PB050 Modelování a predikce v systémové biologii

Fakulta informatiky
podzim 2020
Rozsah
1/1. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno online.
Vyučující
doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D. (přednášející)
RNDr. Matej Troják (pomocník)
Garance
doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D.
Katedra strojového učení a zpracování dat - Fakulta informatiky
Dodavatelské pracoviště: Katedra strojového učení a zpracování dat - Fakulta informatiky
Rozvrh
Čt 16:00–17:50 C511
Předpoklady
Jedná se o mezioborový kurz vhodný pro rozšíření bakalářských znalostí studentů všech oborů. Kurz je doporučen zejména pro studenty oboru Bioinformatika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 62 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Absolventi tohoto kurzu budou schopni:
pochopit základní principy kvantitativního modelování,
porozumět problematice konstrukce dynamických modelů komplexních systémů v oblasti biologických procesů;
uplatnit základní informatické a matematické principy v oblasti modelování a analýzy komplexních systémů se specifickým zaměřením na biologické systémy;
efektivně použít volně dostupné softwarové nástroje pro modelování a analýzu biologických procesů;
modelovat a analyzovat dynamické vlastnosti interakčních sítí
Výstupy z učení
Absolventi tohoto kurzu budou schopni:
vysvětlit základní postupy kvantitativního modelování,
konstruovat dynamické modely komplexních systémů v oblasti biologických procesů;
použít základní informatické a matematické principy v oblasti modelování a analýzy komplexních systémů se specifickým zaměřením na biologické systémy;
použít volně šiřitelné softwarové nástroje pro modelování a analýzu biologických procesů.
Osnova
  • Základní pojmy: živý organismus jako systém s přesně definovanou strukturou a chováním, in silico model, abstrakce, simulace a predikce, validace modelu.
  • Specifikace biologického modelu: biologické sítě a dráhy, statické vlastnosti rozsáhlých sítí, motivy.
  • Dynamické modely. Modelování a simulace biologických procesů: deterministický (populační) model chemických reakcí a regulací, predikce dynamických vlastností, použití matematických a informatických nástrojů (COPASI, Dizzy).
  • Emergentní vlastnosti dynamiky, jejich specifikace a analýza, použití informatických nástrojů (BioCHAM).
  • Příklady modelů: genetická regulační síť bakterie E. coli, modely syntézy lokomočních orgánů a chemotaxe, stresové modely.
  • Pojem stochasticity v dynamice biologických systémů, základní principy stochastických (populačních) modelů, chemical master equation, Monte Carlo simulace.
  • Parametrizace modelu, robustnost a citlivost.
Literatura
    doporučená literatura
  • VRIES, Gerda de. A course in mathematical biology : quantitative modeling with mathematical and computational methods. Philadelphia, Pa.: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2006. xii, 309. ISBN 0898716128. info
  • ALON, Uri. An Introduction to Systems Biology: Design Principles of Biological Circuits. : Chapman & Hall/Crc, 2006. info
  • WILKINSON, Darren James. Stochastic modelling for systems biology. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC, 2006. 254 s. ISBN 1584885408. info
    neurčeno
  • NOBLE, Denis. Music of life : biology beyond the genome. Oxford: Oxford University Press, 2006. xiii, 153. ISBN 9780199295739. info
  • System modeling in cell biology : from concepts to nuts and bolts. Edited by Zoltan Szallasi - Jorg Stelling - Vipul Periwal. Cambridge, Mass.: MIT Press, 2006. xiv, 448. ISBN 0262195488. info
  • Computational modeling of genetic and biochemical networks. Edited by James M. Bower - Hamid Bolouri. Cambridge: Bradford Book, 2001. xx, 336. ISBN 0262524236. info
Výukové metody
nominálně pravidelné přednášky, nepovinné domácí cvičení, skupinové semestrální projekty; při nemožnosti fyzického kontaktu pravidelná asynchronní výuka videokonferenčně (kombinace přednášek a cvičení), skupinové semestrální projekty zachovány
Metody hodnocení
Nominálně je předmět je zakončen písemnou zkouškou, v případě online výuky je nahrazena ústní zkouškou. Součástí hodnocení je vypracování semestrálního projektu. Projekt představuje 50% závěrečného hodnocení.
Navazující předměty
Informace učitele
http://www.fi.muni.cz/~xsafran1/PB050/
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/podzim2020/PB050