Моделирование биохимических и генетических процессов в клетке
Учебные материалы по биологии / Моделирование биохимических и генетических процессов в клетке

Введение

Каждая биологическая система обладает свойством саморегуляции, то есть способностью перестраиваться в зависимости от внешних воздействий так, чтобы сохранился оптимальный уровень ее функционирования.

Существуют различные способы регуляции жизнедеятельности клетки, которые можно условно отнести к генетическому, биохимическому и физиологическому уровням регуляции. В пределах каждого из них действуют механизмы, в основе которых лежит последовательность конкретных метаболических процессов. Понять динамические свойства этих регуляторных механизмов можно на основе общесистемного подхода, рассматривающего поведение каждого из элементов сложной системы как результат его взаимодействия с остальными элементами.

Одним из наиболее развитых подходов для решения этой проблемы в современной биофизике является математическое моделирование. В кинетических моделях отражается динамика изменения концентраций различных составных элементов биологической системы, которая определяется скоростями отдельных элементарных реакций.

В основе процессов обмена клетки со средой и внутреннего метаболизма лежит сложная сеть организованных определенным образом во времени и пространстве различных реакций. В результате этих процессов изменяются концентрации различных веществ, численность отдельных клеток, биомасса организмов или, например, величина трансмембранного потенциала в клетке. Изменения всех этих переменных величин во времени составляют кинетику биологических процессов, которую хорошо описывают современные математические модели [1].

На сегодняшний день благодаря развитию математического моделирования возможность создания комплексной математической модели клетки, способной учитывать кинетику изменения содержания основных компонентов клетки, осуществлять исследование метаболических процессов, а также анализировать генетический материал, стала осуществимой, по крайней мере, для прокариот. Однако есть сложности в построении подобной модели для эукариотических клеток, ввиду большого количества исследуемых параметров и сложности взаимодействия изучаемых параметров клетки между собой.

Целью работы стало:

изучение и освоение основ работы современных программных обеспечений для осуществления моделирования всех биохимических и генетических процессов в клетке

построение математической модели динамики изменения объема и потенциала эритроцита в зависимости от концентраций проникающих ионов и рН внеклеточной среды на базе ранее созданной модели для липосомы

Выполняя построение математической модели, мною были поставлены следующие цели:

осуществить расчет изменения потенциала, объема, водного потока и концентраций проникающих ионов эритроцита в зависимости от внеклеточного рН

осуществить симуляцию гибели эритроцита методом фиксации трансмембранного потенциала

исследовать скорость изменения потенциала, объема, водного потока и концентраций проникающих ионов эритроцита в зависимости от низких показателей внеклеточного рН (0,3 - 0,9)

    Смотрите также

    Влияние эдафических факторов на почвенные организмы
    ВВЕДЕНИЕ Почва - основа природы суши. Можно до бесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная из известных планет, которая имеет удивительную плодородную ...

    Проблемы моделирования трехмерной структуры белков. Методы их решения
    ВВЕДЕНИЕ Белки - универсальные биополимеры, из которых строится жизнь, - выполняют весь спектр биологических функций: от структурной до каталитической. Именно белки играют максимум ро ...

    Эколого-биологические особенности отряда приматы
    ВВЕДЕНИЕ Приматы это группа животных, которая по большинству биологических характеристик не отличаются от современных человеческих популяций, а ее эволюционные пути разошлись с путям ...

     
     




    Copyright © 2013 - Все права защищены - www.biotheory.ru