Llicenciatura en Biologia (3361)

Bioinformàtica(12306) 

Identificació de l'assignatura

L'assignatura Bioinformàtica consta de 25 crèdits teòrics i de 60 crèdits pràctics. Coordinació i professoratCoordinació: Roderic Guigó i Serra. Professorat: Roderic Guigó i Serra, Mar Albà i Robert Castelo.

Objectius generals

1. Educar els estudiants de Biologia en la comprensió i la utilització dels mètodes d’anàlisi computacional de les seqüències biològiques.

2. Posar un èmfasi particular en els problemes de l'alineament de seqüències, recerca de similaritat en les bases de dades i identificació de dominis funcionals en seqüències de DNA i proteïnes, i en l’anàlisi comparativa de genomes.

3. Introduir els estudiants en el camp dels algoritmes i de la computació.

4. Introduir els estudiants en el sistema operatiu Unix/Linux i en la programació en el llenguatge Perl.  

Avaluació dels aprenentatges

El 50% de la qualificació final s’obtindrà a partir d’una prova teòrica. El 50% restant s’obtindrà a partir de l’elaboració d’un treball pràctic, el qual consistirà fonamentalment en la resolució d’un problema nou d’anàlisi de seqüències genòmiques. La resolució del problema comportarà la implementació d’un petit programa en el llenguatge Perl. En qualsevol cas, per a l’avaluació positiva de l’assignatura serà necessària l’assistència a un mínim del 80% de les classes pràctiques.  

Requeriments per als estudiants

Cal tenir coneixements de genètica i de biologia molecular, així com de bioestadística. És convenient estar familiaritzat amb eines informàtiques.  

Temari de teoria

El temari, el calendari actualitzat i els enllaços a material docent i guions de pràctiques són a http://www1.imim.es/courses/BioinformaticaUPF/  

Tema 1

La necessitat de la computació en biologia.

Tema 2

Alfabets, paraules i llenguatges per al reconeixement de patrons.

Tema 3

Introducció als algorismes.

Tema 4

Introducció als algorismes (continuació).

Tema 5

Eficiència dels algorismes. Correspondència entre seqüències de símbols.

Tema 6

Correspondència inexacta entre seqüències de símbols.

Tema 7

Introducció a les bases de dades.

Tema 8

Bases de dades en biologia molecular.

Tema 9

Alineament de seqüències (I). Alineament global i local.

Tema 10

Alineament de seqüències (II). Matrius de substitució.

Tema 11

Alineament de seqüències (III). Alineament múltiple i qüestions estadístiques relacionades.

Tema 12

Cerques de similaritat en bases de dades.

Tema 13

Distribució de treballs.

Tema 14

Reconeixement de patrons en seqüències (I).

Tema 15

Reconeixement de patrons en seqüències (II).

Tema 16

Estadístics codificants.

Tema 17

Predicció de gens.

Tema 18

Discussió i avaluació formativa.

Tema 19

Reconeixement de patrons nous en seqüències biològiques.

Tema 20

Anàlisi de microarrays de DNA.

Tema 21

Anàlisi de genomes.

Tema 22

Recapitulació: la creixent interrelació entre biologia i computació.

Tema 23

Computació amb DNA.

Tema 24

Elaboració de pàgines web.

Tema 25

Seguiment de treballs.

Temari de pràctiques

Pràctica 1. Resolució de problemes d’expressions regulars.

Pràctica 2. Introducció al sistema operatiu Unix.

Pràctica 3. Comandes i manipulacions bàsiques de fitxers a l'Unix.

Pràctica 4. Comandes i manipulacions avançades de fitxers a l'Unix.

Pràctica 5. Disseny d’algorismes.

Pràctica 6. Perl bàsic (I).

Pràctica 7. Perl bàsic (II).

Pràctica 8. Disseny d’algorismes en Perl (I).

Pràctica 9. Disseny d’algorismes en Perl (II).

Pràctica 10. Utilització de matrius en Perl.

Pràctica 11. Fitxers i expressions regulars en Perl.

Pràctica 12. Bases de dades de seqüències.

Pràctica 13. Alineament de seqüències (I).

Pràctica 14. Alineament de seqüències (II).

Pràctica 15. Alineament de seqüències (III).

Pràctica 16. Cerques de similaritat en bases de dades (I).

Pràctica 17. Cerques de similaritat en bases de dades (II).

Pràctica 18. Cerca de patrons en seqüències.

Pràctica 19. Cerca de patrons en seqüències (regions reguladores).

Pràctica 20. Hashes i matrius de pesos en Perl.

Pràctica 21. Estadístics codificants.

Pràctica 22. Predicció de gens.

Pràctica 23. Anàlisi de famílies de proteïnes.

Pràctica 24. Anàlisi de regions genòmiques anònimes.

Pràctica 25. Anàlisi comparativa de genomes.

Pràctica 26. Anàlisi de dades de microarrays.

Pràctica 27. Elaboració de pàgines web.

Pràctica 28. Supervisió de projectes (I).

Pràctica 29. Supervisió de projectes (II).

Pràctica 30. Supervisió de projectes (III).

Bibliografia

Necessitarem llibres tant per a la part estrictament de bioinformàtica com per a la part d'introducció a la programació, al sistema operatiu Unix i a la programació en Perl. Pel que fa a la part estrictament de bioinformàtica, el llibre següent pot considerar-se el llibre de text:

MOUNT, David W. Bioinformatics, Sequence and Genome Analysis. Nova York: Cold Spring Harbour Laboratory Press, 2001. Pel que fa a la introducció a l'Unix i al Perl, recomanem el llibre següent:

Cynthia Gibas; Per Jambeck. Developing Bioinformatics Computer Skills. O’Reilly, 2001.

D’altra banda, hi ha molt material docent i de molta qualitat a Internet. Un índex d’aquests recursos el podeu trobar a:

FUELLEN, George. Biocomputing course resource list.

http://www.techfak.uni-bielefeld.de/bcd/Curric/syllabi.html