用于適應變化條件的細菌控制機制

地球上生命的基本先決條件是生物體適應不斷變化的環(huán)境條件的能力。慕尼黑工業(yè)大學(TUM)和加州大學圣地亞哥分校(UCSD)的物理學家現(xiàn)在已經(jīng)確定，細菌用于適應不同環(huán)境的調節(jié)機制是基于全局控制過程，可以在一個方程中描述。

溫度，光照，營養(yǎng)物質的可用性等環(huán)境條件以及許多其他參數(shù)在地球上不斷變化。因此，每個生物體甚至每個細胞都具有適應這些變化的無數(shù)機制。

研究最好的例子之一是大腸桿菌(Escherichia coli)，一種也存在于人類腸道中的細菌。營養(yǎng)供應每小時不等。為了生存，細菌必須具備適應不斷變化的條件的能力。

1965年，雅克·莫諾(Jacques Monod)獲得諾貝爾獎，因為他證明細菌通過產(chǎn)生不同的蛋白質而適應。例如，當容易獲得的營養(yǎng)素含有這種乳糖時，它們合成用于分解乳糖的酶。

然而，盡管有超過半個世紀的巨大興趣和大量研究工作，但這種復雜的監(jiān)管機制的生化細節(jié)仍未得到充分解釋和理解。

適應動力學

慕尼黑工業(yè)大學物理系教授Ulrich Gerland和加州大學圣地亞哥分校的Terence Hwa教授的團隊因此將工作集中在基本的調節(jié)機制而不是反應鏈的分子細節(jié)上。他們考慮了這樣一個問題：細菌能夠多快地適應環(huán)境的變化?

在實驗室中，他們研究細菌的生長，首先只給予它們有限的營養(yǎng)供應，然后為它們提供足夠的量 - 反之亦然。由于適應過程，變化后細菌生長速度延遲。

當他們首先給他們的細菌提供一種營養(yǎng)素，而其他人稍后，即使總有充足的供應，增長也會暫時減緩。解釋：細菌首先必須適應他們的消化系統(tǒng)。為此，細菌相應地調整某些酶的濃度 - 合成這些酶需要時間。

穩(wěn)態(tài)模型

物理學家開發(fā)了一個模型來更好地理解適應機制。該模型僅采用自上而下方法中關于調節(jié)機制的生化細節(jié)的定性信息。它可以計算單元格中的物料流量，并可以建立代表物料運輸?shù)姆匠淌?。通過觀察材料平衡，科學家成功地將各種調節(jié)機制編制成一個全局微分方程。

“我們的調節(jié)機制的穩(wěn)態(tài)模型正確地描述了適應營養(yǎng)變化的時間發(fā)展，以及可用營養(yǎng)素的增加，減少和變化，定量且沒有可調節(jié)的參數(shù)，”Ulrich Gerland說，總結了結果。研究。

“顯然，生長適應的動力學不依賴于個體生化反應的微觀細節(jié)，而是依賴于蛋白質合成資源再分配的全球戰(zhàn)略，”Ulrich Gerland說。因此可以想象，我們的理論模型可能適用于一系列類似的動力學過程。

鄭重聲明：本文版權歸原作者所有，轉載文章僅為傳播更多信息之目的，如有侵權行為，請第一時間聯(lián)系我們修改或刪除，多謝。

推薦內容

综合精品天天夜夜久久,日本中文字幕二区区精品,亚洲欧美中文字幕制服二区,青青青国产爽爽视频免费观看