Особливості хемотаксису бактерій у циліндричній порі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe64.2.137Ключові слова:
хемотаксис, атрактант, бактерiя, дифузiя, цилiндрична пораАнотація
В статтi розглядається процес перерозподiлу бактерiй в цилiндричнiй порi за наявностi атрактанту. Концентрацiя атрактанту лiнiйно зменшується вздовж пори. Перерозподiл бактерiй вiдбувається за рахунок дифузiї та за рахунок хемотаксису (рух бактерiй у напрямку градiєнта атрактанту). В статтi з’ясовується питання про вплив просторового обмеження на характер розподiлу бактерiй в системi. За умови, що боковi стiнки пори є “вiдштовхуючими” для бактерiй, показано, що наявнiсть просторового обмеження приводить до змiни характеру розподiлу бактерiй. Зокрема, зi зменшенням радiуса пори ефект вiд хемотаксису зменшується. Для оцiнки неоднорiдностi розподiлу бактерiй у системi розраховується функцiя чутливостi хемотаксису (вiдхилення вiд одиничного значення вiдношення середньої концентрацiї бактерiй в певнiй областi до середньої концентрацiї бактерiй по всiй системi). Знайдено залежнiсть функцiї чутливостi хематаксису вiд концентрацiї атрактанту на границях системи та вiд її лiнiйних розмiрiв.
Посилання
J.D. Murray. Mathematical Biology: I. An Introduction (Springer, 2007).
J. Adler. Chemotaxis in bacteria. Science 153, 708 (1966). https://doi.org/10.1126/science.153.3737.708
R.M. Macnab, D.E. Koshland. The gradient-sensing mechanism in bacterial chemotaxis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 69, 2509 (1972). https://doi.org/10.1073/pnas.69.9.2509
H.C. Berg, D.A. Brown. Chemotaxis in Escherichia coli analysed by three-dimensional tracking. Nature 239, 500 (1972). https://doi.org/10.1038/239500a0
T. Namba, M. Nishikawa, T. Shibata. The relation of signal transduction to the sensitivity and dynamic range of bacterial chemotaxis. Biophys. J. 103, 1390 (2012). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2012.08.034
G.R. Ivanitskii, A.B. Medvinskii, M.A. Tsyganov. From disorder to ordering – on the example of the microorganism motion. Usp. Fiz. Nauk 161, No. 4, 13 (1991) (in Russian). https://doi.org/10.3367/UFNr.0161.199104b.0013
G.R. Ivanitskii, A.B. Medvinskii, M.A. Tsyganov. From the dynamics of population autowaves formed by living cells to neuroinformatics. Usp. Fiz. Nauk 164, No. 10, 1041 (1994) (in Russian). https://doi.org/10.3367/UFNr.0164.199410b.1041
J. Zhuang, G. Wei, R.W. Carlsen, M.R. Edwards, R. Marculescu, P. Bogdan, M. Sitti. Analytical modeling and experimental characterization of chemotaxis in Serratia marcescens. Phys. Rev. E 89, 052704 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.89.052704
T. Sagawa, Y. Kikuchi, Y. Inoue, H. Takahashi, T. Muraoka, K. Kinbara, A. Ishijima, H. Fukuoka. Single-cell E. coli response to an instantaneously applied chemotactic signal. Biophys. J. 10, 730 (2014). https://doi.org/10.1016/j.bpj.2014.06.017
M.J. Tindall, S.K. Porter, P.K. Maini, G. Gaglia, J.P. Armitage. Overview of mathematical approaches used to model bacterial chemotaxis. II: Bacterial populations. Bull. Math. Biol. 70, 1570 (2008). https://doi.org/10.1007/s11538-008-9322-5
E.F. Keller, L.A. Segel. Travelling bands of chemotactic bacteria: A theoretical analysis. J. Theor. Biol. 30, 235 (1971). https://doi.org/10.1016/0022-5193(71)90051-8
E. Keller, L. Segel. Model for chemotaxis. J. Theor. Biol. 30, 225 (1971). https://doi.org/10.1016/0022-5193(71)90050-6
E. Keller, L. Segel. Initiation of slime mold aggregation viewed as an instability. J. Theor. Biol. 26, 399 (1970). https://doi.org/10.1016/0022-5193(70)90092-5
R.M. Ford, R.W. Harvey. Role of chemotaxis in the transport of bacteria through saturated porous media. Adv. Water Resour. 30, 1608 (2007). https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2006.05.019
M. Stone Olson, R.M. Ford, J.A. Smith, E.J. Fernandez. Quantification of bacterial chemotaxis in porous media using magnetic resonance imaging. Environ. Sci. Technol. 38, 3864 (2004). https://doi.org/10.1021/es035236s
M.L. Porter, F.J. Vald?es-Parada, B.D. Wood. Multiscale modeling of chemotaxis in homogeneous porous media. Water Resour. Res. 47, W06518 (2011). https://doi.org/10.1029/2010WR009646
F.J. Vald?es-Parada, M.L. Porter, K. Narayanaswamy, R.M. Ford, B.D. Wood. Upscaling microbial chemotaxis in porous media. Adv. Water Resour. 32, 1413 (2009).
O.M. Vasilev, D.E. Sakovich. Simulation of bacterial chemotaxis in a one-dimensional system. Zh. Fiz. Dosl. 19, 1801 (2015) (in Ukrainian). D.V. Bogdanov, O.M. Vasilev. Chemotaxis sensitivity function for a two-dimensional system with radial symmetry. Zh. Fiz. Dosl. 21, 3801 (2017) (in Ukrainian).
A.N. Vasilev. Analytical approach for calculating the chemotaxis sensitivity function. Ukr. J. Phys. 63, 255 (2018). https://doi.org/10.15407/ujpe63.3.255
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
