Dynamika složitých reakčních sítí v enzymových reaktorech a fotobioreaktorech
Cíle projektu
Navrhovaný výzkum je zaměřen na dynamiku biochemických reakcí in vitro a in vivo zkoumaných z pohledu oscilací a jiných emergentních jevů, které vznikají prostřednictvím interakce podsystémů. Prvním typem zkoumaných systémů jsou oscilační enzymové reakce v míchaném reaktoru s cílem vysvětlit experimentálně zjištěné oscilace jako důsledek interakce dominantních reakčních podsítí. Navazujícím systémem jsou propojené enzymové reaktory, v nichž emergentní nehomogenní ustálený stav (Turingova struktura) je využit ke konstrukci logických funkcí na biochemickém základě. Hierarchicky nejsložitějším systémem jsou fotosyntetizující jednobuněčné organismy ve fotobioreaktoru. Experimenálně pozorované metabolické/ultradiální/cirkadiální rytmy budou popsány modelem biochemické reakční sítě a vznik oscilací bude zkoumán prostředky teorie stability reakčních sítí a bifurkační analýzou. Hlavním cílem je identifikace reakčních cest a mechanismů, které způsobují oscilace a jiné emergentní jevy v uvedených typech reaktorů a tyto mechanismy kategorizovat.
Klíčová slova
complex reaction mechanismsbiochemical reaction networksdynamical instabilitiesoscillationsenzyme reactorsunicellular photosynthetic organismsphotobioreactorscircadian and metabolic rhythmsemergent phenomenachemical logic gates
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Standardní projekty
Veřejná soutěž
Standardní projekty 19 (SGA0201500001)
Hlavní účastníci
Ústav výzkumu globální změny AV ČR, v. v. i.
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrskáDruh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
15-17367S
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Dynamics of complex reaction networks in enzyme reactors and photobioreactors
Anotace anglicky
Proposed research is focused on dynamics of biochemical reactions in vitro and in vivo examined from the viewpoint of oscillations and other emergent phenomena that occur through interaction of subsystems. The first examined system are oscillatory enzyme reactions in a stirred reactor with the aim of explaining experimentally found oscillations as a consequence of interaction of dominant reaction subnetworks. The second type are coupled enzyme reactors where emergent inhomogeneous steady states (Turing structures) are used in constructing logic functions on biochemical basis. Hierarchically most complex is the system of photosynthesizing unicellular organisms in a photobioreactor. Experimentally observed metabolic/ultradian/circadian rhythms will be described as biochemical reaction network and occurrence of oscillations will be examined using stability theory of reaction networks and bifurcation analysis. The main goal is to identify pathways and mechanisms causing the oscillations and other emergent phenomena in the outlined types of reactors and to categorize them.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
CI - Průmyslová chemie a chemické inženýrství
CEP - vedlejší obor
BO - Biofyzika
CEP - další vedlejší obor
CF - Fyzikální chemie a teoretická chemie
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10403 - Physical chemistry
10610 - Biophysics
20401 - Chemical engineering (plants, products)
20402 - Chemical process engineering
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Projekt prohloubil znalosti v oblasti komplexních regulačních a produkčních mechanismů ve fotobioreaktorech pomocí analýzy reakčních sítí fotobioprocesů. Původní výsledky prohlubující současný stav poznání, jsou obsahem devíti publikací a jsou v souladu s deklarovanými cíli.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2015
Ukončení řešení
5. 12. 2018
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
27. 4. 2017
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Datum dodání záznamu
12. 6. 2019
Finance
Celkové uznané náklady
7 283 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
7 283 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
0 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Uznané náklady
7 283 tis. Kč
Statní podpora
7 283 tis. Kč
0%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
CI - Průmyslová chemie a chemické inženýrství
Doba řešení
01. 01. 2015 - 05. 12. 2018