安美文 吴文周 陈维毅
太原理工大学应用力学研究所，030024
摘要 在所有的真核细胞中，胞质分裂都是一个由母细胞分裂成两个子细胞的大变形过程。它涉及到许多力学行为，如：微丝的主动收缩、胞质的黏性流动以及外皮层的粘弹性大变形等。已有许多力学工作者提出相关的模型用来解释胞质分裂过程中的力学机理。已有的相关实验研究证实：分裂中收缩环的位置是由有丝分裂器的生化刺激决定的；主动微丝中肌动蛋白和肌球蛋白的聚合与膜上磷脂分子在此阶段的运动以及集中程度有关；随着分裂阶段的不同，细胞骨架中微丝的分布与排列方式也不同。由于此过程不仅与力学有关，而且与生化和生理均有联系，所以，在Zinemanas 和Nir的流体动力学的模型的基础上，加入生化刺激的影响，本文构建了一个新的模型用于模拟从有丝分裂末期有丝分裂器的生化刺激开始到胞质分裂完成的全过程。在此模型中，生化刺激到达膜表面的刺激量梯度驱动磷脂分子沿膜运动，形成磷脂分子的重分布。局部磷脂分子量决定肌动球蛋白的聚合值。膜的表面张力由两部分组成：一是由于膜的被动变形引起；二是由于微丝的主动收缩导致，收缩力的大小取决于微丝的分布和排列。模型的数值计算结果表明：此模型能解释胞质分裂过程中细胞骨架的动态变化，并能够预测细胞的整个变形过程。同时说明：骨架的动态分布和取向在细胞胞质分裂过程中可能具有重要的作用。在引入生化刺激因素后，此模型能更合理的解释胞质分裂全过程。