Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina - Guía Docente: Scenarios 1, 2 y 3
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Máster en Bioquímica,
Biología Molecular y
Biomedicina
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Complutense de Madrid
Guía Docente:
Scenarios 1, 2 y 3
COMPUTATIONAL AND SYSTEMS
BIOLOGY
YEAR 2021/22
BIOLOGÍA COMPUTACIONAL Y DE
SISTEMAS
Curso 2021/22Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 2
SCENARIO 1. FACE-TO-FACE / ESCENARIO 1. PRESENCIAL
Course title / Nombre de la asignatura
Computational and Systems Biology / Biología Computacional y de
Sistemas
Length of course / Duración del curso
First semester / Primer semestre
ECTS credits & status / Créditos ECTS y carácter
6 ECTS Optional / Optativa
Basic contents / Contenidos básicos
Fundamentals on programming for Computational Biology. Design
and use of databases. Basic knowledge on systems biology. Dynamic
processes in biology. Use of databases and tools for metabolic
reconstruction.
Introducción a la programación básica en Biología Computacional.
Diseño y manejo de bases de datos. Elementos de Biología de
sistemas. Procesos dinámicos en biología. Utilización de bases de
datos y herramientas para la reconstrucción metabólica.
Professors & location / Profesores y ubicación
Professor/Profesor: Gabriel Piedrafita Fernández
Depart.: Bioquímica y Biología Molecular
e-Mail: gpiedraf@ucm.es
Professor/Profesor: Antonio Sánchez Torralba
Depart.: Bioquímica y Biología Molecular
e-Mail: antons04@ucm.es
Objectives & skills / Objetivos y competencias
Objectives/Objetivos
Development of user-level skills for Linux OS. Introduction to
high-level programming languages and software development.
Design and implementation of relational databases. Use of
algorithms in systems biology applications. Applying
techniques and methods for the metabolic reconstruction at
genomic scale.
Manejar a nivel de usuario el sistema operativo Linux.
Iniciación a la programación: realización de programas
mediante un lenguaje de programación de alto nivel, desarrollo
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 2Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 3
de aplicaciones y software. Diseño, implementación y manejo
de bases de datos relacionales. Familiarización con los
algoritmos empleados en bioinformática. Aplicar técnicas y
métodos para la reconstrucción metabólica a escala genómica.
Skills/Competencias
General skills/Competencias de carácter general:
CG1.- To demonstrate systematic comprehension and mastery of the
skills and methodologies related to research in the field of
systems biology and computational tools applied to dynamics
of Biological Processes.
Demostrar una comprensión sistemática y un dominio de
las habilidades y métodos de investigación que plantea el
uso de herramientas de programación y bioinformática a
la Biología de Sistemas y herramientas informáticas
aplicadas a dinámica de Procesos biológicos.
CG2.- To critically analyze, evaluate, and generate new and complex
ideas in systems biology and computational tools for
molecular biology.
Analizar de modo crítico, evaluar y desarrollar ideas nuevas
y complejas en el área de la Biología de Sistemas y
herramientas informáticas aplicadas a Biología molecular.
Specific skills/Competencias específicas:
CE2-BMES5.- To explain the usefulness of computational and
bioinformatics techniques as powerful tools for the
integration of biological information obtained from
high-throughput methodologies (genomics,
transcriptomics, proteomics, lipidomics,
metabolomics and fluxomics).
Describir la utilidad de técnicas computacionales y
bioinformáticas como potentes herramientas para
integrar la información biológica a gran escala
procedente de las nuevas técnicas de alto
rendimiento (genómica, transcriptómica,
proteómica, lipidómica, metabolónica, fluxómica).
CE2-BMES6.- To develop mathematical models and use
databases, simulators and bioinformatic tools to
acquire a global overview of function and behaviour
of macromolecules, cells and organisms.
Desarrollar modelos matemáticos y utilizar bases de
datos, simuladores y aplicaciones bioinformáticas
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 3Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 4
que permitan una aproximación global al
comportamiento y función de macromoléculas,
microorganismos, células y organismo completo.
Transversal skills/Competencias transversales:
CT1.- To elaborate, write, and defend scientific and technical
reports.
Elaborar, escribir y defender informes de carácter científico
y técnico.
CT2.- To work in multidisciplinary teams.
Trabajar en equipo.
CT4.- To demonstrate the ability to learn independently.
Demostrar capacidad de auto-aprendizaje.
CT5.- To show ethical commitment.
Demostrar compromiso ético.
CT6.- To communicate results orally and in writing.
Comunicar resultados de forma oral/escrita.
CT8.- To show motivation for scientific research.
