Динамика изменения объема и потенциала клетки
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
В°ют количество вещества () во внутри- и внеклеточной среде и .
Уравнения (15-17) определяют начальные величины электродиффузионных потоков ионов () через мембрану эритроцита .
Уравнения (18-19) рассчитывают начальные величины диффузионных потоков ионов () через мембрану эритроцита .
Уравнения (20-22) являются суммами величин электродиффузионных и диффузионных потоков ионов () через мембрану эритроцита .
Уравнение (23) рассчитывает количество циклов вычислений в течении данного эксперимента .
Уравнения (24-26) позволяют определить приращение количества вещества () во внутри- и внеклеточной среде за одну итерацию.
Уравнение (27) определяет приращение количества воды во внутри- и внеклеточной среде за одну итерацию.
Уравнения (28-30) и (31-33) производят расчет нового количества вещества () во внутри- и внеклеточной среде и после завершения одного цикла.
Уравнение (34) рассчитывает новый объем эритроцита после завершения одного цикла.
Уравнение (35) позволяет рассчитать приращение объема эритроцита после завершения одного цикла.
Уравнение (36) производит расчет нового суммарного объема эритроцитов после завершения одного цикла.
Уравнение (37) определяет новый объем внеклеточной жидкости в заданном объеме образца согласно вычисленному ранее суммарному объему эритроцитов в данном образце после завершения одного цикла.
Уравнения (38-40) и (41-43) рассчитывают новые значения концентраций ионов () во внутри- и внеклеточной среде и за одну итерацию.
2.2.1 Расчет начального состояния клетки
1.Задание начальных параметров
2.Вычисляем из
(1)
.Вычисляем согласно (2)
.Определяем суммарный объем внутриклеточного раствора
(3)
5.Зная , вычисляем объем внеклеточной жидкости в исследуемом образце
(4)
6.Используя заданные значения внутри- и внеклеточных концентраций ионов, определяем осмолярность внутри- и внеклеточной среды
(5)
(6)
.Определяем количество ионов в исследуемом образце
(7)
8. Используя решения уравнений (7) и (8), находим величину потока воду через клеточную
(8)
. Определяем внутри- и внеклеточное количество вещества
(9)-(14)
. Вычисляем потоки компонент за счет электродиффузии () и диффузии ()
(15)-(17)
(18)-(19)
.Находим общий поток проникающего раствора
(20)-(22)
2.2.2 Вычисление изменений параметров клетки
После того, как начальное состояние клетки вычислено с помощью приведенных выше 43 уравнений, дальнейшие расчеты осуществляются с помощью цикла.
Данный цикл осуществляет пересчет всех параметров клетки указанное количество раз. По завершению каждого цикла осуществляется построение графиков, наглядно демонстрирующих выбор нового значения потенциала клетки программой, а также вывод всех новых значений параметров клетки, которые на каждой последующей итерации принимаются как начальные параметры. Потенциал клетки в каждом цикле определяется из условий электронейтральности (равенства нулю суммы всех потоков через мембрану клетки) . В связи с этим для лучшей наглядности правильности определения нового значения потенциала (помимо решения неравенства относительно потенциала Е) строится график зависимости .
1.Требуемые изменения значений параметров или концентраций, определение количества итераций
(23)
.Определяем приращение за
(24)-(27)
.Согласно вычисленным значениям находим новые количества внутри- и внеклеточного вещества
(28)-(30)
(31)-(33)
.Вычисляем новый объем клетки
(34)
.Определяем приращение за
(35)
.Находим суммарный объем клеток в исследуемом образце
(36)
.Вычисляем объем внеклеточной жидкости , определив из уравнения (36)
(37)
.Теперь можно вычислить новые внутри- и внеклеточные концентрации ионов в конце интервала , -
(38)-(40)
(41)-(43)
.Когда известно значение , становится возможным вычислить ,
. Находим новое значение общего потока проникающего раствора
11. Вычисление нового значения мембранного потенциала из условия постоянства электронейтральности
[4]
12. Новые значения осмолярности находим согласно уравнениям
. Теперь возможно определить новое значение потока воды через мембрану клетки за время
Далее, вычислив все необходимые значения параметров и концентраций за один цикл, программа возвращается к уравнению (24) и повторяет расчеты цикла согласно заданной продолжительности эксперимента.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Выполняя построение математической модели, мною были поставлены следующие цели:
осуществить правильный расчет изменения объема клетки, т.е. создать идеальный осмолятор (модель должна четко описывать осмотическое поведение клетки в гипертоническом и гипотоническом растворах);
оценить интеграционный интервал , который можно использовать в расчетах;
осуществить правильный расчет потенциала Е клетки (согласно условиям электронейтральности), определить область допустимых значений величин проницаемостей , при которых потенциал будет существовать и не выходить из ОДЗ;
исследовать влияние величин прони