組織細胞耗氧量的動態(tài)模型.pdf

1、本論文根據蠶絲蛋白基醫(yī)用生物材料——多孔絲素膜中組織細胞生長形態(tài)研究的要求，在構建多孔絲素膜材料中毛細血管生長模型的理論分析過程中，需要給出組織細胞耗氧形態(tài)的理論模式。而以往組織細胞耗氧形態(tài)的表達模式，一般采用一些實驗結果的經驗式描述，缺乏比較明確的生物學及物理學的含義。這對于確立毛細血管生長模型的理論背景是不利的。根據這樣的狀況，本研究探討生物組織細胞的耗氧動態(tài)過程的系統(tǒng)形態(tài)機制，對于組織細胞中的氧消耗過程，以線粒體內電子傳遞鏈中的復

2、合物Ⅳ為基礎，給出分子群體動態(tài)過程的描述，并據此構建組織細胞耗氧動態(tài)過程模式，建立數學模型，代替了一般耗氧代謝理論中所使用的酶動力學的米氏近似式。分析了組織細胞耗氧數學模型中的參數對組織細胞耗氧的影響。本論文希望能為精確了解組織細胞耗氧量在缺氧狀態(tài)下隨著氧濃度變化的動態(tài)過程提供基礎的知見。 本論文以線粒體中復合物Ⅳ為細胞耗氧的單元，突破了前人以電子傳遞鏈或者超復合物為耗氧單元的局限，據此，建立了組織細胞耗氧數學模型，得出組織細胞

3、耗氧公式g(u)=g<,0>(1-e<'-u/μ>)，其中g<,0>=αλμ，為組織細胞耗氧率的理論最大值。在組織細胞耗氧公式中，三個參數α，λ，μ反映了組織細胞的耗氧狀態(tài)。隨著氧濃度的增大，組織細胞耗氧達到動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。 基于以線粒體內電子傳遞鏈中的復合物Ⅳ為基礎的組織細胞氧消耗過程的理論模型，本課題進一步探討了在組織中氧濃度過度增大的情況下，該理論模型的思想對于描述特殊供氧條件中組織細胞耗氧形態(tài)的適用性問題。氧中毒是組織在吸

4、入大量高濃度氧氣后引起的一種癥狀。此時，細胞中很多氧氣轉化成氧自由基，但是，在這種情況下，細胞通過線粒體內復合物Ⅳ將氧氣轉化為水的過程是沒有發(fā)生改變的，而本論文中的組織細胞耗氧公式反映的就是細胞中通過復合物Ⅳ而消耗的氧氣量。因此，組織細胞耗氧的本質過程并沒有發(fā)生改變，其理論模式仍然適用；所發(fā)生改變的僅僅是氧化反應的環(huán)境，包括相關的酶、蛋白質構象、底物等等。只要根據供氧狀況改變而引起的氧自由基增大導致生物氧化反應環(huán)境惡化的情況，適當調整正

5、常狀態(tài)下組織細胞氧消耗過程的理論模型以及有關參數，組織細胞耗氧的理論模型的思路仍然適用。據此，我們建立了氧中毒時的組織細胞耗氧模型，得到了氧中毒時的組織細胞耗氧公式。這些結果的獲得，使得組織細胞中從氧濃度不足及至氧濃度過度增大的過程中組織細胞的耗氧形態(tài)得到了一個統(tǒng)一的理論描述，較之一般耗氧代謝理論中所使用的酶動力學的米氏近似以及其它近似模型，不僅有更寬泛的適應性，而且模型中的參數具有明確的生物物理學的意義。研究的結果，為在生物材料中組織