Организации и эволюции природных структур
жүктеу/скачать 5,02 Mb. Pdf көрінісі
|
… . . . Рис. 1. Структурная схема иммунносетевого моделирования «структура – свойство» химических соединений. D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D m D 1 Dn Эксперт Обучающая выборка Классификация решений Обучение оптимальной иммунной сети по эталонам Оценка качества обучения Прогноз свойств и активностей неизвестных соединений Контролирующая выборка (образы) Решение задачи распознавания образов на основе искусственной иммунной системы Оценка ошибки распознавания образов по гомологичным белкам Журнал проблем эволюции открытых систем Вып. 12, Т.1, 2010 98 - уменьшение погрешностей энергети- ческих оценок, так называемых ошибок обобщения; повышение достоверности про- гноза зависимостей «структура – свойство» химических соединений. На разработанное программное обес- печение получены два авторских свидетель- ства о государственной регистрации объекта интеллектуальной собственности, зарегист- рированные в Комитете по правам интеллек- туальной собственности Министерства юс- тиции Республики Казахстан [20, 21]. Таким образом, иммунносетевой под- ход может быть с успехом применен к моде- лированию зависимостей «структура – свой- ство» лекарственных препаратов. Литература: [1] Frantz S., Smith A. Nature Rev. Drug. Discov. -2003. -V.2. -P.95-96.; [2] Г.Кубиньи. Россий- ский химический журнал. -2006. - №2. -С.5-17.; [3] Lohse M. J. Trends Pharmacol Sci. -1998. -V.19. -P.198.; [4] Goodford P.J. J. Med. Chem. -1984. -V.27. -P.557-564.; [5] Red Shaw S. In: The Role of Organic Chemistry in Drug Research, 2 nd Ed. / Eds. C.R. Ganellin, S.M. Roberts: London: Academic Press. -1993. -P.163-185.; [6] Holtje H.D., Sippl W., Rognan D., Folkers G. Molecular Modelling. Basic Principles and Applications, 2 nd Ed. Weinheim: Wiley-VCH, 2003.; [7] Krocmer R.T. Curr. Protein Pept. Sci.,8, 312, 2007.; [8] Pegg S. C., Haresco J.J., Kuntz I.D. J. Comput. Aided. Mol. Des., 15, 911, 2001.; [9] Bleicher K.H., Bohm H.J., Muller K., Alanine F.I.. Ibid., 2003. -V.2. -P.369-378.; [10] Раевский О.А. Российский химический журнал, 2006. -№2. -C.97-108.; [11] Раевский О.А. Успехи химии, 1999. -T.68. -Вып.6. -С.555.; [12] Testa B., Rier L.B. Med. Res. Rev., 1991. -V.11. -P.35.; [13] Гальберштам Н.М., Баскин И.И., Палюлин В.А., Зефиров Н.С. Нейронные сети как метод поиска зависимостей структура – свойство органических соединений // Успехи химии. -2003. -№72(7). –С.706-727. [14] Tarakanov A.O. Formal peptide as a basic of agent of immune networks: from natural prototype to mathemati- cal theory and applications // Proc. of the I Int. workshop of central and eastern Europe on Multi-Agent Systems.- 1999.; [15] Самигулина Г.А. Разработка интеллектуальных экспертных систем управления на основе техно- логии искусственных иммунных систем. –Алматы: ИПИУ МОН РК, 2008. -137с.; [16] Самигулина Г.А. Мо- делирование оптимальной структуры иммунной сети в интеллектуальных экспертных системах поддержки принятия решений //Информационные технологии моделирования и управления. –Воронеж, 2008. – Вып.4(47). –С.313-317.; [17] Самигулина Г.А., Чебейко С.В. Процедура оценки энергетической погрешности Искусственной Иммунной Системы прогнозирования чумы на основе гомологов //Вестник КазНУ им. Аль- Фараби. -Алматы. -2003. -№3 (38). -С. 61-66.; [18] Самигулина Г.А., Самигулина З.И. Разработка программ- ного обеспечения для интеллектуальной системы прогнозирования на основе Искусственных Иммунных Систем //Труды V Всесибирского конгресса женщин-математиков. – Красноярск, 2008, http://www.sfu- kras.ru/liles/spis_t.doc .; [19] Самигулина Г.А., Самигулина З.И. Разработка пакета прикладных программ для обработки, анализа и прогноза данных Искусственными Иммунными Сетями //Вестник Национальной Ин- женерной Академии Республики Казахстан. –Алматы, 2008. -№ 1(27). –С.39-44.; [20] Самигулина Г.