« zpět

Studijní plán magisterského studia

1. ročník

zimní semestr

KódNázev předmětuP/C/LZakončeníKredity
Povinné předměty
N320087 Strukturní biologie

Anotace

Předmět 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 hmotnostní spektrometrii, spektroskopii nukleární magnetické resonance, rentgenovou krystalografii a elektronovou mikroskopii. Úvodní blok přednášek je věnován metodám visualizace molekul, výpočetním metodám a práce s databázemi.

Sylabus

  1. Strukturní databáze a jejich využití, porovnávání jednotlivých struktur mezi sebou, molekulární elektrostatika
  2. Predikce struktur proteinů, docking, virtuální screening
  3. Molekulová mechanika, QM/MM, simulace molekulové dynamiky, problém vzorkování, sbalování proteinů
  4. Základy spektroskopie nukleární magnetické resonance (NMR), chemický posun, interakční konstanta, součásti moderního NMR spektrometru
  5. Postup při řešení struktur biomolekul, využití NMR pro studium komplexů
  6. Konkrétní příklady řešení struktur, dynamiky a studia interakcí molekul
  7. Základy struktur proteinů, úvod do rentgenové krystalografie, Krystaly makromolekul a jejich příprava
  8. Teorie difrakce, sběr difrakčních dat, řešení prostorové struktury biomolekul, fázový problém
  9. Výstavba modelu, upřesňování, validace, práce s modely
  10. Principy a techniky elektronové mikroskopie (transmisní (TEM) a skenovací elektronová mikroskopie (SEM), praktické ukázky využití v biologických vědách
  11. Mikroskopie skenující sondou (mikroskopie atomárních sil (AFM), skenovací tunelovací mikroskopie (STM), praktické ukázky
  12. Úvod do hmotnostní spektrometrie peptidů a proteinů, ionizační techniky, hmotnostní analyzátory, fragmentační techniky
  13. Aplikace MS v biologických vědách (určení molekulové hmotnosti, identifikace proteinu, sekvenční analýza peptidů, konformační analýza peptidů a proteinů, studium interakcí)
  14. Konkrétní příklady využítí technik hmotnostní spektrometrie.
0/3/0 kz 3
N320095 Molekulové modelování

Anotace

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.

Sylabus

  1. 3D geometrie, kartézské souřadnice, Z-matice, konektivita, PDB soubor
  2. Inspekce 3D modelu, vazebné délky, úhly, torzní úhly, rendering
  3. Vztah struktura-potenciální energie, různé úrovně výpočtu, hyperplocha potenciální energie
  4. Molekulová mechanika, kuličkový model, single point výpočet
  5. Schrödingerova rovnice, vlnová funkce, aproximativní řešení, metody (též semiempirika), variační metoda, báze
  6. Výpočty vlastností (náboje, reakční kinetiky a mechanismy, spektrální a chiroptické vlastnosti)
  7. Geometrická optimalizace, problém lokálních minim
  8. Molekulární vibrace, normální módy
  9. Solvatace, implicitní a explicitní rozpouštědlo, elektrostatika kontinua
  10. Molekulová dynamika, PBC, NPT, NVT, termostaty, constraints
  11. Snímkování, sběr dat, zpracování a vizualizace dat
  12. Simulace na různých škálách (coarse graining, brownovské simulace)
  13. Volná energie, metadynamika a ostatní metody
  14. Ukázková studie
2/0/0 Zk 3
N143046 Genomika: algoritmy a analýza

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod do genomiky a sekvenování: Historický přehled. Základní pojmy.
  2. Sekvenační techniky: Sanger metoda. NGS - Illumina, SOLID, 454 a další. Popis základních aplikací. Porovnání jednotlivých technik.
  3. Sekvenační data: Vizualizace - EnsEMBL, UCSC Browser, Artemis, ACT, Mummer, Circos. Base-calling a kontrola kvality sekvencí. Datové formáty.
  4. Skládání DNA sekvencí (I): Mapování sekvencí na referenční genom. De novo skládání dlouhých sekvencí - newbler, mira. De novo skládání krátkých sekvencí (De Bruijn) - WGS, velvet, soap2, AbySS.
  5. Skládání DNA sekvencí (II): Sekvenační projekty, sekvenace plnodélkové cDNA, tvorba scaffoldu. Software - Staden, AMOS, Consed.
  6. Anotace genomu: Predikce genových modelů. Identifikace nekodující RNA. Identifikace proteinových domén. Funkční anotace. Databázové zdroje. Anotační systémy.
  7. Detekce sekvenčních variant: identifikace SNP, indel, translokace, inverze, CNV.
  8. Analýza interakce protein - nukleová kyselina: ChIP-seq - interakce protein s DNA. CLIP-seq - interakce protein s RNA.
  9. Diferenční exprese (I): RNA-seq. Mapování sekvencí. Měření genové exprese. Normalizace, sumarizace a diferenční exprese. Identifikace transkripčních variant - alternativní sestřih. Experimentální design.
  10. Diferenční exprese (II): Expresní profilování mikro RNA. Identifikace nových mikro RNA.
  11. Epigenomika: Analýza celogenomových methylačních map.
  12. Metagenomika: anotace genů a rekonstrukce metabolismu - MG-RAST. Amplikonové sekvenování (16S rDNA) a analýza taxonomických jednotek.
  13. Komparativní genomika: Mezidruhové porovnání genomů.
  14. Genomické projekty a WWW software: ENCODE. Paleogenomika. Sekvenační projekty. WWW nástroje - Galaxy, GMOD, Gbrowser, BioCycle, RAST, EnsEMBL API. Personalizovaná medicína.
2/1/0 z, Zk 4
N319007 Molekulární biologie

Anotace

Předmět je věnován molekulárně-biologické podstatě buněčných struktur a komplexních procesů, které jsou spojeny se základními buněčnými funkcemi, vlastnostmi a aktivitami. Předmět je zaměřen na získání schopnosti samostané práce s faktografií jednotlivých témat i témat navazujících, a to se zřetelem na oborovou orientaci posluchačů a nutnou komplemtaritu s dalšími biologickými předměty.

Sylabus

  1. Cytoskelet
  2. Proteinové motory
  3. RNA: struktura vs funkce
  4. RNA interference
  5. Regulace a strategie genového vyjádření
  6. Horizontální přenos genetické informace
  7. Intracytoplasmatický transport proteinů do a ven z membrán a organel
  8. Sekreční dráha
  9. Signální transdukce I
  10. Signální transdukce II
  11. Buněčný cyklus a jeho kontrola
  12. Od kmenových buněk po buněčnou smrt
  13. Nádorové buňky a vznik rakoviny
  14. Viroidy / Priony
2/0/0 Zk 3
N320051 Genové inženýrství

Anotace

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.

Sylabus

  1. Zopakování genetických pojmů.
  2. Plasmidové a virové vektory, umělé chromosomy.
  3. Produkce a izolace DNA, její analýza.
  4. Restrikční endonukleasy, mapování genomu,
  5. Modifikace nukleových kyselin pro detekci specifických sekvencí.
  6. Vysokokapacitní metody sekvenování DNA.
  7. Zásady práce s RNA, subtrakční knihovny.
  8. Aplikace polymerasové řetězové reakce: modifikace produktů, řízená mutageneze.
  9. Produkce proteinů v mikrobiálních buňkách, fúzní proteiny.
  10. Tkáňové kultury a jejich využití pro expresi genů.
  11. Princip přípravy transgenních organismů.
  12. Detekce produktů genové exprese - metabolické značení, elektroforetické a imunochemické metody.
  13. Metody pro studium interakcí proteinů a nukleových kyselin.
  14. Genové terapie.
2/0/0 Zk 3
N143042 Statistická analýza dat

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod do statistického softwaru R, help
  2. Vstup a výstup v R
  3. Tvorba grafů v R
  4. Základní statistická rozdělení, náhodná čísla v R
  5. Popisná jednorozměrná statistika, boxplot
  6. Směrodatná odchylka, střední chyba průměru, interval spolehlivosti a jejich grafické znázornění v R
  7. Testování hypotéz v R: t-test
  8. Testování hypotéz v R: Analýza rozptylu
  9. Popisné statistiky a jejich využití v R
  10. Tvorba a testování lineárních modelů v R
  11. Tvorba a testování nelineárních modelů v R
  12. Základy lineární algebry v R
  13. Analýza hlavních komponent a její implementace a užití v R
  14. Shluková analýza v R
2/2/0 z, Zk 5
N143004 Laboratorní projekt I

Anotace

Předmět slouží k procvičení základních bioinformatických algoritmů. Používaným programovacím jazykem je Python.

