Оценки влияния температуры на скорость синтеза белка в клетке.

Введение

Клетка обладает необходимыми ресурсами для синтеза белка. Специалистами в области генетики отмечено, что скорость синтеза белка напрямую зависит от температуры, которая поддерживается внутри клетки. В связи с этим возникает проблема, связанная с определением скорости синтеза в условиях изменения температуры. Отсутствие реальных данных по влиянию температуры на синтез белка снижает эффективность разработки лекарственного обеспечения и специальных препаратов, позволяющих поддерживать регулярный синтез белка. Отсутствие этой информации негативным образом отражается на перспективах развития генной инженерии.

Математическая модель и необходимые ресурсы для решения задачи оценки влияния температуры на скорость синтеза белка в клетке


Предлагается обратиться к решению математической задачи для определения влияния температуры внутри клетки на скорость синтеза белка. В рамках исследовательской работы предлагается решить ряд задач. Во-первых, установить изначальные параметры скорости синтеза в условиях регулярной температуры. Во-вторых, воспользоваться средствами для изменения температуры внутри клетки и инструментами моделирования, которые позволят замерить скорость процессов синтеза белка внутри клетки в условиях изменения температуры внутри.
Главная задача исследования сводится к выработке математической модели, позволяющей измерить скорость синтеза белка в нормальных условиях и при условии изменения температуры внутри клетки. [1]
Для работы с математической моделью необходимо определиться с перечнем ресурсов, которые позволят работать с ней и получать практические результаты исследования. Эта модель должна обладать минимальными показателями погрешности, давать актуальную информацию о скорости синтеза с учетом применения к клетке физического воздействия с целью изменения в ней постоянной температуры. Теперь обратимся к описанию математической модели.
В качестве исходных данных в математической модели предлагается использовать два основных параметра — это текущую скорость синтеза в условиях привычной температуры клетки и температуру пространства внутри клетки, которую можно изменять с целью воздействия на скорость синтеза. Для работы с математической моделью можно использовать функцию, в ней исходным значением будет изначальная скорость синтеза без предварительного регулирования этого параметра, а переменным значением будет температура. [2]
В качестве начальной температуры возьмем 36,6 градусов. Это нормальная температура тела человека, при которой процессы синтеза должны протекать в привычном режиме. Чтобы оценить влияние изменения температуры на скорость синтеза, нам потребуется измерительная аппаратура, а также инструменты для воздействия на температурный режим внутри клетки. [3]
Это позволит нам получить реальные данные о том, как меняется скорость синтеза белка в зависимости от температурного режима внутри клетки

.
Возьмем измерительное оборудование, замерим скорость синтеза в естественных условиях, к примеру, это будет значение 1. Далее с применением специальных устройств попытается смоделировать ситуацию для изменения температуры внутри клетки. К примеру, доведем это значение до 37,6 градусов. Скорость синтеза в этих условиях может измениться в большую сторону, к примеру, это будет значение 1,4. Далее для моделирования ситуации с понижением температуры нам потребуется применить другую аппаратуру и снизить температуру с привычных 36,6 градусов до 35,6 градусов. Логично будет предположить, что скорость синтеза белка при этом уменьшится.
Допустим, это величина составил 0,6. Полученные данные позволяют нам убедиться в том, что скорость синтеза белка увеличивается на 0,4 при повышении температуры внутри клетки на 1 градус и снижается на 0,4 при снижении температуры внутри клетки на 1 градус. Однако в реальных условиях скорость синтеза внутри клетки может изменяться в большую или меньшую сторону при повышении или понижении температуры больше, чем на 1 градус. Тогда контрольно-измерительная аппаратура поможет на получить следующие данные, представленные в таблице.

Показатель Повышение температуры на 2 градуса Понижение температуры на 2 градуса Повышение температуры на 1 градус
Скорость синтеза 1,7 0,3 1,4
Величина температуры 38,6 34,6 37,6


Полученные данные позволяют нам выявить закономерную тенденцию - при понижении температуры внутри клетки скорость синтеза белка снижается, а при повышении - увеличивается. Учитывая тот факт, что клетка является живым организмом, необходимо заложить в теорию данные о том, что как предельное понижение, так и предельное повышение температуры клетки ведет к ее неизбежной гибели. Следовательно, при достижении этого критичного значения скорость синтеза будет падать до нуля. [4]
Все опять же зависит от типа клеток, взятых для исследования. Учеными доказано экспериментальным путем, что разные части тела имеют разную температуру. К примеру, мы привыкли измерять температуру, прижимая градусник под мышкой. Для этой части тела нормальной является температура 36,6 градусов. Продолжим выстраивание нашей математической модели, используя в качестве примера клетки человеческого мозга. Данные по изменению температуры внутри клетки и скорости синтеза представлены ниже в таблице.

Показатель Повышение температуры на 3 градуса Повышение температуры на 6 градусов Понижение температуры на 3 градуса Понижение температуры на 6 градусов
Скорость синтеза 1,8 0 - фактическая смерть клетки мозга 0,2 0 - фактическая смерть клетки мозга
Величина температуры 39,6 42,6 33,6 30,6

Таким образом, нами найдено пиковое значение, при котором наступает летальный исход. Приведенных данных нам будет достаточно для того, чтобы отказаться от физического эксперимента и перейти к моделированию ситуации