Demostrar motivación por la investigación científica.
Situation within the Masters’ program / Contextualización
en el Máster.
Situation within the Masters’ program
Module Material Course
Advances in Molecular, Computational
Biomolecular Structural, and and Systems
Research System Biology Biology
Situación del curso en el Programa del Máster
Modulo Materia Asignatura
Avances en Biología Molecular, Biología
Investigación Estructural y de Computacional y de
Biomolecular Sistemas Sistemas
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 4Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 5
Course syllabus / Programa de la asignatura
1. Introduction to Systems Biology and the modeling of biological
processes.
Introducción a la Biología de Sistemas y a la modelización de
procesos biológicos.
2. Computational tools and programming languages in Computational and
Systems Biology.
Herramientas computacionales y lenguajes de programación en
Biología Computacional y de Sistemas.
3. Dynamics of biological processes. Self-organization phenomena in
Biology.
Dinámica de Procesos biológicos. Fenómenos de Autoorganización
en Biología.
4. Deterministic methods of study of dynamic systems simulation.
Application to models of biological interest.
Métodos deterministas de estudio de simulación de sistemas
dinámicos. Aplicación a modelos de interés biológico.
5. Stochastic methods of study of dynamic systems simulation. Application
to models of biological interest.
Métodos estocásticos de estudio de simulación de sistemas
dinámicos. Aplicación a modelos de interés biológico.
6. Methods of study of spatial processes. Application to models of biological
interest.
Métodos de estudio de procesos espaciales. Aplicación a modelos de
interés biológico.
7. Optimization methods and model fitting to experimental data.
Métodos de optimización y ajuste de modelos a datos
experimentales.
8. Networks in biology. Interaction networks. Genome Scale Models (GSM)
of metabolic networks and metabolic reconstruction.
Redes en biología. Redes de interacción. Modelos metabólicos a
escala genómica (GSM) y reconstrucción metabólica.
Methodology / Metodología y programación docente
All lectures are taught in computer rooms. 3 hours classes are
programmed into theoretical lectures (90 min approx.) and computer
hands-on practical applications concerning the previously introduced
topics (90 min approx.), including a short break. Along the practical,
students should complete exercises and questionnaires. In addition, off-
class assignments are also proposed on selected topics.
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 5Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 6
Las clases se imparten en aulas de informática con un ordenador
disponible por alumno. Las clases de 3 horas se programan en dos
partes de, aproximadamente, 1.5 horas con una pausa en el medio.
En la primera parte se realiza una presentación teórica de cada
tema con ayuda de medios audiovisuales. En la segunda, los
alumnos realizan ejercicios propuestos sobre el tema presentado. En
temas seleccionados, los alumnos realizan también trabajos fuera
del horario de clase.
The contribution of each activity to the course credits is indicated in the table
below.
La programación de la actividad docente y su contribución en los
créditos de la asignatura se indica en la tabla adjunta:
Independent
Attendance Credits
work
Activity/Actividad Presencial Créditos
Trabajo autónomo
(hr) ECTS
(hr)
Theory lectures/Clases teóricas 22 48.0 3.2
Practical applications &
Seminars/Prácticas y Seminarios 25 22.5 1.5
Tutorials/ Tutorías 3 4.5 0,3
Preparation of seminars and
exams
Preparación de trabajos y exámenes 2 23.0 1.0
Total 52 98 6
Evaluation of learning / Evaluación del aprendizaje
Evaluations will take into account:
• Class attendance: a minimum of 70% is required
• Completed questionnaires and exercises. The elaboration and
presentation of assigned work (30%)
• Final exam (60%, of which 30% will be a theoretical exam and
30% practical exercises, both parts in writing)
• Tutorial classes (10%)
Grades will be awarded on the scale of 0-10 in accordance with
RD1125/2005.
El rendimiento académico del estudiante se evaluará atendiendo a los
siguientes criterios:
• Asistencia a clases: se requiere la asistencia a como mínimo el
70% de las actividades de carácter presencial.
• Resolución de ejercicios y cuestionarios durante el curso.
Elaboración y presentación de trabajos propuestos (30%).
• Examen final (60%, del cual un 30% será un examen teórico y
otro 30% ejercicios prácticos, ambas partes por escrito).
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 6Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 7
• Tutorías (10%)
Las calificaciones estarán basadas en la puntuación absoluta sobre 10
puntos y de acuerdo con la escala establecida en el RD 1125/2003.
