Od jakiego pułapu startujemy? matematyka



Podobne dokumenty
Jest to dziedzina biologiczna wywodząca się z biotechnologii. Bioinformatyka

Podstawy bioinformatyki dla biotechnologów. plan. Od jakiego pułapu startujemy? Wykład 2. Definicja bioinformatyki

PODSTAWY BIOINFORMATYKI

Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej w obszarze biotechnologii

Spis treści. Przedmowa... XI. Wprowadzenie i biologiczne bazy danych. 1 Wprowadzenie Wprowadzenie do biologicznych baz danych...

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 3 BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (1)

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH SYLABUS

Wprowadzenie do bioinformatyki

PODSTAWY BIOINFORMATYKI WYKŁAD 3 BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (2)

Bioinformatyczne bazy danych

Podstawy bioinformatyki - biologiczne bazy danych

Bioinformatyka. Bazy danych. Wykład 3. E. Banachowicz. Wykład monograficzny Bioinformatyka. Wykład 3, Zakład Biofizyki Molekularnej IF UAM

Możliwości współczesnej inżynierii genetycznej w obszarze biotechnologii

Wzorcowe efekty kształcenia dla kierunku studiów biotechnologia studia pierwszego stopnia profil ogólnoakademicki

Kontakt.

Bioinformatyczne bazy danych

WSTĘP DO BIOINFORMATYKI Konspekt wykładu - wiosna 2018/19

STUDIA I STOPNIA NA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE. specjalność Biofizyka molekularna

Informatyka w medycynie Punkt widzenia kardiologa

ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE Specjalność: Biofizyka molekularna. 3-letnie studia I stopnia (licencjackie)

Bioinformatyka. wykłady dla I r. studiów magisterskich, biologia (SGGW) 2010/2011. Krzysztof Pawłowski

Bioinformatyka. Michał Bereta

BIOINFORMATYKA BIOLOGICZNE BAZY DANYCH

Kryteria zaliczenia. Ćwiczenia 100% obecność. na ćwiczeniach Zaliczone kolokwium Zaliczony skrypt. Bioinformatyka

1

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Biotechnologia UWM. Popularne protokoły wysokopoziomowe (aplikacyjne) i ich standardowe porty:

Bioinformatyka. Michał Bereta

Bioinformatyka. Krzysztof Pawłowski. wykłady dla I r. studiów magisterskich, biologia (SGGW) 2012 / 2013

PLAN STUDIÓW. Rodzaj zajęć. e-nauczanie,

Efekty kształcenia dla kierunku Biotechnologia

Opis zakładanych efektów kształcenia OPIS ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA

ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE Specjalność: Biofizyka molekularna. 2-letnie studia II stopnia (magisterskie)

GENOMIKA PROTEOMIKA METABOLOMIKA

Biologiczne bazy i modele danych

BIOTECHNOLOGIA MEDYCZNA

Program studiów I st. (licencjackich) na kieruneku Biotechnologia

BUDOWA I FUNKCJA GENOMU LUDZKIEGO

Bazy i modele danych

Program studiów I st. (licencjackich) na kieruneku Biotechnologia

ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE Specjalność: Projektowanie molekularne i bioinformatyka. 2-letnie studia II stopnia (magisterskie)

Ewolucja molekularna człowieka okiem bioinformatyka. Justyna Wojtczak Jarosław Jeleniewicz

Bioinformatyka Laboratorium, 30h. Michał Bereta

Załącznik nr 2 do Zarządzenia nr 72/2008 Rektora UŚ z dnia 20 listopada 2008 r.

EFEKTY KSZTAŁCENIA DLA KIERUNKU STUDIÓW BIOINFORMATYKA

Efekty kształcenia dla kierunku studiów CHEMIA studia pierwszego stopnia profil ogólnoakademicki

ZORIENTOWANA OBSZAROWO MATRYCA EFEKTÓW KSZTAŁCENIA (EK0) W ODNIESIENIU DO MODUŁÓW KSZTAŁCENIA [PRZEDMIOTÓW] NAUK ŚCISŁYCH

Wydział Matematyki Stosowanej. Politechniki Śląskiej w Gliwicach

Plan studiów na kierunku studiów wyższych: BIOCHEMIA studia pierwszego stopnia, profil ogólnoakademicki

ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE Specjalność: Projektowanie molekularne i bioinformatyka. 3-letnie studia I stopnia (licencjackie)

Podstawy biologiczne - komórki. Podstawy biologiczne - cząsteczki. Model komórki eukariotycznej. Wprowadzenie do Informatyki Biomedycznej

3. DZIEDZINY NAUKI I DYSCYPLINY, DO KTÓRYCH ODNOSZĄ SIĘ KIERUNKOWE EFEKTY KSZTAŁCENIA:

UCHWAŁA Nr 31/2014 Senatu Uniwersytetu Wrocławskiego z dnia 26 marca 2014 r.

Kierunek: Biotechnologia, rok I Rok akademicki 2015/2016

ZASADY PRZYZNAWANIA STYPENDIÓW ZA WYNIKI W NAUCE NA WYDZIALE BIOTECHNOLOGII UNIWERSYTETU WROCŁAWSKIEGO

Uniwersytet Łódzki, Instytut Biochemii

Pierwsze kroki w świat biznesu

KARTA PRZEDMIOTU. (pieczęć wydziału)

biologia rozwoju/bezkręgowce: taksonomia, bezkręgowce: morfologia funkcjonalna i filogeneza i biologia rozwoju mikologia systematyczna

Politechnika Wrocławska. BIOINFORMATYKA i BIOLOGIA OBLICZENIOWA

Plan studiów na kierunku studiów wyższych: BIOCHEMIA studia pierwszego stopnia, profil ogólnoakademicki

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

UNIWERSYTET ROLNICZY IM. HUGONA KOŁŁĄTAJA W KRAKOWIE WYDZIAŁ BIOTECHNOLOGII I OGRODNICTWA

PRZEDMIOTY DO WYBORU Lektorat z języka obcego Przedmioty dowolnego wyboru z całej oferty

Program studiów. Dyscyplina: biotechnologia. Studia pierwszego stopnia. Profil ogólnoakademicki. Studia stacjonarne

Bioinformatyczne bazy danych

Kierunek: Biotechnologia, rok I Rok akademicki 2016/2017

Odniesienie do efektów kształcenia w obszarze kształcenia w zakresie nauk przyrodniczych i technicznych

Bioinformatyka. Rodzaje Mutacji

E f e k t y k s z t a ł c e n i a

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

BT_1A_W03 posiada elementarną wiedzę w zakresie prawa, zarządzania i ekonomii R1A_W02

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (1) GENOMY I ICH ADNOTACJE

Biotechnologia w Polsce w 2013 r.

określone Uchwałą Senatu Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego Nr 156/2012/2013 z dnia 25 września 2013 r.

BIOLOGICZNE BAZY DANYCH (2) GENOMY I ICH ADNOTACJE. Podstawy Bioinformatyki wykład 4

STUDIA I STOPNIA NA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE. specjalność Projektowanie molekularne i bioinformatyka

Kierunek Informatyka stosowana Studia stacjonarne Studia pierwszego stopnia

Historia Bioinformatyki

PLAN STUDIÓW. efekty kształcenia K6_U12 K6_W12 A Z O PG_ PODSTAWY BIOLOGII K6_W06 A Z K6_W01 K6_U01

Porównywanie i dopasowywanie sekwencji

Nowoczesne systemy ekspresji genów

OPIS PRZEDMIOTÓW REALIZOWANYCH W KATEDRZE MIKROBIOLOGII ŚRODOWISKOWEJ

Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Wydział Hodowli i Biologii Zwierząt

ZAJĘCIA ORGANIZACYJNE WSTĘP DO BIOINFORMATYKI

Uchwała nr 85/2017 z dnia 30 maja 2017 r. Senatu Uniwersytetu Medycznego w Łodzi

Fizyka komputerowa(ii)

Bioinformatyczne bazy danych - część 2. -przeszukiwanie baz danych -pobieranie danych

Metody analizy białek - opis przedmiotu

CZĘŚĆ III OPISPRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA (OPZ)

Wniosek utworzenia specjalizacji w nowej dziedzinie BIOLOGII MEDYCZNEJ, mającej zastosowanie w diagnostyce laboratoryjnej

STUDIA I STOPNIA NA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE. specjalność Projektowanie molekularne i bioinformatyka

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

Podstawy genetyki II. Metody badawcze i strategie genetyki i genomiki. Organizmy modelowe.

STUDIA I STOPNIA NA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE. specjalność Projektowanie molekularne i bioinformatyka

Transkrypt:

dla biotechnologów Wykład 2 Definicja bioinformatyki Od jakiego pułapu startujemy? Zakładamy, że te pojęcia są w małym palcu: DNA, RNA struktura, funkcje, rodzaje Genom Białka struktury, funkcje, rodzaje, wiązania peptydowe Równanie, funkcja, algorytm Synteza przedmiotów: chemia, fizyka, biologia, matematyka, informatyka, informatyka Wykład inauguracyjny Prof. dr. hab. inż. Mariana Adamskiego Wykład 2 Wykład 2 / 3 Wykład 2 / 5 plan Sprawy organizacyjne Definicje bioinformatyki Miejsce i dziedziny bioinformatyki Projekty bioinformatyczne matematyka Matematyka (z łac. mathematicus, od gr. µαθηµατικός mathēmatikós, od µαθηµατ-, µαθηµα mathēmat-, mathēma, nauka, lekcja, poznanie, od µανθάνειν manthánein, uczyć się, dowiedzieć ; prawd. spokr. z goc. mundon, baczyć, uważać ) nauka dostarczająca narzędzi do otrzymywania ścisłych wniosków z przyjętych założeń. Encyklopedia PWN. [26 lutego 2011] Skale czasowe matematyka biologia (w tym szczególnie biologia Molekularna i genetyka) cybernetyka / informatyka bioinformatyka nauka (epokowe wydarzenia z każdej dziedziny nauki od początków jej historii, np. wynalezienie papieru, prochu strzelniczego, czcionka, lot balonem itp.) religia (np. Egipt i wróżenie z gwiazd, okres życia Jezusa, śmierć ostatniego apostoła, I sobór w Nicei, Luter itp.) wydarzenia historyczne (wojny, postaci historyczne, odkrycie Ameryki) 4000r.p.n.e 327r.p.n.e 1205r 2011r Wykład 2 / 2 Wykład 2 / 4 Wykład 2 / 6 1

multimedia Human genome sequencing-animated tutorial DNA - The Human Race (i pozostałe 4 odcinki) DNA - The Search For Adam THE REAL EVE Bioinformatyka Jest to dziedzina biologiczna wywodząca się z biotechnologii Aby zrozumieć bioinformatykę biolog/biotechnolog musi poznać kilka względnie prostych zasad matematyki i umieć obsługiwać komputer (nie koniecznie programować) Aby zrozumieć bioinformatykę informatyk/matematyk musi poznać i dogłębnie zrozumieć większość zasad i praw biologii (głównie molekularnej) Bioinformatyka wg EBI Bioinformatyka stanowi multidyscyplinarne pole naukowe będące interfejsem pomiędzy biologią a informatyką. Cele: odkrycie bogactwa biologicznej informacji ukrytej w ogromnej ilości danych otrzymanie jaśniejszego wglądu w w fundamenty biologiczne organizmu Przełożył: Adam Szlaski Wykład 2 / 7 Wykład 2 / 9 Wykład 2 / 11 Do poczytania http://www.ornl.gov/sci/techresources/human_geno me/home.shtml http://www.sanger.ac.uk/about/history/hgp/ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ http://www.ebi.ac.uk/ http://www.ddbj.nig.ac.jp/ http://www.insdc.org/ http://www.barcodeoflife.org/ http://www.staff.amu.edu.pl/~ewas/ Bioinformatyka wg NCBI Dziedzina nauki, w której biologia, informatyka i technologia informacyjna zostały scalone w jedną dyscyplinę. Cele: opracowanie nowych algorytmów i statystyki analiza i interpretacje różnych typów danych (m.in. nukleotydowych i aminokwasowych sekwencji, domen i struktur białkowych) opracowanie i wdrożenie narzędzi, które umożliwią efektywne zarządzanie dostępem i różnych rodzajów informacji. Bioinformatyka wg BISTIC Badania naukowe, rozwój lub aplikacje będące narzędziami obliczeniowymi umożliwiającymi poszerzanie możliwości wykorzystania danych biologicznych, medycznych, behawioralnych lub zdrowotnych w celu pozyskiwania, przechowywania, organizowania, archiwizacji lub wizualizacji tych danych 17 lipca 2000 komitet powołany przez The Biomedical Information Science and Technology Initiative Consortium (www.bisti.nih.gov) Przełożył: Adam Szlaski Przełożył: Adam Szlaski Wykład 2 / 8 Wykład 2 / 10 Wykład 2 / 12 2

Bioinformatyka "The mathematical, statistical and computing methods that aim to solve biological problems using DNA and amino acid sequences and related information." Fredj Tekaia (UMSC Paryż) Bioinformatyka jest to dyscyplina nauk biologicznych zajmująca się stosowaniem narzędzi matematycznych i informatycznych do rozwiązywania problemów biologii (głównie biologii molekularnej) i zagadnień biotechnologicznych. JP Jastrzębski Wykład 2 / 13 Biotechnologia a bioinformatyka Wykład 2 / 15 Historyczne podłoże bioinformatyki Lata 80 United States Department of Energy tworzy GenBank 1.X.1990 Human Genom Project (plan ukończenia 2005) (United States Department of Energy, National Institutes of Health) - Dr. Francis Collins 1996 zsekwencjonowanie genomu drożdży (13 milionów par zasad i 6 275 genów) 1997 zsekwencjonowanie genomu Caenorhabditis elegans (13500 genów) IV-V.1998 debaty publiczne w Europie; dr Craig Venter i NIH w USA II 2001 publikacje w Nature i Science http//:www.genom.gov/ Dr Craig Venter Wykład 2 / 17 Bioinformatyka dyscyplina nauk biologicznych wywodząca się z biotechnologii (genetyki), zajmująca się stosowaniem narzędzi matematycznych i informatycznych do rozwiązywania problemów biologii (głównie biologii molekularnej) i zagadnień biotechnologicznych. Podstawowymi poddziedzinami bioinformatyki są: genomika, proteomika, transkryptomika i metabolomika. in vivo badania przyżyciowe; mało możliwości manipulacji in situ w tkance; ograniczone możliwości manipulacji in vitro w szkle; największe naturalne możliwości manipulacji in silico w komputerze; możliwość analizowania wszelkich, nawet pozornie niemożliwych układów Dygresja - Obalanie dogmatów!!! 1 sekwencja DNA 1 sekwencja cdna 1 sekwencja mrna 1 sekwencja aa (str. I-rz.) 1 struktura II-rzędowa 1 struktura 3D Źródło: http://encephalon.ca/ genomika dziedzina biologii molekularnej i biologii teoretycznej (pokrewna genetyce i ściśle związana z bioinformatyką) zajmująca się analizą genomu organizmów. Głównym celem genomiki jest poznanie sekwencji oraz mapowanie genomu ale również określenie wszelkich zależności i interakcji wewnątrz genomu. W odróżnieniu od genetyki genomika obejmuje ogół zjawisk genetycznych całościowo i przy pomocy biologii teoretycznej (głównie bioinformatyki) stara się określić i opisać wszystkie zależności tych zjawisk oraz wpisać je w ogół procesów metabolicznych żywego organizmu. genomika funkcjonalna (poznanie funkcji wszystkich genów w genomie) genomika strukturalna (poznanie sekwencji i jej wstępny opis) genomika teoretyczna (ogólne prawa rządzące genomami) genomika porównawcza (ewolucja genomów) genomika indywidualnych różnic (zmienność międzyosobnicza genomów tego samego gatunku) Wykład 2 / 14 Wykład 2 / 16 Wykład 2 / 18 3

proteomika gałąź nauki zajmująca się badaniem białek - ich struktury, sprawowanych przez nie funkcji i zależności między nimi. Proteomika obejmuje analizę całych proteomów (zestaw wszystkich białek w komórce, liniach komórkowych, tkankach lub całych organizmach). Proteomika jest dziedziną znacznie szerszą i bardziej złożoną niż genomika, ponieważ liczba genów kodujących białka jest znacznie mniejsza niż liczba białek w komórce (genów w komórce człowieka jest około 22 tysiące, natomiast białek mniej więcej 400 tysięcy). (Wikipedia) Wszystko omika Bioinformatyka (dla biotechnologów) Białka są polimerami 20 typów monomerów (aminokwasy), DNA 4 (ATCG) proteomika funkcjonalna (analiza funkcji wszystkich białek w proteomie) proteomika strukturalna (poznanie struktury przestrzennej białek) proteomika teoretyczna (ogólne prawa rządzące proteomem) proteomika porównawcza (ewolucja białek i analiza miejsc zmienności genetycznej) proteomika indywidualnych różnic (zmienność międzyosobnicza proteomów i poszczególnych białek tego samego gatunku) Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofarmacji i Farmakodynamiki Akademii Medycznej w Gdańsku http://www.sbs.farmacja.amg.gda.pl/biofarmacja/ Wykład 2 / 19 Wykład 2 / 21 Wykład 2 / 23 Transkryptomika i metabolomika Transkryptomika - jest to dziedzina, za pomocą której określane jest miejsce i czas aktywności genów poprzez badanie transkryptomu, czyli ogółu cząsteczek mrna znajdujących się w danym momencie w komórce. Metabolomika - dziedzina nauki zajmująca się badaniem zestawu wszystkich metabolitów obecnych w organizmie, tkance czy komórce - metabolomu. Jest zaliczana obok genomiki, transkryptomiki i proteomiki do biologii systemowej. Biologia systemowa jest dziedziną nauki zajmującą się badaniem złożonych oddziaływań występujących w systemach biologicznych. Biologia systemowa łączy informacje zdobywane przez dziedziny nauki takie jak: genomika, transkryptomika, proteomika i metabolomika. biologia biofizyka Miejsce bioinformatyki w nn genetyka biochemia genomika transkryptomika proteomika biol. molekularna biofizyka mol. biologia biochemia biofizyka mol. biologia środowiskowa biotechnologia biochemia przemiany energetyczne bioinformatyka biochemia kwantowa fizyka kwantowa nauki kwantowe NCBI GenBank EBI EMBL DDBJ DDBJ NCBI - EBI - DDBJ (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/index.html) (http://www.ebi.ac.uk/embl/) (http://www.ddbj.nig.ac.jp/index-e.html) DDBJ/EBI/NCBI International Nucleotide Sequence Database Collaboration GenBank There are approximately 85,759,586,764 bases in 82,853,685 sequence records in the traditional GenBank divisions and 108,635,736,141 bases in 27,439,206 sequence records in the WGS division as of February 2008. Wykład 2 / 20 Wykład 2 / 22 Wykład 2 / 24 4

Serwis NCBI Inne zadania bioinforamtyki molekularne Bazy danych NCBI (od sitemap) Wykład 2 / 25 Wykład 2 / 27 Bazy danych NCBI Entrez NCBI - mapa strony Wykład 2 / 26 Wykład 2 / 28 Wykład 2 / 29 Wykład 2 / 30 Modelowanie dynamiki molekularnej 5

Modelowanie homologiczne wizualizacja Inne zadania bioinforamtyki Globalne / środowiskowe Template Target Wykład 2 / 31 Wykład 2 / 33 Projektowanie leków - CADD Modelowanie ab initio Wykład 2 / 32 Wykład 2 / 34 Wykład 2 / 35 mitochondrialna Ewa Wykład 2 / 36 6

DNA barcoding Baza metabiol Model P0 Wykład 2 / 37 Wykład 2 / 39 Wykład 2 / 41 Przewidywanie struktury 2D kasty P0 with carbohydrate anchored in membrane P0 as a homophilic adhesion molecule membrane membrane Wykład 2 / 38 Wykład 2 / 40 Wykład 2 / 42 7

Asn GlcNAc N-linked glycosylation site Asparagine (Asn) OH O H O H H OH OH H HO NH NH2 H HN O CH3 O β-d-n-acetylglucosamine Wykład 2 / 43 Model bakterii Wykład 2 / 44 8