細(xì)胞周期的分叉分析方法.pdf

1、至今為止，對(duì)細(xì)胞周期(cellcycle)方面的研究有巨大的進(jìn)步。生物實(shí)驗(yàn)通常只能研究局部的少數(shù)幾個(gè)基因或蛋白之間的關(guān)系。雖然用這種方法對(duì)細(xì)胞周期的研究已經(jīng)取得了大量的成就，但對(duì)細(xì)胞周期這個(gè)生命活動(dòng)的整體行為卻很難給出系統(tǒng)、全局的解釋。為了更清楚地了解細(xì)胞周期這個(gè)復(fù)雜的生命現(xiàn)象，近20年來逐漸地建立起來了一套通過整合細(xì)胞周期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、建立數(shù)學(xué)模型、然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和理論分析的方法?，F(xiàn)在這套分析方法已經(jīng)在醫(yī)學(xué)的前沿領(lǐng)域和其他的領(lǐng)域研究中

2、被廣泛應(yīng)用。
　　 在細(xì)胞周期的實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)重要問題引起我們的關(guān)注：
　　 (1)什么造成了細(xì)胞中周期蛋白的振蕩性態(tài)？
　　 (2)什么因素影響細(xì)胞周期的振蕩強(qiáng)度和頻率？
　　 為了理解上面兩個(gè)問題。我們的做法如下：
　　 第一步：整合前輩們（主要是有關(guān)細(xì)胞周期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，和他們建立的數(shù)學(xué)模型）；
　　 第二步：數(shù)值模擬數(shù)學(xué)模型并獲得相關(guān)數(shù)據(jù)、分析細(xì)胞中關(guān)鍵蛋白的振蕩強(qiáng)度和頻率；

3、　　 第三步：在保持其調(diào)控結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特征的條件下，簡(jiǎn)化細(xì)胞周期數(shù)學(xué)模型，并用霍普夫分叉理論探討細(xì)胞周期所涉及化合物的振蕩性態(tài)；
　　 第四步：初步從數(shù)學(xué)角度探究細(xì)胞周期的分叉現(xiàn)象的機(jī)制。
　　 本論文得出以下主要結(jié)果：
　　 一、按照Ferrel建立的細(xì)胞周期模型的直觀思路，應(yīng)該有：振子的頻率與周期蛋白的合成率是單調(diào)增加。但他們的模型是有缺陷，導(dǎo)致合成率與振子的頻率不單調(diào)：我們修正了他們的模型，實(shí)現(xiàn)了周期蛋白

4、的合成率與振子的頻率的單調(diào)關(guān)系。我們的修正模型更合理。
　　 二、我們發(fā)現(xiàn)，在修正的Ferrell模型中，系統(tǒng)發(fā)生兩次Hofp分叉，而振子周期就在這兩個(gè)分叉點(diǎn)的周期之間。
　　 三、我們簡(jiǎn)化了Ferrell模型，嘗試了四維模型和二維模型。這兩種簡(jiǎn)化的細(xì)胞周期模型仍保留了正、負(fù)反饋的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，仍可以出現(xiàn)了雙穩(wěn)和霍普夫分叉動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。說明這些簡(jiǎn)化保留了細(xì)胞周期模型的本質(zhì)。
　　 四、利用保留本質(zhì)的簡(jiǎn)化模型，初步探