Computación bioinspirada

Documentos relacionados
Computación Bio inspirada Tema VI: Modelos de Computación Celular con Membranas

Tema II: Sistemas celulares con membranas. Modelo básico y variantes

Aspectos de Biología Celular

CÉLULA P R O F E S O R : J A V I E R C A B E L L O

Morfología de la célula eucariota.

INSTITUCIÓN EDUCATIVA HECTOR ABAD GOMEZ DOCENTE: BEATRIZ OSORIO PEREZ PERIODO 1

La geosfera. La célula. 4º ESO Biología y Geología

PRUEBA DE 1P - SEXTO - CIENCIAS

MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA

Pared celular Citoplasma Núcleo Nucleolo

RETICULO ENDOPLASMÁTICO

La célula y sus estructuras. Profesor Mauricio Hernández F Biología 1 Medio

PREGUNTAS DE SELECTIVIDAD POR TEMAS

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL BIOLOGIA (2005) I TERMINO PRIMERA EVALUACION

Células pequeñas 1 10 µm Células de mayor tamaño; µm

Células pequeñas 1 10 µm Células de mayor tamaño; µm

La Célula: Unidad Fundamental de VIda

Diana María Cárdenas Caro IPB, MSc. Departamento de Biología. Cúcuta, 2013

BIOLOGÍA MODULO II. PARED CELULAR Y MEMBRANA PLASMÁTICA Elaborado por:

T-2 ORGANIZACIÓN CELULAR

La Membrana Citoplásmica. Editada por: Prof. Nerybelle Pérez-Rosas

Resultado de aprendizaje:

IES La Gándara PREGUNTAS PAU CyL Dpto. Biología y Geología

TEMA 3 LA CÉLULA INTRODUCCIÓN A LA CÉLULA

Cada célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos

La Célula. Membrana celular. UNIVERSIDAD NACIONAL DE GRAL. SAN MARTÍN ECyT BIOLOGÍA. Biología I

Resultado de aprendizaje:

FUNDAMENTOS: Organismo compuesto por células. En la célula ocurren reacciones metabólicas. Células provienen de otras células. Las células mantienen

PRINCIPALES PROCESOS CELULARES QUE INVOLUCRAN AL ADN

Ciclo celular. Departamento de Ciencias - Biología PSU Biología Profesora Stephany Díaz

La célula como unidad básica de los seres vivos:

LA CÉLULA. Profa. Susana Guzmán

metafase cinetocoro cromatina 46 cromosomas profase G2 genoma 23 DNA mitosis

Pared celular Citoplasma Núcleo Nucleolo

IES La Gándara PREGUNTAS PAU CyL Dpto. Biología y Geología ACTUALICADO EBAU 2017 Temas 6, 7 y 8: La Célula: estructuras celulares

CELUL U A E UC U A C RIO I TA T NUCLEO

Tema VI: Transporte Celular

BLOQUE 1. TEST ( DE RESERVA; DEBÉIS CONTESTAR LAS 13 FORMULADAS) 1. Cómo se llama el paso de disolvente a través de una membrana semipermeable

3.1. La estructura celular y su función CAPÍTULO 3. Las células son las unidades básicas de la vida. Teoría celular Guía de estudio CONCEPTO CLAVE

LA CÉLULA Y LA BASE FÍSICO-QUÍMICA DE LA VIDA

El descubrimiento de la célula

Repaso: Química celular (biomoléculas)

UD1:EL SER HUMANO COMO ORGANISMO PLURICELULAR LA CÉLULA

La Fisiología es la ciencia biológica que se ocupa del estudio de las funciones orgánicas de los seres orgánicos.

Materia: BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Curso: 1º BACHILLER CONVOCATORIA EXTRAORDINARIA CURSO

MULTIPLE CHOICE. Choose the one alternative that best completes the statement or answers the question.

MEMBRANA CELULAR: Modelo de organización, Transporte a través de membrana

UNIDAD II ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA DE LA CÉLULA. Prof. Glamil Acevedo Anatomía y Fisiología

Evaluación de Biologia celular

Unidad básica estructural y funcional de todos los seres vivos.

A) BIOLOGÍA CELULAR B) DATOS BÁSICOS DEL CURSO C) OBJETIVOS DEL CURSO D) CONTENIDOS Y MÉTODOS POR UNIDADES Y TEMAS

1. TEORÍA CELULAR 2. ORGANIZACIÓN CELULAR PROCARIOTA 3. ORGANIZACIÓN CELULAR EUCARIOTA: ANIMAL Y VEGETAL

LA REPRODUCCIÓN CELULAR

La célula es : la unidad básica de la estructura y el funcionamiento de los organismos vivientes.

