- •Робоча програма кредитного модуля
- •Розробники: професор кафедри біоінформатики, д.Т.Н., проф. Горобець с.В.___________ професор кафедри біоінформатики, д.Ф-м.Н., проф. Горобець о.Ю.__________
- •1. Опис кредитного модуля
- •Мета та завдання кредитного модуля
- •Структура кредитного модуля
- •4. Лекційні заняття
- •5. Лабораторні заняття (комп’ютерний практикум)
- •7. Самостійна робота
- •8. Індивідуальні завдання
- •9. Контрольні роботи
- •10. Рейтингова система оцінювання результатів навчання
- •11. Методичні рекомендації
- •12. Рекомендована література
Мета та завдання кредитного модуля
2.1. Метою кредитного модуля є:
Метою навчальної дисципліни є формування у студентів здатностей:
до вивчення принципів роботи та визначення можливостей використання біоінформаційних методів аналізу порівняння складу, структури та властивостей і взаємодії різних біологічних молекул;
до використання сучасних інформаційних та обчислювальних технологій для підтримки і оновлення баз даних молекулярної біології.
логічно мислити, вирішувати складні проблеми з молекулярної біології з використанням сучасного програмного забезпечення та оволодіння навичками користувача світових баз даних для вирішення задач генетики, мікробіології, медицини та ін.
Основні завдання кредитного модуля.
Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни студенти після засвоєння кредитного модуля мають продемонструвати такі результати навчання:
знання :
набуття знань та навичок з оцінки можливостей та практичного використання біоінформаційних баз даних в дослідженнях з молекулярної біології;
уміння:
набуття умінь у написання комп’ютерних програм для побудови різноманітних вирівнювань.
отримання умінь і навичок роботи з основними наявними нуклеотидними ресурсами біоінформаційних баз даних і, як наслідок, вмінь проведення аналізу геномів, виділення з їх складу окремих генів, екзон-інтронної структури окремих нуклеотидних послідовностей, сигнальних послідовностей і т. ін.;
набуття умінь і навичок роботи з основними наявними білковими ресурсами біоінформаційних баз даних і, як наслідок, вмінь проведення аналізу амінокислотних послідовностей, оцінювання ролі окремих складових амінокислотної послідовності у функціонуванні білка, передбачення вторинної та третинної структури білка за її лінійною будовою і т. ін.
набуття умінь і навичок роботи з використання програмних продуктів основних БІБД: GenBank, EMBL, SwissProt, PDB, методу розпізнавання фолда і т. ін.
досвід:
в процесі вивчення дисципліни студенти отримують досвід у написанні програм на мові програмування Ruby та роботи з різними базами даних, а також в майбутньому зможуть аналізувати та працювати в різних базах даних, вивчивши основи їх ієрархії та організації.
Структура кредитного модуля
|
Назви змістових модулів і тем |
Кількість годин | ||||
|
Всього
|
у тому числі | ||||
|
Лекції |
Практ. |
Лаборат. (комп.пр.) |
СРС | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Розділ (змістовий модуль) 1. Основи біоінформатики | |||||
|
Тема 1. Основні алгоритми біоінформатики |
40 |
8 |
- |
12 |
20 |
|
Тема 2. Методи динамічного програмування |
55 |
16 |
- |
12 |
27 |
|
Модульна контрольна робота |
5 |
- |
- |
2 |
3 |
|
Разом за розділом 1 |
100 |
24 |
- |
26 |
50 |
|
Залік |
8 |
2 |
- |
- |
6 |
|
Всього годин |
108 |
26 |
- |
26 |
56 |
4. Лекційні заняття
|
№ з/п |
Назва теми лекції та перелік основних питань (перелік дидактичних засобів, посилання на літературу та завдання на СРС) |
|
|
Тема 1. Основні алгоритми біоінформатики |
|
1 |
Лекція 1. Формування біоінформатики як самостійної науки. Предмет і задачі біоінформатики Розвиток молекулярної біології та генетики у ХХ сторіччі, сучасні задачі біотехнології та медицини, методи опрацювання великих масивів експериментальних даних молекулярної біології, розвиток комп’ютерної техніки та математичних методів статистичної обробки даних. Основні задачі біоінформатики: аналіз геномів, виділення з їх складу окремих генів, їх екзон-інтронної структури, сигнальних послідовностей, передбачення функцій генів і експресованих ними продуктів, виявлення генів – потенційних мішеней дії нових ліків, оцінка ролі окремих складових амінокислотної послідовності у функціонуванні білка. Література [1–5]. СРС – Ознайомлення з історичним розвитком біоінформатики, як точки перетину багатьох наук. Література [1–5]. |
