<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">vestifm</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1561-2430</issn><issn pub-type="epub">2524-2415</issn><publisher><publisher-name>The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">vestifm-115</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>МАТЕМАТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>MATHEMATICS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>МОДЕЛИРОВАНИЕ ХЕМОСТАТА ПОПУЛЯЦИОННОЙ ДИНАМИКИ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПЛАЗМИД*</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>COMPUTER MODELING OF CHEMOSTAT OF POPULATION DYNAMICS OF BACTERIAL PLASMIDS</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Чичурин</surname><given-names>А. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Chichurin</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">achichurin@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Швычкина</surname><given-names>Е. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Shvychkinа</surname><given-names>A. N.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">shvychkina@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Брестский государственный университет им. А. С. Пушкина, Брест</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Brest State University named after A. S. Pushkin, Brest</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Брестский государственный технический университет, Брест</institution></aff><aff xml:lang="en"><institution>Brest State Technical University, Brest</institution></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2015</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>19</day><month>05</month><year>2016</year></pub-date><volume>0</volume><issue>3</issue><fpage>59</fpage><lpage>65</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Чичурин А.В., Швычкина Е.Н., 2016</copyright-statement><copyright-year>2016</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Чичурин А.В., Швычкина Е.Н.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Chichurin A.V., Shvychkinа A.N.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/115">https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/115</self-uri><abstract><p>Рассматривается модель Стюарта – Левина, описывающая динамику нестабильных штаммов двух микроорганизмов при условии, когда удельная скорость потребления субстрата плазмидосодержащим и бесплазмидным микроорганизмами задается при помощи функции Моно. Для случая равенства констант полунасыщения приведена редукция дифференциальной системы третьего порядка, описывающей рассматриваемую модель, к нелинейному дифференциальному уравнению первого порядка. Для такой системы построены программные модули, позволяющие моделировать свойства ее решений в зависимости от входящих параметров. Найдены коэффициентные соотношения, при которых дифференциальная система третьего порядка имеет аналитическое решение, и приведена визуализация решений для некоторых наборов параметров. </p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>The Stewart – Levine model is considered, which describes the dynamics of unstable strains of two micro-organisms, provided that a specific consumption rate of a substrate by both the plasmid-bearing organism and the plasmid-free organism is given by the Mono function. For the case when the half-saturation constants are equal, the reduction of the third-order differential system describing the considered model to a nonlinear differential equation of the first-order is realized. For such a system we built the software modules that allow simulating its solutions properties which depend on the input parameters. The coefficient relations, at which the third-order differential system has an analytical solution, are found, and the visualization of solutions for the certain sets of parameters is given. </p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>компьютерное моделирование хемостата</kwd><kwd>конкуренция для одного ограниченного субстрата</kwd><kwd>плазмидосодержащий микроорганизм</kwd><kwd>бесплазмидный микроорганизм</kwd><kwd>дифференциальное уравнение</kwd><kwd>решение</kwd><kwd>визуализация решений</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>computer modeling of chemostat</kwd><kwd>competition for one complementary nutrient</kwd><kwd>plasmid-bearing organism</kwd><kwd>plasmid-free organism</kwd><kwd>differential equation</kwd><kwd>solution</kwd><kwd>visualization of solutions</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Smith, H. L. The theory of chemostat: dynamics of microbial competition / H. L. Smith, P. Waltman. − [S. l.]: Cambridge University Press, 1995.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Smith, H. L. The theory of chemostat: dynamics of microbial competition / H. L. Smith, P. Waltman. − [S. l.]: Cambridge University Press, 1995.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Перт, Д. С. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / Д. С. Перт; под ред. проф. И. Л. Работновой. − М.: Мир, 1978.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Перт, Д. С. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / Д. С. Перт; под ред. проф. И. Л. Работновой. − М.: Мир, 1978.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Waltman, P. Coexistense in chemostat-like models / P. Waltman // Rocky Mountain J. of mathematics. − 1990. − Vol. 20, N 4. − P. 777−808.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Waltman, P. Coexistense in chemostat-like models / P. Waltman // Rocky Mountain J. of mathematics. − 1990. − Vol. 20, N 4. − P. 777−808.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Butler, G. J. A mathematical model of the chemostat with periodic washout rate / G. J. Butler, S. B. Hsu, P. Waltman // SIAM J. Appl. Math. − 1985. − Vol. 45, N 3. − P. 435−449.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Butler, G. J. A mathematical model of the chemostat with periodic washout rate / G. J. Butler, S. B. Hsu, P. Waltman // SIAM J. Appl. Math. − 1985. − Vol. 45, N 3. − P. 435−449.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">De Leenheer, P. Feedback Control for Chemostat Models/ P. De Leenheer, H. Smith // J. Math. Biol. – 2003. − N 46. − Р. 48–70.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">De Leenheer, P. Feedback Control for Chemostat Models/ P. De Leenheer, H. Smith // J. Math. Biol. – 2003. − N 46. − Р. 48–70.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Chichurin, A. Numerical research of the chemostat model for the single-nutrient competition / A. Chichurin, H. Shvychkina // Computer Algebra Systems in Teaching and Research: proc. of the 7th Intern. Workshop CASTR’2013, Siedlce, Poland, 22−25 Sep. 2013 / Univ. of Podlasie; eds.: M. Jakubiak [et al.]