返回Google圖書搜尋

Matematični model oscilacij koncentracije kalcija v celici

其他書名	magistrsko delo
出版	F. Aleš, 2002
URL	http://books.google.com.hk/books?id=Wo6DtwAACAAJ&hl=&source=gbs_api

註釋Koncentracija prostega kalcija v notranji raztopini celic oscilira. Oscilacije so samovzdrževane in se izražajo v obliki periodičnih kratkotrajnih povišanj koncentracije kalcija. Amplituda oscilacij navadno ne presega vrednosti $1\mu M$, perioda pa lahko dosega vrednosti od nekaj sekund do nekaj minut. V magistrskem delu najprej podrobneje predstavimo splošno vlogo kalcija v organizmih, biofizikalne in biokemijske procese, ki omogočajo nastanek oscilacij kalcija ter eksperimentalne in teoretične raziskave na tem področju. Nato izdelamo dva matematična modela oscilacij kalcija v celici, pri čemer celico obravnavamo kot zaprt sistem za kalcij in upoštevamo zgolj izmenjavo kalcija med citozolom in različnimi shrambami. V prvem modelu sta shrambi endoplazemski retikulum in proteini, v drugem pa poleg omenjenih dveh upoštevamo še shranjevanje kalcija v mitohondrijih. Oba naša modela temeljita na avtokatalitičnem izpustu kalcija iz endoplazemskega retikuluma, ki predstavlja glavno shrambo za kalcij v celici. S prvim modelom napovemo navadne oscilacije, z drugim pa poleg navadnih še it.i. kompleksne oscilacije,kamor uvrščamo kaotične oscilacije in brstične oscilacije. Značilnost slednjih je, da glavnemu kalcijevemu sunku sledi še več sunkov z nižjo amplitudo. Oba modela podrobno matematično analiziramo, izvedemo stabilnostno analizo ter prikažemo njune dinamične lastnosti. Poudarimo pomen vključitve mitohondrijev v matematično modeliranje in njihov pomen za zagotavljanje konstantnih amplitud oscilacij. Interpretacijo rezultatov opravimo tudi na osnovi analize tokov med posameznimi shrambami za kalcij. Količine prerazporejenega kalcija preko shrambe izrazimo v odstotnih deležih celotne količine prerazporejenega kalcija znotraj enega kalcijevega pulza. Na osnovi analize tokov podrobneje razložimo tudi mehanizem za nastanek brstičnih oscilacij. V sklepnem delu naloge obravnavamo področje oscilacij kalcija še s pedagoške plati, saj naša modela v sebi skrivata veliko bogastvo dinamičnih lastnosti in naravoslovnih znanj. Kot primer interdisciplinarne tematike bi ju bilo mogoče ob primerni prilagoditvi in podpori z računalniškimi simulacijami aplicirati v pouk naravoslovja v srednjih šolah.