НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Кафедра біоінформатики

^{(назва кафедри)}

“Затверджую”

Декан факультету

_________ __О.М. Дуган____

^{(підпис) (ініціали, прізвище)}

“____”___________ 20__ р.

_________ _ О.М. Дуган____

^{(підпис) (ініціали, прізвище)}

“____”___________ 20__ р.

“Основи біоінформатики”

^{(назва та код кредитного модуля)}

Робоча програма кредитного модуля

підготовки бакалавра

напрям підготовки _6.050503 – Машинобудування ____________

(шифр і назва напряму підготовки)

спеціальність _7(8).05050314 – Обладнання фармацевтичних та

біотехнологічних виробництв___________

(шифр і назва спеціальності)

форма навчання ______денна_______________________

Ухвалено методичною комісією факультету

___біотехнології і біотехніки____

Протокол від “__”______20__ року № ___

Голова __________ (_Клечак І.Р.__)

(підпис) (прізвище та ініціали)

“__”________20__ року

Київ – 2014

Робоча програма Основи біоінформатики для студентів

(назва кредитного модуля)

за напрямом підготовки 6.050503 – Машинобудування, спеціальності 7(8).05050314 – Обладнання фармацевтичних та біотехнологічних виробництв,

напряму підготовки ___ бакалавра______

за формою навчання ______денна____________________.

складена відповідно до програми навчальної дисципліни Основи біоінформатики

^(назва)

Розробники: професор кафедри біоінформатики, д.Т.Н., проф. Горобець с.В.___________ професор кафедри біоінформатики, д.Ф-м.Н., проф. Горобець о.Ю.__________

асистент кафедри біоінформатики Демішев К.О.____________________

(посади, наукові ступені та вчені звання )

Робоча програма ухвалена на засіданні кафедри біоінформатики

Протокол від. “____”________________20__ року № ___

Завідувач кафедри біоінформатики

Горобець С.В. _____ (__________)

(прізвище та ініціали) (підпис)

“___”_______ _ 20___ року

__________, 20__ рік

__________, 20__ рік

1. Опис кредитного модуля

Галузь знань, напрям підготовки, освітньо-кваліфікаційний рівень	Загальні показники	Характеристика кредитного модуля
Галузь знань 0505 – Машинобудування (шифр і назва)	Назва навчальної дисципліни, до якої належить кредитний модуль Основи біоінформатики	Форма навчання денна
Напрям підготовки 6.050503 – Машинобудування (шифр і назва)	Кількість кредитів ECTS – 3	Статус кредитного модуля (за вибором ВНЗ)
Спеціальність: 7(8).05050314 – Обладнання фармацевтичних та біотехнологічних виробництв (шифр і назва)	Змістових модулів – 1	Цикл до якого належить кредитний модуль ___Дисципліна вільного вибору студентів _____________________ _____________________
Спеціалізація: _____________________ (назва)	Індивідуальне завдання ________________ (вид)	Рік підготовки: 2-й
		Семестр 4-й
Освітньо-кваліфікаційний рівень: ______бакалавр______	Загальна кількість _108__год.	Лекції 26 год.
		Практичні ___ год.
		Лабораторні (комп’ютерний практикум) 26 год.
	Тижневих годин: аудиторних – 2,5 СРС – 2,5	Самостійна робота 56 год. У тому числі на виконання індивідуального завдання 0 год.
		Вид та форма семестрового контролю: ___залік; письмова____ ^(екзамен/залік/диф.залік; ^усна/письмова/тестування тощо)

В 50-х роках минулого сторіччя сталося велике наукове відкриття – визначена структура молекули ДНК, яка є носієм генетичної інформації, що закодована в вигляді чотирилітерних нуклеотидних послідовностей. З того часу і по сьогоднішній день дуже інтенсивно проводяться дослідження в області молекулярної біології, спрямовані на отримання нуклеотидних послідовностей різних живих організмів, а також людини. Так, на початку нового тисячоліття відбулась визначна подія в науковому та суспільному житті – була прочитана повна нуклеотидна послідовність генома людини. На сьогодні, відомо декілька тисяч повних послідовностей ДНК різних біологічних об’єктів починаючи з мікоплазм, вірусів, мікроорганізмів і закінчуючи людиною. Поява швидких методів розшифровування послідовності нуклеотидних пар у геномах різних організмів стало причиною появи великого числа генетичних текстів, у вигляді довгих символьних послідовностей. Молекула ДНК являє собою біополімер, елементарною ланкою якого є нуклеотидна пара. Число таких пар ДНК у дріжджів –10 млн, у дрозофіли – 100 млн, у людини біля 3 млрд (3x10⁹).

Таким чином, першим чинником, який стимулював розвиток біоінформатики, як самостійної науки, стала необхідність ефективного опрацювання величезних масивів інформації, отриманих експериментальними методами молекулярної біології. Тому на цьому етапі її головним завданням було створення, підтримка і оновлення баз даних по молекулярній біології з використанням сучасних інформаційних технологій. Починаючи з 80-х років минулого століття були створені перші бази даних (БД) нуклеотидних послідовностей, вирішені питання зберігання, поповнення та забезпечення доступу до баз даних ДНК та РНК послідовностей та їх обробка. Як відомо, в результаті складних процесів транскрипції та трансляції на основі чотирилітерного генетичного коду, записаного в ДНК, синтезуються молекули білків. Можна сказати, що сукупність всіх генів організму визначає синтез всіх білків організму і таким чином зумовлює його метаболізм. А кожний білок можна представити вже у вигляді коду із двадцятилітерного амінокислотного алфавіту.

Тому для вирішення сучасних задач біотехнології та медицини, а саме: створення нових лікарських препаратів, своєчасної діагностики більшості хвороб, а також для отримання організмів з наперед заданими властивостями недостатньо прочитати всі літери генетичного коду та визначити необхідний комплект генів, що приймає участь в життєдіяльності організму.

Підсумовуючи, можна сказати, що біоінформатика – це наука про застосування сучасних інформаційних та обчислюваних технологій у молекулярній біології для аналізу і систематизації біологічних даних, моделювання процесів, що відбуваються на молекулярному рівні. Її метою є виявлення структури, функцій та взаємодії біомакромолекул (ДНК, РНК, білків) і подальше використання цих знань при створенні нових лікарський препаратів, наноматеріалів і приладів для діагностики і лікування людини, а також отримання організмів з наперед заданими властивостями.

До першочергових задач біоінформатики потрібно віднести такі, як аналіз геномів, виділення з їх складу окремих генів, їх екзон-інтронної структури, сигнальних послідовностей, передбачення функцій генів і експресованих ними продуктів, виявлення генів – потенційних мішеней дії нових ліків, оцінка ролі окремих складових амінокислотної послідовності у функціонуванні білка, побудова молекулярних моделей білків і нуклеїнових кислот, виходячи з їх послідовностей, дослідження механізму функціонування макромолекул, виходячи з їх молекулярних моделей, комп'ютерне конструювання ліків, засноване на раціональному виборі генів-мішеней і молекулярних моделей їх білкових продуктів.

Курс «Основи біоінформатики» базується на знаннях із біології, математичного аналізу, основних мов програмування тощо, що забезпечує підготовку і формулювання світогляду майбутнього спеціаліста.

Вивчення дисципліни «Основи біоінформатики» студентами факультету біотехнології і біотехніки відбувається протягом одного семестру.

При вивченні дисципліни студенти повинні опрацьовувати лекційний матеріал, розв’язувати домашні завдання, самостійно вивчати додаткову літературу. Поточний контроль здійснюється за допомогою опитувань на практичних заняттях. Підсумковий контроль здійснюється за допомогою заліку.