وتصف شبكات التفاعل الكيميائي البيولوجي تفاعلات وتحولات الجزيئات داخل النظم البيولوجية، ويعتبر فهم هذه الشبكات أمراً أساسياً للتبصر في العمليات الخلوية ولوضع استراتيجيات علاجية، ويوفر النموذج الالرياضي إطاراً لتحليل وتنبؤ سلوك هذه النظم المعقدة.

المؤسسات الرياضية

وتشمل نماذج الشبكات الكيميائية الحيوية التي تمثل ردود الفعل من خلال المعادلات الرياضية، وتشمل النُهج المشتركة نماذج محددة، مثل المعادلات التفاضلية العادية، التي تصف التغير في تركيز الأنواع بمرور الوقت، وتُمثل النماذج المسروقة عشوائيا، لا سيما في النظم التي تُعد فيها جزيئات منخفضة.

إن مهارات التفاعل أساسية لهذه النماذج، وأكثرها استخداماً هو الحركية التي تتناسب مع نتاج التركيزات المتفاعلة، وتستخدم نماذج بديلة، مثل أطباء الأحياء في مايكلز - مينتين، لرد فعل مشبع بالإنزيمات.

التنفيذ العملي

ويتطلب تنفيذ نماذج الشبكات الكيميائية الحيوية أدوات حاسوبية، وتيسر برامجيات مثل لجنة التحقيق الدولية، والخلية، والشبكة، وشبكة تبادل المعلومات عن التكنولوجيا والتقييم، عمليات المحاكاة والتحليل، مما يتيح تقدير البارامترات، وتحليل الحساسية، والحساب الثابت.

ويعد تقدير البارامترات أمراً حاسماً في وضع نماذج دقيقة، وتستخدم البيانات التجريبية لتحديد البارامترات النموذجية، بما يكفل أن تعكس عمليات المحاكاة الواقع البيولوجي، ويستلزم التقييم مقارنة التنبؤات النموذجية بالنتائج التجريبية المستقلة.

ألف - التطبيقات والتحديات

وتدعم شبكات الكيمياء الحيوية النمطي تطوير المخدرات والهندسة الأيضية وفهم آليات الأمراض، غير أن التحديات تشمل عدم التيقن من البارامترات، وتعقيد النظام، والمطالب الحسابية، وكثيرا ما تكون الافتراضات المبسطة ضرورية لجعل النماذج قابلة للانتقاص.