生化参数对群体行为的影响.pdf

《生化参数对群体行为的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：029,密级：________,________学校代码：104414r学号：2012010605

2、雜感'硕生学位I生化参数对群体行为的影响.•>-*、**yjf%^-J**yfj9>.■..，^^^Effectofbiochemicalparameterson»*.*a-%**^•-n/a.•*t~'.,、•.'•populationbehavior院所:数学与信息科学学院导师姓名：易奇志学科专业:应用数学研究方向：生物动力系统二〇一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

3、成果.据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意.学位论文作者签名：签字日期：年月日摘要影响细胞群体行为的因素是多种多样的，除了以前研究的细胞通讯方式和环境因素外，还与现有文献很少研究的转录协作性（Hill系数）有关.本文主要研究了Hill系数的改变对一类合成多细胞通讯系统动力学行为的影响.在该系统中，单个系统是由压制振动子和基于延迟的松弛振子整合而

4、成的振子,而振子之间通过群体感应机制相互耦合.通过分叉分析和数值模拟,发现:Hill系数的改变使得系统关于细胞密度呈现五种典型的动力学结构，这表明Hill系数极大地影响着系统产生振动的能力以及振动的模式，也决定着多稳性的发生.当Hill系数适当增大时，系统按照从单稳态到在单稳态、双稳态和多稳态之间切换，从不振动到发生简单振动，从单一的振动模式到在多种振动模式之间切换的途径演化.我们的结果为理解复杂的细胞群体行为奠定了基础.在前面研究的基础上，我们改变单个系统的结构，在压制振子上外加一个反馈回路，根据拓扑知识可知，这样的耦合反馈回

5、路共有12种情况，为了更加方便的考虑生化参数对耦合系统的影响，在这里只考虑12种耦合反馈回路中的2种，由于相互作用环路组成的生物网络能够展示出复杂的动力学行为.典型地，生物功能环路是由某些简单的反馈回路构成.经过数学建模与动力学行为分析.通过改变某参数值，发现这些耦合系统能够展示出更加丰富的动力学行为.通过绘制分叉图，显示出2个耦合环路之间在动力学方面的相互影响与作用，找出了耦合系统发生hopf分叉时的Hill系数的区间，以及产生双稳态的压制参数的区间.关键词：Hill系数；耦合振子；群体感应；群体行为；耦合回路；压制参数；ho

6、pf分叉；双稳态IAbstractTherearemanyfactorsforinfluencethepopulationbehaviorofcells.Exceptforthewaysofcellularcommunicationandthecellularenvironment,whichhavebeenconsideredinthepreviousstudies,transcriptioncooperativity(orHillcoefficient)thathasbeenlittleconsideredbeforeisa

7、lsoanimportantfactor.ThisarticleinvestigatestheeffectsofHillcoefficientondynamicalbehaviorinasyntheticmulticellularsystem,whereindividualoscillatorsareanintegrationofrepressilatorandhysteresis-basedoscillatorsandarecoupledthroughaquorum-sensingmechanism.Bybifurcation

8、analysisandnumericalsimulation,wefindthatbecauseofthevarietyofHillcoefficientthesystemcanshowfivekindsoftypicaldynamicalstructuresoncelldensity,whichsuggeststhatHillcoefficienthasgreatinfluencesnotonlyonthesystem’sabilitytooscillateandthemodesofoscillationbutalsoonth

9、eoccurrenceofmultistability.ProperlyincreasingHillcoefficient,thesystemevolvealongtheroutefrommonostabilitytoswitchesamongmonostabi