Введение 3
1 Объект исследования 5
1.1 Внутреннее строение двигательных органелл 5
1.2 Особенности движения двигательных органелл 7
1.3 Гипотезы о механизме формирования подвижности 9
2 Механическая модель и компьютерное моделирование 11
2.1 Механическая модель в пакете Simulink 12
2.2 Логическая модель в пакете Simulink 13
2.3 Проверка гипотез формирования движения 15
3 Исследование динамики движения реснички 17
3.1 Исследование динамики эффективного гребка 18
3.2 Исследование динамики восстановительного гребка 19
Заключение 23
Приложения 26
3.3 Приложение к исследованию динамики эффективного гребка 26
Литература 29
Большинство живых организмов, представленных на Земле, имеет клеточную структуру и может быть подразделено на две формы жизни: прокариотическую – одноклеточные живые организмы не обладающие
оформленным клеточным ядром (бактерии и археи) и эукариотическую –
живые организмы, клетки которых содержат сформированное ядро (животные, растения, грибы и протисты).
Проведение первых исследований структур клеток с использованием оптического микроскопического оборудования позволило обнаружить
на поверхности клеток нитевидные образования, за счет которых живая
клетка обладает способностью передвигаться в жидкой или твердой средах.
Дальнейшее развитие техники микроскопических исследований позволило произвести классификацию данных двигательных органелл выделив классы жгутиков и ресничек. Главными классификаторами выступили
геометрические размеры, принцип действия и характерность для отдельных форм жизни (реснички характерны только для эукариот) [1].
Появление во 2-ой половине 20-го века техник электронной микроскопии, способствовало бурному развитию различных областей микро- и
нанобиологии, в частности проведению исследований внутренней структуры двигательных органелл. Однако, по сей день, функции некоторых внутренних элементов в задачах связанных с процессом формирования движения органеллы как целого не ясны. В связи с этим в предшествующих работах моделировалось движение реснички в целом без учета еҷ внутренней
структуры [2] - [3].
Отсутствие необходимых для математического моделирования динамики внутренней структуры знаний, в первую очередь, связано с несовершенством современных электро-микроскопических приборов и техник,
не позволяющих проведение экспериментов по исследованию внутренней
3динамики двигательных органелл для живой клетки.
В связи с этим, на сегодняшний день, большинство выдвигаемых гипотез о формировании движения отдельных двигательных органелл как целого в зависимости от взаимодействия ее внутренних составляющих невозможно проверить эмпирически, однако, использование современных методик математического и компьютерного моделирования может помочь в вопросах решения правдоподобности той или иной выдвигаемой гипотезы.
Данная работа преследует своей целью предложить математическую и компьютерную модели формирования движения двигательных органелл живых клеток, а так же проверить уже существующие и выдвинуть
новые гипотезы о формировании движения органеллы как целого в зависимости от взаимодействия ее внутренних компонент.
Создание подобных моделей необходимо для решения современных и актуальных проблем как из областей фундаментального естествознания, так и из прикладных областей, в частности медицины.
Таким образом, в данной работе, были получены следующие результаты:
1. Построена механическая модель внутренней структуры реснички и компьютерная модель в среде Matlab.
2. Проверены сформулированные ранее гипотезы о построении движения
реснички.
3. Сформулированы новые гипотезы о механизмах формирования движений реснички.
4. С помощью модели внутренней структуры реснички показана состоятельность новых гипотез.
