Динамические модели в биологии

Реестр моделей

Колебания и ритмы в биологических системах

Внутриклеточные колебания кальция

Во многих типах живых клеток наблюдаются колебания внутриклеточной концентрации кальция, период которых может варьировать от 0,5 до 10 мин. Простейшая схема процессов, приводящих к гармонально обусловленным колебаниям кальция, основой которых служит процессе кальций индуцированного выхода кальция из клетки, приведена на рис. 9. Такие колебания впервые наблюдались Эндо с соавторами (1970) на клетках скелетных мышц, Фабиато (1975) на клетках саркоплазматического ретикулума сердца быка, и позднее - многими другими исследователями.
Рис. 9. Схема процессов, приводящих к внутриклеточным колебаниям кальция (Dupont, Goldbeter, 1983). IP3 - рецептор, стимулирующий колебания.

Схема и модель процессов, предложена и описана Dupont and Goldbetter (1989, 1994). Рассматриваются приток и отток кальция в клетку через плазматическую мембрану (константы скоростей v1 и v2, соответственно); гормонально активируемое освобождение кальция из пула (скорость v3); активный транспорт цитозольного кальция в пул, (v4), освобождение кальция из пула, активируемое цитозольным кальцием (v5); свободный отток кальция из пула в цитозоль (v6). Редуцированная модель состоит из двух дифференциальных уравнений

dS1 / dt = v1 - v2 + v3 - v4 + v5 + v6, dS2 / dt = v4 - v5 - v6. (28)

Здесь S1 - концентрация кальция в цитозоле, S2- концентрация кальция в гормонально чувствительном пуле. Выражения для величин скоростей были предложены Simogyi, Stuckin (1991):

(29)

Модель предсказывает колебания концентрации кальция во времени, по форме близкие к экспериментальным (рис. 10)
Рис. 10. Модель внутриклеточных колебаний кальция. Кинетика концентрации Ca при разных значениях параметров (Dupont, Goldbeter, 1983).

 

Дополнительная информация:

 

В начало

© 2001-2017 Кафедра биофизики МГУ