Sylabus

  1. Rekurze, memoizace, dynamické programování.
  2. Hledání vzorů.
  3. Zarovnávání sekvencí.
  4. Klastrování.
  5. Fylogenetické stromy.
0/0/3 kz 2
Povinně volitelný předmět 1 a 2
N500001  MI-EVY Efektivní vyhledávání v textech

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod, základní definice, border array.
  2. Úplné indexování textu: Suffix array.
  3. Úplné indexování textu: Suffix tree, konstrukce LCP.
  4. Úplné indexování textu: factor, suffix automata, on-line konstrukce.
  5. Algoritmy přesného vyhledávání.
  6. FFT ve vyhledávání.
  7. Succinct data structure: metody rank & select.
  8. Succinct data structure: wavelet tree.
  9. FM-Index.
  10. Reprezentace slovníku, kontrola pravopisu.
  11. Přibližné vyhledávání.
  12. Vyhledávání v bioinformatice a v muzikologii.
  13. Vyhledávání v bioinformatice a v muzikologii.
2/1/0 z, Zk 4
N108014 Počítačová grafika pro vizualizaci struktur molekul

Anotace

Cílem předmětu je naučit studenta zacházet s programy pro zobrazování molekul a zopakovat si metody jak získat vstupní data pro zobrazování. Náplní je i základní seznámení s metodami vývoje software pro vizualizaci.

Sylabus

  1. Historie vývoje počítačové grafiky
  2. Matematika pro počítačovou grafiku
  3. Obraz a možnosti jeho reprezentace
  4. Techniky pro manipulaci s 2D obrazem
  5. Rendering, raytracing, zobrazení prostorových dat
  6. Software použitelný pro visualizaci molekul
  7. Základy programovaní v jazyce C
  8. Hardwarové urychlení grafických operací; základy OpenGL
  9. Typické postupy při programovaní visualizace chemických dat
  10. Hardwarové prostředky pro visualizaci
  11. Stereoskopické zobrazení, VR techniky
  12. Úvod do animačních technik, zpracovaní videa
  13. Volumetrická vizualizace; aplikace na elektronové hustoty a silová pole
  14. Budoucí trendy v počítačové grafice
2/0/0 Zk 3
N320098 Klinická biochemie v humánní medicíně

Anotace

V předmětu Klinická biochemie v humánní se studenti seznámí s hlavními metodami klinické biochemie,s důrazem na nové přístupy. Dále se studenti seznámí s hlavními molekulami, které využíváme pro diagnostiku jednotlivých onemocnění a poté budou probrány některé souvislosti mezi patologií a její diagnostikou ve vybraných orgánech.

Sylabus

  1. Úvod. Obor klinické biochemie - a souvislost s identifikací onemocnění.
  2. Metody v klinické biochemii. Základní metody.
  3. Dokončení - analytické metody. Imunoanalýza.
  4. Poruchy metabolismu aminokyselin. Hlavní souvislosti mezi hladinou aminokyselin a onemocněním.
  5. Proteiny a klinická biochemie. Hlavní testované sérové proteiny.
  6. Enzymy - funkce a její poruchy. Souvislost mezi hlavními enzymy a onemocněním.
  7. Metabolismus cukrů a jeho poruchy. Diabetes a hladina glukósy a příbuzná diagnostika.
  8. Lipidy a jejich metabolismus. Hladiny jednotlivých lipidů a jejich reflexe v patologii.
  9. Funkce jater a související biochemická vyšetření. Onemocnění jater a projevy v organismu.
  10. Funkce ledvin a související biochemická vyšetření. Onemocnaní ledvina a projevy v organismu.
  11. Hormony a jejich analýza. Hlavní hormony a jejich souvislost s onemocněními.
  12. Tumorové markery. Význam tumorvých markerů pro diagnostiku rakoviny.
  13. Elektrolyty. Vnitřní prostředí a hlavní studované ionty.
  14. Acidobasická rovnováha. Regulace pH a patologické stavy.
2/0/0 Zk 3

letní semestr

KódNázev předmětuP/C/LZakončeníKredity
Povinné předměty
N143052 Počítačový návrh léčiv

