Forschung und wissenschaftliches Rechnen - Beiträge zum - GWDG
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BioObject<br />
BioObject<br />
id<br />
actions<br />
concentration<br />
...<br />
getId()<br />
getActions()<br />
getConcentration()<br />
...<br />
Gene<br />
pre_mRNA<br />
mRNA<br />
Polypeptide<br />
Protein<br />
SequenceObject<br />
SequenceObject<br />
sequence<br />
...<br />
getSequence()<br />
getSequenceLength()<br />
...<br />
BioObject<br />
Enzyme<br />
Spliceosome Polymerase<br />
Ribosome RNase<br />
Protease<br />
BioObject<br />
Environment<br />
SimulationEnvironment<br />
simulate()<br />
...<br />
SequenceObject<br />
Chromosome<br />
Compartment<br />
Complex<br />
Cell<br />
Environment<br />
Abb. 2: UML Diagramm wichtiger PyBioS Objektklassen, die von BioObject erben. Das Diagramm<br />
spiegelt die PyBioS Objektontologie wieder.<br />
dem haben sie auch eine Liste von Aktionen. Eine Aktion kann dabei z.B.<br />
eine biochemische Reaktion sein, die einem Enzym-Objekt zugeordnet ist,<br />
oder ein Transport von Molekülen zwischen verschiedenen Kompartimenten,<br />
der z.B. von einem Transporterkomplex ausgeführt wird. Aktionen sind<br />
Instanzen einer entsprechenden Klasse, die Informationen über die beteiligten<br />
Moleküle <strong>und</strong> deren Stöchiometrie, sowie der Reaktionsgeschwindigkeit,<br />
gegeben durch ein kinetisches Gesetz, speichern. Die Attribute der Klasse<br />
Action werden in Abb. 3 genauer erläutert. Im folgenden Abschnitt werden<br />
Gr<strong>und</strong>lagen biochemischer Reaktionskinetiken, sowie die darauf basierende<br />
Erstellung eines Differentialgleichungssystems genauer beschrieben. Dieses<br />
Konzept wird von PyBioS für die automatisierte Erstellung des mathematischen<br />
Modells genutzt.<br />
2.1 Kinetische Modellierung<br />
Das Erstellen mathematischer Modelle biologischer Systeme erfordert die<br />
Kenntnis vieler Komponenten des Systems (z.B. Gene, Enzyme, Regulatoren,<br />
Metabolite, etc.) <strong>und</strong> ihrer Interaktionen. Letztere beinhaltet sowohl die<br />
Stöchiometrie der Reaktionspartner, also derjenigen Komponenten, die quantitativ<br />
umgesetzt werden, als auch Informationen darüber, welche Komponen-<br />
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