Studijní plán N106

Studijní plán - Bioinformatika a chemická informatika (N106)

1.ročník

Zimní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M143002
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Přednášky rozšiřují znalosti získané v předmětu Aplikovaná statistika o praktické využití nejrozšířenějšího volně dostupného statistického softwaru R. R je moderní snadno rozšiřitelné prostředí pro analýzu dat nabízející celou řadu statistických technik a kvalitních grafických výstupů. Studenti se prakticky obeznámí s použitím systému R pro běžné statistické úkony, jako jsou např. exploratorní analýza dat, testování hypotéz, analýza rozptylu či regresní analýza.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143003
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Cílem předmětu je srozumitelnou formou poskytnout studentům základní přehled současných "high-throughput" sekvenačních technik, jejich principy a instrumentace. Zvláštní důraz bude kladen na popis jednotlivých aplikací jako je: ChIP-Seq, RNA-Seq, resekvenace, metagenomika, de-novo sekvenace a další. Přednášky budou následně zaměřeny na představení scénáře kompletní analýzy dat pro jednotlivé aplikace. Tyto scénáře budou dále demonstrována na praktických příkladech během cvičeních. Studenti by se během předmětu měli seznámit se základními znalostmi jako je kvalita čtení ("base calling") a její kontrola, používané datové formáty a standardy, pokročilé programové nástroje a vhodnost jejich aplikace pro řešení konkrétních problémů, mapování sekvenčních dat, skládání krátkých a dlouhých sekvenčních dat, identifikace SNP a funkční anotace.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143010
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/2
KZ
2
Úkolem předmětu je prakticky si vyzkoušet dostupné bioinformatické nástroje a prohloubit své programátorské schopnosti na poli bioinformatiky. Používaným programovacím jazykem je Python.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M319001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Předmět je věnován studiu buněčných procesů na molekulární úrovni a je koncipován tak, aby absolventi obdrželi základní znalosti pro pochopení komplexního fungování eukaryotických buněk v mnohobuněčných organismech.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320017
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Předmět je zaměřen na pochopení principů manipulací s nukleovými kyselinami a jejich analýzy. Zahrnuje informace o způsobech vnášení genů do různých typů buněk, zjišťování genové exprese, izolace a analýzy produktů exprese. Cílem je podat ucelenou informaci o pestré škále technik genového inženýrství pro orientaci při výběru optimálních metod pro konkrétní aplikaci. Proto jsou zde zahrnuty jak základní metody izolace a modifikace nukleových kyselin, tak speciální aplikace, jako modifikace genů pro identifikaci, či purifikaci genového produktu, studium interakcí proteinů a nukleových kyselin, či genové terapie.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320023
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/3/0
KZ
3
Předmět Moderní instrumentální metody strukturní biologie si klade za cíl seznámit studenty se základy moderních instrumentálně analytických technik a jejich využítí v oborech jako např. biochemie, mikrobiologie, bioinženýrství... Výuka zahrnuje základy hmotnostní spektrometrie, spektroskopie nukleární magnetické resonance, rentgenové krystalografie, optické a elektronové mikroskopie a povrchové plasmonové rezonance. Úvodní blok přednášek je věnován metodám visualizace molekul, výpočetním metodám a práce s databázemi.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320043
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Předmět představuje teoretické základy a praktické ukázky použití metod počítačového studia molekulárních systémů, konkrétně metod molekulové a kvantové mechaniky. Z hlediska studovaných systému je zahrnuto jak studium malých molekul, tak i biomolekul a nadmolekulárních systémů.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M500001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Studenti získají znalosti efektivních algoritmů vyhledávání v textových informacích. Naučí se pracovat s tzv. zhuštěnými datovými strukturami, které vynikají jak rychlostí přístupu tak úsporou místa v paměti. Získané znalosti budou schopni uplatnit při návrhu aplikací zabývajících se vyhledáváním v textu.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 1

