Общие принципы организации катаболизма в организме

При проектировании БД информационной системы проводится анализ целей этой системы и выявляются требования к ней пользователей (анализ предметной области).

Результатом проектирования должны стать таблицы, корректно и эффективно представляющие объекты и их взаимосвязи.

Реляционная БД считается корректной (согласованной) и эффективной, если обладает следующими характеристиками:

1) отсутствие избыточности;

2) согласованность, предотвращающая потери данных;

3) минимальное использование NULL-значений.

Схемой реляционной базы данных называется набор заголовков отношений, входящих в базу данных, и их связей. Схема содержит структурную и семантическую информацию.

Некую единую сводную таблицу, в которой представлены все необходимые данные о предметной области, называют универсальным отношением (генеральной или глобальной таблицей).

Подобная генеральная таблица может быть весьма неэффективной из-за двух основных изъянов разработки: избыточности и несогласованности. (да еще – NULL-значения …)

Использование универсального отношения, содержащего избыточные данные, может порождать три проблемы несогласованности, называемые аномалиями: аномалии вставки (включения), удаления и обновления (модификации).

Процесс упорядочения, структурирования представляемых данных называется нормализацией.

Недостатки глобальной таблицы (построенной на все случаи жизни):

- жесткость;

- ненадежность (потенциальная противоречивость);

- повышенный расход ресурсов;

- громоздкость (избыточность).

Под жесткостью понимается обязательная модификация самой таблицы при изменении постановки задачи.

Избыточность– необходимость хранения полной информации, например, названия фирмы в каждой записи о товаре.

Потенциальная противоречивость– необходимость изменять значение атрибута во всех записях, при ошибке программирования дорого обходится.

Аномалия включения– не может быть записей о поставщике, если он не поставил ни одного товара.

Аномалия удаления– при удалении всех товаров, поставляемых поставщиком, теряется его адрес и др.

Нормализация– это процесс проектирования, позволяющий гарантировать эффективность структур данных в реляционной БД. При проектировании данные разбиваются на несколько связанных таблиц, с соблюдением специальных требований нормализации.

Нормализация – практически - это разбиение таблицы на две или более, обладающих лучшими свойствами при включении, изменении и удалении данных. Окончательная цель нормализации сводится к получению такого проекта базы данных, в котором каждый факт появляется лишь в одном месте, т.е. исключена избыточность информации. Это делается не столько с целью экономии памяти, сколько для исключения возможной противоречивости (несогласованности) хранимых данных.

Основой процесса нормализации является предложенный Э.Коддом в рамках реляционной теории формальный аппарат, называемый нормализацией отношений.

Следует отметить, что процесс нормализации не имеет отношения к физическому размеще­нию данных. Речь идет только о пользователь­ском и глобальном логическом представлении данных

Процесс нормализации основан на понятии функциональной зависи­мости атрибутов.

Определение функциональной зависимости (ФЗ).

Атрибут В таблицы функционально зависит от атрибута А той же таблицы в том и только в том случае, когда в любой заданный момент времени для каждого из различных значений атрибута А обязательно существует только одно из различных значений атрибута В. Отметим, что атрибуты А и В могут быть единичными, так и составными.

Утверждение, что Вфункционально зависит от А, означает то же самое, что А однозначно определяет В,т. е. если в какой-то момент времени известно значение А,то можно получить и значение В.

Функциональная зависимость обозначается стрелкой А ® В.

Понятие ФЗ аналогично понятию функции в математике и отражает смысловую (семантическую) взаимосвязь соответствующих атрибутов сущности.

Различают следующие виды функциональных зависимостей: полная, частичная и транзитивная ФЗ.

Если неключевой атрибут зави­сит от всего составного ключа и не зависит от его частей, то говорят о полной функциональной зависимости атрибута от составного ключа.

Если неключевой атрибут зави­сит только от части составного ключа, то говорят о частичной функциональной зависимости атрибута от составного ключа.

Если атрибут В зависит от атрибута А, а С зависит от атрибута В, но обратная зависимость отсутствует, то говорят, что атрибут С зависит от А транзитивно.

Одни ФЗ отражают взаимосвязи в исследуемой предметной области, другие – могут порождаться структурой неграмотно сформированных отношений (таблиц). При неправильно сгруппированных отношениях некоторые ФЗ могут оказаться нежелательными из-за указанных аномалий, которые они вызывают при ведении (обновлении) БД.

Лекция 7. Определения и характеристики нормальных форм 1NF, 2NF, 3NF, BCNF. Понятие и виды денормализации.

