Химический состав клеточный центр: Клеточный центр – строение и функции в таблице

Содержание

§14. Клеточный центр. Рибосомы

 

1. Чем являются клеточный центр и рибосомы?

Клеточными включениями, немембранными органоидами, мембранными органоидами.

Клеточный центр и рибосомы являются немембранными органоидами.

 

2. Как устроен клеточный центр?

Клеточный центр находится вблизи ядра и образован двумя полыми цилиндрами – центриолями. Каждая центриоль состоит из девяти триплетов микротрубочек (9 × 3), связанных специальными белками в единую систему. Центриоли располагаются перпендикулярно друг другу. От них в разных направлениях отходят многочисленные микротрубочки.

 

3. Почему клеточный центр называют «центром организации микротрубочек»?

Этот органоид запускает сборку микротрубочек, является центром их «производства». К центриолям транспортируется белок тубулин, из молекул которого собираются микротрубочки.

Далее они направляются в разные участки клетки, где и выполняют свои функции. При подготовке клетки к делению происходит удвоение центриолей. Во время деления они попарно расходятся к противоположным полюсам клетки и обеспечивают формирование микротрубочек веретена деления.

 

4. Охарактеризуйте химический состав, строение и функцию рибосом.

Рибосомы – немембранные органоиды, осуществляющие синтез белка. Они очень малы (15–30 нм) и содержатся как в эукариотических клетках, так и в клетках прокариот. Количество рибосом в разных типах клеток составляет от нескольких тысяч до миллионов.

Рибосомы состоят из двух субъединиц – большой и малой. Каждая субъединица представляет собой комплекс рибосомных РНК (рРНК) с белками. Субъединицы рибосом формируются в ядре, а затем выходят в цитоплазму. Большие и малые субъединицы рибосом располагаются в цитоплазме отдельно друг от друга и объединяются только для синтеза белка. Сформированные рибосомы могут находиться в свободном состоянии в гиалоплазме либо прикрепляться к поверхности эндоплазматической сети или ядра.

 

5. Какие из перечисленных ниже белков синтезируются на свободных рибосомах, а какие — на рибосомах, прикреплённых к поверхности эндоплазматической сети или ядра клетки? Ответ обоснуйте.

а) Инсулин в клетках поджелудочной железы.

б) Белки-рецепторы нейромедиаторов в нервных клетках.

в) Гемоглобин в молодых эритроцитах.

г) Тубулин в клетках росткового слоя эпидермиса кожи.

д) Фибриноген в клетках печени.

На свободных рибосомах синтезируются следующие белки: в) гемоглобин в молодых эритроцитах, г) тубулин в клетках росткового слоя эпидермиса кожи.

На рибосомах, прикреплённых к поверхности ЭПС или ядра клетки синтезируются: а) инсулин в клетках поджелудочной железы, б) белки-рецепторы нейромедиаторов в нервных клетках, д) фибриноген в клетках печени.

Свободные рибосомы синтезируют белки, необходимые для нужд самой клетки, а рибосомы, прикреплённые к ЭПС и оболочке ядра, синтезируют белки, предназначенные для выведения из клетки, а также мембранные белки. Гемоглобин и тубулин выполняют свои функции внутри клеток и не подлежат выведению из них. Инсулин и фибриноген выводятся из клеток, поступают в межклеточную (тканевую) жидкость, а затем – в плазму крови, где эти белки и функционируют. Рецепторы нейромедиаторов – мембранные белки, значит, они синтезируются на рибосомах, связанных с мембранами ЭПС или ядра.

 

6. Как вы думаете, где содержится больше рибосом — в клетках волосяных луковиц или в клетках жировой ткани? Почему?

Больше рибосом содержится в клетках волосяных луковиц, поскольку им необходимо синтезировать большое количество кератина и других белков, входящих в состав волос. Клетки жировой ткани являются своеобразными хранилищами липидов и не специализируются на синтезе белков.

 

7*. Известно несколько групп веществ, способных связываться с рибосомами прокариот и нарушать их нормальное функционирование. Важно то, что эти вещества не оказывают подобного действия на рибосомы эукариот. Где находят применение такие вещества? В связи с чем?

Такие вещества широко применяются в медицине и ветеринарии для лечения бактериальных инфекций, т.е. используются в качестве антибиотиков (тетрациклины, стрептомицин, гентамицин, эритромицин и многие другие). Они специфично связываются с рибосомами бактерий и блокируют синтез бактериальных белков, при этом не нарушая процессы синтеза белков в клетках человека и животных.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая   Следующая >

Строение клеточного центра.

Специфические особенности строения клеточного центра

Доказано, что клетки эукариотических организмов представлены системой мембран, образующих органоиды белково-фосфолипидного состава. Однако из этого правила существует важное исключение. Две органеллы (клеточный центр и рибосома), а также органоиды движения (жгутики и реснички) имеют немембранную структуру. Чем же они образованы? В данной работе мы постараемся найти ответ на этот вопрос, а также изучим строение клеточного центра клетки, часто называемого центросомой.

Все ли клетки содержат клеточный центр

Первый факт, который заинтересовал ученых, – это необязательное наличие данного органоида. Так, у низших грибов – хитридиомицетов – и у высших растений он отсутствует. Как выяснилось, у водорослей, в клетках человека и у большинства животных наличие клеточного центра необходимо для осуществления процессов митоза и мейоза. Первым способом делятся соматические клетки, а другим – половые. Обязательным участником в обоих процессах выступает центросома. Расхождение её центриолей к полюсам делящейся клетки и натягивание между ними нитей веретена деления обеспечивает и дальнейшее расхождение хромосом, прикрепленных к этим нитям и к полюсам материнской клетки.

Микроскопические исследования выявили особенности строения клеточного центра. В него входит от одного до нескольких плотных телец – центриолей, от которых веерообразно расходятся микротрубочки. Изучим более подробно внешний вид, а также строение клеточного центра.

Центросома в интерфазной клетке

В жизненном цикле клетки клеточный центр можно увидеть в период, называемый интерфазой. Рядом с мембраной ядра обычно располагаются два микроцилиндра. Каждый из них состоит из белковых трубочек, собранных по три штуки (триплеты). Девять таких структур образуют поверхность центриоли. Если их две (что бывает чаще всего), то они располагаются друг к другу под прямым углом. В период жизни между двумя делениями строение клеточного центра в клетке практически одинаково у всех эукариот.

Ультраструктура центросомы

Детально изучить строение клеточного центра стало возможным в результате использования электронного микроскопа. Ученые установили, что цилиндры центросом имеют следующие размеры: их длина – 0,3-0,5 мкм, диаметр – 0,2 мкм. Количество центриолей перед началом деления обязательно удваивается. Это необходимо для того, чтобы сама материнская и дочерняя клетки в результате деления получили клеточный центр, состоящий из двух центриолей. Особенности строения клеточного центра заключаются в том, что центриоли, составляющие его, не равнозначны: одна из них – зрелая (материнская) – содержит дополнительные элементы: перицентриолярный сателлит и его придатки. Незрелая центриоль имеет специфический участок, названный тележным колесом.

Поведение центросомы в митозе

Хорошо известно, что рост организма, а также его размножение происходит на уровне элементарной единицы живой природы, которой является клетка. Строение клетки, локализация и функции клетки, а также её органоидов рассматриваются цитологией. Несмотря на то что ученые провели достаточно много исследований, клеточный центр остается до сих пор недостаточно изученным, хотя его роль в клеточном делении выяснена полностью. В профазе митоза и в профазе редукционного деления мейоза центриоли расходятся к полюсам материнской клетки, а далее происходит образование нити веретена деления. Именно они прикрепляются к центромерам первичной перетяжки хромосом. Для чего же это необходимо?

Веретено деления анафазной клетки

Опыты Г. Бовери, А. Нейла и других ученых позволили установить, что строение клеточного центра и его функции взаимосвязаны. Наличие двух центриолей, биполярно расположенных по отношению к полюсам клетки, и нитей веретена деления между ними обеспечивает равномерное распределение хромосом, соединенных с микротрубочками, к каждому из полюсов материнской клетки.

Таким образом, количество хромосом будет одинаковым в дочерних клетках в результате митоза или вдвое меньше (в мейозе), чем у исходной материнской клетки. Особенно интересным представляется тот факт, что строение клеточного центра меняется и коррелятивно связано со стадиями жизненного цикла клетки.

Химический анализ органеллы

Для лучшего понимания функций и роли центросомы изучим, какие же органические соединения входят в её состав. Как и следовало ожидать, ведущими являются белки. Достаточно вспомнить, что строение и функции клеточной оболочки также зависят от присутствия в ней молекул пептидов. Отметим, что в центросоме белки обладают сократительной способностью. Они входят в состав микротрубочек и называются тубулинами. Изучая внешнее и внутреннее строение клеточного центра, мы упоминали вспомогательные элементы: перицентриолярные сателлиты и придатки центриолей. В их состав входят ценексин и мирицитин.

Есть также белки, регулирующие обмен веществ органоида. Это киназа и фосфатаза – специальные пептиды, отвечающие за нуклеацию микротрубочек, то есть за образование активной молекулы-затравки, с которой начинается рост и синтез радиальных микронитей.

Клеточный центр как организатор фибриллярных белков

В цитологии окончательно закрепилось представление о центросоме как о главной органелле, отвечающей за образование микротрубочек. Благодаря обобщающим исследованиям К. Фултонаможно утверждать, что клеточный центр обеспечивает этот процесс четырьмя путями. Например: полимеризацией нитей веретена деления, формированием процентриолей, созданием радиальной системы микротрубочек интерфазной клетки и, наконец, синтезом элементов в первичной ресничке. Это особое образование, характерное для материнской центриоли. Изучая строение и функции клеточной оболочки, ученые обнаруживают её под электронным микроскопом в клеточном центре после митотического деления клетки или же в момент начала митоза. В стадию G2 интерфазы, а также на ранних этапах профазы ресничка исчезает. По химическому составу она состоит их молекул тубулина и является меткой, по которой можно определить зрелую материнскую центриоль. Так как же происходит созревание центросомы? Рассмотрим все нюансы этого процесса.

Этапы образования центриоли

Цитологи установили, что дочерняя и материнская центриоли, образующие диплосому, не одинаковы по своему строению. Так, зрелая структура окаймлена слоем перицентриолярного вещества — митотическим гало. Полное созревание дочерней центриоли происходит дольше, чем длится один жизненный цикл клетки. В конце стадии G1 второго клеточного цикла новая центриоль уже выступает в роли организатора микротрубочек и способна к формированию нитей веретена деления, а также к образованию специальных органелл движения. Ними могут быть реснички и жгутики, встречающиеся у одноклеточных простейших животных (например, эвглены зеленой, инфузории-туфельки), а также у многих водорослей, например хламидомонады. Жгутиками, образованными благодаря микротрубочкам клеточного центра, снабжены многие споры у водорослей, а также половые клетки животных и человека.

Роль центросомы в жизнедеятельности клетки

Итак, мы убедились в том, что одна из самых маленьких клеточных органелл (занимает менее 1 % объема клетки) играет ведущую роль в регуляции метаболизма как растительных, так и животных клеток. Нарушение формирования веретена деления влечет за собой образование генетически дефектных дочерних клеток. Их наборы хромосом отличаются от нормального количества, что приводит к хромосомным аберрациям. Как результат – развитие аномальных особей или же их гибель. В медицине установлен факт взаимосвязи количества центриолей от риска развития онкозаболеваний. Например, если нормальные клетки кожи содержат 2 центриоли, то биопсия тканей при заболевании раком кожи выявляет увеличение их количества до 4-6. Эти результаты служат доказательством ключевой роли центросомы в контроле над клеточным делением. Последние экспериментальные данные указывают на важную роль этой органеллы в процессах внутриклеточного транспорта. Уникальное строение клеточного центра позволяет ему регулировать как форму клетки, так и её изменение. У нормально развивающейся единицы центросома располагается рядом с аппаратом Гольджи, вблизи ядра, и вместе с ними обеспечивает интегративную и сигнальную функции в осуществлении митоза, мейоза, а также запрограммированной клеточной смерти – апуптоза. Именно поэтому современные цитологи считают центросому важным объединяющим органоидом клетки, отвечающим как за её деление, так и за весь метаболизм в целом.

Клеточный центр. Органоиды движения. Клеточные включения

 «Введение в общую биологию и экологию. 9 класс». А.А. Каменский (гдз)

 

 

 

Вопрос 1. Каковы функции клеточного центра?
Клеточный центр выполняет следующие функции в клетке:
1) принимает участие в делении клеток животных и низших растений. В начале деления (в профазе) центриоли расходятся к разным полюсам клетки. От центриолей к центромерам хромосом отходят нити веретена деления. В анафазе эти нити протягивают хроматиды к полюсам. После окончания деления центриоли остаются в дочерних клетках, удваиваются и образуют клеточный центр.
2) играет важную роль в организации цитоскелета, так как цитоплазматические микротрубочки расходятся во все стороны из этой области. Цитоскелет представляет собой сеть микротрубочек, пронизывающих цитоплазму, поддерживающих форму клетки, обеспечивающих движение органоидов клетки, а также работу специализированных органоидов движения — ресничек и жгутиков.

Вопрос 2. Где расположены центриоли?


В состав клеточного центра входят микротрубочки и две центриоли. Центриоли находятся в середине центра организации микротрубочек. Центриоли обнаружены не во всех клетках, имеющих клеточный центр (например, их нет у покрытосеменных растений). Каждая центриоль — это цилиндр размером около 1 мкм, по окружности которого расположены девять триплетов микротрубочек. Центриоли располагаются под прямым углом друг к другу. В клетках животных и некоторых низших растений около ядра находятся два небольших интенсивно окрашивающихся тельца – центриоли. Вокруг центриолей располагается матрикс. Полагают, что в нем есть собственная ДНК (подобная митохондриальной ДНК), РНК и рибосомы.

Вопрос 3. Каковы функции центриолей в клетке?
Центриоли входят в состав клеточного центра и обеспечивают нормальное деление клетки. Перед ее делением центриоли расходятся к полюсам, образуя веретено деления клетки.

От каждой центриоли отходят тонкие нити в виде лучей, образующие звезду, а между расходящимися центриолями протягиваются белковые нити, свойства которых сходны со свойствами сократимого белка мышц – актомиозина. Нити веретена тянутся от экватора к полюсам, так что веретено представляет собой единую внутриклеточную структуру. Они участвуют в расхождении хроматид к полюсам клетки.

Вопрос 4. В чем сходство и различие между ресничками и жгутиками?
К клеточным органоидам движения относят реснички и жгутики — выросты мембраны диаметром около 0,25 мкм, содержащие в середине микротрубочки. Такие органоиды имеются у многих клеток (у простейших, одноклеточных водорослей, зооспор, сперматозоидов, в клетках тканей многоклеточных животных, например, в дыхательном эпителии).
Функция этих органоидов заключается или в обеспечении движения (например, у простейших) или в продвижении жидкости вдоль поверхности клеток (например, в дыхательном эпителии для продвижения слизи).

В основании и жгутика, и реснички лежит базальное тельце, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. Механизм движения ресничек и жгутиков одинаков, в его основе лежит скольжение микротрубочек друг относительно друга. Сходство этих органоидов движения заключается также и в том, что на их работу расходуется энергия АТФ.
Различаются реснички и жгутики размерами. Жгутики в несколько раз длиннее ресничек. Кроме того, реснички, изгибаясь волнообразно, обеспечивают клетке плавное, медленное передвижение. Жгутик же осуществляет вращательные движения, что позволяет клетке активно перемещаться.

Вопрос 5. Назовите примеры клеточных включений.
Клеточные включения — это непостоянные структуры клетки. К ним относятся капли и зерна белков, углеводов, жиров, а также кристаллические включения (органические кристаллы, которые могут образовывать в клетках белки, вирусы, соли щавелевой кислоты и т.д. и неорганические кристаллы, образованные солями кальция). В отличие от органоидов эти включения не имеют мембран или элементов цитоскелета и периодически синтезируются и расходуются.

Капли жира используются как запасное вещество в связи с его высокой энергоемкостью; зерна углеводов (в виде крахмала у растений и гликогена у животных и грибов) — как источник энергии для образования АТФ; зерна белка — как источник строительного материала; соли кальция — для обеспечения про¬цесса возбуждения, обмена веществ и т.д.

Клеточный центр. Клеточные включения — презентация онлайн

1. Клеточный центр. Клеточные включения.

Обухова Анимаиса
Ученица 10 «Г» класса
Клеточный центр.
Клеточные включения.

2. Клеточный центр-

Клеточный центрне мембранная органелла, которая находится
в центре клетки, рядом с ядром
Присутствует только у низших растений и
животных; высшие растения, грибы и некоторые
простейшие лишены его.
Открытие в науке
Описание центросом на полюсах веретена деления, которые
находятся в клетках во время митоза, сделали почти
одновременно ученые-биологи Флеминг В. и Гертвиг О.
Открытие сделано в 70-х годах XIX ст.
Ученые еще тогда установили, что после завершения митоза,
центросомы не исчезают, а остаются в интерфазном периоде.
Подробное строение удалось определить после появления
электронной микроскопии в середине XX ст.
Вальтер Флеминг
Оскар Гертвиг

4. Функции и строение

Размер органеллы не
превышает 0,5 мкм в длину
и 0,2 мкм в диаметре.
Клеточный центр состоит
из двух центриолей,
расположенных друг к
другу под прямым углом.
Каждая центриоль –
белковая структура,
образованная девятью
триплетами
микротрубочек. Триплет
означает три трубочки в
ряд, т.е. всего в центриоли
27 микротрубочек.
Триплеты соединены
белковыми нитями по
кругу, образуя цилиндр.
В центре цилиндра располагается
белковый стержень, к которому
прикреплены все триплеты. На
поперечном сечении центриоль
напоминает цветок, лепестки которого
направлены в одну сторону.

5. В клеточный центр входят две центриоли: дочерняя и материнская, которые взаимно перпендикулярны друг к другу и вместе формируют

диплосому. Материнская
центриоль в составе имеет дополнительные структурные
элементы — сатиллиты, их количество постоянно меняется,
и располагаются они на всем протяжении центриоли.
Компоненты
Особенности
строения
Функции
Центриоли
– Микротрубочки;
– белковые нити;
– белковый стержень
(ось)
Производят микротрубочки с помощью белков, т.е.
являются ЦОМТ – центром организации микротрубочек. В Sфазе интерфазы удваиваются путём самосборки, расходятся
к полюсам клетки и выстраивают веретено деления
Сателлиты –
придатки
материнской
центриоли
– Ножки,
соединённые с
центриолью;
– головка или фокус
схождения
микротрубочек
(ФСМТ)
Производят микротрубочки, собирают и разбирают
веретено деления
Белок тубулин. Имеют
минус-концы,
связанные с
Микротрубочки
центриолью и плюсконцы, расходящиеся
к периферии клетки
Прикрепляются с двух сторон (от каждой пары центриолей)
во время митоза к центромерам хромосом, формируя
веретено деления. Удерживая части хромосом,
микротрубочки начинают разбираться от центриолей, тем
самым оттягивая хромосомы к полюсам и способствуя
делению клетки
Матрикс или
центросомное
гало
Окружает центросому. В микроскопе выглядит как более
светлое пятно цитоплазмы, окружающее клеточный центр.
Принимает участие в сборке микротрубочек. Вместе с
сателлитами и отходящими от них микротрубочками
образуется центросферу, окружающую центриоли
Различные белки
Формирование веретена деления

8. Значение

Выполняет такие функции:
Формирование органоидов движения простейших
организмов (жгутики), которые дают возможность
перемещаться в водной среде.
Образует реснички на поверхности эукариотических
клеток, которые необходимы для восприятия
внешних раздражителей (кожная рецепция).
Формирует нити веретена деления во время
непрямого, митотического деления клетки.
Обеспечивает равное распределение генетической
информации между дочерними клетками.
Принимает участие в формировании
микротрубочек, которые уходят или в цитоплазму,
или становятся компонентом опорносократительного аппарата.
Увеличение количества центросом характерно для
опухолевых клеток.
Клеточный центр играет важную роль в
процессе перемещения хромосом при митозе. С
ним связана способность некоторых клеток к
активному движению. Это доказывается тем, что
в основании жгутиков или ресничек подвижных
клеток (простейшие, сперматозооны) находятся
образования такой же структуры, как и
клеточный центр.

10. Клеточные включения

Это необязательные компоненты растительной или животной
клетки, накапливающиеся в процессе жизнедеятельности и
метаболизма.
Включения не стоит путать с органеллами. В отличие от
органелл включения то возникают, то исчезают в структуре
клетки.
Некоторые из них небольшие,
едва заметные, другие
превышают в размерах
органеллы. Они могут иметь
разную форму и различный
химический состав.

11. Роль в клетке

Формируются они в основном в пластинчатом комплексе и в
эндоплазматическом ретикулуме. Часть — результат
неполного переваривания (гемосидерин).
Процесс расщепления и удаления зависит от
происхождения. Секреторные включения выводятся через
протоки, углеводные и липидные — расщепляются под
действием ферментов, меланин разрушается клетками
Лангерганса.

12. Виды и формы

По форме выделяют:
гранулы;
кристаллы;
зёрна;
капли;
глыбы.
Вид
Трофические
Экскреторные
Секреторные
Пигментные
Случайные
Минеральные
Характеристика
Сюда относят белки, жиры и углеводы. В клетках животных, особенно
в печени и мышечных волокнах, находится гликоген. При нагрузках и
потреблении большого количества энергии он используется в первую
очередь. У растений накапливается крахмал, как основной источник
питания.
Это продукты метаболизма клетки, которые не были из нее удалены.
Сюда также относят чужеродных агентов, проникших во
внутриклеточное пространство. Такие включения поглощаются и
перерабатываются лизосомами.
Их синтез идет в специальных клетках, а после они выводятся наружу
через протоки или с током лимфы и крови. К секреторной группе
относятся гормоны.
Иногда представлены продуктами обмена: гранулы липофусцина или
скопления гемосидерина. Находятся в меланоцитах, клетках
имеющих окрас. Выполняют защитную функцию, предотвращая
действие солнечных лучей. У простейших видов меланоциты
находятся во многих органах, что придает животным различную
окраску. У человека основная масса пигментных клеток находится в
эпидермисе, часть в радужке глаза.
Встречаются в клетках, способных к фагоцитозу. Захваченные
бактерии, которые плохо перевариваются, остаются в цитоплазме в
виде гранул.
Сюда относятся соли Ca, которые откладываются при снижении
активной деятельности органа. Нарушение метаболизма иона
приводит также к накоплению солей в матриксе митохондрий.

