| Název předmětu | Systems Biology |
|---|---|
| Kód předmětu | KBI/SBA |
| Organizační forma výuky | Přednáška |
| Úroveň předmětu | Magisterský |
| Rok studia | nespecifikován |
| Semestr | Zimní |
| Počet ECTS kreditů | 3 |
| Vyučovací jazyk | Angličtina |
| Statut předmětu | Povinně-volitelný |
| Způsob výuky | Kontaktní |
| Studijní praxe | Nejedná se o pracovní stáž |
| Doporučené volitelné součásti programu | Není |
| Vyučující |
|---|
|
| Obsah předmětu |
|
Přednáška 1. Zásady kurzu a úvod do systémové biologie (SB) Přednáška 2. Struktury, komplexita a chaos Přednáška 3. Živé systémy a informace Přednáška 4. Živé systémy a energie Přednáška 5. Živé systémy a adaptace Přednáška 6. Živé systémy a evoluce Přednáška 7. Systémová biologie v rostlinné vědě Přednáška 8. Systémová biologie v medicíně Přednáška 9. Systémová biologie ve vývoji léčiv a materiálové vědě Přednáška 10. Vzorce v přírodě Přednáška 11. Umělá inteligence v systémové biologii Přednáška 12. Emergentní témata v systémové biologii Klíčová slova a hlavní definice: řád; komplexita; nerovnovážné systémy; homeostáza; metabolismus; samoudržitelnost a samoregulace; holismus; redukcionismus; přístup shora dolů; přístup zdola nahoru; "omics"; emergence (vynořování vlastností); vnořená hierarchie; biologická robustnost; teorie systémů; matematické modelování; teorie sítí (grafů); teorie chaosu; motýlí efekt; synergie; Markovovy řetězce; signály a zprávy; mezibuněčná a intracelulární komunikace; 3D biotisk; entalpie; entropie; Gibbsova volná energie; bioenergetika; fototrofie; chemotrofie; autotrofie; heterotrofie; detritivorie; saprotrofie; mixotrofie; mykoheterotrofie; parazitismus; endergonní vs. exergonní reakce; kompartmentalizace; bioluminiscence; adaptace; homeostáza; alostáza; alostatická zátěž; stres; eustres; distres; obecný adaptační syndrom; reakce "boj-útěk-zamrznutí"; mikrobiom; sukcese; Bergmannovo pravidlo; Allenovo pravidlo; Glogerovo pravidlo; Fosterovo pravidlo; latitudinální gradient; mechanismy dormance; extremofilové; evoluční teorie; mikro- a makroevoluce; genofond; genový tok; genetický drift; efekt populačního zúžení; efekt zakladatele; horizontální (laterální) přenos genů; konjugace; transformace; transdukce; vezikoduplikace; mutace; endosymbióza; organelogeneze; "smetná DNA"; speciace; fylogeneze; taxonomie; kladistika; chytré zemědělství; fenotypizace rostlin; drony; rostlinný mikrobiom; klíčové mikroorganismy; keystone druhy; biofilm; quorum sensing; P4 medicína; personalizovaná zdravotní péče; stratifikovaná medicína; precizní medicína; systémová medicína; mapy nemocí; biomarkery; exposom; translační biomedicína; konjunktní analýza; orphan léčiva; systémy podávání léčiv; repurposing (přeúčelování) léčiv; biomimetika; biomimikry; bionika; robotika; bio-inspirované technologie; biomimetické produkty; letadla; Taq polymeráza; suchý zip; biomimetická architektura; samoopravné materiály; biomimetická syntéza; umělé enzymy; nanozymy; symetrie a antisymetrie v živých systémech; rostlinné osy; stromy a větvení (ramifikace); spirály (logaritmická spirála, fylotaxe, parastichy, Fibonacciho poměry, Fermatova spirála); fylotaxe; teselace v přírodě; fraktály; fraktálové vzorce; Mandelbrotova množina; geomorfologie; eolické tvary reliéfu; Voroného diagramy ve vývojové biologii; neuronové sítě; neokortikální sloupec; Markramův model; umělá inteligence; strojové učení; hluboké učení; řízené a neřízené učení; astrobiologie (exobiologie); hypotéza RNA světa; kosmické zemědělství; semenné filmy; Veggie; astrobotanika; simulovaná mikrogravitace; klinostatová rotace; syntetická biologie; aptamery; genové obvody; bioreportéry; biosenzory; xeno-DNA (XNA); Mycoplasma laboratorium (Synthia); protobuňky; umělý život (A-life); syntetické minimální buňky; DNA nanostruktury pro podávání léčiv; DNA origami.
|
| Studijní aktivity a metody výuky |
Přednášení, Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming)
|
| Výstupy z učení |
|
Hlavním cílem kurzu Systémová biologie je zkoumat multidisciplinární povahu moderního biologického výzkumu. Kurz zahrnuje integraci poznatků napříč různými úrovněmi organizace živých organismů, stejně jako seznámení se se základními koncepty, jako jsou holismus a redukcionismus, princip emergence, teorie grafů, teorie chaosu, teorie informace a přístupy založené na multi-omických datech. Důraz je kladen také na jejich aplikaci v různých oblastech biologie, biomedicíny a příbuzných disciplín, včetně rostlinné biologie, medicíny, návrhu léčiv a materiálových věd. Zvláštní pozornost je věnována nově se rozvíjejícím tématům systémové biologie i biologie obecně, jako jsou syntetická biologie, bezbuněčné systémy, XNA, astro- a exobiologie a další, stejně jako neuronovým sítím, umělé inteligenci, strojovému a hlubokému učení.
|
| Předpoklady |
|
Základní znalosti buněčné a molekulární biologie, genetiky, biochemie a fyziologie organismů. Schopnost pracovat s odbornou literaturou v anglickém jazyce. Základní orientace v matematice, statistice a bioinformatice je výhodou, nikoliv podmínkou.
|
| Hodnoticí metody a kritéria |
|
Známkou, Didaktický test
Úspěšné složení závěrečného testu. |
| Doporučená literatura |
|
| Studijní plány, ve kterých se předmět nachází |
| Fakulta | Studijní plán (Verze) | Kategorie studijního oboru/specializace | Doporučený semestr | |
|---|---|---|---|---|
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Biotechnologie a genové inženýrství (2019) | Kategorie: Chemické obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |