- •Понятие «системная биология», различные его трактовки и содержание. Основные направления применения.
- •История развития системной биологии.
- •Основные источники информации, используемой в системной биологии.
- •Моделирование систем – основной подход системной биологии.
- •Определение системы, классификация систем: линейные-нелинейные, живые-неживые.
- •Системный подход в биологии.
- •Биологические системы, их особенности, корпускулярные и жесткие системы, уровни организации живого.
- •Особенности экспериментальных данных в биологии.
- •!!!!!Примеры анализа биологической информации и применения компьютерной техники в биологии. Blast как биоинформатический метод.
- •!!!!!Примеры анализа биологической информации и применения компьютерной техники в биологии. 3d-печать, молекулярное моделирование и CellDesigner.
- •Статистическая, генеральная и выборочные совокупности: их характеристика и основные особенности.
- •Распределения, их виды и характеристики.»!»!»!»!
- •Основные параметры совокупности – средняя арифметическая, ошибка средней, достоверность.Хочу кушац
- •Мера варьирования величин – среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации. Оценка репрезентативности выборки.
- •!!!!!!!!!!!!!!!Виды анализа: дисперсионный, корреляционный, регрессионный, кластерный анализ.
- •Понятие модели, ее возможности и виды. Исторически первые модели в биологии.
- •Модель роста численности популяции – ограниченный рост. Основные предположения, исходные уравнения, конечный результат решения.
- •Критические уровни численности популяции. Колебания численности популяций.
- •Модели взаимодействия двух популяций.
- •Кинетика ферментативных реакций. Основные положения модели.
- •! !!!!!!!!!!!!!!!!Уравнение Михаэлиса-Ментен для наиболее простой реакции. Математическое представление модели.
- •Варианты линеаризации модели Михаэлиса-Ментен. Использование модели для анализа реакции.
- •Ингибирование ферментов.
- •Модель Моно.
- •Устойчивые и неустойчивые состояния системы. Анализ уравнения системы на устойчивость методом Ляпунова.
- •Электрические явления в мембране. Электрические характеристики мембран.
- •Понятие о диффузии.
- •Уравнение электродиффузии Нернста-Планка.
- •Потенциал покоя. Уравнение Гольдмана -Ходжкина -Каца.
- •Модель мембраны как электрической цепи. Основное уравнение для электрофизиологических моделей.
- •Потенциал действия. Механизм генерации и основные фазы.
- •!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Электрическая схема мембраны в модели Ходжкина-Хаксли.
- •Зависимость проводимости мембраны для натрия и калия от потенциала и времени.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
- •Условия перехода системы Ходжкина-Хаксли в автоколебательный режим
- •Основные компоненты системы транспорта ионов через мембрану растительной клетки.
Понятие «системная биология», различные его трактовки и содержание. Основные направления применения.
Системная биология — активно развивающаяся междисциплинарная область науки, которая анализирует сложные биологические системы с учетом их многокомпонентности, наличия прямых и обратных связей, а также разнородности экспериментальных данных.
ТРАКТОВКИ
1) Область исследований, нацеленная на изучение взаимодействий между составляющими частями биологических систем и на исследование механизмов формирования функций и системных свойств в результате этих взаимодействий (например, взаимодействие метаболитов и ферментов в метаболических системах).
2) Научная парадигма, противопоставляемая редукционистской парадигме в изучении сложных биологических систем, однако полностью соответствующая научному методу познания.
3) Набор исследовательских протоколов, а именно, цикл исследований, состоящий из теории, аналитического или компьютерного моделирования для формулировки гипотез о системе, и затем использование полученных данных для описания клетки или клеточных процессов.
4) Применение теории динамических систем к биологическим процессам.
5) Соционаучный феномен, определяемый как стремление к интеграции сложных данных о взаимодействиях в биологических системах, полученных из различных экспериментальных источников, используя междисциплинарные методы.
Основные направления применения:
1) В области фармакологии:
Анализ максимальной эффективности мишеней.
Выбор и определение приоритетности мишеней на самой ранней стадии разработки лекарств;
Анализ возможного побочного действия лекарственного средства до начала испытаний;
Поиск молекулярных основ показанной неэффективности лекарства (или кандидата) в доклинических или клинических испытаниях;
Планирование «оптимального» эксперимента
2) В области биотехнологий:
Прогноз ответа системы биореактора на внесение различных генетических модификаций в культивируемый микроорганизм или изменений условий;
Формулировка или поиск возможных генных модификаций для разработки штаммов-сверхпродуцентов;
Оптимизация условий в биореакторе/ферментере для получения максимальной производительности.
3) В области молекулярной медицины:
Построение глобальных сетей генетических взаимодействий;
Идентификация биомаркеров заболеваний
Идентификация генов, изменения в которых приводят к заболеваниям.
История развития системной биологии.
Пионером системной биологии можно считать Людвига Фон Берталанфи, создателя общей теории систем, автора книги «Общая теория систем в физике и биологии», опубликованной в 1950 году.
Одной из первых численных моделей в биологии является модель британских нейрофизиологов и лауреатов нобелевской премии Ходжкина и Хаксли, опубликованной в 1952 году. Авторы создали математическую модель, объясняющую распространение потенциала действия вдоль аксона нейрона
В 1960 году на основе модели Ходжкина и Хаксли Денис Нобл создал первую компьютерную модель сердечного водителя ритма
В 70-х годах двадцатого века был разработан ряд подходов для изучения сложных молекулярных систем
Тем не менее, рождение функциональной геномики в 1990-х годах привело к доступности большого количества данных высокого качества, что совместно с бумом в развитии вычислительной техники, позволило создавать более реалистичные модели.
В 2000 года, к создавались институты системной биологии в Сиэтле и Токио,
С 2006 создано несколько центров системной биологии в мире