Моделирање во биологија

Ајде да зборуваме за модели. За жал ќе ги одминеме во моментов фото моделите и ќе се фокусираме на нешто друго. Подолу на сликата (Слика 1) освен Адриана Лима, гледаме модел од авионско крило и од куќа. Моделите се репрезентација на вистински предмети или процеси (вистинско авионско крило, вистинска куќа). Моделите служат за да може да тестираме некои својства на вистинските предмети, што би било или невозможно или неисплатливо да се направи со вистинскиот предмет. На пример, разни делови од моделот на куќата подолу може да бидат направени од различен материјал (во соодветност со тоа како би била направена вистинската градба) и со тоа може да се тестира издржливоста на куќата.

Слика 1
Слика 1. Различни типови на модели. (Превземено од [1], [2] и [3])

Kога создаваме биолошки/биохемиски модел, тоа значи дека ментално ги изолираме интеракциите во клетката (помеѓу разни протеини, ДНК, други молекули) и воспоставуваме правила за истите. Тие правила се запишуваат во форма на математички симболи и равенки, понекогаш и илустрации кои овозможуваат визуелизација на концептите. Процесите што се одвиваат во клетката и што ние не можеме да ги видиме, моделот ги претвора во нешто поопипливо, во нешто видливо на лист хартија или пак на компјутер – и така ние можеме нив полесно да ги истражуваме и тестираме.

Прв чекор во динамичко моделирање е да станеме свесни кој процес точно нè интересира и кои се играчите вклучени во процесот. Штом го знаеме тоа, ќе можеме да го претставиме процесот со шематски приказ. Погледнете ја Cлика 2А. Со шематски приказ е претставен еден едноставен процес кадешто молекулата А се претвoра во молекулата B (ќе користиме букви на латиница). А и В се таканаречени единки во системот. Стрелката означува дека А оди кон В, а буквата над стрелката ја означува брзината со којашто се одвива реакцијата (претворање на А во В) и е таканаречен параметар во моделот. Следен чекор е да се напишат математички равенки за секоја од единките во процесот. Тие равенки опишуваат како секоја од единките еволуира со текот на времето (Слика 2Б). Составувањето на овие равенки не е едноставна работа, начинот на којшто тие се напишани зависи од процесот кој сакаме да го проучуваме. Штом ги имаме равенките за секоја од единките заедно со нивната почетна концентрација, таквиот систем го симулираме, што значи ги решаваме равенките со одреден метод и во секој момент можеме да одредиме која е концентрацијата на секој од елементите (Слика 2Ц). Ова е исто како да ги ставиме молекулите А и В во епрувета, да ја протресеме епруветата, да чекаме тие да реагираат меѓусебно и со текот на времето да мериме колку А е потрошено и колку В е создадено. Но, многу поедноставно и побрзо e да седнеме пред компјутер и да го симулираме целиот процес, нели?

Слика 2
Слика 2. Динамичен модел на едноставен процес каде што молекулата А се претвора во молекулата В. А) Шематски приказ на моделот. Б) Pавенки кои го опишуваат моделот. Ц) Предвидување на развој на концентрациите на А и В со текот на времето.

На сличен начин можеме да претставиме и поголеми и покомплексни процеси, т.е. начинот на којшто многу поголем број на елементи комуницираат меѓу себе (пр. Слика 3). Со симулација на равенките што ги опишуваат единките можеме да предвидиме како тие ќе се развиваат. Многу често ваквите модели служат за предвидување како процесот ќе се однесува во дадена ситуација којашто не може лесно да се изведе во лабараторија. На пример, ако сакаме да видиме што ќе се случи ако брзината на претворање од А во В е поголема (ако параметарот k е поголем), сè што треба да направиме е само да му дадеме друга вредност на параметарот k и да ја повториме симулацијата.

Слика 3
Слика 3. Шематски приказ на модел на гликолиза: првиот чекор во процесот на претворањето на шеќерите во енергија во клетката. (Превземено од [4])

Составувањето на еден динамичен модел воопшто не е лесна работа, особено ако моделот е покомплексен. Вклучува внимателно креирање на равенките, одбирање на соодветни вредности за параметрите и негово тестирање. За детали ќе зборуваме во некој од наредните написи.

Stay calm and keep modelling!

Поважни термини:

Динамичко моделирање – моделирање кое ја опфаќа динамиката на некој процес, т.е. како тој процес се развива со текот на времето. Постојат и други типови на модели, на пример статичко моделирање кое се фокусира на тоа како изгледа процесот во определен период (временските промени на процесот не се опфатени).

Ознаки: , , ,

Споделете ја содржината на социјалните мрежи!

Слични написи:

Напишете коментар

Вашата адреса за е-пошта нема да биде објавена. Задолжителните полиња се означени со *

Пополнете го ова поле
Пополнете го ова поле
Ве молам, внесете валидна адреса за е-пошта.

Мени

Споделете со пријателите