細胞內(nèi)鈣振蕩和鈣波的生成、演化及其生理響應.pdf

1、鈣離子是普遍存在的第二信使.細胞內(nèi)鈣離子濃度的振蕩和波動調(diào)節(jié)著多種細胞的生理過程,引發(fā)了細胞受精過程中的生命活動,并控制著細胞的發(fā)育和分化過程.本文通過建立一系列改進的非線性動力學模型,研究細胞內(nèi)鈣振蕩和鈣波的生成、演化及其生理響應,采用數(shù)值的或解析的方法進行量化處理,較深入地分析鈣振蕩和鈣波的有關(guān)特性,并與有關(guān)的實驗進行比較,從而定性地驗證相關(guān)的實驗結(jié)論,闡明它在生物體內(nèi)信號傳遞過程中的功能和作用.論文的創(chuàng)新點及主要結(jié)果如下:第一、建

2、立了一個包含線粒體鈣循環(huán)的細胞內(nèi)鈣振蕩模型,首次證明了線粒體內(nèi)鈣離子大量聚集可引發(fā)細胞編程性死亡(細胞凋亡)的實驗結(jié)論;首次驗證了線粒體鈣循環(huán)的參與可提高胞質(zhì)鈣振蕩的頻率的實驗結(jié)論.并且認定,線粒體的活性越大,胞質(zhì)鈣振蕩的頻率越高.第二、通過一個考慮鈣緩沖蛋白影響的鈣振蕩模型,指明了調(diào)控胞質(zhì)鈣振蕩的兩種方法,一種是調(diào)節(jié)鈣緩沖蛋白的解離常數(shù);另一種是調(diào)節(jié)細胞中緩沖蛋白的總濃度.第三、首次建立了一個蛋白磷酸酶活性也依賴于鈣離子濃度的鈣振蕩驅(qū)

3、動的蛋白質(zhì)磷酸化-脫磷酸化的聯(lián)合模型,得到了活性磷酸化蛋白的轉(zhuǎn)換率與鈣振蕩的頻率成正比的結(jié)論.并且,當胞質(zhì)鈣振蕩態(tài)轉(zhuǎn)化為非振蕩的定態(tài)時,在相同鈣離子濃度的環(huán)境下,其活性磷酸化蛋白的轉(zhuǎn)換率就大大降低.所得結(jié)論符合現(xiàn)有的理論和實驗結(jié)果.第四、首次得到了非洲爪蟾卵母細胞內(nèi)的螺旋鈣波和靶波的解析表達式.給出了細胞內(nèi)周期性鈣波的產(chǎn)生,IP<,3>R通道失活的時間常數(shù)必須大于2.43s的解析判據(jù).第五、建立了蛙交感神經(jīng)細胞內(nèi)的鈣波模型,并得到了一維