GBE305 Bioinformaticsİstanbul Okan ÜniversitesiAkademik Programlar Genetik ve Biyomühendislik (İngilizce)Öğrenciler için Genel BilgiDiploma EkiErasmus BeyanıUlusal Yeterlilikler
Genetik ve Biyomühendislik (İngilizce)
Lisans TYYÇ: 6. Düzey QF-EHEA: 1. Düzey EQF-LLL: 6. Düzey

Ders Genel Tanıtım Bilgileri

Ders Kodu: GBE305
Ders İsmi: Bioinformatics
Ders Yarıyılı: Güz
Ders Kredileri:
Teorik Pratik Kredi AKTS
2 2 3 8
Öğretim Dili: EN
Ders Koşulu:
Ders İş Deneyimini Gerektiriyor mu?: Hayır
Dersin Türü: Zorunlu Ders
Dersin Seviyesi:
Lisans TYYÇ:6. Düzey QF-EHEA:1. Düzey EQF-LLL:6. Düzey
Dersin Veriliş Şekli: Yüz yüze
Dersin Koordinatörü: Öğr.Gör. METİN YAZAR
Dersi Veren(ler): Öğr.Gör. METİN YAZAR
Dersin Yardımcıları:

Dersin Amaç ve İçeriği

Dersin Amacı: Bu ders genom dizilimi ve mikroarray teknolojileri gibi biyolojideki son gelişmelerin ürettiği büyük miktardaki bilgilerin madenciliği için hesaplama tekniklerini kapsar. Dersin amacı;
• DNA ve protein dizilimi hizalaması yöntemlerinin ve matematiksel hesaplama becerilerinin kazandırılması,
• sekans motiflerinin / kalıplarının öğretilmesi, bunların arkasındaki algoritmaların öğretilmesi
• filogenetik ağaçların temelinin ve bu ağaçlar ile protein aileleri yada gen dizilimleri arasındaki ilişkilerin kurulmasının öğretilmesi,
• protein yapıları: tahmin, uyum, sınıflandırma gibi işlemlerin araştırmacıların nasıl yaptığının anlatılması ve bu becerinin vkazandırılması
• Mikroarray veri analizi: normalleştirme, kümeleme
• biyolojik ağların nasıl kurulduğunun öğretilmesi ve bu ağlar arasındaki ilişki kurma becerisi kazandırılması.
Dersin İçeriği: Bu ders biyomühendislere biyolojik bilgi kullanarak biyolojik soruları çözmek için bilgi vermek ve çeşitli veritabanları kullanmayı öğrenmek için tasarlanmıştır. Öğrenciler, DNA, RNA ve proteini analiz etmek için çevrimiçi araçları kullanırken, aynı zamanda kamuya açık veritabanlarını nasıl kullanacaklarını öğrenirler.

Öğrenme Kazanımları

Bu dersi başarıyla tamamlayabilen öğrenciler;
Öğrenme Kazanımları
1 - Bilgi
Kuramsal - Olgusal
1) Biyoinformatik biliminin doğuşunun nasıl olduğu neden böyle bir bilim dalına ihtiyaç duyulduğu gibi kavramların öğretilmesi. En temel biyoinformatik uygulamalrı hakkında bilgilerin verilmesi.
2)
3.1) İnternetde halka açık olarak bulunan veritabanlarının öğretilmesi, bu veritabanlarından istenilen bilginin nasıl alınacağı, diğer veriler ile nasıl karşılaştırılacağı gibi kavramların öğretilmesi. Ayrıca her veritabanının diğerlerinden farkları avantajları dezavantajları gibi değerlerinin gösterilmesi.
3)
4.1) Biyoinformatik ile ilgili problemlerin anlatılması ve bu problemler ile genel terimlerin ve kavramların öğretilmesi. Ayrıca çift yönlü sıra hizalama ve dinamik programlama işlemlerinin nasıl yapıldığının ve farklarının öğretilmesi
4)
5.1) Pariwise alignment işlemlerinin nasıl yapıldığının ve bu işlemlerin arkasındaki matematiksel mantığın öğretilmesi. Biyoinformatiğin temek terimlerinden olan P, E ve Z skoru kavramlarının anlatılması
5)
6.1) Suffix ağaç ve suffix dizlerinin oluşturulması, bu yapıların tarihsel gelişimleri ve neden ihtiyaç duyulduğu ile bilgileri öğrenme.
6)
7.1) Multiple allignment yapma teknikleri ve bu teknikler ile dizilerin karşılaştırılması, profil modellerinin çıkarılması işlemleri. Ayrıca puan matrislerinin kurulumu ve bu matrislerin kullanılarak dizilerin puanlanması
7)
8.1) Gizli markov modellerinin matematiksel açıklaması, bu modellerin kullanılması ve uygulama işlemleri. Sekanslar arasındaki profillerin bu modeller ile gösterilmesi işlemleri
8) Sistem biyolojisi hakkında genel terim ve kavramlara hakim olma. Node ve edge arasındaki ilişkilerin ve genel düzen ağlarının kurulması
2 - Beceriler
Bilişsel - Uygulamalı
3 - Yetkinlikler
Bağımsız Çalışabilme ve Sorumluluk Alabilme Yetkinliği
Alana Özgü Yetkinlik
Öğrenme Yetkinliği
İletişim ve Sosyal Yetkinlik

