Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Wielkoskalowe metody pomiarowe w biologii molekularnej
Koordynator przedmiotu:
Tymon Rubel
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne - zaawansowane
Kod przedmiotu:
MPB
Semestr nominalny:
3 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
Wykład - 30 godzin; Przygotowanie do egzaminu - 30 godzin; Pozyskanie literatury i danych niezbędnych do realizacji projektu - 10 godzin; Realizacja zadania projektowego - 15 godzin; Przygotowanie sprawozdania z zadania projektowego - 5 godzin; Konsultacje z zakresu wykładów i projektu - 10 godzin
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Wykład i konsultacje z zakresu wykładów i projektu: 2 punkty ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Pozyskanie literatury i danych niezbędnych do realizacji projektu, realizacja zadania projektowego i przygotowanie sprawozdania: 2 punkty ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt15h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowa wiedza z zakresu analizy statystycznej danych pomiarowych. Podstawowa umiejętność programowania lub użytkowania środowisk matematyczno-programistycznych (np. R lub Octave/Matlab).
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z technikami pomiarowymi stosowanymi we współczesnej biologii molekularnej. Wykład jest skupiony przede wszystkim na omówieniu nowoczesnych metod, takich jak mikromacierze, spektrometria mas i szybkie sekwencjonowanie DNA, które pozwalają uzyskać informacje o wielu tysiącach genów lub białek jednocześnie. Istotnym elementem wykładu jest przedstawienie zagadnień związanych z przetwarzaniem wstępnym, analizą statystyczną i klasyfikacją danych pomiarowych oraz wnioskowaniem na ich podstawie o właściwościach i funkcji badanych biomolekuł. Tematyka przedmiotu związana jest z dziedziną wiedzy mającą obecnie coraz większe znaczenie nie tylko dla badań biologicznych, ale także np. dla rozwoju diagnostyki medycznej. Co jednak równie istotne, nabyta w ramach wykładu i zajęć projektowych praktyczne umiejętności w zakresie analizy wielowymiarowych danych pomiarowych może być z powodzeniem wykorzystana w szeregu innych zastosowań, niekoniecznie związanych z biologią molekularną.
Treści kształcenia:
1. Podstawowe pojęcia z zakresu biologii molekularnej. Budowa i właściwości biomolekuł (DNA, RNA i białek). Pojęcia genomu, transkryptomu i proteomu. 2. Badania wielkoskalowe w biologii molekularnej. Zdefiniowanie zakresów badań genomiki, transkryptomiki, proteomiki oraz przedstawienie ich roli w badaniach podstawowych, biotechnologii i diagnostyce medycznej. 3. Wielkoskalowe techniki pomiarowe w badaniach transkryptomicznych. Techniki SAGE i RT-PCR. Budowa, rodzaje i zastosowania mikromacierzy cDNA oraz 3. oligonukleotydowych mikromacierzy wysokiej rozdzielczości. RNA-seq: użycie nowoczesnych metod sekwencjonowania DNA w transkryptomice. 4. Analiza statystyczna danych o dużej wymiarowości na przykładzie mikromacierzy. Omówienie podstaw statystycznego opisu danych pomiarowych. Cele analizy statystycznej danych biologicznych. 5. Selekcja cech różnicujących próbki biologiczne. Parametryczne i nieparametryczne testy statystyczne. Metody korekcji wyników pod kątem jednoczesnego testowania wielu hipotez. 6. Metody wyznaczania grup genów o charakterystycznych wzorcach ekspresji. Zastosowanie rozkładu macierzy na wartości szczególne oraz analizy skupień do selekcji genów. 7. Klasyfikacja danych biologicznych. Prezentacja podstawowych rodzajów klasyfikatorów statystycznych oraz klasyfikatorów wykorzystujących metody uczenia maszynowego. 8. Spektrometria mas jako podstawowe narzędzie analityczne proteomiki. Budowa i zasada pomiaru w spektrometrze mas. Widmo mas. Główne rodzaje spektrometrów wykorzystywanych w badaniach biologicznych. 9. Analiza danych spektrometrycznych o charakterze jakościowym. Metody identyfikacji białek na podstawie danych ze spektrometrii mas: systemy bazodanowe, sekwencjonowanie de novo, metody z częściową interpretacją widma. 10. Analiza danych spektrometrycznych o charakterze ilościowym. 11. Analiza funkcjonalna zbiorów genów i białek. Wykorzystanie baz danych informacji biologicznych w procesie interpretacji wyników eksperymentów korzystających z wielkoskalowych technik pomiarowych.
Metody oceny:
Przedmiot zaliczany jest na podstawie punktów uzyskanych z egzaminu (0-60 punktów) i zadania projektowego (0-40 punktów).
Egzamin:
tak
Literatura:
1. T. A. Brown: Genomy (PWN, 2009). 2. D. P. Berrar, W. Dubitzky, M. Granzow: A Practical Approach to Microarray Data Analysis (Kluwer, 2003). 3. M. Krzyśko, W. Wołyński,T. Górecki , M.Skorzybut: Systemy uczące się. Rozpoznawanie wzorców analiza skupień i redukcja wymiarowości (PWN, 2008). 4. E. de Hoffmann, J. J. Charette, V. Stroobant: Spektrometria Mas (WNT, 1998). 5. R. Matthiesen: Mass Spectrometry Data Analysis in Proteomics (Humana Press, 2006).
Witryna www przedmiotu:
http://www.ire.pw.edu.pl/~trubel/dydaktyka/mpb/index.html
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Wiedza na temat dziedzin współczesnej biologii molekularnej: genomiki, transkryptomiki i proteomiki
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W02
Znajomość metod pomiarowych wykorzystywanych w genomice, transkryptomice i proteomice
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W03
Wiedza o metodach przetwarzania wstępnego i wielowymiarowej analizy statystycznej danych z ekperymentów biologicznych
Weryfikacja: egzamin
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Umiejętność implementacji istniejących bądź opracowywania własnych algorytmów przetwarzania i analizy danych z biologii molekularnej
Weryfikacja: zadanie projektowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U13, K_U16
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U02
Porównywanie efektywności metod analizy danych z eksperymentów biologicznych
Weryfikacja: zadanie projektowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U08, K_U10, K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U03
Umiejętność pozyskiwania biologicznych danych ekperymentalnych z ogólnodostępnych repozytoriów
Weryfikacja: zadanie projektowe
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Zrozumienie wpływu wielkoskalowych badań z zakresu biologii molekularnej na społeczne i zdrowotne aspekty życia
Weryfikacja: -
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe: