Wydział Biotechnologii i Hodowli Zwierząt - Biologia (S2)
Sylabus przedmiotu Bioinformatyka:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Biologia | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | drugiego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | magister | ||
| Obszary studiów | nauk przyrodniczych | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Bioinformatyka | ||
| Specjalność | Biologia molekularna i podstawy analityki | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Nauk o Zwierzętach Przeżuwających | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Daniel Zaborski <Daniel.Zaborski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | |||
| ECTS (planowane) | 3,0 | ECTS (formy) | 3,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Wiedza z zakresu matematyki, biofizyki, biochemii |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zapoznanie z wybranymi biologicznymi bazami danych, zasadami dopasowywania sekwencji, zagadnieniami genomiki strukturalnej oraz filogenetyki |
| C-2 | Zapoznanie z językiem Python, zasadami analizy danych z mikromacierzy oraz elektroforezy dwukierunkowej, zasadami przewidywania struktury białek oraz wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji w bioinformatyce |
| C-3 | Ukształtowanie umiejętności wyszukiwania informacji w biologicznych bazach danych oraz wykorzystania dostępnych narzędzi bioinformatycznych do analizy danych dotyczących makrocząsteczek biologicznych |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Programowanie w języku Python | 2 |
| T-A-2 | Analiza danych mikromacierzowych. | 2 |
| T-A-3 | Wybrane zagadnienia bioinformatyki strukturalnej. | 2 |
| T-A-4 | Analiza danych z elektroforezy dwukierunkowej. | 2 |
| T-A-5 | Sztuczna inteligencja w bioinformatyce. | 2 |
| 10 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Biologiczne literaturowe bazy danych. PubMed | 2 |
| T-L-2 | Bazy danych sekwencji nukleotydowych i białek. GenBank, GenPept. | 3 |
| T-L-3 | Pobieranie danych z biologicznych baz danych. Bazy NCBI. System Entrez | 4 |
| T-L-4 | Projektowanie starterów do PCR. Analiza miejsc restrykcyjnych. Programy Primer3, NebCutter | 2 |
| T-L-5 | Wprowadzenie do języka Python | 2 |
| T-L-6 | Przeszukiwanie baz danych sekwencji nukleotydowych i białek. BLAST | 2 |
| T-L-7 | Wykorzystanie Biopythona w analizie sekwencji biologicznych | 2 |
| T-L-8 | Wprowadzenie do programu R | 2 |
| T-L-9 | Analiza danych mikromacierzowych w programie R oraz innych programach komputerowych | 4 |
| T-L-10 | Przyrównywanie wielu sekwencji. Tworzenie drzew filogenetycznych. Program Mega | 4 |
| T-L-11 | Przyrównywanie strukturalne białek | 2 |
| T-L-12 | Wizualizacja makromolekuł | 1 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Wprowadzenie do przedmiotu. Wybrane biologiczne bazy danych. Formaty danych. | 2 |
| T-W-2 | Przyrównywanie par sekwencji i przeszukiwanie baz danych. | 2 |
| T-W-3 | Analiza sekwencji genomów, porównywanie genomów. | 2 |
| T-W-4 | Przyrównywanie wielu sekwencji. Filogenetyka. | 2 |
| T-W-5 | Metody budowy i oceny drzew filogenetycznych. | 2 |
| 10 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Udział studenta w ćwiczeniach audytoryjnych | 10 |
| A-A-2 | Samodzielne studiowanie tematyki ćwiczeń audytoryjnych | 10 |
| A-A-3 | Przygotowanie do zaliczenia i zaliczenie pisemne | 10 |
| 30 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | uczestnictwo w zajęciach i zaliczenie | 30 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział studenta w wykładach | 10 |
| A-W-2 | Samodzielne studiowanie tematyki wykładów | 11 |
| A-W-3 | Przygotowanie do zaliczenia | 7 |
| A-W-4 | Pisemne zaliczenie wykładów | 2 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny prezentujący zagadnienia teoretyczne |
| M-2 | Prezentacje multimedialne przy użyciu komputera i projektora |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne z wykorzystaniem komputera |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne wykładów |
| S-2 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie pisemne audytoriów |
| S-3 | Ocena formująca: Zaliczenie praktyczne ćwiczeń laboratoryjnych 1-7 |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Zaliczenie praktyczne ćwiczeń laboratoryjnych 8-15 |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BL_2A_BLM-S-C3_W01 opisuje wybrane biologiczne bazy danych oraz podstawowe formaty zapisu danych, wyjaśnia zasady dopasowywania sekwencji, charakteryzuje rodzaje map genomowych oraz metody sekwencjonowania, składania, opisywania i porównywania genomów, wymienia najważniejsze programy komputerowe wspomagające ww. procesy | BL_2A_W12, BL_2A_W05, BL_2A_W15 | P2A_W01, P2A_W03, P2A_W04, P2A_W05, P2A_W06, P2A_W07 | C-1 | T-W-2, T-W-3, T-W-4, T-W-1 | M-1, M-2 | S-1 |
| BL_2A_BLM-S-C3_W02 charakteryzuje podstawowe typy mikromacierzy, ich zastosowania oraz etapy analizy danych z mikromacierzy DNA, definiuje pojęcie filogenetyki molekularnej, charakteryzuje metody tworzenia oraz oceny drzew filogenetycznych, opisuje zasady przewidywania struktury drugorzędowej białek, charakteryzuje zasady analizy danych z elektroforezy dwukierunkowej oraz metody uczenia maszynowego stosowane w bioinformatyce, wymienia podstawowe programy stosowane w ww. analizach | BL_2A_W12, BL_2A_W05 | P2A_W01, P2A_W03, P2A_W05, P2A_W06, P2A_W07 | C-1, C-2 | T-A-2, T-W-5, T-A-5, T-A-4, T-A-3, T-A-1 | M-1, M-2 | S-1, S-2 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BL_2A_BLM-S-C3_U01 potrafi wyszukać potrzebną informację w odpowiedniej biologicznej bazie danych, poprawnie interpretuje informacje zawartą w rekordach baz danych, sprawnie posługuje się podstawowymi programami do analizy sekwencji biologicznych, stosuje podstawowe polecenia języka Python | BL_2A_U07 | P2A_U03, P2A_U05 | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-5 | M-3 | S-3 |
| BL_2A_BLM-S-C3_U02 potrafi pobierać dane z biologicznych baz danych oraz dokonywać analizy składniowej rekordów baz danych, tworzyć proste programy do analizy sekwencji kwasów nukleinowych, wyszukać sekwencje podobne w bazach danych oraz dokonać dopasowania wielu sekwencji, utworzyć drzewo filogenetyczne na podstawie odpowiednio dobranych sekwencji i je zinterpretować | BL_2A_U07 | P2A_U03, P2A_U05 | C-3 | T-L-6, T-L-7, T-L-10 | M-3 | S-3, S-4 |
| BL_2A_BLM-S-C3_U03 stosuje podstawowe polecenia języka programowania R, wykorzystuje pakiet Bioconductor do przeprowadzenia wstępnej obróbki danych z mikromacierzy oraz do oceny jakości wyników eksperymentu mikromacierzowego, identyfikuje geny o zróżnicowanej ekspresji, tworzy heatmapy i je interpretuje, posługuje się programami do wizualizacji oraz przyrównywania struktur białek | BL_2A_U07 | P2A_U03, P2A_U05 | C-3 | T-L-8, T-L-9, T-L-11, T-L-12 | M-3 | S-4 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BL_2A_BLM-S-C3_K01 wykorzystuje narzędzia bioinformatyczne w interpretowaniu zjawisk i procesów biologicznych, dając tym samym wyraz swojego przekonania o ich poznawalności | BL_2A_K01 | P2A_K04, P2A_K07 | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-3, T-L-8, T-L-9, T-L-11, T-L-12, T-L-5, T-L-10 | M-1, M-2, M-3 | S-3, S-4 |
| BL_2A_BLM-S-C3_K02 jest świadom bogactwa informacji biologicznej dostępnej w internetowych bazach danych oraz wzrostu znaczenia narzędzi bioinformatycznych w przyszłości | BL_2A_K03 | P2A_K01, P2A_K05, P2A_K07 | C-3 | T-W-2, T-W-1, T-L-1, T-L-2 | M-1, M-2, M-3 | S-3 |
| BL_2A_BLM-S-C3_K03 jest zdolny do efektywnej pracy indywidualnej w oparciu o dostarczone materiały dydaktyczne i źródła informacji dostępne w Internecie | BL_2A_K05 | P2A_K01, P2A_K02, P2A_K03, P2A_K08 | C-3 | T-L-1, T-L-2, T-L-6, T-L-7, T-L-3, T-L-8, T-L-9, T-L-11, T-L-12, T-L-5, T-L-10 | M-3 | S-3, S-4 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BL_2A_BLM-S-C3_W01 opisuje wybrane biologiczne bazy danych oraz podstawowe formaty zapisu danych, wyjaśnia zasady dopasowywania sekwencji, charakteryzuje rodzaje map genomowych oraz metody sekwencjonowania, składania, opisywania i porównywania genomów, wymienia najważniejsze programy komputerowe wspomagające ww. procesy | 2,0 | |
| 3,0 | wymienia wybrane biologiczne bazy danych, definiuje pojęcie dopasowania sekwencji, wymienia podstawowe programy do przeszukiwania baz danych sekwencji, opisuje rodzaje map genomowych, metody sekwencjonowania genomów, etapy składania sekwencji genomowych oraz adnotacji genomów, krótko charakteryzuje zadania genomiki porównawczej | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 | ||
| BL_2A_BLM-S-C3_W02 charakteryzuje podstawowe typy mikromacierzy, ich zastosowania oraz etapy analizy danych z mikromacierzy DNA, definiuje pojęcie filogenetyki molekularnej, charakteryzuje metody tworzenia oraz oceny drzew filogenetycznych, opisuje zasady przewidywania struktury drugorzędowej białek, charakteryzuje zasady analizy danych z elektroforezy dwukierunkowej oraz metody uczenia maszynowego stosowane w bioinformatyce, wymienia podstawowe programy stosowane w ww. analizach | 2,0 | |
| 3,0 | wymienia podstawowe rodzaje mikromacierzy, etapy analizy danych z mikromacierzy DNA, definiuje pojęcie filogenetyki molekularnej, krótko charakteryzuje strukturę drzewa filogenetycznego, najważniejsze metody budowy i oceny jakości drzew filogenetycznych, wymienia i krótko opisuje algorytmy przewidywania struktury drugorzędowej białek, określa, czym jest elektroforeza dwukierunkowa, wymienia metody uczenia maszynowego stosowane w bioinformatyce | |
| 3,5 | ||
| 4,0 | ||
| 4,5 | ||
| 5,0 |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BL_2A_BLM-S-C3_U01 potrafi wyszukać potrzebną informację w odpowiedniej biologicznej bazie danych, poprawnie interpretuje informacje zawartą w rekordach baz danych, sprawnie posługuje się podstawowymi programami do analizy sekwencji biologicznych, stosuje podstawowe polecenia języka Python | 2,0 | nie potrafi odnaleźć w Internecie żadnej biologicznej bazy danych, ani programu do analizy sekwencji biologicznych, nie jest w stanie określić struktury rekordu w formacie GenBank, nie stosuje podstawowych poleceń Pythona |
| 3,0 | potrafi zlokalizować w Internecie wybrane biologiczne bazy danych oraz programy do analizy sekwencji biologicznych, interpretuje informację zawartą w rekordzie GenBank, stosuje podstawowe polecenia Pythona | |
| 3,5 | korzysta z podstawowych narzędzi dostępnych przy przeszukiwaniu wybranych biologicznych baz danych, interpretuje informację zawartą w rekordzie GenBank, korzysta z podstawowych opcji programów do analizy sekwencji biologicznych, stosuje podstawowe polecenia Pythona | |
| 4,0 | korzysta z podstawowych narzędzi dostępnych przy przeszukiwaniu wybranych biologicznych baz danych, wybiera odpowiednią biologiczną bazę danych przy wyszukiwaniu informacji, interpretuje informacje zawarte w rekordach wybranych baz danych, korzysta z podstawowych opcji programów do analizy sekwencji biologicznych, dobiera odpowiedni program do zagadnienia, tworzy proste skrypty w języku Python | |
| 4,5 | korzysta z podstawowych narzędzi dostępnych przy przeszukiwaniu wybranych biologicznych baz danych, wybiera odpowiednią biologiczną bazę danych przy wyszukiwaniu informacji, interpretuje informacje zawarte w rekordach wybranych baz danych, korzysta z bardziej zaawansowanych opcji programów do analizy sekwencji biologicznych, dobiera odpowiedni program do zagadnienia, tworzy proste skrypty w języku Python | |
| 5,0 | korzysta z zaawansowanych narzędzi dostępnych przy przeszukiwaniu wybranych biologicznych baz danych, wybiera odpowiednią biologiczną bazę danych przy wyszukiwaniu informacji, interpretuje informacje zawarte w rekordach wybranych baz danych, korzysta z bardziej zaawansowanych opcji programów do analizy sekwencji biologicznych, dobiera odpowiedni program do zagadnienia, tworzy proste skrypty w języku Python | |