Language(s) of instruction / Idioma(s) en que se imparte
English/ Inglés
Bibliography & supplementary materials / Bibliografía y
recursos complementarios
- A First Course in Systems Biology / Eberhard O. Voit. Garland Science, 2012
- Systems Biology: A Textbook / Edda Klipp et al. Wiley-Blackwell, 2016
- An Introduction to Systems Biology. Design Principles of Biological Circuits
/ U. Alon. Chapman and Hall/CRS. London 2007
- Systems Biology. Properties of reconstructed Networks / B. O. Palsson.
Cambridge University Press, Cambridge 2006
- Biofísica. Procesos de Autoorganización en Biología / F. Montero y F. Morán.
Eudema, Madrid 1992
- Introduction to bioinformatics / Arthur M. Lesk, Oxford : Oxford University
Press, 2005
- Signaling Networks: Information Flow, Computation, and Decision Making
/ Evren U. Azeloglu and Ravi Iyengar. 2017. Cold Spring Harb Perspect Biol
2015;7:a005934. doi: 10.1101/cshperspect.a005934
- Basic concepts and principles of stoichiometric modeling of metabolic
networks / Timo R. Maarleveld et al. Biotechnology Journal. 2013.
DOI: 10.1002/biot.201200291
If the development of the 2021-22 academic year is affected by measures
leading to non-face-to-face attendance, the Teaching Guide will be adapted
for its transition to online remote teaching and evaluation, adopting the
measures indicated in Scenarios 2 (partly online) and 3 (online).
Si el desarrollo del curso 2021-22 se viese afectado por medidas
conducentes a la no presencialidad, se procederá a la adaptación de la Guía
Docente para su tránsito a la docencia y evaluación en línea, adoptando las
medidas que figuran en los Escenarios 2 (semipresencialidad) y 3
(totalmente virtual).
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 7Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 8
SCENARIO 2. PARTLY ONLINE / ESCENARIO 2.
SEMIPRESENCIAL
METHODOLOGY / METODOLOGÍA
• Theory, practice and seminar sessions will be taught in a regular
fashion on site, as in Scenario 1, with the same contents. Considering
the maximum presence criterion approved by the Rectorate of the UCM,
students will attend the session in person in the classroom until the full
capacity given by social-distance rules is reached. In the event that
students located in classrooms equipped with cameras do not fit in the
classroom, they will be able to follow the session virtually, either from
their home or in the public use areas authorized by the Faculty for this
purpose, which will be duly publicized in the CV. For classrooms that do
not have a camera, a rotating shift for students who can attend to the
classroom will be established, according to the numbering of the DNI.
This procedure may be modified by the teacher throughout the course,
as he deems appropriate, to adjust the capacity of the classroom with
the students attending his class.
— The teaching material used will be the same as that of Scenario
1. All the material will be made available to students through
the Campus Virtual for their use.
— The telematic means used by those students who have to follow
the sessions virtually will be the following platforms: MS Teams
available in the CV, Google Meet, Microsoft Teams or Zoom. The
teacher will keep an open virtual session to maintain a direct
and fluid feedback with the students who attend virtually, thus
being able to simultaneously show the .ppt presentation and
communicate the traditional explanations given on the
blackboard.
• Clases de teoría y prácticas y seminarios impartidos por los
profesores en el régimen habitual, como en el Escenario 1, y con el
mismo contenido. Atendiendo al principio de máxima presencialidad
aprobado por el Rectorado de la UCM, la sesión será seguida
presencialmente por los alumnos en el aula, hasta aforo completo
considerando distancia social. En el supuesto de que los alumnos
ubicados en aulas provistas de cámaras no quepan en el aula, podrán
seguir la sesión virtualmente, bien desde su domicilio o en las zonas
de uso público habilitadas por la Facultad para este fin, que estarán
debidamente publicitados en el CV. Para las aulas que no tienen
cámara, se establecerá un turno rotatorio de alumnos presenciales en
el aula, atendiendo a la numeración del DNI. Este procedimiento podrá
ser modificado por el profesor a lo largo del curso, según considere
oportuno, para ir ajustando el aforo del aula con los estudiantes
asistentes a su clase.
— El material docente utilizado será el mismo que el del Escenario
1. Todo el material quedará a disposición de los estudiantes a
través del Campus Virtual para su utilización.
— Los medios telemáticos utilizados para que los alumnos sin
presencialidad en el aula sigan virtualmente las sesiones serán
las plataformas: MS Teams disponible en el CV, Google Meet,
Microsoft Teams o Zoom. El profesor mantendrá abierta una
sesión de este tipo para mantener una relación directa y fluida
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 8Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 9
con los estudiantes que asisten virtualmente, pudiendo así
proyectarse simultáneamente la presentación .ppt y seguir las
tradicionales explicaciones que se den en la pizarra.
