Кинетика биологических процессов - Рубин А.Б.
Кинетика биологических процессов
Автор: Рубин А.Б.Другие авторы: Пытьева Н.Ф., Резниченко Г.Ю.
Издательство: М.: МГУ
Год издания: 1987
Страницы: 304
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126
Скачать:
А. Б. Рубин,
Н. Ф. Пытьева, Г. Ю. Ризниченко
КИНЕТИКА
БИОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
Издание второе, исправленное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Био~ логия».
ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКОВСКОГО
УНИВЕРСИТЕТА
1987
УДК 577.3
Рубин А. Б., Пытьева Н. Ф., Ризничеико Г. Ю. Кинетика био-" логических процессов: Учеб. пособие. — 2-е изд.,. перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ, 1987. —304 с.
Учебное пособие состоит из двух частей: первая часть содержит изложение математического аппарата, применяемого для построения кинетических моделей биологических процессов, вторая — описание кинетических моделей в экологии, ферментативном катализе, фотосинтезе. Главы, посвященные математическим моделям в экологии и ферментативном катализе, существенно переработаны по сравнению с 1-м изданием, вышедшим в 1977 г., в соответствии с достижениями в этих областях биологической кинетики. Приводятся сведения об основных свойствах организации и регулирования белковых катализаторов. Дано изложение современной теории ферментативных реакций в гомогенных растворах. Описаны математические модели первичных процессов фотосинтеза.
Рецензент: кафедра физики живых систем МФТИ (зав. кафедрой чл.-корр. АМН СССР, проф. В. И. Шумаков)
2001040000—026
Р-------------------145—87
077(02)—87
© Издательство Московского университета, 1987 г.
О МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Современное естествознание характеризуется глубоким про-никовением математических методов в различные области биологии. Современная наука ставит на повестку дня проблему функционирования- целостных биологических систем как результат взаимодействия составляющих их элементов. Необходимый для ее решения всесторонний учет совокупного действия большого числа взаимосвязанных факторов может быть осуществлен лишь с применением правильно выбранных математических методов.
Наиболее важно применение математики для построения такой математической модели изучаемого явления, в которой были бы правильно отражены его наиболее существенные черты. Сопоставление свойств математической модели с данными эксперимента служит необходимым условием проверки исходных гипотез, лежащих в основе модели. Ясно, что построение адекватной модели возможно лишь с привлечением конкретных данных и представлений о механизмах сложных биологических процессов, что достигается на определенном уровне исследования. Однако результаты даже самых тонких экспериментов далеко не всегда позволяют однозначно ответить на вопрос о том, каковы же истинные движущие силы, механизмы биологических процессов.
В решении этих вопросов математические, модели играют большую роль. Так, математические модели, раскрывающие механизмы взаимодействий в биологических циклах метаболизма, должны. быть основаны на детальном знании последовательности превращения веществ и оценке из экспериментальных данных значений концентраций и констант скоростей их взаимодействий.
В настоящей книге будут рассмотрены различные математические модели биологических процессов на разных уровнях организации живого. Самостоятельное изучение математических свойств «хороших» математических моделей позволяет сделать важные заключения об особенностях функционирования исходной биологической системы. Адекватная математическая модель «живет» по своим внутренним законам, которые выявляют характерные черты моделируемой биологической системы, недоступные непосредственно экспериментальному исследованию.
Требование соответствия, или адекватности, математическойч модели и моделируемого объекта не означает детального копирования всех свойств последнего, что сильно бы усложнило модель, лишив ее наглядности и сделав затрудительным ее исследо-
вание. Речь идет о том, чтобы, не перегружая модель, суметь отразить в ней действие наиболее существенных факторов, ответственных за определенные свойства биологической системы, которые интересуют исследователя. Как правило, при построении модели практически нет исчерпывающего набора сведений о внутренней структуре объекта, а также точных значений параметров, входящих в уравнения.
Выделение единых в функциональном отношении подсистем в качестве объекта моделирования из общего «метаболического котла» представляет собой самостоятельную и подчас довольно трудную задачу. Во многом здесь оказывает помощь, как мы увидим в дальнейшем, иерархический характер организации живых систем, которые состоят из ряда взаимодействующих, относительно автономных систем.
В процессе построения модели биологических процессов необходимо проводить уточнение характера связей между взаимодействующими компонентами, равно как и значений параметров, которые на первых этапах могут носить весьма ориентировочный характер. Последующая проверка справедливости модели состоит в таком варьировании значений параметров, которое максимально приблизило бы поведение модели к оригиналу.