Anotace

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními principy a metodami molekulární informatiky a cheminformatiky, které se zabývají ukládáním a analyzováním vztahů mezi malými molekulami a biomolekulami. Studenti budou též obeznámeni se základními koncepty příbuzného oboru počítačového návrhu léčiv. 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.

Sylabus

  1. Co je molekulární informatika, základní koncepty. Molekulární informatika, chemoinformatika a počítačový návrh léčiv. Vztah mezi molekulární informatikou, chemoinformatikou a bioinformatikou, jejich synergie a rozdíly.
  2. Reprezentace a manipulace s dvourozměrnými molekulárními strukturami. Lineární notace zápisu chemických struktur (SMILES, InChI, InChIKey). Přenositelné formáty pro popis chemických struktur (SDF, rodina CTFile).
  3. Strukturní a podstrukturní vyhledávání, praktické aspekty strukturního prohledávání.
  4. Molekulové deskriptory vypočtené z 2D a 3D reprezentace molekuly.
  5. Molekulové podobnostní metody - podobnost založená na 2D otiscích, podobnostní koeficienty, 3D podobnost.
  6. Klasifikace a výběr sloučenin. Kombinatorická chemie a návrh chemických knihoven - diverzní a fokusované knihovny, multi-objektivní návrh.
  7. Virtuální screening. Farmakofory - metody jejich získávání a jejich použití ve virtuálním screeningu.
  8. Prediktivní QSAR (vztah mezi strukturou aktivitou) modelování - obecný postup a příprava dat.
  9. Prediktivní QSAR modelování - vývoj a validace QSAR modelů.
  10. Analýza dat z testování s vysokou propustností.
  11. Predikce farmakokinetických(ADME/Tox) vlastností.
  12. Počítačem řízený návrh molekul - inverzní a de novo návrh.
  13. Chemoinformatický software a databázové technologie.
  14. Integrované chemo- a bioinformatické přístupy ve virtuálním screeningu a počítačovém návrhu léčiv.
2/2/0 Zk 5
N143014 Pokročilá chemická informatika

Anotace

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.

Sylabus

  1. Pojmy v on-line systémech. Logika. Proximitní operátory. Aplikace v konkrétních databázích
  2. SciFinder
  3. Reprezentace chemických struktur, formáty, teorie grafů
  4. Hledání struktur a reakcí v databázích SciFinder a Reaxys
  5. Zapsané DV (patentu, užitné vzory, průmyslové vzory, ochranné známky)
  6. Charakter vědecké práce, Práce s vědeckými informacemi, Open Access, Biobliografické databáze
  7. Rešeršní metody. Referenční manažery. Scientometrie. Jak na diplomovou práci
  8. Pokročilá práce s referenčním manažerem
  9. Školní dílo - autorské právo, struktura
  10. Sazba rovnic, vzorců, jednotek, chemické názvosloví. Sazba tabulek, obrázků, výčtů, textu
  11. Odborná sazba
0/3/0 kz 3
N143070 Exkurze

Anotace

V rámci exkurzí studenti navštíví vybraná pracoviště chemického, farmaceutického a biomedicínského průmyslu a výzkumu a pracoviště zabývající se informačními technologiemi.

Sylabus

  1. Bezpečnostní školení.
  2. Praxe: procesy ve farmaceutickém průmyslu; výzkum v oblasti léčiv; výzkum v oblasti bioléčiv; správná výrobní praxe; poradenské služby v oblasti chemie, farmacie a patentů
  3. Vyhodnocení exkurze
0/0/0 z 1
N143045 Chemická biologie

Anotace

Chemická biologie je moderní obor na pomezí chemie a biologie, který využívá chemické sloučeniny k ovlivnění biologických procesů. Kurs chemické biologie pokrývá oblast na pomezí organické chemie, biochemie, molekulární a buněčné biologie, cheminformatiky a bioinformatiky. Přednáškový kurs uvede studenty do problematiky vývoje malých molekul jako nástrojů pro další výzkum, popř. jako základu pro vývoj nových léčiv.

