מידול של מערכות ביולוגיות (0421.3815) Modeling of Biological Networks

תיאור הקורס: תאים צריכים לקבל החלטות לעתים קרובות - אם להתחלק או להתמיין, איך ומתי להגיב ללחץ חיצוני, או כיצד לתאם שינוי עם תאים סמוכים. גנים, חלבונים ומולקולות איתות רבים מוקדשים לתהליכי קבלת החלטות כאלה. מידע רלוונטי מן הסביבה החיצונית והפנימית של התא עובר עיבוד על ידי רשתות גנטיות תוך-תאיות, אשר בסופו של דבר מייצרות את התגובות המתאימות. בעקבות זיהויים של מרכיבים רבים מרשתות אלה בגישות של ביולוגיה מולקולרית וגנומיקה, תשומת לב רבה מופנית להבנת מאפיינים כמותיים של הרשתות וכיצד הן מובילות ליצירת התהליכים התאיים הנצפים. ביולוגיה של מערכות מנסה לענות על השאלות האלה באמצעות גישה המשלבת ראייה אינטגרטיבית של עיבוד תאי עם מושגי יסוד של בקרה מן ההנדסה. בקורס נציג מושגים אלה באמצעות ניתוח של דוגמאות ספציפיות ממערכות ביולוגיות. כמו-כן נציג מספר כלים מתמטיים לניתוח של רשתות גנטיות, ונשלב התנסות בסימולציות פשוטות באמצעות MATLAB. באמצעות מערכות ספציפיות כגון החלטות התמיינות בשמרים וחיידקים, גרדיאנטים של מורפוגן בזבוב, ויצירת תבניות מרחביות בהתפתחות על-ידי מערכת Notch-Delta נציג מושגים בסיסיים בקבלת החלטות ותגובה תאית, כגון: * יחסי קלט פלט בהתמרת אותות * מצבים תאיים ושינויי מצב * משוב שלילי וחיובי * עמידות ושונות * היווצרות תבניות מרחביות * תנודות מחזוריות * שיווי משקל, יציבות, אגני משיכה * דינמיקה ביולוגית מורכבת, כאוס * מודלי נוירונים: Hodgkin-Huxley, Fitzugh-Nagumo קהל היעד הקורס מיועד הן לתלמידי ביולוגיה המתעניינים בהיבטים כמותיים של בקרה, כמו גם לתלמידי פיזיקה, כימיה, והנדסה המעוניינים במחקר בינתחומי בממשק עם ביולוגיה. הקורס פתוח לתלמידי שנה שלישית ולתארים מתקדמים.

דרישות קדם: ידע בסיסי של Matlab או לקיחה במקביל עם קורס מבוא ל-Matlab. ידע ברמת קורס בסיסי בביולוגיה מולקולארית. ידע באלגברה לינארית ומשוואות דיפרנציאליות ברמת קורס מתמטיקה מורחב (0455.1814 או 0455.2814).

נוכחות חובה

הרכב ציון: מבוסס על מבחן סופי (בכתב) ו-3 תרגילים.

מטלת סיום: בחינה בכתב