МОДЕЛЬ ОДИНОЧНОЙ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ВСПЫШКИ КЛЕТКИ NOCTILUCA SCINTILLANS С УЧЕТОМ БИОХИМИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ ЕЕ СВЕЧЕНИЯ
Рубрики: ОБЩАЯ БИОФИЗИКА
Авторы:
1.
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»
2.
ФГБУН Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
3.
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»; ФГБУН Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН
Тип:
Статья
Страницы:
с 108
по 111
Статус:
Опубликован
Получено:
20.06.2016
Одобрено:
20.06.2016
Опубликовано:
25.06.2016
Классификаторы:
УДК 577 Материальные основы жизни. Биохимия. Молекулярная биология.Биофизика
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
биолюминесценция, потенциал действия, феноменологическая модель, фермент-субстратное взаимодействие
Аннотация (русский):
В работе представлен вариант модели одиночной биолюминесцентной вспышки Noctiluca scintillans , учитывающий биоэлектрический триггер световой эмиссии и биохимическую основу ее формирования. Предложена система дифференциальных уравнений, численное решение которой может быть использовано для получения физико-химических параметров процесса биолюминесценции и кинетических характеристик вспышки. В основе модели использована простейшая схема взаимодействия люминесцирующего белка люциферина и фермента люциферазы. Дополнительно учтена активизация ключевых компонент при распространении потенциала действия в тонком периферическом слое цитоплазмы клетки. Минимизация функции невязки проводилась в два этапа. На первом этапе осуществлялась аппроксимация экспоненциального участка вспышки на фронте спада интенсивности биолюминесценции, что позволило ввести дополнительное эмпирическое уравнение связи между параметрами модели. На втором - проводилась аппроксимация полной системы уравнений модели, причем один из оптимизационных параметров исключался за счет полученной на первом этапе эмпирической связи. Модель была апробирована на примере световых вспышек ноктилюки, отобранной 14 апреля 2011 года в прибрежной зоне Севастопольского региона.
В работе представлен вариант модели одиночной биолюминесцентной вспышки Noctiluca scintillans , учитывающий биоэлектрический триггер световой эмиссии и биохимическую основу ее формирования. Предложена система дифференциальных уравнений, численное решение которой может быть использовано для получения физико-химических параметров процесса биолюминесценции и кинетических характеристик вспышки. В основе модели использована простейшая схема взаимодействия люминесцирующего белка люциферина и фермента люциферазы. Дополнительно учтена активизация ключевых компонент при распространении потенциала действия в тонком периферическом слое цитоплазмы клетки. Минимизация функции невязки проводилась в два этапа. На первом этапе осуществлялась аппроксимация экспоненциального участка вспышки на фронте спада интенсивности биолюминесценции, что позволило ввести дополнительное эмпирическое уравнение связи между параметрами модели. На втором - проводилась аппроксимация полной системы уравнений модели, причем один из оптимизационных параметров исключался за счет полученной на первом этапе эмпирической связи. Модель была апробирована на примере световых вспышек ноктилюки, отобранной 14 апреля 2011 года в прибрежной зоне Севастопольского региона.
Ключевые слова:
биолюминесценция, потенциал действия, феноменологическая модель, фермент-субстратное взаимодействие
биолюминесценция, потенциал действия, феноменологическая модель, фермент-субстратное взаимодействие
1. Shimomura O. Bioluminescence: chemical principles and methods. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2006, 494 p.
2. Eckert R. The wave form of luminescence emitted by Noctiluca. J. Gen. Physiol., 1967, vol. 50, pp. 2211-2233.
3. Eckert R., Sibaoka T. The Flash-Triggering Action Potential of the Luminescent Dinoflagellate Noctiluca. J. Gen. Physiol., 1968, vol. 52, pp. 258-282.
4. Eckert R. Bioelectric Control of Bioluminescence in the Dinoflagellate Noctiluca. Science, 1965, vol. 147, pp. 1140-1145.
5. Valiadi M., Iglesias-Rodriguez D. Understanding Bioluminescence in Dinoflagellates - How Far Have We Come? Microorganisms, 2013, vol. 1, pp. 3-25.
