Es bien patente la importancia que la tecnología ha adquirido en los sistemas biológicos, y son muchas las disciplinas científicas que directa o indirectamente están colaborando en los grandes avances que se están produciendo tanto en el conocimiento como en el control de los procesos bio-inspirados. No obstante, su gran complejidad les hace inabordables de forma detallada, por lo que el uso de modelos simples resulta esencial para comprender su funcionamiento y para tratar de profundizar en su estructura interna.

En esta asignatura se abordarán aspectos generales de los sistemas biológicos, algunos a nivel celular, otros a nivel intercelular y otros a nivel funcional, mediante modelos dinámicos. Se analizarán las estructuras elementales de realimentación que pueden explicar su comportamiento y se identificarán sus parámetros característicos. El agrupamiento de estas estructuras elementales permitirá  conformar modelos más representativos de los procesos biológicos. En la asignatura también habrá oportunidad de analizar aspectos de control que surgen de forma natural y otros que aparecen artificialmente. Entre ellos, la regulación del colesterol, la relación glucosa-insulina, la homeostasis, el crecimiento de biomasa, la fermentación. En definitiva, la asignatura pretende que el estudiante desarrolle habilidades y destrezas que le capaciten para abordar problemas de modelado, simulación y control en relación con los sistemas biológicos.

Bio-sistemas es una asignatura optativa de 6 créditos, como todas las asignaturas del Máster en Ingeniería de Sistemas y de Control. Constituye una materia por sí misma, pero junto con la asignatura Dinámica Evolutiva conforma uno de los ocho módulos del máster, el módulo VII, dedicado a Tecnología bio-inspirada.

Dado que se ubica en el segundo semestre del curso, el estudiante que  decida cursar esta asignatura habrá podido cursar previamente la asignatura de Modelado de sistemas dinámicos y/o la asignatura de Simulación, teniendo así un primer contacto con el comportamiento dinámico que presentan la mayoría de los sistemas y con las ecuaciones matemáticas que permiten describirlo. Con el modelo y simulación de algunos ejemplos relevantes se pretende que el estudiante adquiera competencias sobre procesos tecnológicos en los que participan seres vivos.

Es recomendable que el estudiante posea conocimientos de Dinámica de Sistemas. También le puede venir bien haber cursado previamente la asignatura de Modelado de sistemas dinámicos y la asignatura de Simulación.

PROFESOR EXTERNO DE MASTER UNIVERSITARIO

La asignatura está virtualizada en la plataforma educativa aLF de la UNED, por lo que la tutorización y seguimiento de los estudiantes se hará principalmente a través del curso virtual. Se invita a todos los estudiantes a participar activamente en el curso virtual. De esta participación y de la participación del equipo docente saldremos todos beneficiados.

El estudiante también podrá ponerse en contacto con los profesores por teléfono, por correo electrónico o mediante una cita personal.

 D.ª Rocío Muñoz Mansilla
Tel.: 91 398 82 54
Correo electrónico rmunoz@dia.uned.es
Despacho 5.13
Lunes de 16:00 a 20:00
Dpto. de Informática y Automática.
E. T. S. I. Informática. UNED
C/ Juan del Rosal, 16. 28040 Madrid

 D.ª Matilde Santos Peñas
Tel.: 91 394 76 20
Correo electrónico msantos@ucm.es
Despacho 338, Facultad de Informática, UCM
Miércoles y viernes de 10:00 a 12:00
Dpto. de Arquitectura de Computadores y Automática.
Facultad de Informática. Universidad Complutense de Madrid.
C/ Profesor García Santesmases 9. 28040 Madrid

Competencias Básicas:

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales:

CG01 - Adquirir capacidad de iniciativa y motivación; planificación y organización; y manejo adecuado del tiempo.

CG02 - Ser capaz de seleccionar y manejar adecuadamente los conocimientos, recursos y estrategias cognitivas de nivel superior apropiados para el afrontamiento y resolución de diverso tipo de tareas/problemas con distinto nivel de complejidad y novedad: análisis y síntesis.