Определение. Отношение находится в 1NF, если любые значения всех атрибутов являются атомарными и в отношении нет повторяющихся групп.

Очевидно, если произвольное отношение отвечает требованиям реляционной модели, оно соответственно удовлетворяет определению 1NF.

Определение. Отношение находится в 2NF, если оно соответствует 1NF и его неключевые атрибуты полностью зависят от всего первич­ного ключа.

Определение. Отношение находится в 3NF, если оно соответствует 2NF и не содержит транзитивных зависимостей.

Определение. Отношение находится в BCNF, если оно соответствует 3NF и если и только если любая функциональная зависимость между её полями сводится к полной функциональной зависимости от возможного ключа.

Лекция 8. CASE-технологии проектирования БД. Проектирование с использованием метода сущность-связь.

Общие принципы организации катаболизма в организме

Источником свободной энергии в организмах гетеротрофов является распад питательных веществ, иначе говоря, катаболические процессы, протекающие в клетках и тканях. Катаболизм включает сотни химических реакций, десятки метаболических путей. В то же время в организации катаболических процессов прослеживается определенная логика.

Весь катаболизм питательных веществ в организме можно разделить на три этапа или, как принято называть, три фазы. В первой фазе происходит расщепление полимерных молекул на мономеры: белки расщепляются до аминокислот, олиго и полисахариды на моносахариды и их производные, липиды на высшие жирные кислоты, глицерол, аминоспирты и др. Следует заметить, что речь идет не только о расщеплении компонентов пищи в желудочнокишечном тракте, но и распаде биополимеров непосредственно в клетках. В этой фазе нет окислительных процессов, преобладают гидролиз и фосфоролиз. Выделение энергии не превышает 12% от её общего содержания в питательных веществах, причем вся энергия рассеивается в виде теплоты.

Однако в этой фазе происходит одно важное событие резкое уменьшение числа соединений, которые поступают затем во вторую фазу катаболизма. Так, с разнообразными пищевыми продуктами продуктами в желудочнокишечный тракт поступают миллионы различных белков и все они расщепляются до 2025 мономероваминокислот, а несколько сотен различных липидов при расщеплении дают полтора десятка различных высших жирных кислот и спиртов; несколько сотен различных олигосахаридов и полисахаридов при распаде дают, в свою очередь, полтора десятка моносахаридов и их производных. Таким образом, вместо миллионов различных соединений, вступающих в первую фазу, на выходе из нее образуется около 50 соединений.

Во второй фазе эти пять десятков соединений подвергаются дальнейшему расщеплению, так что на выходе из этой фазы остается всего пять соединений: ацетилКоА, сукцинилКоА, фумарат, оксалоацетат и 2оксоглутарат. Таким образом, продолжающееся во второй фазе расщепление питательных веществ сопровождается еще большей унификацией промежуточных продуктов. Катаболические процессы, идущие во второй фазе, носят смешанный характер, т.к. в ней идут и фосфоролиз, и лиазное расщепление, и тиолиз и окислительные реакции. Во второй фазе выделяется до 1/3 всей заключенной в питательных веществах энергии, причем часть ее аккумулируется. В этой фазе катаболизма образуются все азотсодержащие конечные продукты катаболизма, а также часть СО2 и Н2О.

Внутренняя логика такой организации катаболических процессов заключается в том, что по мере углубления распада питательных веществ количество промежуточных продуктов метаболизма уменьшается. Такой принцип построения катаболических процессов получил название принцип конвергенции.

Метаболические пути первой и второй фазы катаболизма обычно индивидуальны для отдельных соединений или групп родственных по структуре веществ одного класса. Поэтому метаболические пути первой и второй фазы катаболизма получили название специфических путей катаболизма. В то же время метаболические процессы третьей фазы катаболизма одинаковы вне зависимости от того, какое соединение расщепляется. В связи с этим метаболические пути третьей фазы получили название общих путей катаболизма.

Наличие общих метаболических путей в третьей фазе катаболизма, в которой выделяется 2/3 всей свободной энергии, повышает адаптационные возможности живых организмов, т.к. позволяет сравнительно легко переключаться с одного типа питательных веществ на другой. Наличие общих метаболических путей в третьей фазе позволяет также уменьшить количество различных ферментов, необходимых клеткам и тканям для переработки разных питательных веществ. Все это помогает организмам в борьбе за выживание и является результатом длительной эволюции живых организмов.

При изучении обменных процессов мы в первую очередь и рассмотрим метаболические пути третьей фазы катаболизма : цикл трикарбоновых кислот Кребса и цепь дыхательных ферментов.

Дата добавления: 2014-07-14; просмотров: 832; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!