Enkeltfag Engelsk 5 ECTS

Systembiologi

Overordnede kursusmål

Biologi kan forekomme forbløffende kompleks. På trods af dette er der observerbare mønstre, der ser ud til at være bevaret gennem de levende systemer, vi studerer. Disse mønstre observeres ofte i de molekylære interaktioner inde i celler eller mellem celler, der definerer biologiske netværk. Disse biologiske netværk giver celler og organismer funktionelle muligheder relateret til signalering, regulering og andre processer, der er centrale for overlevelse. Formålet med dette kursus er at se, hvordan komplekse biologiske processer kan forenkles til biologiske netværksmodeller, der kan bruges til at forstå disse processer, og hvorfor de kan repræsentere generelle principper i en række biologiske sammenhænge.

See course description in English

Læringsmål

  • Beskrive forskellige high-throughput eksperimentelle teknikker, der anvendes i systembiologi.
  • Konstruere en biologisk netværksmodel fra interaktionsdata.
  • Beregne biologiske netværksegenskaber ved hjælp af grafteori.
  • Forstå funktioner og egenskaber af udbredte regulatoriske netværksmotiver.
  • Anvende genome-wide data sammen med biologiske netværk til at vurdere blandt andet et givet cellulært respons
  • Designe regulatoriske netværk med en defineret input/output-funktion.
  • Simulere dynamikken i reguleringskredsløb, der reagerer på signaler fra miljøet
  • Modulere cellernes vækst fitness baseret på en cost-benefitanalyse.
  • Bestemme egenskaberne af kinetiske modeller i biologi.

Kursusindhold

Kurset starter med eksempler fra regulerende netværksmotiver, og hvordan små kredsløb af transkriptionsfaktorer fungerer for at give cellerne mere præcis genregulering. Modellering og simulering af disse kredsløb udføres for at illustrere dynamikken i disse ekspressionssystemer under skiftende miljøer. Flere funktionelle egenskaber ved regulatoriske netværksmotiver er diskuteret, herunder signalbehandling, kontakt, hukommelse og svingninger. Der lægges særlig vægt på den tidsdynamikken i disse systemer, og hvordan de kan modelleres og analyseres.

Biologiske systemer, der giver celler robusthed over for støj, introduceres i anden halvdel af kurset. Robusthed illustreres i netværk af biokemiske reaktioner, der er udviklet til at øge deres nøjagtighed på trods af variation i enzym- eller substratniveauer. Eksempler inkluderer kinetisk korrekturlæsning i proteinsyntese, T-celler og cellesignalering med to-komponentsystemer.

Kurset afsluttes med temaet optimalitet og hvordan biologiske systemer udvikler sig for at optimere biologiske funktioner. Hvordan mikroorganismer udvikler sig til at udtrykke optimale niveauer af protein modelleres systematisk gennem cost-benefit-analyse. De matematiske modeller, der bruges til at definere fitnessfunktioner, analyseres for at illustrere udviklingen af genregulering over hundreder af generationer i bakterier, og hvordan disse modeller kan bruges til at forudsige optimale niveauer af proteinekspression.

Anbefalede forudsætninger

27022/27026/27611/27622/22111/27040/27042/36040/36042/22140/22142, Kendskab til en række nye computerbaserede metoder med fokus på modellering af grundlæggende biologiske processer ved hjælp af eksisterende software og scripting værktøjer som R, Matlab eller python.

Undervisningsform

Forelæsninger og opgaveregning.

Se kurset i kursusbasen

Tilmelding

Sprog

Engelsk

Varighed

13 uger

Institut

Bioengineering

Kursus ID 27641
Kursustype Kandidat
Semesterstart Uge 35
Semester slut Uge 48
Dage ons 13-17
Pris

7.500,00 kr.

0 pladser tilbage

Tilmelding