教科本科研究团队创建物理交互模型教学生细胞级遗传学和生物过程
创建生物系统与物理工程系统类比时, 我们认为我们可以帮助学生理解遗传学、细胞代谢学和遗传工程背后的概念,克拉诺斯威廉姆斯生物系统建模专家兼NC State电气计算机工程助理教授
研究者正在非盈利或私有部门寻找伙伴,以更广泛地提供工具供K-12和本科课堂使用
大思想
数年前Cranos和我研究项目创建生物过程模型 植物用生成lignin-植物物质对生物燃料和造纸产生问题Joel Ducoste建模专家兼NC州土木工程学教授
人难理解数学模型中发生的事情, 所以我们想看看是否有可能创建物理模型 电子电路模拟细胞代谢即创项目。”
Ducoste和Williams于2014年加入NC州欧州分校本科生Ruben Valeriano一年后,他们带回另一个ECE初级Cody Ellington2016年秋季,团队开发出完全实用物理模型原型,称为Ezyme元电路
如何工作
威廉姆斯表示 细胞新陈代谢是一系列化学反应 将一种质量转换成另一种质量反应可相继性并发并发 多重反应同时发生可触发更多反射或几乎独立发生植物将水光转换成植物需要的东西-如木头中发现的lignin
EzMC电站表示质量举例说,在EzMC中,流表示细胞新陈代谢质量通量越高:质量从材料A转换为单元B的速度越高,电流越高介于模型中两个相似点间
同理,细胞中以单式保存质量表示电压(即质量存储量越高代谢路径点,电压存储量越高Ezmc中此点存储电压量越高)。
Valeriano表示:「在我们原型中,多米测量电压, 有效表示代谢路径物理模型 任何点都发现多少'mas'
LED板显示系统修改时每个路口电压变化-或用计算机读取代谢模型变化替换探点/Valeriano
教育实用性
原型允许用户在代谢路径的任何点上修改-类似于通过遗传工程改变细胞用户可观察这些变化如何影响细胞行为
Williams说, “我们想传递思想 当你对生物体进行基因修改时会发生什么。”循环系统异常复杂:小小变换可能改变多套系统的行为 — — 或你可能需要多变才能改变行为这些都是基本思想 我们希望学生理解并相信EzMC能帮助提高理解性
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