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M111013
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
5
V předmětu Farmakologie jsou vyučovány základy farmakodynamiky (jako např. interakce léčiv s receptorem, hlavní místa působení léčiv na molekulární úrovni), základy farmakokinetiky (např. biologický poločas eliminace a jeho klinický význam). Probírají se skupinové charakteristiky farmak podle anatomických systémů a jejich onemocnění, včetně nežádoucích účinků, interakce léčiv, apod.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320001
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Zk
4
Předmět je zaměřen na aplikaci poznatků z fyzikální chemie při analýze a řešení problémů v biologických systémech. Základem je charakterizace specifických vlastností biologických systémů, které ovlivňují možnost využití klasických fyzikálně-chemických metod. Nedílnou součástí je rozšíření poznatků o specifické metody využívané pro popis biologických systémů, zvláště pak biomakromolekul.
Detail předmětu
Letní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M143001
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/3/0
KZ
3
Cílem předmětu je ukázat studentům pokročilé vlastnosti nejvýznamnějších chemických a vědeckých databází a umožnit jim využít je při práci na rešerši (teoretické části diplomové práce nebo semestrální práce). Součástí výuky jsou i základy práce s odbornou literaturou a psaní technické a odborné literatury.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143004
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Tato přednáška seznámí studenty se základními typy funkčně genetických dat. K nim patří především data získaná kvantifikací specifických nukleových kyselin polymerázovou řetězovou reakcí (RT-qPCR), data z profilování na DNA čipech a data získaná pomocí vysoce výkonného sekvenování. Studenti se naučí data předzpracovat očištěním od technologických artefaktů a převedením do standardizovaného tvaru. Dále budou studenti obeznámeni se specifickými metodami explorativní analýzy dat a statistickými metodami používanými při zpracování mnohorozměrných genomických dat. S použitím genových ontologií se studenti naučí získané výsledky biologicky interpretovat. Studenti budou také seznámeni se způsoby vizualizace a archivace dat. Na cvičeních budou studenti prohlubovat získané znalosti na skutečných příkladech a naučí se ovládat běžně používané analytické nástroje a zdroje.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143007
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy a metodami počítačového návrhu léčiv a cheminformatiky, které se zabývají ukládáním a analyzováním vztahů mezi malými molekulami a biomolekulami. Přednášená témata pokrývají např. oblasti vyhodnocování podobnosti mezi molekulami a konstrukce chemických knihoven, predikce biologické aktivity ze struktury, virtuální testování biologické akivity či predikce farmakokinetických a toxikologických vlastností sloučenin.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143011
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/2
KZ
2
Předmět navazuje na "Praktikum z bioinformatiky I" a pokračuje v praktickém procvičování bioinformatických programátorských postupů a nástrojů.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143013
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Tato přednáška seznámí studenty se strukturní bioinformatikou - multioborovou disciplínou která těží ze znalosti prostorových struktur biomolekul získanými experimentálními metodami X-Ray, NMR a elektronovou mikroskopií. Jejich velký počet ve strukturních databázích (odhadem 130 000 struktur) dovoluje aplikovat kombinaci výpočetních a statistických metod k získání principů, podle kterých se tvorba prostorové struktury řídí. Tyto principy jsou poté využívány k predikci či modelování struktur, a to ve spojení s principy fyzikální chemie. Studenti budou seznámeni se základními koncepty strukturní bioinformatiky, statistickými metodami, dostupnými nástroji na analýzu a predikci.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M413004
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Cílem předmětu je nastínit základní principy různých statistický metod pro analýzu mnohorozměrných dat. Důraz bude kladen na ověřování předpokladů jednotlivých metod a interpretaci jejich výsledků. Studenti si vyzkouší řešení konkrétních úloh pomocí programu R.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M500002
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět je vhodný pro ty z vás, kteří se chtějí seznámit s náramně zajímavou a užitečnou disciplínou "vytěžováním znalostí z dat" (data miningem). Budeme se vám snažit nenásilnou formou přiblížit ty nejužitečnější algoritmy, které pak snadno využijete v kterékoli oblasti informatiky.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 2