TEMA 8. La organización celular

. Ciclo celular. . Mitosis

Teoría de Lenguajes. Propiedades y caracterizaciones de los lenguajes incontextuales

Conceptos previos. Ciclo celular. Interfase. División celular. Mitosis con citodiéresis. Meiosis con citodiéresis G1 S G2

PRÁCTICA 2: MITOSIS. P2 Mitosis

UD 4: LA CÉLULA. A. LA TEORÍA CELULAR Lee las páginas 82 y 83 de tu libro.

REPRODUCCIÓN CELULAR. Mitosis y Meiosis

Universidad Central Del Este U C E Facultad de Ciencias de la Salud Escuela de Medicina Veterinaria

C/ Fernando Poo 5 Madrid (Metro Delicias o Embajadores).

BANCO DE PREGUNTAS PROPEDEÚTICO DE BIOLOGÍA 1ra. Evaluación (Gestión II/07)

Bloque 2: Organización y fisiología celular. Función de nutrición 1ª parte

Importación de proteínas al RER

Complejo Educacional Joaquín Edwards Bello BIOLOGIA 1º MEDIO TRABAJO 1 I.- ENCIERRE EN UN CIRCULO LA ALTERNATIVA CORRECTA:

La célula. Por Pedro Álvarez Maíllo. 1. Marca las características comunes a todos los seres vivos. Todos poseen grupos de moléculas muy semejantes.

INSTITUCIÓN EDUCATIVA MUNICIPAL TÉCNICO INDUSTRIAL DE FACATATIVÁ AREA DE CIENCIAS NATURALES / BIOLOGIA 2013 TALLER DE MITOSIS

Estructura celular. Por: Wilfredo Santiago

Temas 2 y 3. La célula vegetal

MEMBRANAS DE LA CELULA. Presentación organizada por José Antonio Pascual Trillo

COMPONENTES BÁSICOS DE UNA CÉLULA. Estructura generalmente grande, situada en el centro, contiene el material genético o genómico, compuesto por:

24/10/12. Célula procariota LAS CÉLULAS. Célula vegetal CELULA VEGETAL

Teoría Celular La Célula

EL CICLO DE LA DIVISIÓN CELULAR

Célula eucariota: mitosis

PREGUNTAS DE EXÁMENES DE SELECTIVIDAD DE BIOLOGÍA. TEMA 4: Ciclo celular, nutrición y relación celular

Ácidos Nucleicos. Compuestos orgánicos formados por: Su estructura básica (monómero) es el nucleotido Existen principalmente 2 tipos DNA y RNA

Universidad Autónoma de Baja California Facultad de Ciencias Marinas

Estructura celular. Teoría Celular. Cap. 4. Los organismos se componen de una o más células. La célula es la unidad más pequeña de la vida.

LAS MEMBRANAS CELULARES. Membrana plasmática

UNIVERSIDAD NACIONAL DE GRAL. SAN MARTÍN ECyT BIOLOGÍA. Biología I. La Célula. Organelas

Estructuras u organelos destacados Poseen solo una célula, carente de núcleo. Organismos Protozoarios. Organismos multicelulares heterótrofos

Genética y reproducción celular

Estructuras de la célula Eucarionte

División celular: mitosis 1

COMPLEJO EDUCACIONAL JOAQUIN EDWARDS BELLO PRUEBA DE REFORZAMIENTO 2 MEDIO EXAMENES LIBRES

BIOLOGÍA MÓDULO II Organelos celulares. Elaborado por: D en Ed. Julieta Jiménez Rodríguez. Tiempo Completo en Biología

Biología 4º ESO GENETICA Y EVOLUCIÓN BLOQUE I. LA CELULA UNIDAD DE VIDA

COMPLEJO EDUCACIONAL JOAQUIN EDWARDS BELLO PRUEBA DE REFORZAMIENTO 1 MEDIO EXAMENES LIBRES

LA INFORMACIÓN GENÉTICA ESTA CONTENIDA EN EL NÚCLEO DE LAS CÉLULAS DE TODOS LOS SERES VIVOS.

5.2 Mitosis and Cytokinesis. KEY CONCEPT Las células se dividen durante la mitosis y la citocinesis.

Unidad básica estructural y funcional de los organismos

CONCEPTOS BÁSICOS DE LA COMPUTACIÓN CELULAR CON MEMBRANAS

La Célula LA CÉLULA. Nombre y apellidos... Grupo... Fecha...

DIVISIÓN CELULAR. Mitosis y meiosis

Transcripción:

Computación bioinspirada Sistemas basados en membranas. Sistemas P José M. Sempere Departamento de Sistemas Informáticos y Computación Universidad Politécnica de Valencia Sistemas basados en membranas. Sistemas P 1. Conceptos básicos de biología celular. 2. Multiconjuntos. 3. Proyecciones de Parikh y conjuntos naturales. 4. Sistemas P. 5. Algunas clases definidas por los Sistemas P. Bibliografía del tema Conceptos de genética. W. Clug, M. Cummings. Prentice Hall (5a. ed.). 1999. Membrane computing. An introduction. G. Păun. Springer. 2002. Computing with Bio-Molecules. G. Păun, (editor). Springer. 1998. The P systems web page (http://psystems.disco.unimib.it/)

Estructura de la célula animal eucariótica nucleolo centriolos retículo endoplasmático mitocondria ribosomas núcleo lisosomas aparato de Golgi membrana plasmática Estructura de la membrana plasmática canal de proteina proteinas Salida (+) capa doble fosfolípida Entrada (-)

Estructura de la molécula fosfolípida hidrófilo cabeza (polar) grupo nitrógeno (contiene N + ) grupo fosfato (contiene O - ) glicerol (contiene N + ) hidrófobo cola (no polar) ácidos grasos Transporte de material a través de las membranas Transporte pasivo (sin consumo de energía) Transporte activo (con consumo de energía, ATP) Transporte mediante vesículas Transporte activo Se realiza contra gradiente de la concentración Habitualmente se utilizan proteinas: Mediante canales de proteinas Mediante proteinas de acarreo (carrier proteins) Si intervienen más de una molécula en el transporte se dan diversas combinaciones C (promotor) A B A B A B symport antiport TRAP

Transporte activo mediante vesículas Exocitosis (expulsión de una región) Endocitosis (introducción en una región). Ej. fagocitosis, pinocitosis 1 2 3 5 4 Otras funciones de las proteinas de las membranas Actividad catalítica (enzimas) Reconocimiento de moléculas Enlace de moléculas Estructuras multicelulares: tejidos Conexiones entre células : 1. Juntas de adhesión (adhesion junctions) 2. Juntas fuertes (tight junctions) 3. Juntas de huecos (gap junctions)

División celular: Mitosis Fase 1: Interfase Fase 2: Profase Fase 3: Prometafase Fase 4: Metafase Fase 5: Anafase Fase 6: Telofase (citocinesis) Multiconjuntos Un multiconjunto es un conjunto con multiciplicidad asociada a sus elementos. Dado el conjunto V un multiconjunto M sobre V se define mediante M: V N M(a) es la multiciplicidad del elemento a supp(m) = { a V : M(a) 0} es el soporte de M. M 1 M 2 si a VM 1 (a) M 2 (a) (M 1 M 2 )(a) = M 1 (a) + M 2 (a) (M 1 - M 2 )(a) = M 1 (a) - M 2 (a) (sólo se define si M 2 M 1 ) La amplificación de M por n ( 0) es (n M)(a) = n M(a) a V Dado el multiconjunto M y dados Y X se define la proyección de M sobre Y como M(a) si a Y pr y M(a) 0 en otro caso Todo multiconjunto con soporte finito admite una representación mediante la cadena a 1 M(a1) a 2 M(a2)... a n M(an) o cualquiera de sus permutaciones

Proyecciones de Parikh y conjuntos naturales Dado un alfabeto Σ = {a 1, a 2,, a n } y una cadena x = x 1 x 2 x m Σ* se define La proyección de Parikh de x en Σ como la aplicación Ψ Σ : Σ* N n Ψ Σ (x 1 x 2 x m ) = ( x a1, x a2,, x an ) Dado un lenguaje L Σ* Ψ Σ (L) = { Ψ Σ (x) : x L } Dada una familia de lenguajes FL PsFL es la familia de conjuntos de proyecciones de Parikh de los lenguajes L pertenecientes a FL Conjuntos naturales Dado un alfabeto Σ = {a 1, a 2,, a n } y un lenguaje L Σ* se define el conjunto de naturales de L como NL = { n N : x L x = n }. Dada una familia de lenguajes FL, NFL es el conjunto de los conjuntos de naturales definidos por lenguajes de FL. NFIN NREG = NLIN = NCF NCS NRE Sistemas P Un sistema de membranas de grado m se define como la tupla Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), i 0 ) V alfabeto de objetos T V alfabeto de salida C V, C T = catalizadores µ estructura de membranas w 1,..., w m cadenas asociadas a cada membrana (multiconjuntos) (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ) reglas de evolución y relaciones de prioridad i 0 { 1,..., m } { } membrana de salida

