| Спецификација предмета за књигу предмета | ||||||||||
| Студијски програм | Биологија | |||||||||
| Изборно подручје (модул) | Молекуларна биологија и физиологија | |||||||||
| Врста и ниво студија | Основне академска студије, I ниво | |||||||||
| Назив предмета | Системска биологија | |||||||||
| Наставник (за предавања) | Мирослав Ж. Живић, Марко Ј. Ђорђевић | |||||||||
| Наставник/сарадник (за вежбе) | Мирослав Ж. Живић, Марко Ј. Ђорђевић | |||||||||
| Наставник/сарадник (за ДОН) | ||||||||||
| Број ЕСПБ | 6 | Статус предмета (обавезни/изборни) | обавезни | |||||||
| Услов | Општа физиологија, Биофизичке основе опште физиологије | |||||||||
| Циљ предмета |
Упознавање студената са синтетичким приступом у изучавању физиолошких процеса и значајем биофизичког приступа и математичког моделовања као основних алата који омогућавају квантитативно описивање сложених физиолошких феномена. | |||||||||
| Исход предмета |
Студент дефинише појам система. Студент објашњава разлике у аналитичком и синтетичком приступу проучавању физиолошких процеса. Студент повезује различите типове математичких модела са различитим нивоима сложености физиолошких процеса. Студент категорише различите типове регулације према степену пригушења физиолошких процеса. Студент заступа став о утемељености свих животних процеса на основним законим а природе. Студент користи софтверске пакете Матлаб и Симулинк за моделовање физиолошких процеса који се описују линеарним диференцијалним једначинама првог и другог реда. | |||||||||
| Садржај предмета | ||||||||||
| Теоријска настава |
Системска биологија, развој, појам и значај. Математичко моделовање у системској биологији, значај и методе. Решење линеарне диференцијалне једначине првог реда, временска константа. Преглед решења линеарне диференцијалне једначине другог реда, количник пригушења и природна кружна фреквенција. Непригушени, потпригушени, критично пригушени и препригушени системи појам и примери. Преносне функције, појам, значај и примена у системској биологији. Контролни системи, појам, врсте и примена у системској биологији. Позитивна и негативна повратна спрега. Алостерија, кооперативност и динамика регулаторних процеса. Осцилаторни процеси и фреквенцијска анализа, појам, механизми и примена у системској биологији. Осцилаторни системи, регулација експресије гена. Одељачка анализа, појам и алати. Једнокоморни систем, појам, математички модел, примери. Двокоморни систем, појам. Математички модели кратенарног, мамиларног и затвореног двокоморног система са примерима. Трокоморни систем, појам, математички модел, примери. | |||||||||
| Практична настава (вежбе, ДОН, студијски истражива-чки рад) | Решавање системске једначине првог реда коришћењем Лапласових трансформација. Упознавање са програмским пакетима МАТЛАБ и Симулинк. Израда математичког модела за систем првог реду у Симулинку. Решавање системске једначине другог реда. Израда математичког модела за систем другог реда у Симулинку. Израда модела у Симулинку за брзи хоризонтални покрет ока. Израда модела у Симулинку за интеракцију рецептор - лиганд. Уношење података у МАТЛАБ и коришћење "Curve fitting tool-а"; одређивање Хилове константе. Процесовање транскрипта, у CRISPR/Cas системима: моделовање кинетичким једначинама и налажење стабилног стања. Примена статистичке механике на моделовање транскрипционе активности гена. Моделовање транскрипционе активности RC гена и фитовање експерименталних података. Моделовање транскрипционе активности за мутиране промоторе и фитовање експерименталних података. Моделовање динамике експресије RC система и налазење стабилног стања. Рачунске вежбе. | |||||||||
| Литература | ||||||||||
| 1 | Анђус, Р.К. (2006). Општа физиологија и биофизика. Модул 12: Принципи системске анализе. Београд: Центар за мултидисциплинарне студије Универзитета у Београду, Биолошки факултет Универзитета у Београду. | |||||||||
| 2 | Philips, R., Kondev, J. & Teriot, J. (2009). Physical Biology of the Cell. London and New York: Gerland Science. | |||||||||
| 3 | Cobelli, C &Carson, E (2008). Introduction to modeling in physiology and medicine. Amsterdam: Academic Press | |||||||||
| Број часова активне наставе недељно током семестра/триместра/године | ||||||||||
| Предавања | Вежбе | ДОН | Студијски истраживачки рад | Остали часови | ||||||
| 2 | 2 | |||||||||
| Методе извођења наставе |
Предавања, моделовање биолошких процеса у програмским пакетима Матлаб и Симулинк, рачунске вежбе, колоквијуми, испит. Предавања и вежбе су тесно инегрисани јер се принери теоријских концепата развијених на предавањима на вежбама моделују. | |||||||||
| Оцена знања (максимални број поена 100) | ||||||||||
| Предиспитне обавезе | поена | Завршни испит | поена | |||||||
| активност у току предавања |
писмени испит | |||||||||
| практична настава | усмени испит | 50 | ||||||||
| колоквијуми | 50 | |||||||||
| семинари | ||||||||||