Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
---|---|---|---|
2500890 Genética | OB | 3 | 2 |
Conceptos fundamentales de álgebra, cálculo diferencial, química i bioquímica.
Ser capaz de leer textos científicos en Inglés.
Ser capaz de utilizar a nivel de usuario las herramientas informáticas básicas (Word, Excel, PowerPoint,...)
Estar matriculado o haber superado las prácticas de Biología de Sistemas incluidas en el Laboratorio Integrado VI
La biología de sistemas es una nueva aproximación a los problemas de la biologia que se diferencia más por sus métodos y su filosofía que no por su objeto de estudio. Así el enfoque de sistemas no intenta comprender los sistemas biológicos por medio de la descomposición de éstos en componentes (enzimas, genes, metabolitos,...) y estudiarlos de forma individual. La aproximación de sistemas entiende los sistemas biológicos de una forma no reduccionista que se centra en las redes de interacción entre las partes y la dinámica resultante.
Históricamente, aunque se puede argumentar que el concepto es mas antiguo, la biologia de sistemas se desarrolla como respuesta a la gran acumulación de datos de la genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica, etc... y al crecimiento exponencial de la capacidad de cálculo de los ordenadores que permiten analizar, interpretar e ir más allá en la comprensión de los datos 'omicos'.
El primer objetivo del curso es que el estudiante entienda qué es la biología de sistemas y cuál ha sido su origen. El curso empieza introduciendo el cambio conceptual y de perspectiva que implica la biologia de sistemas y su relevancia para la biología del futuro. También se explican las circunstancias históricas que han permitido y motivado la aparición de la biologia de sistemas. Se revisa la diversidad de enfoques dentro del campo, especialmente en relación a los enfoques globales centrados en la recogida y análisis de datos (continuación y extensión de los enfoques 'omicos' de la bioinformática) y los enfoques dinamistas centrados en la comprensión de los procesos biológicos por medio de la simulación.
El segundo objetivo incluye introducir al alumno en los métodos más utilizados enesta disciplina. Des de la descripción matemática de los sistemas hasta la resolución de los mismos y el análisis de su comportamiento. El objetivo es que el estudiante conozca y pueda utilizar las técnicas más básicas y frecuentes de la biologia de sistemas actual.
El tercer objetivo consiste en aplicar los conocimientos adquiridos a ejemplos de los tres grupos de subsistemas más estudiados actualmente como son las redes metabólicas, los circuitos genéticos y las redes de transducción de señal. La dinámica de estos subsistemas ya deja entrever las características principales que tendrán sistemas más complejos formados por la interacción de los anteriores. La parte práctica de éste objetivo se lleva a cabo en gran parte en las prácticas de biologia de sistemas del laboratorio integrado VI.
El cuarto objetivo es entender como los métodos y la nueva percepción conceptual de la biología de sistemas se aplica a temas actuales en biologia. Para ello se verán ejemplos de aplicación real extraídos de la literatura científica. Una parte de éste objetivo se llevará a cabo a partir de un trabajo en grupo que los alumnos expondrán a sus compañeros. Con ello se pretende que los estudiantes vean aplicaciones reales en este campo, acaben de asimilar los conocimientos adquiridos en las otras partes del curso y puedan profundizar en los mismos desde el ángulo de la biologia de sistemas. También se pretende que el alumno desarrolle la competencia de comunicar sus conocimientos a los compañeros.
El temario presenta la materia de forma gradual, avanzando desde los conceptos y conocimientos básicos hacia la descripción de sistemas de complejidad creciente de manera que el alumno pueda comprender la necesidad del estudio de los sistemas como un todo integrado.
En conjunto el objetivo general es que el alumno adquiera la perspectiva general sistémica de la biologia del siglo XXI.
A menos que las restricciones impuestas por las autoridades sanitarias obliguen a una priorización o reducción de contenidos los temas a tratar incluiran:
1.- Introducción y definiciones
1.1 Visión sistémica y perspectiva general
1.2 Características generales. Emergencia y robusteza.
2.- Estudio y descripción de sistemas
2.1 Aproximaciones top-down vs bottom-up
2.2 Escalas temporales
2.2 Descripción determinista vs. estocástica
2.3 Estado estacionario vs. dinámico
2.4 Revisión de conceptos matemáticos fundamentales
2.5 Introducción a la dinámica de sistemas
2.6 Determinación de parámetros
2.7 Estructura, cinética y termodinámica
3. Redes y sistemas biológicos
3.1 Redes y circuitos genéticos
3.2 Redes metabólicas en estado estacionario
3.3 Redes metabólicas y control metabólico
3.4 Redes de transducción de señal
4 Ejemplos de aplicación de la Biologia de sistemas
La metodología docente propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.
Durante el proceso de aprendizaje, la metodología docente que se seguirá se basara fundamentalmente en el trabajo del estudiante y será el profesor el encargado de orientarlo tanto en el proceso de adquisición e interpretación de la información relacionada con la asignatura, como en la dirección de su trabajo. El alumno recogerá las evidencias de su aprendizaje en la carpeta del estudiante tal como se resume en el apartado de evaluación. En este contexto y de acuerdo con los objetivos docentes de la asignatura, las actividades formativas que se llevarán a cabo se pueden distribuir en clases de teoría, resolución de problemas o ejercicios, presentación de trabajos, prácticas con ordinadores y sessiones de tutoría.
Clases de teoría: Sirven para proporcionar al alumno los elementos conceptuales básicos y la información mínima necesaria para que pueda posteriormente desarrollar un aprendizaje autónomo. Se utilizarán recursos informáticos (presentaciones ppt o pdf) que estarán a disposición del alumno en la plataforma virtual.