• Individual tutorials
They will be carried out by videoconference and/or email.
• Tutorías Individuales
Se realizarán por video conferencia y/o correo electrónico.
• Student’s follow-up
In the teaching part that is carried out in person, the same techniques
used in the traditional way will be followed.
In the virtual teaching part, the follow-up will be carried out by various
techniques, as the teacher considers: through the activity registration
tool of each session (MS Teams), the name of the attendees (Google
meet), signature sheet enabled in the CV as a questionnaire, analysis
of downloads made by students in the CV, etc.
• Seguimiento del alumnado
En la parte de docencia que se realiza de forma presencial se seguirán
las mismas técnicas empleadas de forma tradicional.
En la parte de docencia virtual el seguimiento se realizará por diversas
técnicas, según considere el profesor: mediante la herramienta de
registro de actividades de cada sesión (MS Teams), el nombre de los
asistentes (Google meet), hoja de firmas habilitada en el CV a modo
de cuestionario, análisis de descargas efectuadas por los alumnos en
el CV, etc.
EVALUATION / EVALUACIÓN
In-person, face-to-face exams will be carried out following the
procedure described in Scenario 1.
Se realizarán exámenes presenciales con el procedimiento descrito en
el Escenario 1.
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 9Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 10
SCENARIO 3. ONLINE / ESCENARIO 3. TOTALMENTE
VIRTUAL
METHODOLOGY / METODOLOGÍA
• Virtual theory, practice and seminar sessions: will be taught
following upload to the Campus Virtual of the subject lessons with
theoretical content of the topic and Power Point/PDF presentation,
which may be accompanied by voice recordings with explanations as if
it were a face-to-face class, as well as videos or other types of media
that the teachers of the subject consider of relevance and interest (e.g.
pdf documents of diagrams, written by hand, which collect the
teacher's “blackboards” as if they were face-to-face classes). This
material may be accompanied by questionnaires of 20-40 specific
questions for each topic that constitute both a study guide and a self-
assessment method. Likewise, online, synchronous classes may be
taught at time slots established for the class, through the use of
platforms such as MS Teams, Google Meet or Zoom, which allow the
participation of students and the interaction of students with the
teacher, and/or asynchronous sessions, by class recording and
uploading to the Campus Virtual.
• Clases de teoría y prácticas y seminarios virtuales: se realizarán
publicando en el Campus Virtual las lecciones de las asignatura con
contenido teórico del tema y presentación de Power Point/PDF, que
podrán estar acompañadas de grabaciones de voz con explicaciones
como si fuese una clase presencial, así como videos u otros tipos de
materiales que los profesores de la asignatura consideren de relevancia
e interés (p.ej. documentos en pdf de esquemas, escritos a mano, que
recogen las “pizarras” del profesor como si se tratase de clases
presenciales). Este material podrá ir acompañado de cuestionarios de
20-40 preguntas específicos para cada tema que son a la vez una guía
de estudio y un método de autoevaluación. Asimismo, se podrán
impartir clases online, síncronas, en el horario establecido para la clase,
mediante el empleo de plataformas como MS Teams, Google Meet o
Zoom, que permiten la participación de los alumnos y la interacción de
los alumnos con el profesor, y/o asíncronas, mediante grabación de la
clase y subida al Campus Virtual.
• Practices will be replaced by virtual sessions supported by explanatory
presentations or tutorials. Yet, priority will be given to the synchronous
mode to fit the regular schedule of the subject. The teaching staff will
give instructions to the students through the Campus Virtual or in
individualized sessions for the installation of the software tools required
for the practices on their personal computers. If there was a specific
case in which this was not possible, alternative work means would be
sought for these students through web environments that provide
similar functionalities.
• Las prácticas serán sustituidas por sesiones virtuales apoyadas por
presentaciones explicativas o tutoriales. Se dará prioridad a la
modalidad síncrona en el horario habitual de la asignatura. El
profesorado dará indicaciones al alumnado a través de Campus Virtual
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 10Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 11
o en sesiones individualizadas para la instalación en sus ordenadores
personales de las herramientas de software requerido en las prácticas.
Si existiera algún caso puntual en el que esto no fuera posible, se
buscarán alternativas de trabajo para esos alumnos a través de
entornos web que proporcionen similares funcionalidades.
• Virtual tutorials for doubts/question resolution will be carried out
through individualized or small-group tutorials, arranged at time slots
other than the established class schedule. The MS Teams platform
(Campus Virtual) will be used. Other resources such as the Campus
Virtual chat, Zoom or email will also be used.
