|
Оглавление
 ЧАСТЬ I СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДНК И БЕЛ КОВ, ПЕРЕНОС ЗАРЯДА В ДНК, РЕАКЦИОННЫЙ ЦЕНТР ФО ТОСИНТЕЗА 13 Предисловие к первой части 15 ГЛАВА 1 ВДЛахно Вычислительные задачи компьютерной био логии 18 11 Введение 18 12 Задачи компьютерной биологии 18 13 Первичные структуры 20 14 Рентгеноструктурный анализ белков 24 15 Фолдинг белков 26 16 Моделирование структуры и динамики макромолекул 27 17 Прикладные задачи компьютерной биологии 29 Литература 33 "ЛАВА 2 ААЗимин, ВДЛахно, НННазипова Биологические макромолекулы: структура, формы и функции 35 21 Введение 35 22 Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) 35 23 Белки 40 24 Пространственные структуры молекул биополимеров и методы их исследования 44 25 Методы определения первичных структур молекул ДНК, РНК и белков 47 Литература 53 ГЛАВА 3 ВЮЛунин Определение пространственной структуры биологических макромолекул 55 31 Введение 55 311 Основы рентгеноструктурного анализа 55 312 Современные проблемы макромолекулярной кристаллографии 58 313 Основные стадии рентгеноструктурного анализа 59 314 Различные уровни описания структуры белковых молекул 60 315 Основные этапы расшифровки структуры по данным рентгеновского рассеяния 62 316 Как «увидеть» функцию трех переменных 65 317 Фазовая проблема рентгеноструктурного анализа 67 32 Фазовая проблема 70 321 Терминология и обозначения 72 322 Дополнительная информация об исследуемом объекте 75 33 Прямое определение фаз при низком разрешении 86 331 Основные определения 87 332 Процедура ab-initio определения фаз 88 333 Использование гистограмм синтезов Фурье 91 334 Определение фаз на основе свойств связности 96 335 Определение фаз на основе максимизации правдоподобия 101 336 Использование псевдо-моделей 103 337 Комбинация методов Определение низкоугловых фаз для рибосомальной частицы T50S 106 338 Определение структуры частицы липопротеина низкой плотности (LDL) 107 34 Методы модификации электронной плотности 108 341 Запись ограничений в виде функционального уравнения 109 342 Уравнения для структурных факторов 111 343 Итерационная процедура уточнения значений фаз 112 344 Определение значений фаз как проблема минимизации 113 35 Н Л Лунина Использование метода РАМ 114 351 Основные положения 114 352 Описание FAM-метода и результаты его тестирования 117 Литература 130 ГЛАВА 4 ВДЛахно Динамика переноса дырки в нуклеотидных последовательностях 137 41 Введение 137 42 Квантово-механическая модель 139 43 Параметры модели 143 44 Перенос дырки из состояния, близкого к релаксированному 146 45 Перенос дырки из нерелаксированного состояния 155 46 Сравнение теории с экспериментом 157 47 Осциллирующая природа переноса заряда в ДНК 161 48 Обобщение модели 164 49 Сравнение с другими подходами 165 410 Перспективы развития теории 167 Литература 167 ГЛАВА 5 ВДЛахно, Н С Фиалка Перенос заряда в ДНК на большое расстояние 172 51 Введение 172 52 Математическая модель 174 53 Некоторые частные случаи 176 54 Рассматриваемая система 179 55 Стоячая уединенная волна 181 56 Движущийся солитон 182 57 Моделирование переноса в однородной цепочке 184 58 Моделирование донора и акцептора 186 59 Обсуждение результатов 191 Литература 193 ГЛАВА 6 В Д Лахно Моделирование первичных процессов переноса заряда в реакционном центре фотосинтеза 195 61 Введение 195 62 Первичные процессы переноса в фотореакционном центре фотосинтеза 196 63 Математическая модель 197 64 Параметры электронного переноса 199 65 Результаты численных расчетов 200 66 Возможности более детального учета структурных и динамических свойств фотореакционного центра 202 67 Дальнейшие обсуждения и сравнение с другими подходами 205 68 Заключительные замечания 206 Литература 206 ГЛАВА 7 ДАТихонов Метод интегральных уравнений теории жидкости для изучения гидратации макромолекул 209 71 Введение 209 72 Уравнения RISM для исследования сольватации (гидратации) макромолекул 211 73 Численная схема 213 74 Дальнейшие приближения в методе RISM, делающие его более эффективным в вычислительном отношении 221 75 Алгоритм решения уравнений RISM методом Ньютона-Крылова 222 76 Результаты расчетов 225 77 Заключение 229 Приложение Нестационарные итерационные методы решения СЛАУ «Методы подпространств Крылова» 230 Литература 233 ГЛАВА 8 А В Теплухин, Ю С Лемешева Изучение строения водной оболочки двуспиральных фрагментов В-ДНК poly(dA):poly(dT) с помощью моделирования на параллельных вычислительных системах 234 81 Введение 234 82 Состояние проблемы 235 83 Методы и алгоритмы для компьютерных экспериментов 236 84 Результаты исследований 237 Литература 239 Цветные иллюстрации ЧАСТЬ II БИОИНФОРМАТИКА, КОМПЬЮТЕРНАЯ ЭКОЛО ГИЯ И МЕДИЦИНА 241 Предисловие ко второй части 243 ГЛАВА 1 ЮЕ Елькин Волны возбуждения в биологических системах и кинематический подход к их изучению 247 11 Введение: автоколебания и автоволны в природе 247 12 Автоволновые образы на плоскости и работа сердца 250 121 Пейсмекер 250 122 Два пейсмекера 250 123 Спиральная волна 251 13 О математических методах исследования автоволн 253 14 Кинематический