Lectures by the Computational Molecular Biology Department at the Max Planck Institute for Molecular Genetics

Algorithmische Bioinformatik WiSe2004/2005

Vorlesung für Studierende des Bachelor-Studienganges


 Diese Grundvorlesung nimmt einen zentralen Platz im Bachelor-Studiengang ein und wird daher während des Semesters mit einem erheblichen Arbeitsaufwand für die Teilnehmenden verbunden sein. Veranschlagt sind 20 Stunden pro Woche. Jede Woche gibt es zu der vierstündigen Vorlesung eine zweistündige Übung. Und im Anschluss an das Semester findet ein obligatorisches Praktikum statt.
Jeder Teilnehmer muss sich bis Ende Oktober per e-Mail bei dem entsprechenden Übungsgruppenleiter anmelden: Mittwochsgruppe (Utz Pape), Donnerstagsgruppe (Stefan Röpcke)

Aktuelles:
  1. Hier die Übungsnoten!
  2. Die Klausur zur Vorlesung findet am Mittwoch den 16. 2. um 12:15 Uhr statt. Hier die Ergebnisse!
  3. Die dritte Übungsklausur (Klausuraufgaben) findet kommenden Mittwoch den 9. 2. um 14 Uhr statt. Die Donnerstagsgruppe schreibt im Raum 111, Arnimalle 2-6. Die Fragen beziehen sich auf die Übungszettel 10-13. Eine Musterlösung ist hier.
  4. Die zweite Übungsklausur findet kommenden Mittwoch den 12. 1. um 14 Uhr statt. Die Donnerstagsgruppe schreibt im Raum 111, Arnimalle 2-6. Die Fragen beziehen sich auf die Übungszettel 5-9.
  5. Die erste Übungsklausur findet kommenden Mittwoch den 24. 11. um 14 Uhr statt. Die Donnerstagsgruppe schreibt im Raum 111, Arnimalle 2-6. Die Fragen beziehen sich auf die Übungszettel 1-4.
  6. Die Donnerstagübung findet ab sofort im Raum 025/26 in der Arnimallee 2-6 statt.





Vorlesung
 Übung
 Praktikum
Nr. 19 708 19 709 19709
SWS 4
 2
 2
Credits 4
 4
 4
Termine Mo. 12:15-13:45
und Mi. 12:15-13:45
 Mi. 14:15-15:45
oder Do. 14:15-15:45
 18. 2. - 1.3. 2005
Ort Mo. HS 001, Arnimallee 3
Mi. Raum 005, Informatik
 Mi. Raum 025/026, Arnimallee 2-6
Do. Raum 025/026, Arnimallee 2-6		 MPI, Abt. Vingron
Ihnestr. 73, 3. OG
Betreuer Martin Vingron (Sprechstunde Mi. 10-12: ZIB, Zimmer 4035, 2. OG, Rundbau),
Utz Pape, Ben Rich, Stefan Röpcke


Vorlesungsplan

Datum
Dozent
18.10. Einführung (ÜZ-1)
 Prof. Martin Vingron
20.10. Paarweises Sequenzalignment  Prof. Martin Vingron
25.10. Paarweises Sequenzalignment (ÜZ-2) Prof. Martin Vingron
27.10. Paarweises Sequenzalignment Prof. Martin Vingron
1.11. Paarweises Sequenzalignment (ÜZ-3) Prof. Martin Vingron
3.11. Multiples Alignment I               -II-
8.11. Multiples Alignment II (ÜZ-4)
               -II-
10.11. Profile, Hidden-Markov-Modelle               -II-
15.11.
 Evolution - Bäume, Clustering (ÜZ-5)
               -II-
17.11.
 Evolution - Parsimony
               -II-
22.11.
 Evolution - Markov-Ketten, Jukes-Cantor (ÜZ-6) Dr. Peter Arndt
24.11.
 Evolution - ML-Bäume, Bootstrapping
14:15 Uhr Übungsklausur
 Prof. Martin Vingron
29.11.
 Genome Analysis (ÜZ-7) Prof. Martin Vingron
1.12.
 Genvorhersage I
 Prof. Martin Vingron
6.12.
 Genvorhersage II (ÜZ-8)
 Dr. Alexander Schliep
8.12.
 Genvorhersage III
 Dr. Alexander Schliep
13.12.
 Motifsuche (ÜZ-9) Prof. Martin Vingron
15.12.
 Mapping & Sequenzierung (Skript)
 Prof. Knut Reinert
3.1.
 Mapping & Sequenzierung (ÜZ-10)
 Prof. Knut Reinert
5.1.
 Mapping & Sequenzierung Prof. Knut Reinert
10.1.
 RNA (ÜZ-11)
 Prof. Martin Vingron
12.1.
 Kraftfeldmethoden: Von der Energieminimierung zur MD/MC-Simulation
14:15 Uhr Übungsklausur 		Dr. Cordes
17.1.
 Architektur von Biomolekülen: Von der Sequenz zur Struktur (ÜZ-12) Dr. Steinke
19.1.
 Strukturvorhersage: Homologiemodelling, Threading, ab initio Faltung Dr. Steinke
24.1.
 Computational Drug Design (ÜZ-13, Material)
 Dr. Steinke/ Dr. Cordes
26.1.
 Vertiefung:  Freie Energie, Supercomputing (PDF)
 Dr. Steinke/ Dr. Cordes
31.1.
 Microarrayanalyse - Regression (ÜZ-14)
 Dr. Stefan Röpcke
2.2.
 Microarrayanalyse - Klassifikation (prüfungsrelevanter Stoff) Dr. Stefan Röpcke
7.2.
 Proteomics
 Prof. Knut Reinert
9.2.
 Proteomics (ÜZ-15)
14:15 Uhr Übungsklausur
 Prof. Knut Reinert
14.2.
 Fragestunde
16.2.
 Prüfung

Übung

Allgemeines: Zu jeder Übungsstunde erwarten wir von den Studierenden die Bearbeitung der gestellten Aufgaben und die Nachbereitung des Vorlesungsstoffes.