Sylabus

  1. Úvod do chemické biologie: historie a současné přístupy
  2. Malé molekuly, přírodní látky, peptidy, DNA/RNA
  3. Principy a metody v chemické biologii
  4. High-throughput screening
  5. Vývoj nástrojů a molekulárních sond
  6. Protein-protein interakce
  7. Signální dráhy v buňce
  8. Fenotypové testy
  9. Modelové organismy a chemická genetika
  10. Identifikace molekulárních cílů
  11. Vývoj léčiv a farmakologie
  12. Kombinatoriální přístupy v chemické biologii
  13. Malé molekuly a systémová biologie
  14. Informatika v chemické biologii
2/0/0 Zk 3
N143049 Analýza genové exprese

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod. Druhy funkčně genetických dat. Cíle analýz.
  2. Předzpracování RT-qPCR dat: Design primerů a prób. Standardní křivka.
  3. Předzpracování RT-qPCR dat: Amplifikační křivka. Prahový cyklus. Korekce pozadí. Normalizace dat.
  4. Předzpracování dat z transkripčních čipů: Odstranění šumu na pozadí. Normalizace dat. Relativní a absolutní kvantifikace.
  5. Předzpracování dat z transkripčních čipů: Stabilizace rozptylu. Sumarizace intenzitních hodnot.
  6. Vysoce výkonné sekvenování: Čtení. Mapování čtení. Četnosti čtení.
  7. Další aplikace diskutovaných metodik: analýza jednonukleotidových polymorfismů a chromosomálních aberací (SNP, CNV, LOH). Metylace DNA.
  8. Explorativní analýza: Redukce dimenzionality. Shlukování. Kontrolní body.
  9. Lineární modely. Problém mnohonásobnosti testů.
  10. Klasifikační metody.
  11. Design experimentu a využití randomizace. Replikace.
  12. Anotace a archivace výsledků: Genomové prohlížeče a databáze expresních dat.
  13. Biologická interpretace: Analýza nabohacení v genových skupinách (GSEA). Databáze signálních drah. Genové ontologie.
  14. Integrace s interakčními daty: Síťové analýzy. Databáze interakčních dat.
2/1/0 z, Zk 4
N143047 Interakce biomolekul

Anotace

Předmět se zaměřuje na vysvětlení základních konceptů určujících interakce mezi biologicky zajímavými molekulami, jako jsou např. proteiny, nukleové kyseliny či malé ligandy. V rámci předmětu budou vysvětleny základní principy působení nekovalentních interakcí v biomolekulách. Budou probrány metody popisu těchto interakcí, jako jsou např. fenomenologické potenciály a jejich aplikace při dokování. Dále studenti získají znalosti o fungování a počítačovém návrhu protein-protein, protein-NA či protein-ligand interakcí.

Sylabus

  1. Interakce biomolekul - základní koncepty
  2. Kvarterní struktura proteinů a její modelování
  3. Interakce proteinů a nukleových kyselin
  4. Energetická interakční hyperplocha a její konstrukce
  5. Dokovací algoritmy I - principy
  6. Dokovací algoritmy II - přehled
  7. Dokovací protokoly
  8. CAPRI
  9. Protein Structure Initiative a výpočetní proteomika
  10. Návrh protein-protein interakcí
  11. Cílené zvýšení afinity biomolekul
  12. Racionální návrhy regulace specificity
  13. Interactome
  14. Konstrucke interakčních sítí
2/0/0 Zk 3
N143007 Laboratorní projekt II

Anotace

Předmět slouží k praktickému procvičení základních bioinformatických algoritmů. Používaným programovacím jazykem je Python.

Sylabus

  1. Řešení NP-úplných problémů.
  2. Metoda Monte Carlo.
  3. Markovovy řetězce.
  4. Predikce sbalování bílkovin.
  5. Strojové učení.
  6. Genové regulační sítě.
0/0/3 kz 2
N413040 Mnohorozměrná analýza dat

Anotace

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.

