Модель E-cell системы

Данная модель написана на объектно-ориентированном языке программирования C++. Основными направлениями исследования являются такие клеточные процессы, как экспрессия генов, сигнальные процессы, процессы метаболизма, а также виртуальное моделирование “txperiments in silico”. Состоит из трех списков, загружаемых в процессе работы программы. Первый список определяет все объекты, находящиеся в клетке и межклеточном пространстве. Правила данного списка определяют все реакции, проходящие в клетке. Состояние клетки в каждый последующий период времени представляется как список значений концентраций объектов, находящихся в клетке, а также клеточного объема, рН и температуры. Графические интерфейсы программы позволяют наглядно представить результаты моделирования (графический список).

Все значения параметров клетки, вычисленные за один период, добавляются к текущим значениям параметров, затем происходит обновление списка значений текущих параметров клетки с целью формирования нового состояния клетки.

Модель E-cell позволяет пользователю определять самому численный интеграционный алгоритм и временные интервалы для каждого объекта модели клетки.

Кинетика переходов включает в себя такие уравнения:

где - концентрация - го объекта

- стехиометрический коэффициент для данного объекта

Скорость каждой реакции может быть представлена как функция и .

Белковые реакции выражаются с помощью уравнения Михаэлиса-Ментен

где - концентрация

- максимальная скорость реакции

- константа Михаэлиса-Ментен

Данная модель имеет определенные стимулы к доработке:

расчеты производятся в предположении благоприятных окружающих условий;

все аминокислоты и нуклеотиды должны существовать;

уровни рН и осмолярности должны быть неизменными в течении эксперимента.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для построения математической модели расчета изменения объема и потенциала клетки я использовала математический пакет Maple, обладающий возможностью построения сложных условных циклов, вывода результатов расчета после каждой последующей итерации, либо после завершения цикла, включающее заданное оператором количество итераций, построения графиков изменения интересующих нас параметров клетки (концентрации ионов , объема, потенциала, содержания внутри- и внеклеточной воды и т.д.).