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Modelação de Processos Biológicos

Código:

BINF029

Sigla:

MPB

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Biotecnologia

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química e Biológica
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Bioinformática

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
BINF	17	Plano Estudos 2016	3	-	5	60	135

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O objetivo desta UC é fornecer conhecimentos sobre modelação matemática necessários para simular sistemas biológicos/bioquímicos de um ponto de vista cinético e metabólico. Esta formulação matemática advém da biologia
dos sistemas, em que os sistemas podem ser modelados através da utilização de equações diferenciais que englobam não só a cinética e os fluxos do sistema mas também os aspetos de regulação e compartimentação. Esta UC inclui também modelos de aplicação farmacocinética, que foram inicialmente introduzidos na UC “Metabolismo
e Regulação”. Nesta UC, os estudantes desenvolvem competências em análise bio-matemática de sistemas biológicos utilizando ferramentas computacionais e bases de dado na área da biologia de sistemas.

Resultados de aprendizagem e competências

-

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Modelação matemática de reações enzimáticas: cinética enzimática, mecanismos de ativação e inibição;
modelação de sistemas uni-enzimáticos – leis de ação de massa e de potências, lei de Henri-Michaelis-Menten.
2. Modelação de redes metabólicas I: descrição de sistemas metabólicos e dinâmicos; análise do controlo
metabólico de sistemas; simulação por equações diferenciais e análise de fluxos metabólicos; representação por
grafos.
3. Modelação de redes metabólicas II: reconstrução de modelos e integração de dados ómicos com modelos
celulares.
4. Modelação de redes metabólicas III: modelos de gene único e probabilístico para genes procarióticos; modelos
regulatórios.
5. Modelação de compartimentos I: fluxo e transportadores.
6. Modelação de compartimentos II: farmacocinética e metabolismo de fármacos.

Bibliografia Obrigatória

Fell, D.; Understanding the Control of Metabolism (Frontiers in Metabolism)
Bower, J.M., Bolouri, H.; Computational Modeling of Genetic and Biochemical Networks
Britton, N.F.; Essential Mathematical Biology
Peters, S.A.; Physiologically-Based Pharmacokinetic (PBPK) Modeling and Simulations: Principles, Methods, and Applications in the Pharmaceutical Industry Hardcover,

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas demonstrativas. Aula de exercícios práticos que terá como foco mostrar em um grande número de exemplos simples os vários modelos matemáticos que surgem nesta área.
É proposto aos estudantes a realização de dois trabalhos escritos que possibilitam treino em modelação e utilização de software. O Trabalho 1 é um mini-relatório com análise computacional de um modelo metabólico utilizando software de relevância em Engenharia Metabólica. O Trabalho 2 é a análise crítica de um artigo científico (replicação dos resultados in silico) com base num tema lecionado pelo docente.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Teste	70,00
Trabalho escrito	22,50
Apresentação/discussão de um trabalho científico	7,50
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	1,00
Estudo autónomo	49,00
Frequência das aulas	45,00
Trabalho de investigação	20,00
Trabalho escrito	20,00
Total:	135,00

Obtenção de frequência

Não aplicável.

Fórmula de cálculo da classificação final

Avaliação Contínua
NF = 35% Teste 1 + 35% Teste 2 + 15% Trabalho 1 + 15% Trabalho 2

Nota mínima na média dos teste é 9,5 valores

Avaliação por Exame

NF = 100% Exame OU 70% Exame + 15% Trabalho 1 + 15% Trabalho 2

- Os Trabalhos 1 e 2 são de entrega obrigatória na avaliação contínua.
- O Trabalho 2 é apresentado oralmente, em grupo, e poderá ser atribuida uma classificação nula ao aluno que não se apresente na discussão oral do mesmo, ainda que tenha assinado o trabalho; Poderá ser atribuida classificação distinta a alunos do mesmo grupo com base no empenho demonstrado, na qualidade da apresentação oral e do domínio do tema.
- Nota mínima no exame de 9,5 valores quando ponderado com outros elementos.