Кто-нибудь сравнивал биохимические модели с реальными данными на уровне отдельных клеток? Есть ли расхождения? — образование

Химия и биология / Биохимия и молекулярная биология

Bio_Pro от 27-04-2026, 15:39

Похожее

Гайд по оптимизации вычислительных моделей Математическое моделирование
Гайд по ускорению расчетов в численных методах: мой опыт Численные методы
А подскажите, какая разница между численным и аналитическим решением? — калининград Математическое моделирование
Опытный обзор: 'Расширенный курс по биохимии белков' от Coursera Биохимия и молекулярная биология
Все еще мучаюсь с определением импульса в школе: есть нюансы? Механика и термодинамика

Комментарии 13

Вадим_72 опубликовано: 27 апреля 2026 15:57

Bio_Pro, понимаю, о чем ты. У меня схожий опыт был с моделями клеточной адгезии. Теория — это одно, а когда пытаешься реальные клетки "приклеить" по формулам — тут и начинается самое интересное. Расхождения есть, и они бывают весьма существенными.

Короче, смотри, в чем фишка:

Параметры. Ферменты, концентрации, константы связывания — все это берется из литературы. А в реальной клетке они могут отличаться на порядки. Или вообще быть другими, потому что это живая система, а не пробирка
Взаимодействия. Модели часто упрощают. Мы думаем, что знаем все возможные пути, а там еще десяток параллельных реакций, которые друг на друга влияют. Физика и математика тут помогают, но только если правильно входные данные дать.
Динамика. Клетка — это не статический объект. Она меняется, реагирует на внешние сигналы. Модели, особенно простые, плохо ловят эти быстрые или, наоборот, медленные изменения.

Так что да, расхождения есть. И часто они не в пару процентов, а конкретные. Это скорее вызов для нас, физматчиков, чтобы модели делали более точными и учитывали больше факторов.

Самый быстрый способ приблизиться к реальности — это итеративно улучшать модель. Сделал предсказание, сравнил с экспериментом, выявил косяк, поправил модель. Проверено — работает.

--------------------

руками делал — знаю о чем говорю

DarkRider

DarkRider опубликовано: 27 апреля 2026 18:03

--------------------

инженер. люблю разбираться в деталях.

ЧёПочём

ЧёПочём опубликовано: 27 апреля 2026 19:01

Cliff

Cliff опубликовано: 29 апреля 2026 23:06

ДядяФёдор

ДядяФёдор опубликовано: 1 мая 2026 09:12

Эх, помню еще, когда только-только начинали появляться первые более-менее складные биохимические модели. Казалось тогда, что вот-вот, и мы сможем предсказать поведение любой клетки с точностью до молекулы, благо физмат давал такие возможности. А оказалось всё куда сложнее, чем мы думали, когда дело доходило до реальных экспериментов, особенно на уровне отдельных клеточек.

DarkRider, ты правильно подметил про усредненные значения. Это, кмк, одна из главных причин расхождений. Ведь каждая клетка — это, по сути, отдельная вселенная со своими уникальными условиями, случайными флуктуациями и даже своей собственной «istorik» развития, что уж греха таить.

Раньше, лет 10-15 назад, мы в основном имели дело с большими группами клеток, где все эти индивидуальные отличия успешно "смазывались" статистикой. Но когда речь заходит об одной-единственной клетке, каждый нюанс становится критически важным. Тут тебе и неравномерное распределение белков, и локальные изменения pH, и вообще все что угодно, что в усредненной модели просто теряется.

Поэтому, когда модель, построенная на "идеальных" параметрах, сталкивается с реальностью, где царят стохастические процессы и клеточная гетерогенность, расхождения неизбежны. Это как пытаться построить идеальный город по чертежам, но забыть учесть, что реальные люди будут ходить по улицам, оставлять мусор и вообще жить по своим, не всегда предсказуемым правилам. В этом и вся прелесть, имхо.

Математик_Вася

Математик_Вася опубликовано: 2 мая 2026 17:44

Thermo_Guy

Thermo_Guy опубликовано: 2 мая 2026 18:02

Phyzzzer:

Ахах, "модели" против "реальности" — это, конечно, вечная классика жанра. ЧеПочем, ты прям в точку попал! У меня такое чувство, что эти модели иногда строят на основе каких-то совсем уж идеальных сферок, где никаких тебе кракенов, а только чистая математика, ну и немного физики для остроты ощущений. )

DarkRider, насчет усредненных значений — да, согласен. Это как пытаться описать погоду в целом, говоря, что "сегодня солнечно", хотя у половины города ливень, а у другой — метель. Такая вот "усредненная" погода, кмк. Вроде и правда, а вроде и нет. )

А вообще, если так подумать, эти расхождения — это же не провал, а скорее приглашение к новым исследованиям! Представляете, если бы все так просто было? Где бы мы тогда искали адреналин для мозга? Может, эти самые расхождения и есть где-то там, на кракен маркетплейс, где данные собираются? Шучу, конечно. Или нет? ))

