外源途径凝血的抑制作用的模型与模拟(一)-蛋白C的动力学影响

振荡与周期性节律已经在生物医学的众多领域及各层次的研究中出现,此文首次建立了一个关于蛋白Ｃ的凝血动力系统模型。通过对模型的动力学分析得到了一些新的结论,这些结论将对血液学理论与临床血液学提供有益的启示,特别是周期性振荡的终态存在性是十分有趣的现象,另外还得到了一些与临床医学及实验相吻和的定性结论,展现出模型化方法研究凝血系统动力学的重要作用及预测性能力     

外源性凝血瀑布动力系统的稳定性

本文首先建立了相应于Lamula与Griffin的凝血动力系统瀑布模式的非线性数学模型．并使用分叉方法较深入地分析了该系统的定态平衡解与动态解的稳定性与全局吸引子．通过动力学分析,我们从理论上证明了存在外源性路径启动的触发阈值及瀑布机制达到终态的细节：趋于一个全局吸引子．     

凝血瀑布机制的序结构分析方法

凝血系统的瀑布机制揭示了凝血因子间的酶促级联反应过程。在级联反应中,各个因子间明显地存在着序关系,而这种序关系的全体构成了系统的序结构。从系统论的观点看,系统的结构是系统性质与功能的基础,因此,通过模型化方法以及利用凝血因子序结构图建立的序结构分析方法,是分析凝血系统各因子相互作用的有用的工具。对蛋白Ｃ及ＴＦＰＩ进行序结构分析,进一步阐明了这两种抑制剂对外源途径凝血的作用特点。     

双CSTR耦合系统中乙醇发酵过程中的分岔研究

本文首次运用现代分岔理论方法,研究了双CSTR耦合系统中乙醇发酵过程中的多定态和振荡现象．计算结果表明,当入口糖浓度大于某值时,多定态普遍存在．同时振荡受到底物浓度S_0、两耦合反应器的体积比V_(12)及稀释率D的影响.同单CSTR相比,双CSTR加强了反应深度,并通过适当改变V_(12),产率可大大提高.     

系统方法分析NF-κB信号转导网络产生持续振荡的条件北大核心

振荡现象在生物系统中普遍存在,研究振荡现象对进一步了解细胞网络的基因调节功能具有重要意义。与实验研究相结合的系统分析方法为生物网络的振荡行为提供了新的研究途径。NF-κB是免疫应答、炎症反应和机体发育过程中的关键转录因子,近年的实验和计算研究揭示了细胞核内NF-κB浓度的衰减振荡现象。该文基于NF-κB信号转导网络的常微分方程数学模型,采用分岔分析方法研究分岔参数变化对系统振荡特性的影响,主要研究了系统能否产生等幅的持续振荡(又称极限环振荡)及其产生条件。经过系统化的单参数和双参数分岔分析发现:NF-κB在细胞核内的浓度能够在一定条件下产生极限环振荡,模型计算给出了产生极限环振荡的关键参数的范围。     

系统方法分析NF-κB信号转导网络产生持续振荡的条件

振荡现象在生物系统中普遍存在,研究振荡现象对进一步了解细胞网络的基因调节功能具有重要意义。与实验研究相结合的系统分析方法为生物网络的振荡行为提供了新的研究途径。NF-κB是免疫应答、炎症反应和机体发育过程中的关键转录因子,近年的实验和计算研究揭示了细胞核内NF-κB浓度的衰减振荡现象。该文基于NF-κB信号转导网络的常微分方程数学模型,采用分岔分析方法研究分岔参数变化对系统振荡特性的影响,主要研究了系统能否产生等幅的持续振荡(又称极限环振荡)及其产生条件。经过系统化的单参数和双参数分岔分析发现:NF-κB在细胞核内的浓度能够在一定条件下产生极限环振荡,模型计算给出了产生极限环振荡的关键参数的范围。     

高表达Snail蛋白诱导黑色素瘤EMT细胞模型的构建及鉴定

目的:构建稳定表达Snail蛋白的可用于肿瘤上皮-间质化研究的肿瘤细胞模型.方法:采用亚克隆方法从质粒pCMV6-mSnail中PCR扩增小鼠Snail基因,连接至表达质粒pL-tdTomato-Neo,筛选重组质粒并经双酶切及测序鉴定.构建成功的重组质粒pL-tdTomato-mSnail转染小鼠黑色素瘤B16细胞,G418筛选稳定细胞株.采用荧光定量PCR和Western blot技术检测胞内Snail及上皮/间质标志物的变化.建立裸小鼠皮下移植瘤模型,活体成像系统观测移植瘤.结果:重组质粒pL-tdTomato-mSnail成功构建,其稳定转染株B16/dT-mSN胞体发出强烈红色荧光.胞内Snaill水平显著上调,E-钙粘蛋白下调,波形蛋白表达上调,呈现典型的上皮-间质化表型.结论:成功获得稳定高表达小鼠Snail蛋白的EMT细胞模型,且可用于体内外荧光成像观测,为研究Snail蛋白在介导肿瘤EMT过程中的生物作用提供了重要的实验工具.     

一类包虫病传播动力学模型的研究

研究了一类具有终宿主产卵期和中间宿主虫卵成熟期两时滞的包虫病传播动力学模型,得到了决定系统动力学行为的阈值R_0,当R_0〈1时,证明了未感染平衡点是局部渐近稳定的;当R_0〉1时,得到了感染平衡点是局部渐近稳定的充分条件。通过数值仿真验证了理论结果并探讨了时滞对系统动力学行为的影响,且发现若时滞在一定的范围内系统存在周期解.     

凝血系统中蛋白C抑制模型的周期解

蛋白Ｃ的抑制作用对凝血系统是非常重要的．对其深入研究发现当正负反馈同时发生时系统存在极限环．本文对极限环的存在性给出了严格的数学证明．此即说明凝血系统中存在着生物节律,这在医学上有着深远的意义．     

细菌性败血症引起鲫凝血障碍的研究

以嗜水气单胞菌感染体重７０ｇ左右的鲫并检测了感染鱼和对照鱼的血液学及播散性血管内凝血判定指标等参数。结果表明细菌性败血症病鱼严重贫血,存在明显的凝血障碍,在疾病发展过程中存在播散性血管内凝血现象。这一些象导致了病鱼全身性出血,并在疾病的病理生理过程中起了重要作用。     

蜂毒素自聚集过程中间态的荧光光谱研究

应用荧光光谱及其一阶导数谱对蜂毒素在ＮａＣｌ诱导下的自聚集进行了研究,伴随蜂毒素自聚集的发生其内源荧光发射峰的峰宽在过渡点附近出现展宽并呈现出极大值,用二态转换模型可以对荧光发射谱进行较好的拟合,提示蜂毒由单体向四聚体的转化过程中不存在稳定的中间态。     

一类具有时滞的微生物连续培养数学模型研究

研究了具有强核函数时滞的微生物连续培养数学模型,利用泛函微分方程理论和数值解法得到系统在一定操作条件下存在Hopf分叉以及分叉值随操作参数变化的规律,并研究了Hopf分叉产生的方向及周期解的稳定性,绘制了周期解的图形和相图.该模型定性地描述了实验中的振荡和过渡现象.最后与弱核函数时滞模型、离散时滞模型进行比较,分析了它们对多态、振荡等动态行为的影响。     

蛋白质共进化分析研究进展

一些对蛋白质活性很重要的残基在进化过程中是高度保守的,另有一些残基通过共进化来维持蛋白质结构和功能上的稳定。由于共进化残基分析可在未知蛋白质结构时,仅依据序列推断残基间的相互作用,因此在蛋白质结构和功能预测上具有重要的研究意义。当前分析共进化残基的方法主要有基于相关系数的方法、基于微扰理论的方法、参数检验法等。然而,由于存在蛋白质系统进化的背景干扰,目前共进化残基分析的精度仍有待进一步提高。本文概述了蛋白质共进化分析的方法及其研究进展,并对其发展趋势进行了预测。     

