📄Работа №37344
Тема: СИГНАЛЬНАЯ СИСТЕМА, УПРАВЛЯЮЩАЯ КОНУСОМ РОСТА АКСОНОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЕМ
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
физика
Объем:
64 листов
Год:
2019
Просмотров:
233
4900
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 8
1. Обзор литературы 10
1.1 Актиновые филаменты в конусах роста 10
1.2 Микротрубочки в конусах роста 11
1.3 Межклеточные сигналы 12
1.3.1 Фосфорилирование 12
1.3.2 Ионы кальция и клеточные сигналы 13
1.3.3 Кальмодулин 16
1.4 NO-cGMP, контролирующий направление конуса роста при
помощи модуляуции цитозольного кальция 18
1.5 Переключатель CaMKII/CaN, контролирующий направление
кальций зависимого конуса роста 21
1.6 Роль белков Homer1 и EPAC 24
1.7 МАРК протеинкиназы 24
1.8 Фосфорилирование CRN2 с помощью CK2 24
1.9 Роль PDE в управлении конусом роста аксона 25
1.10 Влияние белка VASP и гельзолина 25
1.11 Взаимосвязь cAMP и cGMP в управлении конусом роста . . . 26
1.12 Различия между аденилатциклазами 28
1.13 Влияние электрического поля 29
1.13.1 Способы воздействия внеклеточного ЭП на нейрон . . 30
1.13.2 Роль нейротрофинов в направлении конуса роста при
воздействии электрическим полем 31
1.13.3 Роль ГТФаз в направлении конуса роста при
воздействии электрическим полем 34
1.13.4 Изменение концентрации Ca2+ каналов при
воздействии электрическим полем 36
1.13.5 Применение электрического поля в медицине 37
2. Математическая модель 40
2.1 Моделирование 40
2.2 Схематическое пояснение образования областей
деполяризации и гиперполяризации 41
2.3 Схема сигнальной системы, управляющей конусом роста
аксона 43
2.4 Описание динамики кальция в микровыростах конуса роста
аксона нервной клетки 46
2.5 Моделирование динамики кальция в отростке аксона
нервной клетки 47
2.5.1 Ток активного транспорта 47
2.5.2 Ток пассивного транспорта 48
2.5.3 Численное решение дифференциального уравнения . . 51
3. Анализ математической модели 54
Заключение 56
Список литературы 57
1. Обзор литературы 10
1.1 Актиновые филаменты в конусах роста 10
1.2 Микротрубочки в конусах роста 11
1.3 Межклеточные сигналы 12
1.3.1 Фосфорилирование 12
1.3.2 Ионы кальция и клеточные сигналы 13
1.3.3 Кальмодулин 16
1.4 NO-cGMP, контролирующий направление конуса роста при
помощи модуляуции цитозольного кальция 18
1.5 Переключатель CaMKII/CaN, контролирующий направление
кальций зависимого конуса роста 21
1.6 Роль белков Homer1 и EPAC 24
1.7 МАРК протеинкиназы 24
1.8 Фосфорилирование CRN2 с помощью CK2 24
1.9 Роль PDE в управлении конусом роста аксона 25
1.10 Влияние белка VASP и гельзолина 25
1.11 Взаимосвязь cAMP и cGMP в управлении конусом роста . . . 26
1.12 Различия между аденилатциклазами 28
1.13 Влияние электрического поля 29
1.13.1 Способы воздействия внеклеточного ЭП на нейрон . . 30
1.13.2 Роль нейротрофинов в направлении конуса роста при
воздействии электрическим полем 31
1.13.3 Роль ГТФаз в направлении конуса роста при
воздействии электрическим полем 34
1.13.4 Изменение концентрации Ca2+ каналов при
воздействии электрическим полем 36
1.13.5 Применение электрического поля в медицине 37
2. Математическая модель 40
2.1 Моделирование 40
2.2 Схематическое пояснение образования областей
деполяризации и гиперполяризации 41
2.3 Схема сигнальной системы, управляющей конусом роста
аксона 43
2.4 Описание динамики кальция в микровыростах конуса роста
аксона нервной клетки 46
2.5 Моделирование динамики кальция в отростке аксона
нервной клетки 47
2.5.1 Ток активного транспорта 47
2.5.2 Ток пассивного транспорта 48
2.5.3 Численное решение дифференциального уравнения . . 51
3. Анализ математической модели 54
Заключение 56
Список литературы 57
📖 Введение
Конус роста аксона - утолщение неправильной формы, которое прокладывает путь через окружающую ткать и находится на конце развивающегося аксона нервной клетки. Он заполнен мелкими, иногда соединёнными друг с другом, мембранными пузырьками неправильной формы, также митохондриями, микротрубочками и нейрофиламентами. Непосредственно под складчатыми участками мембраны и в шипиках на конусе роста находится плотная масса перепутанных актиновых филаментов. Конус роста удлиняется и сокращается за счет широких пластинок, называемых ламеллиподиями, и тонких, остроконечных выпячиваний, называемых филоподиями. Филопо- дии достигают размеров в несколько десятков микрометров и могут удлиняться и сокращаться, как бы ощупывая субстрат во всех направлениях. Они адгезируют к определенному субстрату и тянут конус роста в этом направлении.
Актин играет ключевую роль в подвижности конуса роста. Как ламел- липодии, так и филоподии богаты филаментным актином и веществами, ингибирующими полимеризацию актина. Выпячивание и ретракция ламелли- подий и филоподий, а также движение вперед самого конуса роста управляется двумя процессами: (1) полимеризацией и разборкой актиновых филаментов и (2) зависимой от миозина транслокацией актиновых филаментов прочь от ведущего края конуса роста.
