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研究生:楊燿宇
研究生(外文):Yao-Yu Yang
論文名稱:模擬細胞胞吐現象之初探
論文名稱(外文):A Preliminary Numerical Study on Cell Exocytosis
指導教授:許文翰
指導教授(外文):Wen-Hann Sheu
口試委員:張書銘陳柏源
口試委員(外文):Shu-Ming ChangPo-Yuan Chen
口試日期:2014-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:數學研究所
學門:數學及統計學門
學類:數學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:胞吐作用數值模擬史托克斯方程輸方程FreeFem++
外文關鍵詞:exocytosisNumerical SimulationStokes equationTransport equationFreeFem++
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本論文利用數值模擬的方式嘗試了解細胞內的顆粒與化學傳導物質,經由胞吐作用後,排到細胞外的現象,統御方程式包含細胞內、外環境中流體的方程式以及胞吐作用中所涉及化學傳導物質濃度的傳輸方程。此一描述胞吐行為的物理模型,將運用FreeFem++這套軟體來了解胞吐顆粒的移動與化學物質濃度擴散到細胞外部的情形,並將結果與參考文章作結果之比較。

In this study, we attempted to investigate the phenomena in which the granule and chemical transmitter in cell are expelled from the cell by exocytosis. The governing equations consist of the inside and outside fluid equations of the cell and transport concentration equation for the chemical transmitter. This physical exocytosis model was studied using the software FreeFem++ to predict the granule motion and chemical transmitter concentration outside of the cell. The predicted numerical solutions will also be compared with the reference solutions.

目錄

口試委員會審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv

第一章 序論
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.4 論文大綱 3

第二章 理論背景
2.1 細胞(Cell) 4
2.2 胞吞作用(Endocytosis) 6
2.3 胞吐作用(Exocytosis) 8

第三章 物理模型之建置
3.1 基本假設 10
3.2 統御方程式 16




第四章 數值方法
4.1 使用軟體之簡介 27
4.2 時間項的離散 28
4.3 空間項的離散 30

第五章 程式驗證
5.1 Stokes equations之驗證 36
5.2 Transport equation之驗證 39

第六章 胞吐現象之數值模擬
6.1 問題描述 42
6.2 參數設定 42
6.3 模擬結果 43

第七章 結論
7.1 成果與討論 48
7.2 未來之展望 49

參考文獻 50




圖目錄

2.1 胞飲作用機制之示意圖 7
2.2 胞飲作用機制之示意圖 7
2.3 胞吐作用機制之示意圖 8

3.1 物理空間設置示意圖 10
3.2 物理空間設置示意圖(符號整理) 11
3.3 物理空間設置示意圖(符號整理) 11
3.4 物理空間設置示意圖(方程式區域) 13
3.5 課題一之示意圖 14
3.6 課題二之示意圖 14
3.7 課題二細胞膜外形之給定 25
3.8 給定細胞膜移動方式之示意圖 26

5.1 Stokes equations程式驗證:網格設置示意圖 37
5.2 Stokes equations程式驗證:速度u示意圖 37
5.3 Stokes equations程式驗證:速度v示意圖 38
5.4 Stokes equations程式驗證:速度p示意圖 38
5.5 Transport equation程式驗證:網格設置示意圖 39
5.6 Transport equation程式驗證:結束時間Tend = 1結果圖 40
5.7 Transport equation程式驗證:結束時間Tend = 3結果圖 40
5.8 Transport equation程式驗證:結束時間Tend = 5結果圖 41

6.1 課題一,時間t = 5時,D = 30,四種開口大小結果 43
6.2 課題一,時間t = 5時,D = 300,四種開口大小結果 44
6.3 課題一,時間t = 5時,D = 3000,四種開口大小結果 44
6.4 課題一,不同大小的開口,個別在不同擴散係數下,通過電極的通量 45
6.5 課題一,固定擴散係數下,不同大小的開口,通過電極的通量 46
6.6 課題二,固定擴散係數下,不同的細胞膜移動速度,通過電極的通量 47
6.7 參考文章課題一之結果與本論文課題一之結果 47
6.8 參考文章課題二之結果與本論文課題二之結果 47


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