title: Numerische Verfahren zur dynamischen Komplexitätsreduktion biochemischer Reaktionssysteme
creator: Kammerer, Julia
subject: 510
subject: 510 Mathematics
description: Zunehmende Größe und Komplexität von kinetischen Modellen biochemischer Systeme erfordern effiziente numerische Methoden zur Identifizierung funktioneller Einheiten, die unabhängig voneinander betrachtet werden können. Darüber hinaus verlangt das hochgradig nichtlineare Verhalten biologischer Systeme dynamische Verfahren zur Komplexitätsreduktion. Im Rahmen dieser Arbeit wurden methodische Ansätze entwickelt, welche die modulare Struktur biochemischer Netzwerke dynamisch analysieren und eine Aussage über die Auswirkungen zeitabhängiger Spezies- bzw. Flussstörungen auf das Verhalten der Systeme ermöglichen. Die lokale Methode zur Komplexitätsreduktion basiert auf dem Konzept der Zeitskalenseparation und erlaubt eine fehlerkontrollierte Analyse von Spezieskopplungen an die maßgebende Dynamik der biochemischen Netzwerke in einer kleinen Umgebung des Referenzpunktes auf der Lösungstrajektorie. Eine Erweiterung des lokalen Ansatzes zur Komplexitätsreduktion stellen die globalisierten Verfahren dar. Sie beruhen auf einer Sensitivitätsanalyse entlang der Lösungstrajektorien, die auf vorher definierten Zeitintervallen stattfindet. Zusätzlich zur stückweisen Analyse der Spezieskopplungen ermöglichen die globalen Verfahren eine fehlerkontrollierte Identifizierung lokaler Erhaltungsbeziehungen. Weiterhin bildet eine modifizierte Hauptkomponentenanalyse der Flusskontrollkoeffizienten, welche die Propagation der Flussstörungen mit der Zeit beschreiben, die Basis eines Algorithmus zur Analyse wechselseitiger Flussbeziehungen in Reaktionssystemen. Die aussagekräftigen Anwendungen der entwickelten Verfahren auf das Peroxidase-Oxidase-Modell und auf unterschiedliche Modelle für Glykolyse in Hefe zeigen die systembiologische Relevanz der Methoden im Sinne von Gewinnung funktioneller Einsichten in die Dynamik biochemischer Systeme.
date: 2007
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7759/1/diss_druck.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00007759
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-77598
identifier:   Kammerer, Julia  (2007) Numerische Verfahren zur dynamischen Komplexitätsreduktion biochemischer Reaktionssysteme.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/7759/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
rights: http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/help/license_urhg.html
language: ger