外源钙缓冲作用的动力学模型

外源钙缓冲具有调控细胞内钙信号的功能。最近的实验表明慢速和快速外源钙缓冲的作用均能降低胞质钙振荡的振幅和钙瞬变的衰减率。将外源钙缓冲的影响导入至Atri等人的模型中,分别得到了慢速钙缓冲作用的三变量模型和快速钙缓冲作用的二变量模型。模型表明外源钙缓冲物的作用,不仅降低了钙信号的振幅和衰减率,还降低了周期振荡的频率。并且,模型预测存在一个钙缓冲物浓度的最小值,可以消除周期振荡。     

4种钙离子检测／成像系统检测细胞胞浆钙振荡的比较

胞浆钙离子浓度的规律性增加,已经在动物、植物、微生物等许多重要生命活动中得以证明,如肌肉收缩、细胞分泌、卵子授精、神经传导、个体发育、细胞凋亡以及病原生物（寄生虫、细菌、病毒）对哺乳动物细胞的侵袭过程中的重要性,已经得到广泛认可．因此,活细胞不同微区中钙离子浓度规律性变化的成像研究已受到越来越多的关注．虽然目前多个厂家可以提供钙离子成像系统,但用户在根据需要进行选择时,往往得不到有关设备的足够信息,因此很难做出正确的选择．文中详细比较了4种不同配置的钙离子浓度测量系统在检测胰腺腺泡细胞和肝脏实质细胞胞浆钙离子浓度的振荡样增加时的性能差异,分析了这些差异的原因及解决方法,为钙离子成像系统的使用者和制造商提供参考信息．     

Monte Carlo方法及其在统计物理中的应用

近年来,计算机技术和互联网的快速发展,使得计算机模拟成为仿真实验、验证理论以及理解自然规律的一种有效研究手段。本文简要地总结了一种有效且成熟的计算机模拟方法 Monte Carlo(MC)方法的基本思想,以平衡体系和非平衡体系的两个代表模型:Potts模型和钙振荡模型为例,介绍了MC和kinetic MC(kMC)模拟的基本算法。此外,还介绍了上述两种MC方法的发展及应用,即粗粒化MC和粗粒化kMC模拟方法,并以常见的Fortran语言为例给出其计算机模拟程序。     

细胞内部扰动对钙振荡的维持

研究了由于体系内部随机扰动而产生的内噪音对有限尺寸钙离子体系的影响．结果表明内噪音可以在确定性体系不存在振荡的区域诱导出随机钙离子振荡．随着细胞体积的变化,振荡会在某个体积下显示最佳的行为,表明出现了体系尺寸共振．     

一个五变量钙振荡模型中的分支分析

主要从分支的角度分析了一个五变量的胞内钙振荡模型中的钙振荡现象,首次从理论上证明了细胞质内和内质网上的钙离子浓度周期性振荡现象可通过系统平衡点发生Hopf分支而产生。此外,通过数值模拟,我们还发现了此模型的钙振荡现象不是单一形式的,存在着拟周期、混沌等复杂形式的振荡。     

改进的De Young-Keizer钙振荡模型

钙离子(Ca~(2+))是细胞内重要的信使分子,其通过钙振荡的形式控制很多细胞活动.为了研究钙振荡产生的机制,研究者们构建了较多钙振荡模型,由De Young和Keizer构建的模型(DYK模型)是其中的典型代表.但DYK模型有一些不足之处,其最主要的问题是Ca~(2+)振荡的振幅与最新实验数据相差较大.该文依据对DYK模型参数敏感性分析的结果,调整了其中的3个参数,并考虑Ca~(2+)缓冲蛋白的作用,提出改进模型.改进模型的时间序列和以[IP_3]为分岔参数分析的结果显示:细胞质和内质网Ca~(2+)振荡的范围符合实验测量结果.此外,微调改进模型的3个参数可以使钙信号编码方式呈现调幅、调频和调幅加调频混合模式.该研究不仅可使人们从理论方面理解钙振荡产生的机制及钙信号的编码方式,而且可为后续研究提供能真实反映实验结果的数学模型及理论框架.     

细胞钙浓度的变化对周期信号的响应及胞间同步

 钙离子是细胞中一种很重要的第二信使,通常它以钙离子浓度振荡的方式转导多种生理学信息,影响细胞分化、成熟和凋亡等各种生理过程,最终导致生物效应。通过实验研究了细胞钙浓度的变化对周期信号的响应和建立在多细胞模型的基础上,从肝细胞内钙离子振荡的动力学模型出发,以胞间耦合因子作为影响因子,数值分析单细胞、耦合的多细胞下的胞内钙振荡形式。实验结果表明：细胞钙振荡对不同频率和强度的周期信号的响应是不同的：对有的参数周期信号能产生强烈响应,有的不能。数值分析结果表明：细胞间的差异性导致钙振荡不同,胞间耦合影响多细胞钙振荡的同步性。     

碘酸盐-亚硫酸盐-亚铁氰化物反应在CSTR体系中诱导的钙振荡

通过讨论反应条件对碘酸盐-亚硫酸盐-亚铁氰化物(ISF)pH振荡反应的影响,确定最佳pH振荡行为的反应温度、流速和酸度等条件,并在此条件下与CaNa2EDTA复配物的生成平衡过程有机结合,建立一种新型化学钙振荡器.该钙振荡器的振荡行为稳定且可用多种监测方式进行观察,利于进一步建立时空化学钙信号体系,为采用非线性化学方法研究钙信号提供了研究平台.     

小鼠早期受精胚细胞核诱导成熟卵母细胞Ca2+释放活性的研究

在受精过程中，哺乳动物卵子细胞内的钙离子浓度呈现连续性反复升高，有证据表明；将受精的1-和2-细胞期的胚胎细胞核移植到未受精卵中能导致卵子产生钙升高并使该重构胚激活，然而，尚不清楚胚胎细胞核这种诱导卵子内钙升高的能力是如何获得的，是否处于不同发育阶段的早期胚胎细胞核都具有这种能力，利用细胞核移植技术，将小鼠受精早期胚胎细胞核移植到成熟卵母细胞中，并测定该重构胚细胞内钙含量变化，结果表明，受精1-和2-细胞期的细胞核具有诱导成熟卵子钙释放活性的功能，而4-和8-细胞期细胞核，融合的2或3个4-细胞期的细胞核及乙醇孤雌活化的原核均不具有这种能力，结果说明，胚胎细胞核诱导卵子细胞内钙升高的能力是受精过程中产生的，是受精胚特有的，它存在于早期受精胚的特殊发育阶段，这暗示早期受精胚这一特有的能力对胚胎的正常发育具有重要意义。     

皮质神经元网络同步自发钙振荡的特性

通过实验证实培养的皮质神经元网络存在一种同步自发钙振荡．这种钙振荡是突触活动驱动的,可以被TTX,谷氨酸受体拮抗剂CNQX/APV所阻断．而GABAA受体阻断剂picrotoxin对其没有影响,表明这种自发钙振荡完全依赖于谷氨酸能突触活动．同样证实这种同步自发钙振荡依赖于外钙的内流,而不需要胞内钙库钙的释放,L型钙通道阻断剂nifeclipine完全阻断这种自发钙振荡,表明钙的内流主要通过L型钙通道．