هدف از این درس آشنا ساختن دانشجویان با عمکرد سیستمهای زیستی بر اساس مدلسازی آن با سیستمهای دینامیکی در سطح مولکولی و سلولی است. بعنوان نمونه های اصلی این گونه سیستمها، تمرکز درس بر روی مدلهای ریاضی بیان ژن و سلولهای عصبی خواهد بود. این درس دانشجویان را قادر میسازد که در تحلیل رفتارهای زیستی در سطح سلولی-مولکولی، از مدلهای مناسب ریاضی استفاده نموده و بجای توصیف کیفی رفتارهای پایه، انها را بصورت کمی مدلسازی نمایند. آشنایی با ساختارهای شبکه ای در تحلیل رفتار سیستمهای زیستی نیز در این درس در این راستا صورت میپذیرد.

1. آشنایی و کاربردها (۱ جلسه)
2. مروری بر بیولوژی مولکولی و سلولی (۲ جلسه)
3. مقدمه ای بر تکنیک‌های آزمایشگاهی برای دست‌یابی به داده‌های زیستی، شامل اندرکنش‌های پروتئین-پروتئین، آنالیز توالی ژنوم، آنالیز بیان ژن‌ها و پروتئین‌ها، آنالیز متابولوم و شارهای متابولیک (۲ جلسه)
4. مقدمه ای بر علوم سامانه ای (Systems Science) (دو جلسه)
   • مقایسه‌ی دو دیدگاه جزء نظر و کل نگر
   • اصول حاکم بر سامانه‌های زیستی
5. مدلسازی ریاضی سیستمهای زیستی (۸ جلسه)
   • مدل بیان ژن: معادلات دیفرانسیل خطی برای واکنشهای شیمیایی
   • مدلهای زمانی و رگولاسیون خودکار
   • مدل سلولهای عصبی: مدل انتگرال و آتش، مدل Hudgkin-Huxley
6. مدلهای غیر خطی و آنالیز صفحه فاز (۲ جلسه)
7. پایداری، Bistability، Bifurcation: کاربرد در مدل های تمایز (۲ جلسه)
8. سوییچ های زیستی در مدلهای ژنی و عصبی (۱ جلسه)
9. اسیلاتورهای زیستی (۱ جلسه)
10. تحلیل ساختاری شبکه‌های زیستی (۵ جلسه)
    • محدودیت مدل‌های مبتنی بر نظریه گراف
    • تحلیل مبتنی بر قید شار متابولیک و شار اطلاعات در شبکه‌های زیستی
11. تحلیل شبکه‌های متابولیک به منظور بهینه‌کردن تولید در فرایندهای بیوشیمیایی (۲ جلسه)

• آزمون میان‌ترم: ۲۵ درصد
• آزمون‌‌ پایانی : ۳۵ درصد
• کوییز و تمرین : ۲۰ تا ۲۵ درصد
• پروژه : ۱۵ تا ۲۰ درصد