Реферат на тему: Обзор литературы. Модель Д. Тостесона. Модель Е. Якобссона

Введение

В настоящее время математическое моделирование нашло применение в различных научных областях и значительно помогло решить ряд вопросов, которые ранее были трудными и даже невозможными для экспериментального исследования. Особенно важным в данном контексте стало моделирование связей в метаболизме клетки, которое позволяет предсказывать неожиданные взаимосвязи между биохимическими реакциями и понимать их роль для клетки.

Один из ярких примеров такого моделирования - математическая модель, созданная Виргилио Лью и Робертом Букчи в 1986 году. Она объединяет последние данные об осмотическом поведении гемоглобина, свойствах буферов клетки и особенностях транспорта ионов через мембрану эритроцитов человека. Эта модель позволяет более глубоко понять взаимодействия и причины ряда биохимических процессов в клетке. прогнозировать изменения в объеме клетки, ионном составе и рН эритроцита в течение определенного времени и сравнить результаты с экспериментом [1]. Для достижения этих целей были изучены основы работы с программой Виргилио Лью и Роберта Букчина, а также построена математическая модель динамики изменения объема и потенциала клетки (липосомы) в зависимости от концентраций внутри- и внеклеточных ионов ().

В процессе создания математической модели мной были поставлены следующие задачи: правильно рассчитать изменение объема клетки, то есть предсказать, как он будет изменяться со временем, на основе концентраций ионов; определить изменения в ионном составе и показателях рН эритроцита; анализировать полученные результаты и сравнивать их с данными из литературы.

Для достижения поставленных целей я использовал способ вычислений, который позволяет прогнозировать изменения в объеме, рН и ионном составе эритроцита за определенный промежуток времени. Полученные данные были сравнены с результатами эксперимента [1]. Мною было разработано усовершенствованное устройство, которое точно определяет, как клетка ведет себя в гипертоническом и гипотоническом растворах. Для этого выбрана модель идеального осмолятора. Также, я просчитал время, необходимое для интеграции, чтобы эта информация могла быть использована в будущих расчетах.

Осуществление правильного расчета потенциала Е клетки важно для обеспечения электронейтральности. В процессе работы над проектом, я определил область допустимых значений величин проницаемостей, чтобы гарантировать, что потенциал будет находиться в пределах допустимого диапазона.

Дальнейшие исследования показали, что изменение объема клетки сильно зависит от величины проницаемости для воды и ионов. С помощью нашей разработанный модели мы смогли выявить, как эти факторы влияют на скорость изменения объема клетки.

Таким образом, мое исследование дало возможность создать модель, оценить интеграционный интервал, провести правильный расчет потенциала Е клетки и исследовать влияние проницаемости воды и ионов на скорость изменения объема клетки. Все эти результаты помогут нам лучше понять осмотическое поведение клетки и его влияние на ее функционирование.

Оглавление

- Введение

- Обзор литературы .1 Модель Д. Тостесона

- Модель Е. Якобссона

- Модель В. Лью и Р. Букчина

- Модель Е-cell системы Глава 2. Материалы и методы

- Математический пакет Maple

- Порядок вычислений

- Расчет начального состояния клетки

- Вычисление изменений параметров клетки Глава 3. Результаты и анализ моделирования

- Расчет изменения объема клетки

- Влияние гипертонического и гипотонического растворов

- Оценка допустимого интервала расчета

- Расчет потенциала клетки

- Определение области допустимых значений величин проницаемостей

- Влияние различных величин проницаемости для воды на скорость изменения объема клетки Выводы

- Литература

- Приложения

Список литературы

1. Lew V.L., Bookchin R.М. Volume, рН and ioncontent regulation in humаn red cells: Analysis оf transient behavior with аn integrated model // J. Membrane Biol. - 1986. -

. Tosteson D.С., Hoffman J.F., Regulation оf cell volume by active cation transport in high and low potassium sheep red cells// J. Gen. Physiol. 1960. V. 44. Р. 169-194

3. Jakobsson Е. Interactions оf cell volume, membrane potential, and membrane transport parameters// Amer. J. Physiol. 1980. V. 238. №5. Р. 196-206

. Маркин В.С., Чизмаджев Ю.А. Индуцированный ионный транспорт. М.:Наука, 1974. С. 38-45

5. Ершов С.С., Орлова Н.В., Шпакова Н.М. Чувствительность эритроцитов млекопитающих к изменению температурных и осмотических условий среды // Проблемы криобиологии. - 2004. - №3. - С. 51-57.

. Витвицкий В.М., Фролова Е.В., Комарова С.В. Анионная проницаемость и увеличение эритроцита. 2000

. Атауллаханов Ф.И., Корунова Н.О., Спиридонов И.С. Как регулируется объем эритроцита, или что могут и чего не могут математические модели в биологии. 2009, том 26, №3, с. 163-179

. В.Д. Лахно Математическая клетка. Концепции построения математических моделей переноса заряда в живой клетке // Вестник РУДН, Серия Прикладная и компьютерная математика, 2003, т.2, Nо.2, с. 77-84.

. Мороз И.А., Атауллаханов Ф.И., Кияткин А.Б., Пичугин А.В., Витвицкий В.М. //Биол.мембр. 1989. Е. 6 № 4. С. 409.

. Tomita М, Hashimoto К, Takahashi К, Shimizu ТS, Matsuzaki Y, Miyoshi F, Saito К, Tanida S, Yugi К, Venter JС, Hutchison СА 3rd. Е-CELL: software environment for whole-cell simulation. Bioinformatics. 1999. 15(1). 72-84.