А. Предварительная обработка данных AIS (программа для ЭВМ). Свидетельство о государственной регистра- ции объекта интеллектуальной собственности №286. Зарегистрировано в Комитете по правам интеллекту- альной собственности Министерства юстиции Республики Казахстан. –Астана, 2008.; [21] Самигулина Г.А., Самигулина З.И. Оценка энергетических погрешностей искусственной иммунной системы по гомологам (программа для ЭВМ). Свидетельство о государственной регистрации объекта интеллектуальной собствен- ности № 396. Зарегистрировано в Комитете по правам интеллектуальной собственности Министерства юс- тиции Республики Казахстан. –Астана, 2008. Принято в печать 26.01.10 УДК 004.89:004.4 КОМПЬЮТЕРНЫЙ МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ДИЗАЙН ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕННЫХ ИММУННЫХ СИСТЕМ Г.А.Самигулина., С.В.Чебейко Институт проблем информатики и управления МОН РК 050010, г.Алматы, ул.Пушкина, 125 chebeiko@rambler.ru , тел.272-46-17, факс 272-37-11 Журнал проблем эволюции открытых систем 99 Вып. 12, Т.1, 2010 COMPUTER MOLECULAR DESIGN MEDICAL DRAGS ON THE BASIS OF ARTIFICIAL IMMUNE SYSTEMS Galina.A.Samigulina, Svetlana.V.Chebeiko Institute for Problems of Informatics and Control MES RK, 050010, Almaty, str.Pushkina, 125 chebeiko@rambler.ru , tel.272-46-17, факс 272-37-11 It is developed immune nets the approach to modeling dependences «structure – property» of medical drags. The offered intellectual technology allows to reduce errors of power estimations and to raise reliability of the fore- cast of dependence «structure – property» of chemical compounds. Жасанды иммундық жүйелер негізінде дәрі-дәрмектердің компьютерлік молекулярлық дизайны Г.А. Самигулина, С.В. Чебейко Информатика жөне басқару проблемалары институты, 050010, Алматы қ., Пушкин қ , 125 chebeiko@rambler.ru , тел.272-46-17, факс 272-37-11 Дәрілік препараттардың «құрылым-қасиет» тәуелділіктерін моделдеуге иммунды желілік тәсіл жасалған. Ұсынылған зияткерлік технология энергетикалық бағалардың қателіктерін азайтуға және химиялық қосылыстардың «құрылым-қасиет» тәуелділігін болжаудың анықтығын арттыруға мүмкіндік береді. Журнал проблем эволюции открытых систем Вып. 12, Т.1, 2010 100 Принимая эту статью, мы понимали, что профессор Б.М. Махатов, прежде всего, ставил перед собой практические задачи. Однако, нам показался крайне интересен сам подход автора, использованный им при постановке эксперимента. Здесь мы видим, как в реальном экспе- рименте выявляется влияние свойств осо- бей на искусственную систему и наоборот, как эта система влияет на проявление ин- дивидуальных свойств особей, ее состав- ляющих. Для теоретиков мы заметим, что сами особи являются очень сложными система- ми (перепел) с огромным количеством са- мых разнообразных свойств и большим количеством контактов с окружающей сре- дой. При этом полученные интегральные характеристики системы, т.е. эффектив- ность размножения популяции, оказались в достаточно простых взаимосвязях с этими свойствами. На наш взгляд работа сама по себе тре- бует дальнейших исследований, проводи- мых с поддержкой специалистов, работаю- щих на системном уровне, и более мощных обобщений на экспериментальном уровне. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕНОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ПЕРЕПЕЛОВ В ГРУППАХ САМОК С РАЗЛИЧНОЙ ПОЛОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ Б.