Programação em Python aplicada em Problemas Biológicos

O que você aprenderá

• Aprenda a sintaxe básica da linguagem Python de maneira fácil e rápida
• Implemente os principais operadores da linguagem Python: matemáticos, lógicos, relacionais e condicionais
• Crie estruturas de repetição com os comandos for e while
• Implemente funções para modularização dos programas
• Implemente as principais coleções da linguagem Python: tuplas, listas, dicionários, conjuntos e matrizes
• Manipule arquivos de texto
• Realize o tratamento de erros e exceções
• Aprenda a teoria básica e prática sobre expressões regulares
• Aprenda a teoria básica e prática sobre Orientação a Objetos
• Calcule de forma estimada a taxa de recombinação entre genes
• Analise sequências genéticas na forma de strings
• Modele de forma básica o crescimento bacteriano
• Escreva códigos que transcrevam uma sequência de DNA
• Escreva um código que simule uma prova de biologia, onde no final é calculada a nota
• Analise arquivos de sequências gênicas diretamente de bancos de dados no formato .fasta
• Analise arquivos de estruturas de proteínas no formato .pdb
• Construa uma chave de identificação básica para espécies de plantas

Requisitos

• Lógica de programação, principalmente estruturas condicionais e estrutura de repetição
• Conhecimentos de biologia a nível de ensino médio são desejáveis. Porém, antes dos exercícios, uma breve contextualização de cada problema será feita

Descrição

Biólogos e profissionais de áreas afins têm geralmente pouco ou nenhum contato com programação, que é em geral associada com a áreas de tecnologia da informação. Entretanto, a crescente quantidade de dados em bancos de dados genômicos, de proteínas e de organismos; somado ao papel cada vez maior que a modelagem computacional possui na descoberta de drogas, inseticidas e outros, faz com que biólogos se beneficiem do conhecimento de programação para que possam desenvolver aplicações que terão cada vez mais espaço na biologia molecular, ecologia, pesquisas sobre doenças, entre outras.

Baseado nisso, este curso foi desenvolvido com a finalidade de introduzir aos biólogos e profissionais de áreas afins a programação utilizando a linguagem Python, que é uma das linguagens de programação mais utilizadas no mundo atualmente. Ela possui uma sintaxe clara e é considerada de fácil aprendizagem, principalmente para profissionais que não são da área da tecnologia. Além disso, muitas ferramentas usadas no âmbito da biologia foram escritas com a linguagem Python, o que faz dela uma ótima opção para estabelecer o primeiro contato com programação. Neste curso você aprenderá as principais estruturas do Python, como por exemplo:

• Instalação do Python e principais ferramentas (IDEs) para trabalhar com a linguagem
• Variáveis, constantes e strings
• Operações matemáticas
• Operadores lógicos, relacionais e condicionais
• Estruturas de repetição (comandos for e while)
• Criação de funções
• Listas, dicionários, tuplas, conjuntos e matrizes
• Manipulação de arquivos de texto
• Tratamento de erros e exceções
• Expressões regulares
• Básico sobre Orientação a Objetos

Após aprender os conceitos básicos da linguagem, você poderá aplicar os conceitos em exercícios, desafios e projetos práticos relacionados a área da Biologia. Veja abaixo alguns dos estudos de caso que implementaremos passo a passo:

• Previsão de massa de uma sequência peptídica de acordo com sua composição de aminoácidos
• Programar uma prova de biologia que calcula a nota e se o usuário acertou ou errou cada pergunta
• Criação de classes relacionadas a objetos do mundo biológico
• Análise de sequências gênicas .fasta
• Análise de frequências gênicas de acordo com o Teorema de Hardy-Weinberg
• Criação de funções para cálculos de ecologia populacional
• Descobrir padrões em sequências de RNA
• Cálculo de estimativa de distâncias gênicas
• Chave de identificação de espécies básica
• Resolução de problemas de frequências gênicas
• Criação de scripts que analisam arquivos de sequências de proteína do tipo .pdb
• Transcrição de sequências de DNA em RNA

São mais de 90 aulas, dentre conceitos, demonstração de códigos para entender os conceitos e resolução de exercícios. Mais de 30 desafios propostos aplicando os conceitos aprendidos em cada seção em um contexto biológico, com vídeos de resolução passo-a-passo de cada desafio. Também desenvolveremos 4 pequenos projetos nos quais serão propostos alguns desafios mais complexos e que exigem a utilização da maioria dos conceitos visto até o momento da proposição desses desafios

Para quem é este curso

• Estudantes de biologia ou áreas afins (biomedicina, farmácia, eng. florestal etc) que desejam possuir contato com programação
• Profissionais da biologia ou áreas afins que desejem aprender uma linguagem de programação
• Desenvolvedores ou profissionais de TI que se interessem a aplicar os conhecimentos de programação na área da biologia
• Alunos de graduação cursando disciplinas de programação
• Pessoas interessadas em linguagens de programação

Publicado em agosto de 2020