胚胎结纤毛运动机理仿真分析

发布时间：2017-03-25 11:13

  本文关键词：胚胎结纤毛运动机理仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在脊椎动物发育初期,胚胎表面形成暂时性的凹陷结构(胚胎结,embryonic node)。位于其中的胚胎结纤毛能够通过自身的旋转运动引起胚胎表面液体单向运动,从而激发胚胎对左右方向的感知,引导左右区划发育过程。因此,了解胚胎结纤毛运动机理,对探索脊椎动物发育过程有着重要作用。胚胎结纤毛的内部骨架主要包括9根周向环绕分布的二联体微管(microtubule doublet)。二联体微管间分布着动力蛋白(dynein)。当动力蛋白被激活时,将化学能转化为机械能,产生微管间的错动,配合纤毛中其他被动结构,产生纤毛运动。现有的实验观测手段可以呈现纤毛内部超微结构,但无法在活体中观测动力蛋白激活规律,从而缺乏对胚胎结纤毛运动机理的了解。为此,我们结合影像技术和计算机仿真,模拟由不同动力蛋白激活方式所产生的纤毛运动,并与胚胎结纤毛旋转运动对比,提出可能的动力蛋白活动规律。研究结果表明,为了使胚胎结纤毛产生旋转运动,微管间的动力蛋白激活需沿顺时针(从顶端观测)方向进行,并且在每一对相邻微管间,动力蛋白激活速度在底部较快、顶端较慢。此研究初步揭示了胚胎结纤毛运动机理,并为后续通过操控动力蛋白活动调整纤毛有效运动的研究提供理论基础。
【关键词】：胚胎结纤毛 有限元分析方法 动力蛋白
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R321
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-16
• 1.2.1 纤毛对胚胎发育影响的研究10-12
• 1.2.2 纤毛结构的研究历史12-13
• 1.2.3 纤毛的运动机理研究13-16
• 1.3 本论文的研究意义和创新性16-18
• 第2章 生物力学基础及计算流体动力学18-29
• 2.1 生物力学研究历程18
• 2.2 固体力学方法18-22
• 2.2.1 物理学守恒定律18-19
• 2.2.2 连续介质模型19-20
• 2.2.3 弹性力学的解析方法20-22
• 2.3 有限元方法22-29
• 2.3.1 有限元方法的发展历程22
• 2.3.2 有限元方法的分析22-23
• 2.3.3 有限元方程的建立23-27
• 2.3.4 有限元方法在本课题中的应用27-29
• 第3章 理想化模型和真实形态模型对比分析29-37
• 3.1 模型的建立29-31
• 3.1.1 理想化蛋白结构模型分析29-30
• 3.1.2 真实模型的建立30
• 3.1.3 机械性能30-31
• 3.2 计算方法31-33
• 3.3 动力蛋白激活方案33-34
• 3.4 仿真结果和讨论34-35
• 3.5 结论35-37
• 第4章 动力蛋白驱动下的纤毛运动机理分析37-52
• 4.1 三维超微模型的建立37
• 4.2 启动二联体微管间动力蛋白的活化作用37-41
• 4.3 沿着单对二联体微管间的动力蛋白活动模式41-43
• 4.4 1/9 周期方案中纤毛运动模式43-46
• 4.5 时间重叠方案纤毛运动模式46-49
• 4.6 不足之处49-51
• 4.7 结论51-52
• 第5章 总结和展望52-54
• 参考文献54-62
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单62-63
• 致谢63

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本文编号：267110