Detail předmětu
Systémová biologie
FEKT-MPC-SYSAk. rok: 2018/2019
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, biochemii a biotechnologii.
Uvažované modely jsou reprezentovány rozsáhlými síťovými grafy. Důraz je kladen na metodologii analýzy těchto modelů, a to jak analýzu statickou, tak analýzu dynamickou, především kvantitativní pomocí ODE modelů. Je postupováno podle konceptu hierarchie, přičemž jsou prezentovány všechny vrstvy od genových regulačních sítí, přes signální dráhy až po metabolické sítě. Tyto modely jsou ilustrovány na systémech konkrétních organizmů, převážně jednobuněčných.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- 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
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
až 78 bodů za zkoušku.
Zkouška je písemnou formou.
Osnovy výuky
2. Biologický úvod, statická vs. dynamická analýza, princip hierarchie
3. Databáze pro systémovou biologii, modelové organismy
4. Kinetika chemických reakcí, princip dynamické analýzy
5. Transkripční sítě, princip statické analýzy
6. Síťové motiv negativní autoregulace
7. Síťové motivy typu FFL
8. Síťové motivy typu SIM, zobecněné motivy FFL, DOR
9. Signální transdukční dráhy, intercelulární komunikace
10. Vícevrstvé síťové motivy, motivy v developmentálních sítích
11. Profilování genové exprese, genová ontologie a statisticky významné geny
12. Parametrizace modelů a estimace parametrů
13. Experimentální metody systémové biologie – microarrays, RNA-seq
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Konopka, A.K. Systems Biology: Principles, Methods, and Concepts. CRC, 2006, ISBN: 978-0824725204 (EN)
Rosypal, S. Nový přehled biologie. Scientia, Praha 2003. ISBN 80-7183-268-5 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program MPC-BTB magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
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
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
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