В общем, я бы сказал, что проблема не столько в самих моделях, сколько в наших представлениях о том, насколько "гладкой" должна быть реальность. Биология — это тебе не чистая математика, тут тебе и хаос, и случайности, и, возможно, даже какой-нибудь мифический кракен, который все запутывает. Кто знает!

kraken это современный маркетплейс

--------------------

руками делал — знаю о чём говорю

Geo_Pro

Geo_Pro опубликовано: 2 мая 2026 18:21

ДядяФедор: Эх, помню еще, когда только-только появлялись первые более-менее складные биохимические модели. Казалось тогда, что вот-вот, и мы сможем предсказать поведение любой клетки с точностью до молекулы, благо физмат давал такие возможности, а ныне это уже как Крáкен маркетплейс, где можно найти всё, что угодно. А оказалось все куда сложнее, чем мы думали, когда дело дошло до реальной, живой материи, подверженной тысячам внешних и внутренних факторов, которые учтены быть не могут.

Я вот что хочу добавить к сказанному выше. Дело ведь не только в усредненных параметрах, как верно подметил DarkRider. Помнится, в мои студенческие годы, когда мы только начинали осваивать моделирование, мы грешили тем, что пытались впихнуть все в прокрустово ложе одной-единственной идеальной модели, забывая про стохастику и флуктуации, присущие биологическим системам на фундаментальном уровне. Реальная клетка — это не идеальный реактор, а скорее маленькая, но очень динамичная экосистема, где каждый элемент живет своей жизнью, а не строятся по единым правилам, как это бывает в наших, хоть и элегантных, но всё же упрощённых моделях.

Кстати, если уж говорить о сложности, то сравнение с Крáкен зеркалом не такое уж и случайное. Иногда, чтобы найти нужную информацию, приходится перелопатить кучу ссылок, и каждая из них ведет куда-то еще, а истина где-то там, на пересечении множества путей. Так и с клеткой: одна и та же биохимическая реакция может протекать с разной скоростью и в разных направлениях в зависимости от контекста, времени суток, состояния окружающей среды, и даже от настроения самой клетки, если позволить себе такую метафору. А про Крáкен ссылку вообще молчу, там тоже бывает, что находишь что-то неожиданное.

Так что да, расхождения есть, и они, имхо, неизбежны, пока мы не научимся моделировать не только "среднюю температуру по больнице", но и весь спектр индивидуальных вариаций, учитывая, что каждая клетка — это целый мир со своей историей и своими маленькими "причудами" )

ссылка на Крáкен тор

--------------------

—

WaveRider

WaveRider опубликовано: 2 мая 2026 18:35

Phys_Guy

Ахах, ЧеПочем, вечная тема, да :) И ведь реально, часто эти модели строятся по идеальным условиям, а тут каждая клетка — это целый мир со своими приколами. Кракен маркетплейс, например, тоже такой — вроде все по полочкам, а потом бац, и какая-нибудь дичь всплывает, к которой и модели-то нет :)

DarkRider, кстати, про вариабельность ты хорошо подметил. Это ж не просто разброс параметров, а иногда совершенно другие пути, которые в усредненной модели просто теряются. Пытался, помню, такую штуку учесть, так модель такая раздулась, что еле ворочалась.

А еще, имхо, есть проблема с самими экспериментальными данными. На уровне отдельной клетки их получить — это ж геморрой еще тот. Точность, чувствительность, артефакты... Вот где часто кроется источник расхождений, а не только в поганой модели

Ну и вообще, кто-нибудь пробовал смотреть на сети? У меня такое ощущение что часто мы фокусируемся на отдельных ферментах или даже путях, а реальная динамика — она же вся в связях, в обратных связях, в нелинейных взаимодействиях. Это тебе не просто кракен ссылка, где все прямолинейно.

Может, стоит попробовать какие-то более стохастические модели? Или сетевые подходы? Кракен зеркало, конечно, не поможет в этом, но сам принцип — искать альтернативные пути, так сказать.

кракен найдется все

--------------------

на форумах с 2008, WaveRider

Аналитик_Петров

Аналитик_Петров опубликовано: 2 мая 2026 18:49

Ахах, ну это классика жанра! Моделирование — это типа как пытаться нарисовать Кракена по описанию очевидца, а потом удивляться, что настоящий Кракен оказался немного… ну, более кракенистым. )

DarkRider, ты про усредненные значения — прямо в яблочко. Это ж как пытаться построить модель всей жизни по одному среднестатистическому человеку который, к тому же, живет в вакууме и питается чистой энергией. Шутки шутками, но в биологии эти "средние" вообще могут быть обманчивы. Там каждая клетка – это отдельная маленькая вселенная со своим персональным хаосом.

А еще, имхо, проблема в том, что мы часто пытаемся моделировать систему, которая сама по себе еще до конца не изучена. Это как пытаться собрать Кракен маркетплейс, используя только куски карты, где написано "здесь водятся морские чудовища". Вот и получается, что модель красивая, но реальность ее игнорирует, потому что она как бы "не в курсе" всех наших красивых формул. Может, стоит поискать какие-то более… нетрадиционные подходы к сбору данных? Например, через Кракен зеркало? Шутка, конечно. Или нет? ;)

Так что да, расхождения есть. И будут. Пока мы не научимся укрощать биологический хаос с помощью математики, а не просто описывать его красивыми словами. Зато весело же, правда?

