyžadovány základní znalosti programování v alespoň jednom vyšším programovacím jazyce (např. Python), základních principů algoritmizace a bioinformatiky. 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

The conditions for successful completion of the course are determined by the annually updated directive of the course guarantor.
Students must meet the following requirements:
1. active participation in compulsory exercises in computer lab,
2. completion and presentation of a team project,
3. successful completion of a credit test.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům základní orientaci v algoritmických a výpočetních metodách používaných v bioinformatice, naučit je analyzovat a implementovat algoritmy pro zpracování biologických sekvencí a seznámit je s grafovými a pravděpodobnostními přístupy k řešení bioinformatických úloh.

Absolvent předmětu je schopen:
- hodnotit a optimalizovat časovou a paměťovou složitost algoritmů,
- používat vhodné datové struktury pro efektivní práci se sekvenačními daty,
- implementovat algoritmy pro vyhledávání motivů v biologických sekvencích,
- implementovat algoritmy pro skládání genomu a mapování sekvenačních čtení,
- aplikovat a interpretovat pravděpodobnostní modely, zejména Markovovy modely.

Základní literatura

Compeau P., Pevzner P.A.: Bioinformatics Algorithms: An Active Learning Approach. Active Learning Publishers, 2018. (EN)
Jones N.C., Pevzner P.A: An Introduction to Bioinformatics Algorithms. The MIT Press, 2004 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPC-BTB magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPA-BTB magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program MPCN-BTB magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu

  • Program MPCN-BIO magisterský navazující

    specializace MPC-BIO_TECH , 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

12 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D.

Osnova

1. Analysis of Algorithms
2. Motif Search
3. Genome Assembly
4. Reads Mapping
5. RNA Sequencing
6. Markov Models in Bioinformatics

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D.

Osnova

1. Introduction to Object-Oriented Programming
2. Algorithm Analysis and Computational Complexity
3. Regular Expressions
4. Motif Search
5. Graph Theory
6. Genome Assembly
7. Indexing and Suffix Trees
8. Markov Models in Bioinformatics
9. Team Projects – Project Assignment
10. Team Projects – Project Briefing and Consultations
11. Team Projects – Project Briefing and Consultations
12. Team Projects – Project Briefing and Consultations
13. Team Projects – Project Defense

Projekt

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D.

Osnova

Work on a group project (teams of 1–3 members).

Individuální příprava - vypracování zadaných úkolů

50 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D.

Osnova

Throughout the semester, students complete assigned tasks focused on the practical implementation of selected bioinformatics algorithms. The tasks include programming in Python, algorithm analysis, and evaluation of computational complexity. Students independently implement solutions based on the knowledge gained from lectures and exercises, with the possibility of consulting with the instructor.