Übungsklausuren
Die Klausuren finden für ALLE jeweils zum Mittwochstermin zum Beginn der Übung statt, und zwar am 24. 11., am 12. 1. 2005 und am 9. 2. 2005  

Abgabe & Benotung: Falls nicht explizit angegeben, sind die Aufgaben selbstständig zu bearbeiten. Die einzelnen Zettel werden nicht benotet. Die Lernerfolgskontrolle wird in drei Übungsklausuren während des Semesters stattfinden.

Materialien: Wichtige Hinweise für Programmieraufgaben. Weitere Materialien siehe auch Literatur und Materialien.



Sammlung der Lösungen
Alle Lösungen, die Sie an mich senden, werden in diesem Verzeichnis wie sie sind (also ev. unkorrigiert) zur Verfügung gestellt.

Praktikum


Thema: Analyse und Annotation genomischer Sequenzen

Voraussetzungen: Erfolgreiche Teilnahme an den Übungen und an der VL Algorithmische Bioinformatik


Wichtige Termine
Gruppe I Vorbesprechung nach der Klausur am 16. 2. um 15:00 Uhr im Computerraum des MPI, Nachbesprechung 28. 2. um 14:15 Uhr ebendort
Gruppe II Vorbesprechung am 18. 2. um 13:00 Uhr im Computerraum des MPI, Nachbesprechung 1. 3. um 14:15 Uhr ebendort, anschliessend Kursabschlussfeier

Betreuer
Hannes Luz (Hannes.Luz@molgen.mpg.de)
Ben Rich  (rich@molgen.mpg.de)
Utz Pape  (pape@molgen.mpg.de)
Stefan Röpcke (Stefan.Roepcke@molgen.mpg.de)

Ablauf
 Jedem Teilnehmer des Praktikums wird nach dem ersten Praktikumstag hier ein Datensatz zum Herunterladen zur Verfügung gestellt. Dieser Datensatz stellt die Ausgabe eines Sequenzierprojekts dar und besteht aus Fragmenten eines Klons mit einer durchschittlichen Länge von 400 bp. Die Aufgabe für die Teilnehmer besteht darin, die genomische Sequenz aus den Fragmenten zu rekonstruieren und anschliessend mit den Werkzeugen der Bioinformatik zu untersuchen. (Hinweis: Die Länge der Sequenzen, die Sie rekonstruieren sollen, wird zwischen 38 und 62 kB betragen.)

Grob kann man diese Aufgabe wie folgt gliedern:

  1. Finden Sie heraus, von welchem Organismus die Sequenzdaten stammen und ob bzw. welche Gene vorliegen. (Stichworte: assembly, repeats, vector screening, gene prediction, ESTs, homology)

    Dieser Teil kann von allen Teilnehmern prinzipiell mit den gleichen Methoden bearbeitet werden. Hier ist eine Liste von Programmen und Internet-Diensten, die dazu nützlich sein können:


    Eine schöne Seite mit Hilfestellungen und teilweise Skripten fuer den ersten Teil von einem Teilnehmer erstellt.

  2. Haben Sie Gene gefunden? Gibt es einen Bezug zu einer Krankheit oder können sie etwas über die Evolution der Gene auf dem Genom sagen? Welche Domänenarchitektur, Struktur und welche Funktionen haben die Genprodukte? Entscheiden Sie nun individuell über Ihr weiteres Vorgehen, um weitergehende Aussagen machen zu können.

Bemerkung: Die hier aufgeführte Liste von Links und Sites ist exemplarisch und unvollständig. Selbstverständlich können und sollen alle Programme, Internet-Dienste und Datenbanken benutzt werden, die zur Bearbeitung der Aufgabe nützlich sind.

Schriftliche Zusammenfassung der Ergebnisse

Geben Sie bitte eine schriftliche Zusammenfassung Ihrer Untersuchungen und Ergebnisse am Ende des Praktikums ab. Diese sollte ungefähr zwei bis drei Seiten umfassen. Was den Stil der Zusammenfassung betrifft, können Sie sich z.B. an der Story vom 'Brustkrebsgen' BRCA1 orientieren.
Bitte beachten Sie, dass hier individuelle Leistungen gefragt sind. Vervielfältigung per Copy-and-Paste wird mit Punktverlust geahndet.


Abgabe & Bewertung
Für jeden Praktikumsteilnehmer gibt es zwei anwesenheitspflichtige Termine, zwischen denen eine Woche zur Bearbeitung der Aufgabe Zeit ist. 


Scheinkriterien

Es gibt bei dieser Veranstaltung zwei benotete Scheine zu erwerben, einen für die Vorlesung (4 cr) und einen für die Übung (8 cr). Die Übungsnote ergibt sich zu zwei Dritteln als Durchschnittsnote der drei Übungsklausuren und zu einem Drittel aus der Praktikumsnote, wobei das Praktikum wie auch die Übung mindestens bestanden werden müssen. Die Vorlesung wird durch eine Prüfung abgeschlossen und bewertet.

Literatur and Materialien

Für Übungen

Zum Thema

Links

Homepage der Abteilung Computational Molecular Biology am Max-Plack-Institut für Molekulare Genetik.

Zum Studiengang Bioinformatik an der FU Berlin.

 

Anmerkungen und Fragen zu dieser Seite bitte an Stefan Röpcke. Letzte Änderung: 5. 10. 2004