Сборник трудов научно-практической конференции профессорского-преподавательского состава Армавирского механико-технологического института (филиала) ГОУ ВПО Кубанский Государственный технологический университет.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЖИВ
ОЙ
КЛЕТКИ


Бондар М.Д
.

студент

Армавирского механико
-
технологического института

(филиала)
ФГБОУ ВО
«
Кубанский государственный технологический университет
»

г. Армавир Краснодарского края

Научный руководитель к.
т
.н., доцент кафедры
общенаучных дисциплин

АМТИ
Горовенко Л.А.


Длинный путь был проделан к
созданию работающей компьютерной
модели простейшег
о одноклеточного
микроорганизма
. Б
ыли задействованы
труды

молекулярных биологов, биохимиков, генетиков, программистов,
теоретиков разных направлений
.
Процесс создания модели живой клетки
можно разбить на следующие этапы:



1967 год. Фрэнсис Крик и Сидни Бреннер высту
пили с планом
реализации проекта T
he Complete Solution of E.
C
oli;



2002

год.

Международный консорциум Alliance приступил к реализации
амбициозного проекта бюджетом в $10 млн, рассчитанного на десять лет,
цель которого


построение компьютерной модели клетк
и
;




2004

год.

Палссон и Коверт в соавторстве с другими

сотрудниками

сообщили о создании компьютерной модели, имитирующей
ф
ункционирование всех 1010 генов.

Модель с высокой точностью
прогнозировала результаты лабораторных экспериментов на живых
клетках E.
C
o
li;



2012
год.
Коверт с коллегами построили модель
под названием

Mycoplasma genitalium
, имитирующую работу всех генов и известные на
то
т момент биологиче
ские процессы;



2013

год.

Коверт с коллегами показали, что их модель с достаточно
высокой точностью имити
рует функционирование некоторых ферментов

и функций живой клетки
;


Для создания компьютерной модели клетки была использована бактерия
Mycoplasma genitalium. Её выбрали из
-
за того что она имеет наименьший геном
из всех ныне живущих организмов


всего 525
генов. Даже кишечная палочка,
более традиционный объект лабораторных исследований, имеет 4228 генов.

Mycoplasma genitalium


это простейшие бактерии
-
паразиты, известные
зачастую своим неблагоприятным воздействием на мочеполовую и
дыхательную систему челове
ка.

Компьютерная модель бакте
рии
включает максимально возможное число
процессов и параметров, определяющих рост и развитие этого микроорганизма.
Ни один алгоритм сам по себе не может имитирова
ть
все функции, поэтому
ученные

распределили разные процессы по
28 модулям, работающим по
собственным алгоритмам. В одном представлены процессы, связанные с ДНК в
другом отражены синтез и превращения РНК
и белков, в третьем
-

получение и
расходование энергии, питательных веществ, повторное использование
продуктов расще
пления РНК и белков и т.д.

Для описания поведения бактерии
использовались 900 различных научных отчетов. Сложность модели очень
высока: только лишь для процесса деления требуется 10 часов симуляции, а на
выходе получается полгигабайта данных.

Целью данной
р
аботы было не разбор процессов
Mycoplasma genitalium
, а
улучшение
понимания работы всех процессов клетки и ее жизнедеятельности.

За последние два десятка лет появилось гораздо больше информации о
строении клеточной структуры, но в основном все эксперимент
ы сводятся к
замене одного гена и наблюдению за результатами. Т
о, что не получалось
сделать

с реальным организмом, позволит произвести его компьютерная
модель.

Будущее подобных исследований
возможно приведет к появлению

индивидуальной генной медицины и

про
грамм для работы в сфере генной
инженерии
, которые помогут избежать метода проб и ошибок,
применяющегося сейчас
по той причине
, что мы ещё не до конца понимаем
процессы даже простейшего организма.


Библиографический список:

1.

https://geektimes.ru/post/148198/

2.

http://blog.rudnyi.ru/ru/2016/08/printsipy
-
modelirovaniya
-
zhivoi
-
kletki.html

3.

http://www.inbi.ras.ru/ubkh/49/Terentiev.pdf

4.

http://www.active
study.info/modelirovanie
-

5.

Логическое программирование и искусственный интеллек
т //

Научный
потенциал вуза


производству и образованию. Сборник трудов научно
-
практической конференции профессорского
-
преподавательского состава
Армавирского

механико
-
технологического института (филиала) ГОУ ВПО
"Кубанский Государственный технологический университет". Том. 2.


Армавир: Издательство АФЭИ, 2005.


С.

303

304.

6.

Г
оровенко Л.А.
Исследование начальных состояний клеточного
автомата для получения стационарных и циклических структур // Научный
потенциал вуза
-

производству и образованию: сборник материалов
региональной
научно
-
практической конференции , посвящённой 75
-
летию
Краснодарского края и 95
-
летию КубГТУ.
-
Армавир: ОАО «Армавирское
полиграфпредприятие», 2013.
-

С.135
-
141.

7.

Сова С.А., Гор
овенко Л.А. Технология применения методов
комбинаторного анализа в головоломках с определением состояния клеточного
поля // Электронный журнал «Международный студенческий научный
вестник». Типография ИД «Академия Естествознания»,
-

Саратов, 2015.
-

№5.
Ч4
.


С. 582
-
583.

8.

Горовенко Л.А. Математические методы компьютерного
моде
лирования физических процессов: учебное пособие / Л. А. Горовенко.


Армавир : РИО АГПУ, 2016.


104 с.


Приложенные файлы

  • pdf 45074802
    Размер файла: 336 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий