Автоколивна динаміка в математичній моделі метаболічного процесу аеробної бактерії. Вплив циклу Кребса на самоорганізацію біосистеми
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.5.393Ключові слова:
mathematical model, metabolic process, self-organization, deterministic chaos, strange attractor, bifurcationАнотація
Проведено моделювання метаболiчного процесу аеробної клiтини як вiдкритої нелiнiйної дисипативної системи. Побудовано карту ї ї метаболiчних шляхiв i загальну схему дисипативної системи, що приймає участь у трансформацiї стероїдiв. Дослiджено вплив циклу Кребса на динамiку в цiлому метаболiчного процесу, побудовано проекцiї фазового портрету в режимi дивного атрактора. Розраховано повнi спектри показникiв Ляпунова, дивергенцiй, ляпуновськi розмiрностi фрактальностi, ентропiї Колмогорова–Сiная та горизонти передбачення в даних режимах. Побудовано бiфуркацiйну дiаграму залежностi динамiки вiд малого параметра, що впливає на фiзичний стан системи.
Посилання
V.P. Gachok, V.I. Grytsay. The kinetic model of a macroporous granule with the regulation of biochemical proceses. Dokl. AN SSSR 282, No. 1, 51 (1985).
V.P. Gachok, V.I. Grytsay, A.Yu. Arinbasarova, A.G. Medentsev, K.A. Koshcheyenko, V.K. Akimenko. Kinetic model of hydrocortizone 1-en dehydrogenation by Arthrobacter globiformis. Biotechn. Bioengin. 33, 661 (1989). https://doi.org/10.1002/bit.260330602
V.P. Gachok, V.I. Grytsay, A.Yu. Arinbasarova, A.G. Medentsev, K.A. Koshcheyenko, V.K. Akimenko. Kinetic model for the regulation of redox reactions in steroid transformation by Arthrobacter globiformis cells. Biotechn. Bioengin. 33, 668 (1989). https://doi.org/10.1002/bit.260330603
A.G. Dorofeev, M.V. Glagolev, T.F. Bondarenko, N.S. Panikov. Unusual growth kinetics of Arthrobacter globiformis and its explanation. Mikrobiol. 61, 33 (1992).
A.S. Skichko. Modeling and Optimization of the Process of Cultivation of Bacteria in Bioreactors. Dissertation on the Candidate degree (Chem. Sci.) (D.I. Mendeleev Russian Chem. Techn. Univ., Moscow, 2002) (in Russian).
V.I. Grytsay. The self-organization in a macroporous structure of a gel with immobilized cells. The kinetic model of a bioselective membrane of a biosensor. Dopov. NAN Ukr., No. 2, 175 (2000).
V.I. Grytsay. The self-organization in a reaction-diffusion porous medium. Dopov. NAN Ukr. No. 3, 201 (2000).
V.I. Grytsay. Ordered structures in the mathematical model of a biosensor. Dopov. NAN Ukr. No. 11, 112 (2000).
V.I. Grytsay. The self-organization of the biochemical process of immobilized cells of a bioselective membrane of a biosensor. Ukr. Fiz. Zh. 46, No. 1, 124 (2001).
V.I. Grytsay. Ordered and chaotic structures in the reaction-diffusion medium. Visn. Kyiv. Univ. No. 2, 394 (2002).
V.I. Grytsay. Conditions of self-organization of the prostacyclin-thromboxane system. Visn. Kyiv. Univ. No. 3, 372 (2002).
V.I. Grytsay. Modes of self-irganization in the prostacyclinthromboxane system. Visn. Kyiv. Univ. No. 4, 365 (2002).
V.I. Grytsay. Modeling of the processes in the polyenzymatic prostacyclin-thromboxane system. Visn. Kyiv. Univ. No. 4, 379 (2003).
V.V. Andreev, V.I. Grytsay. Modeling of the nonactive zones in porous granules of a catalyst and in a biosensor. Matem. Model. 17, No. 2, 57 (2005).
V.V. Andreev, V.I. Grytsay. Influence of the inhomogeneity of running of a diffusion-reaction process on the formation of structures in the porous medium. Matem. Model. 17, No. 6, 3 (2005).
V.I. Grytsay, V.V. Andreev. The role of diffusion in the formation of nonactive zones in porous reaction-diffusion media. Matem. Model. 18, No. 12, 88 (2006).
V. Grytsay. Unsteady conditions in porous reaction-diffusion medium. Romanian J. Biophys. 17, No. 1, 55 (2007).
V.I. Grytsay. Uncertainty of the evolution of structures in the reaction-diffusion medium of a bioreactor. Biofiz. Visn. Iss. 2 (19), 92 (2007).
V.I. Grytsay. Formation and stabilityof the morphogenetic field of immobilized cells of a bioreactor. Biofiz. Visn. Iss. 1 (20), 48 (2008).
V.I. Grytsay. Prediction structural instability and type attractor of biochemical process. Biofiz. Visn. Iss. 23 (2), 77 (2009).
V.I. Grytsay. Structural instability of a biochemical process. Ukr. J. Phys. 55 (5), 599 (2010).
V.I. Grytsay, I.V. Musatenko. The structure of a chaos of strange attractors within a mathematical model of the metabolism of a cell. Ukr. J. Phys. 58, No. 7, 677 (2013). https://doi.org/10.15407/ujpe58.07.0677
V.I. Grytsay, I.V. Musatenko. Self-oscillatory dynamics of the metabolic process in a cell. Ukr. Biokhim. Zh. 85, No. 2, 93 (2013). https://doi.org/10.15407/ubj85.02.093
V.I. Grytsay, I.V. Musatenko. A mathematical model of the metabolism of a cell. CMSIM 2, No. 4, 539 (2013).
V.I. Grytsay, I.V. Musatenko. Self-organization and fractality in a metabolic process of the Krebs cycle. Ukr. Biokhim. Zh. 85, No. 5, 191 (2013). https://doi.org/10.15407/ubj85.05.191
V.I. Grytsay, I.V. Musatenko. Self-organization and chaos in the metabolism of a cell. Biopolym. Cells. 30, No. 5, 404 (2014). https://doi.org/10.7124/bc.0008B9
V. Grytsay, I. Musatenko. Nonlinear self-organization dynamics of a metabolic process of the Krebs cycle. CMSIM 3, 207 (2014).
V. Grytsay. Lyapunov indices and the Poincar'e mapping in a study of the stability of the Krebs cycle. Ukr. J. Phys. 60, No. 6, 564 (2015). https://doi.org/10.15407/ujpe60.06.0561
V.I. Grytsay. Self-organization and fractality in the metabolic process of glycolysis. Ukr. J. Phys. 60, No. 12, 1253 (2015). https://doi.org/10.15407/ujpe60.12.1251
V. Grytsay. Self-organization and fractality created by gluconeogenesis in the metabolic process. CMSIM 5, 113 (2016).
V.I. Grytsay. Self-organization and chaos in the metabolism of hemostasis in a blood vessel. Ukr. J. Phys. 61, No. 7, 648 (2016). https://doi.org/10.15407/ujpe61.07.0648
V.I. Grytsay. A mathematical model of the metabolic process of atherosclerosis. Ukr. Biochem. J. 88, No. 4, 75 (2016). https://doi.org/10.15407/ubj88.04.075
V.I. Grytsay. Spectral analysis and invariant measure in the study of a nonlinear dynamics of the metabolic process in cells. Ukr. J. Phys. 62, No. 5, 448 (2017). https://doi.org/10.15407/ujpe62.05.0448
S.P. Kuznetsov. Dynamical Chaos (Fizmatlit, 2001) (in Russian).
V.P. Gachok. Strange Attractors in Biosystems (Naukova Dumka, 1989) (in Russian).
S.D. Varfolomeev, V.P. Gachok, A.T. Mevkh. Kinetic behavior of the multienzyme system of blood prostanoid synthesis. BioSystems. 19, 45 (1986). https://doi.org/10.1016/0303-2647(86)90033-X
Yu.M. Romanovskii, N.V. Stepanova, D.S. Chernavskii. Mathematical Biophysics (Nauka, 1984) (in Russian).
E.E. Selkov. Self-oscillations in glycolysis. Europ. J. Biochem. 4, 79 (1968). https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1968.tb00175.x
G.Yu. Riznichenko. Mathematical Models in Biophysics and Ecology (Inst. of Computer. Studies, 2003) (in Russian).
O.P. Matyshevska, A.Yu. Karlash, Ya.V. Shtogum, A. Benilov, Yu. Kirgizov, K.O. Gorchinskyy, E.V. Buzaneva, Yu.I. Prylutskyy, P. Scharff. Self-organizing DNA/carbon nanotube molecular films. Mater. Sci. Engineer. C 15, Nos. 1-2, 249 (2001). https://doi.org/10.1016/S0928-4931(01)00309-5
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
