Processes in molecular biology and genetics take place at different length and time scales. The course deals with modelling at the mesoscopic scale, where the atoms of the biomolecules are united in larger entities. Students will first deepen their knowledge of nucleic acid structure and dynamics, an important application field of the course. Mesoscopic models of biomolecules and the solvent, including the necessary mathematical tools, are then exposed. Biomolecules often behave as stochastic systems, exhibiting transitions between different conformational states. The course therefore also includes an introduction to Markov processes and their algorithmic realization. Case studies will present selected problems based on current journal literature.
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Procesy studované v molekulární biologii a genetice probíhají na různých délkových a časových škálách. Tématem kursu je modelování na mezoskopické úrovni, kde jsou atomy biomolekul sdruženy do větších celků. Studenti si nejprve prohloubí znalosti struktury a dynamiky nukleových kyselin, které budou důležitou aplikační oblastí kursu. Dále se probírají mezoskopické modely biomolekul a rozpouštědla, včetně potřebného matematického aparátu. Biomolekuly se často chovají jako stochastické systémy, přecházející mezi jednotlivými konformačními stavy. V kursu je proto zařazen i úvod do Markovových procesů a jejich algoritmické realizace. Případové studie představí vybrané problémy podle aktuální časopisecké literatury.
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Aim of the course -
Students will know:
They will learn basic approaches to mesoscopic biomolecular modelling
They will learn how to model electrostatic and hydrodynamic interactions at the mesoscale
They will be able to formulate and implement Markov models of conformational dynamics
They will get acquainted with current applications of mesoscopic modelling to molecular biology and genetics
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Studenti budou umět:
Osvojí si základní poznatky o mezoskopickém modelování biomolekul
Naučí se modelovat elektrostatické a hydrodynamické interakce na mezoskopické škále
Dokáží formulovat markovovské modely konformační dynamiky a realizovat je na počítači
Seznámí se s aktuálním použitím mesoskopického modelování v problémech molekulární biologie a genetiky
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Course completion requirements -
Oral exam
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Ústní zkouška
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Literature -
R: J. N. Israelachvili, Intermolecular and surface forces. Elsevier 2011
R: C. Gardiner, Stochastic methods. Springer 2009
D: L. E. Reichl, A modern course in statistical physics, Wiley 1998
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Z: J. N. Israelachvili, Intermolecular and surface forces. Elsevier 2011
Z: C. Gardiner, Stochastic methods. Springer 2009
D: L. E. Reichl, A modern course in statistical physics, Wiley 1998
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
Syllabus -
1. Biomolecular modelling in molecular biology and genetics
2. Structure and dynamics of nucleic acids
3. United atom models
4. Rotations and their description
5. Biomolecules represented by systems of rigid bodies
6. Polymer models
7. Vectors and tensors
8. Mesoscopic models of electrostatic interactions
9. Hydrodynamic interactions
10. Markov processes
11. Numerical implementation of random processes
12.–14. Case studies
Last update: Svozil Daniel (23.05.2018)
1. Biomolekulární modelování v problémech molekulární biologie a genetiky