• Tutorías virtuales para la resolución de dudas se llevarán a cabo
mediante tutorías de forma individual o en grupos reducidos, que se
realizarán en horas diferentes al horario de las clases. Se utilizará la
plataforma de MS Teams (Campus Virtual). También se utilizarán otros
recursos tales como el chat del Campus virtual, Zoom o correo
electrónico.
• Student’s follow-up
It will be carried out in a similar fashion as described in Scenario 2 for
virtual teaching.
• Seguimiento del alumnado
Se realizará igual que lo descrito en el Escenario 2 para la docencia
virtual.
EVALUATION / EVALUACIÓN
Exams will be carried out online and will be given the same score weight as
on-site exams.
Los exámenes de la asignatura se realizarán en línea y tendrán la misma
valoración que el examen presencial.
EVALUATION PROTOCOL GUIDELINES / DESCRIPCIÓN DEL
PROTOCOLO DE EVALUACIÓN
• Student’s identification:
In the minutes prior to the start of the exam, students must deliver a
document of commitment written by hand and digitized in PDF format,
accepting the rules for doing the test. The text of the document,
prepared by the Department, will be available within the subject’s
Campus Virtual space. This document must be filled with: name and
surname, signature, place and copy of the DNI. The identification of the
students who take the exam will be carried out through: (i) login to the
Campus Virtual questionnaire environment (ii) video image through
Google Meet, Zoom or MS Teams (using the computer camera or mobile
phone), and (iii) telematic communication through online platform chat
during the examination.
• Identificación de estudiantes:
En los minutos anteriores al inicio del examen, los alumnos deberán
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 11Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 12 entregar un documento de compromiso escrito a mano y digitalizado en formato PDF, aceptando las normas para la realización de la prueba. El texto del documento, elaborado por el Departamento, estará disponible en el espacio de la asignatura del Campus Virtual. En dicho documento se deberá hacer constar: nombre y apellidos, firma, lugar y copia del DNI. La identificación de los alumnos que realicen el examen se llevará a cabo a través de: (i) entrada al Campus Virtual al entorno de cuestionarios (ii) imagen de video a través de Google Meet, Zoom o MS Teams (desde la cámara del ordenador o del móvil), y (iii) comunicación telemática a lo largo del examen por el chat de las plataformas. • Type of exam: Exams will be carried out using the different tools within UCM Campus Virtual. In particular, this includes the Moodle questionnaires, with the possibility of taking diverse multiple-choice questions and free-text essay-type questions. • Tipo de examen: Se realizarán exámenes empleando las diferentes utilidades del Campus Virtual de la UCM. En concreto los cuestionarios de Moodle, con la posibilidad de realizar diferentes tipos de preguntas de test y preguntas de ensayo con texto libre. • Student’s follow-up during the exam: During the test, students must have a (computer or mobile phone) camera connected that makes it possible for the teacher to verify compliance with the commitment signed by the student to take the exam individually and with the indicated means. • Seguimiento de estudiantes durante la prueba: Durante la realización de la prueba, los alumnos deberán tener conectada una cámara (del ordenador o del móvil) que haga posible la comprobación por parte del profesor del cumplimiento del compromiso firmado por el alumno para realizar el examen de forma individual y con los medios indicados. • Exam revision: Students who wish to review their own exam will request an appointment for the review by submitting a Campus Virtual form. The individual review schedule will be set through MS Teams or Google Meet. • Revisión de exámenes: Los estudiantes que deseen revisión solicitarán cita para la revisión a través de un formulario en el Campus Virtual. Se establecerá la agenda de revisiones individuales mediante MS Teams o Google Meet. • Mechanism for tracking/recording the evaluation tests for later visualization and proof of evidence: The professor will keep the files (in the specified electronic format) of Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 12
Máster en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina 13
the examination exercise sent by the student, with the partial marks
that he deems appropriate. In addition, the exam session may be
recorded, with the limitations established by the UCM, for later review
if necessary. This recording, if made, will be stored with the necessary
security measures on UCM owned equipment and will be deleted after
the review time.
• Mecanismo empleado para la documentación/grabación de
las pruebas de evaluación para su posterior visualización y
evidencia:
El profesor conservará los ficheros (en el formato electrónico que se
especifique) del ejercicio de examen enviados por el estudiante, con las
calificaciones parciales que estime oportunas. Además, se podrá
proceder a la grabación de la sesión del examen, con las limitaciones
establecidas por la UCM, para posterior revisión si fuera necesario. Dicha
grabación, de efectuarse, se almacenará con las medidas de seguridad
necesarias en equipos de UCM y será eliminada pasado el tiempo de
revisión.
Masters’ degree in Biochemistry, Molecular Biology and Biomedicine 13También puede leer