14. Строение и функции

Жировые включения часто накапливаются в цитоплазме, как небольшие
капли. Они характерны для одноклеточных, к примеру, инфузорий. У высших
животных липидные капли находятся в жировой ткани. Чрезмерное
накопление жировых включений приводит к патологическим изменениям в
органах, к примеру, вызывает жировую дистрофию печени.
Полисахаридные
имеют гранулярное
строение различной
формы и размеров.
Наибольшие их
скопления
располагаются в
клетках
поперечнополосато
й мускулатуры и
печеночной ткани.
Включения белка встречаются не часто, главным образом являются
питательным веществом в яйцеклетках (при микроскопическом
исследовании можно увидеть разного рода пластинки, палочки).
Пигмент липофусцин —
это включения желтого
или коричневого цвета,
которые скапливаются в
клетках в процессе
жизнедеятельности.
Пигмент гемоглобин
входит в состав
эритроцитов крови.
Родопсин — делает
палочки сетчатки глаза
чувствительными к
свету
Биологическое и медицинское
значение клеточных включений
Избыточное скопление включений может привести к развитию
серьезных патологий, которые принято называть болезнями
накопления. Формирование заболевания связано со снижением
активности лизосомальных ферментов и чрезмерным поступлением
каких-либо веществ (жировое перерождение печени,
гликогенозмышечной ткани).
(Например, развитие наследственной болезни Помпе обусловлено
дефицитом фермента кислая мальтаза, как следствие в клетках
накаливается гликоген, что ведет к дистрофии нервной и мышечной
ткани.)
Скапливаться в цитоплазме могут свойственные для клетки
вещества, а также чужеродные, которые в норме не встречаются
(амилоидоз почек). Во время старения организма во всех клетках
накапливается липофусцин, который служит маркером
функциональной неполноценности клеток.
Проверка теории
1. Из чего состоят центриоли?
a)
b)
c)
d)
Из белков
Из липидов
Из гликолипидов
Из углеводов
Ответ: а
2. Сколько мембран образует
клеточный центр?
a)
b)
c)
d)
Одна
Две
Три
Ни одна
Ответ: d
Проверка теории
3. Для каких клеток характерны включения?
a)
b)
c)
d)
Растительных
Животных
Простейших
Растительных и животных
Ответ: d
4. Какая особенность характерна
для всех клеточных включений?
a) Постоянно находятся в цитоплазме
клетки
b) Участвуют в переносе питательных
веществ
c) То появляются, то исчезают в процессе
жизнедеятельности
d) Представлены в виде большой капли,
занимающей 80 % клетки
Ответ: с
Проверка теории
5.Где располагается центросома в интерфазе?
a)
b)
c)
d)
Примыкает к ЭПС и ядру
Рядом с клеточной мембраной
Ближе к ядру или к комплексу Гольджи
Постоянного положения нет,
перемещается по цитоплазме
Ответ: с
6. Как называются продукты
метаболического распада клетки?
a)
b)
c)
d)
Трофические включения
Пигменты
Экскреты
Секреты
Ответ: с
Проверка теории
7.Что такое сателлиты?
a) Вещества, окружающие центросому
b) Микротрубочки, образующие веретено
деления
c) Придатки материнской центриоли
d) Придатки дочерней центриоли
Ответ: с
8. Какую форму обычно имеет
крахмал в клетках растений?
a)
b)
c)
d)
Гранула
Кристалл
Капля
Зерно
Ответ: d
Электронная литература:
• https://obrazovaka.ru/test/kletochnyy-centr-stroenie-i-funkciitablica.html
• https://obrazovaka.ru/test/kletochnye-vklyucheniya-tablica.html
• https://infourok.ru/prezentaciya-po-biologii-kletochniy-centrorganoidi-dvizheniya-klass-1414836.html
• http://900igr.net/prezentatsii/biologija/Stroenie-kletki-i-ejofunktsii/031-Osnovnye-vyvody.html
• https://animals-world.ru/kletochnyj-centr-organoidy-dvizheniyavklyucheniya/
Спасибо за внимание!

Клеточный центр.

Новые сочинения по зарубежной литературе

Комплекс Гольджи. Комплекс Гольджи – это органоид клетки, получивший свое название по имени ученого К. Гольджи, который впервые увидел его в цитоплазме нейронов и назвал сетчатым аппаратом (1898). Во многих клетках этот органоид действительно имеет форму сложной сети, расположенной вокруг ядра. Иногда же его сетевидная структура приобретает вид шапочки, расположенной над ядром, или тяжа, опоясывающего ядро. В клетках многих беспозвоночных животных и растений комплекс Гольджи представлен в виде отдельных элементов, обладающих формой округлых, серповидных или палочковидных телец, носящих название диктиосом. Такая рассеянная форма аппарата Гольджи свойственна и некоторым клеткам позвоночных животных.

Исследование многочисленных клеток животных и растений с помощью электронного микроскопа показало, что, несмотря на многообразие формы и строения комплекса Гольджи, структура его элементов однотипна в разных клетках. По данным электронномикроскопического исследования, ультраструктура комплекса Гольджи включает три основных компонента.

Система плоских цистерн, ограниченных гладкими мембранами. Цистерны расположены пачками, по 5 – 8; причем они плотно прилегают друг к другу. Количество цистерн, их величина и расстояние между ними варьируют в разных клетках.

Система трубочек, которые отходят от цистерн. Трубочки анастомозируют друг с другом и образуют довольно сложную сеть, окружающую цистерны.

Крупные и мелкие пузырьки, замыкающие концевые отделы трубочек.

Все три компонента аппарата Гольджи взаимосвязаны друг с другом и могут возникать друг из друга.

Согласно электронномикроскопическим данным, мембранам всех трех компонентов свойственно такое же трехслойное строение, как и наружной цитоплазматической мембране и мембранам эндоплазматической сети.

В состав мембран аппарата Гольджи входят липиды, или, точнее, фосфолипиды и белки. Следовательно, в мембранах его содержится тот же белково-липидный комплекс, что и в мембранах других клеточных органоидов. В элементах комплекса Гольджи обнаружены ферменты и среди них ферменты, связанные с синтезом полисахаридов и липидов.

Структуры аппарата Гольджи накапливают либо уже готовые, либо почти готовые продукты деятельности клеток.

Формирование и накапливание секреторных гранул – это основная, очень важная, но не единственная функция аппарата Гольджи.

При делении клеток часть аппарата Гольджи из материнской клетки передается в дочернюю. Этот клеточный органоид представляет поэтому преемственную структуру, и при делении обычно материал его распределяется поровну между материнской и дочерней клетками. Возможность образования аппарата Гольджи заново не доказана.

Лизосомы. Лизосомы были открыты в 1955 году при исследовании клеток печени крысы биохимическими методами. Открытие лизосом связано с работами Де-Дюва.

Лизосомы представляют собой небольшие округлые частицы, располагающиеся в цитоплазме. Каждая лизосома ограничена плотной мембраной, внутри которой заключено свыше 12 гидролитических ферментов, имеющих наибольшую активность в кислой среде. Мембрана лизосомы имеет типичное трехслойное строение. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, способны расщеплять важные в биологическом отношении соединения, т. е. белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Эти вещества поступают в клетку в качестве пищи путем фагоцитоза и пиноцитоза, и лизосомы принимают активное участие в их расщеплении, или лизисе. Отсюда происходит и название самого органоида (греч. lysis – растворение и soma – тело). Совокупность лизосом можно назвать «пищеварительной системой» клетки, так как они участвуют в переваривании всех веществ, поступающих в клетку.

Кроме того, за счет ферментов лизосом могут перевариваться при отмирании отдельные структуры клетки, а также целые отмершие клетки, что обычно наблюдается в процессе жизнедеятельности любого многоклеточного организма. Ферменты лизосом способны переваривать и саму клетку, в которой они находятся, но предполагают, что клетку от «самопереваривания» предохраняет та мембрана, которая ограничивает каждую лизосому. Нарушение целостности мембраны лизосом приводит к повреждениям окружающей цитоплазмы и клеточных органоидов. Лизосомы обнаружены в клетках многих органов многоклеточных животных, у простейших, а в последнее время и в клетках растений. Лизосомы сейчас детально исследуются.

Клеточный центр. Клеточный центр – органоид, обнаруженный во всех клетках многоклеточных животных, простейших и в клетках некоторых растений. В состав клеточного центра входит 1 – 2 или иногда большее количество мелких гранул, называемых центриолями. Центриоли либо непосредственно расположены в цитоплазме, либо лежат в центре сферического слоя цитоплазмы, который называется центросомой или центросферой.

Центриоли – это плотные тельца. Центриоли имеют относительно постоянное место расположения в клетке: они занимают геометрический центр ее, но иногда в процессе развития могут перемещаться ближе к периферическим участкам. У многих видов простейших и в половых клетках некоторых многоклеточных организмов центриоли расположены не в цитоплазме, а в ядре, под его оболочкой.

Клеточный центр играет важную роль в процессах деления клетки.

Известно, что в центриолях содержатся углеводы, белки и совсем незначительное количество липидов, а также очень немного РНК и ДНК.

В объяснении процессов репродукции центриолей до сих пор имеется много дискуссионных вопросов, но сейчас уже определенно показано, что репродукция этих структур происходит путем почкования. От уже имеющейся в клетке родительской центриоли начинает расти маленький зачаток, представляющий собой дочернюю центриоль. Зачаток увеличивается в размерах и, вырастая, превращается в точно такую же центриоль, как родительская. Затем эта дочерняя центриоль отделяется от родительской. Такой путь формирования новой центриоли был детально изучен у простейших (жгутиконосцев). С помощью электронномикроскопических исследований Д. Мэзия (1961) и его сотрудники выяснили, что такой же способ репродукции центриолей путем почкования свойственен и клеткам позвоночных животных.

Органоиды движения. Многие клетки одноклеточных и многоклеточных организмов обладают способностью к движению. Под этим понимается движение клетки в пространстве и внутриклеточное движение ее органоидов. В жидкой среде перемещение клеток осуществляется движением жгутиков и ресничек; так передвигаются многие одноклеточные. Некоторые другие простейшие организмы, а также специализированные клетки многоклеточных передвигаются с помощью выростов, образующихся на поверхности клеток. Клетка находится в постоянном движении. Клеточное движение обеспечивается цитоскелетом, состоящем из микротрубочек, микронитей и клеточного центра. Микротрубочки — это длинные полые цилиндры, стенки которых состоят из белков. Микронити — очень тонкие структуры, состоящие из тысяч молекул белка, соединенных друг с другом.

Ядро. Ядро – обязательная часть всякой полноценной, способной делиться клетки высших животных и растений. От цитоплазмы ядра обычно отделяются четкой границей. На неокрашенных препаратах и при наблюдениях живых клеток ядро зачастую выглядит как гомогенный пузырек. Иногда видна более грубая или мелкая зернистая структура. Во всех случаях отчетливо выделяется имеющее округлую форму ядрышко, которое по показателю преломления света отличается от остальной части ядра. Бактерии и некоторые низшие водоросли (сине-зеленые) не имеют сформированного ядра: их ядра лишены ядрышка и не отделены от цитоплазмы отчетливо выраженной ядерной мембраной. Однако основной компонент ядра – носители наследственной информации клетки, хромосомы, присутствуют во всех без исключения ядрах. Форма ядер довольно разнообразна и в ряде случаев соответствует форме клетки. Количество ядер также может варьировать: типична одноядерная клетка, но встречаются клетки двуядерные (некоторые клетки печени и хрящевые клетки) и многоядерные (например, волокна поперечнополосатой мышцы и клетки сифонных водорослей содержат несколько сот ядер). Отношение объема ядра к объему цитоплазмы (ядерно-плазменное отношение) в клетках определенного типа в строго стандартных условиях в известной мере постоянно.

С конца прошлого века до настоящего времени ведутся интенсивные исследования строения и функций ядра. Различают ядро в состоянии интерфазы (обычное ядро функционирующей клетки) и ядро в процессе клеточного деления. Однако не все интерфазные ядра одинаковы. По их дальнейшим возможностям можно различить: 1) ядра размножающихся клеток между двумя делениями; 2) ядра уже не делящихся, но способных к делению клеток; 3) ядра клеток, утративших способность делиться совсем. Обнаружить различия в строении интерфазных ядер двух последних типов не удается.

Основными компонентами ядра являются:

Ядерная оболочка.

Ядерный сок – кариоплазма – относительно прозрачная и однородная масса. Ядерный сок в виде неструктурированной массы окружает хромосомы и ядрышки.

Одно или два обычно округлых ядрышка. Ядрышко – постоянная часть типичного интерфазного ядра. По физическим свойствам ядрышко является наиболее плотной частью ядра. По химическому составу ядрышко отличается относительно высокой концентрацией РНК. Основные компоненты, из которых состоят ядрышки, — это кислые белки типа фосфопротеинов и РНК. Кроме того, в нем обнаруживаются свободные или связанные фосфаты кальция, калия, магния, железа, цинка. Наличие ДНК в ядрышке не доказано. Функция ядрышка состоит в образовании или сборке рибосом, которыми снабжается цитоплазма.

Хромосомы, спирализованные участки которых видны в световой микроскоп как хлопья или закрученные, переплетенные нити; деспирализованные участки нитей видны только в электронный микроскоп. Хромосомы – та, основная функциональная авторепродуцирующая структура ядра, в которой концентрируется ДНК и с которой связана функция ядра. ДНК хромосом содержит наследственную информацию обо всех признаках и свойствах данной клетки, о процессах, которые должны протекать в ней (например, синтез белка). Хромосомы содержат хроматин, окрашивающийся основными красителями; иногда хроматин образует большей или меньшей величины тельца, напоминающие ядрышки.

Больше сочинений по этой теме
Больше рефератов этого автора

Урок на тему «Клеточный центр.

Органоиды движения. клеточные включения» 9 класс ФГОС

Тема урока: «Клеточный центр. Органоиды движения. Клеточные включения».

Цели урока: сформировать знания о строении и функциях клеточного центра, органоидах движения, клеточных включениях; развивать умение распознавать и описывать по таблицам составные части и органоиды клетки.

Планируемые результаты:

предметные: продолжить изучение клеточных структур;

метапредметные: развитие умений воспроизводить информацию по схеме, выделять главное, графически оформлять информацию, сравнивать, обобщать, проводить эксперимент;

— личностные: взаимопомощь в парах, в группах, формирование научного мировоззрения.

Элементы содержания: клеточный центр, цитоскелет, микротрубочки, центриоли, веретено деления, реснички, жгутики, клеточные включения.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: таблицы «Строение растительной клетки», «Строение животной клетки», «Органоиды клетки».

Ход урока

I. Организационно- мотивационный этап.

II. Проблемная ситуация и актуализация знаний.

Итак, на предыдущем уроке мы с вами рассмотрели клеточные структуры. Сегодня продолжим формирование знаний об органоидах клетки, но с начало проверим домашнее задание в форме диктанта.

Биологический диктант (допишите незаконченное предложение):

1. По строению органоиды клетки делятся на __________ (мембранные и немембранные).

2. Лизосомы содержат ______ (пищеварительные ферменты).

3. Митохондрии являются _____________ (энергетическим центром клетки).

4. Рибосомы состоят из _______ (белка и РНК).

5. Выросты внутренней мембраны митохондрий называются ________ (кристами).

6. Пластиды характерны только для _______ (растительных клеток).

7. Лизосомы образуются в ________ (комплексе Гольджи).

8. ЭПС участвует во внутриклеточной _________ (транспортировке веществ).

9. Стопки мембран в пластидах, содержащие хлорофилл, называются ______ (гранами).

10. Синтез белка осуществляется при помощи ________ (рибосом).

(Взаимопроверка, сдать работы).

На предыдущем уроке мы с вами рассмотрели… . Сегодня продолжим рассматривать клеточные структуры. Тема урока …….

III. Совместное открытие новых знаний.

Одной из важных составляющих клетки являются микротрубочки – полые цилиндрические структуры, которые поддерживают форму клетки, создавая цитоскелет. Они связаны с цитоплазматической и ядерной мембранами, обеспечивают движение внутриклеточных структур, входят в состав органоидов движения и клеточного центра.

Клеточный центр играет важную роль в формировании цитоскелета – внутреннего скелета клетки, образованного системой микротрубочек и пучков белковых волокон, тесно связанных с наружной мембраной и ядерной оболочкой и выходящих из области клеточного центра.

Строение клеточного центра: представлен двумя центриолями, расположенными перпендикулярно друг к другу. Каждая центриоль состоит из цилиндра, образованного девятью триплетами трубочек, связанных между собой.

Значение: принимает участие в делении клетки, образуя нити веретена деления.

Органоиды движения

IV. Самостоятельное применение новых знаний.

Задание: используя материал учебника (§ 15-18), дополнительный материал, изображения растительных и животных клеток, заполните таблицу «Сравнение клеток животных и растений».

Сравнение клеток животных и растений

1. Сходный химический состав.

2. Сходны по основным проявлениям жизнедеятельности.

3. Единый принцип организации

V. Подведение итогов. Рефлексия.

— Что узнали нового?

— Что понравилось? Что нет?

V1. Домашнее задание: § 18, (повторить §15-17).

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Биология Вакуоли

просмотров — 190

Клеточный центр

Органоиды, участвующие в делœении и движении клеток

К ним относятся клеточный центр и его производные – реснички и жгутики.

Клеточный центр имеется в животных клетках и у некоторых низших растений.

Строение клеточного центра в интерфазе.

Клеточный центр образован двумя центриолями (диплосома). Центриоли окружены светлой зоной – центросферой, от которой отходит лучистость, образующая астросферу. Между центриолями находится удлинœенное тельце – мостик (центродесмоза), который во время митотического делœения принимает участие в построении ахроматинового веретена. Каждая центриоль представляет собой цилиндр, стенка которого состоит из девяти комплексов микротрубочек длиной около 0,5 и 0,25 мкм. Каждый комплекс состоит из трех микротрубочек и в связи с этим принято называть триплетом.

Центриоли расположены взаимно перпендикулярно: одна материнская, другая – дочерняя. Материнская центриоль окружена электронно-плотным ободком, образованным шаровидными сателлитами, соединœенными плотным материалом с наружной стороной каждого триплета. Из них образуется новая центриоль.

Средняя часть материнской центриоли может быть окружена комплексом фибриллярных структур, называемым гало.

К концу сателлитов и к области гало по цитоплазме транспортируются тубулины, и именно здесь происходит сборка микротрубочек.

Функции клеточного центра:

1) сборка микротрубочек;

2) клеточный центр играет важную роль при митотическом делœении клеток; во время митоза центриоли удваиваются и вместе с окружающими их астросферами расходятся к полюсам клетки, участвуя в образовании митотического аппарата; с помощью этого аппарата осуществляется равномерное распределœение хромосом между дочерними клетками;

3) центриоли принимают участие в образовании базальных телœец, лежащих в основании мерцательных ресничек и жгутиков.

Вакуоли – одномембранные органоиды общего значения, имеются в растительных клетках. Молодые растительные клетки целиком заполнены цито­плазмой. Ядро в них довольно крупное и занимает централь­ное положение. По мере роста клетки в ней образуется клеточный сок. Он накапливается в каналах эндоплазматической сети в виде мельчайших капелœек, которые затем сли­ваются и образуют пузыревидные вздутия – вакуоли. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вакуоль представляет собой пространство, запол­ненное клеточным соком. Молодая клетка содержит много мелких вакуолей; сливаясь, они образуют крупные вакуоли. Старая клетка имеет обычно одну крупную вакуоль, которая может занимать всю полость клетки, отодвигая цитоплазму и ядро к какой-либо стенке.

Клеточный сок образуется в результате обмена веществ в процессе жизнедеятельности всœего растительного организ­ма. Он является водным раствором различных органических и неорганических веществ. Основной частью клеточного сока является вода. Ее содержание доходит до 70 и даже 95%. Химический состав клеточного сока у растений различ­ный, от него зависят их вкусовые качества. Клеточный сок обычно имеет кислую реакцию, реже нейтральную и еще реже – щелочную. В клеточном соке находятся в раство­ренном состоянии различные органические кислоты, сахара, соли, белки, дубильные вещества, гликозиды, алкалоиды, пиг­менты и другие вещества.

Функции вакуолей.

а) процесс вакуолизации – крайне важное условие роста клеток растяжением;

б) принимают участие в поддержании тургорного давления в клетках.

7. 3. Демонстрация преподавателœем методики практических приемов по данной теме.

Преподаватель знакомит студентов с планом и методикой проведения практической работы.

7. 4. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.


