Bioinformatyka
Informacje ogólne
Kod przedmiotu: | B.2s.BII.SM.BBTSX |
Kod Erasmus / ISCED: | (brak danych) / (brak danych) |
Nazwa przedmiotu: | Bioinformatyka |
Jednostka: | Katedra Biologii Roślin i Biotechnologii |
Grupy: | |
Punkty ECTS i inne: |
(brak)
|
Język prowadzenia: | polski |
Skrócony opis: |
Celem zajęć jest zapoznanie studentów z podstawowymi narzędziami z dziedziny bioinformatyki stosowanymi do analizy i zarządzania danymi biologicznymi oraz możliwościami wykorzystania danych zdeponowanych w bioinformatycznych bazach danych. Część wykładowa obejmuje omówienie zagadnień związanych z następującymi blokami tematycznymi: znaczenie bioinformatyki w pracach związanych z postępem biologicznym w rolnictwie i ogrodnictwie, bioinformatyczne bazy danych, algorytmy stosowane w analizie danych sekwencji DNA, RNA i białek, podstawy biologii systemowej, bioinformatyka strukturalna makrocząsteczek. Celem ćwiczeń jest nauczenie studentów poprawnego analizowania danych sekwencyjnych i korzystania z bioinformatycznych baz danych oraz programów wykorzystywanych w analizie strukturalnej i porównawczej genomów. |
Pełny opis: |
Tematyka wykładów: Definicja i wprowadzenie do bioinformatyki. Ośrodki naukowe i instytuty specjalizujące się w bioinformatyce. Biologiczne i bioinformatyczne bazy danych. Projekty sekwencjonowania genomów. Analiza genomowego DNA: sekwencjonowanie, analiza odczytów, składanie sekwencji, identyfikacja i maskowanie sekwencji repetytywnych, adnotacja. Bioinformatyczna analiza transkryptomu. Podstawy biologii systemowej. Dopasowanie pary sekwencji i dopasowania wielosekwencyjne. Wzorce sekwencyjne. Heurystyczne algorytmy stosowane do porównywania sekwencji. Algorytmy przeszukiwania baz sekwencji. Motywy i ślady sekwencyjne (Ukryte Modele Markowa). Metody predykcji genów. Analiza domenowej architektury białek. Metody i kryteria estymacji drzew filogenetycznych. Bioinformatyka strukturalna makrocząsteczek. Komputerowe projektowanie leków (CDD). Tematyka ćwiczeń: GenBank – przeglądanie, interpretacja adnotacji sekwencji. Podobieństwo sekwencji nukleotydowych i aminokwasowych oraz interpretacja istotności uzyskanych wyników dopasowania sekwencji. Dopasowanie lokalne i globalne pary sekwencji metodą macierzy kropkowej i programowania dynamicznego, algorytm Needlemana-Wunscha, Smitha-Watermana. Dopasowanie wielosekwencyjne (MSA). Algorytm BLAST dopasowywania dwóch sekwencji. Metody poszukiwania wzorców w sekwencjach (motif finding) oraz projektowania primerów do reakcji PCR. Analiza sekwencji na poziomie DNA: identyfikacja sekwencji repetytywnych, maskowanie genomu, identyfikacja sekwencji regulatorowych, identyfikacja genów kodujących RNA. Zastosowanie metod bioinformatycznych do predykcji genów w kwasach nukleinowych: identyfikacja otwartych ramek odczytu, poszukiwanie genów u Prokaryota i Eukariota oraz walidacja predykcji rejonów kodujących i niekodujących. Adnotacja funkcjonalna genów - Gene Ontology. Algorytmy tworzenia i oceny drzew filogenetycznych. Przewidywanie struktur białek: przewidywanie struktury II-rzędowej, III-rzędowej, modyfikacji potranslacyjnych, identyfikacja funkcjonalnych motywów i domen białkowych. |
Literatura: |
Literatura: Agostino M. 2013. Practical bioinformatics. Garland Science, Taylor & Francis Group, USA Ramsden J. 2016. Bioinformatics: An introduction. Springer Xiong J. 2011. Podstawy bioinformatyki, PWN, Warszawa Zvelebil M, Braum J.O. 2007. Understanding bioinformatics. Garland Science, New York. Baxevanis A.D., Ouellette B.F.F. (red.) 2004. Bioinformatyka. Podręcznik do analizy genów i białek. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa Krawetz S.A., Womble D.D. 2003. Introduction to bioinformatics: A theoretical and practical approach. Humana Press, Totowa, New Jersey. |
Efekty uczenia się: |
