Modelação Quantitativa em Biologia
1
2023-2024
02038913
Biologia Computacional
Português
Presencial
Semestral
6.0
Obrigatória
2º Ciclo - Mestrado
Conhecimentos de Base Recomendados
Complementos de Análise Matemática, Métodos computacionais em Biologia; Métodos computacionais em Biomedicina, Análise Matemática II.
Métodos de Ensino
Aulas teóricas: Ensino expositivo com referências constantes aos sistemas biológicos cuja descrição se enquadra nos tópicos apresentados. Encoraja-se a discussão de outros tópicos relevantes à disciplina e que sejam alvo de investigação activa na comunidade.
Aulas práticas: Resolução de exercícios, discussão e apresentação pelos alunos de artigos relevantes. Fomenta-se nos alunos o espírito de investigação, a capacidade de trabalhar em equipa e de desenvolvimento de um modelo teórico e computacional que descreva fenómenos biológicos.
Resultados de Aprendizagem
Conhecer o "state of the art" em Modelação Biológica.
- Preparar o aluno para a investigação em física biológica: fomentar o espírito de investigação e a capacidade de trabalhar em equipa
- Preparar o aluno para analisar computacionalmente e matematicamente sistemas biológicos de uma forma qualitativa e quantitativa.
Estágio(s)
NãoPrograma
Ruído em sistemas biológicos:
- Descrição de sistemas de regulação genética
- Processos de Markov, equação mestra
- Processos estocásticos, equação de Langevin, aplicações
Quimiotaxis e movimento celular:
- Escoamentos a baixo número de Reynolds
- Estratégias usadas por células para se deslocarem
- Modelação de movimentos ameboide e mesenquimal
- Advecção em oposição a difusão, difusão não linear na célula
Modelos de crescimento tumoral
- Usos de modelos de Cellular Potts na modelação de carcinomas
- Modelos de Phase-field
Dinâmica de tecidos vivos:
- Elasticidade não linear: Materiais elásticos de Cauchy e de Green. Hiperelasticidade.
- Tensões residuais em sistemas biológicos. Elasticidade do material na presença de fibras.
- Materiais viscoelásticos: Modelos microscópicos de viscoelasticidade. Relações
constitutivas de materiais viscoelásticos. Dinâmica de materiais viscoelásticos. Aplicações à biologia.
Docente(s) responsável(eis)
Rui Davide Martins Travasso
Métodos de Avaliação
Avaliação
Trabalho de investigação: 40.0%
Exame: 60.0%
Bibliografia
R.W. Ogden, Nonlinear elastic deformations, Dover (1997)
R.G. Larson, The structure and rheology of complex fluids, Oxford University Press (1999)
M. Eisenbach et al, Chemotaxis, Imperial College Press (2004)
N.G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland (1981)
G Forgacs, Biological Physics of the Developing Embryo, Cambridge University Press (2005)
R Phillips et al, Physical Biology of the Cell, CRC Press (2012)
JD Murray, Mathematical Biology, Springer (2007)
Milo, Phillips, Cell Biology by the Numbers, Garland Science (2012)
Avner Friedman, Chiu-Yen Kao, Mathematical Modeling of Biological Processes (2014)