Читайте также


  • — Вакуоли

    В клетках растений, грибов и многих протистов содержатся вакуоли — круп­ные мембранные пузырьки или полости в цитоплазме, заполненные преимущественно водным содержимым. Вакуоли образуются из пу­зыревидных расширений эндоплазматического ретикулума или из пузырьков… [читать подробенее]


  • — Сократительные вакуоли

    Вопрос 24. Вакуоли. Параплазматические (эргастические) включения Функции гилоксисом Гилоксисомы Их характеристика Микротельца — это гладкостенные пузырьки величиной 0,1-1,5 мкм с относительно проницаемой мембраной,. .. [читать подробенее]


  • — Вакуоли

    Пероксисомы Небольшие вакуоли, одетые одинарной мембраной, состоят из гранулярного матрикса, в центре которого располагается сердцевина. В зоне сердцевины видны кристаллоподобные структуры упакованных фибрилл. Пероксисомы обнаруживаются у человека главным… [читать подробенее]


  • — Вакуоли и клеточный сок

    Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках. Они представляют собой полости в клетке, заполненные водянистым содержимым – клеточным соком. От цитоплазмы клеточный сок изолирован избирательно проницаемой вакуолярной мембраной – тонопластом. Тонопласт… [читать подробенее]


  • — ВАКУОЛИ И КЛЕТОЧНЫЙ СОК. ОСМОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТКИ

    Вакуоли содержатся практически во всех растительных клетках. Вакуоль – это полость в клетке, заполненная водянистым содержимым – клеточным соком и ограниченная от цитоплазмы избирательно проницаемой мембраной – тонопластом. Клеточный сок выделяется протопластом в. .. [читать подробенее]


  • — Вакуоли

    Лизосомы Лизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка… [читать подробенее]


  • — В пластидах в вакуоли

    Откладываются Откладываются Из обмена веществ обмена Временно выведенные Конечные продукты КЛЕТОЧНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ Под воздействием света В темноте ВОЗМОЖНЫЕ ВЗАИМОПЕРЕХОДЫ ПЛАСТИД Строение хлоропластов     Хлоропласты &… [читать подробенее]


  • — В пластидах в вакуоли

    Откладываются Откладываются Из обмена веществ обмена Временно выведенные Конечные продукты КЛЕТОЧНЫЕ ВКЛЮЧЕНИЯ Под воздействием света В темноте ВОЗМОЖНЫЕ ВЗАИМОПЕРЕХОДЫ ПЛАСТИД Строение хлоропластов     Хлоропласты &. .. [читать подробенее]


  • — ВАКУОЛИ И КЛЕТОЧНЫЙ СОК. ОСМОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛЕТКИ

    КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ТА ЗАВДАННЯ Перелік літератури з наведених питань Монтаж схем підключення ПЗВ Необхідною умовою нормального функціонування ПЗВ є відсутність у зоні дії ПЗВ любих з’єднань нульового робочого провідника N із заземленими елементами… [читать подробенее]


  • — Газовые вакуоли

    Жгутики и подвижность Хемотаксис – прямолинейное движение и кувыркание, реакция не зависит от способности микроорганизма утилизировать данный субстрат Наличие, число, расположение жгутиков является таксономически важным признаком. Монотрихи – один жгутик на… [читать подробенее]


  • Новый прибор раскроет структуру и химический состав в субклеточном масштабе

    Новый инструмент визуализации сможет одновременно изучать как поверхность биологического образца, так и его химический состав.

    BeamMap использует электронный луч для отображения топологии, обеспечивает локальный нагрев для ускорения десорбции и позволяет точно определить местоположение капилляра распылителя и области воздействия электрораспыления для визуализации. Электрораспыленный жидкий пучок с контролируемым уровнем энергии используется для десорбции и заряда аналитов для химической визуализации в BeamMap.

    Новый прибор для визуализации, способный одновременно изучать как поверхность биологического образца, так и его химический состав, является целью трехлетней исследовательской премии Национального института здравоохранения (NIH) стоимостью 1,2 миллиона долларов. Объединение информации, полученной в результате анализа химического состава и физической структуры поверхности клеток, тканей и даже отдельных биомолекул внутри клеток, может обеспечить новый способ изучения роста опухоли, прогрессирования заболевания, функции клеток и других ключевых вопросов.

    Разрабатываемая технология, получившая название Beam Enabled Accurate Mapping & Molecular Analyte Profiling (BeamMap), объединяет данные сканирующей электронной микроскопии и нового режима десорбционной электрораспылительной ионизационной масс-спектрометрии (DESI-MS) для одновременного определения топологии поверхности и химического состава. BeamMap использует электронный луч и сфокусированный нанораспылитель наэлектризованной жидкости для сбора двух типов информации, которая коррелируется с помощью программного обеспечения для обработки изображений. Исследование финансируется Национальным институтом общих медицинских наук Национального института здравоохранения (NIGMS).

    «Чтобы сделать этот прорывной инструмент, мы должны иметь возможность предоставлять как топологическую, так и химическую информацию с разрешением в масштабе микрометров и субмикрометров, чтобы иметь возможность обнаруживать молекулярный состав и биологическую функцию на субклеточном уровне», — говорится в сообщении. Андрей Федоров, профессор, и профессор Рэй С. и Фрэнк Х. Нили в Школе машиностроения им. Джорджа Вудраффа Технологического института Джорджии. «Это потребует одновременных достижений, и мы будем расширять границы как инструментов визуализации, так и возможностей масс-спектрометров.

    Благодаря использованию масс-спектрометрии для молекулярного зондирования BeamMap сможет характеризовать белки, метаболиты и химию липидов, не требуя априорного знания о том, какие химические соединения присутствуют. Ожидается, что благодаря способности сопоставлять химическую информацию с топологической информацией, полученной с помощью сфокусированных пучков электронов и ионного распыления в вакууме, новый прибор на порядок улучшит разрешение методов, основанных на электрораспылении, с разрешением химического изображения примерно 250 нанометров и топологического разрешения электронной микроскопии около 50 нанометров.BeamMap может быть полезен в фундаментальной и клинической биологии, медицине, аналитической химии и биоинженерии.

    «Процессы, которые в настоящее время невидимы для нас, на самом деле можно увидеть с помощью BeamMap, поэтому у нас будут доказательства того, о чем мы можем сейчас только догадываться», — сказал Федоров. «Возможность увидеть, что происходит на субклеточном уровне, позволит нам лучше понять, как ведут себя биологические системы. Это позволит нам создавать гипотезы о том, как клетки и ткани взаимодействуют с окружающей средой, что потенциально может привести к целому ряду новых терапевтических применений.

    Среди основных задач, требующих новаторского исследовательского подхода, — создание мягкой ионизации и высоколокальной экстракции образцов, необходимых для сохранения целостности биомолекул, а также возможность эффективной доставки заряженных молекул в вакуумную среду масс-спектрометра, сказал он.

    «Нам нужно будет точно настроить энергию луча, распыляемого на подложку, чтобы обеспечить нужное нам разрешение», — сказал Федоров. «Нам нужно извлекать живые биомолекулы и ионизировать их, не нарушая их структуру.Для этого нам придется использовать максимально мягкую ионизацию».

    Прибор будет использовать технику электрораспыления для создания заряженных молекул растворителя, сфокусированных в виде пучка диаметром около 100 нанометров. Когда пучок заряженных молекул растворителя попадает на поверхность биологического образца, он удаляет молекулы с поверхности образца и перемещает их в окружающую вакуумную среду камеры визуализации РЭМ. Молекулы заряжаются и испаряются падающим наноэлектроспреем при точно настроенном подводе энергии, а затем извлекаются для немедленного анализа в масс-спектрометре.

    Параллельно электронный луч, который может быть сфокусирован до 10 нанометров, будет сканировать и профилировать структуры и особенности поверхностей, с которых молекулы извлекаются с помощью электрораспыления. Сопоставление данных двух лучей предоставит информацию о химическом составе клеточной поверхности, органеллах и внутриклеточных структурах, отображаемых топологически.

    Использование нескольких проходов двух лучей позволит удалить слои из образцов, что позволит нанести на карту внутренние структуры.Федоров сказал, что для создания каждого изображения потребуется несколько минут, время ограничено скоростью, с которой образцы могут быть перемещены в масс-спектрометр и проанализированы.

    Характеристика будет проводиться в вакуумной камере электронного микроскопа с образцами на предметном столике, который можно перемещать в трех измерениях. Стадия также обеспечит охлаждение и увлажнение живых образцов во время процесса визуализации.

    Идея прибора возникла в ходе обсуждения с Андресом Гарсией, профессором Риджентс в Школе машиностроения Джорджа Вудраффа и исполнительным директором Технологического института биоинженерии и биологических наук Джорджии. Гарсия изучает клетки поджелудочной железы в рамках исследования диабета и планирует использовать информацию, полученную с помощью нового метода, для лучшего понимания болезни.

    «BeamMap — это захватывающее технологическое достижение, которое предоставит беспрецедентную биологическую и химическую информацию с высоким пространственным разрешением для анализа сложных биологических процессов», — сказал Гарсия. «Мы очень надеемся применить его для понимания прогрессирования диабета».

    Это исследование было поддержано премией 1R01GM138802-01 Национального института общих медицинских наук (NIGMS) Национального института здравоохранения.Любые мнения, выводы и выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения NIH.

    Research News
    Технологический институт Джорджии
    177 North Avenue
    Атланта, Джорджия 30332-0181 США

    Контактное лицо по связям со СМИ : Джон Тун (404-894-6986) ([email protected] edu)

    Писатель : Джон Тун

    Визуализация химической функциональности клеточных стенок растений | Биотехнология для биотоплива и биопродуктов

  • Himmel ME, Ding S-Y, Johnson DK, Adney WS, Nimlos MR, Brady JW, et al.Невосприимчивость к биомассе: инженерные установки и ферменты для производства биотоплива. Наука. 2007; 315 (5813): 804–7. https://doi.org/10.1126/science.1137016.

    КАС Статья Google ученый

  • Ragauskas AJ, Williams CK, Davison BH, Britovsek G, Cairney J, Eckert CA, et al. Путь вперед для биотоплива и биоматериалов. Наука. 2006;311(5760):484–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Монен Д.Структура пектина и биосинтез. Curr Opin Plant Biol. 2008;11(3):266–77. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2008.03.006.

    КАС Статья Google ученый

  • Wyman CE.Водная предварительная обработка растительной биомассы для биологического и химического преобразования в топливо и химикаты. Хобокен: Уайли; 2013.

    Книга Google ученый

  • Мосье Н., Вайман С., Дейл Б., Эландер Р., Ли И., Хольцэппл М. и др. Особенности перспективных технологий предварительной обработки лигноцеллюлозной биомассы. Биоресурсная технология. 2005;96(6):673–86.

    КАС Статья Google ученый

  • ДеМартини Д.Д., Паттатил С., Миллер Д.С., Ли Х., Хан М.Г., Вайман К.Е.Изучение компонентов клеточных стенок растений, которые влияют на сопротивляемость биомассы тополя и проса. Энергетика окружающей среды. 2013;6(3):898–909.

    КАС Статья Google ученый

  • McCann MC, Carpita NC. Сопротивляемость биомассе: многомасштабное, многофакторное и специфичное для конверсии свойство. J Опытный бот. 2015;66(14):4109–18.

    КАС Статья Google ученый

  • Химмель МЭ.Непокорность биомассы: разрушение клеточной стенки растений для получения биоэнергии. Хобокен: Уайли-Блэквелл; 2009.

    Google ученый

  • Дин С.Ю., Лю Ю.С., Цзэн Ю.Н., Химмель М.Е., Бейкер Д.О., Байер Э.А. Как наноструктура клеточных стенок растений коррелирует с ферментативной усвояемостью? Наука. 2012;338(6110):1055–60. https://doi.org/10.1126/science.1227491.

    КАС Статья Google ученый

  • Chundawat SPS, Donohoe BS, da Costa Sousa L, Elder T, Agarwal UP, Lu F, et al. Многомасштабная визуализация и характеристика деконструкции лигноцеллюлозных клеточных стенок растений во время предварительной термохимической обработки.Энергетика окружающей среды. 2011;4(3):973–84. https://doi.org/10.1039/c0ee00574f.

    КАС Статья Google ученый

  • Дин С.Ю., Химмель М.Е. Анатомия и ультраструктура клеточных стенок кукурузы: пример энергетических растений. В: Химмель М.Е., редактор. Непокорность биомассы: разрушение клеточной стенки растений для получения биоэнергии. Издательство Блэквелл; 2008. стр. 38–60.

  • Тюре С., Узун Д., Тюре IE. Потенциальное использование сладкого сорго в качестве экологически чистого источника энергии.Энергия. 1997;22(1):17–9.

    Артикул Google ученый

  • Шмер М.Р., Фогель К.П., Митчелл Р.Б., Перрин Р.К. Чистая энергия целлюлозного этанола из проса. Proc Natl Acad Sci. 2008;105(2):464–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Левандовски И., Клифтон-Браун Дж., Скерлок Дж., Хьюсман В. Мискантус: европейский опыт выращивания новой энергетической культуры. Биомасса Биоэнергия.2000;19(4):209–27.

    КАС Статья Google ученый

  • Мацуока С., Кеннеди А.Дж., Дос Сантос Е.Г.Д., Томазела А.Л., Рубио Л.С. Энергетический тростник: понятие, развитие, характеристики и перспективы. Рекламный бот. 2014; 2014: 1–13.

    Артикул Google ученый

  • Тускан Г., ДиФацио С., Тайхманн Т. Геномика тополя становится популярной: влияние проекта генома тополя на исследования деревьев.биол. растений 2004;7(01):2–4.

    Google ученый

  • Кеолеян Г., Волк Т. Возобновляемая энергия из биомассы ивы: энергия жизненного цикла, экологические и экономические показатели. Crit Rev Plant Sci. 2005; 24(5–1):385–406.

    Артикул Google ученый

  • Лехтимяки Й, Нурми Й. Энергетическая древесина, производительность при трех методах заготовки при первом уходе за сосной обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Биомасса Биоэнергия. 2011;35(8):3383–8.

    Артикул Google ученый

  • Гонсалес Р. , Трежер Т., Райт Дж., Салони Д., Филлипс Р., Абт Р. и др. Изучение потенциала эвкалипта для производства энергии на юге США: финансовый анализ поставленной биомассы Часть I. Биомасса Биоэнергия. 2011;35(2):755–66.

    Артикул Google ученый

  • МАККАН К.Архитектура клеточной стенки приматов. Цитоскелетная основа роста и формы растений. 1991. с. 109–29.

  • Делмер ДП. Биосинтез целлюлозы: захватывающие времена для сложной области исследований. Annu Rev Plant Biol. 1999;50(1):245–76.

    КАС Статья Google ученый

  • Кимура С., Лаосинчай В., Ито Т., Цуй Х., Линдер Ч.Р., Браун Р.М. Иммунозолотое мечение концевых целлюлозо-синтезирующих комплексов розетки в сосудистых растениях Vigna angularis .Растительная клетка. 1999;11(11):2075–85.

    КАС Статья Google ученый

  • Bayer EA, Morag E, Lamed R. Целлюлосома — сокровищница биотехнологии.Тенденции биотехнологии. 1994;12(9):379–86.

    КАС Статья Google ученый

  • Сюй К., Сингх А., Химмель М.Е. Перспективы и новые направления производства биоэтанола с использованием комплексной биопереработки лигноцеллюлозы. Курр Опин Биотехнолог. 2009;20(3):364–71.

    КАС Статья Google ученый

  • Lynd LR, Van Zyl WH, McBride JE, Laser M. Консолидированная биопереработка целлюлозной биомассы: обновление.Курр Опин Биотехнолог. 2005;16(5):577–83.

    КАС Статья Google ученый

  • Himmel ME, Xu Q, Luo Y, Ding SY, Lamed R, Bayer EA.Системы микробных ферментов для преобразования биомассы: новые парадигмы. Биотопливо. 2010;1(2):323–41.

    КАС Статья Google ученый

  • Иияма К., Лам ТБТ, Стоун Б.А. Ковалентные сшивки в клеточной стенке. Завод Физиол. 1994;104(2):315.

    КАС Статья Google ученый

  • Химмель М.Э., Рут М.Ф., Вайман К.Э. Целлюлаза для товарных продуктов из целлюлозной биомассы.Курр Опин Биотехнолог. 1999;10(4):358–64.

    КАС Статья Google ученый

  • Монен Д., Хан М.Г., редакторы. Углеводы клеточной стенки как сигналы у растений. Семинары по клеточной биологии. Амстердам: Эльзевир; 1993.

    Google ученый

  • Haigler C, Brown R. Транспорт розеток из аппарата Гольджи на плазматическую мембрану в изолированных клетках мезофилла Zinnia elegans во время дифференцировки в трахеарные элементы в суспензионной культуре.Протоплазма. 1986;134(2):111–20.

    Артикул Google ученый

  • Бьюкенен Б.Б., Груиссем В., Джонс Р.Л. Биохимия и молекулярная биология растений. Хобокен: Уайли; 2015.

    Google ученый

  • Датта С., Де С., Саха Б., Алам М.И. Достижения в области преобразования гемицеллюлозной биомассы в фурфурол и перехода на биотопливо. Catal Sci Technol. 2012;2(10):2025–36.

    КАС Статья Google ученый

  • Карвальейру Ф., Дуарте Л.С., Гирио FM.Заводы по биопереработке гемицеллюлозы: обзор предварительной обработки биомассы. J Sci Indus Res. 2008; 67: 849–64.

    КАС Google ученый

  • Гао Д., Уппугундла Н., Чундават С.П., Ю Х., Хермансон С., Гауда К. и др. Гемицеллюлазы и вспомогательные ферменты для улучшения превращения лигноцеллюлозной биомассы в моносахариды. Биотехнология Биотопливо. 2011;4(1):5.

    КАС Статья Google ученый

  • Агбор В.Б., Чичек Н., Спарлинг Р., Берлин А., Левин Д.Б.Предварительная обработка биомассы: основы применения. Биотехнология Adv. 2011;29(6):675–85.

    КАС Статья Google ученый

  • Альбершайм П., Дарвилл А., Робертс К., Седерофф Р., Штехелин А.Клеточные стенки растений. Нью-Йорк: Наука о гирляндах; 2010.

    Google ученый

  • Лашимке Р. Исследование поведения смачивания природного лигнина — вклад в когезионную теорию переноса воды в растениях. Термохим Акта. 1989; 151: 35–56.

    КАС Статья Google ученый

  • Boerjan W, Ralph J, Baucher M. Биосинтез лигнина. Annu Rev Plant Biol.2003;54(1):519–46.

    КАС Статья Google ученый

  • Дональдсон Л.А. Лигнификация и топохимия лигнина — ультраструктурный взгляд. Фитохимия. 2001;57(6):859–73.

    КАС Статья Google ученый

  • Парк С., Бейкер Д.О., Химмель М.Е., Парилла П.А., Джонсон Д.К. Индекс кристалличности целлюлозы: методы измерения и их влияние на интерпретацию характеристик целлюлазы. Биотехнология Биотопливо. 2010;3(1):10.

    Артикул КАС Google ученый

  • Терашима Н., Китано К., Кодзима М., Йошида М., Ямамото Х., Вестермарк У. Наноструктурная сборка целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина в среднем слое вторичной стенки трахеиды гинкго. Дж. Вуд Научный. 2009;55(6):409–16.

    КАС Статья Google ученый

  • McCann M, Wells B, Roberts K. Прямая визуализация поперечных связей в первичной клеточной стенке растений. Дж. Клеточные науки. 1990;96(2):323–34.

    Google ученый

  • Фрай Ю.С. Сшивание матриксных полимеров в растущих клеточных стенках покрытосеменных растений. Энн Рев Плант Физиол. 1986;37(1):165–86.

    КАС Статья Google ученый

  • Роуз Дж.К., Беннетт А.Б.Совместная разборка целлюлозно-ксилоглюкановой сети клеточных стенок растений: параллели между расширением клеток и созреванием плодов. Тенденции Растениевод. 1999;4(5):176–83.

    КАС Статья Google ученый

  • Скальберт А., Монтис Б., Лаллеманд Дж. -Й., Гитте Э., Роландо С. Эфирная связь между фенольными кислотами и фракциями лигнина из пшеничной соломы. Фитохимия. 1985; 24(6):1359–62.

    КАС Статья Google ученый

  • Граббер Дж. Х., Ральф Дж., Лапьер С., Барьер Ю.Генетическая и молекулярная основа разлагаемости клеточных стенок трав. I. Взаимодействие лигнина с матриксом клеточной стенки. CR биол. 2004;327(5):455–65.

    КАС Статья Google ученый

  • D’Haeze W, Gao M, De Rycke R, Van Montagu M, Engler G, Holsters M. Роль азоризобиальных факторов Nod и поверхностных полисахаридов в межклеточной инвазии и проникновении в узелки, соответственно. Mol Plant Microbe Interact. 1998;11(10):999–1008.

    Артикул Google ученый

  • Баскин Т.И., Бемстер Г.Т., Джуди-Марч Дж.Э., Марга Ф.Дезорганизация кортикальных микротрубочек стимулирует тангенциальное расширение и снижает однородность выравнивания микрофибрилл целлюлозы среди клеток корня арабидопсиса. Завод Физиол. 2004;135(4):2279–90.

    КАС Статья Google ученый

  • Fromm J, Rockel B, Lautner S, Windeisen E, Wanner G. Распределение лигнина в клеточных стенках древесины, определенное методами TEM и SEM с обратным рассеянием. J Struct Biol. 2003;143(1):77–84.

    КАС Статья Google ученый

  • Перссон С., Паредес А., Кэрролл А., Палсдоттир Х., Доблин М., Пойндекстер П. и др. Генетические данные о трех уникальных компонентах первичных комплексов синтазы целлюлозы клеточной стенки у Arabidopsis . Proc Natl Acad Sci. 2007;104(39):15566–71.

    КАС Статья Google ученый

  • Тао С., Ханизаде С., Чжан Х., Чжан С.Анатомия, ультраструктура и распределение лигнина каменных клеток у двух видов Pyrus . Растениевод. 2009;176(3):413–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Lee KJ, Marcus SE, Knox JP. Биология клеточной стенки: перспективы визуализации клеточной стенки. Молекулярный завод. 2011;4(2):212–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Андерсон К.Т., Кэрролл А., Ахметова Л., Сомервиль К.Визуализация в реальном времени переориентации целлюлозы во время расширения клеточной стенки в корнях Arabidopsis . Завод Физиол. 2010;152(2):787–96.

    КАС Статья Google ученый

  • Кэмпбелл М.М., Седерофф Р.Р. Изменение содержания и состава лигнина (механизмы контроля и последствия для генетического улучшения растений). Завод Физиол. 1996;110(1):3.

    КАС Статья Google ученый

  • McCann M, Chen L, Roberts K, Kemsley E, Sene C, Carpita N, et al. Инфракрасная микроспектроскопия: выборка неоднородности состава и архитектуры клеточных стенок растений. Завод Физиол. 1997; 100(3):729–38.

    КАС Статья Google ученый

  • Бертон Р.А., Гидли М.Дж., Финчер Г.Б. Неоднородность химического состава, строения и функции клеточных стенок растений. Nat Chem Biol. 2010;6(10):724–32.

    КАС Статья Google ученый

  • Борисюк Л., Роллетчек Х., Нойбергер Т.Исследование мира растений с помощью магнитно-резонансной томографии. Плант Дж. 2012;70(1):129–46. https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2012.04927.x.

    КАС Статья Google ученый

  • Хубо М., Степ К. Сканирование растений с помощью ПЭТ. Картирование функционирования ксилемы и флоэмы in vivo. Тенденции Растениевод. 2015;20(10):676–85. https://doi. org/10.1016/j.tplants.2015.07.008.

    КАС Статья Google ученый

  • Дондт С., Ванхарен Х., Ван Лоо Д., Кнудде В., Инзе Д.Визуализация структуры растений с помощью рентгеновской компьютерной томографии высокого разрешения. Тенденции Растениевод. 2010;15(8):419–22. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2010.05.002.

    КАС Статья Google ученый

  • Бьярнхольт Н., Ли Б., Д’Альвиз Дж., Янфельт С. Масс-спектрометрическая визуализация растительных метаболитов — принципы и возможности. Nat Prod Rep. 2014;31(6):818–37. https://doi.org/10.1039/c3np70100j.

    КАС Статья Google ученый

  • Юнг С., Фостон М., Каллури У.К., Тускан Г.А., Рагаускас А.Дж.Трехмерное химическое изображение с использованием TOF-SIMS, показывающее пространственное и латеральное распределение компонентов биополимера в биомассе. Angew Chem Int Ed. 2012;51(48):12005–8. https://doi.org/10.1002/anie.201205243.

    КАС Статья Google ученый

  • Дональдсон Л., Радотик К. Флуоресцентная визуализация аутофлуоресценции лигнина в нормальной и сжатой древесине. Дж Микроск. 2013;251(2):178–87.

    КАС Статья Google ученый

  • Bastiaens PI, Squire A.Микроскопия времени жизни флуоресценции: пространственное разрешение биохимических процессов в клетке. Тенденции клеточной биологии. 1999;9(2):48–52.

    КАС Статья Google ученый

  • ван Мюнстер Э.Б., Гаделла Т.В. Флуоресцентная визуализирующая микроскопия времени жизни (FLIM). Методы микроскопии. Берлин: Спрингер; 2005. с. 143–75.

    Google ученый

  • Агарвал UP. Рамановская визуализация для исследования ультраструктуры и состава клеточных стенок растений: распределение лигнина и целлюлозы в древесине черной ели ( Picea mariana ).Планта. 2006; 224(5):1141.

    КАС Статья Google ученый

  • Гирлингер Н., Шваннингер М. Химическая визуализация клеточных стенок древесины тополя с помощью конфокальной рамановской микроскопии. Завод Физиол. 2006;140(4):1246–54.

    КАС Статья Google ученый

  • Ченг J-X, Се XS. Колебательная спектроскопическая визуализация живых систем: новая платформа для биологии и медицины.Наука. 2015;350(6264):ааа8870.

    Артикул КАС Google ученый

  • Цзэн Ю, Химмель М.Э., Дин С-Ю. Анализ когерентной рамановской микроскопии клеточных стенок растений. Методы молекулярной биологии. В: Химмель М.Е., редактор. Конверсия биомассы. Нью-Йорк: Humana Press; 2012. с. 49–60.

    Глава Google ученый

  • Zeng Y, Saar BG, Friedrich MG, Chen F, Liu Y-S, Dixon RA, et al.Визуализация люцерны с пониженной регуляцией лигнина с использованием когерентной антистоксовой микроскопии комбинационного рассеяния. БиоЭнерг Рез. 2010;3(3):272–7. https://doi.org/10.1007/s12155-010-9079-1.

    Артикул Google ученый

  • Zeng Y, Zhao S, Wei H, Tucker M, Himmel M, Mosier N, et al. Микроспектральное исследование in situ лигнина в клеточных стенках тополя, предварительно обработанных малеиновой кислотой. Биотехнология Биотопливо. 2015;8(1):1–12. https://doi.org/10.1186/s13068-015-0312-1.

    Артикул КАС Google ученый

  • Saar BG, Zeng YN, Freudiger CW, Liu YS, Himmel ME, Xie XS и др. Мониторинг переработки биомассы без использования меток в режиме реального времени с помощью микроскопии вынужденного комбинационного рассеяния. Angew Chem-Int Edit. 2010;49(32):5476–9. https://doi.org/10.1002/anie.201000900.

    КАС Статья Google ученый

  • Зенг Ю., Ярбро Дж. М., Миттал А., Такер М.П., ​​Винзант Т.Б., Декер С.Р. и др.Визуализация гемицеллюлозы в стенках клеток растений без меток in situ с использованием микроскопии стимулированного комбинационного рассеяния. Биотехнология Биотопливо. 2016;9(1):256. https://doi.org/10.1186/s13068-016-0669-9.

    Артикул Google ученый

  • Итон П., Уэст П. Атомно-силовая микроскопия. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета; 2010.

    Книга Google ученый

  • Carpita NC, Gibeaut DM.Структурные модели первичных клеточных стенок цветковых растений: соответствие молекулярной структуры физическим свойствам стенок во время роста. Плант Дж. 1993; 3 (1): 1–30.

    КАС Статья Google ученый

  • Престон РД. Физическая биология клеточных стенок растений. Лондон: Чепмен и Холл; 1974.

    Google ученый

  • Косгроув Диджей. Рост клеточной стенки растений.Nat Rev Mol Cell Biol. 2005;6(11):850–61.

    КАС Статья Google ученый

  • Чжун Р., Е З-Х. Вторичные клеточные стенки: биосинтез, структурированное отложение и регуляция транскрипции. Физиология клеток растений. 2014;56(2):195–214.

    Артикул КАС Google ученый

  • Mauseth JD. Анатомия растений. Менло-Парк: Benjamin/Cummings Publ. Ко; 1988.

    Google ученый

  • Граббер Дж. Х., Юнг Г.А., Абрамс С.М., Ховард Д.Б.Кинетика переваривания паренхимы и клеточных стенок склеренхимы, выделенных из ежи и проса. Растениеводство. 1992;32(3):806–10.

    КАС Статья Google ученый

  • Граббер Дж., Юнг Г., Хилл Р. Химический состав паренхимы и клеточных стенок склеренхимы, выделенных из плодов садового и просо. Растениеводство. 1991;31(4):1058–65.

    КАС Статья Google ученый

  • Уордроп А., Лиз В., Дэвис Г.Характер строения бородавок у трахеид хвойных. Holzforsch Int J Biol Chem Phys Technol Wood. 1959; 13 (4): 115–20.

    КАС Google ученый

  • Уордроп А. Организация и свойства наружного слоя вторичной стенки трахеид хвойных. Holzforsch Int J Biol Chem Phys Technol Wood. 1957; 11 (4): 102–10.

    КАС Google ученый

  • Кирби А.Р., Ганнинг А.П., Уолдрон К.В., Моррис В.Дж., Нг А. Визуализация клеточных стенок растений с помощью атомно-силовой микроскопии. Биофиз Дж. 1996; 70 (3): 1138–43. https://doi.org/10.1016/S0006-3495(96)79708-4.

    КАС Статья Google ученый

  • Pesacreta TC, Carlson LC, Triplett BA.Атомно-силовая микроскопия поверхности клеточных стенок хлопкового волокна на воздухе и в воде: количественные и качественные аспекты. Планта. 1997;202(4):435–42. https://doi.org/10.1007/s004250050147.

    КАС Статья Google ученый

  • Тейлор Н.Г., Хауэллс Р.М., Хаттли А.К., Викерс К., Тернер С.Р. Взаимодействия между тремя различными белками CesA, необходимыми для синтеза целлюлозы. Proc Natl Acad Sci. 2003; 100(3):1450–5.

    КАС Статья Google ученый

  • Herth W. Массив «розеток» плазматической мембраны, участвующих в образовании микрофибрилл целлюлозы Spirogyra .Планта. 1983;159(4):347–56.

    КАС Статья Google ученый

  • Никсон Б.Т., Мансури К. , Сингх А., Ду Дж., Дэвис Дж.К., Ли Дж.Г. и др. Сравнительный структурный и вычислительный анализ поддерживает восемнадцать синтаз целлюлозы в комплексе синтеза растительной целлюлозы. Научный доклад 2016; 6: 28696.

    КАС Статья Google ученый

  • Ньюман Р. Х., Хилл С. Дж., Харрис П. Дж.Данные широкоугольного рентгеновского рассеяния и твердотельного ядерного магнитного резонанса объединены для тестирования моделей микрофибрилл целлюлозы в клеточных стенках бобов мунг. Завод Физиол. 2013;163(4):1558–67.

    КАС Статья Google ученый

  • Nishiyama Y, Sugiyama J, Chanzy H, Langan P. Кристаллическая структура и система водородных связей в целлюлозе Iα по данным синхротронного рентгеновского излучения и дифракции нейтронного волокна. J Am Chem Soc. 2003;125(47):14300–6.https://doi.org/10.1021/ja037055w.

    КАС Статья Google ученый

  • Wada M, Chanzy H, Nishiyama Y, Langan P. Кристаллическая структура целлюлозы III и водородные связи с помощью синхротронного рентгеновского излучения и дифракции нейтронных волокон.Макромолекулы. 2004;37(23):8548–55.

    КАС Статья Google ученый

  • Барнетт А.Л., Брэдли Л.С., Верес Б.Д., Шрайнер Э.П., Парк Ю.Б., Парк Дж. и др. Селективное обнаружение кристаллической целлюлозы в клеточных стенках растений с помощью колебательной спектроскопии с генерацией суммарной частоты (SFG). Биомакромоль. 2011;12(7):2434–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Селиг М.Дж., Адни В.С., Химмель М.Е., Декер С.Р. Влияние ацетилирования клеточной стенки на гидролиз кукурузной соломы целлюлозолитическими и ксиланолитическими ферментами. Целлюлоза. 2009;16(4):711–22.

    КАС Статья Google ученый

  • Чезарино И., Араужо П., Домингес Жуниор А.П., Маццафера П.Обзор метаболизма лигнина и его влияния на сопротивляемость биомассы. Браз Джей Бот. 2012;35(4):303–11.

    Артикул Google ученый

  • Волынец Б., Дахман Ю. Оценка предварительной обработки и ферментативного гидролиза пшеничной соломы как источника сахара для биотехнологической промышленности. Int J Energy Environ. 2011;2(3):427–46.

    КАС Google ученый

  • Фостон М., Рагаускас А.Дж.Характеристика биомассы: недавний прогресс в понимании неподатливости биомассы. Инд Биотехнолог. 2012;8(4):191–208.

    КАС Статья Google ученый

  • Партасарати Р., Беллесиа Г., Чундават С., Дейл Б., Ланган П., Гнанакаран С. Взгляд на водородные связи и стекинговые взаимодействия в целлюлозе. J Phys Chem A. 2011;115(49):14191–202.

    КАС Статья Google ученый

  • Yoneda Y, Mereiter K, Jaeger C, Brecker L, Kosma P, Rosenau T, et al.Ван-дер-Ваальса в зависимости от сил водородных связей в кристаллическом аналоге целлотетразы: циклогексил-4′-O-циклогексил-β-d-целлобиозид-циклогексановый сольват. J Am Chem Soc. 2008;130(49):16678–90.

    КАС Статья Google ученый

  • Юнг Х, Дитц Д.Лигнификация и деградируемость клеточной стенки. Структура клеточной стенки корма и усвояемость. 1993 (стенки кормовых клеток): 315–46.

  • Ragauskas AJ, Beckham GT, Biddy MJ, Chandra R, Chen F, Davis MF, et al. Повышение ценности лигнина: улучшение переработки лигнина на биоперерабатывающем заводе. Наука. 2014;344(6185):1246843.

    Артикул КАС Google ученый

  • Кошикова Б., Йониак Д., Косакова Л. О свойствах бензилэфирных связей в лигнин-сахаридном комплексе, выделенном из ели.Holzforsch-Int J Biol Chem Phys Technol Wood. 1979;33(1):11–4.

    Google ученый

  • Лундквист К., Саймонсон Р., Тингсвик К. Исследования лигнин-углеводных связей в препаратах лигнина измельченной древесины. Свенск Папперстиднинг. 1980;83(16):452–4.

    КАС Google ученый

  • Балакшин М., Капанема Э., Грац Х., Чанг Х.М., Джамиль Х. Количественная оценка лигнин-углеводных связей с помощью ЯМР-спектроскопии высокого разрешения.Планта. 2011;233(6):1097–110.

    КАС Статья Google ученый

  • Химмельсбах Д.С., Бартон Ф.Е. Ядерный магнитный резонанс углерода-13 лигнинов трав. J Agric Food Chem. 1980; 28(6):1203–8.

    КАС Статья Google ученый

  • Torget RW, Kim JS, Lee Y. Фундаментальные аспекты кинетики гидролиза/фракционирования разбавленной кислотой углеводов твердой древесины. 1. Гидролиз целлюлозы. Ind Eng Chem Res. 2000;39(8):2817–25.

    КАС Статья Google ученый

  • Член парламента Пандей, Ким С.С. Деполимеризация и конверсия лигнина: обзор термохимических методов. Химическая инженерная технология. 2011;34(1):29–41.

    КАС Статья Google ученый

  • Ху Г., Хейтманн Дж.А., Рохас О.Дж. Стратегии предварительной обработки сырья для производства этанола из древесины, коры и лесных отходов.Биоресурсы. 2008;3(1):270–94.

    Google ученый

  • Донохью Б.С., Декер С.Р., Такер М.П., ​​Химмель М.Е., Винзант Т.Б. Визуализация коалесценции и миграции лигнина через стенки клеток кукурузы после предварительной термохимической обработки. Биотехнология Биоинж. 2008;101(5):913–25.

    КАС Статья Google ученый

  • Mosier NS, Ladisch CM, Ladisch MR. Характеристика кислотных каталитических доменов для гидролиза целлюлозы и разложения глюкозы. Биотехнология Биоинж. 2002;79(6):610–8. https://doi.org/10.1002/bit.10316.

    КАС Статья Google ученый

  • Лу Ю, Мосье Н.С. Биомиметический катализ гидролиза гемицеллюлозы в кукурузной соломе.Биотехнологическая прог. 2007;23(1):116–23. https://doi.org/10.1021/bp060223e.

    КАС Статья Google ученый

  • Лу Ю, Мосье Н.С. Анализ кинетического моделирования катализируемого малеиновой кислотой гидролиза гемицеллюлозы в кукурузной соломе. Биотехнология Биоинж. 2008;101(6):1170–81. https://doi.org/10.1002/bit.22008.

    КАС Статья Google ученый

  • Миллер А.Р., Кроуфорд Д.Л., Робертс Л.В.Лигнификация и ксилогенез в эксплантах сердцевины Lactuca, культивируемых in vitro в присутствии ауксина и цитокинина: роль эндогенного этилена. J Опытный бот. 1985;36(1):110–8.

    КАС Статья Google ученый

  • Достопочтенный DNS, Шираиси Н. Химия древесины и целлюлозы, переработанное и дополненное. Бока-Ратон: CRC Press; 2000.

    Google ученый

  • Игараси К., Койвула А., Вада М., Кимура С., Пенттиля М., Самедзима М.Высокоскоростная атомно-силовая микроскопия визуализирует процессивное движение Trichoderma reesei целлобиогидролазы I на кристаллической целлюлозе. Дж. Биол. Хим. 2009;284(52):36186–90.

    КАС Статья Google ученый

  • Лю Ю.-С., Бейкер Д.О., Цзэн Ю., Химмель М.Е., Хаас Т., Дин С.Ю. Целлобиогидролаза гидролизует кристаллическую целлюлозу на гидрофобных гранях. Дж. Биол. Хим. 2011;286(13):11195–201.

    КАС Статья Google ученый

  • Ян Б., Вайман К.Э.Обработка БСА для усиления ферментативного гидролиза целлюлозы в субстратах, содержащих лигнин. Биотехнология Биоинж. 2006;94(4):611–7.

    КАС Статья Google ученый

  • Накагаме С., Чандра Р.П., Сэддлер Дж.Н. Влияние выделенных лигнинов, полученных из ряда предварительно обработанных лигноцеллюлозных субстратов, на ферментативный гидролиз. Биотехнология Биоинж. 2010;105(5):871–9.

    КАС Google ученый

  • Саха до н.э., Итен Л.Б., Котта М.А., Ву Ю.В. Предварительная обработка разбавленной кислотой, ферментативное осахаривание и ферментация пшеничной соломы до этанола. Процесс биохим. 2005;40(12):3693–700.

    КАС Статья Google ученый

  • Исидзава С.И., Джеох Т., Адни В.С., Химмель М.Е., Джонсон Д.К., Дэвис М.Ф.Может ли делигнификация снизить усвояемость целлюлозы в предварительно обработанной кислотой кукурузной соломе? Целлюлоза. 2009;16(4):677–86.

    КАС Статья Google ученый

  • Ким Х., Брайант Г.В., Страник С.Дж.Микроскопия четырехволнового смешения сверхразрешения. Выбрать Экспресс. 2012;20(6):6042–51. https://doi.org/10.1364/oe.20.006042.

    Артикул Google ученый

  • Silva WR, Graefe CT, Frontiera RR. К безметочной микроскопии сверхвысокого разрешения. АСУ Фотоника. 2016;3(1):79–86. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00467.

    КАС Статья Google ученый

  • Внутриклеточный водный обмен для измерения сухой массы, массы воды и изменения химического состава живых клеток

    Abstract

    Мы представляем метод прямого неоптического количественного определения сухой массы, сухой плотности и массы воды отдельных живых клеток в суспензии. Сухую массу и сухую плотность получают одновременно путем измерения плавучей массы клетки последовательно в жидкости на основе H 2 O и жидкости на основе D 2 O. Быстрая замена внутриклеточного H 2 O на D 2 O делает содержание воды в клетке нейтрально плавучим в обоих измерениях, и, таким образом, парные измерения дают только массу и плотность сухого материала клетки. Используя это же свойство быстрого водообмена, мы также демонстрируем количественную оценку массы внутриклеточной воды.В популяции из E. coli мы объединили эти измерения для оценки процента сухого веса по массе и объему. Затем мы сосредоточились на сухой плотности клеток — средней плотности всех клеточных биомолекул, взвешенной по их относительному содержанию. Учитывая, что плотность различается в зависимости от типа биомолекул (РНК, ДНК, белок), мы исследовали, можем ли мы обнаружить изменения в биомолекулярном составе в клетках бактерий, грибов и млекопитающих. В E. coli и S. cerevisiae сухая плотность увеличивается от стационарной к экспоненциальной фазе, что согласуется с ранее известным увеличением отношения РНК/белок из-за усиленной продукции рибосом.Для клеток млекопитающих изменения в условиях роста вызывают существенные сдвиги в сухой плотности, что предполагает одновременные изменения в содержании белков, нуклеиновых кислот и липидов в клетке.

    Образец цитирования: Фейхо Дельгадо Ф., Чермак Н., Хехт В.К., Сон С., Ли И., Кнудсен С.М. и др. (2013) Внутриклеточный водный обмен для измерения сухой массы, массы воды и изменений химического состава живых клеток. ПЛОС ОДИН 8(7): е67590. https://doi.org/10.1371/журнал.pone.0067590

    Редактор: Майкл Полименис, Техасский университет A&M, Соединенные Штаты Америки

    Получено: 4 апреля 2013 г.; Принято: 7 мая 2013 г.; Опубликовано: 2 июля 2013 г.

    Авторское право: © 2013 Feijó Delgado et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

    Финансирование: Онкологический центр физических наук Массачусетского технологического института (U54CA143874) Национального института рака США. Грант Center for Cell Decision Process Grant (P50GM68762) и контракт R01CA170592 от Национального института здравоохранения США. Институт совместных биотехнологий по контракту № W911NF-09-D-0001 с Исследовательским управлением армии США. Ф.Ф.Д. выражает благодарность Fundação para a Ciência e a Tecnologia, Португалия, в виде стипендии для выпускников (SFRH/BD/47736/2008).Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: S.R.M. является соучредителем Affinity Biosensors и заявляет о конкурирующих финансовых интересах. Это не меняет приверженности авторов всем политикам PLOS ONE в отношении обмена данными и материалами.

    Введение

    Сухой и влажный состав клетки, а также ее общий химический состав жестко регулируются в широком диапазоне клеточных процессов.Бактерии и дрожжи увеличивают содержание своей рибосомной РНК для достижения более высоких скоростей роста [1]–[4], влажное и сухое содержание дрожжей может изменяться непропорционально в течение клеточного цикла [5]–[7], а содержание воды в клетках млекопитающих снижается после апоптоза [8]. Несмотря на фундаментальное значение этих физических параметров, методы их непосредственного измерения, особенно в живых клетках, ограничены. Сухую и влажную массу обычно получают путем взвешивания популяции до и после запекания для удаления внутриклеточной воды [9].Хотя сухую массу можно измерить в живых клетках с помощью количественной фазовой микроскопии [10], необходимо знать коэффициент преобразования между показателем преломления и концентрацией сухой массы. Хотя этот фактор одинаков для большинства глобулярных белков (обычно варьируется менее чем на 5%), он может варьироваться почти на 20% для углеводов или липидов [10]. Подходы, основанные на колебательной спектроскопии, позволяют определить химический состав живых клеток [11], но не позволяют выявить сухую и влажную массу.

    Чтобы устранить эти ограничения, мы разработали подход, который использует высокую водопроницаемость клеточных мембран для получения массы воды, сухой массы и индекса химического состава живых клеток ( рис.1 ). Когда клетку взвешивают в жидкостях различной плотности — жидкости на основе H 2 O и жидкости на основе оксида дейтерия (D 2 O), — водная часть клетки имеет нейтральную плавучесть в обоих измерениях, поскольку внутриклеточная H 2 O быстро заменяется D 2 O при погружении в D 2 O. Таким образом, парные взвешивания ( рис. 1a,b , синий и красный) предлагают прямую количественную оценку сухой массы клетки и ее не- водного объема, что позволяет определить параметр, называемый сухой плотностью [12], [13] – плотностью сухого вещества клетки ( рис.). Если вместо этого мы проведем первое измерение в непроницаемой жидкости такой плотности, как D 2 O, внутриклеточный H 2 O поднимется вверх по клетке. При погружении клетки в D 2 O внутриклеточная H 2 O заменяется D 2 O, и водная часть клетки больше не способствует ее плавучести. Разница между этими двумя измерениями (, рис. 1a,b, , зеленый и красный) дает массу внутриклеточной воды, поскольку она исключает сухое вещество, плавучая масса которого одинакова в обоих случаях.

    Рис. 1. Плавучесть клетки в жидкостях различной плотности и проницаемости мембран.

    a) В жидкости на основе H 2 O или D 2 O (1 или 3) ячейка тонет в результате того, что плотность сухого содержимого выше плотности окружающей жидкости. В плотной непроницаемой жидкости (2) преобладает плавучесть водного содержимого клетки и клетка всплывает. b) Объединение различных измерений плавучей массы позволяет определить различные биофизические параметры клетки, как показано на графике (не в масштабе). c) Оценка плотности ядра плотности вероятности для сухой массы, водной массы и общей массы образца фиксированной стационарной фазы E. coli . Функции были перемасштабированы так, чтобы их максимумы были равны единице. Сплошные столбцы представляют выборочные медианы.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.g001

    Здесь мы проверяем этот подход и используем его для измерения сухой массы и сухой плотности различных типов клеток, от микробов до клеток млекопитающих. Сухая плотность связана с химическим составом клеток: это среднее значение плотностей различных компонентов клеточной биомассы (РНК, белков, липидов и т. д.).) ( Таблица 1 ), взвешенных по их относительным количествам ( Таблица 2 ). Он отличается от плотности сухой массы, которая относится к концентрации клеточной сухой массы, то есть сухой массы на единицу объема клетки. В отличие от общей плотности клеток или плотности сухой массы, сухая плотность не зависит от содержания воды в клетке, что делает измерение инвариантным к поглощению или выделению воды из-за осмотического давления. Сухая плотность также не зависит от размера, если относительный химический состав остается неизменным.

    Мы показываем, что сухая плотность увеличивается между стационарной и экспоненциальной фазами в E. coli и S. cerevisiae, , как и можно было ожидать из-за известных изменений в соотношении РНК/белок, поскольку РНК плотнее, чем большинство клеточных компонентов. Кроме того, мы наблюдаем изменения в сухой плотности клеток млекопитающих, которые являются проявлением их различных состояний: здоровые пролиферирующие эмбриональные фибробласты мыши, клетки FL5.12 и клетки лимфоцитарного лейкоза L1210 демонстрируют более высокие значения сухой плотности, чем конфлюэнтные фибробласты, голодающие по питательным веществам FL5.12 и клетки L1210, обработанные циклогексимидом, соответственно, хотя в некоторых случаях распределение их сухой массы не претерпевает заметных изменений. Эти примеры предполагают, что сухая плотность может использоваться для определения объемного клеточного состава, необходимого для пролиферации.

    Принцип измерения

    Эта работа основана на ранее опубликованном методе измерения общей плотности, массы и объема частиц. Подобно Гроверу и др. [14] мы используем подвесной микроканальный резонатор (SMR) для определения плавучей массы отдельной частицы, определяемой как.(1)где объем, м масса и плотность частицы, погруженной в жидкость плотности ( рис. S1 ). Одно измерение плавучей массы не определяет однозначно ни объем, ни массу частицы, но с помощью двух последовательных измерений плавучей массы в жидкостях с различной плотностью можно определить массу и объем частицы ( рис. 1b ).

    Мы изменили этот метод, придав внутриклеточному водному содержимому клетки нейтральную плавучесть в обоих измерениях плавучей массы, что позволило парным измерениям изолировать физические свойства только сухого содержимого.Формализуем это, разложив плавучую массу клетки на две части – плавучую массу сухого вещества и плавучую массу внутриклеточной воды: (2)

    где и – масса и плотность сухого содержимого клетки, или биомассы, , – объем и плотность обменного водного содержимого. Предполагая, что клетка измеряется сначала в чистом H 2 O, а затем в чистом D 2 O, и что все внутриклеточные молекулы H 2 O заменены молекулами D 2 O, в каждом измерении плавучая масса замененного объема (последний член в уравнении 2 ) равна нулю.Два случая дают результат (3), и мы можем найти сухую массу, сухой объем и сухую плотность ( рис. 1b ).

    Кроме того, метод можно легко модифицировать для определения содержания воды в клетке благодаря быстрой замене H 2 O на D 2 O. Сначала клетку взвешивают в плотной, непроницаемой для клеток жидкости, такой как OptiPrep (йодиксанол в H 2 O), а затем взвешивание в D 2 O. Если плотности жидкостей скорректированы для соответствия, вклад сухого содержимого в плавучую массу клетки (первый член в уравнении 2 ) одинакова в обеих жидкостях.Следовательно, дифференциальное измерение позволяет определить массу и объем содержания воды в клетке, поскольку значение представляет собой просто плавучую массу внутриклеточной воды при взвешивании в непроницаемой для клеток жидкости. Дальнейший анализ метода и допущений содержится в Вспомогательной информации .

    Результаты

    Водный, неводный и общий клеточный состав

    В качестве начальной проверки нашего метода мы отдельно определили содержание воды, содержание сухого вещества и общее содержание отдельных клеток в образце раннего стационарного E.палочка . Поскольку время измерения обычно превышало несколько удвоений культуры, клетки фиксировали, чтобы гарантировать, что все клетки были репрезентативными для культуры в один момент времени. Мы измерили распределение массы воды в отдельных клетках путем последовательного измерения клеток в OptiPrep:PBS (ρ = 1,101 г⋅см –3 ), а затем в D 2 O:PBS (ρ = 1,101 г⋅см –3 ). ). Среднее содержание воды в этих ячейках составило 516±12 фг. Затем мы последовательно измеряли клетки в H 2 O:PBS (ρ = 1.005 г⋅см -3 ) и D 2 O:PBS для получения распределения сухой массы, что дает среднее значение 203±5 фг. Наконец, мы измерили распределение общей массы по методу Grover et al. [14], а медиана составила 727±15 фг. Чтобы гарантировать, что осмотическое давление, испытываемое клетками, было одинаковым в обеих жидкостях при каждом измерении, ко всем растворам добавляли фосфатно-солевой буфер (PBS) для согласования их осмолярности.

    Результаты, представленные выше, демонстрируют, что метод является самосогласованным, так как содержание воды в клетках плюс сухая масса (сумма медианных значений равна 719±13 фг) составляют значение общей массы ( Рис.1с ). Это предполагает, что медиана ранней стационарной фиксированной клетки E. coli составляет примерно 28% сухого материала по массе и 20% по объему, хотя эти числа могут быть другими в живых клетках.

    Сухая плотность

    Бактерии.

    Мы исследовали, изменяются ли и как изменяются сухая плотность и сухая масса бактерий в зависимости от фазы роста культуры, путем выращивания клеток E. coli и анализа фиксированных образцов культуры в четырех временных точках — стационарной, ранней экспоненциальной (после разведения в новую культуру), поздняя экспонента и вторая стационарная точка ( рис.2 ). Каждый фиксированный образец анализировали два-три раза в течение нескольких дней, чтобы убедиться, что результаты непротиворечивы. Мы обнаружили, что сухая масса увеличивалась в начале экспоненциальной фазы, а затем быстро уменьшалась при переходе в стационарную фазу, о чем сообщалось ранее [5], [15]. Сухая плотность демонстрировала аналогичную тенденцию, первоначально увеличиваясь, когда стационарные E. coli были разведены в свежей среде и начали экспоненциальный рост. По мере продвижения культуры к поздней экспоненциальной фазе сухая плотность уменьшалась и к стационарной фазе возвращалась к тому же значению, что и в предыдущей стационарной культуре.Мы также отметили субпопуляцию клеток в ранней экспоненциальной выборке, которая имела массы и сухую плотность, характерные для стационарных клеток (левое плечо на синих распределениях в рис. 2b , см. также рис. S2 ).

    Рис. 2. Сухая плотность и сухая масса бактериальной культуры.

    а) Кривые роста культур E. coli . Культуру выращивали в течение 24 часов, разбавляли в 1000 раз и снова давали расти в течение 24 часов. Образцы культур фиксировали для анализа в окрашенных временных точках.Сплошная линия соответствует модели роста логистики. b) Сухая плотность культуры на момент времени отбора проб. Технические повторы этих фиксированных образцов показывают, что изменения плотности воспроизводимы и не связаны с ошибкой прибора. c) Вероятностные распределения сухой массы, масштабированные таким образом, чтобы модальная масса имела плотность, равную единице. Линии одного цвета являются техническими повторами, измеренными с разницей в несколько дней.

    https://doi.org/10.1371/журнал.pone.0067590.g002

    По сравнению с изменениями в общей плотности, о которых сообщалось ранее для E. coli [16] и других микроорганизмов, таких как дрожжи [17], наши измерения сухой плотности одиночных клеток были гораздо более изменчивыми. Чтобы исследовать источник этой вариации, мы рассмотрели, как ошибки измерения плавучей массы будут распространяться на оценки плотности в сухом состоянии (, рис. S3, ) и смоделировали распределение ошибок для наших экспериментальных условий (см. Методы и Вспомогательная информация ).Для измерений E. coli смоделированное и наблюдаемое распределения достаточно хорошо совпадают ( рис. S4 ), что позволяет предположить, что большая часть наблюдаемой неоднородности возникает из-за ошибки измерения плавучей массы. Таким образом, вполне вероятно, что истинное изменение плотности в сухом состоянии ниже наблюдаемого нами. Мы также отмечаем, что на сухую плотность могут влиять фиксаторы, необходимые для технических повторов.

    Дрожжи.

    Нас интересовало, являются ли эти закономерности изменений уникальными для бактерий или их можно обнаружить и в эукариотических клетках. Как и в случае с E. coli , мы выращивали культуру дрожжей в течение 24-часового цикла роста, отбирая образцы на протяжении всех фаз роста культуры для фиксации и количественного определения их сухой массы и плотности (, рис. 3, ). Измерения были повторены как с техническими, так и с биологическими повторами, показавшими согласованность между измерениями и тенденциями (обобщенные в , рис. 3e ).

    Рисунок 3. Сухая плотность и сухая масса культуры дрожжей.

    а) Кривая роста культуры начиналась с 1000-кратного разведения недавно насыщенной культуры (время 0ч). б) Распределения плотности в сухом состоянии для моментов времени, указанных в а). Распределения, ожидаемые исключительно из-за ошибки измерения (см. текст), показаны черными пунктирными линиями. c) Распределения сухой массы для тех же моментов времени. d) Данные одной ячейки для момента времени 8h. Сплошные линии представляют собой среднюю плотность в сухом состоянии, а пунктирные линии представляют собой 99% границы ожидаемой плотности в сухом состоянии, если бы все клетки действительно имели среднюю плотность в сухом состоянии, при известной погрешности измерения (см. Методы ). д) Медианы распределения плотности в сухом состоянии для нескольких повторностей: кривые 1 и 2 – техническая повторность, 2–4 – биологическая повторность; кривая 3 относится к данным, показанным в b).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.g003

    Распределения отдельных клеток показаны для сухой плотности ( рис. 3b ) и сухой массы ( рис. 3c ). Первая временная точка во время роста, через 3 часа после разбавления, показывает одновременное увеличение сухой массы и плотности клеток, когда клетки растут с максимальной скоростью и активно делятся.Постепенное снижение плотности в сухом состоянии сопровождается замедлением скорости роста культуры по мере того, как культура приближается к насыщению. В отличие от результатов E. coli , рассчитанные распределения ошибок менее изменчивы, чем то, что мы наблюдаем ( рис. 3b ), демонстрируя истинную неоднородность плотности и, возможно, отдельные субпопуляции. Кроме того, мы одновременно аннотировали клетки как отпочковавшиеся или неотпочковавшиеся с помощью светлопольной микроскопии. В культурах на ранней стационарной фазе распределение сухой плотности отпочковавшихся клеток показало более высокие средние значения, чем у неотпочковавшихся клеток, но в экспоненциальной фазе сухие плотности существенно не отличались.( Рис. S5 ).

    Клетки млекопитающих.

    Наконец, мы измерили изменения плотности в сухом состоянии, которые происходят, когда различные клетки млекопитающих подвергаются аналогичным изменениям в условиях роста. Мы выбрали четыре типа клеток — эмбриональные фибробласты мыши (MEF), клетки лимфоцитарного лейкоза мыши L1210, пролимфоциты мыши FL5.12 и Т-клетки CD8 трансгенной мыши OT-1 — и манипулировали пролиферативным состоянием каждого из них. Для MEF клетки выращивали либо до 70%, либо до 100% слияния.Клетки L1210 обрабатывали циклогексимидом и измеряли до и через 24 часа после обработки. Клетки FL5. 12 измеряли до и через 20 часов после помещения в среду без интерлейкина 3 (IL-3). Наконец, наивные Т-клетки OT-1 CD8 активировали пептидом яичного альбумина и измеряли до и через 96 часов после активации. Все измерения проводились без фиксации клеток.

    За исключением активированных клеток ОТ-1, пролиферирующие клетки имели более высокую плотность в сухом состоянии, чем их непролиферирующие аналоги ( Рис.4 ). Более того, как клетки MEF, выращенные до слияния (, рис. 4a, ), так и клетки L1210, обработанные циклогексимидом (, рис. 4b, ), не показали существенного снижения сухой массы по сравнению с популяциями в устойчивом состоянии. Клетки FL5.12, однако, уменьшали как сухую плотность, так и сухую массу при недостатке IL-3 (, рис. 4с, ). Интересно, что первичные клетки OT-1 T CD8, которые находятся в состоянии покоя и не пролиферируют (наивные), имели более высокую сухую плотность до активации, чем после активации (рис. 4д ). Из этих четырех клеточных линий млекопитающих только для наивных Т-клеток ОТ-1 вариация почти полностью объясняется ошибкой измерения, что предполагает существенную биологическую вариацию в других популяциях. Кроме того, для всех клеток, кроме клеток ОТ-1, наблюдаемые изменения плотности в сухом состоянии увеличивались при вмешательстве в пролиферацию.

    Рисунок 4. Сухая плотность и масса пролиферирующих и непролиферирующих клеток млекопитающих.

    Сплошные линии представляют собой средние значения плотности в сухом состоянии, а пунктирные линии представляют собой 99-процентную границу ожидаемой плотности в сухом состоянии, если бы все клетки действительно имели медианное значение плотности в сухом состоянии с учетом известной погрешности измерения. a) Сливающиеся и пролиферирующие (слияние 75%) мышиные эмбриональные фибробласты. b) Обработанные циклогексимидом и пролиферирующие клетки L1210. c) IL-3-истощенные и пролиферирующие клетки FL5. 12. г) Наивные и активированные Т-клетки ОТ-1.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.g004

    Эритроциты.

    Человеческие эритроциты являются уникальным образцом для нашего метода, потому что они достаточно деформируемы, чтобы мы могли пропускать их через чувствительные устройства с каналом 3×5 мкм, предназначенные для бактерий.Лизис клеток не наблюдался, что согласуется с сообщениями о беспрепятственном потоке эритроцитов через поры диаметром 3 мкм [18]. В результате практически отсутствует ошибка, вызванная изменчивостью путей прохождения клеток, а поскольку они в 40–160 раз крупнее бактерий, отношение сигнал/шум выше, чем для любого другого образца. Из четырех разных образцов человека мы обнаружили, что эритроциты имеют чрезвычайно узкое распределение сухой плотности (среднее стандартное отклонение образца 0,0024 г⋅см -3 , максимальное 0.0051 г⋅см –3 ), а измерения хорошо воспроизводятся ( рис. 5a ). Узость распределения сухой плотности позволяет нам различать различия в сухой плотности среди разных популяций, которые могут иметь или не иметь четкое распределение сухой массы. Мы также сравнили сухую массу эритроцитов со средним содержанием гемоглобина, определенным с помощью одобренного FDA прибора Siemens ADVIA (, рис. 5b, ).

    Рисунок 5. Сухая плотность и масса эритроцитов.

    a) Распределение сухой плотности и сухой массы отдельных клеток двух разных образцов эритроцитов человека. Сплошные и пунктирные линии одного цвета обозначают технические повторы. Пунктирная черная линия представляет собой 99-процентную границу ожидаемой сухой плотности репрезентативного образца, если все клетки имеют медианную сухую плотность с учетом известной погрешности измерения. вставка Средние значения популяции из четырех образцов пациентов. Столбики погрешностей представляют собой стандартное отклонение совокупности. b) Сравнение с массой гемоглобина на клетку, определенной с помощью прибора Advia.Пунктирная линия указывает на y = x, а сплошная линия — наименьшие квадраты.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.g005

    Обсуждение

    Мы представили неоптический метод количественного определения сухой массы, содержания воды и сухой плотности как живых, так и фиксированных клеток, который не требует каких-либо предположений о составе клетки. Тем не менее, он опирается на два ключевых предположения. Во-первых, во избежание осмотических возмущений, которые могут повредить или лизировать клетку, измерения проводят не в чистых H 2 O и D 2 O, а в изотонических растворах.Поэтому предположение о том, что объем внутриклеточной воды имеет точно нейтральную плавучесть в иммерсионной жидкости, является приблизительным, поскольку будет разница между плотностью внутриклеточной воды (или оксида дейтерия) и жидкостей, в которые погружена клетка. Однако, если предположить, что объем ячейки на 80% состоит из воды, эта ошибка будет небольшой (<0,04 г⋅см –3 – см. вспомогательную информацию и , рис. S6 ). Знание точной доли содержания воды позволило бы нам скорректировать этот эффект.Во-вторых, мы предполагаем, что происходит полный обмен внутриклеточной воды. Это оправдано, поскольку мы наблюдаем очень слабые (и, как правило, статистически незначимые) корреляции между плотностью в сухом состоянии и временем пребывания клетки в D 2 O ( Supporting Information and Figs. S7 и S8 ) . Действительно, предыдущие измерения проникновения и диффузии воды через мембрану продемонстрировали почти мгновенный характер события [1].

    Наши результаты сухой массы согласуются с ранее опубликованными измерениями описанных одноклеточных или объемных методов.Например, два исследования, основанные на ПЭМ, показали, что медианы E. coli сухих масс составляют 489 фг и 710 фг для экспоненциально растущих клеток и 179 фг и 180 фг для стационарных [5], [7]. Мы сообщаем о средней массе 725 фг и 179 фг соответственно, объединяя технические повторы, показанные на рис. 2 . О содержании сухой массы почкующихся дрожжей на клетку широко не сообщается, а условия роста могут широко варьироваться, но наши результаты соответствуют значениям, указанным Митчисоном [6]. Кроме того, результаты для эритроцитов человека хорошо согласуются с содержанием гемоглобина, одновременно определенным количественно с помощью прибора ADVIA, одобренного FDA (, рис.5b ), или QPM [19]. Следует отметить, что хотя ADVIA измеряет только содержание гемоглобина, было показано, что этот белок составляет более 95% сухой массы клетки [20], [21]. По сравнению с нашими результатами среднее содержание гемоглобина, определенное с помощью ADVIA, составляет 97,7 ± 1,3% от общего содержания сухой массы.

    Уникальным аспектом наших измерений является одновременное определение плотности в сухом состоянии. Немногочисленные упоминания этого параметра в литературе, по-видимому, ограничиваются измерениями влажных и сухих спор [12], [13], [22] или применением в градиенте плотности H 2 O/D 2 O [23]. ].Однако ни в одном из этих отчетов плотность сухого вещества не связывается с химическим составом сухого содержимого. Наши результаты показывают, что сухая плотность является прямым проявлением изменений химического состава биомассы клетки, и мы демонстрируем, что этот параметр может быть измерен для отдельных клеток. Хотя сухая плотность связана с общей плотностью клеток, она не зависит от содержания внутриклеточной воды и не должна нарушаться поглощением или выделением воды. Напротив, поскольку большая часть объема клетки состоит из воды, общая плотность, вероятно, гораздо более показательна для изменения содержания воды в клетке.

    Для E. coli [2], [15], [24] и дрожжей [3], [4] соотношение РНК/белок сильно коррелирует со скоростью роста: более быстрорастущие клетки имеют повышенную долю РНК относительно белка. Мы наблюдаем эти зависимые от скорости роста изменения химического состава непосредственно как изменения плотности в сухом состоянии, поскольку средняя плотность белков ниже, чем у РНК (, табл. 2, ). Более быстрорастущие клетки — в ранней экспоненциальной фазе — имеют более высокую сухую плотность, что согласуется с более высоким соотношением РНК/белок, а по мере снижения скорости роста сухая плотность уменьшается.Кроме того, аннотация почкующихся и не почковавшихся популяций дрожжей также показывает, что в моменты времени раннего насыщения почкувшиеся клетки, как правило, имеют более высокую плотность в сухом состоянии, чем не почковавшиеся клетки. Однако, когда культура входит в экспоненциальную фазу, незародившиеся клетки больше не обладают отличительным профилем сухой плотности. Мы предполагаем, что изменение сухой плотности является результатом гетерогенных пролиферативных состояний в хорошо смешанной культуре — клетки с более высокой сухой плотностью — это те, которые в настоящее время или недавно пролиферировали.

    Наши результаты с клетками млекопитающих показывают, что сухая плотность изменяется при нарушении роста. Клетки MEF и FL5.12 уменьшают свою сухую плотность по мере того, как они переходят в неблагоприятные условия роста, характеризующиеся скоплением культур или лишением питательных веществ из-за истощения IL-3. Снижение плотности MEF в сухом состоянии можно сравнить с результатами, полученными Short et al. [25] для клеток M1, происходящих из фибробластов, в которых относительное количество содержания РНК и белка уменьшается, а содержание липидов увеличивается для переполненных непролиферирующих клеток по сравнению с пролиферирующими.Изменения сухой плотности не обязательно коррелируют с сухой массой. Клетки L1210, обработанные летальной дозой циклогексимида, который блокирует синтез белка, демонстрируют снижение сухой плотности, хотя общее распределение сухой массы не показывает существенного снижения. Это говорит о том, что в этот период клетка не имеет заметного чистого массообмена с окружающей средой, но внутренние составляющие клетки претерпевают существенные биохимические изменения. Поскольку за это время синтезируется меньше белков, деградация, вероятно, является основной силой, снижающей относительное содержание белка [26].Это увеличивает относительный вклад компонентов с более низкой плотностью, таких как липиды, тем самым уменьшая общую сухую плотность. Изменение сухой плотности в этих ситуациях предполагает, что этот параметр может свидетельствовать о пролиферативном состоянии клеток. Если пролиферирующие клетки среди стационарной популяции имеют разную сухую плотность, сухая плотность может дополнять анализы обнаружения пролиферации, такие как мечение Ki-67.

    Мы также хотели увидеть, приведет ли изменение скорости роста клеток млекопитающих путем активации роста из естественного покоящегося состояния к изменению плотности в сухом состоянии.В своем наивном состоянии Т-клетки CD8 находятся в состоянии покоя и начинают пролиферировать только после стимуляции антигеном. Сравнение наивных и активированных Т-клеток OT-1 CD8 показывает, что активация Т-клеток сопровождается резкими изменениями как сухой плотности, так и сухой массы, предполагая, как и в предыдущих результатах, что, когда клетки изменяют свое пролиферативное состояние, происходят изменения в их химическом составе. . Примечательно, что наивные Т-клетки CD8, свежевыделенные от мышей, демонстрируют высокую сухую плотность, но очень низкую сухую массу. Стимулирование пролиферации этих клеток связано с ожидаемым увеличением сухой массы, а также изменением сухой плотности до аналогичных значений культивируемых клеток L1210.Увеличение сухой массы согласуется с ростом клеток по мере их пролиферации. Однако высокая сухая плотность наивных CD8 Т-клеток была неожиданной в свете наблюдения, что сухая плотность уменьшается, когда клетки млекопитающих претерпевают остановку роста из-за стресса или истощения питания. Наивные Т-клетки CD8 компактны с небольшим количеством цитоплазмы, что согласуется с их низким значением сухой массы, а их высокая сухая плотность может отражать отсутствие цитоплазмы и органелл, богатых липидами.В результате доля нуклеиновых кислот и белков у наивных Т-клеток выше, чем у активно делящихся Т-клеток.

    Наконец, мы демонстрируем, что концепцию быстрого обмена внутриклеточной воды можно использовать для количественного определения содержания воды в клетке. Хотя в настоящее время мы можем измерить только среднюю или модальную внутриклеточную фракцию воды, возможность взвешивания отдельных клеток в трех различных жидкостях позволит определять все описанные величины одновременно.

    Материалы и методы

    Заявление об этике

    Образцы эритроцитов человека были собраны у субъектов в соответствии с протоколом выбрасывания образцов, утвержденным Партнерским комитетом по исследованиям на людях, Отдел исследований на людях Partners, 116 Huntington Avenue, Suite 1002 Boston, MA 02116.Образцы крови были деидентифицированы, а комитет по этике отказался от требования информированного согласия после того, как определил, что риск для испытуемых минимален. Протокол исследования и ход исследования были рассмотрены и одобрены комитетом по этике при первоначальном представлении, а затем каждые два года.

    Все эксперименты с мышами проводились в соответствии с институциональными рекомендациями, одобренными Комитетом Массачусетского технологического института по уходу за животными (CAC), который специально одобрил часть этого исследования на животных.

    Операция SMR

    Для проведения измерений использовались три типа SMR. Для бактерий и эритроцитов процедура идентична процедуре Grover et al. [14] использовались кантилеверы меньшего размера 3×3×100 мкм и 3×5×120 мкм (высота канала × ширина × длина, для бактерий и эритроцитов соответственно). В некоторых экспериментах вместо Перколла использовали OptiPrep (йодиксанол). Почкующиеся дрожжевые клетки измеряли, как описано ранее для плотности одиночных клеток Weng et al.[17], с трехканальным устройством 8×8 мкм и длиной 210 ​​мкм. Наконец, более крупные клетки млекопитающих были измерены с помощью SMR с каналом 15 × 20 мкм и длиной канала 450 мкм с помощью Grover et al. метод, однако прибор работал на втором колебательном режиме [27].

    Для измерения сухой массы и сухой плотности клетки взвешивают дважды: сначала в растворе на водной основе (1X PBS в H 2 O), затем в растворе на основе оксида дейтерия (1X PBS в 9∶1 D ). 2 O:H 2 O) ( Рис. S1 ). Приведение в действие кантилевера во втором режиме колебаний увеличивает чувствительность и уменьшает ошибку за счет устранения зависимости от пути потока при измерении плавучей массы. Трехканальные устройства также устраняют эту ошибку, как описано в другом месте [27]. Однако технические ограничения не позволяют нам использовать любой из этих методов с устройствами меньшего размера для бактерий.

    После первого взвешивания ячейка погружается во вторую жидкость, и два измерения могут быть выполнены с разницей в несколько секунд.Жидкостный обмен происходит в более быстром временном масштабе. В то время как с помощью обычных кантилеверов сложно выполнить два измерения быстрее менее чем за несколько секунд, с помощью трехканальных устройств жидкая среда может переключаться с H 2 O на D 2 O очень быстро (250 мс). В это время, в зависимости от устройства, клетка либо находится вне датчика (все образцы, кроме дрожжей), либо внутри него (дрожжи). Однако даже в случае дрожжей мы не можем напрямую наблюдать временную динамику внутриклеточного водообмена, потому что она скрыта большим переходным сигналом, возникающим в результате изменения жидкости в кантилевере.

    Для измерения содержания воды в отдельных штаммах E. coli клетки сначала погружали в раствор примерно 18% OptiPrep (масса/объем), 0,9X PBS в H 2 O. Поскольку важно, чтобы плотности жидкостей соответствовали точно, эту плотность раствора вручную доводили несколькими каплями воды или 60% OptiPrep, чтобы она соответствовала плотности 1X PBS в 9∶1 D 2 O:H 2 O. Плавучие массы клеток затем последовательно измеряли в OptiPrep:PBS:H 2 O, затем раствор PBS:D 2 O.

    Измерения плавучей массы

    SMR были откалиброваны с использованием частиц полистирола различных размеров (в зависимости от типа SMR) от Duke Scientific и от Bangs Labs. Измерения плотности жидкости были откалиброваны стандартными растворами NaCl. Все измерения проводились при температуре 22–23°С.

    Культура клеток и фиксация

    Кишечная палочка.

    Клетки (ATCC 23725) выращивали на чашках с агаром с бульоном Луриа (LB) из замороженного сырья, а отдельные колонии переносили в 35 мл жидких культур (LB) и выращивали в течение 24 часов при 37°C при энергичном встряхивании.Были выращены две культуры для проверки аналогичного поведения при росте по оптической плотности при 600 нм. Через 24 часа несколько миллилитров от одной культуры фиксировали в 2% параформальдегиде и 2,5% глутаральдегиде в течение 1 часа при 4°С. Часть той же культуры также использовали для инокуляции 35 мл культуры в 1000-кратном разведении. Затем клетки брали при OD 600 0,17 и 1,17 и фиксировали (220 минут и 340 минут соответственно), а затем конечный образец фиксировали через 24 часа (OD 600 ~3,3).

    Saccharomyces cerevisiae.

    Гаплоидные клетки (702 W303, штамм А2587 [28]) выращивали в среде YEPD при 30°С, хорошо встряхивая. Для экспериментов по выращиванию суспендированных культур клетки начинали с посевной культуры и выращивали в течение 24 часов. В этот момент отбирали аликвоту и начинали новую культуру с 1000-кратным разведением. Последующие аликвоты отбирали в моменты времени, описанные в тексте. Каждый образец центрифугировали, суспендировали в PBS, обрабатывали ультразвуком и фиксировали в 4% параформальдегиде в течение ночи.

    Эритроциты.

    Четыре образца эритроцитов человека были собраны в ЭДТА у субъектов в соответствии с протоколом исследования, одобренным Институциональным наблюдательным советом Partners Healthcare. Образцы разводили в PBS перед каждым сухим измерением. Измерение массы гемоглобина «Адвиа» проводили на приборе Siemens Advia 2120.

    Л1210.

    Клетки мышиных лимфобластов L1210 (ATCC CCL-219) выращивали при 37°C в среде L-15 с добавлением 0,4% (вес/объем) глюкозы, 10% (об/об) эмбриональной телячьей сыворотки (FBS), 100 МЕ пенициллин и стрептомицин 100 мкг/мл. Для обработки циклогексимидом 5 мкл 10 мг/мл исходного раствора циклогексимида в ДМСО добавляли к 5 мл культуры (7,5 × 10 5 клеток/мл) клеток L1210. Обработанные клетки выдерживали в инкубаторе при 37°С в течение 24 часов перед измерением. Перед загрузкой образца в SMR клетки дважды промывали в PBS путем центрифугирования в течение 5 минут каждый раз при 100 RCF. Концентрацию образца клеток доводили до 5×10 5 /мл.

    ФЗ5.12.

    Клетки выращивали при 37°C в среде RPMI с добавлением 10% (об./об.) FBS, 100 МЕ пенициллина, 100 мкг/мл стрептомицина и 0.02 мкг/мл ИЛ-3. Для голодания FL-5.12 конфлюэнтную культуру клеток FL5.12 (10 6 /мл) промывали три раза перед культивированием в течение 20 ч в среде RPMI, не содержащей IL-3. Перед измерением в SMR клетки дважды промывали PBS, как и клетки L1210. FL5.12 представляют собой линию лимфоидных клеток мышиных про-В-клеток, которые были подарены Matt Vander Heiden (MIT) и культивировались, как описано ранее [29].

    Эндотелиальные фибробласты мыши.

    Клетки выращивали при 37°C в среде DMEM с добавлением 10% (об./об.) FBS, 100 МЕ пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина.Клетки обрабатывали трипсином и измеряли при 70% слиянии (10 6 клеток на 25 см колбе 2 ) или при избыточном слиянии (2 × 10 6 /мл). Клетки дважды промывали PBS перед загрузкой в ​​SMR. МЭФ были подарком Дениса Вирца (Университет Джона Хопкинса) [30].

    ОТ1 CD8 Т-клетки.

    Лимфатические узлы были собраны у мышей OT1-rag1 -/- , измельчены и отфильтрованы с использованием нейлонового сита для клеток 70 мкм. Для активации Т-клеток клетки OT-1 стимулировали 2 мкг/мл пептида OVA 257-264 (SIINFEKL) при 37°C в течение 24 часов в среде RPMI с добавлением 10% (об./об.) FBS, 100 МЕ пенициллина. , 100 мкг/мл стрептомицина, 2 мМ L-глутамина, 1 мМ пирувата натрия, 55 мкМ 2-меркаптоэтанола и 100 мкМ заменимых аминокислот с последующим культивированием в течение еще 4 дней в присутствии 50 МЕ ИЛ-2. Перед измерениями клетки дважды промывали PBS. Измерения наивных Т-клеток CD8 проводили сразу после сбора у мышей. Все эксперименты с мышами проводились в соответствии с установленными правилами.

    Статистический анализ

    Для оценки неопределенности в измерениях сухой плотности и сухой массы мы сначала оцениваем неопределенность в измерениях плавучей массы, а затем моделируем, как эта ошибка измерения распространяется на расчеты плотности и массы.Неопределенность плавучей массы оценивается по расхождению между двумя последовательными измерениями ячейки в одной и той же жидкости, поскольку ожидается, что эти два измерения будут идентичными. Выполняют два последовательных измерения примерно по 100 ячейкам, и для каждой ячейки вычисляют разницу между двумя измерениями. Поскольку разница в каждой паре измерений представляет собой разницу между двумя предполагаемыми независимыми ошибками, перемасштабирование распределения различий на дает приблизительное распределение ошибок, которые могут возникнуть при одном измерении плавучей массы.

    Для сухой массы стандартная ошибка в оценке примерно в 15 раз больше, чем ошибка в одном измерении плавучей массы (см. файл S1 для расчетов). Однако сухая плотность является нелинейной функцией двух измерений плавучей массы, поэтому мы моделируем влияние ошибок плавучей массы на совокупность без изменчивости сухой плотности. Мы начинаем с предположения, что все частицы имеют плотность, равную средней наблюдаемой плотности в сухом состоянии, и распределение массы, равное нашему наблюдаемому распределению массы в сухом состоянии.Мы отбираем более 10000 гипотетических масс частиц из нашего наблюдаемого распределения сухой массы и вычисляем плавучие массы для этих частиц в двух жидкостях, используемых для эксперимента. Затем мы выбираем ошибки из нашего измеренного распределения ошибок, добавляем этот случайный шум к каждому измерению плавучей массы и вычисляем сухую плотность для каждой «шумной» пары измерений плавучей массы. Хотя в этом расчете не учитывалась неоднородность плотности в сухом состоянии, результирующие измерения плотности в сухом состоянии имеют ненулевую вариацию из-за ошибок плавучей массы, и мы качественно сравниваем эти распределения с нашими наблюдаемыми распределениями плотности в сухом состоянии.

    Дополнительная информация

    Рисунок S1.

    Использование SMR для измерения плавучей массы ячейки в H 2 O и D 2 O. Измерение начинается с кантилевера, заполненного H 2 O (синий, прямоугольник 1). Плотность красной жидкости определяется по базовой резонансной частоте кантилевера. Когда ячейка проходит через кантилевер (бокс 2), плавучая масса ячейки в воде измеряется как переходное изменение резонансной частоты.Затем направление потока жидкости меняется на обратное, и резонансная частота кантилевера изменяется по мере того, как кантилевер наполняется D 2 O, жидкостью большей плотности (красный, прямоугольник 3). Плавучая масса ячейки в D 2 O измеряется, когда ячейка проходит кантилевер во второй раз (вставка 4). Из этих четырех измерений плотности жидкости и плавучей массы клеток рассчитываются абсолютная масса, объем и плотность сухого содержимого клетки. (Адаптировано из Гровера и др. . [14]).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s001

    (TIF)

    Рисунок S3.

    а) Контурная карта плотности как функция двух измерений плавучей массы. б) В полярных координатах можно показать, что угол напрямую соответствует плотности. c) Контурная карта, показывающая клеточную массу как функцию двух плавучих масс. Эта функция является линейной, с градиентом, направленным в правый нижний угол (большая плавучая масса в H 2 O, меньшая плавучая масса в D 2 O).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s003

    (TIF)

    Рисунок S4.

    Сравнение измеренных данных (сплошные линии) с моделированием ошибок измерения плавучей массы, распространяющихся при расчете плотности для образцов E. coli . Пунктирные линии показывают ожидаемое распределение плотности в сухом состоянии, предполагая, что все клетки имеют одинаковую плотность, и эта плотность является средней наблюдаемой плотностью в сухом состоянии (вертикальная линия).

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s004

    (ТИФ)

    Рисунок S6.

    Контурные графики оценок сухой плотности, когда измерения плавучей массы не проводились в чистом H 2 O или чистом D 2 O. Фракции внутриклеточной воды представлены в долях от общего объема. Пунктирная линия показывает равное отклонение (по плотности) от чистых жидкостей. Плотности чистого H 2 O и 9∶1 (об./об.) D 2 O:H 2 O обозначены красной точкой в ​​левом нижнем углу каждого рисунка, и в этой точке плотность в сухом состоянии рассчитана правильно.По мере добавления солей (или других непроницаемых компонентов) к жидкости она становится более плотной, и внутриклеточная вода теряет нейтральную плавучесть. Это вносит систематическую ошибку в измерение плотности в сухом состоянии, которая зависит от того, какая часть клетки заполнена водой. Измерения, которые мы сделали с использованием 1× PBS в обеих жидкостях, показаны черными точками.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s006

    (TIF)

    Рисунок S7.

    Время между измерениями (время воздействия) по сравнению с рассчитанной сухой плотностью для отдельных клеток в каждом из девяти анализов E.coli пробы (по 2–3 технические повторности на каждую из 4 проб). Предполагая, что ячейка была почти сразу погружена в D 2 O после первого измерения, это должно быть хорошим приближением времени, проведенного в D 2 O. Линия показывает обычные аппроксимации методом наименьших квадратов, которые хорошо согласуются с робастными аппроксимациями (веса Хьюбера). ). Все корреляции статистически незначимы при α = 0,05 (α = 0,006 для каждого теста с использованием поправки Бонферрони). P-значения даны для уклона, отличного от нуля, с использованием одностороннего t-критерия.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s007

    (TIF)

    Рисунок S8.

    Время между измерениями (время воздействия) по сравнению с рассчитанной сухой плотностью для отдельных клеток S. cerevisiae в четырех экспериментах. Линия показывает обычные подгонки методом наименьших квадратов, которые никогда не составляют более 5% от общей дисперсии. Поскольку эти эксперименты проводились с трехканальными устройствами, можно было достичь гораздо более точного контроля времени воздействия, и этот параметр был преднамеренно изменен, что привело к дискретным временам, показанным выше.Только один эксперимент показал статистически значимую корреляцию (α = 0,05/4 = 0,0125 с использованием поправки Бонферрони). P-значения даны для уклона, отличного от нуля, с использованием одностороннего t-критерия.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067590.s008

    (TIF)

    Благодарности

    Мы хотели бы поблагодарить М. Польца и А. Горанова из Массачусетского технологического института за полезные обсуждения.

    Авторские взносы

    Задумал и спроектировал эксперименты: ФФД НЦ ВЧ СС СМК ВГГ СРМ.Выполнены опыты: ФФД НЦ ВЧ ЖМХ. Проанализированы данные: ФФД НК ВЧ. Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: SO YL JMH JC. Написал статью: ФФД НК СРМ.

    Каталожные номера

    1. 1. Potma E, de Boeij WP, van Haastert PJ, Wiersma DA (2001)Визуализация внутриклеточной гидродинамики в реальном времени в отдельных живых клетках. Proc Natl Acad Sci USA 98: 1577–1582
    2. 2. Скотт М., Гундерсон К.В., Матеску Э.М., Чжан З., Хва Т. (2010) Взаимозависимость роста клеток и экспрессии генов: происхождение и последствия.Science 330: 1099–1102
    3. 3. Boehlke KW, Friesen JD (1975)Клеточное содержание рибонуклеиновой кислоты и белка в Saccharomyces cerevisiae как функция экспоненциальной скорости роста: расчет кажущейся скорости удлинения пептидной цепи. J Bacteriol 121: 429–433.
    4. 4. Waldron C, Lacroute F (1975) Влияние скорости роста на количество рибосомных и переносных рибонуклеиновых кислот в дрожжах. J Bacteriol 122: 855–865.
    5. 5. Loferer-Krößsbacher M, Klima J, Psenner R (1998)Определение сухой массы бактериальных клеток с помощью просвечивающей электронной микроскопии и денситометрического анализа изображений. Appl Environ Microbiol 64: 688–694.
    6. 6. Митчисон Дж. М. (1958) Рост одиночных клеток. II. Сахаромицеты церевисиа. Разрешение ячейки опыта 15: 214–221.
    7. 7. Фагербакке К.М., Хелдал М., Норланд С. (1996) Содержание углерода, азота, кислорода, серы и фосфора в местных водных и культивируемых бактериях. Акват Микроб Экол 10: 15–27
    8. 8. Maeno E, Ishizaki Y, Kanaseki T, Hazama A, Okada Y (2000) Нормотоническое сокращение клеток из-за неупорядоченной регуляции объема является ранней предпосылкой для апоптоза.Proc Natl Acad Sci USA 97: 9487–9492
    9. 9. Братбак Г., Дандас И. (1984) Содержание сухого вещества бактерий и оценка биомассы. Appl Environ Microbiol 48: 755–757.
    10. 10. Барер Р., Росс К.Ф.А., Ткачик С. (1953) Рефрактометрия живых клеток. Природа 171: 720–724
    11. 11. Harz M, Rösch P, Popp J (2009) Колебательная спектроскопия – мощный инструмент для быстрой идентификации микробных клеток на уровне отдельных клеток. Цитометрия А 75: 104–113
    12. 12.Биман Т.С., Гринамир Дж.Т., Корнер Т.Р., Панкрац Х.С., Герхардт П. (1982)Термостойкость бактериальных спор коррелирует с содержанием воды, плотностью во влажном состоянии и объемным соотношением протопласт/споропласт. Дж. Бактериол 150: 870–877.
    13. 13. Тиса Л.С., Кошикава Т., Герхардт П. (1982) Плотность влажных и сухих бактериальных спор, определенная с помощью плавучей седиментации. Appl Environ Microbiol 43: 1307–1310.
    14. 14. Grover WH, Bryan AK, Diez-Silva M, Suresh S, Higgins JM, et al. (2011) Измерение плотности одиночных клеток.Proc Natl Acad Sci USA 108: 10992–10996
    15. 15. Бремер Х., Деннис П.П. (2008) Модуляция химического состава и других параметров клетки скоростью роста. В: Curtiss R III, Kaper JB, Karp PD, Neidhardt FC, Nyström T и др.., редакторы. EcoSal — Escherichia coli и Salmonella : клеточная и молекулярная биология. ASM Press, Вашингтон, округ Колумбия. 1553–1569 гг. doi:10.1128/ecosal.5.2.3.
    16. 16. Кубичек Х. Е., Болдуин В. В., Грецер Р. (1983) Постоянство плавучей плотности во время клеточного цикла Escherichia coli.J Bacteriol 155: 1027–1032.
    17. 17. Венг Ю., Дельгадо Ф.Ф., Сон С., Бург Т.П., Вассерман С.К. и др. (2011) Датчики массы с механическими ловушками для взвешивания отдельных ячеек в различных жидкостях. Лабораторный чип 11: 4174–4180
    18. 18. Грегерсен М.И., Брайант К.А., Хаммерле В.Е., Усами С., Чиен С. (1967) Характеристики потока эритроцитов человека через поликарбонатные сита. Наука 157: 825–827
    19. 19. Jang Y, Jang J, Park Y (2012)Динамическая спектроскопическая фазовая микроскопия для количественной оценки концентрации гемоглобина и динамических колебаний мембран в эритроцитах.Вариант Экспресс 20: 9673–9681.
    20. 20. Gamble CN, Glick D (1960) Исследования по гистохимии. LVII. Определение общей сухой массы эритроцитов человека методами интерференционной микроскопии и рентгеновской микрорентгенографии. J Biophys Biochem Cytol 8: 53–60.
    21. 21. Вид Р.И., Рид С.Ф., Берг Г. (1963) Является ли гемоглобин важным структурным компонентом мембран эритроцитов человека? J Clin Invest 42: 581–588
    22. 22. Каррера М., Зандомени Р.О., Сагрипанти Дж.Л. (2008)Плотность Bacillus anthracis и других видов Bacillus во влажном и сухом состоянии.J Appl Microbiol 105: 68–77
    23. 23. Thompson JF, Nance SL, Tollaksen SL (1974)Центрифугирование митохондрий печени мыши в градиенте плотности с градиентами H 2 O/D 2 O. Arch Biochem Biophys 160: 130–134 Доступно: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0003986174800172.
    24. 24. Деннис П.П., Бремер Х. (1974) Макромолекулярный состав во время стационарного роста Escherichia coli B-r. J Bacteriol 119: 270–281.
    25. 25.Шорт К.В., Карпентер С., Фрейер Дж.П., Мурант Дж.Р. (2005) Рамановская спектроскопия выявляет биохимические изменения, вызванные пролиферацией в культурах клеток млекопитающих. Biophys J 88: 4274–4288
    26. 26. Engelhard HH, Krupka JL, Bauer KD (1991)Одновременное количественное определение содержания онкопротеина c-myc, общего клеточного белка и ДНК с использованием многопараметрической проточной цитометрии. Цитометрия 12: 68–76
    27. 27. Ли Дж., Брайан А.К., Маналис С.Р. (2011)Высокоточное измерение массы частиц с использованием микроканальных резонаторов во втором режиме вибрации.Rev Sci Instrum 82: 023704–023704–4
    28. 28. Брайан А.К., Горанов А.И., Амон А., Маналис С.Р. (2010) Измерение массы, плотности и объема во время клеточного цикла дрожжей. Proc Natl Acad Sci USA 107: 999–1004
    29. 29. Бойсе Л.Х., Гонсалес-Гарсия М., Постема К.Е., Дин Л., Линдстен Т. и др. (1993) bcl-x, родственный bcl-2 ген, который функционирует как доминирующий регулятор апоптотической гибели клеток. Ячейка 74: 597–608.
    30. 30. Lee JSH, Hale CM, Panorchan P, Khatau SB, George JP, et al.(2007) Дефицит ядерного ламина A/C вызывает дефекты клеточной механики, поляризации и миграции. Биофиз J 93: 2542–2552
    31. 31. Андерсон Н.Г., Харрис В.В., Барбер А.А., Рэнкин С.Т. мл., Кэндлер Э.Л. (1966) Разделение субклеточных компонентов и вирусов с помощью комбинированного скоростного и изопикнически-зонального центрифугирования. Natl Cancer Inst Monogr 21: 253.
    32. 32. Panijpan B (1977) Плавучая плотность ДНК и содержание G + C. J Chem Educ 54: 172–173.
    33. 33. Фишер Х., Поликарпов И., Крайевич А.Ф.Ф. (2004) Средняя плотность белка является функцией, зависящей от молекулярной массы.Protein Sci 13: 2825–2828
    34. 34. Уотсон Дж. Д. (1972) Молекулярная биология гена. 2-е изд. Филадельфия: Сондерс.
    35. 35. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К. и др. (2002) Молекулярная биология клетки. 4 изд. Нью-Йорк: Гарланд Наука.
    36. 36. Шерман Ф. (1998) Введение в генетику и молекулярную биологию дрожжей Saccharomyces cerevisiae. В: Мейерс Р.А., редактор. Энциклопедия молекулярной биологии и молекулярной медицины. 302–325.
    37. 37. Polakis ES, Bartley W (1966) Изменения в сухом весе, белке, дезоксирибонуклеиновой кислоте, рибонуклеиновой кислоте и запасных и структурных углеводах во время цикла аэробного роста дрожжей. Биохим J 98: 883–887.
    38. 38. Yamada EA, Sgarbieri VC (2005)Концентрат белка дрожжей (Saccharomyces cerevisiae): приготовление, химический состав, питательные и функциональные свойства. J Agric Food Chem 53: 3931–3936
    39. 39. Ниссен Т.Л., Шульце У., Нильсен Дж., Вилладсен Дж. (1997) Распределение потоков в анаэробных, ограниченных по глюкозе непрерывных культурах Saccharomyces cerevisiae.Микробиология 143 (часть 1): 203–218.
    40. 40. Halász A, Lásztity R (1991) Химический состав и биохимия биомассы дрожжей. Использование дрожжей в производстве продуктов питания из биомассы. Бока-Ратон: CRC Press. п. 319.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Центр данных по альтернативным видам топлива: основы этанолового топлива