М. Махатов Институт физиологии человека и животных, РК Опытами на японских перепелках была установлена большая дифференци- ровка в частоте спаривания петухов с перепелками в течение суток (от 1 до 40). При этом оказалось, что перепела с повышенной половой активностью происхо- дят от матерей, яйценоскость которых на 7,5-41,0% выше яйценоскости мате- рей пассивных петухов, и являются, таким образом, улучшателями стада при ус- ловии рационального их использования. Целью нашей работы является поиск оптимальных методов использования племенных перепелов, при которых самцы с различной половой активностью смог- ли бы наилучшим образом реализовать свои потенциальные возможности (харак- тер нервной деятельности, качественные показатели семени), сохраняя при этом высокие воспроизводительные качества. Материал и методика исследовании В 2007 г на экспериментальной базе к/х «Байболат» был проведен опыт на японских перепелах местной популяции по схеме, представленной в таблице 1. Таблица 1. Схема проведения опыта Перепелки № Голов в группе Метод со- держания Тип спаривания 1 40 Гнездовой, (4ре в гнезде) Вольное Журнал проблем эволюции открытых систем 101 Вып. 12, Т.1, 2010 2 40 Групповой Вольное 3 40 Групповой Искусственное осеменение 4 40 Гнездовой (4ре в гнезде) Вольное 5 40 Групповой Вольное 6 40 Групповой Искусственное осеменение 7 40 Гнездовой, (4ре в гнез- де) Вольное 8 40 Групповой Вольное 9 40 Групповой Искусственное осеменение Продолжение таблицы 1 Частота спари- вания Петухи № Период опыты 1 2 3 1 15,6 А1 А2 А3 2 -//- А2 А3 А1 3 -//- А3 А1 А2 4 7,5 С4 С5 С6 5 -//- С5 С6 С4 6 -//- С6 С4 С5 7 5,2 П7 П8 П9 8 -//- П8 П9 П7 9 -//- П9 П7 П8 Схемы предусматривала одновремен- ное изучение трех методов рационального использования перепелов различной половой активности: гнездового и группового спари- ваний. Опыт проводился на 9 группах перепе- лок, подобранных по методу аналогов. Пере- пела для опыта отбирались по половой харак- теристике, которая устанавливалась по часто- те спаривания с несушками в стаде в пре- опытный период. В соответствии с установ- ленной частотой спаривания все перепела были распределены на 3 группы: активных (А), средней активности (С) и пассивных (П). В каждую группу вошло 12 перепелов: в группу А – с частотой спаривания в день рав- ной 15,6 С- петухи с частотой спаривания 7,5 и П-5,2. Каждая группа самцов в свою очередь подразделялась на 3 подгруппы (по 4 петуха в каждой), которые испытывались в двух мето- дах спариваний с перепелками: гнездового и группового. Прежде всего, необходимо обратить внимание на выявление изменений в частоте спаривания перепелов в зависимости от мето- да содержания их с перепелками. В опыте установлено у петухов довольно резко изме- нялась частота спаривания за день зависимо- сти от содержания их в гнездах и в группах по сравнению с частотой их спаривания в стаде. Таблица 2. Результаты использования пере- пелов различной половой активности Результаты исследования Опыт проводился в 3 периода, с пооче- редным перемещением всех групп перепелов в каждом периоде. Использования перепелов различной половой активности подобранных по методу аналогов дает возможность судить, какой из методов спариваний и при какой по- ловой активности перепелов (высокой или низкой) будет способствовать повышению продуктивных и воспроизводительных ка- честв перепелок. Результаты проведенного нами опыта представлены в таблице 2. № m h 1 Актив- ные 15,6 Гнездовое (вольное) 7,9 2 Групповое (вольное) 9,4 3 Искусст- венное осемене- ние - 4 Сред- ней актив- ности 7,5 Гнездовое (вольное) 7,8 5 Групповое (вольное) 10,8 6 Искусст- венное осемене- ние - 7 Пассив- 5,2 Гнездовое (вольное) 7,7 Журнал проблем эволюции открытых систем Вып. 12, Т.1, 2010 102 8 ные Групповое (вольное) 10,1 9 Искусст- венное осемене- ние - Приложение : m - Характеристика перепелов -Частота спаривания в день h - Методы использования Продолжение таблицы 2 № Результаты инкубации p (%) ex (шт.) o ( %) b ( гол.) b_ex b_o . 