Біоінформатика та інформаційні технології в біотехнології

Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія
Код дисципліни: 8.162.00.O.003
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Технологія біологічно-активних сполук, фармації та біотехнологія
Лектор: д.е.н, к.х.н, с.н.с, професор Василюк Софія Володимирівна к.х.н., асистент Монька Наталія Ярославівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою вивчення дисципліни є вивчення теоретичних основ і різноманітних підходів до рішення задач в галузі біотехнологій засобами математичного та комп’ютерного моделювання, набуття практичних навичок роботи на сучасній комп'ютерній техніці і використання сучасних інформаційних технологій для розв'язання різноманітних задач у практичній діяльності за фахом, забезпечення інформаційно-технологічної підтримки професійної діяльності фахівців з біотехнології та біоінженерії завдяки використанню комп'ютерних технологій обробки, зберігання та аналізу біологічних даних, які отримують в процесі досліджень. Біологічні дані можуть містити інформацію, що є в генетичному коді, а також експериментальні результати з різних джерел, медичної статистики та наукової літератури.
Завдання: Оволодіння компетентностями, спрямованими на формування систематичних знань і розуміння сучасних наукових теорій і методів, вміння їх ефективно застосовувати для аналізу біологічно активних речовин. Набуття універсальних навичок дослідника у сфері біотехнологій і біоінженерії, зокрема застосування сучасних інформаційних технологій у науковій діяльності, управління науковими проектами та/або складення пропозицій щодо фінансування наукових досліджень, реєстрації прав інтелектуальної власності.
Результати навчання: • фундаментальні знання теоретичних основ біотехнології та біоінженерії; • знання методів генної, клітинної інженерії та селекції мікроорганізмів та рослин. • досліджувати і моделювати процеси в біологічних системах. • самостійно виконувати експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички; • здатність адаптуватися до нових умов, самостійно приймати рішення на ініціювати оригінальні дослідницько-інноваційні комплексні проекти
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Досліджницький семінар у галузі хімічної та біоінженерії Академічне підприємництво
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна «Біоінформатика та інформаційні технології в біотехнології» є необхідним компонентом освіти при формуванні у аспіранта природничонаукового мислення в процесі навчання. Дисципліна виконує об'єднуючу роль щодо використання інформаційних технологій в різних галузях біології. В курсі дисципліни «Біоінформатика та інформаційні технології в біотехнології» аспіранти вивчають можливості використання інформаційних технологій для аналізу генетичних послідовностей, еволюції великого числа організмів, вимірюючи зміни в їх ДНК, а не тільки в будові чи в фізіології; Вище згадана дисципліна спрямована на аналіз за допомогою відповідних обчислювальних методологій результатів численних експериментальних робіт з молекулярної біології, біохімії, генетики, вірусології та ін., а також на розробку алгоритмів комп'ютерного аналізу даних геноміки і протеоміки та опрацювання програм, що дозволяють прогнозувати просторову структуру біополімерів і аналізувати механізм дії біологічно активних речовин в ланцюгу ген-білок-функція і використання отриманої інформації як для розробки нових біотехнологій так і для створення нових лікарських препаратів.
Опис: Основи біоінформатики, предмет біоінформатики, інфраструктура біоінформатики. Інформаційні технології та процеси. Зміст інформаційної технології. Визначення інформаційної технології. Інструментарій інформаційної технології. Інформаційна технологія і інформаційна система. Етапи розвитку інформаційних технологій. Види інформаційних технологій. Організація інформаційних процесів. Інформаційні технології реальних систем. Інформаційні технології в системах організаційного управління. Можливості використання нових інформаційних технологій в системах організаційного управління. Інформаційні технології в навчанні. Електронні документи, книги та бібліотеки. Робота з науковою літературою: Google Scholar, Microsoft Academic Search, Publish or Perish, PubMed,Scopus, Mendeley. Джерела біологічної інформації і бази даних в Інтернеті. Класифікація і типи баз даних. Додаткові бази даних. Високоспеціалізовані бази даних.Біологічні послідовності. Інформація в молекулярній біології. Приклади порівняння даних Геноми і протеоми. Геноміка. Картографування генома. Протеоміка. Структура білків і інформатика Методи біоінформаційного аналізу. Матриці замін. Алгоритми вирівнювання послідовностей. Філогенетичний аналіз. Інформаційні принципи в біотехнології. Секвенування біологічних послідовностей і експресія генів. Функціонування і організація геномів. Аналіз геномів. Аналіз і передбачення білків. Біоінформатика в фармацевтичній біотехнології. Медична геноміка і фармакогеноміка. Технології комп'ютерного моделювання. In silico методи в розробці нових біологічно активних субстацій.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр. Поточний контроль проводиться під час лекцій і практичних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь студента. ПК проводиться у формі: виконання домашніх завдань та експрес-опитування на практичних заняттях. Семестровий контроль проводиться у формі екзамену, що складається з письмової роботи та усної компоненти.
Критерії оцінювання результатів навчання: • фронтальне усне опитування, індивідуальні роботи (30 балів) • підсумковий контроль (70 балів, контрольний захід, екзамен): письмово-усна форма (70 балів).
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Біоінформатика. Практикум [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності 162 «Біотехнологія та біоінженерії» / КПІ ім. Ігоря Сікорського; автор.: С.В. Горобець, О.Ю.Горобець, І.В. Дем’яненко. – Електронні текстові дані (1 файл: 12,78 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. – 87 с. 2. Медична інформатика : навчальний посібник / О.В. Сілкова, Н.В. Лобач ; МОЗ України, УМСА. – Вид. 2-ге, змін., випр. – Полтава : АСМІ, 2016. – 262 с. 3. Medical informatics : tutorial guide / S. Yu. Olenets ; Ministry of health of Ukraine, UMSA (Poltava), Department of medical informatics, medical and biological physics = Медична інформатика : навчальний посібник / С. Ю. Оленець ; МОЗ України, УМСА,. – Poltava : РВВ УМСА, 2017. – 159 p. 4.Сілкова О.В., Мороховець Г.Ю. Біоінформатика. Вступний курс / 118 Сілкова О.В., Мороховець Г.Ю. О.В. Сілкова, Г.Ю. Мороховець. – Полтава: Шевченко Р.В., 2017. – 118 с. 5. Кисляк, С. В. Основи молекулярної біології та біоінформатики: комп`ютерний практикум: навчальний посібник для студентів спеціальності 122 «Комп`ютерні науки та інформаційні технології спеціалізації «Інформаційні технології в біології та медицині» / С. В. Кисляк, Є. А. Настенко ; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані (1 файл, 3,09 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 96 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).