рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Математические модели. Принципы построения математических моделей биологических систем

Математические модели. Принципы построения математических моделей биологических систем - раздел Биология, Шпаргалки по биофизике Математические Модели. Принципы Построения Математических Моделей Биологическ...

Математические модели. Принципы построения математических моделей биологических систем. Методами моделирования служат методы динамической теории систем. Средства - дифференциальные и разностные уравнения, методы качественной теории дифференциальных уравнений, компьютерная симуляция.

Цели моделирования 1. Выяснение механизмов взаимодействия элементов системы 2. Идентификация и верификация параметров модели по экспериментальным данным. 3. Оценка устойчивости системы модели. Само понятие устойчивости требует формализации. 4. Прогноз поведения системы при различных внешних воздействиях, различных способах управления и проч. 5. Оптимальное управление системой в соответствии с выбранным критерием оптимальности. Математические модели описывают целый класс процессов или явлений, которые обладают сходными свойствами, или являются изоморфными.

Наука конца 20 века - синергетика, показала, что сходными уравнениями описываются процессы самоорганизации самой разной природы от образования скоплений галактик до образования пятен планктона в океане. 1. Модель экспоненциального роста вида примет вид DX DТ A0-BX X Легко видеть, что с ростом X величина A убывает и при A0-BX 0 или A0 B имеем DX DT 0, т.е. скорость прироста численности равна 0 . В этом случае численность популяции стабилизируется за счет отрицательных обратных связей вблизи значения X . 2. Модель популяционного взрыва XN XS AXSDT 3. Модель распространения эпидемии в популяции 4. Модель хищник-жертва Несмотря на разнообразие живых систем, все они обладают следующими специфическими чертами, которые необходимо учитывать при построении моделей. 1. 1. Сложные системы.

Все биологические системы являются сложными многокомпонентными, пространственно структурированными, элементы которых обладают индивидуальностью.

При моделировании таких систем возможно два подхода. Первый - агрегированный, феноменологический. В соответствии с этим подходом выделяются определяющие характеристики системы например, общая численность видов и рассматриваются качественные свойства поведения этих величин во времени устойчивость стационарного состояния, наличие колебаний, существование пространственной неоднородности. Такой подход является исторически наиболее древним и свойственен динамической теории популяций.

Другой подход подробное рассмотрение элементов системы и их взаимодействий, рассмотренное выше имитационное моделирование Имитационная модель не допускает аналитического исследования, но ее параметры имеют ясный физический и биологический смысл, при хорошей экспериментальной изученности фрагментов системы она может дать количественный прогноз ее поведения при различных внешних воздействиях. 2. 2. Размножающиеся системы способные к авторепродукции. Это важнейшее свойство живых систем определяет их способность перерабатывать неорганическое и органическое вещество для биосинтеза биологических макромолекул, клеток, организмов. В феноменологических моделях это свойство выражается в наличии в уравнениях автокаталитических членов, определяющих возможность роста в нелимитированных условиях экспоненциального, возможность неустойчивости стационарного состояния в локальных системах необходимое условие возникновения колебательных и квазистохастических режимов и неустойчивости гомогенного стационарного состояния в пространственно распределенных системах условие неоднородных в пространстве распределений и автоволновых режимов. Важную роль в развитии сложных пространственно-временных режимов играют процессы взаимодействия компонентов биохимические реакции и процессы переноса, как хаотического диффузия, так и связанного с направлением внешних сил гравитация, электромагнитные поля или с адаптивными функциями живых организмов например, движение цитоплазмы в клетках под действием микрофиламентов . 3. 3. Открытые системы, постоянно пропускающие через себя потоки вещества и энергии. Биологические системы далеки от термодинамического равновесия, и потому описываются нелинейными уравнениями.

Линейные соотношения Онзагера, связывающие силы и потоки, справедливы только вблизи термодинамического равновесия. 4. 4. Биологические объекты имеют сложную многоуровневую систему регуляции.

В биохимической кинетике это выражается в наличии в схемах петель обратной связи, как положительной, так и отрицательной.

В уравнениях локальных взаимодействий обратные связи описываются нелинейными функциями, характер которых определяет возможность возникновения и свойства сложных кинетических режимов, в том числе колебательных и квазистохастических.

Такие нелинейности при учете пространственного распределения и процессов переноса обусловливают паттерны стационарных структур пятна различной формы, периодические диссипативные структуры и различные типы автоволнового поведения движущиеся фронты, бегущие волны, ведущие центры, спиральные волны и др. 11. Механизмы поглощения рентгеновского и гамма- излучений, нейтронов, ускоренных заряженных частиц.

Гамма-излучение, или кванты энергии фотоны, пред-ют собой жесткие электромаг-ые колебания, обр-еся при распаде ядер многих радиоактивных элементов. Эти лучи обл-ют гораздо большей проникающей спос-ью. Поэтому для экранир-ия от них необх-ы спец-е устр-ва из материалов, способных хорошо задерж-ь эти лучи свинец, бетон, вода. Ионизирующий эффект дей-ия гамма-излучения обусловлен в основном как непосред- ным расход-ем собственной энергии, так и ионизирующим дей-ем электронов, выбиваемых из облучаемого в-ва. Рентгеновское излучение обр-ся при работе рентгеновских трубок, а также сложн. электронных установок бетатронов. По хар-ру рентгеновские лучи во многом сходны с гамма-лучами и отл-ся от них происхож-ем и иногда длиной волны рентгеновские лучи, имеют большую длину волны и более низкие частоты, чем гамма-лучи. Рентгеновское излучение при взаимодей-ии с в-вом может когерентно рассеиваться при взаимодей-и фотонов невысоких энергий с электронами внутренних оболочек.