Sylabus

  1. Datový vektor, datová matice a maticová algebra (násobení, inverze matice, vlastní čísla a vektory), kovarianční matice.
  2. Vizualizace vícerozměrných dat.
  3. Průzkumová analýza dat.
  4. Odhady a testy hypotéz.
  5. Vícerozměrná analýza rozptylu.
  6. Analýza hlavních komponent.
  7. Faktorová analýza.
  8. Kanonická korelační analýza.
  9. Multidimensional scaling.
  10. Regresní metody 1 - vícenásobná lineární regrese.
  11. Regresní metody 2 - principal component regression (PCR), partial least squares (PLS).
  12. Diskriminační analýza.
  13. Shluková analýza.
  14. Doplňky a shrnutí vícerozměrných statistických metod, ev. rezerva pro odpadlé přednášky.
2/2/0 z, Zk 5
Povinně volitelný předmět 3
N143054 Metody biomolekulárního modelování

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod. Délkové a časové škály v biomolekulárním modelování
  2. Pravděpodobnost
  3. Náhodné veličiny
  4. Charakteristiky náhodných veličin
  5. Rozdělení pravděpodobnosti
  6. Normální rozdělení
  7. Náhodné procesy
  8. Langevinova rovnice
  9. Brownův pohyb
  10. Simulace brownovské dynamiky
  11. Aplikace I: Difuzně řízená vazba ligandu na protein
  12. Aplikace II: Dynamika nukleosomu a chromatinového vlákna
  13. Aplikace III: Pohyb a interakce biomolekul v buňce
2/1/0 z, Zk 4
N500012  MI-ADM Algoritmy data miningu

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod a základní úlohy data miningu, klasifikace, predikce, algoritmus nejbližších sousedů a jeho varianty
  2. Model, hodnocení modelu, plasticita, regularizace
  3. Úvod do klasifikace a regrese
  4. Rozhodovací stromy (algoritmy C4.5, CART, MARS)
  5. Klasifikace pomocí perceptronů a její zobecnění
  6. Lineární, polynomiální a logistická regrese, algoritmy LMS, MLE
  7. Nelineární SVM-klasifikátory a SV-regrese
  8. Induktivní modelování - algoritmy GMDH MIA, COMBI
  9. Nelineární regrese pomocí vícevrstvých perceptronů
  10. Kombinování modelů (algoritmus Adaboost)
  11. Statistický přístup k umělým neuronovým sítím
  12. Shluková analýza (algoritmy K-středů, hierarchické shlukování, neuronový plyn, SOM)
  13. Využití statistického přístupu při volbě počtu skrytých neuronů
2/1/0 z, Zk 4

2. ročník

zimní semestr

KódNázev předmětuP/C/LZakončeníKredity
Povinné předměty
N320086 Strukturní bioinformatika

Anotace

Předmět je zaměřen na pochopení a praktické procvičení počítačových metod pro předpověď struktur proteinů, jejich komplexů s nízkomolekulárními ligandy a pro studium 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.

Sylabus

  1. Struktura proteinů a dalších biomolekul, zápis struktury
  2. Práce s programy v prostředí UNIX, secure shell
  3. Predikce struktur proteinů - homologní modelování
  4. Predikce struktur proteinů - složitější příklady
  5. Protein-ligand docking
  6. Virtuální screening ligandů
  7. Protein-protein docking
  8. Simulace molekulové dynamiky proteinů
  9. Silová pole - nestandardní záležitosti
  10. Simulace molekulové dynamiky nukleových kyselin a sacharidů
  11. Urychlování - metadynamika
  12. Urychlování - paralelní temperování
  13. Simulace sbalování proteinů
  14. Ostatní metody používané ve strukturní bioinformatice
2/0/0 Zk 3
N342020 Vědecká komunikace

Anotace

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.

