Teoría de los sistemas bioquímicos

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Teoria de los sistemas bioquimicos es un modelo matemático, basado en ecuaciones diferenciales comunes, en donde los procesos bioquímicos son representados utilizando la ley de las expansiones en las variables de un sistema. Este trabajo, que fue conocido como la teoría de los sistemas bioquímicos, ha sido desarrollado desde los 60s por Michael Savageau y otros para el análisis de procesos bioquímicos. De acuerdo a Cronish-Bowden esta teoría “ es una teoría general del control metabolico, en donde se incluye en análisis del control metabólico y la teoría de flujo como casos especiales”

Historia

La dinámica de una especie es representada por la siguiente ecuación diferencial:

En donde Xi representa una de las nd variables del modelo (concentraciones del metabolito, concentraciones de proteína o niveles de expresión genética), j representa los nf procesos bioquímicos que afectan la dinámica de la especie. Y por el otro lado μij (coeficiente estequiometrico), γj ( tasa constante) y fik (ordenes cinéticas) son los dos diferentes tipos de parámetros que definen la dinámica del sistema. La diferencia principal de los modelos de potencia-ley con respecto a otros usados en los sistemas bioquímicos, es que el orden cinético puede contener números no enteros y también puede tener valores negativos en casos donde lo que se quiere modelar es algún tipo de inhibición, así los modelos de potencia-ley tienen una mayor flexibilidad para reproducir la no linealidad de los sistemas bioquímicos. Los modelos que utilizan expansiones de potencia-ley han sido utilizados durante los últimos 35 años para analizar diferentes tipos de sistemas bioquímicos, incluyendo redes metabólicas, redes genéticas y señalización celular.

Referencias

^ Biochemical Systems Theory, an introduction. ^ Athel Cornish-Bowden, Metabolic control analysis FAQ, website 18 April 2007.

literatura:

M.A. Savageau, Biochemical systems analysis: a study of function and design in molecular biology, Reading, MA, Addison–Wesley, 1976. E.O. Voit (ed), Canonical Nonlinear Modeling. S-System Approach to Understanding Complexity, Van Nostrand Reinhold, NY, 1991. E.O. Voit, Computational Analysis of Biochemical Systems. A Practical Guide for Biochemists and Molecular Biologists, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 2000. N.V. Torres and E.O. Voit, Pathway Analysis and Optimization in Metabolic Engineering, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 2002. Scientific articles:

M.A. Savageau, Biochemical systems analysis: I. Some mathematical properties of the rate law for the component enzymatic reactions in: J. Theor. Biol. 25, pp. 365–369, 1969. M.A. Savageau, Development of fractal kinetic theory for enzyme-catalysed reactions and implications for the design of biochemical pathways in: Biosystems 47(1-2), pp. 9–36, 1998. M.R. Atkinson et al., Design of gene circuits using power-law models, in: Cell 113, pp. 597–607, 2003. F. Alvarez-Vasquez et al., Simulation and validation of modelled sphingolipid metabolism in Saccharomyces cerevisiae, Nature 27, pp. 433(7024), pp. 425–30, 2005. J. Vera et al., Power-Law models of signal transduction pathways in: Cellular Signalling doi:10.1016/j.cellsig.2007.01.029), 2007. Eberhart O. Voit, Applications of Biochemical Systems Theory, 2006.

Enlaces externos

Biochemical Systems Theory an introduction, http://web.udl.es/Biomath/PowerLaw/ A Web on Power-law Models for Biochemical Systems

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