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果蝇的昼夜节律模型研究

作　者: 钱锦铭
导　师: 胡满峰
学　校: 江南大学
专　业: 应用数学
关键词: 昼夜节律多参数控制基于平坦性控制数学建模鲁棒性
分类号: Q-332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

在过去的20多年,非线性科学已经成为了科学研究的热点之一。随着非线性科学的迅猛发展,也推动了其他许多自然科学的发展,诸如与之密切联系的物理学、应用数学等等。系统生物学作为非线性科学的一个主要分支,更是得到了广泛的研究和应用。昼夜节律作为系统生物学的一个重要研究方向,因其与时间诊疗学有紧密联系而受到高度关注。作为世界上广泛使用的模式生物——果蝇的昼夜节律研究更是一个非常活跃的研究方向。本文研究了果蝇生物钟节律的双参数控制及果蝇生物钟数学模型的构建和数值模拟。绪论中简单介绍了昼夜节律的研究发展状况和有关概念,重点介绍了目前果蝇生物钟节律问题的研究进展情况;介绍了近年来在昼夜节律问题研究中取得的一些成果。本文先研究了基于平坦性的果蝇昼夜节律模型的双参数控制,实现了果蝇昼夜节律模型的节律恢复,为与时间相关的疾病治疗提供了新的思路。随后又对构成果蝇生物钟的基因进行了综合研究,构建了一个果蝇的16维数学模型,并对其进行数值模拟研究。最后进行了全文总结与今后工作的展望。具体工作如下:(1)对给定的果蝇模型,利用其平坦性进行双参数控制以恢复其昼夜节律,并和单参数控制情形进行比较,得出结论:基于平坦性的昼夜节律模型的双参数控制策略比只控制一个参数更具鲁棒性。(2)在已有的果蝇少变量模型基础之上,构建了一个16-维的数学模型并对进行了数值模拟,和原有模型对比研究得出:更系统的果蝇昼夜节律模型比“部分”的模型更具鲁棒性。上述的研究通过Matlab软件程序进行了数值仿真,结论和仿真的结果也有较好的一致性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
第一章绪论  6-12
  1.1 系统生物学  6-7
    1.1.1 系统生物学的起源与发展  6
    1.1.2 系统生物学研究内容  6-7
    1.1.3 系统生物学研究方法  7
  1.2 生物钟的研究情况  7-8
    1.2.1 生物钟的定义与发展情况  7-8
    1.2.2 生物钟的作用  8
  1.3 果蝇生物节律问题的研究  8-9
    1.3.1 果蝇昼夜节律的研究进展  8-9
    1.3.2 果蝇昼夜节律研究的意义  9
  1.4 文本内容安排  9-12
第二章基于平坦性的昼夜节律模型的双参数控制  12-18
  2.1 预备知识  12-13
  2.2 双参数控制  13-14
  2.3 数值仿真与讨论  14-16
  2.4 本章结论  16-18
第三章果蝇昼夜节律16 维数学模型的构建及数值模拟研究  18-26
  3.1 果蝇的数学模型  19-23
  3.2 仿真结果与讨论  23-25
  3.3 本章结论  25-26
第四章总结与展望  26-28
致谢  28-30
参考文献  30-32
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文  32

果蝇的昼夜节律模型研究

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