Biologische Netzwerke
Biologische Netzwerke
Aufteilung
Der ersten drei Wochen des Kurses werden im Sommersemester 2019 von Prof. Ebenhöh gehalten. Es kann zu inhaltlichen Änderungen kommen.
Die Vorlesung lehrt in den ersten drei Wochen den Inhalt der Bioinformatik Vorlesung "Modellierung metabolischer Netzwerke". Die nächsten drei Wochen werden durch den Lehrstuhl Mathematische Modellierung biologischer Systeme bestimmt. Auf dieser Seite wird nur der Inhalt der ersten drei Wochen behandelt.
Der zweite Teil der Vorlesung ist als Halbmodul (5 CP) zugelassen für den Master Studiengang Informatik (Praktisch/Technische Informatik).
Modulbeschreibung
Eine zentrale Aufgabe von Bioinformatikern ist die Simulation von Stoff- oder Signalflüssen durch komplexe biologische Netzwerke. Häufig liegt jedoch nicht genug Information vor, um ein Netzwerk auf atomarer Ebene exakt mathematisch zu beschreiben. Als praktikabler Ausweg hat sich die "constraint-based" (Beschränkungs-basierte) Modellierung erwiesen. Hierbei wird das System anhand der in ihm möglichen biochemischen Reaktionen beschrieben; kinetische Details (Reaktionsraten etc.) werden dabei zunächst vernachlässigt.
Insbesondere lässt sich durch Einführen einer linearen Zielfunktion ein lineares Optimierungsproblem formulieren, das mit entsprechenden Standardmethoden gelöst werden kann (Flux-Balance-Analyse, FBA). Verschiedene Zielfunktionen finden Verwendung, beispielsweise die maximale Wachstumsrate oder die maximale Energieproduktion.
Im Kurs werden komplexe metabolische Netzwerke untersucht. Es werden einzelne Stoffechselmodule (wie zum Beispiel Glykolyse, Pentosephosphatzyklus, Citratzyklus, …) im Zusammenhang betrachtet und deren Verhalten unter verschiedenen Bedingungen untersucht.
Absolventen des Kurs sollen zum Schluss die wichtigsten Methoden der (constraint-based) bioinformatischen Modellierung metabolischer Netzwerke im Gleichgewichtszustand verstehen und selbständig anwenden können, sowie mit der statistisch/mathematischen Programmiersprache R umgehen können.
Kreditpunkte
Biologen: 14 CP
Informatiker: 5 CP
Vorlesung
Die Vorlesung findet im Sommersemester ab dem 27.05.19 für den kompletten Zeitraum der Vorlesung täglich von 09:00 Uhr bis 10:30 Uhr in Raum 25.02.O2.21 statt.
Übungen
Die Übungen finden im Sommersemester ab dem 27.05.19 für den kompletten Zeitraum der Vorlesung täglich von 10:30 Uhr bis 16:00 Uhr in Raum 25.02.O1.25 statt.
Alle Kursmaterialien sind im ILIAS – E-Learning an der HHU Düsseldorf zu finden.
Anmeldung
Anmeldungen zum Kurs erfolgen über die Biologie: 
Dr. Mathias Beller oder die Informatik: Tom Berwald
Klausur
Die Klausur setzt sich inhaltlich zusammen aus einem Teil der ersten drei Wochen und einem Teil der letzten drei Wochen. Für jeden Teil ist eine Stunde Bearbeitungszeit vorgesehen.
Software
Literatur
- Bernhard Ø. Palsson:
Systems Biology: Properties of Reconstructed Networks. Cambridge University Press 2006. ISBN-13: 978-0-521-85903-5 - Uwe Ligges:
Programmieren mit R. Springer Verlag 2007. ISBN-13: 978-3-540-36332-3 - Günther Gramlich:
Lineare Algebra. Eine Einführung für Ingenieure. Fachbuchverlag Leipzig 2003. ISBN: 3-446-22122-0
Fragen?
Jederzeit an Dr. Mayo Röttger.