Disciplina Curricular

Biofísica Computacional BComp

Mestrado Bolonha em Engenharia Física Tecnológica - MEFT 2021

Contextos

Grupo: MEFT 2021 > 2º Ciclo > Opções Livres > Grupo 1

Período:

Peso

6.0 (para cálculo da média)

Objectivos

O objectivo deste curso é introduzir as várias técnicas de modelação física e matemática aos sistemas da biologia e da biofísica. São abordados os modelos baseados na lei da acção das massas e a equação mestre. Estudam-se os processos de crescimentos populacional, epidemiologia e as cadeias tróficas. Analisam-se problemas de regulação genética, análise de cadeias de DNA, morfogénese, de formação de padrões e os modelos básicos de funcionamento dos neurónios e das redes neuronais. Estudam-se técnicas de calibração de modelos através de técnicas de data mining. O curso tem uma forte componente computacional (C, Mathematica e Python).

Programa

1 Introdução. Genes, organização biológica, DNA, RNA e proteinas. 2. Chemical kinetics 2.1 As equações da cinética química e celular e a análise dinâmica das equações. 2.2 As equações de reacção-difusão e a equação mestre. 3 Modelos de crescimento 3.1 The logistic equation para o crescimento bacteriano, interacção entre espécies, modelos SIR e SEIR da epidemiologia. 3.2 Modelos de Leslie e McKendrick para populações humanas. 4 Dinâmica de proteinas, enzimas, genes, DNA e RNA. Sequênciação e análise de DNA. Regulação genética. Modelos de compartimentos. O modelo enzimático de Michaelis-Menten. 5 Morfogénese. Hipótese de Turing. 6 Neurónios, redes neuronais e modelos de propagação de sinais eléctricos. McCullough-Pitts e Hodgkin-Huxley. 7 Técnicas de regressão esparsa para calibração de modelos físicos e biológicos. 8 Teoria de jogos.

Metodologia de avaliação

Resolução de séries de problemas e aplicações computacionais ao longo do semestre (50%), teste (25%), exposição oral (25%).

Componente de Competências Transversais

Espera-se que o aluno desenvolva as suas capacidades de comunicação oral e pensamento crítico. Esta componente corresponde a 25% da avaliação.

Componente Laboratorial

Experiência de Belousov-Zhabotinski, 0.05 ECTS.

Componente de Programação e Computação

A avaliação contínua tem uma forte componente de computação que corresponde a 90% do trabalho das séries de problemas.

Princípios Éticos

Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.

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