|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Агентное моделирование процессов в стромальных и гранальных ламеллах хлоропластатезисы доклада
- Авторы: Хрущев С.С., Плюснина Т.Ю., Коваленко И.Б., Ризниченко Г.Ю., Рубин А.Б.
- Сборник: Математика и математическое моделирование: Сборник материалов XV Всероссийской молодёжной научно-инновационной школы
- Серия: Математика и математическое моделирование
- Тезисы
- Год издания: 2021
- Место издания: Интерконтакт Саров
- Первая страница: 136
- Последняя страница: 137
- Аннотация: Трансформация световой энергии в энергию химических связей осуществляется растительными клетками в специализированных мембранных органеллах – хлоропластах. С помощью метода микроэлектронной томографии получена детальная реконструкция формы стромальных и гранальных ламелл хлоропласта, что позволило создать аналитическую геометрическую модель граны и окружающих ее стромальных ламелл. Изменение числовых параметров модели позволяет варьировать форму компартментов и исследовать влияние геометрических параметров тилакоидов на первичные процессы фотосинтеза. На основе аналитической модели создается ее представление в виде решеточной модели с ромбододекаэдрическими ячейками и периодическими граничными условиями. На первом шаге создания решеточной модели каждой ячейке присваивается идентификатор компартмента: строма, люмен либо тилакоидная мембрана. После этого на модельной сцене производится расстановка неподвижных трансмембранных белковых комплексов (фотосистемы I и II, цитохромный комплекс, АТФ-аза), которые также занимают часть ячеек, и мобильных переносчиков электрона (пластохинона, пластоцианина и ферредоксина).Подвижность мобильных переносчиков электронов и протонов моделируется по принципу клеточного автомата. Исходя из экспериментально оцененных значений коэффициента диффузии, на каждом шаге рассчитывается вероятность перемещения агента в соседнюю ячейку и производится выбор одной из 12 ячеек, составляющих окрестность ячейки, в которой находится агент. Если выбранная ячейка относится к доступному для агента компартменту (мембране для пластохинона, люмену для пластоцианина и строме для ферредоксина), то агент переносится в эту ячейку, в противном случае – остается в исходной ячейке. В том случае, если агент оказывается в ячейке, соответствующей активному центру его реакционного партнера, рассчитывается вероятность реакции между ними. Окислительно-восстановительные реакции с участием трансмембранных комплексов моделируются с использованием предварительно рассчитанных матриц перехода между состояниями комплекса.Проведена первичная оценка параметров модели на основе литературных данных и на языке программирования Python создан прототип программного обеспечения для агентного моделирования первичных процессов фотосинтеза с учетом связанных с геометрией компартментов и расположением трансмембранных белковых комплексов ограничений на диффузию мобильных переносчиков электронов и протонов. Показано, что современный персональный компьютер позволяет проводить моделирование процессов в гране хлоропласта при детализации модели 1 нм. Для ускорения расчетов предложенный алгоритм может быть распараллелен с использованием gpGPU-устройств.
- Добавил в систему: Хрущев Сергей Сергеевич