Online Publikation - im ZESS - Universität Siegen

Einleitung
KAPITEL 1
Dieses Kapitel stellt das Anwendungsgebiet für das im Rahmen dieser Arbeit entwi-
ckelte Werkzeug vor. Dazu wird zunächst ein grober Rahmen gesteckt (Abschnitt 1.1)
und dann die zentrale Problemstellung diskutiert (Abschnitt 1.2). Anschließend wir
der allgemeine Forschungsbereich vorgestellt in dem sich diese Arbeit ansiedelt (Ab-
schnitt 1.3) sowie der Projektkontext dieser Arbeit (Abschnitt 1.4). Schließlich wird der
Aufbau dieser Arbeit vorgestellt (Abschnitt 1.5), bei der die Vorgehensweise der expe-
rimentellen Modellbildung als Leitfaden dient (Abschnitt 1.6).
1.1. Anwendungsgebiet dieser Arbeit
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Die Biologie hat in den letzten Jahrzehnten durch die Entwicklung von immer
präziseren analytischen Methoden zur Quantifizierung von chemischen Stoffen in zel-
lulären Systemen einen Stand erreicht, in dem die Fülle der verfügbaren experimen-
tellen Daten nicht mehr ohne die Unterstützung von speziell für das Anwendungsge-
biet entwickelter Software zu bearbeiten ist. Die Synthese der Daten in formalen ma-
thematischen Modellen, die das gemessene Zellverhalten in Bezug auf die zugrunde
liegenden Fragestellungen beschreiben, wird damit immer mehr zur Notwendigkeit,
weil die Komplexität der Interaktionen der Zellkomponenten und die Menge der da-
zu verfügbaren Daten ohne ein systematisches Framework nicht mehr zu bewältigen
sind.
Die mathematische Modellierung ist in der Physik, Chemie und in den Ingenieur-
wissenschaften ein etabliertes Werkzeug zur Interpretation und Vorhersage natürlicher
Phänomene und experimenteller Daten. Auch die Simulation dynamischer biochemi-
scher Systeme wird immer mehr propagiert um ein ausreichendes interpretatives und
vor allem ein prädiktives Verständnis zellulären Verhaltens zu entwickeln.
In der Mikrobiologie stellen Modelle üblicherweise empirische Zusammenstellun-
gen aktuellen Wissens und Hypothesen über fehlende Informationen dar und bieten
damit die Möglichkeit im Rahmen einer Modelldiskriminierung durch Falsifizierung
oder Validierung über die Eingangs angenommene Verhaltensbeschreibung Aussagen