Základy praktické bioinformatiky - GF332

• Anglický název: Introduction to applied Bioinformatics
• Podoba výuky: seminář
• Zajišťuje: Katedra biochemických věd (16-16160)
• Fakulta: Farmaceutická fakulta v Hradci Králové
• Platnost: od 2021 do 2025
• Počet semestrů výuky: 1
• Semestr: letní
• Body: 0
• E-Kredity: 2
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:písemná
• Rozsah, examinace: letní s.:0/28, Z+Zk [HS]
• Počet míst: neurčen / 30 (30)
• Maximální kapacita předmětu: 30
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Forma uskutečňování: prezenční
• Možnost opakovaného zápisu: 1 / 1 / - / 1
• Poznámka: odhlásit z termínu zkoušky při nesplněné rekvizitě; předmět je možno zapsat mimo plán; povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. Ing. Petra Matoušková, Ph.D.
• Korekvizity : GF370

Anotace

čeština

Bioinformatika je mezioborová disciplína zabývající se ukládáním, tříděním, analýzou a interpretací souborů biologických dat. V rámci předmětu Základy praktické bioinformatiky se studenti dozvědí o možnostech využití dostupných bioinformatických databází a programů. Prakticky se studenti naučí vyhledávat informace a sekvenční data a seznámí se s možnostmi jejich využití. Tento předmět je založen hlavně na praktické práci u počítače a samostatném vyzkoušení různých webových aplikací.<br> <br> Probíraná témata zahrnují: vyhledávání literatury, databáze proteinových a nukleotidových sekvencí, porovnávání sekvencí a analýza jejich vlastností, hledání podobných sekvencí, restrikční analýza, návrh primerů, specializované databáze atd.<br>

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

angličtina

Bioinformatics is an interdisciplinary field focused on storing, organising, analysing, and interpreting biological data sets.<br> <br> In the course, students will learn about the possibilities of utilizing available bioinformatics databases and software. Practically, they will gain experience in searching for information and sequence data and explore their potential applications. This course is primarily based on hands-on computer work, allowing students to independently test various web applications.<br> <br> Topics covered include: literature searches, protein and nucleotide sequence databases, sequence comparison and analysis of their properties, identification of similar sequences, restriction analysis, primer design, specialized databases, and more.

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Získání zápočtu je podmíněno docházkou (alespoň 80%), zpracováním a odevzdáním všech krátkých cvičení (DÚ) probíraných na seminářích (odevzdání prostřednictvím Moodle).

Zkouška probíhá "písemně" u počítačů zpracováním zadaného souboru úkolů (s možností využít všech dostupných materiálů).

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

angličtina

To obtain course credit, students must meet the attendance requirement (at least 80%) and complete and submit all short exercises (homework) covered in the seminars (submission via Moodle).

The exam is conducted in written form on computers by completing a given set of tasks (with the possibility of using all available materials).

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Literatura

Doporučená:

Selzer,Paul. Applied bioinformatics-an introduction. Springer, 2018.

Cvrčková, Fatima. Úvod do praktické bioinformatiky. Praha: Academia, 2006, 148 s. ISBN 80-200-1360-1.

Claverie, Jean-Michel Notredame, Cedric. Bioinformatics for dummies. Indianopolis: John Wiley, 2003, 452 s. ISBN 0-7645-1696-5.

Volitelná:

Zvelebil, Marketa J. Baum, Jeremy O.. Understanding bioinformatics. New York: Garland Science, Group, 2008, 772 s. ISBN 978-0-8153-4024-9.

Hu, Xiaohua, Pan, Yi, (eds.). Knowledge discovery in bioinformatics techniques, methods, and applications. Hoboken, N.J.: Wiley-Interscience, 2007, 363 s. ISBN 978-0-470-12464-2.

Dziuda, Darius M.. Data mining for genomics and proteomics : analysis of gene and protein expression data. Hoboken: Wiley, 2010, 319 s. ISBN 978-0-470-16373-3.

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Metody výuky

Výuka probíhá v počítačové učebně; každý seminář je zahájen krátkou přednáškou uvádějící do konkrétní problematiky, následovanou praktickými ukázkami a procvičováním.

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Kontroly studia předmětu a podmínky pro jejich úspěšné vykonání, způsob hodnocení

Zvládnutí praktických úkolů (na počítači) dle zadání (s možností využití všech dostupných materiálů).

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Sylabus

čeština

1. Možnosti vyhledávání dostupné literatury

UKAŽ, Pubmed, Web of Science, Scopus

citační programy (Web EndNote, EndNote, Mendeley)

impakt faktor, H-index, predátorské časopisy

2.-4. Proteiny

proteinové databáze a vyhledávání sekvencí

formáty sekvencí a manipulace se sekvencemi

vlastnosti sekvencí, predikce domén a transmembránových úseků

porovnávání sekvencí, párové, mnohonásobné, vyhledání podobných sekvencí (BLAST), konstrukce fylogenetických stromů

5.-9. Nukleové kyseliny

databáze DNA sekvencí

analýza nukleotidové sekvence, vyhledání polymorfismů, restrikční analýza, klonování in silico

návrh primerů pro různé aplikace (qPCR, mutageneze)

hledání a identifikace genů, analýza „neznámých“ sekvencí, identifikace otevřeného čtecího rámce

10. Specializované databáze - Expression Atlas, Enzyme apod.

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

angličtina

1. Literature Search Options

UKAŽ, PubMed, Web of Science, Scopus

Citation management software (Web EndNote, EndNote, Mendeley)

Impact factor, H-index, predatory journals

2–4. Proteins

Protein databases and sequence search

Sequence formats and sequence manipulation

Sequence properties, domain prediction, and transmembrane region prediction

Sequence comparison: pairwise and multiple alignment, similarity search (BLAST), phylogenetic tree construction

5–9. Nucleic Acids

DNA sequence databases

Nucleotide sequence analysis: polymorphism detection, restriction analysis, in silico cloning

Primer design for various applications (qPCR, mutagenesis)

Gene search and identification, analysis of "unknown" sequences, open reading frame (ORF) identification

10. Specialized Databases

Expression Atlas, Enzyme, and others

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Studijní opory

Moodle kurz: https://dl1.cuni.cz/course/view.php?id=5146

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)

Výsledky učení

čeština

Předmět Základy praktické bioinformatiky navazuje na znalosti získané v předmětu Molekulární biologie a genetika (prerekvizita).

Výsledky učení:

Studující na základě získaných znalostí a dovedností po absolvování tohoto praktického předmětu:

• Definují a ve správných souvislostech použijí pojmy: impakt faktor, H-index, FASTA formát, primer, PCR, mutageneze, Uniprot
• Použijí a interpretují výsledky následujících programů: BLAST, Multalin, Translate, Reverse complement, ORFfinder, VecScreen, Needle, Lalign, ClustalW Omega
• Vyhledají relevantní literaturu pomocí programů UKAŽ, PubMed, Web of Science nebo Scopus; zjistí H-index vědce a impakt faktor časopisu
• Vyhledají nukleotidovou či proteinovou sekvenci, podobné sekvence (BLAST)
• Analyzují vlastnosti sekvencí (molekulová hmotnost, hydrofobicita, složení)
• Identifikují domény, sekundární struktury a transmembránové úseky
• Porovnají sekvence (párové, mnohonásobné)
• Provedou in silico restrikční analýzu
• Navrhnou primery pro klasické amplifikační PCR, pro kvantitativní PCR a mutagenezi
• Vyhodnotí a interpretují sekvenační data, včetně kontroly kvality sekvencí, vyhodnocení použitelné délky sekvence, identifikace oblasti vektorů (program VecScreen), identifikace neznámé sekvence (program BLASTn) a porovnání získané sekvence s dostupnou sekvencí (program Multalin)

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (29.07.2025)

český znakový jazyk

  

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (29.07.2025)

angličtina

The course Fundamentals of Practical Bioinformatics builds upon the knowledge acquired in the course Molecular Biology and Genetics (prerequisite).

Learning Outcomes:

Based on the acquired knowledge and skills, students will be able to:

• Define and use in the correct context the following terms: impact factor, H-index, FASTA format, primer, PCR, mutagenesis, UniProt
• Use and interpret the results of the following programs: BLAST, Multalin, Translate, Reverse complement, ORFfinder, VecScreen, Needle, Lalign, ClustalW Omega
• Search for relevant literature using the tools UKAŽ, PubMed, Web of Science, or Scopus; determine a researcher's H-index and a journal's impact factor
• Retrieve nucleotide or protein sequences and find similar sequences (BLAST)
• Analyze sequence properties (molecular weight, hydrophobicity, composition)
• Identify domains, secondary structures, and transmembrane regions
• Compare sequences (pairwise and multiple sequence alignments)
• Perform in silico restriction analysis
• Design primers for conventional amplification PCR, quantitative PCR, and mutagenesis
• Evaluate and interpret sequencing data, including sequence quality control, assessment of usable sequence length, identification of vector regions (VecScreen), identification of unknown sequences (BLASTn), and comparison of obtained sequences with available sequences (Multalin)

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (29.07.2025)

Podmínky zápisu předmětu

Zkouška z molekulární biologie

Poslední úprava: Matoušková Petra, doc. Ing., Ph.D. (25.03.2025)