Разделы презентаций


Программирование внутриклеточных реакций

Содержание

Успехи вычислительной биологии1944 – E. Schrodinger «What is life? The Physical Aspect of the Living Cell»1948 – самовоспроизводящиеся автоматы фон-Неймана1952 – A.M. Turing “The Chemical Basis of Morphogenesis”1953 – открытие структуры

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Программирование внутриклеточных реакций
Белецкий Б. А.

Программирование внутриклеточных реакцийБелецкий Б. А.

Слайд 2Успехи вычислительной биологии
1944 – E. Schrodinger «What is life? The

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

Успехи вычислительной биологии1944 – E. Schrodinger «What is life? The Physical Aspect of the Living Cell»1948 –

Слайд 3Успехи вычислительной биологии
1970 - … последовательности однотипных объектов исследуются при

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)





Успехи вычислительной биологии1970 - … последовательности однотипных объектов исследуются при 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

Слайд 4Успехи вычислительной биологии
1990 – S. Altschul, W. Gish, W. Miller,

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”




Успехи вычислительной биологии1990 – S. Altschul, W. Gish, W. Miller, E. Myers, D. Lipman (October 1990). “Basic

Слайд 5Вирус иммунодефицита человека
Геном вируса иммунодефицита человека представлен двумя идентичными молекулами

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.
Вирус иммунодефицита человекаГеном вируса иммунодефицита человека представлен двумя идентичными молекулами РНК, каждая из которых имеет длину чуть

Слайд 6Внутренняя жизнь клетки
BioVisions - Inner Life of the Cell

Внутренняя жизнь клеткиBioVisions - Inner Life of the Cell

Слайд 7Результаты Autonomy Labs
как собрать коробки вместе

очень простые роботы


как отсортировать камни

по размеру

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

(с. 61), вибросепарация
Результаты Autonomy Labsкак собрать коробки вместеочень простые роботыкак отсортировать камни по размеруС.С. Хилькевич «Физика вокруг нас» Что

Слайд 8Сравнение живой клетки и ЭВМ
Клетка
ДНК
Цитоплазма
Аминокислоты
Белки
Синтез белка

Распад белка


ЭВМ
ПЗУ
ОЗУ
Базовые операторы
Программы
Копирование программы из

ПЗУ в ОЗУ
Освобождение ОЗУ после выполнения программы

Сравнение живой клетки и ЭВМКлеткаДНКЦитоплазмаАминокислотыБелкиСинтез белкаРаспад белкаЭВМПЗУОЗУБазовые операторыПрограммыКопирование программы из ПЗУ в ОЗУОсвобождение ОЗУ после выполнения программы

Слайд 9Сравнение живой клетки и ЭВМ
Клетка
прокариоты
эукариоты
доменная структура белков
отсутствие явно заданной последовательности

белковых взаимодействий


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

в ФП
Сравнение живой клетки и ЭВМКлеткапрокариотыэукариотыдоменная структура белковотсутствие явно заданной последовательности белковых взаимодействий ЭВМОдноядерные ЭВММногоядерные ЭВМнаследование или композиция

Слайд 10Программирование при помощи частиц
Взаимодействия между частицами задаются алгоритмически, природа взаимодействий

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



Программирование при помощи частицВзаимодействия между частицами задаются алгоритмически, природа взаимодействий не изучаетсяЧастицы обладают зарядами, которые позволяют уточнять

Слайд 11Алфавит
Множество базовых частиц
Множество связок вида


Алфавит определяется индуктивно:

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

,

АлфавитМножество базовых частиц Множество   связок вида   Алфавит   определяется индуктивно:

Слайд 12Конфигурация
Множество положений частицы в системе: ,
Конфигурация:
Отношение соседства:


Путь длиной :

,

Расстояние - длина кратчайшего пути между позициями и ; , если такого пути не существует
Окружение:
КонфигурацияМножество положений частицы в системе:   , Конфигурация:Отношение соседства:  Путь длиной   :

Слайд 13Взаимодействия
Взаимодействие:
Взаимодействие составных частиц:


Радиус действия:

,

,
Пример: случайное блуждание



ВзаимодействияВзаимодействие: Взаимодействие составных частиц:Радиус действия:      ,

Слайд 14Напряженность
Напряженность:


Напряженность базовой частицы




Радиус действия:
Напряженность составных частиц:

Энергия конфигурации:







НапряженностьНапряженность:             Напряженность базовой частицыРадиус действия:Напряженность

Слайд 15Динамика системы
Процедура

,
Выбрать

с равномерной вероятностью
Вычислить
Вычислить
Если , то
Если , то


Исходная конфигурация:
Динамика системыПроцедура            , Выбрать

Слайд 16Функция перехода
Функция перехода

:

Выбор новой конфигурации

:



Принятие/отклонение выбранной конфигурации :

Функция перехода за несколько шагов:



Функция переходаФункция перехода

Слайд 17Состояние
Состояние системы ,

:




Изменение состояния под действием :


Равновесное состояние :

СостояниеСостояние системы      ,       :

Слайд 18Модель
Модель:
- алфавит
- множество позиций

- отношение соседства

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




МодельМодель:   - алфавит   - множество позиций      - отношение

Слайд 19Теорема 1
Пускай

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

Теорема 1Пускай

Слайд 20Теорема 2
Пускай выполняются условия Теоремы 1, тогда можно указать такое

число , что вероятность нахождения частицы на позиции

при фиксированных частицах на позициях . в равновесном состоянии не зависит от частиц, находящихся на позициях .
Теорема 2Пускай выполняются условия Теоремы 1, тогда можно указать такое число  , что вероятность нахождения частицы

Слайд 21Примеры
Случайное блуждание
Притяжение/отталкивание
Составные заряды
Формирование связи
Взаимодействие, зависящее от заряда
Реакция Белоусова-Жаботинского
Рибосома и мРНК

ПримерыСлучайное блужданиеПритяжение/отталкиваниеСоставные зарядыФормирование связиВзаимодействие, зависящее от зарядаРеакция Белоусова-ЖаботинскогоРибосома и мРНК

Слайд 22Пример 1: составные заряды

Пример 1: составные заряды

Слайд 23Пример 2: мембранный транспорт

Пример 2: мембранный транспорт

Слайд 24Пример 3: реакция Белоусова-Жаботинского

Пример 3: реакция  Белоусова-Жаботинского

Слайд 25Спасибо за внимание




www.b-squared.org.ua

Спасибо за вниманиеwww.b-squared.org.ua

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика