群体感应自杀种群在富营养培养基中的生长模型(2)
3.3 比较34℃时，不同pH值与IPTG浓度对细菌自杀情况的影响 15
3.3.1 比较pH值相同时，IPTG浓度对细菌自杀情况的影响 15
3.3.2 比较IPTG浓度相同时，不同pH值对细菌自杀情况的影响 16
3.4 比较37℃时，不同pH值与IPTG浓度对细菌自杀情况的影响 19
3.4.1 比较pH值相同时，IPTG浓度对细菌自杀情况的影响 19
3.4.2 比较IPTG浓度相同时，不同pH值对细菌自杀情况的影响 20
4 实验总结 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 细菌的自杀行为
人们对在多细胞生物中发现的细胞的程序性死亡现象进行了深入的研究，因为它在肿瘤细胞的产生和凋亡过程中起着重要的作用。但对原核生物的程序性死亡研究却较少，因为人们认为细菌是低等生物，它的生长和繁殖都是个体行为，不存在细胞间的通讯，不会表现出群体行为。事实却是，细菌群落和真核细胞一样，个体间能够相互联系，在特定的情况下，会启动同步性或选择性的群体行为，例如共生、生物发光、孢子形成、基因交换、生物膜形成、抗生素生产以及致病菌免疫激活等。这些群体行为推动了细菌的进化。
细菌的自杀行为也是这些群体行为中常见的一种，通常会在两种情况下发生：一是少数细菌发生基因损伤或有害突变，当有可能影响到整个种群功能时，自杀基因便启动，实现自我清除；二是当细菌面对某些毒性因子或不利环境时，为了使种群繁衍下去，使极少数得以幸存，只能主动选择牺牲大多数。
对细菌自杀行为的研究可以从许多方面进行，本课题探索的就是第二种情况，群体中率先死亡的细菌对于幸存个体而言的利他行为，通过大肠杆菌的生长状况来判断哪些条件会对这种自杀现象产生影响。
1.2 细菌的群体感应现象
群体感应（Quorum Sensing，QS）是指单个细胞通过一种自身合成并能被释放到胞外的低分子量的自诱导剂的富集来感应菌群密度的现象，它是是细胞间通讯的重要方式。当自诱导剂的浓度随着细菌密度的增加达到特定阈值时，某些基因像开关一样被打开，启动后续一系列基因的表达。
细菌在繁殖过程中向周围环境分泌特定的信号分子——自诱导剂。当一个特定的环境中细菌的数量急剧增加时，反映了细菌细胞数量的信号分子的浓度也会相应升高，细菌根据这一浓度可以监测周围环境中自身或其他细菌的数量变化，当信号分子的浓度达到一个阈值时，会启动菌体中相关基因的表达来适应环境的变化。这一调控系统被称为群体感应系统。
1.3 自杀基因回路的构建及其意义
基因回路是合成生物学的基本组成元件，是模块化的生物材料。合成生物学是在阐明并模拟生物合成的基本规律的基础上，人工设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统，从而建立药物、功能材料或能源替代品等的生物制造途径。合成生物学、计算生物学与化学生物学一同构成了系统生物技术的方法基础。
将程序性死亡模块导入宿主细胞，在人为添加诱导剂的情况下，启动自杀程序，杀死细胞是自杀基因回路设计的初衷。
基于群体感应的多种基因元件已经成功应用于合成生物学的研究中。例如在自杀基因回路的设计中，基于群体感应的自杀回路可以同步化细菌自杀。以这种方式构建的细菌种群，是自杀基因回路模块化研究的理想模型，因为其具有代谢路径清晰，输入输出简单可控的优点。同时，它也为我们提供了一个社会生物学研究的理想平台，我们可以把它看作是一个存在细胞间通讯的自组织系统。
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