simulacion
DESCRIPTION
simulandoTRANSCRIPT
“ SIMULACIÓN DEL CRECIMIENTO POBLACIONAL
A TRAVÉS DEL USO DE AUTÓMATAS CELULARES
DE COLONIAS DE HONGOS EN CULTIVO Y CLONES CELULARES ”
OBJETIVOS
Simular el Crecimiento de Poblaciones de Colonias de Hongos en Cultivo y Clones Celulares utilizando Autómatas Celulares Bidimensionales Probabilísticos.
Diseñar las reglas para modelar el crecimiento de colonias de hongos en cultivo y clones celulares con el uso del Autómata Celular.
Diseñar el Autómata Celular Bidimensional Probabilístico para cada Sistema Biológico.
Modelar el crecimiento poblacional de colonias de hongos en cultivo y clones celulares para visualizar la evolución en el Autómata Celular.
CONCEPTUALIZACIÓN DE AUTÓMATAS CELULARES Y SISTEMAS BIOLÓGICOS
La teoría de los Autómatas Celulares (AC) fue
concebida originalmente por Ulam y Von Neuman
en los años 40, para proporcionar un marco
formal a la investigación del comportamiento de
sistemas complejos(una célula, un cerebro, un
organismo, una computadora, un ecosistema, un
sistema inmunológico o una economía de
mercado). Luego ganó popularidad tres décadas
más tarde a través de John Conway con su
"Juego de la Vida".
INTRODUCCIÓN A LOS AUTÓMATAS CELULARES
¿ QUÉ ES UN AUTÓMATA CELULAR ?
AUTÓMATA CELULAR
espacio dividido
sus estados
celdaslargo del
tiempo
reglas
entorno
es un
en
varía
a lo
de acuerdo
dependen
un estado
puede tomar
Conjunto finito de celdas distribuidas en una rejilla n-dimensional
Cada celda puede estar en un único
estado en el tiempo
El estado de las celdas cambia de un instante a
otro de acuerdo a un conjunto de reglas
El vecindario de una celda está formado por lasceldas contiguas
Las reglas son de estado finito y controlan los
cambios de estado
CARACTERÍSTICAS DEL
AUTÓMATA CELULAR
COMPONENTES DE UN
AUTÓMATA CELULAR
Espacio
Estado
Vecindad
Reglas
Reloj Virtual
Es la matriz dentro de la cual se expande el modelo simulado
Consiste en asignarle un valor a cada celda del autómata
Es el conjunto contiguo de celdas a cada celda del autómata
Es cualquier función que asocie el conjunto de estados de un entornocon el estado siguiente de la celda
Genera pulsos indicando que debe aplicarse la regla de evolución y de
esta forma cada celda cambiará de estado
ENTORNOS
Von Neuman Moore Moore Extendidos Margolus
Celdas situadas
arriba, abajo
y en los
dos lados.
Incluye las
celdas
diagonales
Celdas
situadas
a 2 cuadrados
de distancia
Bloques de
células,
se modifican
globalmente
TIPOS DE
AUTÓMATAS
UNIDIMENSIONALES BIDIMENSIONALES
TRIDIMENSIONALES PROBABILÍSTICOS
¿ QUÉ ES UN SISTEMA BIOLÓGICO ?
Está constituido por muchos componentes que interactúan unos con otros de formas a veces muy complicadas.
El modelo matemático para un sistema biológico equivale a una ecuación matemática o a un conjunto de ellas, en base a las cuales podemos conocer el comportamiento del sistema.
CLON CELULAR
Un clon es una unidadgenéticamente igual a la unidad
de la que está clonado,posee las mismas características
genéticas y por lo tanto la misma función.
Suceso celular que se produce de modo repetido y que da lugar a la proliferación celular.
CICLO CELULAR
FASE G0 No ocurre nada
FASE G1- Se dobla la
cantidad de DNA
- Se replican los cromosomas
MITOSISCromosomas se separan y la célula se divide en dos células
(hijas)
FASE G2Continúa el crecimiento celular, por lo que se requiere de proteínas y RNA
HONGO
Un hongo es un organismo
unicelular o pluricelular
que se alimenta mediante
la absorción directa
de nutrientes
Requiere de ciertos
factores para la regulación
de su crecimiento
y desarrollo
CLASIFICACIÓNDE LOS
HONGOS
ASCOMICETES BASIDIOMICETES
FICOMICETES MIXOMICETES
La reproducción de los hongos se da a nivel de las esporas que van formando ramificaciones llamadas hifas, de esa forma el hongo va creciendo hasta alcanzar una madurez absoluta.
Ramificación del hongo
REPRODUCCIÓN DE LOS HONGOS
DISEÑO DEL AUTÓMATA CELULAR BIDIMENSIONAL PROBABILÍSTICO
DISEÑO FORMAL -> CLONES CELULARES
1. Seguimiento de la reproducción de los clones celulares
2. Factores que producen el crecimiento y muerte de las células
Temperatura
CO2
Extracto
INVESTIGACIÓN DE
LABORATORIO
PREPARACIÓN DE CLONES A SEMBRAR
PREPARAR CAJAS PETRI
PREPARACIÓN DE FRASCOS
PREPARAR MEDIO HAMF 12
EXTRAER MEDIO HAMF 12
COLOCAR HAMF 12 EN FRASCOS DE CÉLULAS
CERRAR FRASCOS DE CÉLULAS
INCUBAR A 37º
QUITAR MEDIO HAMF 12 DEL FRASCO
PREPARACIÓN DE LA CABINA DE RAYOS UV
TRASLADAR CLONES A LAS CAJAS PETRI
COLOCAR CAJAS PETRI EN INCUBADORA
INCUBAR DURANTE 6 DÍAS
COLOCAR CÉLULAS EN EL MICROSCOPIO
VISUALIZAR COLONIAS
COLONIA 1
COLONIA 2
TEÑIR Y CONTAR CLONES CELULARES 1
TEÑIR Y CONTAR CLONES CELULARES 2
3. Modelo
Matemático
4. Modelo
Probabilístico
5. Construcción
de Reglas
REGLAS DE CRECIMIENTO
REPRODUCCIÓN ÓPTIMA DE LAS CÉLULAS
REPRODUCCIÓN LENTA DE LAS CÉLULAS
MUERTE LENTA DE LAS CÉLULAS
Muerte de las Células: a) Temperatura 38º, b) Temperatura 39º, c) Temperatura 40º
MUERTE LENTA DE LAS CÉLULAS
Muerte Lenta de las Células sometido a una temperatura de 24º y una dosis de 100 ppm
Muerte total de las Células
Temperatura Controlada
Medio
Temperatura Ambiente
DISEÑO FORMAL -> HONGOS EN CULTIVO
1. Seguimiento de la reproducción de los hongos en cultivo
2. Factores que producen el crecimiento y muerte de los hongos
PREPARACIÓN DE MEDIOS
AUTOCLAVAR MEDIOS
ETIQUETAR CAJAS PETRI
CLASIFICAR CAJAS PETRI
ORDENAR CAJAS PETRI
CABINA LISTA PARA SEMBRAR
COLOCARSE INDUMENTARIA APROPIADA
ENCENDER MECHEROS
SEMBRAR HONGO EN LA CAJA PETRI
CERRAR CAJAS PETRI
COLOCAR PARAFINA
HONGOS SEMBRADOS
ORGANIZAR HONGOS SEMBRADOS
TAMAÑO INICIAL
INCUBADORA 37º
HONGOS SOMETIDOS A 37º
INCUBADORA 30º
HONGOS COLOCADOS A 30º
CONGELAR 4º
HONGOS COLOCADOS A 4º
CLASIFICACIÓN DE HONGOS SEMBRADOS LUZ Y OSCURIDAD
HONGOS SOMETIDOS A LUZ
HONGOS SOMETIDOS A OSCURIDAD
CRECIMIENTO DE HONGOS SEMBRADOS
HONGOS MUERTOS Y CONGELADOS
N
xnxxx
...21
3. Modelo
Estadístico
4. Construcción
de Reglas
REGLAS DE CRECIMIENTO
REPRODUCCIÓN ÓPTIMA DE LOS HONGOS
REPRODUCCIÓN LENTA DE LOS HONGOS
CONGELACION DE LOS HONGOS
MUERTE DE LOS HONGOS
SIMULACIÓN DEL CRECIMIENTO DE CLONES CELULARES Y COLONIAS DE
HONGOS EN CULTIVO
¿ QUÉ ES NETLOGO ?
NetLogo es un ambiente modelado programable para simular sistemas naturales y sociales, principalmente de tipo complejo que evolucionan con el tiempo.
Permite a los estudiantes o usuarios realizar simulaciones, explorando su conducta bajo varias condiciones. También permite la simulación de nuevos modelos propios de diseñadores.
CARACTERÍSTICASDE
NETLOGO
MultiplataformaEstructura de
Lenguaje simple
Constructor de Interfaz
Exporta e importa funciones
SIMULACIÓN DEL CRECIMIENTO POBLACIONAL DE CLONES CELULARES UTILIZANDO AUTÓMATAS CELULARES
TEMPERATURA = 37
CO2 = 5
DOSIS-EXTRACTO <= 3
REGLAS DE EVOLUCIÓN
REPRODUCCIÓN ÓPTIMA DE LAS CÉLULAS
TEMPERATURA >= 17
TEMPERATURA <= 20
CO2 = 5
DOSIS-EXTRACTO <= 3
REPRODUCCIÓN LENTA DE LAS CÉLULAS
TEMPERATURA = 39
CO2 = 5
DOSIS-EXTRACTO <= 3
REPRODUCCIÓN MUERTE LENTA DE LAS CÉLULAS
ENVIO DE DATOS A HOJAS DE EXCEL
Eficiencia en Placa
Curva de Crecimiento
Suero Fetal Bovino
SIMULACIÓN DEL CRECIMIENTO POBLACIONAL DE HONGOS EN
CULTIVO UTILIZANDO AUTÓMATAS CELULARES
HONGOS = 54
TEMPERATURA >= 15
TEMPERATURA <= 17
MEDIO-LUZ = MMNC
LUZ? = true
OSCURIDAD? = false
MEDIO-OSCURIDAD = "---“
INCUBADORAS = AMBIENTE
REGLAS DE EVOLUCIÓN
REPRODUCCIÓN ÓPTIMA DEL HONGO
HONGOS = "54“TEMPERATURA >= 15TEMPERATURA <= 17MEDIO-LUZ = "MYP“LUZ? = trueOSCURIDAD? = falseMEDIO-OSCURIDAD = "---“INCUBADORAS = AMBIENTE
REPRODUCCIÓN LENTA DEL HONGO
HONGOS = 54
TEMPERATURA <= 5
MEDIO-LUZ = MMNC
MEDIO-OSCURIDAD = "---“
INCUBADORAS = "INCUBADORA 5º
LUZ? = true
OSCURIDAD? = false
CONGELACIÓN DEL HONGO
HONGOS = 54
TEMPERATURA > 33
MEDIO-LUZ = MYP o MEA o MMNC
INCUBADORAS = 37º
LUZ? = true
OSCURIDAD? = false
MEDIO-OSCURIDAD = "---"
MUERTE DEL HONGO