Tantárgy neve:

Számítógépes rendszerbiológia I.
P-ITBIO-0015

Tárgyfelelős:

Csikász-Nagy Attila István

Tantárgy oktatója:

Csikász-Nagy Attila István

A tantárgy céljának rövid ismertetése:

A kurzus célja hogy a hallgatók megismerjék a molekuláris hálózatok viselkedését és a rendszerbiológiai alapfogalmakat. Továbbá képesek legyenek a molekuláris hálózatok analízisére és biológiai rendszerek matematikai modelljeinek felállítására.

Elsajátítandó elméleti ismeretanyag:

A diákok elsajátíthatják a biológiai regulációs hálózatok modellezésének számításos módszereit. Megismerkednek különböző módszerekkel és azzal, hogy milyen biológiai kérdést milyen módszerrel lehet a legjobban modellezni. A kurzus bevezetést nyújt a számítógépes rendszerbiológia legfontosabb szoftvereinek alkalmazásába is.
A kurzus fő témái:
Bevezetés: biológiai, matematikai és rendszerbiológiai alapok.
Enzimkinetikai ismétlés, Hill-együttható, differenciálegyenlet-rendszerek.
Hálózati modellek: komplex hálózatok, gráfelemzés, skálafüggetlen hálózatok, hálózati motívumok.
Biológiai hálózatok elemzése, adatbázisok használata.
Biológiai szabályozó hálózatok ODE-modelljei: kinetikai példák, grafikus megoldás.
Modellfejlesztés, szimuláció, stacionárius állapotok elemzése, paraméterbecslés, érzékenység- és robusztussági analízis.
Biológiai oszcillátorok: sejtciklus és cirkadián ritmus, szintetikus oszcillátorok.
Metabolikus hálózatok, fluxusegyensúly-analízis (FBA), metabolikus kontrollanalízis.
Térbeli modellek, reakció–diffúziós rendszerek, Turing-mintázatok.
?Evolúciós játékelmélet, sejt–sejt kölcsönhatások modellezése, fogolydilemma.

Elsajátítandó gyakorlati ismeretanyag:

A 2-4 legfontosabb kötelező irodalom felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN):

Klipp, E., Liebermeister, W., Wierling, C., Kowald, A., & Herwig, R. (2016). Systems biology. a textbook. John Wiley & Sons. ISBN: 978-3-527-33636-4, 2016. ISBN: 9783527336364.

A 2-4 legfontosabb ajánlott felsorolása bibliográfiai adatokkal (szerző, cím, kiadás adatai, (esetleg oldalak), ISBN):

Alon, U. (2019). An introduction to systems biology. design principles of biological circuits. Chapman and Hall/CRC, 2019.
Csikász-Nagy A., Kovács B., Tóth G., Varga M., & Horváth D.: Agent-based modeling of yeast colony growth reveals spatial control of cell-cycle progression. Frontiers in Systems Biology 4 (2025) Article 1123456

Elmélet-gyakorlat aránya:

Elméleti óra óraszáma: 2
Gyakorlati óra és labor óra óraszáma: 0 + 0

Az alkalmazott oktatási módszerek:

A diákok az utolsó órán zárthelyi dolgozatot írnak, amely eredménye alapján megajánlott jegyet kaphatnak.

Az értékelés módja:

Kollokvium

Az értékelés kritériuma:

Órai aktív részvétel alapján a zárthelyi dolgozat eredménye mellé plusszpontokat kaphatnak.

Miként járul hozzá a tantárgy a KKK-ban megjelölt kompetenciaelemek megszerzéséhez:

Molekuláris bionika mérnöki alapképzés:
Az adatgyűjtés és statisztikai kiértékelés és a számítógépes modellezés és szimuláció feldolgozása megalapozza a molekuláris és biológiai folyamatok értelmezését, valamint a szerkezet–tulajdonság összefüggések bionikai alkalmazását. A számítási, modellezési vagy mérési feladatok fejlesztik a problémamegoldást, az adatok értelmezését és az eredmények szakszerű dokumentálását.