C2131 Úvod do bioinformatiky

Přírodovědecká fakulta
jaro 2020
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus 2 za zk). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Lenka Malinovská, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Josef Houser, Ph.D. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Michaela Wimmerová, Ph.D.
Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Dodavatelské pracoviště: Národní centrum pro výzkum biomolekul – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 10:00–11:50 B11/205
Předpoklady
Základní znalosti o biomakromolekulách (proteiny, nukleové kyseliny).
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Cílem předmětu je získání základních znalostí v oblasti bioinformatiky a povědomí o jejich využití v praxi. Kurz bude zaměřen především na nukleové kyseliny (včetně RNA) a proteiny, pozornost však bude věnována i dalším, většinou opomíjeným, biomolekulám – sacharidům a lipidům. Dále se budeme podrobněji zabývat i posttranslačními modifikacemi a jejich predikcí, které mohou být pro fyziologickou funkci proteinů klíčové. Studenti rovněž získají i základní informace o malých molekulách, které jsou často důležitými interakčními partnery biomakromolekul. V neposlední řadě bude představeno i zpracování rozsáhlých bioinformatických dat. V rámci kurzu budou rovněž kromě teoretických informací představeny i konkrétní bioinformatické nástroje a programy, se kterými budou studenti pracovat i v souběžně vyučovaném semináři.
Výstupy z učení
Na konci kurzu student získá: 1) Základní bioinformatické znalosti a dovednosti. Student bude schopen: 1) Zpracovávat bioinformatická data. 2) Predikovat základní vlastnosti biomakromolekul. 3) Využívat bioinformatické nástroje na řešení biologických problémů.
Osnova
  • 1) Úvod. Organizace výuky. Doporučená literatura. Historie bioinformatiky. Základní vyhledávání informací. Bioinformatická data.
    2) Nukleové kyseliny. Složení, struktura, funkce nukleových kyselin. Párování bází, dvoušroubovice. Genetická informace. Gen. Genetický kód. Čtecí rámce. Sekvence nukleových kyselin, databáze nukleových kyselin.
    3) Proteiny. Složení, struktura, funkce proteinů. Proteinogenní aminokyseliny. Nestandardní proteinogenní aminokyseliny. Názvosloví aminokyselin, zkratky. Translace. Proteinové sekvence, databáze proteinů. Určování proteinové struktury, strukturní databáze proteinů.
    4) Alignment. Molekulární fylogeneze. Fylogenetická data. Stromy. Tvorba stromů.
    5) Predikce genů a promotorů. Prokaryota. Eukaryota. Predikce podle sekvenční homologie, predikce ab initio. Nástroje a programy pro predikci genů.
    6) Nástroje pro práci s nukleovými kyselinami. Palindromy. Restriktasy. On-line databáze restriktas. PCR. Návrh primerů.
    7) Vlastnosti RNA a nástroje pro jejich predikci, predikce struktury RNA. RNA bioinformatika.
    8) Predikce vlastností proteinů. Predikce základních vlastností proteinů a lokalizace. Predikce posttranslačních modifikací. Predikce interakčních partnerů.
    9) Predikce 2D, 3D a 4D struktury proteinů. Souřadnice. Formáty. Vizualizační nástroje.
    10) Sacharidy a lipidy. Struktura, význam a funkce. Bioinformatický potenciál sacharidů. Glykoproteiny, jejich kódování v genomu. Názvosloví a grafické znázornění. Databáze a nástroje pro glykobioinformatiku a lipidobioinformatiku.
    11) Malé molekuly. Význam, funkce, databáze.
    12) Experimentální metody. Jejich vztah k bioinformatice, přesah bioinformatiky a laboratorní praxe.
Výukové metody
Teoretická příprava, prezentace pozvanými profesionály, skupinové řešení úkolů
Metody hodnocení
Ústní zkouška.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.