پایان نامه بررسی کاربرد شبکه های پتری شی گرا در مدلسازی سلول
مدل چیست؟ مدل یعنی نمایشی ساده شده از یک پدیده که روی برخی از جنبههای یک سیستم تاکید کند و از جنبه های دیگر چشمپوشی نماید. به همین دلیل مدل کاربرد گستردهای در جنبههای مختلف زندگی انسان پیدا کرده است و نقش به تصویر کشیدن تجریدهای مختلف از موضوعات مطرح برای انسان را بر عهده دارد.
حتی ذهن هم از تصور یعنی مدل برای پرهیز از جزییات اضافی، برای فهم استفاده می کند. وگرنه برای به یادآوردن یا فهمیدن موضوعی ساده باید سالها صبر می کردیم تا تمام جزییات آن بررسی شود. شاید بتوان مدلسازی را به این شکل تعریف کرد که »مدل، نمایش تجرید است، یعنی نمود دادن جنبه های اساسی یک مساله یا پدیده است.« یعنی به بهترین شکل باید بتوان آن را برای مقصود مورد نظر بیان کرد بدون آنکه جزییاتی که ضروری نیستند، در نظر گرفته شوند.
بیوانفورماتیک، رشته ای نوین است و آنچنان که از نام بر میآید ،ترکیبی است از زیستشناسی و کامپیوتر.
مدلسازی به عنوان یکی از پیشرانهای موجود، در این رشته جایگاه ویژهای دارد: چون بیوانفورماتیک ،رشته ایست که کامپیوتر در آن نقش مهمی ایفا میکند. برای آنکه جایگاه این پژوهش و منظور از مدلسازی در این رشته مشخص گردد، نگاهی به روشهای کلی تحقیق در زیست شناسی مدرن، الزامی به نظر میرسد. در زیست شناسی روشهای اصلی تحقیقات دسته های گوناگونی دارند که معروفترین آنها عبارتند از:
In Virto: در این نوع تحقیقات، تفاوت عمده با نوع بالا در آزمایش در خارج از محیط موجود زنده است.
فهرست
چکیده ........................................................................................................................................................................................دوازده
فصل اول ........................................................................................................................................................................................... 1
1-1- مقدمه....................................................................................................................................................................................... 2
1-2- مدلسازی یک فعالیت طبیعی............................................................................................................................................. 3
1-3- مدلسازی در دنیای کامپیوتر............................................................................................................................................... 3
1-4- مدلسازی و بیوانفورماتیک.................................................................................................................................................. 4
1-5- طرح مساله.............................................................................................................................................................................. 5
1-6- اهداف و محدوده.................................................................................................................................................................... 5
1-7- بیانی از راه حل...................................................................................................................................................................... 5
1-8- ساختار پایان نامه.................................................................................................................................................................. 6
فصل دوم ................................................................................................................................................................................................ 7
2-1- مقدمه...................................................................................................................................................................................... 8
2-2- نگاهی کلان به بیوانفورماتیک و مدلسازی..................................................................................................................... 8
3-2- زیست شناسی سیستمی..................................................................................................................................................... 8
2-4- زیست شناسی سیستمی و مهندسی نر مافزار................................................................................................................. 9
2-5- انتخاب نگاه...........................................................................................................................................................................10
2-6- مدلسازی ریاضی و شی گرایی در یک نگاه....................................................................................................................11
2-7- معرفی شبکه های پتری....................................................................................................................................................13
2-7- 1- ساختار شبکه پتری ........................................................................................................................................................ 14
2-7- 2- علامت گذاری شبکه پتری .............................................................................................................................................. 16
2-8- قوانین اجرا بر شبکه پتری.................................................................................................................................................16
2-9- انواع شبکه های پتری........................................................................................................................................................17
2-9- 1- شبکه های پتری تصادفی ............................................................................................................................................. 17
2-9- 2- شبکه های پتری پیوسته .............................................................................................................................................. 19
2-9- 3- شبکه پتری زماندار .......................................................................................................................................................... 20
2-9- 4- شبکه های پتری ترکیبی ............................................................................................................................................... 21
2-9- 5- شبکه های پتری خود-اصلاحی و عملکردی ........................................................................................................... 24
2-9- 6- شبکه های پتری ترکیبی عملکردی ............................................................................................................................ 25
2-9- 7- شبکه های پتری شی گرا............................................................................................................................................... 27
2-01- شبکه های پتری در بیوانفورماتیک..............................................................................................................................39
2-11- شبکه های پتری و شبکه های زیستی........................................................................................................................44
2-11- 1- شبکه های بیوشیمیایی ............................................................................................................................................... 44
2-11- 2- شبکه های ژنتیکی ......................................................................................................................................................... 46
2-11- 3- شبکه های سیگنالی ..................................................................................................................................................... 47
2-21- نتیجه گیری فصل...........................................................................................................................................................48
فصل سوم ............................................................................................................................................................................................ 49
3-1- مقدمه....................................................................................................................................................................................50
3-2- زیست شناسی: نگاهی نزدیکتر.........................................................................................................................................50
3-2- 1- زیست شناسی مدرن ..................................................................................................................................................... 50
3-2- 2- سلول: از بالا به پایین و از پایین به بالا ...................................................................................................................... 51
3-3- مدلسازی پاسخی برای پیچیدگی....................................................................................................................................53
3-3- 1- سیتوپلاسم ......................................................................................................................................................................... 54
3-3- 2- غشای سلول ...................................................................................................................................................................... 55
3-3- 3- گیرندههای غشا ................................................................................................................................................................ 57
3-3- 4- شبکه آندوپلاسمی ........................................................................................................................................................... 58
3-3- 5- دستگاه گلژی .................................................................................................................................................................... 61
3-3- 6- لیزوزوم ................................................................................................................................................................................ 62
3-3- 7- هسته ................................................................................................................................................................................. 62
3-3- 8- میتوکندری ........................................................................................................................................................................ 64
3-4- نیازمندیهای شبکه های پتری برای مدلسازی..............................................................................................................66
3-5- نتیجه گیری فصل...............................................................................................................................................................69
فصل چهارم ......................................................................................................................................................................................... 70
4-1- مقدمه....................................................................................................................................................................................71
4-2- انتخاب شبکه پتری شی گرا.............................................................................................................................................71
4-3- بیان غیر رسمی روش پیشنهادی....................................................................................................................................73
4-3- 1- انتخاب موجودیتهای اصلی بر اساس هستان شناسی ............................................................................................. 73
4-3- 2- بدست آوردن نقشهای دخیل در شبکه های زیستی به وسیله کارتهای CRC ............................................... 77
4-3- 3- افزودن ارث بریها .............................................................................................................................................................. 78
4-3- 4- افزودن عبارت مسیر برای محدود کردن ترتیب مسئولیتهای کارتها ................................................................. 79
4-3- 5- کشیدن شبکه پتری متناسب با هر کارت برای انجام مسؤلیتها ........................................................................... 79
4-3- 6- افزودن همکاریهای هر کارت ......................................................................................................................................... 85
4-3- 7- بازبینی مدل برای اطمینان از صحت آن .................................................................................................................. 85
4-3- 8- شبیه سازی مدل بدست آمده ...................................................................................................................................... 87
4-3- 9- به روز رسانی کتابخانه نقش .......................................................................................................................................... 89
4-3- 01- قابلیت استفاده مجدد در مدل ................................................................................................................................... 89
4-4- نتیجه گیری فصل...............................................................................................................................................................90
فصل پنجم .......................................................................................................................................................................................... 92
5-1- مقدمه....................................................................................................................................................................................93
5-1- 1- رگولاسیون پروتئین G................................................................................................................................................... 93
5-1- 2- مرگ سلولی .................................................................................................................................................................... 100
5-2- نتیجه گیری فصل............................................................................................................................................................111
فصل ششم ....................................................................................................................................................................................... 112
6- 1- مرور مراحل پژوهش........................................................................................................................................................113
6- 2- ارزیابی میزان موفقیت روش پیشنهادی......................................................................................................................114
6- 3- کاربرد روش پیشنهادی...................................................................................................................................................115
6- 4- مقایسه روش پیشنهادی با سایر روشها.......................................................................................................................115
6- 5- کارهای آینده.....................................................................................................................................................................118
ضمایم ................................................................................................................................................................................................ 119
فهرست منابع و مراجع .................................................................................................................................................................. 134