Self-organization and chaos in the metabolism of a cell

Aim. To study the dynamics of auto-oscillations arising at the level of enzyme-substrate interaction in a cell and to find the conditions for the self-organization and the formation of chaos in the metabolic process. Methods. A mathematical model of the metabolic process of steroids transformation i...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Grytsay, V.I., Musatenko, I.V.
Формат:	Стаття
Мова:	English
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2014
Назва видання:	Вiopolymers and Cell
Теми:	Discussions
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154542
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell / V.I. Grytsay, I.V. Musatenko // Вiopolymers and Cell. — 2014. — Т. 30, № 5. — С. 403-409. — Бібліогр.: 30 назв. — англ.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-154542
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1545422019-06-16T01:32:35Z Self-organization and chaos in the metabolism of a cell Grytsay, V.I. Musatenko, I.V. Discussions Aim. To study the dynamics of auto-oscillations arising at the level of enzyme-substrate interaction in a cell and to find the conditions for the self-organization and the formation of chaos in the metabolic process. Methods. A mathematical model of the metabolic process of steroids transformation in Arthrobacter globiformis. The mathematical apparatus of nonlinear dynamics. Results. The bifurcations resulting in the appearance of strange attractors in the metabolic process are determined. The projections of the phase portraits of attractors are constructed for some chosen modes. The total spectra of Lyapunov's indices are calculated. The structural stability of the attractors obtained is studied. By the general scenario of formation of regular and strange attractors, the structural-functional connections in the metabolic process in the cell are found. Their physical nature is investigated. Conclusions. The presented model explains the mechanism of formation of auto-oscillations observed in the A. globiformis cells and demonstrates a possibility of the mathematical modeling of metabolic processes for the physical explanation of the self-organization of a cell and its vital activity. Мета. Дослідити динаміку автоколивань, що виникають на рівні ферментно-субстратних взаємодій у клітині, визначити умови самоорганізації та утворення хаосу у метаболічному процесі. Методи. Математична модель метаболічного процесу трансформації стероїдів клітиною Arthrobacter globiformis, побудована за експериментальними даними. Математичний апарат нелінійної динаміки. Результати. Знайдено біфуркації, внаслідок яких у метаболічному процесі виникають дивні атрактори. Для вибраних режимів побудовано проекції фазових портретів атракторів. Розраховано повні спектри показників Ляпунова. Отримані атрактори досліджено на структурову стійкість. Відповідно до визначеного загального сценарію формування регулярних і дивних атракторів встановлено структурно-функціональні зв’язки у метаболічному процесі клітини. Досліджено їхню фізичну природу. Висновки. Дана модель пояснює механізм формування автоколивань, зареєстрованих у клітинах A. globiformis і демонструє можливість математичного моделювання метаболічних процесів для фізичного пояснення самоорганізації клітини та її життєдіяльності. Цель. Исследовать динамику автоколебаний, возникающих на уровне ферментно-субстратных взаимодействий в клетке, определить условия самоорганизации и образования хаоса в метаболическом процессе. Методы. Математическая модель метаболического процесса трансформации стероидов клеткой Arthrobacter globiformis, построенная по экспериментальным данным. Математический аппарат нелинейной динамики. Результаты. Найдены бифуркации, вследствие которых в метаболическом процессе возникают странные аттракторы. Для выбранных режимов построены проекции фазовых портретов аттракторов. Рассчитаны полные спектры показателей Ляпунова. Полученные аттракторы исследованы на структурную устойчивость. Согласно с определенным общим сценарием формирования регулярных и странных аттракторов установлены структурно-функциональные связи в метаболическом процессе клетки. Исследована их физическая природа. Выводы. Данная модель объясняет механизм формирования автоколебаний, наблюдаемых в клетках A. globiformis и демонстрирует возможность математического моделирования метаболических процессов для физического объяснения самоорганизации клетки и ее жизнедеятельности. 2014 Article Self-organization and chaos in the metabolism of a cell / V.I. Grytsay, I.V. Musatenko // Вiopolymers and Cell. — 2014. — Т. 30, № 5. — С. 403-409. — Бібліогр.: 30 назв. — англ. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008B9 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154542 577.3 en Вiopolymers and Cell Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	English
topic	Discussions Discussions
spellingShingle	Discussions Discussions Grytsay, V.I. Musatenko, I.V. Self-organization and chaos in the metabolism of a cell Вiopolymers and Cell
description	Aim. To study the dynamics of auto-oscillations arising at the level of enzyme-substrate interaction in a cell and to find the conditions for the self-organization and the formation of chaos in the metabolic process. Methods. A mathematical model of the metabolic process of steroids transformation in Arthrobacter globiformis. The mathematical apparatus of nonlinear dynamics. Results. The bifurcations resulting in the appearance of strange attractors in the metabolic process are determined. The projections of the phase portraits of attractors are constructed for some chosen modes. The total spectra of Lyapunov's indices are calculated. The structural stability of the attractors obtained is studied. By the general scenario of formation of regular and strange attractors, the structural-functional connections in the metabolic process in the cell are found. Their physical nature is investigated. Conclusions. The presented model explains the mechanism of formation of auto-oscillations observed in the A. globiformis cells and demonstrates a possibility of the mathematical modeling of metabolic processes for the physical explanation of the self-organization of a cell and its vital activity.
format	Article
author	Grytsay, V.I. Musatenko, I.V.
author_facet	Grytsay, V.I. Musatenko, I.V.
author_sort	Grytsay, V.I.
title	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell
title_short	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell
title_full	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell
title_fullStr	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell
title_full_unstemmed	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell
title_sort	self-organization and chaos in the metabolism of a cell
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Discussions
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154542
citation_txt	Self-organization and chaos in the metabolism of a cell / V.I. Grytsay, I.V. Musatenko // Вiopolymers and Cell. — 2014. — Т. 30, № 5. — С. 403-409. — Бібліогр.: 30 назв. — англ.
series	Вiopolymers and Cell
work_keys_str_mv	AT grytsayvi selforganizationandchaosinthemetabolismofacell AT musatenkoiv selforganizationandchaosinthemetabolismofacell
first_indexed	2023-05-20T17:44:54Z
last_indexed	2023-05-20T17:44:54Z
_version_	1796153997640335360

Self-organization and chaos in the metabolism of a cell

Репозитарії

Схожі ресурси