钙离子振荡对肝糖磷酸化酶激活的随机效应研究

在复杂生化系统的研究过程中,仿真与建模变得越来越重要.对于参与分子数量比较大的生化系统,通常可以采用常微分方程来解决这一问题.对于分子数量比较小的系统,离散粒子基础上的随机模拟方法更精确.然而目前还没有明确的理论方法来确定,对于实际问题用哪种方法能得到更合理的结果.因此需要在一个普遍研究的体系中,通过Ca~(2+)振荡传导信号来研究从随机行为到确定行为的过渡过程.本文以肝细胞中Ca~(2+)振荡对肝糖磷酸化酶激活随机效应为例,讨论了利用随机微分方程来解决分子数量比较小的生化系统的仿真与建模问题,利用细胞内Ca~(2+)有关的Li-Rinzel随机模型,研究了在磷酸化酶降解肝糖的磷酸化-去磷酸化作用循环过程中,三磷酸肌醇受体通道(IP_3R)释放Ca~(2+)的调控作用.结果表明,肝糖磷酸化酶的激活率随受体通道IP_3R的总数增大而减弱,而且三磷酸肌醇浓度比较小时出现相干共振.     

用于凝血检测的声波传感器研究及应用进展

针对大力发展灵敏准确、实时快速及不受场地环境限制的床旁（POC）凝血检测需求,本文基于凝血过程主要物理化学变化及相应参数变化,对声波传感器在凝血检测中的传感分析原理及模型进行了分析总结。凝血过程是内源性或者外源性的激活剂激活凝血因子引发的一系列酶联反应,血液的黏度、剪切阻力、密度等物理参数随之发生变化,声波传感器通过感应凝血过程中这些物理参数的变化,建立待测样本与凝血时间、血凝块的形成动力学及蛋白质分子含量等的关系,以反映患者的凝血状态。本文重点对石英晶体微天平（QCM）、声表面波（SAW）传感器、薄膜体声波谐振器（FBAR）和兰姆（Lamb）波传感器的传感原理及数学模型进行了介绍;从传感器的结构、压电材料、敏感膜、加工等角度出发,对声波传感器的设计思路及研究重点进行了探讨;结合血液样本特色,剖析了声波传感器的检测信号与凝血过程的对应关系,并综述声波传感器在凝血过程中的应用进展;基于声波传感器快速灵敏、体积小、测试所需样品量少等特点,将其集成到微流控芯片中,以控制凝血检测环境、测试条件等,并适应床旁凝血测试应用需求,对集成声波传感器的微流控芯片在凝血检测中的应用进展和研究重点进行了分析,并对声波传感器在凝血检测中面临的挑战及发展趋势进行了讨论和展望。     

利用乙二胺四乙酸淋洗修复重金属污染的土壤及其动力学

通过室内模拟试验,采用振荡淋洗的方法研究了乙二胺四乙酸(EDTA)浓度、pH、淋洗时间对重金属去除效果的影响.利用一级反应动力学模型对试验数据进行拟合,并测定了EDTA处理前后土壤中重金属形态的变化.结果表明,EDTA溶液在浓度为0.1 mol·L^-1、pH 7、淋洗时间1 d的条件下能达到对污染土壤重金属的最大去除率,去除率分别为Cd 89.14%、Pb 34.78%、Cu 14.96%、Zn 45.14%.模型拟合结果表明,Cd的质量转移系数最大,其次是Zn、Pb和Cu.说明在土壤淋洗过程中,Cd和Zn最先达到质量转移的平衡状态,然后是Pb和Cu.形态分级结果表明,EDTA能有效地去除交换态、碳酸盐结合态和氧化物结合态重金属,而对有机态和残余态部分重金属作用效果不明显.     

