BMB519: Biosimulering (5 ECTS)

STADS: 01001901

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset er placeret i forårssemesteret.

Ansvarlige undervisere
Email: lfo@bmb.sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Max. 16 studerende

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Ingen

Kursusintroduktion
Formålet med kurset er at give de studerende en grundig indføring i forskellige metoder til computersimulering af biologiske processer. Simulering har i de senere år udviklet sig til et værktøj, der i stigende grad anvendes til at forudsige forløbet af selv meget komplicerede biologiske processer. I nogle tilfælde kan computersimuleringer, i hvert fald delvist, erstatte kostbare og omfattende eksperimentelle undersøgelser. Kurset vil give de studerende en indføring i den basale teori om biosimulering, samt de særlige metoder, der er nødvendige i arbejdet med biologiske problemstillinger. Kursets emner vil udgøre fundamentet for det senere arbejde med simulering af bioteknologiske, fysiologiske, og cellebiologiske processer.

Kompetencer
De studerende vil få en grundlæggende indsigt i forskellige metoder til opstilling af matematiske modeller af biologiske processer, og metoder til simulering af disse, herunder:
• at anvende systemdynamiske og systembiologiske metoder til formulering af sådanne modeller
• at opstille kausaldiagrammer og flowdiagrammer af biologiske processer
• at simulere enzymkatalyserede processer og membrantransportprocesser
• at opstille differentialligninger af processerne og løse disse med forskellige numeriske metoder
• at kende til forskellige simuleringsværktøjer
• at kende til de forskellige muligheder for dynamisk opførsel som biologiske systemer udviser

Forventet læringsudbytte
Når kurset er færdigt forventes den studerende at kunne:

• Anvende systemdynamikken til at opstille flowdiagram for en matematisk model af et biologisk system og omsætte diagrammet til differentialligninger.
• Anvende simuleringsværktøjer til numerisk integration af ikke-linære 1. ordens differentialligninger.
• Forklare systembiologiens markup language (SBML).
• Beskrive hvorledes man finder fixpunkter samt laver stabilitetsanalyse og faseplansanalyse af differentialligninger med to variable.
• Beskrive de dynamiske opførsler: steady-state, oscillationer og kaos.

Emneoversigt
Følgende emner vil blive behandlet.
1. Systemdynamik – kausal- og flowdiagrammer.
2. Systembiologiens markup language (SBML)
3. Introduktion til diverse simuleringsværktøjer, f.eks. Berkeley Madonna, COPASI etc.
4. Lineær stabilitets- og faseplansanalyse.
5. Dynamisk opførsel: steady state, oscillationer, kaos
6. Opstilling af modeller af enzymkatalysrrede processer.
7. Opstilling af modeller af membrantransportprocesser.
8. Rovdyr- byttedyrmodeller.
9. Modeller for udbredelse af sygdomsepidemier.
10. Case 1: modeller af glykolysen.
11. Case 2: modeller af bioreaktorer
12. Case 3: modeller af epidemier af børnesygdomme (mæslinger m.m.)
13. Case 4: modeller af cellecyklus

Litteratur

• Kompendium.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:
Kurset afsluttes med en projektopgave, der evalueres med ekstern censur og karakter efter 7-trinsskalaen.

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 20 timer
Træningsfase: 30 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 10 timer
 - Andet: Computerøvelser: 20 timer

Aktiviteter i studiefasen

Sprog
Dette kursus undervises på dansk.

Bemærkninger
Max 16 studerende.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. februar 2015 til 31. januar 2017.