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INSTITUT FÜR MEDIZINISCHE INFORMATIK, STATISTIK UND EPIDEMIOLOGIE English Website

Modellierung biologischer und molekularer Systeme (10-202-2410)

Informationen zur Vorlesung "Modellierung biologischer und molekularer Systeme"

Dozent Jörg Galle, Prof. Dr. Markus Scholz
Termin Mittwochs von 13:15 bis 14:45 und freitags von 11:15 bis 12:45 (ab 10.10.2012)
Raum IMISE, Härtelstr. 16-18, mittwochs Raum 109 (ab. 18.01.2013: Raum 110), freitags Raum 109 (09.01.2013, 23.01.2013, 30.01.2013: Raum 110, 16.01.2013: Raum 006)

Teilnehmerkreis

  • Schwerpunktfach Bioinformatik
  • Schwerpunktfach Medizininformatik
  • interessierte Hörer anderer Studienrichtungen

Es werden Grundkenntnisse der Mathematik und Informatik erwartet (Vordiplom / Bachelor).

Ziele des Moduls

Inhalt: Vorlesung "Modellierung biologischer und molekularer Systeme"

In der Lehrveranstaltung Modellierung biologischer und molekularer Systeme wird die Methodik der Entwicklung und Analyse mathematischer Modelle in Medizin und Biologie an Hand ausgewählter Anwendungsbereiche vorgestellt. Hierbei werden folgende thematischen und methodischen Bereiche behandelt:

  1. Modelle zur Beschreibung von Populationswachstum
    • Biologische Beispielsysteme: Zellteilung, Jahreszyklus von Pflanzen, Wachstum von Mikroorganismen, Tumorwachtum
    • Mathematische Methodik: Differenzengleichungen, Differentialgleichungen, Lineare Stabilitätsanalyse, Numerische Lösungsverfahren von ODEs, Parameteranpassung
  2. Kompetetive Populationsdynamik
    • Biologische Beispielsysteme: Räuber-Beute Beziehungen, Ökosysteme
    • Mathematische Methodik: Differentialgleichungssysteme, Phasenraumanalyse
  3. Modellierung dynamischer molekularer Prozesse
    • Enzymkinetik
    • Genregulation
    • Theorie dynamischer Systeme / Bifurkationsanalyse
  4. Stochastische Modellierungsmethoden
    • Einführung in die Theorie stochastischer Prozesse
    • Stochastische Beschreibung von Zellwachstum und klonaler Kompetition

Inhalt: Praktikum "Modellierung biologischer und molekularer Systeme"

Das Praktikum besteht aus insgesamt fünf dreistündigen Veranstaltungen, in denen die in der gleichnamigen Vorlesung erarbeiteten theoretischen Grundlagen in Form von praktischen Übungen nachvollzogen werden sollen. Die Aufgabenstellungen werden vor Ort ausgehändigt. Als Werkzeuge kommen das Statistikpaket R und das Differentialgleichungstool XPP zum Einsatz, die keinerlei Vorkenntnissen bedürfen. Obwohl der Fokus auf selbstständiger Arbeit liegt, handelt es sich um betreute Veranstaltungen. Rückfragen und das Erteilen von Hilfestellungen sind folglich jederzeit möglich. Ist der Erwerb eines Übungsscheines gewünscht, müssen mindestens vier der fünf Veranstaltungen besucht werden.

Downloads und Literatur

Literatur

  • Edelstein-Keshet, L.: Mathematical Model in Biology, McGraw-Hill, Inc. 1988
  • Segel, L.: Modeling dynamic phenomena in molecular and cellular biology, Cambridge University Press, 1984
  • Alberts, B. et al.: Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, Inc. New York, 4. ed., 2002
  • Strogatz, S.H.: Nonlinear Dynamics and Chaos, Westview Press, 2000
  • Taylor, H.M.; Karlin, S.: An Introduction to Stochastic Modeling, Academic Press, Inc. Orlando, 1984
  • Gradiner, C.W.: Handbook of Stochastik Methods, Springer , Berlin, 2. ed. 4. pr. 1997
Letzte Änderung: 18.10.2016 Zeit: 0,06 s