Ders Akış Planı

Hafta Konu Ön Hazırlık
1) Biyoinformatiğe giriş
3) • Biyolojiye, biyolojik veritabanlarına ve yüksek verimli veri kaynaklarına giriş. Biyoenformatik problemlere genel bakış • Çift Yönlü Sıra Hizalama algoritmaları: Dinamik programlama
4) • Hizalamaların istatistiksel önemi - Bölüm I • Hizalamaların istatistiksel önemi - Bölüm II • E değeri p-değeri z-puanı
5) • Suffix Ağaçları, Suffix Dizileri • Mikroarray seçimi, ağaç yapımı, model uyumu
6) • Desenler, Profiller ve Çoklu Hizalama • Özel puanlama matrisleri,
7) • Gizli Markov modelleri • Sıra deseni keşfi
8) • Çoklu dizi hizalama algoritmaları • Hizalama profilleri
9) • Protein yapılarına giriş • Yapı Tahmini
10) Proteinlerin Yapısal Hizalanması Fonksiyonel Genomik
11) • Mikroarray veri normalizasyonu, analizi • Kümeleme teknikleri
12) • Sistem Biyolojisine Giriş • Gen düzenleyici ağlar
13) • Construction and Analysis of protein networks • Monte Carlo Sampling, Random Walks on Graphs

Kaynaklar

Ders Notları / Kitaplar: M. Zvelebil and J. O. Baum, Understanding Bioinformatics, Garland Science, 2008
Diğer Kaynaklar: • D.E. Krane and M.L. Raymer, Fundamental Concepts of Bioinformatics, Pearson Education, 2003.
• N. C. Jones and P. A. Pevzner, An Introduction to Bioinformatics Algorithms, MIT press, 2004.
• C.A. Orengo, D.T. Jones and J.M.Thornton, Bioinformatics: Genes, Proteins and Computers, Roultledge, 2003.
• A. M. Lesk, Introduction to Bioinformatics, Oxford University Press, 2002.
• D. Mount, Bioinformatics: Sequence and genome analysis, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001.
• P. A. Pevzner, Computational Molecular Biology: An Algorithmic Approach, MIT press, 2000.
• P. Baldi and S. Brunak, Bioinformatics: the machine learning approach (2nd edition), MIT press, 2001.
• T. Jiang, Y. Xu, and M. Zhang, eds. Current Topics in Computational Molecular Biology, MIT press, 2002.
• S. Karlin, Frontiers of Bioinformatics: Unsolved Problems and Challenges, National Academy Press, 2005

Ders - Program Öğrenme Kazanım İlişkisi

Ders Öğrenme Kazanımları

1

8

Program Kazanımları
1) Matematik, fen bilimleri ve kendi dalları ile ilgili mühendislik konularında yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri mühendislik problemlerini modelleme ve çözme için uygulayabilme becerisi.
2) Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi.
3) Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. (Gerçekçi kısıtlar ve koşullar tasarımın niteliğine göre, ekonomi, çevre sorunları, sürdürülebilirlik, üretilebilirlik, etik, sağlık, güvenlik, sosyal ve politik sorunlar gibi ögeleri içerirler.)
4) Mühendislik uygulamaları için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi.
5) Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
6) Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.
7) Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi.
8) Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9) Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
10) Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
11) Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.

