fişa disciplinei
1. Date despre program
1.1 Instituţia de învăţământ superior	Universitatea Babes-Bolyai	
1.2 Facultatea	Facultatea de Matematica si Informatica	
1.3 Departamentul	Departamentul de Informatica	
1.4 Domeniul de studii	Informatica	
1.5 Ciclul de studii	2 ani, cu frecvenţă	
1.6 Programul de studiu / Calificarea	Calcul de inalta performanta si analiza volumelor mari de date/High Performance Computing and Big Data Analytics	

2. Date despre disciplină
2.1 Denumirea disciplinei	Bioinformatică	
2.2 Titularul activităţilor de curs	Prof. dr. Nicolae Dragoş	
2.3 Titularul activităţilor de seminar	Prof. dr. Nicolae Dragoş	
2.4 Anul de studiu	2	2.5 Semestrul	1	2.6. Tipul de evaluare	E	2.7 Regimul disciplinei	O	

3. Timpul total estimat (ore pe semestru al activităţilor didactice)
3.1 Număr de ore pe săptămână	4	Din care: 3.2 curs	2	3.3 seminar/laborator	2	
3.4 Total ore din planul de învăţământ	48	Din care: 3.5 curs	24	3.6 seminar/laborator	24	
Distribuţia fondului de timp:	ore	
Studiul după manual, suport de curs, bibliografie şi notiţe	14	
Documentare suplimentară în bibliotecă şi pe platformele electronice de specialitate 	16	
Pregătire seminarii/laboratoare şi prezntări PP	8	
Tutoriat	6	
Examinări 	3	
Alte activităţi: ..................		
3.7 Total ore studiu individual	47	
3.8 Total ore pe semestru	95	
3.9 Numărul de credite	8	

4. Precondiţii (acolo unde este cazul)
4.1 de curriculum	•	Cunoştinţe de baza: Biochimie, Biologie celulară şi moleculară, Genetică	
4.2 de competenţe	•	Utilizarea calculatorului şi abilităţi de navigare Internet	

5. Condiţii (acolo unde este cazul)
5.1 De desfăşurare a cursului	•	Suport logistic video, laborator de calculatoare conectate la reţea (Internet)	
5.2  De desfăşurare a seminarului/laboratorului	•	Participarea la minim 80% din lucrarile de laborator este conditie pentru participarea la examen	

6. Competenţele specifice acumulate
Competenţe profesionale	•	Dobândirea capacităţii de a aborda (gândi) structura şi funcţia macromoleculelor în termeni de secvenţe biologice (nucleotidice şi proteice) şi de a utiliza terminologia şi metodele analitice ale bioinformaticii. 
	
Competenţe transversale	•	Aplicarea analizei bioinformatice pentru dobândirea de cunoaştere avansată în domeniul biomedical: genetică, genomică, proteomică, design experimental etc.

7. Obiectivele disciplinei (reieşind din grila competenţelor acumulate)
7.1 Obiectivul general al disciplinei	•	Asimilarea cunoştinţelor de bază referitoare la stocarea, accesarea şi analiza secvenţelor biologice (de nucleotide şi de aminoacizi).

•	 Însuşirea principiilor metodologice şi a principalelor tehnici de prelucrare computerizată a secvenţelor	
7.2 Obiectivele specifice

	•	Oţinerea unor deprinderi practice de utilizare a bazelor de date de secvnţă şi de analiză bioinformatică a secvenţelor prin utilizarea unor pachete software specifice. 	