CG03 - Ser capaz de aplicar los conocimientos a la práctica y resolver problemas en entornos nuevos o poco conocidos.

CG04 - Ser capaz de desarrollar pensamiento creativo, razonamiento crítico y tomar decisiones

CG05 - Ser capaz de seguir, monitorizar y evaluar el trabajo propio o de otros, aplicando medidas de mejora e innovación.

CG06 - Ser capaz de comunicarse y expresarse, tanto oralmente como por escrito, en castellano y otras lenguas, con especial énfasis en inglés

CG07 - Desarrollar capacidades en comunicación y expresión matemática, científica y tecnológica

CG08 - Ser capaz de utilizar las herramientas y recursos de la Sociedad del Conocimiento: manejo de las TIC, búsqueda de información relevante, gestión y organización de la información, recolección de datos, el manejo de bases de datos y su presentación.

Competencias Específicas:

CE01 - Abordar el tratamiento de procesos industriales, aeronáuticos o navales de distinta tecnología (mecánicos, electrónicos, sociales, ...) recurriendo a diferentes soluciones.

CE02 - Montar sistemas de control sobre procesos reales, incluyendo sensores, actuadores, fusión de datos, comunicaciones, microcontroladores, etc.

CE03 - Ser capaz de realizar búsquedas bibliográficas y de documentación técnica para la resolución de problemas

Además de contribuir en los resultados de aprendizaje generales del máster, se espera que esta asignatura proporcione al estudiante:

• Comprensión sobre la naturaleza dinámica de los sistemas biológicos y las estructuras elementales de realimentación que determinan su comportamiento.
• Capacidad para representar mediante ecuaciones matemáticas ciertos comportamientos básicos de los sistemas biológicos y para analizar cómo influyen en ellos sus parámetros característicos.
• Destrezas para la representación de comportamientos más complejos de los sistemas biológicos como agregación de comportamientos básicos. 
• Capacidad para detectar y simular el comportamiento autorregulador de algunos sistemas biológicos.
• Comprensión sobre los fundamentos de ciertos procesos biológicos controlados, tales como el cultivo celular, las técnicas empleadas y sus aplicaciones.
• Comprensión sobre el crecimiento controlado de microorganismos como proceso básico en muchas fermentaciones.
• Destreza en el manejo de un entorno de modelado y simulación basado en la Dinámica de Sistemas.

 En esta asignatura se seguirá la metodología de educación a distancia. Esta metodología se apoya en el uso de plataformas educativas de la UNED y prevé que la asignatura disponga de un curso virtual. El estudiante tendrá a su disposición un material didáctico para seguir la asignatura, recibirá orientaciones y apoyo del equipo docente a través de las herramientas proporcionadas por el curso virtual, y podrá entrar en contacto con sus compañeros.

El tipo de actividades previstas en esta asignatura (estudio teórico, resolución de problemas, utilización de herramientas informáticas) se incorporarán de forma gradual en el material preparado específicamente por el equipo docente, así como a través del curso virtual. Las actividades formativas atenderán el siguiente reparto orientativo de créditos: 25% de tipo teórico, 55% de tipo práctico y 20% de trabajo autónomo.

La bibliografía básica de esta asignatura son los apuntes elaborados por el equipo docente.

Alon, U.: An Introduction to Systems Biology: Design principles of biological circuits. Chapman & Hall/CRC, 2007.

Aström, K. J. y Murray, R. M.: Feedback Systems: An introduction for Scientists and Engineers. Princeton University Press, 2008.

Del Vecchio, D. y Murray, R.M.: Biomolecular Feedback Systems. Princeton University Press, Version 1.0b, September 14, 2014. Disponible en: http://www.cds.caltech.edu/~murray/BFSwiki/index.php/Main_Page

Murray, J. D.: Mathematical Biology. I: An Introduction. Third Edition. Springer-Verlag. New York, 2002.

Artículos científicos

El estudiante accederá a través del curso virtual a todo el material didáctico (orientaciones, apuntes, presentaciones y artículos científicos) relacionado con la asignatura.