时滞对细菌群体感应系统动力学影响的研究

时滞对细菌群体感应系统动力学影响的研究

论文摘要

近年来,实验证据表明群体感应系统的振荡行为在生物学领域发挥着重要作用,例如在遗传电路的快速和可调谐耦合过程中、在植物病虫害的生物控制中和药物传递过程中等.重要地,群体感应系统的振幅和振荡周期分别决定细菌传递释放药物的剂量和时间.因此,群体感应系统的动力学行为已成为系统生物学领域的前沿课题,引起了大量学者和专家的关注.然而,在细菌基因表达过程中产生的时滞对细菌群体感应系统的稳定性、Hopf分叉和振荡周期的影响却很少有人关注.因此,研究时滞对群体感应系统振荡机制的影响是一个很有意义的课题.本文主要研究蛋白质合成时滞对细菌群体感应系统和具有H2O2调控的群体感应系统振荡行为的影响.首先,主要阐述了细菌群体感应系统的的研究背景、发展现状和本文的主要工作.其次,根据Prindle等人提出的细菌群体感应系统的基因调控网络模型,研究了蛋白质合成时滞如何影响细菌群体感应系统的振荡行为.先将模型在正平衡点处线性化,根据相应的特征方程确定平衡点处的稳定性和和Hopf分叉存在条件.应用中心流形定理和规范型理论确定Hopf分叉周期解的性质.并进行数值模拟验证理论结果.结果表明数值分析结果很好的一致于理论分析结果.再次,应用第二章相同的方法,研究了时滞、重要模型参数和变量H2O2如何对Prindle等人提出的具有H2O2调控的细菌群体感应系统的基因调控网络模型产生影响.最后,总结了全文的主要内容和创新点,并展望了进一步的研究方向.

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 研究的背景和意义
  •   1.2 群体感应系统的发展和研究现状
  •   1.3 主要工作
  • 第2章 时滞对细菌群体感应系统动力学机制的影响
  •   2.1 模型的介绍
  •   2.2 正平衡点的稳定性和Hopf分叉的存在性
  •   2.3 Hopf分叉的性质
  •   2.4 数值模拟
  • 2O2调控的细菌群体感应系统的振动动力学机制'>第3章 具有H2O2调控的细菌群体感应系统的振动动力学机制
  •   3.1 模型的介绍
  •   3.2 正平衡点的稳定性和Hopf分叉的存在性
  •   3.3 Hopf分叉的性质
  •   3.4 结果分析
  •     3.4.1 时滞对QS系统振荡行为的影响
  • 2O2对QS系统振荡行为的影响'>    3.4.2 H2O2对QS系统振荡行为的影响
  •     3.4.3 重要的模型参数对QS系统振荡行为的影响
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文和研究成果
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈梦含

    导师: 刘海鸿

    关键词: 群体感应系统,时滞,稳定性,分叉,周期解

    来源: 云南师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 非线性科学与系统科学,生物学

    单位: 云南师范大学

    分类号: Q-05;N941.3

    总页数: 65

    文件大小: 2890K

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