Рентгеновское и гамма- излучения могут вызывать фотоэффект, а при больших энергиях фотонов -камптон-эффект.

Образующееся вторичное излучение при комптон-эффекте лежит всегда в более длинноволновой области, чем первичное излучение. Это объясняется тем, что часть энергии исх-го рентгеновского или гамма-фотонов расходуется на совершие работы и сообщение электрону кинетической энергии. Вторичное излучение также может быть ионизирующим.

Исп-ся они достаточно широко в практ-й медицине рентгенографии, рентгеноскопии, флюорографии Ионизация вследствие воздей-я рентгеновских лучей происходит в большей степени за счет выбиваемых ими электронов и лишь незнач-но за счет непосред-й траты собств-й энергии. Эти лучи особ-о жесткие также обл-т знач-ой проникающей спос-ью. Нейтронное излучение пред-т собой поток нейтр-ых, то есть незаряж-х ч-ц нейтронов яв-хся составной частью всех ядер, за искл-ем атома водорода.

Они не обл-т зарядами, поэтому сами не оказ-т ионизирующего дей-я, однако весьма знач-ый ионизирующий эффект происходит за счет взаимодей-я нейтронов с ядрами облучаемых в-в. Облучаемые нейтронами в-ва могут приобретать радиоакт-е св-ва, т.е. получать так - называемую наведенную радиоактивность. Нейтронное излучение обр-ся при работе ускорителей элем-ых ч-ц, ядер. реакторов и т. д. Нейтронное излуч-е обл-т наибольшей проникающей спос-тью. Задерж-ся нейтроны в-вами, содерж-ми в своей мол-ле водород вода, парафин и др 12.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Шпаргалки по биофизике

Эффекты фоторепарации и фотозащиты. 24. В чем сущность метода определения электроемкости при замыкании на сопротивление 25. Колебательные процессы… Автоколебательные процессы. 26. Структурная организация и функционирование… Энтропия. 35. Рецепция медиаторов и гормонов. Проблема клеточного узнавания.

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Математические модели. Принципы построения математических моделей биологических систем

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Предмет и задачи биофизики
Предмет и задачи биофизики. Биофизика - это наука, изучающая физические и физико-химические процессы, протекающие в биосистемах на разных уровнях организации и являются основой физиологическ

Основы микродозиметрии ионизирующих излучений
Основы микродозиметрии ионизирующих излучений. Ионизирующие излучения условно подразделяются на электромагнитные излучения и корпускулярные излучения Ионизирующие излучения представлены электромагн

Записать алгоритм расчета доверительного интервала
Записать алгоритм расчета доверительного интервала. Расчет доверительного интервала 1. Среднее арифметическое 2. D t - дисперсия 3. у t - среднее квадратичное отклонение K n-1 4. Средняя погрешност

Первичные процессы поглощения энергии ионизирующих излучений
Первичные процессы поглощения энергии ионизирующих излучений. Действие ионизирующего излучение проявляется в несколько этапов. 1. Физическая стадия. Энергия излучения передаётся вещес

Основные особенности кинетики биологических процессов
Основные особенности кинетики биологических процессов. Особенности кинетики БС 1. В БС в качестве переменных выступают не только концентрации, но и любые другие величины. 2. Переменные измен

Общая характеристика процессов поглощения энергии различных видов ионизирующей радиации
Общая характеристика процессов поглощения энергии различных видов ионизирующей радиации. Наиболее разнообразны по видам ионизирующих излучений радиоактивные излучения, обр-еся в рез-те самопроизвол

Записать программу расчета массы и роста человека
Записать программу расчета массы и роста человека. DX DT АО - ВХ X XN XS AO-B XS XS DT CLS SCREEN 9, 1,0 I NPUT H0 , НО INPUT Н05 , НЮ INPUT H10 , H20 INPUT Н15 ,Н30 INPUT HM , НМ INPUT Z0 ,

Относительная биологическая эффективность различных видов ионизирующей радиации
Относительная биологическая эффективность различных видов ионизирующей радиации. Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений соматический и генетический. При со

Записать уравнение реакции
Записать уравнение реакции. го и 2-го порядка. Как определить константу химической реакции из эксперимента Молекулярность реакции - это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химичес

Методы качественной теории дифференциальных уравнений в анализе динамических свойств биологических процессов
Методы качественной теории дифференциальных уравнений в анализе динамических свойств биологических процессов. Простейшие модели этих двух систем впервые были предложены независимо А. Д. Лотк

Действие ионизирующих излучений на многоклеточный организм
Действие ионизирующих излучений на многоклеточный организм. При действии радиоизлучения на биологические объекты, также возникает вторичное излучение, приводящее к образованию ионов и свобод

Понятие о фазовой плоскости. Стационарные состояния биологических систем. Устойчивость стационарных состояний
Понятие о фазовой плоскости. Стационарные состояния биологических систем. Устойчивость стационарных состояний. Рассмотрим плоскость с осями координат, на которых отложены значения переменных х, у.

Особенности и механизмы фотоэнергетических реакций бактериородопсина и пигмента родопсина
Особенности и механизмы фотоэнергетических реакций бактериородопсина и пигмента родопсина. Бактериородопсин - пигмент пурпурных мембран галофильных бактерий. Он создаёт трансмембранный гради

Нарисовать простейшие эквивалентные схемы биообъектов
Нарисовать простейшие эквивалентные схемы биообъектов. Эквивалентная схема клеточной мембраны А - среда, окружающая клетку, В - цитоплазма. Переменным током называют ток, периодически изменя

Кинетика ферментативных реакций
Кинетика ферментативных реакций. Одним из характерных проявлений жизни является удивительная способность живых организмов кинетически регулировать химические реакции, подавляя стремление к д

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги