Программирование внутриклеточных реакций

Physical Aspect of the Living Cell»
1948 – самовоспроизводящиеся автоматы фон-Неймана
1952

– A.M. Turing “The Chemical Basis of Morphogenesis”
1953 – открытие структуры ДНК
1958 – впервые найдена высокоточная пространственная структура белка
1958 – сформулирована основная догма молекулярной биологии: ДНК->РНК->Белок
1968 – расшифровка генетического кода

помощи ЭВМ:
ДНК/РНК (A,C,G,T/U)
белки (A,R,N,D,C,E,Q,G,H,I,L,K,M,F,P,S,T,W,Y,V)
1972 – появляются открытые банки белковых структур

(wwPDB - 77000 записей)
1977 – секвенирование первого полного генома (фаг ФХ174, 5386 н., 11 белков)
1977 – открытые банки данных геномов (NCBI)
высшие организмы (859)
низшие организмы (3147)
вирусы (2879)

E. Myers, D. Lipman (October 1990). “Basic local aligment search

tool” (BLAST)
2001 – секвенирование полного генома человека (3,2 млрд. н., 25 тыс. белков)
2004 – Luka Cardelli “Bioware Languages”
2008 – А.М. Гупал, И.В. Сергиенко «Оптимальные процедуры распознавания»
2010 – создание искусственной бактерии Mycoplasma Laboratorium (0,5 млн. н., 382 гена)
2010 – Ю.М. Романовский, А.Н. Тихонов «Молекулярные преобразователи энергии живой клетки. Протонная АТФ-синтаза — вращающийся молекулярный мотор» УФН
2011 – G. Chaitin “Life as evolving software”

РНК, каждая из которых имеет длину чуть меньше 10000 нуклеотидов.

Всего геном вируса включает 9 генов. Они кодируют 15 различных белков. Всего использовалось 17 белков.

по размеру

С.С. Хилькевич «Физика вокруг нас» Что происходит при встряхивании

(с. 61), вибросепарация

ПЗУ в ОЗУ
Освобождение ОЗУ после выполнения программы

белковых взаимодействий


ЭВМ
Одноядерные ЭВМ
Многоядерные ЭВМ
наследование или композиция в ООП
декларативный стиль

в ФП

не изучается
Частицы обладают зарядами, которые позволяют уточнять взаимодействия
Составные частицы

наследуют характеристики своих составляющих
Характеристики частицы зависят от ее структуры
Структуру частицы можно описать в виде линейной последовательности символов конечного алфавита
Java->Scala

Алфавит определяется индуктивно:

;
где , ;
ничто другое не является элементом .
Линейное представление частицы:
Представление в виде бинарного дерева:

,

Путь длиной :

,

Расстояние - длина кратчайшего пути между позициями и ; , если такого пути не существует
Окружение:

,

,
Пример: случайное блуждание

Напряженность базовой частицы




Радиус действия:
Напряженность составных частиц:

Энергия конфигурации:

,
Выбрать

с равномерной вероятностью
Вычислить
Вычислить
Если , то
Если , то


Исходная конфигурация:

:

Выбор новой конфигурации

:



Принятие/отклонение выбранной конфигурации :

Функция перехода за несколько шагов:

:

Изменение состояния под действием :


Равновесное состояние :

- отношение соседства

- напряженность
- взаимодействие
- начальная конфигурация
Достижимые конфигурации, :
Взаимно достижимые:
Множество достижимых конфигураций модели :

- модель системы,
- множество достижимых конфигураций модели, и выполняются условия:
, ;
;
, .
Тогда имеет единственное равновесное состояние ,
причем:

число , что вероятность нахождения частицы на позиции

при фиксированных частицах на позициях . в равновесном состоянии не зависит от частиц, находящихся на позициях .