聚集前盤基網(wǎng)柄菌的行為研究課件

1、盤基網(wǎng)柄菌的生物學(xué)性質(zhì)從孢子殼中孵化環(huán)境良好：單細(xì)胞環(huán)境惡劣： 產(chǎn)生cAMP信號（環(huán)腺苷酸） 自發(fā)聚集形成粘聚菌 頂部長有孢子的植株饑餓處理；在顯微鏡下觀察聚集前運動規(guī)律圖片來源/zhsj/kexue-2/co6-1/6102/Image1406.gif生物系統(tǒng)物理模型隨時間的擴散半徑均方位移(Meansquareddisplacement)朗之萬方程 對布朗運動： 隨機項 能均分定理，即=const t/m時存在線性關(guān)系準(zhǔn)備工作配置SM液體培養(yǎng)基、SM固體培養(yǎng)基、培養(yǎng)克雷伯氏菌電子天平、藥匙、高壓滅菌鍋、超凈工作臺、恒溫箱、冰箱、IKA攪拌器、燒PH計、磁力杯等瓊脂粉、葡萄糖、胰蛋白胨、KH

2、2PO4、K2HPO43H2O、MgSO4、酵母抽提粉盤基網(wǎng)柄菌的擴大培養(yǎng)超凈工作臺、恒溫培養(yǎng)箱、移液槍、接種環(huán)、涂布棒、酒精燈等40小時盤基網(wǎng)柄菌發(fā)育細(xì)胞的收集及其運動的觀察和記錄配置PB和PDF緩沖液電子天平、藥匙、量筒、燒杯、PH計、超凈工作臺、高壓滅菌鍋、冰箱等電子天平、藥匙、發(fā)育細(xì)胞的收集超凈工作臺、酒精燈、平頭小鏟、離心管、離心機、移液槍冰箱等發(fā)育細(xì)胞的計數(shù)超聲清洗機、計數(shù)板、蓋玻片、顯微鏡、移液槍、計算機等細(xì)胞樣品的制備及數(shù)據(jù)采集鋪有瓊脂的小培養(yǎng)皿、細(xì)胞母液、PB緩沖液、移液槍、顯微鏡、相機拍攝間隔時間10秒area, x, y, 0, 0細(xì)胞識別2016.5.18. 王冬逸、王

3、子為組. area, x, y, t, id標(biāo)記跟蹤對t時刻的某個點作一邊長為2r的正方形區(qū)域，若t+1時刻有且只有一個點落在該區(qū)域內(nèi)，則將其標(biāo)記為同一個id. 否則賦予新的id.t15000s的長軌跡Id-長度分布Msd算法Msd1取每條軌跡的每個點順次計算.Msd2比對每張圖與之后的圖，找相同的id計算.Msd3對每條軌跡，它的時間-軌跡數(shù)組總長為n，shift后兩軌跡相減. 共shift(n-1)次. 對第k次shift，取相減后數(shù)組前(n-k)行矩陣元，即t等于k時的坐標(biāo)差. Msdtt較小t適中R=0.9999R=0.9997Msd分析T較小時對布朗運動，若不滿足t/m ：Ornst

4、ein和Fiirth的結(jié)果：當(dāng)t很小時，可泰勒展開得到T較大時前部分為良好的線性關(guān)系后部分 1. 追蹤長度有限，樣本數(shù)過小 2. 照片邊界 3. 培養(yǎng)皿的圓形邊界 4. 若樣本數(shù)足夠應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定在一定值附近(該穩(wěn)定值與邊界條件有關(guān)). 所有細(xì)胞速率分布直方圖麥克斯韋速率分布圖片來源/wikipedia/commons/thumb/1/19/Maxwell-Boltzmann_distribution_pdf.svg/同一時刻細(xì)胞的速率分布、細(xì)胞平均速率隨時間的變化關(guān)系 t=0s t=20000s t=40000s t=60000s平均速率標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)量、平均面積隨時間的變化變小 猜想：有水 or 分裂

5、 or 聚集如果僅是有水，那么變多？可能剛好拍攝到聚集處？但到拍攝結(jié)束時也沒開始聚集，無從判斷同一id細(xì)胞速率隨時間的變化關(guān)系 id=4 id=29758 id=57509“反?！彼俣鹊某梢虿孪耄耗硞€細(xì)胞離開邊界的同時有其他細(xì)胞進(jìn)入到其原先識別區(qū)域內(nèi)細(xì)胞變形、分裂或合體導(dǎo)致質(zhì)心突變某些細(xì)胞的速度確實如此比對軌跡及動畫觀察討論與改進(jìn)對“反?！彼俣?，算法保證t3000s時樣本數(shù)在106量級及以上，因此影響較小.為排除“反常”速度，標(biāo)記時增加條件：若某個id對應(yīng)的細(xì)胞面積突變，則認(rèn)為其丟失.對邊緣的細(xì)胞，如果有質(zhì)心坐標(biāo)離邊界小于平均半徑，則認(rèn)為其丟失.根據(jù)速率分布及分析結(jié)果修正r.可進(jìn)一步研究造成面

6、積減小的原因，及面積與運動情況的關(guān)系可針對細(xì)胞平均面積隨時間明顯減小的情況，分段處理數(shù)據(jù)結(jié)論及感想均方位移在t較小時與時間成冪次關(guān)系，指數(shù) ，隨著t增大過渡到線性關(guān)系，擴散系數(shù)為 . 后因邊界條件限制，均方位移不再增加. 生物系統(tǒng)是復(fù)雜系統(tǒng)，在實驗和分析時都具有較大的不確定性. 為得到好的識別結(jié)果，制備好的樣品非常重要。在細(xì)胞識別、跟蹤中各參數(shù)的選擇非常重要，應(yīng)充分考慮實際情況，并通過比對識別結(jié)果與真實情況，修正和改進(jìn)識別、跟蹤方法。參考文獻(xiàn)1 蘇汝鏗. 統(tǒng)計物理學(xué). 高等教育出版社. 1990年6月. 2Uhlenbeck G, Ornstein L (1930). On the Theory of the Brownian Motion. Physical Review 36: 823-841.3Aleksan