《活細胞中單分子反常擴散與輸運理論》是依託中南大學，由何勇擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：活細胞中單分子反常擴散與輸運理論
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：何勇
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用連續時間隨機走模型、隨機過程主方程和分數動力學微分方程的方法，研究生物單分子在活細胞膜、細胞內和細胞核膜上的擴散與輸運。根據細胞膜的液態鑲嵌式和尖樁籬柵式兩種模型，模擬生物單分子跟蹤實驗的結果，對過去關於細胞膜上的擴散係數，理論值比實驗值大5至50倍的現象，以及與此相關的爭論做出合理的解釋；仔細地研究生物單分子尺寸、細胞大小、形狀和結構對生物單分子在細胞內擴散的影響，得到正確的擴散係數；單分子跟蹤是目前唯一能探測到單分子選擇性地穿越核膜上微孔複合體的技術，我們將用偏向擴散（在分數動力學方程中加上力的作用）的方法, 模擬實驗結果。通過本項目的研究，將建立一套與傳統的無限大空間擴散理論有很大區別的新的理論框架 - 三維有限空間的反常擴散與輸運理論。用於闡明生物單分子在活細胞中反常擴散與輸運過程的動力學機制，近一步明確生物單分子的擴散與生物功能的關係，揭示生物單分子在細胞中的運動規律。
結題摘要
近十來發展起來的活細胞中單分子跟蹤技術，可以觀測到單分子在活細胞中的運動軌跡。怎樣理解活細胞中單分子反常擴散與輸運的機制？科學家已提出了陷阱、複雜擁擠的環境、粘性系統和時間依賴性擴散係數四種物理模型，但至今仍有爭議。我們用陷阱和複雜擁擠環境的物理模型，採用連續時間隨機走和分數動力學微分方程的方法，抓住細胞空間有限的特點，把一維模型發展為三維有限空間中單分子的反常擴散與輸運理論。自然細胞是三維的，過去較為成熟的一維擴散模型，並不能完全包括細胞中單分子反常擴散的所有特徵，因此我們的三維理論應該更符合實際的情況。
