Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ГАЛЬВАНОТАКСИСА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МИКРОБИОТЕСТА
Автор И.С. Захаров, А.Г. Казанцева, В.Ю. Вишневецкий
Рубрика РАЗДЕЛ V. ДИАГНОСТИКА РАЗЛИЧНЫХ СРЕД И ПСИХОФИЗИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА
Месяц, год 04, 2017
Индекс УДК 534
DOI
Аннотация Изучается перспективный новый вид микробиотестирования – динамика гальванотаксиса инфузорий. Даются пояснения к этому эффекту, как к многократному перемещению популяции инфузорий при изменении полярности электродов. Приводятся материалы, показывающие актуальность и интерес к методу со стороны специалистов в области биотехнологии, токсикологии и юриспруденции. Ставится вопрос о необходимости и сложности математической модели этого метода. Рассматриваются модели, отражающие различные аспекты гальванотаксиса инфузорий, при этом охватывается диапазон научных исследований от XIX до XXI вв. Делается вывод о необходимости создания новой модели с учетом прежних, но имеющую специфику микробиотеста на основе эксперимента, с популяционным движением инфузорий. Эксперимент проводился на спектрофотометре СФ-56, и на держателе кювет для получения сигнала возле электрода. Сформулированы задачи создания модели, и сделан вывод о рекуррентной модели. Рассмотрены особенности рекуррентных процессов и параметры, позволяющие использовать их для выявления адекватности модели и эксперимента. Принципы рекуррентной модели поло-жены в основу формул расчета количества частиц в зонах кювет, что дало возможность создать несколько разновидностей компьютерных программ, позволивших получить импульсную амплитудную последовательность, управляемую коэффициентами перехода частиц. При рекуррентном моделировании процесса динамики гальванотаксиса было доказано, что огибающая амплитуд сохраняет функцию при разных воздействиях: при модели контроля и токсичности, что адекватно функции, полученную в эксперименте. Также было проверено, что исходные распределения частиц не влияют на корреляцию функции огибающей, что характерно для рекуррентных моделей. Предложены подходы к проблеме токсичности по функции огибающей.

Скачать в PDF

Ключевые слова Гальванотаксис; динамика; инфузории; модели гальванотаксиса; рекуррентность; эксперимент; спектрофотометр; токсичность; импульсные функции; огибающие ам-плитуд.
Библиографический список 1. Захаров И.С., Алешин И.В. Методы и средства микробиотестирования токсичности сточных вод. Обзор // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2015. – Т. 8, № 2. – С. 75-95.
2. Казанцева А.Г., Захаров И.С. Исследование влияния биологических и технических факторов на тест-реакцию гальванотаксиса // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2010. – № 5.
– С. 109-114.
3. Статкевич П.Г. Гальванотропизм и гальванотаксис реснитчатых инфузорий: дис… д-ра мед. наук. – М.: Физиологический ин-т Моск. ун-та., 1903.
4. Захаров И.С., Казанцева А.Г. Разработка и экспериментальная проверка математических моделей динамики гальванотаксиса инфузорий для биотестирования водных сред // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2011. – № 10. – С. 99-105.
5. Казанцева А.Г., Захаров И.С. Разработка аппаратурного метода контроля токсичности водных сред по тест реакции динамики гальванотаксиса инфузорий // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2011. – № 7. – С. 116-124.
6. Попов А.В., Виноходов Д.О., Рутто М.В. Практическое использование реакции гальванотаксиса простейших в токсикологических исследованиях для автоматизации оценки острой токсичности сред // Экологическая химия. – 2013. – Т. 22, № 4. – С. 203-214.
7. Попов А.В., Виноходов Д.О., Рутто М.В. Гальванотаксис как средство автоматизации процедуры биотестирования // Известия Санкт-Петербургского государственного тех-нологического института (технического университета). – 2015. – № 29 (55). – С. 70-75.
8. Руссу А.Д., Попов А.В., Виноходов Д.О. Изучение ингибиторов гальванотаксиса Parameciumcaudatum // Молодой ученый. – 2015. – № 9. – С. 480-483.
9. Волков А.В. Экологический контроль за окружающей природной средой // Юридический мир. – 2014. – № 3 (207). – С. 29-33.
10. Verworn M. Untersuchungenueber die polareErrgung der Protistendurch den constanten Strom// Pfluger’ Archive? – 1897. – Vol. 45. – S. 47.
11. Ludloff K. Untersuchungenuber Galvanotropismus // Pfluger’ Archive? – 1897. – Vo.l 59.
– S. 525-554.
12. Dinamic modelling of real-time observation of galvanotaxis Paramecium caudatum / Ogawa N, Oku H,, Hishimoto K. At al In:Cato N, Kamimura S, (eds) Bi0-mechanisms of Swimmings and Flying; Springer, Tokyo. Proсeeding P02.
13. Бируков Б.И. О движениях инфузорий в определенном направлении под влиянием галь-ванотаксического тока. – М.: Физиологический ин-т Моск. ун-та 1902. – T. 5. – Вып. 6.
14. Jahn T.L. The mechanism of cillary movement. I. Cillary reversal and actvation by electric current; the Ludloff phenomenon in terms of core and volume conductors // J. Protozool.
– Vol. 8. – P. 369-380.
15. Стейси P., Уильямс Д., Уорден Р. и др. Основы биологической и медицинской физики.
– М.: Изд-во ин. лит., 1959. – 607 с.
16. Котов Н.В. Двигательная активность P. caudatum: Автореф. дис… д-ра биол. наук.
– Пущино, 2001. – 36 с.
17. Гардинер К.В. Стохастические методы в естественных науках. – М.: Наука, 1985. – 528 с.
18. Ionides E.L., Fang K.S. Iseroff R.R. Stochasic models for cell for motion and taxis // Math. Biol. – 2004. – Vol. 48. – P. 23-27.
19. Тучин В.В. Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике: пер. с англ. В.В. Тучина. – М.: Физмалит, 2013. – 812 с.
20. Иваницкий Г.Р., Панфилов А.В., Цыганов М.А. Механизм пульсаций пространственного распределения численности делящихся биообъектов // Биофизика. – 1987. – Т. 32 (2).
– С. 354-356.
21. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология в 3-х т. Т. 2. Таксисы / под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 1996.
22. Кануников И.Е. Киселев Б.В. Влияние геомагнитного поля на рекуррентные характеристики электроэнцефалограммы // Экология человека. – 2014. – № 12. – С. 47-54.
23. Казанцева А.Г. Метод и средства контроля токсичности водных сред по тест-реакции динамики гальванотаксиса инфузорий P. CAUDATUM: дис. … канд. тех. наук. – СПб., 2010. – 13 с.

Comments are closed.