Что происходит в живой клетке? Как протекают внутриклеточные процессы в пространстве и во времени? Как они регулируются? Как состояние одной клетки влияет на соседние? Как возникают волны, распространяющиеся в возбудимых тканях? Как меняется пространственное расположение макромолекулярных комплексов в процессе работы отдельных клеточных компонентов?
В предлагаемой читателю книге авторы попытались показать, что дают для решения этих проблем методы математического моделирования и компьютерного анализа внутриклеточных процессов и структур.
В последние годы математические модели и методы, использующие вычислительную технику, стали незаменимыми практически во всех дисциплинах, соприкасающихся с клеточной биологией. И это совершенно понятно: математическая модель, такая например, как модель Ван дер Поля в теории нелинейных колебаний, модели Лотка в теории открытых (био)химических систем, модель Моно, Уаймена и Шанжё в кинетике ферментативного катализа, модель Ходжкина — Хаксли в теории мембранного возбуждения и др., позволяет сэкономить месяцы и годы труда, подсказывая, что и каким именно образом следует изменять в исследовании для расшифровки изучаемого явления. Кроме того, математические модели подчас позволяют сделать то, что нельзя сделать экспериментально.
В предлагаемой читателям книге обсуждаются четыре относительно самостоятельные темы: моделирование ферментативных реакций и полиферментных систем (часть I), моделирование динамики возбудимых мембран (часть II), анализ автоволновых процессов в возбудимых, сильно нелинейных биологических средах (часть III) и, наконец, математическое исследование пространственной организации макромолекул, макромолекулярных комплексов и внутриклеточных структур (часть IV). Эти темы представляют иллюстрацию приложения математических методов к клеточной биологии. В книгу вошли результаты работы трех лабораторий Института биологической физики АН СССР.
В подготовке материала к печати участвовали многие сотрудники Института биологической физики АН СССР. Авторы особенно благодарны В. П. Гартштейну, В. В. Дыннику, И. М. Един-цову, Н. П. Каймачникову, Ю. М. Кокозу, А. С. Кунискому, В. Г. Назаренко, А. М. Перцову, С. В. Поповой, А. Н. Реглети-лову, Я. С. Сметаничу, А. А. Фрейдину и Б. X. Юдман.
