聚集前盘基网柄菌的行为研究课件

1、盘基网柄菌的生物学性质从孢子壳中孵化环境良好：单细胞环境恶劣： 产生cAMP信号（环腺苷酸） 自发聚集形成粘聚菌 顶部长有孢子的植株饥饿处理；在显微镜下观察聚集前运动规律图片来源/zhsj/kexue-2/co6-1/6102/Image1406.gif生物系统物理模型随时间的扩散半径均方位移(Meansquareddisplacement)朗之万方程 对布朗运动： 随机项 能均分定理，即=const t/m时存在线性关系准备工作配置SM液体培养基、SM固体培养基、培养克雷伯氏菌电子天平、药匙、高压灭菌锅、超净工作台、恒温箱、冰箱、IKA搅拌器、烧PH计、磁力杯等琼脂粉、葡萄糖、胰蛋白胨、KH

2、2PO4、K2HPO43H2O、MgSO4、酵母抽提粉盘基网柄菌的扩大培养超净工作台、恒温培养箱、移液枪、接种环、涂布棒、酒精灯等40小时盘基网柄菌发育细胞的收集及其运动的观察和记录配置PB和PDF缓冲液电子天平、药匙、量筒、烧杯、PH计、超净工作台、高压灭菌锅、冰箱等电子天平、药匙、发育细胞的收集超净工作台、酒精灯、平头小铲、离心管、离心机、移液枪冰箱等发育细胞的计数超声清洗机、计数板、盖玻片、显微镜、移液枪、计算机等细胞样品的制备及数据采集铺有琼脂的小培养皿、细胞母液、PB缓冲液、移液枪、显微镜、相机拍摄间隔时间10秒area, x, y, 0, 0细胞识别2016.5.18. 王冬逸、王

3、子为组. area, x, y, t, id标记跟踪对t时刻的某个点作一边长为2r的正方形区域，若t+1时刻有且只有一个点落在该区域内，则将其标记为同一个id. 否则赋予新的id.t15000s的长轨迹Id-长度分布Msd算法Msd1取每条轨迹的每个点顺次计算.Msd2比对每张图与之后的图，找相同的id计算.Msd3对每条轨迹，它的时间-轨迹数组总长为n，shift后两轨迹相减. 共shift(n-1)次. 对第k次shift，取相减后数组前(n-k)行矩阵元，即t等于k时的坐标差. Msdtt较小t适中R=0.9999R=0.9997Msd分析T较小时对布朗运动，若不满足t/m ：Ornst

4、ein和Fiirth的结果：当t很小时，可泰勒展开得到T较大时前部分为良好的线性关系后部分 1. 追踪长度有限，样本数过小 2. 照片边界 3. 培养皿的圆形边界 4. 若样本数足够应当稳定在一定值附近(该稳定值与边界条件有关). 所有细胞速率分布直方图麦克斯韦速率分布图片来源/wikipedia/commons/thumb/1/19/Maxwell-Boltzmann_distribution_pdf.svg/同一时刻细胞的速率分布、细胞平均速率随时间的变化关系 t=0s t=20000s t=40000s t=60000s平均速率标准差数量、平均面积随时间的变化变小 猜想：有水 or 分裂

5、 or 聚集如果仅是有水，那么变多？可能刚好拍摄到聚集处？但到拍摄结束时也没开始聚集，无从判断同一id细胞速率随时间的变化关系 id=4 id=29758 id=57509“反常”速度的成因猜想：某个细胞离开边界的同时有其他细胞进入到其原先识别区域内细胞变形、分裂或合体导致质心突变某些细胞的速度确实如此比对轨迹及动画观察讨论与改进对“反常”速度，算法保证t3000s时样本数在106量级及以上，因此影响较小.为排除“反常”速度，标记时增加条件：若某个id对应的细胞面积突变，则认为其丢失.对边缘的细胞，如果有质心坐标离边界小于平均半径，则认为其丢失.根据速率分布及分析结果修正r.可进一步研究造成面

6、积减小的原因，及面积与运动情况的关系可针对细胞平均面积随时间明显减小的情况，分段处理数据结论及感想均方位移在t较小时与时间成幂次关系，指数 ，随着t增大过渡到线性关系，扩散系数为 . 后因边界条件限制，均方位移不再增加. 生物系统是复杂系统，在实验和分析时都具有较大的不确定性. 为得到好的识别结果，制备好的样品非常重要。在细胞识别、跟踪中各参数的选择非常重要，应充分考虑实际情况，并通过比对识别结果与真实情况，修正和改进识别、跟踪方法。参考文献1 苏汝铿. 统计物理学. 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