WIEDZA - absolwent zna i rozumie: możliwości badania hipotez biologicznych przy zastosowaniu ogólnie dostępnych baz danych i narządzi bioinformatycznych strukturę i funkcjonowanie repozytoriów danych biologicznych i bioinformatycznych różne strategie sekwencjonowania oraz etapy bioinformatycznej analizy danych sekwencyjnych algorytmy wykorzystywane w poszukiwaniu homologii sekwencji metody stosowane w identyfikacji strukturalnej i funkcjonalnej genów podstawowe założenia biologii systemowej oraz bioinformatyki strukturalnej białek podstawowe metody stosowane w filogenetyce molekularnej UMIEJĘTNOŚCI - absolwent potrafi: zastosować odpowiednie narzędzia bioinformatyczne wspomagające pracę w laboratorium genetyki molekularnej zinterpretować wyniki uzyskane przy pomocy narzędzi bioinformatycznych wykorzystać właściwie bioinformatyczne bazy danych opracować raport związany z bioinformatyczną analizą genomów KOMPETENCJE SPOŁECZNE - absolwent jest gotów do: doskonalenia i aktualizowania wiedzy na temat dostępnych narzędzi bioinforatycznych i baz danych wyrażania obiektywnych opinii na temat znaczenia bioinformatyki w genetyce i biotechnologii |
Metody i kryteria oceniania: |
- test jednokrotnego/wielokrotnego wyboru (50%) - rozwiązanie zadania problemowego i zaliczenie raportu (50%) Na ocenę 5: Wymienia liczne przykłady zastosowania narzędzi bioinformatycznych w genetyce i hodowli roślin, wymienia liczne przykłady bioinformatycznych baz danych, wymienia i analizuje metody oraz proponuje modyfikacje algorytmów stosowanych w identyfikacji struktury i funkcji genów, przedstawia obszernie zagadnienia dotyczące biologii systemowej Stosuje odpowiednie i różnorodne narzędzia bioinformatyczne do analizy sekwencji kwasów nukleinowych i białek oraz dobiera je do rozwiązania konkretnego problemu , właściwie interpretuje wyniki różnych analiz bioinformatycznch, właściwie wyszukuje i prawidłowo interpretuje informacje o danych biologicznych dostępnych on line, bezbłędnie opracowuje prace pisemne dotyczące bioinformatycznej analizy genomów roślinnych Potrafi formułować obiektywne opinie, potrafi pracować w grupie Na ocenę 4: Wymienia wybrane przykłady zastosowania narzędzi bioinformatycznych w genetyce i hodowli roślin, wymienia nieliczne przykłady bioinformatycznych baz danych, wymienia i analizuje metody stosowane w identyfikacji struktury i funkcji genów, przedstawia wybrane zagadnienia dotyczące biologii systemowej Stosuje wybrane narzędzia bioinformatyczne do analizy sekwencji kwasów nukleinowych i białek, poprawnie interpretuje wyniki wybranych analiz bioinformatycznch, wyszukuje i podejmuje próby interpretacji informacji o danych biologicznych dostępnych on line, opracowuje z drobnymi błędami prace pisemne dotyczące bioinformatycznej analizy genomów roślinnych Potrafi formułować obiektywne opinie, potrafi pracować w grupie Na ocenę 3: Wymienia pojedyncze przykłady zastosowania narzędzi bioinformatycznych w genetyce i hodowli roślin, wymienia jedynie kilka przykładów bioinformatycznych baz danych, wymienia, ale nie analizuje metod stosowanych w identyfikacji struktury i funkcji genów, przedstawia nieliczne zagadnienia dotyczące biologii systemowej Zna kilka narzędzi bioinformatycznych do analizy sekwencji kwasów nukleinowych i białek, interpretuje ze znaczącymi błędami wyniki niektórych analiz bioinformatycznch, wyszukuje nieliczne informacji o danych biologicznych dostępnych on line i interpretuje te dane często nieprawidłowo, opracowuje ze znacznymi błędami prace pisemne dotyczące bioinformatycznej analizy genomów roślinnych Potrafi formułować obiektywne opinie, potrafi pracować w grupie Na ocenę 2: Nie wymienia przykładów zastosowania narzędzi bioinformatycznych w genetyce i hodowli roślin, nie wymienia przykładów bioinformatycznych baz danych, nie wymienia metod stosowanych w identyfikacji struktury i funkcji genów, nie przedstawia żadnych zagadnień dotyczących biologii systemowej Nie zna narzędzi bioinformatycznych do analizy sekwencji kwasów nukleinowych i białek, nie interpretuje wyników analiz bioinformatycznch, nie wyszukuje informacji o danych biologicznych dostępnych on line, nie opracowuje lub niepoprawnie opracowuje prace pisemne dotyczące bioinformatycznej analizy genomów roślinnych Nie potrafi formułować obiektywnych opinii, nie potrafi pracować w grupie |
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.