8. Conţinuturi
8.1 Curs	Metode de predare	Observaţii	
1. Ce este bioinformatica ?  Domenii de aplicabilitate. Dogma centrală a bioinformaticii. Necesitatea bioinformaticii. Conţinutul bioinformaticii. Relaţia bioinformaticii cu alte discipline ale biologiei. 	Prelegere frontală, suport video		
2. Introducere în Internet; resurse pentru biologia moleculară. Arhitectura client-server. Identificarea neambiguă a calculatoarelor. Protocoale de comunicare. Protocoale ale aplicaţiilor Internet. Biblioteci virtuale şi motoare de căutare. 	Prelegere frontală, suport video		
3. Bazele de date în biologia moleculară. Bazele de date de secvenţe nucleotidice. Natura secvenţelor biologice. Coduri FASTA. Baze de date primare de secvenţe nucleotidice.Tipuri de secvenţe depozitate. Colaborarea Internaţională EMBL/
GenBank/DDBJ.	Prelegere frontală, suport video		
4. Bazele de date de secvenţe de aminoacizi (proteine). Sursele secvenţelor de aminoacizi; traducerea conceptuală. Criterii de calitate ale secvenţelor. Principalele baze de date de proteine: Entrez-proteine, Swiss-Prot şi TrEMBL. Adnotarea şi formatele fişierelor. 	Prelegere frontală, suport video		
5. Bazele de date de secvenţe genomice complete. Bazele de date ale genomurilor procariote (Archaea şi Bacteria). Bazele de date ale genomurilor eucariote: fungi, protozoare plante şi vertebrate. Genomul uman. 	Prelegere frontală, suport video		
6. Analiza comparată a secvenţelor biologice: alinierea. Similaritatea şi omologia secvenţelor. Alinierea simplă (perechi de secvenţe). Măsurarea similarităţii. Scheme de scor pentru alinierea proteinelor: matricile de substituţie PAM şi BLOSUM. 	Prelegere frontală, suport video		
7. Alinierea grafică a perechilor de secvenţe. Metode de aliniere optimă a perechilor de secvenţe. Alinierea „dot plot” (DotPlot şi DotLet). Alinierea optimă – programarea dinamică. Alinieri globale şi locale ale perechilor de secvenţe.	Prelegere frontală, suport video		
8. Interogarea bazelor de date – BLAST şi FASTA Scopurile interogării. Interogarea prin metode euristice. Algoritmul BLAST. Programe şi servicii BLAST pentru secvenţe de aminoacizi şi proteine. 	Prelegere frontală, suport video		
9. Semnificaţia alinierii perechilor de secvenţe. Criterii biologice. Statistica interogării bazelor de date. Parametrii statistici ai interogării. Interpretarea interogării BLAST.	Prelegere frontală, suport video		
10. Interogarea BLAST avansată. Site-uri şi servere BLAST specializate. Ensemble. BLAST iterativ: PSI-BLAST. Interogarea BLAST cu pattern-uri de secventă-PHI-BLAST. 	Prelegere frontală, suport video		
11. Alinierea multiplă (MSA). Alinieri multiple globale şi locale. Criterii utilizate în construirea alinierilor multiple. Semnificaţia scorurilor în alinierile multiple. Metode de aliniere multiplă. Alinierea progresivă a secvenţelor – Clustal. 	Prelegere frontală, suport video		
12. Bioinformatica exprimării genice. Analiza datelor de exprimare genică (microarray): procesarea datelor, normalizări globale şi locale. Semnificatia statistică a datelor. Analiza cluster ierarhică.	Prelegere frontală, suport video		
13. Arbori filogenetici. Introducere în filogenia moleculară.  Morfologia şi proprietăţile arborilor. Arbori cu rădăcină şi fără rădăcină. Monofilie, parafilie şi polifilie. Filogenia organismelor – filogenia genelor.	Prelegere frontală, suport video		
14. Inferenţa filogenetică (reconstrucţia arborilor filogenetici). Clasificarea metodelor de inferenţă filogenetică. Metoda UPGMA. Metoda “neighbour joining” (NJ). Metoda parcimoniei maxime. Metoda verosimilitaţii maxime (“maximum likelihood” – ML). Testarea arborilor filogenetici.	Prelegere frontală, suport video		
Bibliografie
Brown, S.M., 2000, Bioinformatics: A Biologist's Guide to Biocomputing and the Internet, Eaton Publ., New York.
Pevsner, J., 2009, Bioinformatics and functional Genomics, Wiley-Blackwell, New Jersey.
Xiong, J., 2006, Essential Bioinformatics, Cambridge Univ. Press, Cambridge.	
8.2 Seminar / laborator	Metode de predare	Observaţii	
1. Documentarea în biologia moleculară folosind resursele Internet (Pubmed şi OMIM). Construirea unei baze de date de literatură proprii folosind programul Reference Manager.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
2.Bazele de date primare de nucleotide. Colaborarea internaţională NCBI/EMBL/DDBJ. Cautarea specifică, structura fişierelor şi interpretarea adnotărilor. Descărcarea informaţiei de secvenţă.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
3. Căutarea secvenţelor specifice în funcţie de calea metabolică – resurse DDBJ.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
4. Simularea unei depuneri de secvenţă la GenBank cu programul Sequin.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
5. Bazele de date de proteine. Utilizarea serviciilor Swissprot. 	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
6. Vizualizarea proteinelor, acizilor nucleici şi a complexelor de macromolecule (fişiere pdb) cu Vector NTI şi RasTop.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
7. Verificarea însuşirii deprinderilor practice de utilizare a bazelor de date şi serviciilor acestora (lucrările 1-6). Prezentarea individuală, de către fiecare student, a unei baze de date selectate din revista NAR (nr. Ianuarie, a.c.).	Seminar frontal. Prezentări PP.		
8. Resurse NCBI de interogare a bazelor de date prin aliniere simplă: pachetul BLAST pentru nucleotide. Setarea MEGABLAST şi blastn. Interpretarea interogărilor.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
9. Resurse NCBI de interogare a bazelor de date prin aliniere simplă: pachetul BLAST pentru proteine. Setarea blastp şi tblastn.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
10. Utilizarea serviciului BLAST iterativ: PSI-BLAST	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
11. Alinierea multiplă cu programul ClustalX. Serviciul ClustalW la EMBL. Interpretarea rezultatelor alinierii.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
12. Editarea alinierilor multiple folosind programul BioEdit.	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
13. Arbori filogenetici  cu Clustal X, MEGA şi PAUP. Construirea unor arbori pe baza secvenţelor ARNr/ADNr 16 S, respectiv proteine (proteina de diviziune celulară FtsZ).	Activitate practică, subgrupe de  2 studenţi		
14. Verificarea însuşirii deprinderilor practice de aliniere simplă şi multiplă, de editare a secvenţelor aliniate şi de construire a arborilor filogenetici pe baza secvenţelor de nucleotide şi de aminoacizi.	Seminar frontal. Execitii pe calculator.		
Bibliografie	
Tutorialele bazelor de date NCBI, EMBL şi SwissProt (accesare Internet).	

9. Coroborarea conţinuturilor disciplinei cu aşteptările reprezentanţilor comunităţii epistemice, asociaţiilor profesionale şi angajatori reprezentativi din domeniul aferent programului
•	 Cursul are un conţinut similar cursurilor din alte universitati europene şi ţine cont de nivelul de pregătire ale studenţilor;
•	Cursul şi lucrările de laborator sunt fundamentale pentru dezvoltarea competenţelor de lucru în laboratoare diverse bazate pe manipularea, prelucraea şi analiza secvenţelor nucleotidice şi de aminoacizi.	

10. Evaluare
Tip activitate	10.1 Criterii de evaluare	10.2 metode de evaluare	10.3 Pondere din nota finală	
10.4 Curs	Asimilarea continutului informaţional	Examen scris	60%	
	Abilitatea utilizării conceptelor/noţiunilor			
10.5 Seminar/laborator	Deprinderi de lucru în manipularea şi analiza secvenţelor	Evaluarea fiecărei sedinţe de laborator; seminar frontal in 2 etape (sapt. 7 şi 14) şi evaluarea prezentarii PP.	40%	
	Capacitatea de a explica protocolul de lucru bioinformatic şi de a interpreta rezultatele.			
10.6 Standard minim de performanţă	
•	Cunoasterea a 50% din informaţia continută in curs;
•	Dob\ndirea a 60% din abilităţile analitice practice. 	

Data completării		Semnătura titularului de curs		Semnătura titularului de seminar
18 februarie 2013		Prof. Dr. Nicolae Dragoş		Prof. Dr. Nicolae Dragoş

Data avizării în departament			                   Semnătura directorului de departament	
						                           Şef lucrăr Dr. Anca Keul