Математическое моделирование популяционной динамики плазмид микроорганизмов

• Автор: Ганусов, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 160 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОПУЛЯЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЯЕМОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ
1.1. Общие закономерности роста и развития популяций микроорганизмов при управляемом культивировании.
1.2. Нестабильность рекомбинантных штаммов микроорганизмов при управляемом культивировании.

1.3. Механизмы контроля коиийности плазмид на примере плазмиды .

ГЛАВА 2. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ДИНАМИКИ ПЛАЗМИД

2.1. Точная математическая модель популяционной динамики многокопийных плазмид формулировка и некоторые решения.
2.2. Приближенная математическая модель популяционной динамики многокопийных плазмид анализ непрерывной модели.
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТА МНОГОКОПИЙНОСТИ ПЛАЗМИДЫ НА ПОПУЛЯЦИОШГУЮ ДИНАМИКУ ПЛАЗМИДСОДЕРЖА1ДИХ МИКРООРГАНИЗМОВ
3.1. Приближенная математическая модель популяционной динамики многокопийных плазмид анализ дискретной модели связь с точной моделью и динамика средних.
3.2. Приближенная математическая модель популяционной динамики многокопийных плазмид анализ дискретной модели стационарные распределения, оценка параметров модели и связанная с ними стабильность плазмид.
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛОНИРОВАННЫХ В ПЛАЗМИДЕ ГЕНОВ НА ПОПУЛЯЦИОННУЮ ДИНАМИКУ ПЛАЗМИД МИКРООРГАНИЗМОВ
4.1. Методы оценки параметров математической модели СтюартаЛевина vi, в непрерывной культуре.
4.2. Экспериментальный и теоретический анализ связи экспрессии плазмидных генов и давления отбора, направленного против плазмидсодсржащих клеток.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕР АТУ РА
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ


Логистическая кривая роста микробных популяций в периодической культуре традиционно подразделяется на ряд последовательных фаз , i, Псчуркин, Печуркин и др. В лагфазе популяция подготавливается к размножению, ее численность не меняется. Обычно, в лагфазе происходит накопление в клетках микроорганизмов достаточного числа рибосом, способного обеспечить сбатансированный рост в новых условиях , i i, Романовский и др. Волькенштейн, . В логарифмической фазе численность популяции растет экспоненциально с постоянной скоростью в соответствии с уравнением 1. Очевидно, что по зависимости V от времени можно с легкостью графически либо использую линейную регрессию определить максимальную скорость роста популяции , . Мопос, . В фазе отмирания численность популяции снижается. К соответственно максимальная удельная скорость роста популяции и предельная емкость среды. Это уравнение феноменологическое, в нем не заключено никаких гипотез относительно механизмов, определяющих логистический рост популяции. А0 начальная численность популяции. Обычно периодическому культивированию свойствен ряд недостатков, которые в какойто мере ограничивают его широкое применение Печуркин и др. В процессе периодического культивирования постоянно меняются параметры, определяющие скорость роста популяции микроорганизмов например, концентрация субстратов, продуктов метаболизма и т. Несмотря на то, что некоторые внешние факторы могут быть зафиксированы температура среды, и т. Эти недостатки могут быть скомпенсированы при непрерывном культивировании бактерий в хсмостате или турбидостате см. Периодическое культивирование, хотя скорее и относится к феноменологическому уровню исследований, тем не менее обладает одним несомненным преимуществом но сравнению с непрерывным культивированием аппаратной простотой. Рис. Схематическое представление серии периодических культур серия пассажей, в которой малая часть на рисунке 3 исходной микробной популяции пересаживается из стационарной фазы в свежую среду, выращивается до стационарной фазы, пересаживается в свежую сред и т. Суть серии последовательных периодических культур называемой в vi . Культура микроорганизмов выращивается в стандартной периодической среде минимальная, i i , или др. Этот способ культивирования отражает некоторые биологически наблюдаемые ситуации, где бактерии большинство времени находятся в стационарном состоянии при отсутствии какоголибо роста или растут с очень малой скоростью . В. vi . Такой метод культивирования позволяет наблюдать интереснейшие феномены, как например, сосуществование двух и теоретически более разного вида штаммов бактерий при длительном периодическом культивировании vi, . Метод конкурентных экспериментов, в частности, был применен в предлагаемой работе и адаптирован для определения зависимости селективного коэффициента плазмидных клеток от эффективности экспрессии генов, клонированных в плазмиде глава 4, более подробно о конкурентных экспериментах см. Непрерывное культивирование. В начале х годов были обоснованы и применены в экспериментах два вида непрерывной культуры с постоянным протоком среды через культиватор хемостат и постоянной оптической плотностью биомассы в культиваторе турбидостат или плотностат i , . Концентрация биомассы в традиционном турбидостате стабилизируется по измерению оптической плотности или мутности культуры, однако в ряде случаев эго достигается с помощью измерения ряда других характеристик развивающейся культуры микроорганизмов, изменяющихся одновременно с ростом популяции, как например рIстат, СОгстат и ряд других Печуркин и др. Принципиальной особенностью хсмостата является постоянный проток питательной среды с удельной скоростью разбавления , тогда как в плотностате эту роль играет постоянство плотности популяции микроорганизмов, которое обеспечивается регулировкой скорости разбавления среды с помощью технических следящих устройств свежая среда подается со скоростью равной скорости прироста микробной популяции. В случае хемостатного культивирования рост популяции микроорганизмов описывается следующей системой дифференциальных уравнений i , .