虚拟细胞.ppt

在线才智QQ523458367 什么是虚拟细胞 虚拟细胞（virtual cell)即电子细胞（E-cell） 是在计算机上模拟真实细胞的结构、物质组成、生命活动的动力学行为和生命现象，用虚拟现实的方式实现友好人机交互，以便研究者构造细胞结构和其内外部环境物质组成，考察、记录细胞实验现象和功能，再现细胞生命活动和发现新的生物学现象规律。 电子细胞亦称人工细胞，是人工生命的重要基础部分。 E-cell 特点 1、系统性 2、模拟性 3、直观性 4、学科交叉性 虚拟细胞的构建 选择建模对象 建立相关数据库 设计与建模 组装、测试和维护 最早电子细胞模型—E-Cell Project E-CELL 模拟体系: self-surviving cell (SSC),1999 生殖器支原体（Mycoplasma genitalium） ? gene sequence: 580 kb ? ~480 genes ? 将近 80% 的基因同源 假想的有127个基因的“虚拟细胞” 495 反应 The ssc model 美国虚拟真核细胞模型—V-cell 1999年美国学者James Schaff和Leslie Loew建立真核细胞钙转运的模型 Virtual cell 。注： NRCAM （National Resource for Cell Analysis and Modelling)项目 美国的虚拟细胞以真核细胞为虚拟对象。主要由客户端(用户界面) 、数据库和服务器(细胞的建模) 三部分组成。利用该虚拟细胞可以完成神经母细胞瘤的钙动力学、受精卵细胞的钙离子流、RNA 的转运、线粒体的作用和细胞核膜的作用等一系列关于真核细胞的生物学活动和功能。 实验过程：首先由用户通过客户端向服务器提交实验“说明书”———实验的要求和涉及的物质与反应等。服务器根据用户对实验的定义以及实验细胞的模型从后台数据库中提取数据并应用服务器上的软件和分析系统进行分析和处理，完成虚拟实验。最终的实验结果以类似生物学实际实验结果的形式包括图象、表格返回给用户。 Design of Virtual Cell Use of Virtual Cell in Ca2+ transport Output of Virtual Cell V-cell 与 E-cell 的不同 以真核细胞为研究基础 通过2-D 和3-D影像可以对细胞进行结构学和形态学研究 Java Applet 界面运行于服务器 在整个实验过程中。实验者可以自由控制 实验过程和各种参数。 新一代电子细胞模型—cyber-cell 美国 Indiana 的peter Ortoleva 等人开发 特点：可模拟活细胞对外界反应、物质运输及基 因组变化。使用户不仅可获得虚拟细胞实验 的计算值，还可获得一个可视化的，含有丰 富信息的细胞活动影像。 其他虚拟细胞类型 2002年3月，美国加州大学戴维斯分校Mogilner等人对猪蛔虫精子细胞的游动情况进行分析后，设计出了一个“虚拟细胞”模型。类似的模型将为研究细胞的运动机制提供新的工具。该成果发表于Journal of Cell Science Gaussian98模拟生物大分子相互作用的卓越能力 已构建的电子细胞 目前构建的电子细胞主要有： E-cell ―― V-CELL ―― GENESSI ―― GEPASI / JARNAC http://members.tripod.co.uk/sauro/biotech.htm DBSOLVE /~igor.goryanin/ BioSpice /~aparkin/ M-Cell / StochSim http://www.zoo.cam.ac.uk/comp-cell/StochSim.html …… 等。 这些虚拟细胞或者说细胞仿真系统都试图采用信息技术的方法来研究细胞生物学中一个或多个内容。譬如说E-cell (Masaru Tomita，Keio University，Japan) 就主要针对细胞核、染色体以及基因表达的研究。V-CELL则结合细胞结构在Ca2+、RNA扩散等方面进行了模拟。Genessi则针对细胞膜与跨膜信号传导。 E-cell 研究意义 医疗:用于病变的早期预防、病变的诊断、疾病的治疗模拟、保健、新药物的实验和发明等了解疾病发病的过程和机理，进行疾病的辅助诊断和治疗 教育:电子细