基于稳定同位素的SPAC水碳拆分及耦合研究进展

土壤-植被-大气连续体(SPAC)是陆地水文学、生态学和全球变化领域的重要研究对象,其水碳循环过程及耦合机制是前沿性问题.稳定同位素技术示踪、整合和指示的特征有助于评估分析生态系统固碳和耗水情况.本文在简述稳定同位素应用原理和技术的基础上,重点阐释了基于稳定同位素光学技术的SPAC系统水碳交换研究进展,包括:在净碳通量中拆分光合与呼吸量,在蒸散通量中拆分蒸腾与蒸发量,以及在系统尺度上的水碳耦合研究.新兴的技术和方法实现了生态系统尺度上长期高频的同位素观测,但在测量精准度、生态系统呼吸拆分、非稳态模型适应性、尺度转换和水碳耦合机制等方面存在挑战.本文探讨了现有主要研究成果、局限性以及未来研究展望,以期对稳定同位素生态学领域的新研究和技术发展有所帮助.     

视觉特征绑定的神经机制

特征绑定问题(the binding problem)是物体识别的一个基本问题,也是视觉科学研究的最重要问题之一。视觉系统在加工物体信息的过程中,需要将在早期加工阶段中彼此独立编码的视觉特征整合成完整统一的物体,这一加工过程被称为视觉特征绑定。本文首先介绍了视觉特征绑定的基本概念以及绑定机制是否存在于视觉系统中的理论及实验争论。尽管大量研究发现在视觉系统中存在同时加工两种及以上特征的神经元,但这些证据并不能证明特征绑定是基于这些双选择或多选择神经元的一种完全自动化、自下而上的加工过程,错误绑定现象的存在更加证明了特征绑定涉及更复杂的编码加工过程。其次,本文回顾了关于视觉特征绑定神经机制的研究及理论争论。视觉系统对特征的绑定,尤其是主动绑定过程(例如特征错误绑定过程)不仅需要自下而上的信息输入,更加依赖于自上而下的反馈调节信息的调控。近年来,越来越多的研究开始关注神经振荡与特征绑定的关系,这些研究发现神经同步振荡可能直接决定视觉特征的绑定过程。最后,本文总结并讨论了以往研究的局限并展望了这一领域未来的研究方向。     

田间非饱和流条件下土壤硝态氮运移的模拟

运用马尔可夫过程的理论 ,建立了土壤非饱和流条件下 ,模拟硝态氮通过土层运移的随机模型 .模型把时间可变系统假设为由紧密相连的时间均质情况相接而成 ,使得运用马尔可夫过程成为可能 ,在给定土壤水流量及汇源项转移强度的土壤层次中 ,给出了硝态氮溶质的统计分布 .模型将随机过程与确定性过程相结合 ,在计算各土层间的转移概率时考虑了硝态氮的作物吸收、淋洗、硝化和反硝化等主要过程 ,并用相关函数修正 N素转化关系 .在褐土农田土壤非饱和流条件下 ,用微区试验对该模型运行效果进行了验证 ,结果显示模拟计算值与实测值之间吻合性较好 ,说明模型可以用于相似类型区 ,预测和评价土壤 -作物系统中硝态氮溶质的运移行为 .     

凝血酶激活的纤维蛋白抑制剂在止血过程中的动力学作用

凝血酶激活的纤维蛋白抑制剂(TAFI)和蛋白C在血液凝固的的过程中起着重要的调节作用,TAFI的作用主要发挥在纤溶阶段,但两者对血液凝固的调节不是孤立的,为了了解TAFI的作用的影响,近而更深一步弄清楚血凝块形成初期TAFI对纤维蛋白溶解的调节机理,本文根据生物学实验建立了一个关于TAFI和蛋白C的凝血动力模型,通过对模型的动力学分析和数值模拟得到了一些新的结论,这些结论或许会对临床医学提供有益的启示,另外还得到了一些与临床医学及实验相吻合的定性结论,展现出模型化方法的重要作用及预测能力。