Моделирование сложных биологических систем

Достижения современной экспериментальной биологии привели к тому, что известно очень много о структуре и тинах рефляции многих внутриклеточных систем, составлены схемы процессов, изучена химическая структура и в большом числе случаев — молекулярная структура компонентов процессов, в том числе белков-регуляторов. В связи с этим строятся математические компьютерные модели, позволяющие формализовать знания о сложных биологических объектах. Степень детализации применяемых моделей может быть разной в зависимости от цели моделирования и степени изученности объектов. Если целью является управление, например, увеличение эффективности выхода биотехнологического процесса, часто достаточно рассматривать в качестве компонентов отдельные блоки и изучать стационарные состояния системы. Для практических целей биотехнологии и фармакологии рассматриваются достаточно сложные метаболические сети, моделирование которых проводится с помощью «конструкторов» — программ, позволяющих автоматически записывать дифференциальные уравнения по заданной схеме процессов и выражениям для скоростей отдельных реакций. Для исследования таких сложных систем хорошо зарекомендовала себя теория метаболического контроля.

В случае высокой степени изученности объекта математические модели становятся эффективным методом фундаментального исследования, позволяя путем решения обратной задачи оценить кинетические и физические параметры целостной системы, что невозможно сделать экспериментально без фракционирования системы, которое в сложных биологических системах неизбежно приводит к модификации функциональной активности.