Analisi della rete metabolica

I biologi si trovano di fronte a due domande fondamentali sui sistemi viventi. Innanzitutto, se ogni molecola di una cellula viene sostituita nel tempo, è sempre la stessa cellula? In secondo luogo, se ogni cellula di un organismo viene sostituita nel tempo, si tratta sempre dello stesso organismo? Le tecnologie ad alto rendimento sono progredite in modo significativo e abbiamo una comprensione degli «schemi elettrici» dei sistemi viventi. Nel corso, imparerai a conoscere il fabbisogno energetico delle cellule viventi nella biosintesi, nel trasporto dei nutrienti e nel mantenimento delle cellule. Scopri i tre punti cardinali della bioenergetica, che evidenziano l'importanza dell'ATP (adenosina trifosfato) nella sintesi dei biocarburanti, nel mantenimento cellulare, nella motilità microbica e nella risintesi delle macromolecole. Studia il processo di formazione dell'ATP dalla catena di trasporto degli elettroni (noto anche come fosforilazione) e i sistemi mediante i quali le cellule superano la carenza di energia in condizioni anaerobiche. Allo stesso modo, esaminate la legge dell'azione di massa, nonché i modelli di induzione e repressione della regolazione genica. Impara a distinguere tra annotazioni unidimensionali e bidimensionali delle sequenze genomiche: la differenza ti aiuterà a identificare gli open reading frame (ORF), le funzioni dei prodotti genici e i modelli matematici (matrice stechiometrica) per rappresentare le interazioni tra i componenti. Sapevi che misurare i flussi metabolici (cioè il fenotipo della cellula) è un problema di biologia dei sistemi? Scopri come gli ingegneri metabolici adottano metodologie di ingegneria dei sistemi per identificare l'evoluzione delle funzioni biologiche e le proprietà emergenti di cellule e comunità

Successivamente, scoprirai il «senso dello scopo» di ogni cellula microbica, nonché gli stati funzionali e le proprietà delle reti biologiche. Considerate che avete molte opzioni per stampare i documenti che avete salvato nel vostro computer. Analogamente alle opzioni equivalenti per la stampa di un documento, verranno delineati i numerosi modi in cui una cella può svolgere le sue varie funzioni. Si confrontano e si contrappongono i due tipi di modelli di rete biologica per scoprire i punti di forza e di debolezza di entrambi gli approcci. Il modulo sulle reti regolatorie trascrizionali tratterà i tre tipi di dati fondamentali, i problemi associati a ciascun sistema regolatorio e il loro significato nel comportamento cellulare. Studia il processo di ricostruzione delle reti e gli effetti del metabolismo intermedio, che elabora le loro strutture regolatorie. Inoltre, imparerai nuovi metodi che ti aiuteranno a concettualizzare correttamente i quattro livelli vitali delle funzioni di rete. Il modulo sulla ricostruzione del modello metabolico su scala genomica esamina l'annotazione del genoma, le procedure di identificazione dei dati biochimici e fisiologici e l'analisi quantitativa. Acquisisci familiarità con i passaggi per l'annotazione del genoma e consulta i numerosi database in cui i dati di rete possono essere curati e ampliati

Infine, la rappresentazione matematica delle reti ricostruite risponde a domande chiave come: «Quali sono le caratteristiche delle strutture per le reazioni chimiche nelle reti rimodellate?» e «Cosa dice la formulazione matematica sullo stato delle reti biologiche e chimiche?». Discernere le caratteristiche di base della matrice stechiometrica e la sua interconnessione con i coefficienti stechiometrici. Imparerai anche a conoscere i confini della rete, le mappe di rete e come utilizzare i dati multi-omici tramite biotrasformazione per generare informazioni dal database. Scoprite come è possibile distinguere i sistemi determinati da quelli sottodeterminati. Quindi, verranno discussi i vincoli che riguardano tutte le cellule viventi e i concetti dello spazio limitato della matrice stechiometrica, nonché le aree tematiche dei cicli termodinamicamente irrealizzabili. Inoltre, consideriamo i quattro metodi di ottimizzazione per la ricostruzione e l'analisi basate sui vincoli (COBRA) delle reti metaboliche. Vengono spiegati i sistemi per la ricerca dell'accoppiamento di flusso, nonché i modelli completi di analisi dinamica del bilancio di flusso (DFBA) e di delezione genica. Gli aspetti complessi e altamente tecnici di questo corso sono stati sapientemente semplificati per renderti più emozionante e gratificante quando affronti la sfida. Iscrivetevi a questo corso oggi stesso