Modelos Biomatemáticos

Código:

M4043

Sigla:

M4043

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Matemática

Ocorrência: 2016/2017 - 1S

Ativa?	Sim
Página Web:	http://cmup.fc.up.pt/cmup/biomodels/
Unidade Responsável:	Departamento de Matemática
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Engenharia Matemática

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:ENM	4	Plano de Estudos do M:Engenharia Matemática_2013-2014	1	-	6	56	162
M:M	1	Plano de Estudos do M:Matemática	1	-	6	56	162
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Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Este curso tem como objectivo principal dar uma visão geral das várias metodologias de modelação matemática em Biologia Sistémica (Systems Biology).

A abordagem sistémica para a Biologia é um novo paradigma metodológico que transformou a investigação em Biologia no século 21. A ideia chave é a de que podemos estudar as interacções de todas as componentes de um sistema biológico para revelar as suas propriedades emergentes. Ganhou recentemente um novo impacto, principalmente devido ao notável progresso dos métodos experimentais e computacionais (Bioinformática), cada vez mais engenhosos e poderosos. É apoiada no conhecimento biológico acumulado, cada vez mais detalhado, a criação de novas técnicas experimentais em genómica e proteómica, novas tecnologias para fazer medições exaustivas de sequência de ADN, a expressão e regulação de genes, interacções proteína-proteína, a tradição de modelação matemática de processos biológicos e o crescimento exponencial da Bioinformática (como um pré-requisito para a construção de enormes bases de dados e análise de sistemas em larga escala).

A Biologia tornou-se cada vez mais multidisciplinar com biólogos, cientistas da computação, engenheiros, matemáticos, físicos e médicos, a juntar esforços para desenvolver tecnologias de elevada eficácia e ferramentas computacionais e matemáticas, orientadas pelas necessidades atuais da Biologia e da Medicina.

Resultados de aprendizagem e competências

Pretende-se que os alunos adquiram competências na área da construção e análise de modelos em sistemas biológicos.
No final desta unidade curricular, os alunos deverão ser capazes de:
1) representar matematicamente as propriedades e a dinâmica de sistemas biológicos, explicitando com rigor os pressupostos e simplificações usadas
2) tirar partido de diferentes áreas da matemática para criar e analisar modelos
3) usar o computador como uma ferramenta de trabalho na criação e análise de modelos

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Programa

1. Introdução à Modelação Matemática, Biologia Sistémica e Biologia Sintética.


2. Modelos de redes estáticas. Desenho de redes biológicas. Motivos.


3. A Matemática de Sistemas Biológicos. Modelação de Redes de reacções químicas. Cinética bioquímica. Algoritmos estocásticos (tipo Gillespie).


4. Estimação de parâmetros.


5. Redes reguladoras de expressão génica. Vias de transdução de sinal. Redes booleanas.


6. Redes de interacções proteína-proteína(PPI)


7. Redes metabólicas. Análise estequiométrica de redes. Vis metabólicas. Análise de fluxos metabólicos.


8. Análise integrativa do Genoma, Proteoma e Metaboloma.


9. Biologia Sistémica e desenvolvimento de medicamentos.


10. Tópicos Emergentes em Biologia Sistémica.

Bibliografia Obrigatória

Edda Klipp, Wolfram Liebermeister, Christoph Wierling, Axel Kowald; Systems Biology: A Textbook, Wiley-Blackwell, 2016. ISBN: 978-3-527-33636-4

Bibliografia Complementar

Eberhard Voit; A First Course in Systems Biology, Garland Science, Taylor & Francis Group, 2012. ISBN: 9780815344674
Brian Ingalls; Mathematical Modeling in Systems Biology: An Introduction, MIT Press, 2013. ISBN: 0262018888

Observações Bibliográficas

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição dos conceitos
Resolução de exercícios
Aulas práticas com simulações computacionais de modelos

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	60,00
Trabalho escrito	10,00
Trabalho prático ou de projeto	30,00
Total:	100,00

Obtenção de frequência

Fórmula de cálculo da classificação final

Os alunos serão aprovados desde que obtenham nota igual ou superior a 10 valores em avaliação contínua, o que inclui resolução de exercícios propostos e apresentação de artigo/aula - os alunos deverão apresentar individualmente uma aula sobre um tema integrado no âmbito da disciplina, ou apresentar um artigo na área; a escolha do tema ou artigo será feita com o auxílio do docente.

Provas e trabalhos especiais

Apresentação de artigo/aula: os alunos deverão apresentar individualmente uma aula sobre um tema integrado no âmbito da disciplina, ou apresentar um artigo na área; a escolha do tema ou artigo será feita com o auxílio do docente

Trabalho de estágio/projeto

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Melhoria de classificação

Observações