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By Andreas Kremling

Die Systembiologie ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das zu einem verbesserten Verständnis, der in einer Zelle ablaufenden Vorgänge führt und einen systemorientierten Ansatz in experimenteller und theoretischer Richtung verfolgt.

Das Lehrbuch beschreibt die Grundlagen der mathematischen Modellierung und der Modellanalyse zellulärer Systeme. Nach einer Klassifikation von Modelltypen wird schwerpunktmäßig auf deterministische Modelle eingegangen und für alle relevanten Prozesse entsprechende Gleichungen angegeben. Anschließend werden Verfahren zur Modellanalyse vorgestellt, die für purpose, Module und große Netzwerke Anwendung finden.

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Im Zulauf befindet sich keine Biomasse. Abstrakt betrachtet, kann der Reaktor als System mit drei interagierenden Phasen dargestellt werden. qzu,i , qab der Substrate Si gekennzeichnet, wobei in jedem Zulauf die Konzentration czu Si vorliegt. Weiterhin wird von einem gut durchmischten homogenen System (Dichte ρ ) ausgegangen. Das Volumen des Reaktors sei VR . Der Reaktor wird wie in der Abbildung gezeigt durch die Interaktion von drei Phasen beschrieben. Dabei erfolgt der Übergang von der Gasphase in die Flüssigphase und dann in die Biophase.

Dies ermöglicht ein koordiniertes Verhalten einer Gruppe von Mikroorganismen. 17: Schematische Abbildung des Quorum-Sensing-Systems. 17 ist das Quorum-Sensing-System von V. fischeri dargestellt. Die Gene, die für die Biolumineszenz verantwortlich sind, sind luxCDABE. Diese liegen zusammen mit luxI, das für das Rezeptorprotein kodiert, in einem Operon. Divergent dazu liegt das Gen luxR, das für ein Enzym kodiert, das für die Synthese des Autoinduktors verantwortlich ist. Eine Erhöhung der Zelldichte führt zu einer Erhöhung der Konzentration des Autoinduktors.

Bei der Repression bindet - im Gegensatz zur Induktion - ein aktivierendes Molekül an das Regulatorprotein. Durch die Bindung des Moleküls kann der Regulator an den Operator binden, was zu einer Hemmung der Transkription führt. 15). Die Proteine, die für die Bildung von Tryptophan verantwortlich sind, werden nur dann gebildet, wenn Tryptophan nicht im Medium vorhanden ist und somit von der Zelle selber synthetisiert werden muss. Ist Tryptophan vorhanden, wird es in die Zelle aufgenommen und bindet an den Regulator des trp-Operons.

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