Vertiefungsmodul Modellierung biologischer und molekularer Systeme
Akademischer Grad |
Modulnummer |
Modulform |
Master of Science |
10-202-2410 |
Wahlpflicht |
Empfohlen für: |
1./3. Semester |
Verantwortlich |
Lehrstuhl für Medizinische Informatik, Statistik und Epidemiologie |
Dauer |
1 Semester |
Modulturnus |
jedes Wintersemester |
Lehrformen |
- Vorlesung "Modellierung biologischer und molekularer Systeme" (2 SWS) = 30 h Präsenzzeit und 50 h Selbststudium = 80 h
- Vorlesung "Spezialvorlesung wahlweise aus Inhalt" (2 SWS) = 30 h Präsenzzeit und 50 h Selbststudium = 80 h
- Praktikum "Modellierung biologischer und molekularer Systeme" (2 SWS) = 30 h Präsenzzeit und 50 h Selbststudium = 80 h
- Seminar "Modelle in Medizin und Biologie " (1 SWS) = 15 h Präsenzzeit und 45 h Selbststudium = 60 h
|
Arbeitsaufwand |
10 LP = 300 Arbeitsstunden (Workload) |
Verwendbarkeit |
Vertiefungsmodul für alle Schwerpunkte im M. Sc. Informatik |
Ziele |
Studium verschiedener grundlegender (Vorlesung) und fortgeschrittener (Spezialvorlesung) Modellierungstechniken. Erwerb der Fähigkeit zur Beschreibung biologischer Prozesse mittels modelltheoretischer Strukturen, sowie deren Umsetzung in einen mathematischen Formalismus mit dem Ziel der Implementation innerhalb von Computerprogrammen. |
Inhalt |
Vorlesung:
Vermittlung der Grundlagen der mathematischer Behandlung dynamischer Systeme (z.B. mittels gewöhnlicher Differentialgleichungen) anhand einer Auswahl biologisch/medizinisch relevanter Beispielsysteme (z.B. Pharmakokinetik, Zellwachstum und Zelldifferenzierung, Räuber-Beute-Systeme, Enzymkinetik, Genregulation)
Vermittlung spezifischer Modellierungstechniken aus einem der folgenden Gebiete:
- Stochastischer Prozesse: Markovprozesse, Simulationsstrategien, Mastergleichungsansatz; Anwendung auf biologische Systeme, wie z.B. klonale Kompetitionen innerhalb von Zellpopulationen oder die Analyse von Fluktuationen innerhalb einfacher genetischer Netzwerke
- Modellierung strukturierter Populationen: Modellierungsansätze auf der Basis partieller Differentialgleichungen, Analytische und numerische Lösungsstrategien; Anwendung auf biologische Systeme, wie z.B. Wachstum strukturierter Zellpopulationen
- Modellierung zellulärer und genetischer regulatorischer Systeme: Biologische Grundlagen genetischer und metabolischer Regulation, Vorstellung verschiedener Modellierungsansätze: z.B. logische/bayssche Netze, Differentialgleichungsansätze u.a.; Anwendung auf verschiedene molekulare Systeme wie z.B. Zellzyklusregulation, allgemeine genetische Schalterfunktionen, Regulation des lac-Operons, u.a.
- Modellierung von Gewebsorganisation: Möglichkeiten der mathematischen Beschreibung von Homöostase bzw. Regeneration nach Störung; Untersuchung allgemeiner Prinzipien der Selbsterhaltung und Differenzierung am Beispiel der Organisation von Stammzellpopulationen; Vorstellung verschiedener mathematischer Ansätze wie z.B. Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen, stochastische Prozesse, Zellularautomaten u.a.
Praktische Übungen am Computer: Implementation und Analyse eines mathematischen Modells zu einem vorgegebenen biologischen System. Theoretische Biologie
|
Teilnahmevoraussetzungen |
keine |
Literaturangabe |
unter www.informatik.uni-leipzig.de sowie im Vorlesungsverzeichnis |
Vergabe von Leistungspunkten |
Prüfungsvorleistung:
Referat im Seminar
Praktikumsleistung im Praktikum
Modulprüfung: Mündliche Prüfung (30 Min.) |
Prüfungsformen und -leistungen |
Modulabschlussprüfung: Mündliche Prüfung 30 Min. |
Vorlesung "Modellierung biologischer und molekularer Systeme"
Vorlesung "Spezialvorlesung wahlweise aus Inhalt"
Praktikum "Modellierung biologischer und molekularer Systeme"
Seminar "Modellierung biologischer und molekularer Systeme" |
|