1 / 22

LIN- LOG KINETIKA ( seminarski rad iz kolegija “Matematičko modeliranje i optimiranje bioprocesa”)

Sveučilište u Zagrebu Prehrambeno-biotehnološki fakultet. LIN- LOG KINETIKA ( seminarski rad iz kolegija “Matematičko modeliranje i optimiranje bioprocesa”). Ana Tušek 121/BT-BI. Matematički model. opis složenih biokemijskih procesa u mikroorganizmima

tyler
Download Presentation

LIN- LOG KINETIKA ( seminarski rad iz kolegija “Matematičko modeliranje i optimiranje bioprocesa”)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Sveučilište u Zagrebu Prehrambeno-biotehnološki fakultet LIN- LOG KINETIKA (seminarski rad iz kolegija “Matematičko modeliranje i optimiranje bioprocesa”) Ana Tušek 121/BT-BI

  2. Matematički model • opis složenih biokemijskih procesa u mikroorganizmima • određivanje enzimske kinetike, pokusi in vitro • aproksimativni kinetički formati

  3. Aproksimativni kinetički pristupi

  4. Brzina enzimske reakcije • funkcija aktivnosti enzima, koncentracije metabolita i kinetičkih parametara • pojednostavljenje ili

  5. Parametri lin-log modela • koeficijenti elastičnosti • definicija iz teorije analize regulacije metaboličkih putova (MetabolicControlAnalysis, MCA) koeficijent regulacije toka koncentracijski koeficijent regulacije

  6. Lin-log kinetika metaboličkih puteva • uvrštavanjem koeficijenata elastičnosti i referentnih stanja u izraz za lin-log kinetiku: • za metaboličke puteve: i jedinični vektor Ex i Ec matrice elastičnosti zavisnih i nezavisnih metabolita x/x0 vektor relativnih koncnetracija zavisnih metabolita c/c0 vektor relativnih koncnetracija nezavisnih metabolita [e/e0] matrica relativnih količina enzima

  7. Primjer: Lin-log format Michaelis-Menten kinetike • Michaelis-Menten kinetika: • koeficijent elastičnosti: • lin-log aproksimacija:

  8. Određivanje koeficijenata elastičnosti (1) • iz podataka za koncentracije metabolita • metoda se bazira na masenim bilancama metabolita i na pretpostavci da je koncentracija enzima konstantna u vremenu prikupljanja eksperimentalnih podataka

  9. Određivanje koeficijenata elastičnosti (2) • konstantna količina enzima: • bilance metabolita uz relativne koncentracije i relativne brzine reakcija:

  10. Određivanje koeficijenata elastičnosti (3) • uvrštavanjem izraza za relativnu brzinu u bilancu mase: • integracija

  11. Model

  12. Simulacija modela

  13. Određivanje koeficijenata elastičnosti (1) • integracija bilanci • primjer za M1:

  14. Određivanje koeficijenata elastičnosti (2) • opis sustava bilanci:

  15. Lin-log aproksimacija kinetike modela

  16. Usporedba bilanci

  17. Usporedba integriranih bilanci

  18. Usporedba koncentracijskih profila-minimizacija pogreške bilanci

  19. Usporedba koncentracijskih profila-minimizacija pogreške koncentracija

  20. Koeficijenti elastičnosti

  21. Zaključci • Lin-log format kinetičkog modela pokazuje dobro opisuje promjene vrijednosti bilanci pojedinog metabolita tijekom vremena. • Usporedba rezultata simulacije pokazuje da lin-log kinetika ne opisuje dobro koncentracijske profile metabolita tijekom vremena. • Na osnovu vrijednosti koeficijenata elastičnosti može se zaključiti da najjače aktivacijsko djelovanje ima supstrat M3 na brzinu rekcije r4, dok inhibicijski efekt pokazuje AH na brzine reakcija 4 i 6

  22. Literatura • Heijnen, J.J., van Gulik, W.M., Shimizu, H., Stephanopoulos, G. (2004) Metabolicfluxcontrolanalysisobbranchpoints: an improvedapproach to obtainfluxcontrolcoefficientsfromlargeperturbationdata.MetabolicEngineering, 6, 391-400. • Heijnen, J.J. (2005) Approximativekinticformatsused in metabolicnetworkmodeling. Biotechnology and bioengineering, 91(5), 534-545. • Kresnowati, M.T.A.P., van Winden, W.A., Heijnen, J.J. (2005) Determination of elasticities, concentrations and fluxcontrolcoefficientsfromtransient metabolite dana usinglinlogkinetics. MetabolicEngineering, 7, 142-153. • Mendes, P., Kell, D.B. (1998) Non-linearoptimisation of biochemicalpathways: application to metabolicengineering and paramterestimation. Bioinformatics, 14(10), 869-883. • Link, H., Weuster-Botz, D. (2007) Steady state analysis of metabolic pathways: comparing the double modulation method and the lin-log approach. MetabolicEngineering, 9, 433-441. • Nikerel, I.E., van Gulik, W.A., Heijnen, J.J.(2007) Linear-logarithmickinetics-a frameworkformodleingkinetics of metabolicreactionnetworks. Simulationnews E, 17(1), 19-26. • Visser, D., Heijnen, J.J.(2003) Dynamic simulation an metabolic re-design of branched pathway using linlog kinetics. MetabolicEngineering, 5, 164-176. • Wu, L. Wang, W., van Winden, W.A., van Gulik, W.M., Heijnen, J.J.(2004) A new frameworkfortheestimation of controlparameters in metabolicpathwaysusinglin-log kinetics. EuropeanJournal of Biochemistri, 271, 3348-3359.

More Related