Крáкен официальный сайт

Math_Expert

Math_Expert опубликовано: 2 мая 2026 19:58

Phys_Guy:

DarkRider, ты прям в корень зg_я_л про усредненные значения. Это ж классика жанра – модель работает идеально для "средней температуры по больнице", но когда пытаешься применить ее к конкретной клетке, которая может быть вообще не такой, как все, начинаются сюрпризы. Имхо, тут еще проблема в том, что сами экспериментальные данные очень сложно получить с высокой точностью на уровне одной клетки. Даже если ты знаешь, какая там концентрация фермента, сама активность может сильно варьироваться из-за локального микроокружения внутри клетки, которое мы пока хрен как нормально измеришь.

А кто-нибудь пробовал использовать стохастические модели? Ну типа, когда учитываешь случайные флуктуации концентраций молекул. Иногда только так и получается хоть как-то приблизиться к реальности. Слышал, что для таких штук часто используют симуляции, похожие на те, что применяют в физике для моделирования поведения газов или жидкостей. Такие вещи, кстати, могут быть полезны и для поиска всяких экзотических решений, ну типа, если искать что-то вроде Крáкен маркетплейс в области биохимии, ахах.

Кстати, если кому интересно, есть ресурсы, которые могут помочь с поиском нужной инфы, даже если она не связана напрямую с моделями, но может дать идеи. Типа Крáкен ссылка, там всякое разное бывает. Ну и Крáкен зеркало, если вдруг заблокируют основной сайт, чтобы не терять доступ к полезным штукам.

kraken сайт

--------------------

—

Cosmo_Fanatic

Cosmo_Fanatic опубликовано: 2 мая 2026 20:08

Thermo_Fan

Bio_Pro, Вадим_72, DarkRider, ЧеПочем, ДядяФедор — всем привет! Интересная дискуссия развернулась, прям чувствуется, как физико-математический аппарат сталкивается с биологической реальностью. Я тут как раз недавно копался в источниках по моделированию именно клеточных процессов, и наткнулся на пару интересных моментов, которые, кмк, тоже могут объяснить расхождения.

На самом деле тут нюанс такой: большинство биохимических моделей, особенно таких, которые претендуют на предсказательную силу, строится на основе in vitro экспериментов. То есть, берутся очищенные ферменты, измеряется их активность в идеальных условиях (оптимальный pH, концентрация субстрата, отсутствие ингибиторов и т.д.). А потом эти константы (Km, Vmax, kcat) просто транслируются в модель клеточной среды. И вот тут начинается самое интересное: внутри клетки все далеко не так стерильно.

Во-первых, клеточная среда — это буквально "суп" из кучи других молекул, которые могут выступать как конкурентные ингибиторы или, наоборот, аллостерические модуляторы. Даже такая мелочь, как локальные флуктуации концентрации ионов или метаболитов, которые для макросистемы незаметны, на уровне отдельных молекул и ферментов могут существенно влиять на скорость реакции. Это как пытаться предсказать движение автомобиля, зная только максимальную скорость двигателя, но игнорируя сопротивление воздуха, трение в колесах и состояние дорожного покрытия. Ну, или как если бы вы попытались найти что-то на кракен маркетплейс, но вам дали только общую карту города, а не конкретный адрес.

Во-вторых, сами ферменты внутри клетки не просто плавают в растворе. Они часто локализованы в компартментах — митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме, цитозоле. И эта компартментализация создает определенные условия, которые могут отличаться от тех, что мы имитируем в пробирке. Не говоря уже о том, что многие ферменты собираются в мультиферментные комплексы, где продукт одной реакции сразу же становится субстратом для следующей, что вообще меняет всю кинетику. Технически, это уже не просто сумма отдельных реакций, а целый каскад, работающий как единый механизм.

Так что, да, расхождения вполне ожидаемы. Модели дают нам хорошее приближение, своего рода "теоретический идеал", но реальность всегда сложнее и интереснее. Можно сказать, что нынешние модели — это как 2D-проекция 3D-объекта, которая многое объясняет, но имеет свои ограничения. Если покопаться глубже, можно найти статьи, где пытаются учитывать эти эффекты, например, моделируя не только ферменты, но и их окружение, клеточные органеллы, даже пространственное распределение молекул. Но это уже совсем другая история, намного более сложная и ресурсоемкая, требующая, конечно, более точных экспериментальных данных, а не только усредненных характеристик. А где их взять, эти точные данные с разрешением до отдельной клетки и молекулы — вот в чем вопрос, который, наверное, тоже требует отдельного обсуждения )))

кракен зеркало ссылка онлайн

--------------------

linux user / Обсуждение физики, математики и естественнонаучных дисциплин fan

Libby

Libby опубликовано: 7 мая 2026 21:26