Sitrik asid siklusunun (çevrim) bond graf tekniği ile modellenmesi ve simulasyonu

Abstract

ÖZET Bu tezde, `Bond Graf` tekniğinin sağladığı olanaklar dan yararlanarak, hücre içindeki lineer, çok kapılı ve karma şık yapılı sistemler incelenmiş ve araştırma konusu olarak da hücre içersindeki sitrik asid siklusunun (çevrim) modellenmemesi ve simulasyonu yapılmıştır. Kullanıla gelmekte olan biokimyasal sistemlerin çözüm yöntemlerinde şimdiye kadar birçok mühendislik yöntemlerinin uygulanmasıyla çeşitli geometrik ve matematik model ve çözümler önerilmiştir. Ancak bu yöntemler kullanıldığında sonuca çok uzun hesaplamalarla gidilebilmektedir. Bu nedenle, ardışıl ve kompleks sistemlerle karşılaşılması durumunda çözüm için kolay bir yöntem bugüne kadar önerilmemiştir. Böylece, hem karmaşık yapılı sistemlerin modellenmesi ve hem de ATP (Adenosine Tri-Phosphate) lerin elde edildiği sitrik asit siklusunun (çevrim) modellenmesi ve simulasyonu bu tezin esas amacını gütmektedir. Tezin ilk bölümünde, biokimyasal sistemlerin analiz yöntemleri Michealis-Menten yöntemine göre incelenmiş olup, bununla ilgili reaksiyon kinetiği ve biolojik oksidasyonlara (elektron transferi) yer verilmiştir (3,29,43,45). İkinci bölümde, lineer, çok kapılı ve karmaşık yapılı sistemlerin nasıl modellenebileceği, bond graf yöntemiyle gösterilmiştir. Bu gösterilişte, hücrelerin aralarındaki seri veparalel bağlanma durumları dikkate alınmış ve tek kademeli (E+S ?E+P) biokimyasal sistemlere ait bond graf modellerinin kurulmaları ve buna ilişkin elektriksel analog devrelerinin çıkartılmaları yer almıştır. Tezin üçüncü bölümünde sitrik asid siklusu sisteminin bond graf modeli elde edilerek, dördüncü bölümde de bu modele ait matematik ifadeler elde edilmiş ve bu ifadelerin durum denklemleri biçiminde gösterilişi sağlanmıştır. Beşinci bölümde ise bir uygulama olarak sitrik asid siklusunun bir ara kesiti olan bir reaksiyon (aKGA-SCOA-SAS) ele alınmış olup bu reaksiyonunun digital ve analog simulasyonu yapılmıştır. Tezin altıncı bölümünde önerilen yöntem olan bond graf yönteminin King-Altman, Volkenstein-Goldstein, Fischer-Schulz, Cleland, Cheruy yöntemleriyle karşılaştırılmaları yapılmış ve yöntemin getireceği kolaylıklar karşılaştırmalı bir şekilde Tablo 6.1'de toplanmıştır.

SUMMARY In this thesis the modeling and simulation of citric acid cycle which is inside the cell was achieved as a linear system with multi-port and complex structure by using the advantage of the `Bond Graph` technique. It has been proposed some different geometrical and mathematical models and solution by applying a lot of engineering techniques and procedures for the solution methods take along calculation time to obtain the result* That's why it is proposed on easy method for the system that are as a chain.. Thus, the modeling both of the complex systems and citric acid cycle where the ATP is obtained is the main goal of this thesis. In the first section of the thesis, the methods of the biochemical systems were studied with the Michealis-Menten ' s method and related of what was explained the reaction of kinetic and biological oxidation (the transfer electron). In the second section, the modeling way of the complex and multiport systems, the bond graph technique and the modeling of cells related with their places, the structure of the bond graph modeling for single range biochemical systems and their electrical analog circuits took part. In the third sectio-n the bond graph of the system andVI - in the fourth section state equations of the mathematical expressions were obtained. In the fifth section, digital and. analog simulation were shewn by taking account a 'reaction which is an interface of citric acid cycle (aKGA-SCOA-SAS). Finally, in the conclusion section (section. six) comparances of the proposed method (Bond Graph Method) was shown on a table (Table 6.1) with the other King-Altman, Volkenstein-Goldstein, Fischer-Schulz, Cleland, Cheruy methods. i