Detail předmětu
Systémová biologie
FSYS FEKT FSYS Ak. rok 2018/2019 letní semestr 5 kreditů
Předmět je orientován na získání znalostí o metodách systémové biologie, tvorbě modelů buněčných organismů a možnostech jejich využití. Zaměřuje se na studium počítačových metod popisu chování živých organismů na molekulární úrovni využitelných v buněčné biologii a biochemii.
Uvažované modely jsou reprezentovány rozsáhlými síťovými grafy. Důraz je kladen na metodologii analýzy těchto modelů, založené na síťových motivech. Teorie síťových grafů je aplikována na modely sensorických a developmentálních transkripčních sítí, modely signálních drah a modely nervové soustavy. Tyto modely jsou ilustrovány na systémech konkrétních organizmů, převážně jednobuněčných.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 26 hod. pc laboratoře
Zajišťuje ústav
Přednášející
Cvičící
Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu
Absolvent předmětu je schopen:
- matematicky popsat hlavní komponenty genové exprese
- matematicky popsat hlavní komponenty signálních drah
- matematicky popsat hlavní komponenty neuronových sítí
- analyzovat síťové grafy pomocí síťových motivů
- vyjmenovat hlavní síťové motivy transkripčních sítí, sítí signálních drah a nervové soustavy
- vysvětlit principy hlavních síťových motivů transkripčních sítí, sítí signálních drah a nervové soustavy
- popsat experimentální metody v systémvé biologii
Cíle předmětu
Cílem předmětu je poskytnout studentům základní orientaci v oblasti využití počítačových modelů v buněčné biologii a způsobu jejich využití a zvládnutí metod analýzy modelů pro systémovou biologii.
Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti
Student, který si zapíše tento předmět by měl být schopen popsat buněčný systém, jeho hlavní komponenty z hlediska složení a funkce; dále analyzovat systémy obyčejných diferenciálních rovnic a aplikovat základní znalosti z oblasti pravděpodobnostních rozložení náhodných veličin a kombinatoriky. Obecně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Literatura referenční
- Rosypal, S. Nový přehled biologie. Scientia, Praha 2003. ISBN 80-7183-268-5
Osnova přednášek
1. Úvod do systémové biologie - od molekulární biologie buňky k počítačovým modelům
2. Modelování biochemických systémů - matematické a počítačové modely popisující živé organismy
3. Specifické biochemické systémy - matematické modelování biologických a chemických procesů v příkladech
4. Lícování modelů - návrh a verifikace vhodných modelů, porovnání s reálnými živými systémy
5. Analýza vysoce průchodných dat - aktuální metody využívané v bioinformatice a jejich dopad na systémovou biologii
6. Modely genové exprese - matematické modelování genové exprese
7. Stochastické systémy a variabilita - od deterministického popisu témeř chaotických biochemických procesů k stochastickému
8. Struktura sítí, dynamika a funkce - sítě modelů a jejich použití
9. Optimalita a evoluce - pokročilé dynamické a adaptivní modely pro vyvíjející se procesy
10. Experimentální techniky v molekulární biologii
11. Lineární řídicí systémy v modelování
12. Nástroje počítačového modelování v praxi
13. Budoucnost systémové biologie
Osnova počítačových cvičení
1. Specifické biochemické systémy - matematické modelování biologických a chemických procesů.
2. Modely genové exprese - matematické modelování genové exprese.
3. Stochastické systémy a variabilita - od deterministického popisu témeř chaotických biochemických procesů k stochastickému
4. Optimalita a evoluce - pokročilé dynamické a adaptivní modely pro vyvíjející se procesy
5. Vybrané nástroje počítačového modelování
6. Samostatný projekt
Průběžná kontrola studia
až 22 bodů za cvičení
až 78 bodů za zkoušku.
Zkouška je písemnou formou.
Metody vyučování
Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle).
Kontrolovaná výuka
Laboratorní výuka je povinná, řádně omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit (obvykle v zápočtovém týdnu)
Zařazení předmětu ve studijních plánech