Оба процесса используют энергию гидролиза АТФ и могут управляться белками, связывающими актин. Кальций, протеинкиназы и другие внутриклеточные вторичные посредники управляют активностью связывающих актин белков.
Итак, рост аксона, его движение вдоль клеток определяется различными ростовыми и ингибирующими факторами, которые синтезируются клетками и встраиваются в их мембраны, но каким же образом регулируется направление роста аксонов? Актуальным является вопрос выявления этого механизма.
Цель данной работы: Провести модельные исследования сигнальной системы, управляющей конусом роста аксонов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. На основе данных, представленных в литературе, составить схему сигнальной системы, которая управляет конусом роста аксона.
2. Построить математическую модель системы, описывающей динамику кальция в микровыростах конуса роста аксона - филоподиях.
3. Используя построенную модель, провести анализ нашей сигнальной системы.
Актин играет ключевую роль в подвижности конуса роста. Как ламел- липодии, так и филоподии богаты филаментным актином и веществами, ингибирующими полимеризацию актина. Выпячивание и ретракция ламелли- подий и филоподий, а также движение вперед самого конуса роста управляется двумя процессами: (1) полимеризацией и разборкой актиновых филаментов и (2) зависимой от миозина транслокацией актиновых филаментов прочь от ведущего края конуса роста.
Оба процесса используют энергию гидролиза АТФ и могут управляться белками, связывающими актин. Кальций, протеинкиназы и другие внутриклеточные вторичные посредники управляют активностью связывающих актин белков.
Итак, рост аксона, его движение вдоль клеток определяется различными ростовыми и ингибирующими факторами, которые синтезируются клетками и встраиваются в их мембраны, но каким же образом регулируется направление роста аксонов? Актуальным является вопрос выявления этого механизма.
Цель данной работы: Провести модельные исследования сигнальной системы, управляющей конусом роста аксонов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. На основе данных, представленных в литературе, составить схему сигнальной системы, которая управляет конусом роста аксона.
2. Построить математическую модель системы, описывающей динамику кальция в микровыростах конуса роста аксона - филоподиях.
3. Используя построенную модель, провести анализ нашей сигнальной системы.
✅ Заключение
Направление развития конуса роста аксона определяется сигнальной системой, работа которой, несмотря на все проведенные исследования, до сих пор остается не до конца выясненной.
В целом считается, что физические и химические факторы во внеклеточной среде играют важную роль в определении направления роста нейритов. Одним из видов физических факторов, определяющих направление конуса роста аксонов, является наличие в ткани слабых внеклеточных электрических полей. Причем исследования показывают, что рост нейритов в экспериментах был направлен преимущественно к катоду внеклеточного электрического поля. Мы попытались объяснить результаты экспериментов на основе анализа внутриклеточных процессов.
Когда происходит развитие конуса роста аксонов, прежде всего, формируются филоподии (Ф) - тонкие выросты диаметром примерно 0.1 мкм и длиной до 10 мкм и более. Нами был проведен анализ динамики кальция в таком микровыросте конуса роста аксона нервной клетки при помощи математической модели и были сделаны выводы об автономности Ф относительно ламеллиподий и друг друга. Из свойства автономности следует, что изменение концентрации стационарного кальция при изменении трансмембранной разности потенциалов будет происходить независимо у каждой Ф. Изменение концентрации стационарного кальция у Ф, находящихся со стороны анода, никак не повлияет на изменение концентрации стационарного кальция у Ф со стороны катода. Следовательно, автономность в контексте кальциевой сигнализации позволяет рассматривать каждый микровырост отдельно от конуса роста аксона в целом.
Таким образом, мы предполагаем, что механизм управления конусом роста аксонов с помощью электрического поля обусловлен тем, что в Ф, направленных в сторону катода, происходит увеличение концентрации стационарного кальция, которое индуцирует активацию сигнальной системы, представленной в виде схемы в данной работе, приводящей к сборке, а со стороны анода при уменьшении концентрации кальция - к разборке цитоскелета.
В целом считается, что физические и химические факторы во внеклеточной среде играют важную роль в определении направления роста нейритов. Одним из видов физических факторов, определяющих направление конуса роста аксонов, является наличие в ткани слабых внеклеточных электрических полей. Причем исследования показывают, что рост нейритов в экспериментах был направлен преимущественно к катоду внеклеточного электрического поля. Мы попытались объяснить результаты экспериментов на основе анализа внутриклеточных процессов.
Когда происходит развитие конуса роста аксонов, прежде всего, формируются филоподии (Ф) - тонкие выросты диаметром примерно 0.1 мкм и длиной до 10 мкм и более. Нами был проведен анализ динамики кальция в таком микровыросте конуса роста аксона нервной клетки при помощи математической модели и были сделаны выводы об автономности Ф относительно ламеллиподий и друг друга. Из свойства автономности следует, что изменение концентрации стационарного кальция при изменении трансмембранной разности потенциалов будет происходить независимо у каждой Ф. Изменение концентрации стационарного кальция у Ф, находящихся со стороны анода, никак не повлияет на изменение концентрации стационарного кальция у Ф со стороны катода. Следовательно, автономность в контексте кальциевой сигнализации позволяет рассматривать каждый микровырост отдельно от конуса роста аксона в целом.
Таким образом, мы предполагаем, что механизм управления конусом роста аксонов с помощью электрического поля обусловлен тем, что в Ф, направленных в сторону катода, происходит увеличение концентрации стационарного кальция, которое индуцирует активацию сигнальной системы, представленной в виде схемы в данной работе, приводящей к сборке, а со стороны анода при уменьшении концентрации кальция - к разборке цитоскелета.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.