Behörighetskrav

120 hp samt Genombiologi.

Mål

Kursen syftar till att ge kunskap om kvantitativa modeller av biologiska system på molekylär och cellulär nivå och hur de används, analyseras och utvecklas.

Efter godkänd kurs skall studenten kunna

• beskriva hur proteinveckning sker både ur ett energiperspektiv och ett strukturperspektiv
• redogöra för hur strukturbestämning av proteiner görs med hjälp av röntgenspridning eller kärnspinnresonans (NMR) experiment
• beskriva intracellulära kemiska reaktioner med deterministiska och stokastiska modeller
• analysera stabilitet, bifurkationer och stokastik i dynamiska system med analytiska metoder.
• beskriva de grundläggande principerna för hur genreglering, morfogenes och signaltransduktion fungerar på fysikalisk nivå.

Innehåll

Metoder för analys av makromolekylers tredimensionella strukturer med hjälp av röntgenspridning eller kärnspinnresonans (NMR). Den fysiska grunden till biomolekylers struktur och veckning. Analys av dynamiska egenskaper med hjälp av experimentella strukturer och datasimuleringar. Modeller för att beskriva reaktionskinetik, relaxationskinetik, diffusion och diffusionskontroll, enzymkatalys samt stokastisk beskrivning av kemiska reaktioner. Jämvikter och transport över membran: membranpotential, jontransport, kemiosmos. Irreversibel termodynamik: dissipation, noggrannhet, proofreading. Analys av icke-linjär dynamiska system: Fasrumsanalys, bifurkationsteori, stabilitet, oscillationer, tidsfördröjda reglersystem, power-law formalism. Mesoskopisk kinetik: Masterekvationen, Gillespie algoritmen, Linear noise approximationen och separation av tidsskalor. Reaktions-diffusions modeller. Principer bakom robusta kontrollsystem för kemotaxi och morfogenes. Optimeringsprinciper i reglering av genuttryck.

Undervisning

Föreläsningar, seminarier och datorövningar.

Examination

Skriftligt prov 8 hp. Inlämningsuppgifter 3 hp. Datorövningar 2 hp. Skriftlig och muntlig projektredovisning 2 hp.