本文關鍵詞：基因調(diào)控網(wǎng)絡分岔與控制研究

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【摘要】：系統(tǒng)生物學是21世紀一個典型的新興交叉學科,基因調(diào)控網(wǎng)絡是工程生物研究的一類基本且重要的生物網(wǎng)絡,基因調(diào)控網(wǎng)絡的復雜動力學行為是基因表達和調(diào)控過程中的核心問題,已成為工程生物學理論及應用中的一個重要課題。本文基于時滯微分方程模型描述的基因調(diào)控網(wǎng)絡,利用分岔理論和狀態(tài)反饋控制方法,研究基因調(diào)控網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、Hopf分岔以及分岔控制。主要工作和貢獻如下:1.研究單基因調(diào)控網(wǎng)絡的Hopf分岔和控制問題。提出一種狀態(tài)反饋方法,控制一個單基因表達模型的Hopf分岔。選取時滯和作為分岔參數(shù),在未采用控制的情況下,當時滯和達到某一臨界值時,分岔發(fā)生,系統(tǒng)失穩(wěn)。在狀態(tài)反饋控制下,Hopf分岔被延遲,從而保證系統(tǒng)在較大的時滯范圍內(nèi)穩(wěn)定。2.研究三基因振子耦合而成的基因調(diào)控網(wǎng)絡的分岔。以單基因振子為節(jié)點,通過基因與基因之間的相互作用,形成一個環(huán)狀的網(wǎng)絡。然后,由線性變換,得到系統(tǒng)的特征方程,基于勞斯-赫爾維茨穩(wěn)定判據(jù),分析特征方程根的分布,給出分岔條件。最后,通過仿真驗證當時滯和穿越某一臨界值時,Hopf分岔發(fā)生。3.研究基因調(diào)控網(wǎng)絡的分岔控制問題。以三基因耦合而成的基因調(diào)控網(wǎng)絡為模型,設計一個狀態(tài)反饋控制策略,選取時滯和作為分岔參數(shù)。在控制器的作用下,分岔的發(fā)生延遲,使基因調(diào)控網(wǎng)絡在一個較大的時滯范圍內(nèi)仍然能夠保持穩(wěn)定,實現(xiàn)分岔控制目標。
【關鍵詞】：基因調(diào)控網(wǎng)絡 穩(wěn)定性 Hopf分岔 分岔控制 狀態(tài)反饋
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O175;O231
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 緒論7-23
• 1.1 課題研究的意義7-8
• 1.2 基因調(diào)控網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 基因調(diào)控網(wǎng)絡的模型8-10
• 1.2.2 基因調(diào)控網(wǎng)絡的微分方程模型10-13
• 1.2.3 基因調(diào)控網(wǎng)絡的動力學行為13-15
• 1.3 基因調(diào)控網(wǎng)絡的基本原理15-18
• 1.3.1 基因表達過程16-17
• 1.3.2 調(diào)控機制17-18
• 1.4 分岔理論研究現(xiàn)狀及進展18-19
• 1.5 分岔控制理論現(xiàn)狀及應用背景19-20
• 1.6 主要研究內(nèi)容20-23
• 1.6.1 主要內(nèi)容及貢獻21
• 1.6.2 論文結(jié)構(gòu)與安排21-23
• 第二章 分岔理論及分岔控制方法23-27
• 2.1 分岔23
• 2.2 Hopf分岔23-24
• 2.3 分岔控制的主要方法24-26
• 2.3.1 線性和非線性反饋方法24-25
• 2.3.2 正規(guī)形方法25
• 2.3.3 頻域分析和數(shù)值逼近方法25-26
• 2.3.4 Washout-filter方法26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 單基因振子分岔與控制27-38
• 3.1 單基因振子模型的建立27-28
• 3.2 Hopf分岔與控制28-31
• 3.3 數(shù)值仿真31-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 基因調(diào)控網(wǎng)絡的分岔38-47
• 4.1 基因調(diào)控網(wǎng)絡模型的建立38-39
• 4.2 基因調(diào)控網(wǎng)絡的Hopf分岔39-43
• 4.3 數(shù)值仿真43-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 基因調(diào)控網(wǎng)絡的分岔控制47-53
• 5.1 基因調(diào)控網(wǎng)絡的分岔控制47-49
• 5.2 數(shù)值仿真49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 第六章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 總結(jié)53
• 6.2 展望53-55
• 參考文獻55-59
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文59-60
• 附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目60-61
• 致謝61

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本文編號：622258