Sylabus

  1. Formy komunikace, charakteristika písemné a ústní komunikace
  2. Strukturovaný životopis, motivační dopis, osobní archiv
  3. Formy ústního projevu a jejich charakteristika, rétorika, řečnické cvičení
  4. Zásady tvorby posterového sdělení, grafická úprava, práce s barvami, presentace posteru
  5. Zásady tvorby krátkého ústního odborného sdělení, tvorba doprovodných ilustrací, presentace vlastní přednášky
  6. Plenární a zvaná přednáška na konferenci, příprava, vlastní přednes a nejčastější chyby
  7. Vystoupení v diskusi, formulování dotazu, řízení diskuse, řízení zasedání
  8. Příprava odborné publikace, formátování tabulek a grafů, redakční řízení, stanoviska posuzovatelů
  9. Forma, obsahová a formální stránka diplomové práce
  10. Charakteristka základních kapitol diplomové práce, ukázky
  11. Příprava projektů, vypracovávání posudků
  12. Mimoslovní komunikace, emoční inteligence
  13. Hodnocení výsledků vědy, bibliometrie, scientomerie, webometrie
1/1/0 kz 2
N143048 Systémová biologie

Anotace

Cílem přednášky je poskytnout první vhled do systémové biologie. Zaměříme se především na strukturu regulačních sítí, jejich globální vlastnosti a nabohacení regulačních motivů. Na skutečných příkladech prostudujeme často se opakující motivy, vysvětlíme si jejich funkci a důvody, proč jsou evolučně zachovávány.

Sylabus

  1. Jak buňky vnímají svět, Regulační sítě.
  2. Transkripční sítě a jejich vlastnosti. Síťové motivy.
  3. Autoregulace: SOS DNA opravný systém v E. coli.
  4. Koherentní feed-forward loop: Ochrana proti náhodným fluktuacím. Arabinózový systém v E. coli.
  5. Nekoherentní feed-forward loop: Rychlá odpověď na změnu prostředí. Galaktózový systém v E. coli.
  6. Regulační sítě v embryonálním vývoji: Bistabilní přepínač. Sonic Hedgehog a vývoj končetin u obratlovců.
  7. Neuronální sítě: Mnohovrstevný perceptron v C. elegans.
  8. Další síťové motivy a globální struktura regulačních sítí. Zadání úkolů.
  9. Robustnost proteinových obvodů: Chemotaxe E. coli.
  10. Robustnost v embryonálním vývoji: článkování octomilky D. melanogaster.
  11. Kinetic proofreading: Rozeznání antigenu T buňkou.
  12. Optimálnost genových obvodů, vztah k biologické zdatnosti: LacZ protein v E. coli.
  13. Optimálnost genových obvodů, pravidlo poptávky.
  14. Prezentace úkolů.
2/0/0 Zk 3
N143050 Aplikace bioinformatiky

Anotace

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.

Sylabus

  1. Bioinformatika v biologii
  2. Bioinformatika v Life Sciences - konvence, datové zdroje, projekty
  3. Bioinformatika ve farmacii
  4. Bioinformatika v imunologii
  5. Bioinformatika v zemědělství
  6. Bioinformatika v lesnictví a ochraně životního prostředí
  7. Geoinformatika
  8. Právní, etické a komerční otázky bioinformatiky I
  9. Právní, etické a komerční otázky bioinformatiky II
  10. Biosensing
  11. Výhledy a využití bioinformatiky v lékařství a diagnostice
  12. Evropské integrační bioinformatické projekty
  13. Světové bioinformatické projekty a jejich souvislosti
  14. Bioinformatika a její výuka
2/0/0 Zk 3
N143051 Případové studie z bioinformatiky

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod
  2. Assembly bakteriálního genomu - Achromobacter
  3. Eukaryotický genomový projekt I - Mastigamoeba, sestavení z 454, Illumina a PacBio sekvencí
  4. Eukaryotický genomový projekt II - repetice a jiné problémové úseky, evaluace sestavení
  5. Eukaryotický genomový projekt III - predikce genů, anotace
  6. RNA-Seq na známém genomu, expresní analýza
  7. Explorativní RNA-Seq neznámých genomů - Cobitis
  8. Expresní analýza nádorových tkání pomocí mikročipů
  9. Metagenomika, analýza polutované spodní vody
  10. Fylogenetická analýza epidemie SARS
  11. Komparativní genomika, Burkholderia
  12. Epigenetická analýza, melanomy
  13. ENSEMBLE api
  14. Genotypová analýza, porfýrie
2/0/0 Zk 3
N500013  MI-MVI Metody výpočetní inteligence

Anotace

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.