подход 255 141 Геометрическое описание волн возбуждения 255 142 О точном решении стационарных кинематических уравнений 260 143 Некоторые результаты применения геометрических методов 263 144 Сравнение альтернативных геометрических подходов 265 145 О распространении обобщенной кинематики на трехмерный случай 268 15 Заключение 269 Литература 270 ГЛАВА 2 А Р Сковорода Ранняя неинвазивная диагностика тканевых аномалий как задача вычислительной математики 274 21 Введение 274 22 Основные соотношения, механические характеристики и экспериментальные данные 275 23 Реконструкция модуля сдвига объекта исследования по данным о его деформированном состоянии 283 24 Заключительные замечания 292 НКлишко Методы количественной оценки упругих характеристик мягких биологических тканей 294 25 Оценка упругих свойств тканей методом вдавливания штампа, на основе тестирования послеоперационных образцов 294 26 Резонансный метод определения модуля сдвига упругого слоя 299 261 Задача о динамическом равновесии пластинки, нагруженной осесимметричными периодическими внешними силами 299 262 Задача о динамическом равновесии упругого слоя при осесимметричном нагружении одной из его границ 301 263 Определение резонансных частот тонкой пластинки, лежащей на упругом слое и нагруженной периодической внешней силой 309 Литература 313 ГЛАВА 3 М Н Устинин, С А Махортых, А М Молчанов, М М Оль-шевец, А Н Панкратов, Н М Панкратова, В И Сухарев, В В Сычев Задачи анализа данных магнитной энцефалографии 327 31 Введение 327 32 Моделирование биомагнитной активности мозга 331 33 Решение прямых и обратных задач магнитной энцефалографииЗЗВ 331 Решение обратной задачи 339 332 Процедура подгонки момента 340 333 Подгонка амплитуды диполя 341 34 Исследование динамических характеристик данных МЭГ 342 341 Вычисление корреляционной размерности сигнала 342 342 Алгоритм вычисления размерности аттрактора 345 35 Заключение 347 Литература 348 ГЛАВА 4 Л Г Хинина, А С Комаров, В Э Смирнов, М В Бобровский, И Е Сизов, Е М Глухова Вычислительная экология 350 41 Введение Вычислительная экология: определение, основные задачи 350 42 Базы данных 351 43 Динамическое моделирование 356 431 Методологические аспекты создания имитационных моделей сложных систем 356 432 Моделирование лесных экосистем 359 433 Математическая демография растений 365 44 Многомерный анализ экологических данных 371 441 Основные методы многомерного анализа экологических данных 371 442 Классификация описаний растительности 372 443 Выделение функциональных групп видов 374 45 Пространственный анализ экологических данных 376 451 Основные методы пространственного анализа экологических данных 376 452 Применение ГИС-технологий для оценки биоразнообразия растительности 379 46 Визуализация 381 47 Заключение 383 Литература 383 ГЛАВА 5 НН Назипова, М Н Устинин Решение задач расшифровки генетической информации, заложенной в биологических последовательностях 392 51 Введение 392 52 Выделение на протяженной генетической последовательности белок-кодирующих областей 396 521 Постановка задачи 396 522 Методы распознавания кодирующих участков, использующие статистические характеристики кодирующих участков геномов 397 523 Меры кодирования 401 524 Эффективность мер кодирования 412 525 Математические методы распознавания генов, используемые в современных программах 413 53 Приписывание функции генам 416 54 Заключение 419 Литература 422 ГЛАВА 6 ТВАстахова, НВОлейникова, МАРойтберг Сравнительный анализ информационных биополимеров 433 61 Введение Развитие методов анализа биополимеров 433 62 Другой подход к проблеме выравнивания аминокислотных последовательностей Парето-оптимальные выравнивания 439 63 Распознавание белок-кодирующих областей в последовательностях ДНК — важная задача анализа биологических последовательностей 442 64 Современные задачи сравнительного анализа биологических последовательностей, предпосылки для применения параллельных вычислений 447 65 Исследование достоверности выравнивания аминокислотных последовательностей 449 651 Источник структурно адекватных выравниваний 449 652 Мера сходства последовательностей 450 653 Мера сходства выравниваний Понятие «острова» 451 654 Зависимость степени сходства структурного и после-довательностного выравнивания от степени сходства исследуемых белков 452 655 Детальное изучение выравниваний Угаданые «острова»453 Литература 455 ГЛАВА 7 М Н Устинин, И А Никонов, М М Ольшевец Цифровая диагностика и телемедицина 458 71 Введение 458 72 Цифровая рентгенография 459 73 Программное обеспечение цифровой рентгеновской приставки462 74 Основные операции обработки цифровых рентгеновских снимков 465 75 Аппроксимация цифровых рентгеновских снимков в базисах всплесков 470 Литература 474 ГЛАВА 8 С В Филиппов, Е В Соболев Использование технологий профессиональной компьютерной графики для визуализации результатов научных исследований 476 81 Введение 476 82 Компоузинг 477 821 Adobe After Effects® 478 822 Discreet Combustion® 486 83 ЗD-моделирование и анимация 490 84 Рендеринг 495 85 Заключение 496 Литература 497 Глоссарий 498 |