Detail předmětu
Systems Biology
MPA-SYS FEKT MPA-SYS Ak. rok 2024/2025 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, 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.
Garant předmětu
Jazyk výuky
Zakončení
Rozsah
- 26 hod. přednášky
- 26 hod. pc laboratoře
Zajišťuje ústav
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.
Absolvent předmětu je schopen:
- matematicky popsat hlavní komponenty genové exprese
- matematicky popsat hlavní komponenty signálních drah
- analyzovat síťové grafy pomocí síťových motivů
- vyjmenovat hlavní síťové motivy transkripčních sítí a sítí signálních drah
- vysvětlit funkci hlavních síťových motivů transkripčních sítí a signálních drah
- popsat experimentální metody v systémové 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
2. Laboratorní techniky pro systémovou biologii
3. Modelové organismy, biologické sítě a dráhy
4. Základy dynamické analýzy spojitých modelů
5. Kinetika enzymů
6. Transkripční regulace
7. Predikce síťových motivů, autoregulační motiv
8. Síťový motiv FFL
9. Další síťové motivy
10. Genová ontologie
11. Kvalitativní booleovské modely
12. Odvození genových regulačních sítí a odhad parametrů modelu
13. Prezentace projektů
Osnova počítačových cvičení
1. Úvod do systémové biologie
2. Databáze pro systémovou biologii
3. Cytoscape
4. Dynamická analýza
5. Kinetika enzymů, Michaelis-Menten
6. Kinetika enzymů II, Michaelis-Menten II
7. Regulace transkripce
8. FFL motiv
9. Cell collective
10. Cell collective, projekt
11. Cell collective, projekt
12. Cell collective, projekt
13. Konzultace, náhrada zameškaných cvičení
Průběžná kontrola studia
až 16 bodů za vypracované reporty ze cvičení
až 14 bodů za vypracování a prezentaci semestrálního projektu
až 70 bodů za zkoušku.
Zkouška je ústní formou.
Laboratorní výuka je povinná, řádně omluvené zmeškané laboratorní cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit (obvykle v zápočtovém týdnu)
Zařazení předmětu ve studijních plánech