English
!

Архив публикаций

Тезисы

XXI-ая конференция

Моделирование роста синезеленых водорослей Synechocystis sp. на основе метаболической модели

Яруткин А.В., Бельских Ю.С., Маслаков А.С., Терлова Л.Д., Плюснина Т.Ю.

Московский государственный университет им. Ломоносова, Биологический ф-т, каф. биофизики, Россия, 119992, Москва, Ленинские горы, д.1, стр.12. Тел.:+7(495)939-02-89, факс:+7(495)939-11-15, E-mail: plusn@yandex.ru

1  стр. (принято к публикации)

Для описания роста микроорганизмов, как правило, используются феноменологические модели роста популяций. Обычно изменения численности популяции описывается одним дифференциальным уравнением, в котором задается закон увеличения и уменьшения числа особей. С другой стороны расшифровка геномов многих микроорганизмов дала возможность построения соответствующих метаболических карт – описания всех биохимических реакций клетки, позволяющих в конечном итоге вычислить удельную скорость роста клеточной популяции за некий промежуток времени. Для описания метаболизма используются стационарные потоковые модели, задающие распределения метаболических потоков в различных условиях культивирования.

В данной работе была поставлена задача объединить два типа моделей – простейшую модель роста, описывающую размножение микроорганизмов в условиях начального избытка субстрата и потоковою модель метаболических реакций клетки синезеленой водоросли Synechocystis sp. Для описания центрального метаболизма были рассмотрены метаболические пути гликолиза, пентозофосфатного шунта, цикла Кребса, цикла Кальвина. Были описаны потоки, идущие на построение биомассы для случаев гетеротрофного и миксотрофного роста.

Для объединения динамической модели роста и стационарной модели метаболических процессов временной интервал был разбит на одинаковые промежутки, такие чтобы внутри каждого промежутка выполнялось условие стационарности потоков для метаболической модели. Дифференциальное уравнение роста было заменено на дискретное и представлено в виде рекуррентных соотношений. Рассчитанное на каждом шаге по метаболической модели значение удельной скорости роста использовалась далее в уравнении роста для получения численности популяции на данном шаге. Увеличение численности популяции в свою очередь влияло на скорость потребления субстрата в метаболической модели, что определяло новые начальные условия для расчета метаболической модели на следующем шаге. Объединение моделей было осуществлено в среде Octave. Ограничение скорости потребления субстрата на каждом шаге привело к естественному уменьшению удельной скорости роста популяции на каждом шаге.

В результате численных расчетов были получены кривые роста популяции клеток синезеленых водорослей Synechocystis sp. в условиях гетеротрофного и миксотрофного типа питания. Показано, что в условиях микстрфного питания стационарное значение численности популяции выше, чем в условиях гетеротрофного питания. Полученные результаты адекватно описывают существующие экспериментальные данные.



© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533