Sylabus

  1. Úvod do výpočetní inteligence, její použití.
  2. Algoritmy strojového učení.
  3. Neuronové sítě.
  4. Evoluční algoritmy, evoluce neuronových sítí.
  5. Metody výpočetní inteligence: pro shlukování, pro klasifikaci, pro modelování a predikci.
  6. Fuzzy logika.
  7. Hejna (PSO, ACO).
  8. Sdružování a kombinování modelů.
  9. Induktivní modelování.
  10. Kvantové a DNA počítání.
  11. Případové studie a nové trendy.
2/1/0 z, Zk 4
N143010 Laboratorní projekt III

Anotace

Sylabus

0/0/9 kz 6
Povinně volitelný předmět 4
N320067 Bioléčiva

Anotace

Předmět bioléčiva je věnován základnímu seznámení studentů s tímto dynamicky se rozvíjejícím oborem farmaceutického průmyslu. Studenti se seznámí ve zkrácené formě s hlavními léčivy vyráběnými klasickými biotechnologickými procesy (antibiotika, alkaloidy apod.) a poté s léčivy, které jsou připravovány rekombinantními technologiemi. V obecné části je pozornost věnována především odlišnosti výrob malých molekul a proteinů, poté se probírají jednotlivé typy léčiv, jejich indikace a funkce v organismu a v patologii. Během semestru si studenti připraví také vlastní presentace na daná témata.

Sylabus

  1. Co je biofarmacie, historie a obsah předmětu
  2. Biomakromolekuly-hledisko strukturní, posttranslační modifikace
  3. Biomakromolekuly-hledisko funkční
  4. Analýza biomakromolekul-metodiky
  5. Produkční organismy a biologie buňky
  6. Metody fermentace-tkáňové kultury, genetické modifikace
  7. Izolační postupy-metodiky
  8. Přehled hlavních léčiv-monoklonální protilátky
  9. Přehled hlavních léčiv-náhrady proteinů a enzymů
  10. Náhrady proteinů a enzymů
  11. Přehled hlavních léčiv-vakcíny
  12. Přehled hlavních léčiv-regulace exprese a budoucí trendy
  13. Bezpečnost biofarmak a kontrola jakosti
  14. Komerční aspekty-přehled hlavních výrobců a prodejů.
2/0/0 Zk 3
N500014  MI-PDD Předzpracování dat

Anotace

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.

Sylabus

  1. Průzkum dat, techniky exploratorní analýzy, vizualizace surových dat.
  2. Deskriptivní statistika.
  3. Metody určování významnosti příznaků.
  4. Problémy v datech - dimenzionalita, šum, odlehlé hodnoty, nekonzistence, chybějící hodnoty, nenumerická data.
  5. Čištění dat, transformace dat, imputing, diskretizace, binning.
  6. Redukce dimenzionality dat.
  7. Redukce objemu dat, balancování tříd.
  8. Extrakce příznaků z textu.
  9. Extrakce příznaků z dokumentů, webu, předzpracování strukturovaných dat.
  10. Extrakce příznaků z časových řad.
  11. Extrakce příznaků z obrazu.
  12. Případové studie přípravy dat.
  13. Automatizace předzpracování dat.
2/1/0 z, Zk 4

letní semestr

KódNázev předmětuP/C/LZakončeníKredity
Povinné předměty
N963008 Diplomová práce

Anotace

Cílem diplomové práce je prohloubit získané znalosti, dovednosti a zkušenosti z vypracování bakalářské práce, nabídnout studentům počítačovou podporu pro dokonalejší zpracování literárních pramenů, pro efektivní zpracování, vyhodnocování a interpretaci experimentálních dat.

Sylabus

  1. Zpracování teoretické části diplomové práce, využití generátoru citací
  2. Návrh a vypracování praktické části diplomové práce
  3. Přehledné zpracování a srozumitelné vyhodnocení dat v tabulkách a v grafech
  4. Komentáře výsledků praktické části, formulace závěrů
  5. Zásady formální úpravy diplomové práce
  6. Zásady ústní prezentace obsahu a výsledků diplomové práce
0/30/0 z 30