. − Siedlce, 2013. − Vol. 4, N 1. − P. 130–136.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Chichurin, A. Numerical research of the chemostat model for the single-nutrient competition / A. Chichurin, H. Shvychkina // Computer Algebra Systems in Teaching and Research: proc. of the 7th Intern. Workshop CASTR’2013, Siedlce, Poland, 22−25 Sep. 2013 / Univ. of Podlasie; eds.: M. Jakubiak [et al.]. − Siedlce, 2013. − Vol. 4, N 1. − P. 130–136.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чичурин, А. В. Компьютерное моделирование двух моделей хемостата для одного питательного ресурса / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. Физика, математика, информатика. – 2013. – Т. 83, № 5. – С. 9–14.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чичурин, А. В. Компьютерное моделирование двух моделей хемостата для одного питательного ресурса / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Вестн. Брест. гос. техн. ун-та. Физика, математика, информатика. – 2013. – Т. 83, № 5. – С. 9–14.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чичурин, А. В. Численное исследование решений двух динамических моделей хемостата с равными константами Михаэлиса – Ментен методами компьютерного моделирования / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Материалы VIII Всероссийской конференции по механике деформируемого твердого тела: сб. материалов докл. всерос. конф., Чебоксары, 16–21 июня 2014 г.: в 2 ч. / Чуваш. гос. пед. ун-т им. И. Я. Яковлева; под ред. Н. Ф. Морозова, Б. Г. Миронова, А. В. Манжирова. – Чебоксары: ЧГПУ им. И. Я. Яковлева, 2014. – Ч. 2. – С. 250–259.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чичурин, А. В. Численное исследование решений двух динамических моделей хемостата с равными константами Михаэлиса – Ментен методами компьютерного моделирования / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Материалы VIII Всероссийской конференции по механике деформируемого твердого тела: сб. материалов докл. всерос. конф., Чебоксары, 16–21 июня 2014 г.: в 2 ч. / Чуваш. гос. пед. ун-т им. И. Я. Яковлева; под ред. Н. Ф. Морозова, Б. Г. Миронова, А. В. Манжирова. – Чебоксары: ЧГПУ им. И. Я. Яковлева, 2014. – Ч. 2. – С. 250–259.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Чичурин, А. В. О построении решений с заданными предельными свойствами у систем, описывающих модели хемостата / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Вес. Нац. акад. наук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2014. – № 1. – С. 69–76.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Чичурин, А. В. О построении решений с заданными предельными свойствами у систем, описывающих модели хемостата / А. В. Чичурин, Е. Н. Швычкина // Вес. Нац. акад. наук Беларусі. Сер. фіз.-мат. навук. – 2014. – № 1. – С. 69–76.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dimitrova, N. S. Optimizing the Productivity in a Chemostat Model of Plasmid-bearing Plasmid-free Competition: the Case of General Uptake Functions / N. S. Dimitrova // WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine. – 2013. − Vol. 10, iss. 1. − P. 12–21.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dimitrova, N. S. Optimizing the Productivity in a Chemostat Model of Plasmid-bearing Plasmid-free Competition: the Case of General Uptake Functions / N. S. Dimitrova // WSEAS Transactions on Biology and Biomedicine. – 2013. − Vol. 10, iss. 1. − P. 12–21.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Hsu, S. B. Global analysis of a model of plasmid-bearing, plasmid-free competition in a chemostat / S. B. Hsu, P. Waltman, G. S. K. Wolkowicz // J. Math. Biol. – 1994. – N 32. – Р. 731–742.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Hsu, S. B. Global analysis of a model of plasmid-bearing, plasmid-free competition in a chemostat / S. B. Hsu, P. Waltman, G. S. K. Wolkowicz // J. Math. Biol. – 1994. – N 32. – Р. 731–742.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Ганусов, В. В. Популяционная динамика бактериальных плазмид / В. В. Ганусов, А. В. Брильков, Н. С. Печуркин // Мат. моделирование. – 2001. – Т. 13, № 1. – С. 77–98.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ганусов, В. В. Популяционная динамика бактериальных плазмид / В. В. Ганусов, А. В. Брильков, Н. С. Печуркин // Мат. моделирование. – 2001. – Т. 13, № 1. – С. 77–98.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Levin, B. R. The Population Biology of Bacterial Plasmids: a priori Conditions for the Existence of Mobilizable Nonconjugative Factors / B. R. Levin, F. M. Stewart // Genetics. – 1980. – Vol. 94, N. 2. – P. 425–443.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Levin, B. R. The Population Biology of Bacterial Plasmids: a priori Conditions for the Existence of Mobilizable Nonconjugative Factors / B. R. Levin, F. M. Stewart // Genetics. – 1980. – Vol. 94, N. 2. – P. 425–443.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Зайцев, В. Ф. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин. − М.: Физматлит, 2001.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Зайцев, В. Ф. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / В. Ф. Зайцев, А. Д. Полянин. − М.: Физматлит, 2001.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. − М.: Наука, 1971.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Камке, Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям / Э. Камке. − М.: Наука, 1971.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">http://mathworld.wolfram.com/topics/OrdinaryDifferentialEquations.html.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">http://mathworld.wolfram.com/topics/OrdinaryDifferentialEquations.html.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Wagon, S. Mathematica in action: problem solving through visualization and computation / S. Wagon. − 3rd ed. − New York: Springer, 2010.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Wagon, S. Mathematica in action: problem solving through visualization and computation / S. Wagon. − 3rd ed. − New York: Springer, 2010.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit18"><label>18</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Trott, M. The Mathematica GuideBook for programming / M. Trott. − New York: Springer Verlag, 2006. 19. http://reference.wolfram.com/language/ref/InverseFunction.html.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trott, M. The Mathematica GuideBook for programming / M. Trott. − New York: Springer Verlag, 2006. 19. http://reference.wolfram.com/language/ref/InverseFunction.html.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
