You are not allowed to perform this action

مقدمه‌ای بر بیوانفورماتیک

Introduction to Bioinformatics

مقطع: کارشناسی گرایش: نرم‌افزار
نوع درس: نظری تعداد واحد: ۳
پیش‌نیاز: ساختمان داده‌ها و الگوریتم‌ها، آمار و احتمال مهندسی هم‌نیاز: –

هدف کلی

هدف از این درس، آشنایی دانشجویان با ضروریات تحلیل داده‌های بیوانفورماتیک است. این ضروریات شامل مروری از کلیدی‌ترین مباحث زیست‌شناسی سلولی و مولکولی، الگوریتم‌های پایه‌ای بیوانفورماتیک، روش‌های آماری و یادگیری ماشین مورد استفاده در تحلیل داده‌های زیست-پزشکی، داده‌پایگاه‌های بیوانفورماتیک، و تحلیل عملی داده‌ها بر روی سیستم عامل لینوکس و در محیط برنامه‌نویسی R است. انتظار می‌رود دانشجویان پس از گذراندن این درس، دانش پایه‌ای لازم را برای مطالعه‌ی پژوهش‌های جدید و گذراندن سایر درس‌های این حوزه کسب کنند.

سرفصل‌ها

  • مقدمه
    • ضرورت یادگیری بیوانفورماتیک
    • کاربردهای بیوانفورماتیک در پژوهش‌های زیست‌شناسی و پزشکی
  • ضروریات زیست‌شناسی سلولی و مولکولی
    • اجزای سلول
    • ساختار DNA و تکثیر آن
    • ساختار RNA و رونویسی
    • ساختار پروتئین و ترجمه‌
    • تنظیم بیان ژن‌ها
    • تمایز سلولی
  • آشنایی با داده‌های بیوانفورماتیک
    • فناوری‌های تولید داده‌های زیستی شامل Microarray و Next Generation Sequencing
    • داده‌پایگاه‌های مهم داده‌های زیست‌پزشکی
    • ادغام داده‌های داده‌پایگاه‌های مختلف
  • مقدمه‌ای بر روش‌های آماری
    • تحلیل تفاوت بیان ژن
    • آزمون‌های آماری
    • مقدار پی
    • روش‌های اصلاح مقدار پی
    • کاهش ابعاد داده‌های زیستی
  • تحلیل مقدماتی داده‌های زیستی با استفاده از زبان برنامه‌نویسی R
    • مقدمه‌ای بر برنامه‌نویسی در R
    • نمایش داده‌ها در R
    • کتابخانه‌های R/Bioconductor
    • تحلیل داده‌های بیان ژنی Microarray
    • تحلیل داده‌های RNASeq
    • تحلیل GO و Pathway
    • تحلیل GSEA
    • متاآنالیز داده‌ها
  • آشنایی با تحلیل داده‌ها روی سرور Linux
    • ارتباط با سرور لینوکس از طریق SSH و انتقال امن فایل
    • برنامه‌نویسی Bash در محیط لینوکس
    • نصب و به کارگیری نرم‌افزارهای بیوانفورماتیک به صورت مستقیم
    • آشنایی با BioConda
    • اجرای هم‌روند نرم‌افزارها
  • مقدمه‌ای بر الگوریتم‌های بیوانفورماتیک
    • هم‌ردیفی توالی‌های زیستی
    • درخت‌های تبار (Phylogenetic Trees)
    • اسمبلی ژنوم
    • تطابق خوانده‌ها با ژنوم (Alignment)
    • پیداکردن موتیف‌ها (Motifs)
  • تحلیل‌های زیست‌شناسی سیستمی
    • کاربرد معادلات دیفرانسیل
    • تحلیل تمایز
  • تحلیل داده‌های ساختاری
    • آشنایی با مسئله‌های تاخوردگی RNA و پروتئین
    • اتصال پروتئین‌ها

ارزیابی پیشنهادی

  • کارگاه (۲ نمره)
  • تمرین (۵ نمره)
  • پروژه (۳ نمره)
  • آزمون میان‌ترم (۵ نمره)
  • آزمون پایان‌ترم (۵ نمره)

منابع پیشنهادی

  1. B. Alberts, R. Heald, K. Hopkin, A. Johnson, D. Morgan, K. Roberts, and P. Walter. Essential Cell Biology. 6th Edition, ‎ W. W. Norton & Company, 2023.
  2. N. C. Jones and P. A. Pevzner. An Introduction to Bioinformatics Algorithms. The MIT Press, 2004.