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M143008
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Přednáška je zaměřena na počítačové modelování biologických makromolekul (nukleových kyselin a proteinů) a jejich interakcí. S rostoucí výkonností počítačů a vývojem nových algoritmů roste i význam počítačového modelování, které dnes tvoří nedílnou součást výzkumu v molekulární biologii, genetice a biochemii. V přednášce se nejprve probírá důkladnější úvod do teorie pravděpodobnosti a náhodných (stochastických) procesů, který má širší použití i mimo obor biomolekulárního modelování. Teoretické poznatky jsou pak využity k formulaci důležité simulační metody, brownovské dynamiky. Následují ukázky aplikací z oblasti interakcí proteinů s ligandy a dynamiky biomolekulárních komplexů v buňce. Cvičení zahrnují jak teoretické úlohy, tak i jednoduché výpočty, které si studenti sami naprogramují.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320010
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět představuje v části věnované obecné enzymologii názvosloví enzymů, jejich kovalentní struktury a struktury kofaktorů, enzymovou kinetiku, stanovení katalytické aktivity, regulace aktivit enzymů v buňce, medicinální enzymologii, enzymové inženýrství a mechanismy enzymových reakcí. V části věnované aplikované enzymologii je představena průmyslová produkce enzymů, využití enzymů jednotlivých tříd v různých odvětví průmyslu, žádoucí a nežádoucí změny v potravinářských surovinách spojené s enzymy a role enzymů v analytické chemii, klinické diagnostice molekulárně biologickém výzkumu a organické synthese.
Detail předmětu

2.ročník

Zimní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M143005
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Cílem předmětu je seznámit studenty s aplikacemi bioinformatiky napříč obory a definovat jejich synergii. Probírány budou koncepty bioinformatických projektů v imunologii, farmacii a ostatníci oborech Life Science. Studenti se též obeznámí s právními, etickými a komerčními důsledky využití bioinformatiky a budou poučeni o autorství a patentové ochraně při zveřejňování výsledků. Přestaveny též budou významné evropské a světové integrační bioinformatické projekty.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143006
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Shrnující předmět, který postaví získané znalosti a dovednosti do patřičných souvislostí. Na zdokumentovaných dobře provedených experimentech budou přednášející demonstrovat využití jednotlivých metod a přístupů, které byly součástí předešlých předmětů a diskutovat efektivitu jednotlivých řešení.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143009
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Přednáška se zaměřuje na komparativní genomiku a to jak ve vertikálním směru, mezidruhově, s důrazem na biologickou evoluci, tak ve směru horizontálním, vnitrodruhově, s akcentem na diverzitu populací. Popisuje hlavní evoluční principy a jejich aplikaci na genomická a proteomická data s důrazem na nové vysokopropustné sekvenační metody druhé a třetí generace. Probírá metody a algoritmy tvorby evolučních stromů z genomových i proteomických dat. Ukazuje rozdíly mezi genovými a druhovými stromy. Dále popisuje známé mutační procesy, evoluci genomů, koncept molekulárních hodin, selekci a genetický drift na molekulární úrovni, zastoupení nukleotidů, polymorfismy. Jedna přednáška je věnována vyhodnocování kvality spolehlivosti fylogenetických stromů. Přednáška dále ukazuje vnitrodruhovou genetickou variabilitu v rámci populací, způsoby měření této variability a různé modely populační genetiky. Pozornost je věnována hlavním evolučním procesům, které tuto populační variabilitu formují (genetický drift, izolace, migrace, selekce). Z klinických aplikací je probírána detekce variant jak v zárodečné, tak v somatické linii a jejich vazba na lidská onemocnění.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M143012
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/5/0
KZ
3
Náplní předmětu je samostatná odborná práce na vybraném výzkumném projektu na Ústavu informatiky a chemie. Téma si volí student z aktuální nabídky ústavu, obvykle v práci na tomtéž tématu pokračuje i během řešení diplomové práce. Cílem předmětu je hlouběji zapojit studenty do výzkumné činnosti ústavu, seznámit je se zásadami vědecké práce, metodami zpracování a analýzy dat a se způsoby prezentace výsledků odborné činnosti.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M320022
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/2/0
KZ
2
Předmět je zaměřen na pochopení a praktické procvičení počítačových metod pro předpověď struktur proteinů, jejich využití pro studium komplexů s nízkomolekulárními ligandy a jejich dynamiky. Předmět navazuje na základy bioinformatiky a strukturní biologie a prakticky je rozvíjí. Získané dovednosti poslouží studentům v další praxi v biochemickém a farmaceutickém výzkumu a vývoji.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M342018
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Předmět je zaměřen na získání znalostí ve způsobech presentace vlastních výsledků a vystupování na veřejnosti na úrovni odpovídající absolventu magisterského studia. Součástí výuky jsou praktická procvičování přednášených témat.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M500003
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Studenti porozumí základním metodám a technikám výpočetní inteligence, které vycházejí z tradiční umělé inteligence, jsou paralelní povahy a jsou použitelné pro řešení celé řady problémů. Studenti se naučí, jak tyto metody pracují a jak je aplikovat na problémy související s data miningem, řízením, inteligencí ve hrách, optimalizací, apod.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M500004
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/1/0
Z+Zk
4
Studenti se naučí připravit surová data pro další zpracování a analýzu. Získají znalosti algoritmů pro extrakci parametrů z různých datových zdrojů, jako jsou obrázky, texty, časové řady, apod, a získají dovednosti tyto teoretické znalosti aplikovat při řešení daného problému, např. extrakce parametrů z obrazových dat nebo z Internetu.
Detail předmětu