    Этанол — это возобновляемое топливо, изготовленное из различных растительных материалов, известных под общим названием «биомасса». Более 98% бензина в США содержит этанол, обычно E10 (10% этанола, 90% бензина), для насыщения топлива кислородом, что снижает загрязнение воздуха.

    Этанол

    также доступен как E85 (или гибкое топливо), который можно использовать в транспортных средствах с гибким топливом, предназначенных для работы на любой смеси бензина и этанола до 83%. Другая смесь, E15, одобрена для использования в легковых автомобилях 2001 модельного года и новее.

    Чтобы сделать этанол доступным в качестве автомобильного топлива, необходимо выполнить несколько шагов:

    • Сырье из биомассы выращивают, собирают и транспортируют на предприятие по производству этанола.
    • Сырье преобразуется в этанол на производственном объекте, а затем транспортируется на топливный терминал или к конечному потребителю по железной дороге, грузовику или барже.
    • E10 поступает с топливных терминалов, тогда как E85 поступает с терминала или непосредственно с завода по производству этанола.
    • E15 доступен на топливных терминалах или через дозатор насоса-блендера, который забирается из резервуаров E10 и E85 на станции.

    Свойства топлива

    Этанол (CH 3 CH 2 OH) представляет собой прозрачную бесцветную жидкость. Он также известен как этиловый спирт, зерновой спирт и этанол (см. поиск по свойствам топлива). Этанол имеет одинаковую химическую формулу независимо от того, производится ли он из исходного сырья на основе крахмала или сахара, такого как кукурузное зерно (поскольку в основном это в Соединенных Штатах), сахарного тростника (как в основном в Бразилии) или из целлюлозного сырья (такого как древесная щепа или пожнивные остатки).

    Этанол

    имеет более высокое октановое число, чем бензин, что обеспечивает превосходные свойства смешивания. Требования к минимальному октановому числу бензина предотвращают детонацию двигателя и обеспечивают управляемость. Бензин с более низким октановым числом смешивается с 10% этанолом для достижения стандартного октанового числа 87.

    Этанол содержит меньше энергии на галлон, чем бензин, в разной степени, в зависимости от объемного процента этанола в смеси. Денатурированный этанол (98% этанола) содержит примерно на 30% меньше энергии, чем бензин на галлон.Влияние этанола на экономию топлива зависит от содержания этанола в топливе и от того, оптимизирован ли двигатель для работы на бензине или этаноле.

    Этанол Энергетический баланс

    В США 94% этанола производится из крахмала кукурузного зерна. Для превращения любого сырья в этанол требуется энергия. Этанол, полученный из кукурузы, демонстрирует положительный энергетический баланс, а это означает, что процесс производства этанольного топлива не требует больше энергии, чем количество энергии, содержащейся в самом топливе.

    Целлюлозный этанол улучшает энергетический баланс этанола, поскольку исходным сырьем являются либо отходы, побочные продукты другой отрасли (древесина, растительные остатки), либо специальные культуры, такие как просо и мискантус, с низкими требованиями к воде и удобрениям по сравнению с кукурузой. Когда биомасса используется для питания процесса преобразования непищевого сырья в целлюлозный этанол, количество энергии ископаемого топлива, используемого в производстве, снижается еще больше. Еще одно преимущество целлюлозного этанола заключается в том, что он приводит к более низким уровням выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла.

    Для получения дополнительной информации об энергетическом балансе этанола загрузите следующие документы:

    границ | Химические составляющие, фармакологические свойства и клиническое применение Bletilla striata

    Введение

    Bletilla striata (Thunb.) Rchb. ф. (Orchidaceae), также известный как Bletillae Rhizoma, считается просто декоративным растением в Европе и США. Однако B. striata , который широко распространен в Китае, Японии, Корее, Монголии и Мьянме, важен из-за его использования в традиционной китайской медицине (ТКМ).

    Согласно самой ранней фармакопее ТКМ, Shennong’s Materia Medica Classic , китайские ученые первыми описали морфологические особенности и лекарственную ценность B. striata (Hossain, 2011; Chen et al., 2018). Другие китайские фармакопеи зафиксировали влияние его вяжущего действия на гемостаз и обезболивание, а также его использование для лечения травматических кровотечений, язв, отеков и потрескавшейся кожи (He et al., 2016). Врачи в Корее и Японии использовали B.striata для лечения туберкулеза, коклюша, кровотечений из желудка/двенадцатиперстной кишки, абсцессов, опухолей и паразитарных заболеваний (Rhee et al., 1982). Несколько исследований выявили его использование в традиционной китайской медицине, его химические составляющие и лечебные свойства (Yang et al., 2019).

    В этом обзоре обобщаются современные знания о химическом составе, биологической активности и фармакологических эффектах B. striata . Мы также предоставляем краткое изложение, чтобы дать представление об использовании B на основе традиционной китайской медицины.striata, и научную основу для разработки новых лекарств с использованием этого интересного растения.

    Химические компоненты

    Изучение химических компонентов B. striata можно проследить до конца 19 века, но систематические исследования японские ученые начали только в 1983 году (Takagi et al., 1983). Исследования показали, что химическими составляющими B. striata являются в основном глюкозиды, бибензилы, фенантрены, хиноны, бифенантрены, дигидрофенантрены, антоцианы, стероиды, тритерпеноиды и фенольные кислоты.Их имена ( 1–158 ) приведены в таблице 1, а их структуры ( 1–158 ) показаны на рисунках 1–11. Эти химические компоненты составляют материальную основу лечебной ценности B. striata .

    Таблица 1 Список 158 соединений, выделенных из B. striata .

    Рисунок 1 Химическая структура гликозидных соединений ( 1–19 ) , выделенных из B. striata .

    Рисунок 2 Химическая структура бибензилов ( 20–47 ), выделенных из B.полосатые .

    Рисунок 3 Химическая структура фенантренов ( 48–66 ), выделенных из B. striata .

    Рисунок 4 Химическая структура хинонов ( 67–71 ) , выделенных из B. striata .

    Рисунок 5 Химическая структура бифенантренов ( 72–89 ), выделенных из B. striata .

    Рисунок 6 Химическая структура дигидрофенантренов ( 90–112 ), выделенных из B.полосатые .

    Рисунок 7 Химическая структура антоцианов ( 113–117 ) , выделенных из B. striata .

    Рисунок 8 Химическая структура стероидов ( 118–128 ), выделенных из B. striata .

    Рисунок 9 Химическая структура тритерпеноидов ( 129–136 ) , выделенных из B. striata .

    Рисунок 10 Химическая структура фенолокислот ( 137–148 ), выделенных из B.полосатые .

    Рисунок 11 Химическая структура других соединений ( 149–158 ), выделенных из B. striata .

    Гликозиды

    Гликозиды представляют собой важный класс соединений в B. striata (рис. 1), из которых полисахариды относительно распространены в его высушенных клубнях. B. striata содержит различные природные соединения моносахаридов ( 1–19 ). Bletilla striata полисахарид (BSP) представляет собой высокомолекулярный вязкий полисахарид, химический состав которого представляет собой глюкоманнан (который включает D- глюкозу и D- маннозу) (Liu et al., 2013).

    Бибензилы

    Хотя структура бибензильных соединений проста, заместители в мостиковой цепи, присоединенные к ароматическому кольцу, разнообразны. Этот сценарий приводит к различным структурным типам и, следовательно, к различной биологической активности (Dai and Sun, 2008). Структура бибензильных соединений уникальна, и это имеет большое практическое значение для поиска бензильных соединений с потенциальным лекарственным значением. B. striata богат бензиловыми соединениями ( 20–47 ), содержащими 28 типов, как показано на рисунке 2.

    Фенантрены

    Несколько исследований показали, что фенантрены присутствуют в B. striata. Заместители в ароматических кольцах в основном представляют собой метокси, гидроксильные и p -гидроксибензильные группы, как показано на рисунке 3. Из B. striata было выделено пять типов хинонов, включая антрахиноны ( 67–68 ) и фенантрахиноны ( 69–71 ), структура которых показана на рисунке 4.

    Бифенантрены

    Из-за своей аксиальной асимметрии и асимметричной индукции соединения бифенантрена демонстрируют важное характеристическое поглощение в инфракрасной области при 1620–1480 см -1 и 900–650 см -1 (Tang et al. , 2014) . Соединения бифенантрена в B. striata состоят из двух простых фенантренов или дигидрофидов, как показано на рисунке 5.

    Дигидрофенантрены

    Дигидрофенантрены, фенантрены и бензилы представляют собой стильбеноиды с идентичным 1,2-дистирольным скелетом.Заместители в их ароматических кольцах в основном представляют собой гидроксильные, метокси- и p -гидроксибензильные группы (Lin et al., 2005). В ультрафиолетовом спектре дигидрофенантреновые соединения обычно имеют α-полосу примерно при 310 нм, β-полосу примерно при 250 нм и ρ-полосу примерно при 280 нм. Скелет дигидрофенантренов может быть синтезирован в метаболическом пути фенилпропана с использованием фенольных соединений (Gu et al., 2013). Структуры дигидрофенантренов показаны на рисунке 6.

    Антоцианы

    Антоцианы являются основными пигментами, придающими цветам их цвет. Цветки B. striata обычно не используются в ТКМ, поэтому с этими цветами было проведено мало исследований. Только пять соединений ( 113–117 ) были выделены из цветков B. striata . Однако недавние исследования показали, что антоцианы в растениях могут влиять на здоровье человека (Stintzing and Carle, 2004), и предоставили новый материал для изучения медицинского применения B.полосатые . Структуры антоцианов показаны на рисунке 7.

    Стероиды

    Все стероиды биосинтезируются из мевалоновой кислоты (Debieu et al., 1992). Стероиды, присутствующие в B. striata , являются сложными, с разнообразной структурой и множеством производных. Одиннадцать стероидов и их производных ( 118–128 ) были выделены из B. striata , и их структура показана на рисунке 8.

    Тритерпеноиды

    Тритерпеноиды широко распространены в растениях.В основном они тетрациклические и пентациклические, но некоторые из них моноциклические, бициклические и трициклические (Liou and Wu, 2002). Тритерпеноиды, выделенные из B. striata , имеют в основном тетрациклические тритерпеновые структуры ( 129–135 ), но также включают пентациклическое тритерпеновое разветвленное дигликозидное соединение ( 136 ). Их структура показана на рисунке 9.

    Фенольные кислоты

    Фенольные кислоты представляют собой органические кислоты, содержащие фенольные кольца, гидроксибензойные кислоты и гидроксикоричные кислоты.Они являются важными вторичными метаболитами в растениях благодаря своей защите от насекомых, вирусов и бактерий (Heleno et al., 2015). Потребление пищи, богатой фенольной кислотой, может способствовать ускорению выведения из организма свободных радикалов кислорода, что защитит клетки (Bae et al., 2016). Двенадцать фенолокислот ( 137–148 ) были получены из B. striata , и их структура показана на рисунке 10.striata с различной структурой ( 149–158 ). Их структура показана на рисунке 11.

    Фармакологическая активность

    Фундаментальные исследования традиционной китайской медицины сосредоточены в основном на химическом составе и фармакологии, из которых последняя является наиболее важной. Фармакологические исследования B. striata в основном были сосредоточены на фармакокинетике. Последнее способствует нашему пониманию механизма действия компонентов B. striata . В последние годы фармакологические исследования B.striata в основном сосредоточены на его гемостатической, ранозаживляющей, антиоксидантной, противораковой, противовирусной и антибактериальной активности.

    Гемостаз

    Гемостаз — это процесс, который вызывает остановку кровотечения (т. е. кровь задерживается в поврежденном кровеносном сосуде). Гемостатический эффект является одним из основных фармакологических эффектов B. striata. Bensky et al. показали, что при смешивании высушенного порошка клубней B. striata с водой можно добиться хорошего гемостатического эффекта после нанесения на рану (Venkatraja et al., 2012). Интересно, что недавние исследования показали, что водорастворимая часть B. striata играет активную роль в гемостазе, и считается, что ее функция связана с аденозиндифосфатом, который способствует и ускоряет агрегацию тромбоцитов (Lu et al. , 2005). ; Гаше, 2006). Hung и Wu обнаружили, что BSP в этом водорастворимом компоненте играет ключевую роль в гемостатической активности (Hung and Wu, 2016). Действительно, недавно были проведены интенсивные исследования прокоагулянтной функции BSP.

    Свертывание крови представляет собой процесс, при котором ряд факторов свертывания последовательно активируется ферментативным действием с образованием сгустков тромбина и фибриногена. Эксперименты на животных показали, что BSP может участвовать во многих процессах гемостаза, таких как адгезия тромбоцитов к субэндотелиальному матриксу для закупорки сосудов (первичный гемостаз) и образование сгустков фибрина (вторичный гемостаз) за счет активации различных факторов свертывания крови и стимулирования тромбоксана. Синтез А2 (Dong et al., 2014). Благодаря своему очевидному и нетоксичному гемостатическому эффекту BSP был разработан как гемостатический агент нового типа, который можно использовать в качестве средства доставки лекарств и перевязочного материала для ран (Zhang et al. , 2017a). BSP можно комбинировать с другими материалами для разработки новых биомедицинских материалов, таких как гемостатические материалы для хирургического лечения (Wang et al., 2017; Chen et al., 2019).

    Помимо BSP, стероиды ( 123, 125–128 ) в B. striata проявляют явную гемостатическую активность и могут значительно сократить время свертывания крови (Yamaki et al., 1990). Гемостатический эффект этого типа композиции может быть связан с тромбоцитами, свертыванием крови и фибринолизом (Zhao et al., 2016).

    Заживление ран

    Заживление ран состоит из трех основных фаз: воспаления, пролиферации грануляционной ткани и заживления (Kasuya and Tokura, 2014). Антиоксиданты в растениях, такие как полисахариды и фенольные соединения, играют важную роль в этих трех фазах (Süntar et al., 2012).

    В фазе воспаления BSP способствует экспрессии цитокинов, таких как фактор некроза опухоли (TNF)-α, интерлейкин (IL)-1β и интерферон (IFN)-γ (Diao et al. , 2008). В качестве нижестоящих эффекторных молекул сигнального пути толл-подобный рецептор-4/липополисахарид (TLR4/LPS) TNF-α и IL-1β являются медиаторами воспалительной реакции. Они имеют аналогичные эффекты и могут активировать различные воспалительные клетки (Cunha et al., 2007). Кроме того, IFN-γ усиливает экспрессию молекул главного комплекса гистосовместимости класса II на поверхности макрофагов, улучшая их способность презентировать антигены (Baldridge et al., 2010). Кроме того, было обнаружено, что раствор BSP (11 мкМ) увеличивает концентрацию оксида азота (NO) в ране, что способствует хемотаксису нейтрофилов, моноцитов и макрофагов, тем самым обеспечивая адекватные условия для заживления раны (Diao et al., 2008). NO также может регулировать диаметр и кровоток в кровеносных сосудах, так что рана получает более обильное кровоснабжение, что помогает восстановить рану и ускорить рост новых кровеносных сосудов. Исследования показали, что BSP может способствовать очищению некротических тканей и создавать условия для последующей регенерации тканей в ране (Huang et al. , 2019).

    В фазах, основанных на пролиферации грануляционной ткани и репарации, BSP может контролировать экспрессию провоспалительных факторов (например,g., TNF-α) на соответствующем уровне уменьшают воспалительную реакцию в ране и предотвращают повреждение оставшихся клеток (Lou et al., 2010). Кроме того, BSP способствует увеличению экспрессии фактора роста эндотелия сосудов (VEGF), а также синтезу и высвобождению гидроксипролина. Эти действия способствуют росту эпителиальных клеток, ускоряют пролиферацию фибробластов и дополнительно способствуют заживлению за счет сокращения раны (Wang et al., 2006; Yu et al., 2011).

    Помимо BSP, несколько фенольных кислот ( 137–138, 140, 146–148 ) в B.striata способствуют заживлению ран (Song et al., 2017). Ян и его коллеги сообщили, что продукты этерификации кофейной кислоты ( 140 ) и фенилэтилового спирта могут ингибировать трансформирующий фактор роста-β1/Mothers против сигнального пути декапентаплегического гомолога 3 (TGF-β1/Smad3) (Yang et al. , 2017). ). Имеются данные о том, что Smad3 может связываться с последовательностями ДНК генов-мишеней на уровне транскрипции и при патологических состояниях кожи играет важную роль в восстановлении тканей и фиброзе (Ashcroft et al., 1999). Кроме того, продукт деградации протокатеховой кислоты ( 138 ) может регулировать экспрессию высокоподвижного группового бокса (HMGB)1 путем модулирования HMGB1/рецептора пути продвинутых конечных продуктов гликирования (RAGE) (Zhang et al., 2015). Во время заживления ран классически активированные макрофаги могут использовать HMGB1 для привлечения ассоциированных с сосудами стволовых клеток (например, эндотелиальных клеток-предшественников, клеток-предшественников сосудов, клеток-предшественников гладкой мускулатуры), которые способствуют заживлению кожи и ангиогенезу (Lolmede et al., 2009).

    Антиоксидант

    Активные формы кислорода (АФК) обладают двойным биологическим эффектом. Они необходимы для поддержания клеточного гомеостаза при нормальной деятельности, но они также повреждают макромолекулярные вещества. Избыточное накопление АФК приводит к гибели клеток, может привести к множественным заболеваниям и ускоряет старение человеческого организма (Mittler, 2002). Преимущество заключается в том, что различные химические компоненты растений можно использовать в качестве природных антиоксидантов для удаления свободных радикалов из организма без необходимости использования каталазы, пероксидазы или супероксиддисмутазы (Grant and Loake, 2000).

