Behörighetskrav

Alternativ 1: 120 hp inom Civilingenjörsprogrammet i molekylär bioteknik inklusive Sannolikhet och statistik, Kemisk termodynamik och Cellbiologi. Genomgångna Transformmetoder och antingen Beräkningsvetenskap för dataanalys eller Beräkningsvetenskap II. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

Alternativ 2: 10 hp inom Masterprogrammet i biofysik inklusive genomgångna Programmeringsteknik I, Introduktion till statistik för livsvetenskaper, Introduktion till modern fysik och Beräkningsvetenskap för naturvetenskapliga tillämpningar. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

Alternativ 3: 10 hp inom Masterprogrammet i biofysik inklusive genomgångna Introduktion till biokemi och Introduktion till molekylärbiologi. Engelska 6. (Med en svensk kandidatexamen uppfylls kravet på engelska.)

Mål

Ett övergripande mål med kursen är att ge studenterna insikt och praktisk färdighet i hur molekylärbiologiska fenomen kan beskrivas kvantitativt med hjälp av matematiska modeller. Efter godkänd kurs ska studenten kunna:

• formulera och analysera kvantitativa, dynamiska modeller för biokemiska reaktionsscheman 
• redogöra för fysikaliska principer som styr hastighet och noggrannhet i intracellulära enzymatiska processer 
• formulera och analysera icke-linjära ordinära differentialekvationer (ODE) för att beskriva intracellulära reaktionsnätverk 
• formulera och analysera masterekvationer för att modellera stokastik i system av kemiska reaktioner
• implementera och köra datorsimuleringar av både ODE-baserade och masterekvations-baserade modeller, samt beskriva resultaten och jämföra dessa med teori och experimentella resultat
• köra datorsimuleringar av reaktions-diffusions-modeller och beskriva resultaten i relation till teori och experimentella resultat

Innehåll

Reaktionskinetik och enzymkinetik: Reaktions- och diffusionskontroll, enzymkatalys, relaxationskinetik.

Irreversibel termodynamik: Energidissipation, noggrannhet och korrekturläsning i kemiska reaktioner.

Icke-linjär deterministisk systemanalys: Fasrumsanalys, bifurkationsteori. Stabilitet och oscillationer i biologiska reglersystem.

Mesoskopisk kinetik: Stokastiska kemiska processer, beskrivning av stokastiska biologiska system med masterekvationen.

Reaktions-diffusions-modeller: Beskrivning av rumsberoende kinetik med både partiella differentialekvationer och reaktions-diffusions-masterekvationer.

I kursen ingår programmeringsinlämningsuppgifter i MATLAB som behandlar några utvalda kontrollsystem, och illustrerar skillnaden mellan stokastisk och deterministisk analys. Dessutom ingår ett våtlabstillfälle där något exempel från kursen studeras med hjälp av fluorescensmikroskopi.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, laborationer och inlämningsuppgifter.

Examination

Skriftligt prov (3 hp), laborationer och inlämningsuppgifter (2 hp).

Om särskilda skäl finns får examinator göra undantag från det angivna examinationssättet och medge att en enskild student examineras på annat sätt. Särskilda skäl kan t.ex. vara besked om särskilt pedagogiskt stöd från universitetets samordnare för studenter med funktionsnedsättning.