Sistemas P Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), i 0 ) (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ) reglas de evolución y relaciones de prioridad R i es un conjunto finito de reglas de evolución (u,v) o u v donde u V* y v = v o v = v δ con v Coop* y δ V Coop = { a here, a out, a inj a V, 1 j m } in j denota direccionamiento por objetivo Dada u v llamaremos radio de la regla a u ρ i es un orden parcial sobre R i (prioridad) Un sistema Π es cooperativo si contiene alguna regla con radio mayor que 1 Sistemas P (representación mediante diagramas) Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), i 0 ) Ejemplo V= { a,b,b,f } T = { c } C = i 0 = 4 µ = [ 1 [ 2 [ 3 ] 3 [ 4 ] 4 ] 2 ] 1 w 1 = λ R 1 = ρ 1 = w 2 = λ R 2 = { b b, b bc in4,r 1 : ff af, r 2 : f aδ } ρ 2 = { r 1 > r 2 } w 3 = af R 3 = { a ab, a b δ, f ff } ρ 3 = w 4 = λ R 4 = ρ 4 =

1 2 af a ab a b δ f ff 3 4 b b b bc in4 ( ff af ) > ( f aδ ) Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (I) Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), i 0 ) (µ, w i1,..., w ik ) configuración de Π (µ, w 1,..., w m ) configuración inicial de Π Transiciones C 1 = (µ, w i1,..., w ik ) C 2 = (µ, w j1,..., w jl ) C 1 C 2

Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (II) Aplicación de las reglas de evolución Todas las reglas que se puedan aplicar en una región se aplican en paralelo aaaccb a d a f aa bc dddccb a d a f aa bc fdfccb a d a f aa bc bcdccb a d a f aa bc... Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (III) Aplicación de las reglas de evolución La prioridad entre reglas puede impedir que una regla se aplique aaccb r 1 : (a b) > r 2 : (aa bc) bbccb r 1 : (a b) > r 2 : (aa bc)

Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (IV) Aplicación de las reglas de evolución Reglas con símbolos a here hacen que los símbolos permanezcan en la región aaccb a bb bbbbccb a bb Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (V) Aplicación de las reglas de evolución Reglas con símbolos a out hacen que los símbolos pasen a la región inmediatamente superior de acuerdo con µ (o salgan del sistema ) aaccb a b out b out ccb a b out b out bbbb

Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (VI) Aplicación de las reglas de evolución Reglas con símbolos a inj hacen que los símbolos pasen a la región j siempre que j sea una región adyacente de acuerdo con µ j j bb aaccb bbccb a b inj b a b inj b Sólo se puede atravesar una membrana en cada aplicación de cada regla. Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (VII) Aplicación de las reglas de evolución Reglas con el símbolo δ hacen que, tras la aplicación de la regla, la membrana correspondiente desaparezca y los objetos internos se hereden en la membrana inmediatamente superior de acuerdo con µ aaccb a bbδ cccb b a ccbbbbb ccca b a

Configuraciones, transiciones, lenguajes y conjuntos de los sistemas P (VIII) Conjunto generado en modo interno Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), i 0 ) Ψ T (w) (Proyección de Parikh asociado a T) Ps(Π) (Conjunto de Parikh) N(Π) = Ps(Π) Lenguaje generado en modo externo Π = ( V, T, C, µ, w 1,..., w m, (R 1,ρ 1 ),..., (R m,ρ m ), ) L(Π) Cadenas recogidas desde el exterior (incluyendo permutaciones cuando se expulsan varios objetos) Algunas clases definidas por los sistemas P Denotaremos por NOP m (α, tar) a la familia de conjuntos de naturales N(Π) siendo Π un sistema P de grado máximo m 1 con reglas de tipo α y direccionamiento por objetivo. α {coo, ncoo, cat} (si m=* el grado del sistema no está acotado) Lema. NOP * (α, tar) = NOP m (α, tar) m 2 Lema. NOP m (ncoo, tar) NOP m (cat, tar) NOP m (coo, tar) m 1 Lema. NOP * (ncoo, tar) NOP * (cat, tar) NOP * (coo, tar) Lema. NOP * (coo, tar) = NOP m (coo, tar) = NRE m 1 Lema. NOP * (ncoo, tar) = NOP 1 (ncoo) = NCF

Algunas clases definidas por los sistemas P Denotaremos por NOP m (α, tar, δ) a la familia de conjuntos de naturales N(Π) siendo Π un sistema P de grado máximo m 1 con reglas de tipo α, direccionamiento por objetivo y disolución de membranas α {coo, ncoo, cat} Lema. NOP * (ncoo, tar) NOP 2 (ncoo, tar, δ) Algunas clases definidas por los sistemas P Denotaremos por NOP m (α, tar, pri) a la familia de conjuntos de naturales N(Π) siendo Π un sistema P de grado máximo m 1 con reglas de tipo α, direccionamiento por objetivo y prioridades α {coo, ncoo, cat} Lema. NOP 2 (cat, tar, pri) = NRE