la biologia de sistemas, Apuntes de Ciencias del Mar. Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir (UCV)
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la biologia de sistemas, Apuntes de Ciencias del Mar. Universidad Católica de Valencia San Vicente Mártir (UCV)

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Asignatura: biología celular, Profesor: Jose Tena, Carrera: Ciencias del Mar + Biotecnología, Universidad: UCV
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BIOLOGÍA DE SISTEMAS La biología de sistemas es el estudio de cómo las moléculas interactúan y funcionan conjuntamente para dar lugar a la maquinaria subcelular que conforma las unidades funcionales capaces de realizar las operaciones que son necesarias para la actividad fisiológica de células, tejidos y órganos.

molécula-> célula-> tejidos, órganos-> funciones fisiológicas

La biología de sistemas usa del conocimiento en bioquímica, biología celular y molecular para entender cómo se originan y funcionan a nivel de la maquinaria subcelular las actividades fisiológicas que observamos. El problema que trata de resolver es: ¿Cómo manejarnos con la enorme complejidad de los sistemas celulares?

Ejemplo. Modelo de actividades celulares implicadas en el fenotipo tumoral en el cáncer colorrectal. Nota: no es necesario aprenderse nada de esta figura, solo está a título ilustrativo.

Para ello, trabaja desarrollando modelos computacionales que integran datos procedentes de experimentos que miden muchos componentes celulares simultáneamente (proteínas, expresión de genes, ARN mensajeros, lípidos, etc.). Por ejemplo, un experimento único mediante los llamados DNA microarrays (o “chips de ADN”) puede generar una masa enorme de datos, ya que el microarray mide los ARNm de decenas de miles de genes en la célula simultáneamente, ofreciendo una visión global de lo que está pasando en la célula en cuanto a la expresión génica un momento dado.

Estos modelos se apoyan en descripciones matemáticas de la interacción entre las moléculas y componentes subcelulares. Las modelos habituales se basan en ecuaciones diferenciales ordinarias o en ecuaciones diferenciales parciales.

Ejemplos. Figura superior: modelo basado en ecuaciones diferenciales ordinarias (respuesta de la célula a la estimulación con norepinefrina, NE). Figura inferior: modelo basado en ecuaciones diferenciales parciales (efecto sobre RAS de la activación del receptor del factor de crecimiento epidérmico EGFR). Nota: no es necesario aprenderse nada de estos ejemplos, solo están a título ilustrativo.

Una vez se ha construido un buen modelo computacional e introducido en él los datos o parámetros procedentes de experimentos y medidas realizados sobre

células en el laboratorio, podemos usar un ordenador para entender “qué pasa” a nivel subcelular cuando aplicamos por ejemplo tal fármaco a la célula. O mejor aún, hacer predicciones ayudados de un computador de “qué pasará sí…” por ejemplo aplicamos un inhibidor de una enzima esencial de una ruta bioquímica, o modificamos la expresión de un gen, o introducimos un virus determinado en el sistema celular. Las posibilidades de ampliación del conocimiento y las aplicaciones biotecnológicas que ofrece la biología de sistemas son enormes.

RESUMEN.

Para preparar esta parte para el examen hay que saber:

• Qué es la biología de sistemas

• Cómo se trabaja en biología de sistemas

• Qué quiere decir que “desarrolla modelos” y cuáles son las herramientas matemáticas principales que utiliza

• Para qué sirve la biología de sistemas

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