1 675 85,4 486 72,0 84,5 95,1 2 764 95,8 650 85,1 88,8 98,5 3 590 66,7 309 52,4 78,5 88,8 4 713 82,6 388 54,4 65,9 87,7 5 643 88,7 437 67,9 76,7 96,6 6 480 86,5 346 72,1 83,3 93,9 7 1020 68,4 549 53,8 78,7 95,3 8 870 82,5 567 65,2 78,2 95,8 9 560 87,9 400 71,4 81,4 96,0 Приложение : ex - Проинкубировано яиц o –Оплодотвернность b - Выведено птенцов b_ex -Выведено птенцов от за- ложенных b_o Выведено птенцов от опло- дотворенных p - Сохранение до 6 недельного возраста При этом у перепелов с высокой поло- вой активностью наблюдалось снижение чис- ла спариваний в гнездах и группах. Так, если у активных петухов в стаде было 15,6 спари- ваний в день, то при перемещении их в гнезда и группы активность снижалась соответст- венно до 7,9 и 9,4 спариваний в день. У пассивных перепелов наоборот по- ловая активность в гнездах и группах возрас- тала почти в два раза и только частота спари- ваний петухов средней половой активности при перемещение их в гнезда и группы оста- вались в тех же пределах, что и в преопытный период. Видимо, такие изменения в сторону уменьшения числа спариваний в гнездах у активных петухов и определяют эффектив- ность их рационального использования. Сравнивая полученные результаты ме- тодов использования перепелов различной половой активности, мы можем сказать, что для петухов с повышенной половой активно- стью наилучшим является метод гнездового и группового использования, так как показате- ли оплодотворенности и выводимости яиц в этом случае оказались максимальным по сравнению с другими методами (85,4 и 84,5%). В то же время для пассивных перепе- лов метод гнездового использования не мо- жет быть рекомендован. В этом случае были получены худшие результаты по оплодотво- ренности и выводимости (68,4 и 78,7%). Наши предположения, что метод искус- ственного осеменения может быть одним из основных методов рационального использо- вания активных перепелов, не оправдались. В настоящее время (при существующем спосо- бе получения от петухов семени) метод ис- кусственного осеменения для активной груп- пы петухов оказался неприемлемым. В нашем опыте с активной группой перепелов метод искусственного осеменения привел к получе- нию самых низких показателей оплодотво- ренности и выводимости (66,7 и 78,5%), а са- мое главное, именно от этой группы перепе- лов мы с трудом смогли получить семя «на массаж» для осеменения перепелок. Совер- шенно противоположные результаты при ис- кусственном осеменении были получены в группе пассивных перепелов. Здесь результа- ты оплодотворенности и выводимости оказа- лись более высокими (87,9 и 81,4) по сравне- нию с другими методами, где эти показатели оказались на уровне 68,4 и 78,7%. Разница между группами статистически достоверна (Р=0,99 и 0,95 соответственно). Пассивные перепела свободно давали семя «на массаж». Что касается перепелов со средней по- ловой активностью, нами не были выявлены четкие различия между изучаемыми методы так как все показатели во всех 3 группах были примерно на одинаковом уровне. Журнал проблем эволюции открытых систем 103 Вып. 12, Т.1, 2010 Заключение Таким образом, на основании прове- денных экспериментов можно сделать сле- дующий вывод: к рациональным методам ис- пользования перепелов с повышенной поло- вой активностью можно отнести гнездовой и групповой методы, метод искусственного осеменения, для этой группы оказался менее эффективным, так как на получение семени (на массаж), активные перепела реагировали отрицательно. Литература: [1.] Пигарева М.Д. Разведение перепелов в личном хозяйстве // Птицеводство. -1988. - №3. С.-28-30. ; [2.] Иванова С. В. Постэмбриональное развитие перепелов: автореф. дис. кандидат с-х наук. - Москва 1975. – 14 с. ; [3.] Паникар И. Ветеринарная защита в перепеловодстве // Птицеводство. - 1992. - №3. ; [4.] Белякова Л., Кочетова З., Любительское перепеловодство // Птицеводство. – 2006. - №2. ; [5.] Японские перепела: полезное с приятным // Дача. – 1997. -№6. ; [6.] Корх А. Золотые яйца японского перепела // «Бабушка- рецепты от бед и недугов». -2004. – № 41. Принято в печать 27.06.10 УДК 636.52 ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕНОСТЕЙ ПОВЕДЕНИЯ ПЕРЕПЕЛОВ В ГРУППАХ САМОК С РАЗ- ЛИЧНОЙ ПОЛОВОЙ АКТИВНОСТЬЮ Б.М. Махатов Институт физиологии человека и животных, РК Мақалада аталық бөденелерді жыныс белсенділігіне қарай пайдалану әдістемесі келтірілген. Зерттеу кезінде анықталғандай бөденелерді ұялы және топтап өсіру кезінде белсенді аталық қораздарды пайдалану тиімді екені? Керісінше қолдап ұрықтандыру тәсілінің бұл топқа тиімсіз екендігі көрсетілген. Results of the study quail in reproduction herd are presented. It was installed that quail with raised sex- ual activity more effective to use at nidicolous and групповом method contentses and follows to refrain the me- thod of the artificial insemination from using. Журнал проблем эволюции открытых систем Вып. 12, Т.1, 2010 104 ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СТАТИСТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ, НАБЛЮДАЕМЫЕ В МОЛЕКУЛЯРНО-КЛЕТОЧНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ОРГАНИЗМОВ Т.С.Фрязинова Казахский Национальный Университет им. Аль-Фараби Большое количество современных исследований посвящается изучению динамических характеристик живых организмов. Гораздо меньше исследований посвящается исследованию пространственных закономерностей многоклеточных организмов. В данной работе подводятся итоги такого многолетнего исследовании. Это позволило вывести некоторые общие закономерности носящие статистический характер и вскрывающие особенности общих принципов взаимодействий соседних иерархических уровней многоклеточных организмов. Известно, что живые многоклеточные организмы являются открытыми иерархи- ческими системами со сложным внутренним устройством. Базой формируемых структур- ных образований многоклеточных организ- мов является молекулярно-клеточный конг- ломерат [1]. Любое структурное образование организма определяет характер внутренних и внешних устойчивых динамических систем, поддерживающих гомеостаз. Структуры со- храняют свой вид, если параметры окру- жающей среды не выходят за рамки границ, позволяющих организму существовать как устойчивой системе. Если организм попадает в ситуацию, когда структурная и энергетиче- ская насыщенность окружающей среды не позволяет ему находиться в состоянии гомео- стаза, то в первую очередь используются ре- сурсы, функциональных (динамических) сис- тем, например, происходит коррекция их ре- жимов работы. Когда это не приводит к вос- становлению гомеостаза, организм начинает использовать энергию внутриклеточных структур, получая ее за счет их диссоциации. В последнюю очередь тратятся клеточные ресурсы [2]. Очевидно, что порядок структу- рообразования и диссоциации структур в та- кой многоэтажной иерархической системе, должен подчиняться целому ряду законов, включающих не только химические, биоло- гические и физические, но и общие законы функционирования больших открытых ие- рархических систем [3]. На данном этапе исследований высших организмов, нас интересовали динамика и характер изменения состояния структур на отдельных иерархических уровнях при отно- сительно кратковременных, но мощных, флуктуациях эндогенных и экзогенных фак- торов. Ожидалось существование устойчи- вых специфических кооперативных эффек- тов, т.к. очень велико количество: молекул и устойчивых молекулярных структур в клетке; клеток и молекулярных структурных элемен- тов в ткани; тканевых устойчивых структур (кровеносных и лимфатических капилляров, мышечных и нервных волокон и т.п. или их стандартных сочетаний) в тканях и органах организма. Было ясно, что существует воз- можность исследования реакции статистиче- ских параметров структур на вариации внут- ренних и внешних параметров на каждом из иерархических уровней и на соседних иерар- хических уровнях. Была создана следующая рабочая мо- дель: Организм является макросистемой, состоящей из клеточных популяций, части которых образуют распределенные в про- странстве структуры. Клетки, принадлежащие к различным популяциям, могут организовывать струк- турно-функциональные элементы, ―простей- шие‖ для вышестоящих иерархических уров- ней |