БИОХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ДИНАМИКА БИООБЪЕКТОВ

Для управления жизнедеятельностью организма необходимо знать биохимические структуру и динамику клетки и межклеточных взаимодействий. В общем случае при анализе жизнедеятельности организма важно обладать информацией не только о свойствах отдельных клеток, но и клеточных популяций, из которых состоит организм.

Клеточные популяции как компоненты многоклеточного организма

Переход от статического описания системы к динамическому происходит, когда в модель вводится время. Чтобы понять динамику биообъекта, необходимо знать как осуществляются его изменения во времени.

Как было отмечено в гл. 3, при расчете работы мышц используется удельная мощность. Следовательно, время вводится как параметр, что говорит о переходе к динамике.

Под биохимической структурой понимают множество химических реакций, посредством которых осуществляются взаимодействия субклеточных структур и клеток.

По существу, при анализе динамики биообъектов рассматривают работу не одной клетки - миоцита, а множества всех миоцитов, не одного саркомера, а множества всех саркомеров, из которых состоят мышцы. Для расчета работы мышц необходимо определить общее число саркомеров, которое пропорционально числу мышечных клеток.

Фактически уже на этапе расчета был совершен переход от отдельной клетки мышечной ткани к системе более высокого уровня клеточной популяции. Множество клеток мышц образует популяцию миоцитов. В целом организм человека можно рассматривать как совокупность клеточных популяций.

Популяцией (от лат. populus - народ, население) в биологии называют совокупность биологических особей одного вида разного возраста, занимающих (населяющих) некоторую область и живущих в определенных условиях.

Пространство популяции может быть двумерным, плоским, например степь для популяции волков или лис. Лес для популяции птиц - это уже трехмерное воздушное пространство. Рыбы или планктон в море также занимают некоторую трехмерную область водного пространства.

Наиболее известные клеточные популяции организма человека - клетки крови (эритроциты, лимфоциты, лейкоциты), клетки ткани печени (гепатоциты), клетки костной ткани (остеоциты). К клеточным популяциям также относятся болезнетворные микробы, которые «поселяются» в организме. Организм становится для них тем самым пространством, в котором они живут.

. Популяции образуют следующую иерархию: клеточные популяции с популяции многоклеточных организмов с биоценозы с биосфера.

Почему важен анализ роста популяций? В биологии популяция - это элементарная единица эволюции, способная к длительному существованию, самовоспроизведению и адаптационным изменениям.

Существование популяции определяется развитием составляющих ее особей. Развитие каждой особи проходит через жизненный цикл - рождение, рост, смерть, - характерный для данного биологического вида.

Можно построить общую модель роста и развития, которая пригодна для самых разнообразных популяций. В связи с этим целесообразно начать с формирования модели клеточных популяций, как наиболее простых. Затем путем соответствующих экстраполяций модель клеточных популяций обобщается на более высокие популяционные уровни.

Исследования обширного экспериментального материала показали, что рост или динамику многих популяций, даже относящихся к высокому уровню, можно описать с помощью математической модели роста клеточных популяций.

На первом этапе анализа можно предложить общую описательную популяционную модель, справедливую для разнообразных биообъектов. Впоследствии эта модель формализуется до уровня, принятого в популяционной динамике, и может быть применена для описания развития различных биосистем. Такую модель называют квазихимической моделью роста клеточных популяций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >