Biologia de Sistemas Molecular

Conhecimentos de Base Recomendados

Álgebra linear (matrizes, determinantes, valores e vetores próprios, resolução de sistemas lineares)

Cálculo diferencial e integral (sistemas de equações diferenciais ordinárias)

Métodos numéricos de integração de equações diferenciais

Noções básicas sobre biologia molecular e celular

Leitura e interpretação de textos científicos em Inglês.

Métodos de Ensino

Exposição oral com recurso a meios audiovisuais e computacionais. Realização de trabalhos de grupo (mini-projetos) que desenvolvam competências de modelação e as apliquem a problemas de investigação. As aulas teórico-praticas serão devotadas à execução dos mini-projetos, à discussão dos seus avanços com colegas e professor, e à discussão de literatura primária pertinente.

Resultados de Aprendizagem

Esta unidade tornará o aluno capaz de:

Construir e analisar modelos metabólicos baseados em restrições.

Modelar a dinâmica de circuitos bioquímicos usando modelos determinísticos.

Usar aproximações de quase-equilíbrio, quase-estado-estacionário e funcionais para simplificar modelos.

Usar análises de sensibilidade e estabilidade para investigar o comportamento sistémico de redes bioquímicas.

Compreender os principais conceitos da Análise de Controlo Metabólico e Teoria de Sistemas Bioquímica.

Estimar parâmetros a partir de séries temporais biológicas.

Usar os principais recursos de dados para modelação e repositórios de modelos disponíveis publicamente.

Compreender conceitos-chave em Biologia de Sistemas, como robustez, ultra-sensibilidade, regulação feedback/feedforward.

Reconhecer os principais padrões regulatórios das redes bioquímicas e entender como seu design se relaciona com a função. 

Estágio(s)

Não

Programa

As escalas fundamentais da biologia

Propriedades genéricas de redes bioquímicas

Introdução à cinética química, incluindo enzimática

Constrangimentos e otimalidade de sistemas bioquímicos

Modelação do metabolismo baseada em restrições

Modelação determinística da dinâmica de redes bioquímicas

   Formulação de modelos

   Tratamento de compartimentalização e relações de conservação

   Integração numérica de sistemas de equações diferenciais ordinárias

   Fontes de dados e repositórios de modelos

   Aproximações de quase-equilíbrio e quase-estado-estacionário

   Aproximações funcionais

   Análise de estabilidade local

   Breve introdução à análise de bifurcação

   Análise de sensibilidade

Estimativa de parâmetros a partir de séries temporais biológicas.

Elementos da teoria de controlo

Introdução à Análise de Controlo Metabólico e à Teoria dos Sistemas Bioquímicos

Propriedades de padrões regulatórios recorrentes em redes biológicas.

Docente(s) responsável(eis)

Armindo José Alves da Silva Salvador

Métodos de Avaliação

Avaliação
Exame: 50.0%
Trabalho de investigação: 50.0%

Bibliografia

Alon, U. (2019) "An introduction to Systems Biology", 2^nd edition, Chapman & Hall/CRC

Voit, E. O. (2018) "A First Course in Systems Biology", 2^nd edition, Garland Science.