SylabUZ
| Nazwa przedmiotu | PW1b - Metody numeryczne w biotechnologii |
| Kod przedmiotu | 13.9-WB-BTP-Met.nr-S16 |
| Wydział | Wydział Nauk Biologicznych |
| Kierunek | Biotechnologia |
| Profil | ogólnoakademicki |
| Rodzaj studiów | pierwszego stopnia z tyt. licencjata |
| Semestr rozpoczęcia | semestr zimowy 2017/2018 |
| Semestr | 2 |
| Liczba punktów ECTS do zdobycia | 4 |
| Typ przedmiotu | obowiązkowy |
| Język nauczania | polski |
| Sylabus opracował |
|
| Forma zajęć | Liczba godzin w semestrze (stacjonarne) | Liczba godzin w tygodniu (stacjonarne) | Liczba godzin w semestrze (niestacjonarne) | Liczba godzin w tygodniu (niestacjonarne) | Forma zaliczenia |
| Laboratorium | 30 | 2 | - | - | Zaliczenie na ocenę |
| Wykład/Zdalne | 15 | 1 | - | - | Zaliczenie na ocenę |
Celem przedmiotu jest zapoznanie się z metodami numerycznymi opisującymi procesy biologiczne na poziomie molekularnym. kurs ma na celu zapoznanie się z parametrami numerycznymi opisującymi dane zjawiska oraz ich rozumienie. Opanowanie tej wiedzy pozwoli na prawidłowe modyfikacje numerycznych parametrów w narzędziach bioinformatycznych poprawiające skuteczność metody w danej specyficznej tematyce.
Obsługa komputera i internetu. Obsługa ogólnoużytkowych programów przewidzianych w programie przedmiotu "Podstawowe zastosowania komputerów". umiejętność korzystania z biologicznych baz danych. umiejętność obsługi programów bioinformatycznych powszechnie dostępnych online.
Analiza numeryczna stanowi istotny dział bioinformatyki. wiele procesów biologicznych na poziomie molekularnym opisywane jest za pomoca parametrów numerycznych, których sens powinien być zrozumiały dla badacza. Metody numeryczne występują praktycznie w każdej dziedzinie bioinformatyki, proteomiki i genomiki. Już podstawowe wstępne metody analizy bioinformatycznej jaką jest teoretyczne porównywanie sekwencji w celu określenia istotności stopnia ich identyczności/podobieństwa oparte sa na numerycznym opisie wyników. Numeryczna interpretacja uzyskanych wyniku analizy charakteryzuję każdą metodę analizy porównawczej sekwencji białkowych/nukleotydowych, jak np. macierz unitarna, macierz kodu genetycznego, statystyczna analiza mutacyjnych zastąpień aminokwasów w białkach homologicznych, czy algorytm semihomologii genetycznej. Zastosowanie metod numerycznych prowadzi z kolei do umożliwienia skonstruowania sekwencji konsensusowej, definiującej całą rodzinę białek spokrewnionych. Za pomocą parametrów numerycznych opisywane są obserwowane częstości wzajemnych przemian mutacyjnych aminokwasów w pozycjach homologicznych spokrewnionych białek. W ten sposób powstały stochastyczne macierze PAM i BLOSUM, bardzo powszechnie stosowane przy analizie porównawczej sekwencji białkowych w poszukiwaniu białek wspólnego pochodzenia, podobnej struktury i funkcji. Programy wspomagające obsługę biologicznych baz danych także oparte są na metodach numerycznych wykrywania ważnych zjawisk i procesów na poziomie sekwencji, struktury, funkcji i ewolucji. Przykładem jest pakiet programów BLAST służący do przeszukiwania sekwencyjnych baz danych w poszukiwaniu sekwencji o istotnym podobieństwie/identyczności. Wyniki są przedstawiane za pomocą specyficznie opracowanych parametrów liczbowych jak np. stopień identyczności, stopień podobieństwa oraz tzw. wartość spodziewana (expect value). numerycznie przedstawiane są także zjawiska delecji/insercji w porównywanych spokrewnionych sekwencjach białkowych. Są one obliczane i i analizowane przy pomocą tzw, parametru kar za przerwy (gap penalties). Parametr ten oraz wartość expect value mogą być modyfikowane i zmieniane przez badacza w celu uzyskania bardziej zgodnych wyników dla konkretnego badanego zestawu sekwencji. Dlatego ważne jest rozumienie sensu tych wartości numerycznych, aby ich modyfikacje były właściwe i sensowne.
Również podstawy konstrukcji molekularnych drzew filogenetycznych oparte są na metodach numerycznych. Jednym z najistotniejszych jest parametr dystansu ewolucyjnego (obliczany w różny sposób w różnych metodach konstrukcji), na podstawie którego ustala się topologię całego drzewa, oraz długości odgałęzień.
Wykład z prezentacjami multimedialnymi (PowerPoint), korzystaniem z białkowych baz danych online oraz specjalistycznego oprogramowania bioinformatycznego do analizy porównawczej, konstrukcji drzew filogenetycznych, oszacowania istotności podobieństwa porównywanych sekwencji i in.
| Opis efektu | Symbole efektów | Metody weryfikacji | Forma zajęć |
Test zaliczeniowy.
Ocena końcowa to zaliczenie na ocenę uzyskaną w wyniku rozwiązania testu zaliczeniowego.
1. Baxevanis, A.D, Ouellette, B.F.F. (red.), Bioinformatyka, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2004.
2. Berg, J.M, Tymoczko, J.L. , Stryer, L., Biochemia, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2005, wydanie III zmienione
3. Jin Xiong, Podstawy bioinformatyki, Wydawnictwa Uniwersytetu Warszawskiego, 2011
4. Higgs Paul G., Attword Teresa K., Bioinformatyka i ewolucja molekularna, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2008.
5. Reginald H. Garret, Charles M. Grisham, Biochemistry (rozdział 6), Thomson Learning Third Edition, 2005
Zmodyfikowane przez dr hab. Jacek Leluk, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 25-04-2017 20:17)
