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美国曼地亚红豆杉动力学模型的分类

时间:2021-03-18 14:28来源:本站 作者:admin 点击:

   美国曼地亚红豆杉动力学模型的分类

  植物细胞培养过程的动力学可以在四种不同层次水平上表达:(1)分子或酶;(2)大分子或细胞组分;(3)单细胞;(4)群体。每一表达水平都有其独特的特征,因而也需要特有的动力学处理模式。从工程应用的角度来看,植物细胞群体的动力学是研究的重点,但其它层次水平的研究对群体动力学的研究也有帮助。建立植物细胞群体动力学模型的关键在于提出合理的简化假设。通常对细胞群体所进行的简化假设有两个方面:(1)是否考虑细胞内部复杂的结构(分为结构与非结构模型);(2)是否考虑细胞之间的差别(分为离散与非离散模型)。根据这两方面的因素,可以将描述植物细胞群体的动力学模型分为以下四种类型。
  第一类,非结构非离散模型。非结构非离散模型又称均衡生长模型。其主要依据“均衡生长”的假设:细胞内各种成分均以相同的比例增加。模型把细胞看成一种溶质,回避了细胞内外的传递过程以及细胞内部的生理生化过程,忽略培养细胞之间的差异或不同时期组成成分、代谢特性的差异,直接对假设均一的培养体系作宏观描述来研究细胞群体生长代谢规律。这类模型只对植物细胞培养过程做一般的分析,是最为简化的,虽然可以满足对过程的控制的要求,但在分析胞内各种代谢机理以及外源基因表达等时却显得无能为力了。经典的M方程,L方程等属于这一类模型。
  第二类,离散非结构模型。该模型把培养系统内的细胞分为各种形态、功能的类型,总细胞量为各类型的总和。这种模型对培养过程中细胞生理状态存有明显差异的系统是适合的,例如在某些条件下植物细胞培养过程中也常常会出现一定程度上的细胞分化;重组细胞培养过程中由于携带的质粒在分配上的不稳定性,就会出现带质粒和不带质粒的两种细胞类型,其生理行为存在较大差异;某些真菌培养过程中也会因外界环境变化,分化出多种生理状态的细胞如菌丝、孢子等。
  第三类,结构非离散模型。该模型将细胞间的差异纳入考察范围,棋型中引入了多项反映细胞培养过程中细胞组分变化的变量,集中反映了细胞内部组分之间、细胞之间及细胞与环境之间的生理生化过程。由于考虑到细胞内部不同功能部分的代谢和相互作用,这类模型对分析细胞内部的代谢调控很有应用价值,能够为解释培养过程的现象提供更加清晰和定设的依据,其分析结果对于培养过程的优化往往有指导作用。但其模型求解的复杂性限制了它在培养过程实时控制上的应用前针对基因工程大肠杆菌、酵母菌、枯草杆菌等的培养过程提出了大量结构摸型,在植物基因工程细胞株培养过程中也有应用。
  第四类,离散结构模铟。目前这类模型主要是模拟单个细胞内的生化反应体系,建立单细胞模型,进而通过单细胞模型的不同组合来建立高层次的离散结构模型来描述细胞群体的生长过程。目前已建立了大肠杆菌等微生物的单细胞模型,而植物细胞代谢途径的复杂性限制了这类模型在培养过程中的应用。
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