|
2 |
Лекція 2. Біоінформатика як інструмент отримання нових знань Використання інструментів біоінформатики для дослідження магнітотаксисних організмів. Магнітосомний острівець. Ендогенні та екзогенні частинки в живих організмах. Література [1–5]. СРС – Провести біоінформаційний аналіз геномів магнітотаксисних бактерій. Література [1–5]. |
|
3 |
Лекція 3. Біоінформаційні бази даних Історія розвитку біоінформаційних баз даних. Характеристика світових баз даних з біотехнології та генетики та їх куратори. Література Джерело Інтернет. СРС – провести біоінформаційний аналіз. Література Джерело Інтернет. |
|
4 |
Лекція 4. Біоінформаційні бази даних Класифікація баз даних. Національний центр з біотехнологічних досліджень. Його ресурси та принципи роботи. Література Джерело Інтернет. СРС – провести біоінформаційний аналіз. Література Джерело Інтернет. |
|
|
Тема 2. Методи динамічного програмування |
|
5 |
Лекція 5. Глобальне вирівнювання двох послідовностей Поняття про глобальне вирівнювання нуклеотидних та амінокислотних послідовностей. Основний алгоритм побудови глобального вирівнювання послідовностей. Література [1, 2, 5]. СРС – Порівняння часу, необхідного для глобального вирівнювання двох нуклеотидних послідовностей за основним алгоритмом та методом прямого перебору. Література [1, 2, 5]. |
|
6 |
Лекція 6. Локальне та псевдоглобальне вирівнювання двох нуклеотидних послідовностей Локальне вирівнювання нуклеотидних та амінокислотних послідовностей. Основний алгоритм побудови локального вирівнювання послідовностей. Псевдоглобальне вирівнювання нуклеотидних та амінокислотних послідовностей. Основний алгоритм побудови псевдоглобального вирівнювання послідовностей. Література [1, 2, 5]. СРС – Порівняння часу, необхідного для локального вирівнювання двох нуклеотидних послідовностей за основним алгоритмом та методом прямого перебору. Порівняння часу, необхідного для пседвоглобального вирівнювання двох нуклеотидних послідовностей за основним алгоритмом та методом прямого перебору. Література [1, 2, 5]. |
|
7 |
Лекція 7. Система премій і штрафів для вирівнювання послідовностей Лінійна та нелінійна функції штрафу. Використання загальної функції штрафу при побудові вирівнювання послідовностей. Література [2, 5–7]. СРС – опрацювання алгоритму вирівнювання з використанням функції штрафів на тестових прикладах. Література [2, 5–7]. |
|
8 |
Лекція 8. Матриці амінокислотних замін Матриці Dayhoff та BLUSOM. Обчислення частоти замін для пари амінокислот на основі PAM (Point Accepted Mutation)-матриць. Властивості PAM-матриць. Визначення та розрахунок вагової матриці для еволюційної відстані в k PAM. Література [2, 5–7]. СРС – Порівняння часу, необхідного для глобального вирівнювання двох нуклеотидних послідовностей за основним алгоритмом та за алгоритмом блочного вирівнювання, написання алгоритму для побудови матриці амінокислотних замін. Перевірка основних властивостей матриці амінокислотних замін на основі зазначеного алгоритму. Література [2, 5–7]. |
|
9 |
Лекція 9. Множинне вирівнювання Множинне вирівнювання. Вага множинного вирівнювання. Узагальнене динамічне програмування. Література [2, 6–7]. СРС – опрацювання алгоритмів множинного вирівнювання штрафів на тестових прикладах. Література [2, 5–7]. |
|
10 |
Лекція 10. Хешування Використання хеш-таблиці для пошуку співпадінь по списку слів. Література [6–7]. СРС – Написання алгоритму хешування. Література [6–7]. |
|
11 |
Лекція 11. Фактори, які сприяють розвитку біоінформатики і її статусу Історичні події, які сприяли розвитку біоінформатики. Відомі науковці-біоінформатики. Компанії, робота яких тісно повязана з біоінформатикою. Література [5, 6, 7]. СРС – Дати характеристику українським науково-долідним інститутам, які займаються біоінформатикою. Література Джерело Інтернет. |
|
12 |
Лекція 12. Геноміка та протеоміка Основні поняття геноміки. Основні поняття протеоміки. Їх зв'язок з біоінформатикою. Література [5, 6, 7]. СРС – Бази даних з геноміки та протеоміки Література Додаткова Джерело Інтернет. |
|
13 |
Лекція 13. Залік |