Введение
1 Обзор инструментов моделирования для задач биологии 9
1.1 Непрерывные методы моделирования 9
1.2 Дискретно-непрерывные методы моделирования 11
1.3 Полностью дискретные методы моделирования 12
1.4 Выводы к главе 13
2 Двумерные клеточные автоматы с динамической однородной структурой 14
2.1 Метод динамических клеточных автоматов 14
2.1.1 Основные понятия 14
2.1.2 Именующие функции и шаблоны соседства 15
2.1.3 Правила переходов и режимы работы ДКА 16
2.1.4 Оператор однонаправленной вставки в массив ячеек 17
2.1.5 Оператор однонаправленного разбиения массива ячеек 19
2.2 ДКА-модель апикальной меристемы побега Arabidopsis Thaliana 20
2.2.1 Общее описание ДКА-модели 21
2.2.2 Микроуровень модели (ДКА B) 22
2.2.3 Макроуровень модели (ДКА A) 24
2.2.4 Моделирование роста и деления в ДКА B 26
2.2.5 Результаты моделирования 26
2.3 ДКА-модель роста и деления клеток цианобактерии Anabaena catenula 29
2.3.1 Общее описание ДКА-модели 30
2.3.2 Микроуровень модели (ДКА B ) 30
2.3.3 Макроуровень модели (ДКА A) 31
2.3.4 Результаты моделирования 34
2.4 Выводы к главе 35
3 Трехмерные клеточные автоматы с динамической неоднородной структурой 37
3.1 Организация массива ячеек с неоднородной структурой 37
3.1.1 Алгоритм построения колец 38
3.1.2 Алгоритм построения поверхности клетки бактерии з
3.1.3 Примеры различных вариантов поверхностей 41
3.2 Быстрый алгоритм определения соседства ячеек 41
3.3 Моделирование роста и деления 45
3.4 Выводы к главе 46
4 КА-моделирование самоорганизации бактериальной системы белков MinCDE 48
4.1 Система белков MinCDE 48
4.2 Двумерная КА-модель 2 самоорганизации MinCDE (in vitro) 4.2.1 Описание КА-модели 2 52
4.2.2 Результаты моделирования 2 56
4.3 Трехмерная КА-модель 3 самоорганизации MinDE на поверхности растущей и делящейся клетки (in vivo) 58
4.3.1 Описание 3 59
4.3.2 Результаты моделирования 3 66
4.4 Выводы к главе 69
5 Программный комплекс 73
5.1 Архитектура программного комплекса 74
5.2 Программная реализация 5.2.1 Используемые технологии 75
5.2.2 Базовые структуры данных 76
5.2.3 Описание классов ядра 77
5.2.4 Визуализация 79
5.2.5 Графический интерфейс пользователя 80
5.3 Выводы к главе 80
Заключение 83
Список литературы