Povinně volitelný předmět programu 3

Minimalní počet zapisovaných předmětů: 1

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M320034
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/2/0
Z+Zk
5
Předmět uvádí studenty do problematiky forenzní analýzy DNA jako dominantní metody určení původu biologického materiálu; seznamuje je s biologickými principy, z nichž obor vychází, aplikačními okruhy oboru (kriminalistika, příbuzenské analýzy, identifikační analýzy, bioarcheologie, rekreační genetika), principy analýz od sběru biologického materiálu až po finální vyhodnocení; přináší dále přehled jiných než identifikačních analýz a zahrnuje též základy forenzní statistiky v oblasti genetické analýzy.
Detail předmětu
KÓD
Název předmětu
M402020
P/C/L
Zakončení
Kredity
2/0/0
Zk
3
Hledání nových léčiv za pomocí znalosti biologického cíle je komplexní záležitostí. Tento předmět je zaměřen na chemickou podstatu tohoto problému.
Detail předmětu
Letní semestr

Povinné předměty programu

KÓD
Název předmětu
P/C/L
Zakončení
Kredity
KÓD
Název předmětu
M963001
P/C/L
Zakončení
Kredity
0/0/30
Z
30
Cílem diplomové práce je prokázat schopnost studentů samostatně vyřešit zadané téma práce, popsat metody a výsledky řešení, kriticky zhodnotit a diskutovat získané výsledky, formulovat nejdůležitější závěry. Práce typicky sestává z literární části, v níž student vypracuje literární rešerši z odborné, převážně cizojazyčné literatury , při níž si rozšíří teoretické znalosti v oblasti tématu diplomové práce, a části praktické. Praktická část má experimentální nebo výpočetní charakter a vyžaduje aktivní aplikaci znalostí a dovedností získaných v předchozím studiu a poznatků získaných v literární části k tomu, aby byly získány původní výsledky. Součástí práce musí být přehledná a adekvátní prezentace dosažených výsledků, jejich kritické zhodnocení a diskuse v kontextu současného stavu poznání, prezentovaného v literární části, a formulace závěrů, dokumentujících splnění cílů práce.
Detail předmětu