单离子通道的随机动力学

发布时间：2021-08-14 20:42

　　神经元电信号的传导机制,是电生理学中的一个重要的研究领域,对于研究大脑的工作机理和各种知觉的形成和传导,有基础性的地位。但是,对于离子通道,通过怎样的机制进行合作,这种中间尺度的系统很难用实验观测。这就需要通过数学的手段和方法,进行研究。首先,针对开关速率是常数的单个离子通道动力学,我们主要得到了一种随机模型在平稳状态下的解析解,这种随机模型主要是用来描述膜电压和单通道门控之间的动力学特征。研究发现:电压的密度函数在参数空间中有分支的情况存在,并且电压变化速率与门控开关的速率之间的快慢关系可以确定分支的阈值。从应用的角度而言,我们计算了与门控电流有关的熵产生率,且其在参数空间中的变化趋势与从样本轨道计算的转移次数的变化趋势是一致的。通过分析可以确定与电压脉冲形成和有效能量消耗相关的参数值,且这与电压密度函数的奇异性之间也存在着一定的联系。其次,通过一个模仿钾离子通道自发性门控的动力学的随机模型,我们提出了一种理论方法来计算与K+电流和泄漏电流有关的自由能耗散。从物理角度看,该系统的主要作用是K+-电池为泄漏（L-）电池充电。部分能量将不可避免地在这个过程中耗散,因此,我们可以借此计算出... 

【文章来源】：北京工商大学北京市

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

细胞膜上的钾离子通道及其等效电路图

在图１．２中，虚线表示的是钾离子半透膜。在这ｔ简化模型中，考虑的是在钾半透膜两侧有着不同浓度的钾盐：＾中尤＋在膜两侧的浓度变化而引起的电压Ｅ变。在初始时刻（即盐溶液刚被放入膜两侧时，其膜电压￡为〇），假设膜左浓度大于膜右侧的ｉＴ浓度（以两侧之间线的长短表示由浓度大小而引起转移的快慢），那么，随着时间的推移，膜左侧的尤＋向膜右侧转移的尤＋总数将多于侧的尺＋向膜左侧转移的ｉＴ总数。而由于虚线只是钾离子半透膜，所以Ａ－离子将在膜左右两侧进行转移６最终，膜电压将达到尺＋的能斯特电压，即其具体公式见公式（１．１）。值得一提的是，由于芷负电荷相互吸引，使得从膜左侧转移到侧的尺＋将在膜右侧紧贴着半透膜，而膜左侧的Ａ－将在膜左侧紧贴着半透膜。这细胞膜可以看做电容器的原因??我们知道，能斯特方程（Ｎｅｒｎｓｔｐ是用以定量描述离子在Ａ、Ｓ两体系间形成的电位的方程表达式。能斯特方程主要应用于：离子浓度改变时电极电势的变化；??子浓度改变对氧化还原反应方向的影响（非标准状态下对于两个电势比较接近对．．，仅用标准电势来判断反应方向暴不够的，应该考虑禽子浓度改变对反应方影响）；介质酸度对氧化还原反应的影响及ｐＨ电势图。而针对本论文而言，根，，。??

Ｐ（ｃｕ）在点ｚ?＝?１上的奇异性是由ｔ和办／ｃ，？之间的大小关系来确定的。??目ｒ＜（办／ｃ，？）时，冲）将在％附近停留一段时间，这使得尸（ａｉ－）?＝?〇〇。??基于上述部分的结果和分析，我们选择ｐ?＝?０．０６，且让ｔ变化。在图２．２的左图??中，我们绘制了３条密度函数尸（ａｚ）的曲线。图中展示了在阈值ｆｃ－?＝?（ｇｅ／Ｃ，？）?＝?２．３附??近的分支行为。在图２．２的右图中，我们绘制了相应＼／（０的样本轨道＾我们可以看到??在相当大的ｔ范围内，Ｖ（〇的形式都可以得以保持。当１小于阈值时，Ｖ（〇接近Ｒ，??且脉冲形式更加规则。０此，我们认为关闭速率ｔ的值对脉冲形成不是很敏感。??１３??


本文编号：3343152