| BL_2A_BLM-S-C3_U02 potrafi pobierać dane z biologicznych baz danych oraz dokonywać analizy składniowej rekordów baz danych, tworzyć proste programy do analizy sekwencji kwasów nukleinowych, wyszukać sekwencje podobne w bazach danych oraz dokonać dopasowania wielu sekwencji, utworzyć drzewo filogenetyczne na podstawie odpowiednio dobranych sekwencji i je zinterpretować | 2,0 | nie potrafi stosować podstawowych poleceń Biopythona, opcji programu BLAST ani Clustal, nie potrafi utworzyć żadnego drzewa filogenetycznego |
| 3,0 | stosuje podstawowe polecenia Biopythona, korzysta z podstawowych opcji programów BLAST i Clustal przy przeszukiwaniu baz danych i dopasowywaniu wielu sekwencji, potrafi utworzyć drzewo filogenetyczne | |
| 3,5 | stosuje podstawowe polecenia Biopythona, pobiera i parsuje rekordy baz danych, korzysta z podstawowych opcji programów BLAST i Clustal przy przeszukiwaniu baz danych i dopasowywaniu wielu sekwencji, potrafi utworzyć drzewo filogenetyczne | |
| 4,0 | posługuje się bibliotekami Biopythona przy tworzeniu prostych skryptów do analizy sekwencji kwasów nukleinowych, korzysta z podstawowych opcji programów BLAST i Clustal przy przeszukiwaniu baz danych i dopasowywaniu wielu sekwencji, stosuje podstawowe narzędzia do tworzenia drzew filogenetycznych i je interpretuje | |
| 4,5 | posługuje się bibliotekami Biopythona przy tworzeniu prostych skryptów do analizy sekwencji kwasów nukleinowych, dobiera odpowiednie parametry programów BLAST i Clustal przy przeszukiwaniu baz danych i dopasowywaniu wielu sekwencji, stosuje podstawowe narzędzia do tworzenia drzew filogenetycznych i je interpretuje | |
| 5,0 | posługuje się bibliotekami Biopythona przy tworzeniu prostych skryptów do analizy sekwencji kwasów nukleinowych, dobiera odpowiednie parametry programów BLAST i Clustal przy przeszukiwaniu baz danych i dopasowywaniu wielu sekwencji, stosuje podstawowe narzędzia do tworzenia drzew filogenetycznych na bazie odpowiednio dobranych sekwencji i je interpretuje | |
| BL_2A_BLM-S-C3_U03 stosuje podstawowe polecenia języka programowania R, wykorzystuje pakiet Bioconductor do przeprowadzenia wstępnej obróbki danych z mikromacierzy oraz do oceny jakości wyników eksperymentu mikromacierzowego, identyfikuje geny o zróżnicowanej ekspresji, tworzy heatmapy i je interpretuje, posługuje się programami do wizualizacji oraz przyrównywania struktur białek | 2,0 | nie potrafi stosować podstawowych poleceń języka R |
| 3,0 | stosuje podstawowe polecenia języka R, potrafi importować/eksportować dane, tworzyć skrypty | |
| 3,5 | stosuje polecenia języka R, potrafi importować/eksportować dane, tworzyć skrypty, przeprowadza wstępną obróbkę danych z mikromacierzy oligonukleotydowych | |
| 4,0 | stosuje polecenia języka R, potrafi importować/eksportować dane, tworzyć skrypty, przeprowadza wstępną obróbkę danych z mikromacierzy oligonukleotydowych i drukowanych | |
| 4,5 | stosuje polecenia języka R, potrafi importować/eksportować dane, tworzyć skrypty, przeprowadza wstępną obróbkę danych z mikromacierzy oligonukleotydowych i drukowanych, dokonuje podstawowej oceny jakości eksperymentu mikromacierzowego | |
| 5,0 | stosuje polecenia języka R, potrafi importować/eksportować dane, tworzyć skrypty, przeprowadza wstępną obróbkę danych z mikromacierzy oligonukleotydowych i drukowanych, dokonuje podstawowej oceny jakości eksperymentu mikromacierzowego, identyfikuje geny o zróżnicowanej ekspresji stosując odpowiednie metody statystyczne, przeprowadza analizę skupień genów i/lub prób metodą hierarchiczną, tworzy heatmapy i je interpretuje |
Literatura podstawowa
- Xiong J., Podstawy bioinformatyki, WUW, Warszawa, 2009
- Higgs P. G., Attwood T. K., Bioinformatyka i ewolucja molekularna, PWN, Warszawa, 2008
- Baxervanis A. D., Ouellette B. F. F. (red.), Bioinformatyka. Podręcznik do analizy genów i białek, PWN, Warszawa, 2005
Literatura dodatkowa
- Hall B. G., Łatwe drzewa filogenetyczne. Poradnik użytkownika, WUW, Warszawa, 2008
- Westhead D. R., Parish J. H., Twyman R. M., Bioinformatics. Instant Notes, Taylor & Francis, London & New York, 2002