Ders - Öğrenme Kazanımı İlişkisi

Etkisi Yok 1 En Düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 En Yüksek
           
Dersin Program Kazanımlarına Etkisi Katkı Payı
1) Matematik, fen bilimleri ve kendi dalları ile ilgili mühendislik konularında yeterli bilgi birikimi; bu alanlardaki kuramsal ve uygulamalı bilgileri mühendislik problemlerini modelleme ve çözme için uygulayabilme becerisi. 2
2) Karmaşık mühendislik problemlerini saptama, tanımlama, formüle etme ve çözme becerisi; bu amaçla uygun analiz ve modelleme yöntemlerini seçme ve uygulama becerisi. 1
3) Karmaşık bir sistemi, süreci, cihazı veya ürünü gerçekçi kısıtlar ve koşullar altında, belirli gereksinimleri karşılayacak şekilde tasarlama becerisi; bu amaçla modern tasarım yöntemlerini uygulama becerisi. (Gerçekçi kısıtlar ve koşullar tasarımın niteliğine göre, ekonomi, çevre sorunları, sürdürülebilirlik, üretilebilirlik, etik, sağlık, güvenlik, sosyal ve politik sorunlar gibi ögeleri içerirler.) 1
4) Mühendislik uygulamaları için gerekli olan modern teknik ve araçları geliştirme, seçme ve kullanma becerisi; bilişim teknolojilerini etkin bir şekilde kullanma becerisi. 2
5) Karmaşık mühendislik problemlerinin veya disipline özgü araştırma konularının incelenmesi için deney tasarlama, deney yapma, veri toplama, sonuçları analiz etme ve yorumlama becerisi.
6) Disiplin içi ve çok disiplinli takımlarda etkin biçimde çalışabilme becerisi; bireysel çalışma becerisi.
7) Türkçe sözlü ve yazılı etkin iletişim kurma becerisi; en az bir yabancı dil bilgisi; etkin rapor yazma ve yazılı raporları anlama, tasarım ve üretim raporları hazırlayabilme, etkin sunum yapabilme, açık ve anlaşılır talimat verme ve alma becerisi. 1
8) Yaşam boyu öğrenmenin gerekliliği bilinci; bilgiye erişebilme, bilim ve teknolojideki gelişmeleri izleme ve kendini sürekli yenileme becerisi.
9) Etik ilkelerine uygun davranma, mesleki ve etik sorumluluk bilinci; mühendislik uygulamalarında kullanılan standartlar hakkında bilgi.
10) Proje yönetimi, risk yönetimi ve değişiklik yönetimi gibi, iş hayatındaki uygulamalar hakkında bilgi; girişimcilik, yenilikçilik hakkında farkındalık; sürdürülebilir kalkınma hakkında bilgi.
11) Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ve çağın mühendislik alanına yansıyan sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.

Öğrenme Etkinliği ve Öğretme Yöntemleri

Ölçme ve Değerlendirme Yöntemleri ve Kriterleri

Yazılı Sınav (Açık uçlu sorular, çoktan seçmeli, doğru yanlış, eşleştirme, boşluk doldurma, sıralama)
Ödev
Uygulama

Ölçme ve Değerlendirme

Yarıyıl İçi Çalışmaları Aktivite Sayısı Katkı Payı
Devam 1 % 5
Ödev 6 % 5
Ara Sınavlar 1 % 40
Final 1 % 50
Toplam % 100
YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTU KATKISI % 50
YARIYIL SONU ÇALIŞMALARININ BAŞARI NOTUNA KATKISI % 50
Toplam % 100

İş Yükü ve AKTS Kredisi Hesaplaması

Aktiviteler Aktivite Sayısı Süre (Saat) İş Yükü
Ders Saati 14 2 28
Laboratuvar 14 2 28
Ödevler 6 1 6
Ara Sınavlar 1 2 2
Final 1 2 2
Toplam İş Yükü 66