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生物通常会以24小时为单位表现出机体活动的一贯性以及规律的变化性,而我们就将生物体内部存在着感知时间受时间支配的节律现象称做“生物钟”。我们以脉胞菌为例研究光对生物钟的影响,因此本文主要是针对在脉胞菌生物钟系统中光牵引问题展开讨论的。 这篇文章主要研究的有两个核心问题:第一、在脉胞菌的生物实验中发现(中山大学郭金虎教授尚未发表的实验结果),当用较长的光周期(试验中数据是当光的周期大于或等于LD44)去牵引脉胞菌系统时,脉胞菌系统的节律随着光的周期在变化,但是当我们用较频繁的光周期(试验中数据是当光的周期小于或等于LD3?3)去牵引脉胞菌系统时,脉胞菌系统的节律不会跟着光周期在变化,而是重新回到了脉胞菌系统的自身内生周期。而我们针对这样的问题,建立脉胞菌的生物系统的ODE数学模型,通过计算机模拟找出对这个问题有重要影响的因素。第二、我们进一步对脉胞菌系统的ODE数学模型进一步简化,然后建立脉胞菌系统的拟标准映射,来研究光牵引脉胞菌生物钟的同步条件。 本文的主要结果与贡献:1.我们自行建立了脉胞菌系统的一个详细真实ODE数学模型,通过计算机模拟与分析,确定了脉胞菌系统模型中一些参数(比如:Hypo?FRQ蛋白进入细胞核内速率参数等)对于第一个核心问题的现象有着重要的影响,为进一步的生物实验的研究提供了方向。2.我们对脉胞菌系统的ODE数学模型做了进一步简化,又建立了一个新的迭代映射模型。这个简化的数学模型相比于原来ODE模型,对于分析模型中极值点的变化更方便简单。同时根据这个映射分析了光牵引振子和内生系统节律振子耦合后的同步条件:当光牵引振子周期与脉胞菌内生振子周期比为有理数时,脉胞菌光牵引耦合振子可以达到同步;当周期比为无理数时,脉胞菌光牵引耦合振子无法达到同步。