Sesiones de seminarios y problemas: Las sesiones de seminarios y problemas se realizarán en grupos reducidos. Se resolverán ejercicios o problemas que se habrán proporcionado previamente, que ayudaran a aprender a razonar y aplicar los conocimientos adquiridos. En estas sesiones los estudiantes podrán explicar a sus compañeros el proceso que han seguido paro llegar a la solución correcta y las dificultades encontradas en el camino de forma que su experiencia sirva para sus compañeros. Los ejercicios habrán de depositarse en la plataforma virtual antes decada sesión de corrección.
Prácticas de ordenador: Parte de las competencias de la asignatura se adquirirán a por medio de prácticas en ordenador. Formalmente la parte presencial de las prácticas de ordenador se incluye en el apartado de Biologia Molecular de Sistemas en la asignatura de Laboratorio Integrado VI y por tanto serán evaluadas por separado. Pero de hecho son un complemento necesario para adquirir las competencias de esta asignatura. A parte de los conocimientos básicos adquiridos en el laboratorio integrado se asume que el alumno practicará de forma individual estas competencias en el ordenador. En general las prácticas incluirán ejercicios de uso de software específico de los diferentes temas. Estos ejercicios permitirán familiarizarse con el tipo de datos y modelos existentes para cada tema i en su manipulación. Los ejercicios de simulación se realizarán utilizando software existente y de libre acceso.
Trabajo en grupo: También se asignarán a grupos reducidos de alumnos un trabajo en grupo basado en una publicación científica que se presentará a los compañeros de clase. Los alumnos pueden contribuir a esta parte con aportaciones personales como por ejemplo simulaciones de redes genéticas, metabólicas o de transmisión de señal y su contenido puede formar parte del temario que se incluye en los test de progreso.
Tutorías: Se podrán realizar tutorías, individuales o en grupo, a petición de los alumnos. El objetivo de las mismas será el de resolver dudas, repasar conceptos básicos y orientar sobre les fuentes de información consultadas.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
---|---|---|---|
Tipo: Dirigidas | |||
Classes magistrales | 30 | 1,2 | |
Seminarios y resolucion de problemas | 15 | 0,6 | |
Tipo: Supervisadas | |||
Tutoria de soporte al trabajo individual y en grupo | 2 | 0,08 | |
Tipo: Autónomas | |||
Estudio, revisión de bibliografia, ,... | 45 | 1,8 | |
Resolución de ejercicios individualmente con o sin ordenador | 35 | 1,4 | |
Trabajo en grupo | 19 | 0,76 |
La evaluación propuesta puede experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.
Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
---|---|---|---|---|
Resolución de ejercicios propuestos por el profesor | 26% | 0 | 0 | 1, 2, 6, 4, 7, 9 |
Test de progreso | 48% | 4 | 0,16 | 1, 2, 6, 7, 5 |
Trabajo en grupo | 26% | 0 | 0 | 1, 2, 3, 6, 8, 9, 5, 10 |
Bibliografia Básica
Alon, U. An Introduction to Systems Biology. Design principles of biological circuits. Second edition. Chapman & Hall/CRC. 2019. (http://web.b.ebscohost.com.are.uab.cat/ehost/ebookviewer/ebook?sid=d09d1d54-1767-460d-98bd-226103c59744%40pdc-v-sessmgr03&vid=0&format=EB)
Klipp, E., R. Herwig, A. Kowald, C. Wierling, i H. Lehrach. Systems Biology in Practice. Concepts implementation and application. Weinheim: Wiley-VCH, 2005.
Klipp, E., W. Liebermeister, C. Wierling, A. Kowald; Systems Biology. A textbook 2nd. Weinheim: Wiley-VCH, 2016.
Klipp, E., W. Liebermeister, C. Wierling, A. Kowald, H. Lehrach, Herwig R. Systems Biology. A textbook. Weinheim: Wiley-VCH, 2009.
Nielsen, J.; Hohmann, S. Systems Biology. Wiley-Blackwell. 2017 (https://onlinelibrary-wiley-com.are.uab.cat/doi/book/10.1002/9783527696130)
Voit E. A First Course in Systems Biology. 2nd edition. Garland Science. 2017
Bibliografia complementaria
Helms, V. Principles of Computational Cell Biology. From protein complexes to cellular networks. Weinheim: Wiley-VCH, 2008.
Ingalls B.P. Mathematical Modeling in Systems Biology: An Introduction. MIT Press. 2013
Konopka, A.K. Systems Biology. Principles, methods and concepts. Boca raton: CRC Press, 2007.
Kriete, A., i R. Eils, . Computational Systems Biology. Burlington: Elsevier Academic Press, 2006. (https://www-sciencedirect-com.are.uab.cat/book/9780120887866/computational-systems-biology)
Kriete, A., i R. Eils, . Computational Systems Biology. 2nd Edition. Elsevier Academic Press, 2014.(https://www-sciencedirect-com.are.uab.cat/book/9780124059269/computational-systems-biology)
Nielsen J., Hohmann S., Lee S. Y. Systems Biology (Advanced Biotechnology) 1st Edition.Wiley-Blackwell , 2017.
Palsson, B.O. Systems Biology. Properties of reconstructed networks. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.
Palsson, B.O. Systems Biology. Simulation of dynamic network states. Cambridge: Cambridge University Press, 2011.
Stephanopoulos G.N. Aristidou A.A. Nielsen J. Metabolic Engineering. Principles and Methodologies. Academic Press. San Diego. USA, 1998
Szallasi, Z., V. Periwal, i J. Stelling, . System Modeling in Cellular Biology: From Concepts to Nuts and Bolts. The MIT Press, 2006.
- COPASI (http://copasi.org/)
- Microsoft Excel
- Matlab