    Анализы, основанные на нейтрализации радикалов 2,2-дифенил-1-пикрилгидразил (DPPH), показали, что волокнистые части корней и псевдолуковицы B. striata проявляют сильную активность по нейтрализации свободных радикалов. Действительно, парциальная антиоксидантная способность субфракций хлороформа из этанольных экстрактов мочковатых корней B. striata была наибольшей (полумаксимальная ингибирующая концентрация (IC 50 ) = 0,848 мг/л). В то же время, поскольку мочковатые части корней содержат больше общих фенолов, они проявляют более сильную восстанавливающую способность (восстанавливающая способность RP 0. 5AU = 83,68 мг/л) (Jiang et al., 2013). Было показано, что

    BSP является естественным антиоксидантом с помощью различных тестовых систем антиоксидантов (DPPH, 2,2’-азино-бис, способность антиоксиданта снижать содержание железа). Антиоксидантные эффекты BSP опосредованы сигнальным путем никотинамидадениндинуклеотидфосфатоксидазы 4 (NOX4)/p22 phox (Qu et al., 2016). Посредством этого сигнального пути BSP может ингибировать экспрессию NOX4 и p22 phox , тем самым блокируя индуцированное ангиотензином II образование АФК (Yue et al., 2016). Кроме того, феруловая кислота ( 147 ) в B. striata демонстрирует благоприятную способность к удалению свободных радикалов, и ее восстановительная способность даже сильнее, чем у витамина С (Zhao et al., 2010). Эта антиоксидантная способность может защищать клетки от повреждения ДНК, опосредованного кислородом, и от свободных радикалов, вызванных радиацией (Srinivasan et al., 2006). NOX4/АФК-митоген-активируемая протеинкиназа – это путь, посредством которого феруловая кислота ( 147 ) может снижать индуцированное этанолом накопление АФК для улучшения антиапоптотических ответов (Li et al. , 2017).

    В некоторых случаях антиоксиданты могут усугубить окислительный стресс (Miller et al., 2005). Если наблюдается антиоксидантный эффект, следовые количества АФК являются важными клеточными мессенджерами молекулярной сигнализации. Чрезмерный клиренс АФК может привести к окислительно-восстановительному дисбалансу и вызвать нарушения клеточных сигналов, тем самым запуская окислительные системы в организме.

    Противораковый

    Антицитотоксическая активность синтетических препаратов может усилить некоторые лекарственные эффекты B. striata , особенно эффективность против связанных с раком заболеваний.Гликозиды ( 9–12 ), бибензилы ( 30, 32–34, 38–41 ), фенантрены ( 57 ), хинины ( 70–71 ), дигидрофенантрены ( 109, 908, 90, 90, –103, 105–107, 112 ), стероиды ( 125–128 ) и тритерпеноиды ( 136 ) из B. striata проявляют ингибирующую активность в отношении различных линий опухолевых клеток in vitro : HepG2, MCF-7, HT-29, A549, BGC-823, HL-60, MCF-7, SMMC-7721, W480, SK-OV-3, SK-MEL-2 и HCT-15. Их названия и противораковая активность перечислены в таблице 2.

    Таблица 2 Противораковая активность B. striata .

    Ву и его коллеги обнаружили, что соединение (100) проявляет ингибирование роста линии клеток рака толстой кишки человека (HCT-15) с IC 50 , равной 2,16 мкМ (Woo et al., 2014). Соединения ( 90, 98 ), выделенные из клубней B. striata , продемонстрировали сильное ингибирование пролиферации клеток гепатомы человека (HepG2) с IC 50 , равным 29.1 мкМ и 25,5 мкМ соответственно. В клетках HepG2 эти два дигидрофенантрена индуцировали апоптоз, подавляя экспрессию циклина B1 и блокируя клеточный цикл в фазе G2/M (Wang et al., 2017). Было показано, что соединения (40, 57, 94) сенсибилизируют клетки K562/белка устойчивости к раку молочной железы (BCRP) к метаболически активному продукту камптотецину, SN-38, путем ингибирования функции клеток BCRP, тем самым демонстрируя, что они могут изменять действие многих лекарственных препаратов. резистентность при лечении рака (Morita et al., 2005). Соединения (39, 40) ингибировали полимеризацию тубулина при IC 50 10 мкМ и ограничивали рост клеток, препятствуя митозу опухолевых клеток (Morita et al., 2005). Соединения (70–71) проявляли значительное цитотоксическое действие в отношении линий MCF-7, HT-29 и A549. После обработки клеток MCF-7 значения IC50 50 для соединений (70–71) составили 18,49 мкг/мл и 12,64 мкг/мл, что выше, чем для цисплатина.Интересно, что их противораковая активность связана с их прооксидантной активностью.

    Эти соединения могут блокировать фазу G0/G1 через АФК-опосредованный механизм, который в конечном итоге приводит к апоптозу (Sun et al., 2016a). Было показано, что соединение (136) ингибирует пролиферацию опухолевых клеток таким же образом, блокируя фазу G0/G1 (Sun et al., 2016c). IC 50 для соединений (12, 125–128) против клеток A549, BGC-823, HepG2, HL-60, MCF-7, SMMC-7721 и W480 варьировался от 11. от 3 мкМ до 32,2 мкМ, что соответствует диапазону для доксорубицина (Wang and Meng, 2015). Соединения (9–11) показали значительную цитотоксичность в отношении клеток A549, SK-OV-3, SK-MEL-2 и HCT-15 с IC 50 в диапазоне от 3,98 мкМ до 12,10 мкМ (Wang and Meng, 2015). ). Соединения (30, 38, 40–41, 101–103, 105–107, 112) показали значительную цитотоксичность в отношении клеток HL-60, SMMC-7721, A549, MCF-7 и W480 с IC 50 в диапазоне от от 0,24 мкМ до 38,56 мкМ (Li et al., 2008a).Среди них соединение (103) показало более сильную цитотоксичность, чем цисплатин, в отношении упомянутых выше клеточных линий.

    В дополнение к указанным выше мономерным соединениям считается, что BSP также обладает противораковой активностью (Zhang et al., 2019b). Цянь и его коллеги показали, что по сравнению с транскатетерной артериальной химиоэмболизацией (ТАХЭ), лучшие результаты были получены, когда гепатоцеллюлярная карцинома у крыс ACI лечилась комбинацией ТАХЭ и артериального введения BSP (Qian et al. , 2003). BSP также слабо ингибировал пролиферацию клеток HepG2, и деление клеток HepG2 не ингибировалось при <1,5 мг/мл. BSP также может индуцировать апоптоз посредством экспрессии каспазы-3 (Liu et al., 2018). Использование BSP в качестве носителя лекарственного средства или смешивание химиотерапевтических препаратов с BSP является еще одной противораковой стратегией. Таким образом, концентрация лекарственного средства в органе-мишени может поддерживаться на определенном уровне. Основываясь на этой идее, сополимерные мицеллы использовались в химиотерапии рака (Wang et al., 2019). Создана макромолекулярная субстанция, состоящая из модифицированного стеариновой кислотой BSP в качестве носителя доцетаксела, обладающая более выраженным эффектом ингибирования роста раковых клеток HepG2 и HeLa по сравнению с инъекцией только доцетаксела (Guan et al., 2017).

    Противовирусные

    Эффективность некоторых противовирусных препаратов первого ряда снижается (Ruiz and Russell, 2012). Противовирусный эффект некоторых традиционных китайских трав (например, Isatis tinctoria ) был продемонстрирован экспериментальными и клиническими исследованиями (Li and Peng, 2013). Активный фармацевтический ингредиент этих растений может быть использован в качестве ведущего соединения для дальнейшей структурной оптимизации для разработки новых противовирусных препаратов, которые могут укрепить иммунную систему для борьбы и устранения вирусных инфекций.

    B. striata может проявлять противовирусную активность путем (i) вмешательства в поверхностные белки вирусов для снижения клеточной инфекции и ингибирования проникновения вируса в ткани; (ii) вмешательство в репликацию РНК вторгшихся вирусов для ингибирования вирусной пролиферации в организме; и (iii) предотвращение высвобождения вируса из клеток-хозяев, тем самым уменьшая распространение вируса (Shi et al., 2017; Чжан и др., 2017b). Водный и этанольный экстракты B. striata предотвращают инвазию вируса гриппа, влияя на рецептор гемагглютинина на клетках почки собак Madin-Darby (MDCK), и ингибирование вируса увеличивается с концентрацией экстракта, при этом IC 50 составляет 18,3 мг/мл и 235,7 мкг/мл соответственно (Zhang et al. , 2017b). Различные соединения ( 53 , 84–86 , 88 , 90 , 97–98 ) в B.striata также проявляют разные уровни противовирусной активности. Было показано, что большинство из них обладают значительной противовирусной активностью в отношении вируса h4N2 в модели куриного эмбриона с ингибированием от 17,2% до 79,3% (Shi et al., 2017).

    B. striata также может помочь иммунной системе человеческого организма косвенно проявлять противовирусную активность. Пэн и его коллеги исследовали иммуномодулирующую активность BSPF2, нового полисахарида, идентифицированного из B.полосатые . BSPF2 значительно индуцировал пролиферацию клеток селезенки дозозависимым образом (Peng et al., 2014). Селезенка может продуцировать лимфоциты, макрофаги и различные цитокины и играет важную роль в иммунной системе. Эксперименты на животных показали, что B. striata может стимулировать Т- и В-клеточный иммунитет у мышей с ослабленным иммунитетом (Qiu et al. , 2011).

    Антибактериальный

    Использование фитохимических веществ может решить проблемы лекарственно-устойчивых штаммов и нехватки антибиотиков.Фитохимические вещества являются безопасными, малотоксичными агентами с важными бактериостатическими функциями (Barbieri et al., 2017).

    Проверка антибактериальной активности B. striata показала, что бибензилы ( 40, 42 ) и бифенантрены ( 76–78, 83–86 ) активны в отношении грамположительных и грамотрицательных штаммов. Их названия и антибактериальная активность перечислены в таблице 3. Соединение ( 84 ) проявляло потенциальную активность против Staphylococcus aureus Американской коллекции типовых культур (ATCC) 29213, метициллин-резистентных S.aureus (MRSA) ATCC 43300 и Enterococcus faecalis ATCC 29212 с минимальной ингибирующей концентрацией (МПК) 2–8 мкг/мл. Сканирующая электронная микроскопия показала, что соединение ( 84 ) убивает бактериальные клетки, повреждая их цитоплазматические мембраны (Chen et al. , 2018). Соединения 78 и 83–86, с МИК 2 мкг/мл и 64 мкг/мл были активны в отношении шести грамположительных бактерий: S. aureus ATCC 25923, 29213, 43300, Staphylococcus epidermidis Center для коллекций медицинских культур (CMCC) 26069, E.faecalis ATCC 29212 и Bacillus subtilis Общий центр сбора микробиологических культур Китая (CGMCC) 1.1470 (Qian et al., 2015). Блестриарен А ( 76 ), блестриарен В ( 77 ) и блестриарен С ( 78 ) показали активность в отношении S. aureus ATCC 25923 при МИК 12,5–50 мг/мл, против 9017 6 ATCC 26069 при МПК 25–50 мг/мл и против B. subtilis ATCC 6633 при МИК 25 мг/мл (Yang et al., 2012).Соединение ( 40 ) проявляло активность in vitro в отношении Bacillus cereus ATCC 11778 и S. aureus ATCC 25923 с МИК 6,25 мкг/мл и МИК для соединения ( 1 4 .aureus ATCC 25923 составляла 3,12 мкг/мл (Takagi et al. , 1983). Кроме того, фенантреновая фракция из этанольного экстракта B. striata считается значительно активным средством против грамположительных бактерий, включая клинические изоляты MRSA и S.aureus ( S. aureus ATCC 25923, 29213, 43300) (Guo et al., 2016).

    Таблица 3 Антибактериальная активность B. striata .

    Клиническое применение

    Составы ТКМ

    На основе классических теорий ТКМ китайские лекарственные составы готовятся путем объединения различных видов лекарственных трав (Li and Peng, 2013). Во время развития теории ТКМ многие составы были зарегистрированы в фармакопеях или фольклоре на основе клинического опыта.Учитывая различные причины и симптомы заболеваний, B. striata часто используется с другими препаратами для компенсации токсичности одного препарата или повышения биодоступности другого препарата, что в ТКМ известно как «соответствие назначения и синдрома».

    Например, Bai Ji San ( линимент B. striata ) часто используется в качестве вяжущего кровоостанавливающего средства. Он состоит из B. striata (Bai Ji на китайском языке), Asarum sieboldii (Xi Xin), Saposhnikovia divaricata (Fang Feng) и Semen Platycladi (Bai Zi Ren), как указано в Tai. Ping Sheng Hui Fang (медицинская литература под редакцией правительства династии Сун). Qu Huo Wai Xiao Tang (отвар для очищения от огня) можно использовать для лечения ожогов кожи. Он состоит из Bai Ji , Sanguisorba officinalis (Di Yu), Cacumen Platycladi (Bai Ye), запеченных с перемешиванием Fructus Gardeniae (Chao Zhi Zi), Cynanchum otophyllum (Qing Yang Sheng), Angelica sinensis (Dang Gui) и Radix Glycyrrhizae (Gan Cao), как указано в Dong Tian Ao Zhi ( Практический хирургический и клинический опыт ).Хотя фармакологический механизм этих составов не ясен, значительные клинические данные свидетельствуют о том, что B. striata имеет значение при лечении различных заболеваний.

    Эмболизирующий агент

    ТАХЭ — это препарат первой линии для лечения большинства неоперабельных опухолей (Tsurusaki and Murakami, 2015). Эмболизирующий агент на основе B. striata и TACE использовался в клинических применениях. Эмболизирующий агент B. striata можно, в общем, разделить на три типа в соответствии с его составом: жидкость, соединение или микросферы.

    Жидкий эмболизирующий агент B. striata состоит из BSP, диацетата целлюлозы (растворенное вещество) и диметилсульфоксида (растворитель). Он обладает характеристиками легкого течения, хорошей биосовместимостью и отсутствием фиксированной морфологии. Его можно использовать для эмболизации опухолевых полостей неправильной формы и уменьшения повреждения сосудистых стенок (Sun et al., 2005).

    Составной эмболизирующий агент B. striata представляет собой синтетический компонент, который можно использовать в качестве антиканцерогенного и коагулянтного агента. В этом соединении B. striata может играть фармакологическую роль вместе с другими лекарственными ингредиентами. Он может подавлять пролиферацию и распространение опухолевых клеток и снижать риск побочных реакций (Chen et al., 2006).

    Полисахаридные микросферы B. striata (BSPM) могут быть многообещающими носителями для трансартериальной химиоэмболизации для лечения рака. BSPM демонстрируют благоприятные характеристики загрузки лекарственного средства, набухания, суспензии, захвата и высвобождения лекарственного средства 90–167 in vitro 90–168 , что способствует длительной таргетной химиотерапии (Li et al., 2018б). Исследования показали, что BSPM могут эмболизировать кровоснабжение печеночных артерий и печеночной воротной вены и полностью ингибировать рост опухолей и окружающих микрососудов, останавливая связывание VEGF с его рецептором (Zhao et al., 2004).

    Эмболизирующий агент B. striata также показал хорошие результаты при ТАХЭ цирроза печени с портальной гипертензией и вторичным гиперспленизмом. В исследовании, проведенном Лю и его коллегами, долгосрочное наблюдение за хирургическими пациентами показало, что средняя продолжительность выживания составляет 61 год.5 ± 9,1 (медиана 60; диапазон 1–157) месяцев в контрольной группе и 63,4 ± 9,9 (52, 0–161) месяцев в группе B. striata . Толщина селезенки пациентов, получавших лечение, уменьшилась по сравнению с таковой до ТАСЕ, а количество лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов вернулось в нормальные пределы (Liu et al., 2011). Таким образом, ТАСЕ с использованием B. striata в качестве эмболизирующего агента является безопасным и эффективным методом лечения пациентов с циррозом печени с портальной гипертензией и вторичным гиперспленизмом.

    Средство для защиты слизистой оболочки

    Дисбаланс между протеазами и факторами защиты слизистой оболочки является важной причиной ряда заболеваний пищеварительной системы (например, язвы желудка, язвы двенадцатиперстной кишки и язвенного колита). В последние годы укрепление защиты слизистой оболочки стало новой стратегией лечения язвенной болезни (Al-Jiboury and Kaunitz, 2012). B. striata можно использовать в качестве средства для защиты слизистой оболочки отдельно или в сочетании с другими китайскими лекарственными травами (Zhang et al., 2019а). Его можно вводить путем гастроскопического распыления, инъекции через желудочный зонд, перорального введения или клизмы (Zhou et al., 2019).

    При лечении заболеваний верхних отделов желудочно-кишечного тракта B. striata образует защитную пленку на поврежденной поверхности слизистой оболочки, чтобы защитить ее от эрозии (кислотой желудка) и переваривания (пепсином), усиливая тем самым защитную функцию слизистая желудка (He et al., 2016). Предварительное клиническое исследование показало, что B.striata в сочетании с Panax notoginseng , омепразолом и амоксициллином может уменьшить воспалительную реакцию язвы желудка, защитить поверхность язвы и способствовать регенерации и восстановлению изъязвленной ткани (Bai and Zhang, 2010). При лечении язвенного колита B. striata можно добавлять в клизму, чтобы действовать как средство, защищающее слизистую оболочку. После того, как порошок B. striata попадает в кишечник, он может образовывать гель на поверхности слизистой оболочки кишечника для ее защиты.Он также может усиливать адгезию лекарств к стенке кишечника, тем самым повышая концентрацию лекарств в кишечном тракте.

    B. striata обладает гемостатической функцией и может способствовать заживлению язв, что может способствовать регенерации слизистой оболочки кишечника и, таким образом, способствовать заживлению язвенного колита (Lan and Chang, 2014). BSP может облегчить патологические повреждения и симптомы язвенного колита. Он может ингибировать экспрессию TNF-α и ядерного фактора каппа B, повышать экспрессию IL-10, предотвращать аномальное высвобождение провоспалительных факторов, способствовать восстановлению слизистой оболочки кишечника и ингибировать воспаление (Ke and Zhao, 2011).BSP также может снижать экспрессию цитокинов Th3 в толстой кишке путем ингибирования активации макрофагов и уменьшать воспаление в кишечном тракте. Кроме того, клизмы, содержащие B. striata , позволяют снизить риск послеоперационных осложнений у пациентов с искусственным задним проходом в толстой кишке, снизить вероятность воспалительных реакций на окружающей коже, уменьшить эрозии и кровоизлияния на искусственной слизистой оболочке заднего прохода, улучшить качество жизни пациентов (Lan and Chang, 2014).

    Новые биоматериалы

    Недавно с использованием BSP были созданы новые «растворяющиеся микроиглы». Микроиглы могут вводить лекарства в кожу для доставки лекарств и высвобождать инкапсулированные лекарства с течением времени. По сравнению с обычными трансдермальными пластырями и подкожными инъекциями полисахаридные микроиглы B. striata представляют собой минимально инвазивный метод доставки лекарств, предотвращающий задержание кожи биологически опасных острых отходов. Фармакологическая активность BSP способствует восстановлению после микротравм, вызванных микроиглами, например, предотвращает бактериальную инфекцию и уменьшает воспаление (Hu et al. , 2018).

    Смешивание B. striata и поливинилового спирта с образованием основы для перевязочного материала может привести к получению новой высококачественной биологической повязки. Этот материал полностью использует фармакологическую активность B. striata для гемостаза и заживления ран, и было показано, что он обладает хорошими механическими свойствами и биосовместимостью. Следовательно, он может поглощать сочащуюся кровь и тканевую жидкость, что ускоряет заживление ожогов, операционных и острых ран (Lin et al., 2012).

    Новый легко отделяемый двухслойный композит был разработан в качестве перевязочного материала для ран и показал превосходную биосовместимость и механические свойства.Этот композит состоял из верхнего слоя нетканого материала на основе соевого белка, покрытого нижним слоем из сшитого генипином хитозана и растительного экстракта B. striata . Экстракт в перевязочном материале был нетоксичен, но также способствовал росту фибробластов L929, которые способствуют заживлению ран (Liu and Huang, 2010).

    Контроль качества

    Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов Китая определяет «геоаутентичные» травы как традиционные китайские сырые наркотики, выращенные в чистой среде и подвергнутые воздействию естественных условий или с использованием определенных методов культивирования и методов обработки (Brinckmann, 2013).Округ Чжэнъань в провинции Гуйчжоу считается наиболее оптимальным местом для производства сырых клубней B. striata в Китае. Производимый здесь B. striata называется «Zheng’an Bai Ji». Однако материальная основа и потенциальные механизмы производства геоаутентичных трав не совсем ясны. Китайская фармакопея рекомендует определять геоподлинные свойства B. striata в соответствии с подходами морфологии, микроскопии и тонкослойной хроматографии, а также обеспечивать, чтобы остаточные неорганические компоненты после озоления составляли ≤15.0% (Он и др., 2016).

    Упомянутые выше стандарты приняты в формулярах и фармакопеях, но их может быть недостаточно для оценки качества всех клубней B. striata . Последние содержат различные лекарственно активные ингредиенты (например, гликозиды, бибензилы, фенантрены, бифенантрены и дигидрофенантрены), которые также следует учитывать при контроле качества. Например, оценка количества дактилорина А ( 1 ), гимнозида V ( 5 ), гимнозида IX ( 6 ), милитарина ( 8 ) и летилнозида А ( 9 ) с помощью сверхвысоких -эффективная жидкостная хроматография с использованием фотодиодного детектора показала очевидные различия в реакции на различное происхождение B.полосатые . Массовая доля каждого химического маркера составляла 0,341–1,110, 2,840–6,990, 5,790–34,400, 0,191–3,890 и 0,184–5,050 мг/г соответственно. Среди них дикий штамм B. striata , произведенный в округе Чжэнъань, содержал относительно высокие уровни активных ингредиентов: 1,110, 6,500, 31,400, 3,890 и 5,05 мг/г соответственно (Wang et al., 2014). Кроме того, Лю и соавт. использовали параллельный анализ, основанный на количественных ответах, для оценки гемостатической активности B. striata , полученного из разных мест обитания, что обеспечило контрольные показатели клинической эффективности B.striata (Liu et al., 2014). Эти предварительные результаты могут свидетельствовать о географической специфичности и контроле качества геоаутентичных трав.

    Токсикология

    О токсических побочных эффектах и ​​нежелательных реакциях, вызванных B. striata , сообщалось редко. Если B. striata используется с Aconitum carmichaeli , это увеличивает содержание гипаконитина в отваре (Weng et al., 2004). Однако гипаконитин может увеличить экспрессию RyR 2 (регуляторный белок, связанный с функцией кальциевых каналов) в сердечной мышце, что может привести к нарушению сердечного ритма (Liu et al., 2016). Следовательно, B. striata нельзя использовать с A. carmichaeli в ТКМ (He et al., 2016).

    Испытания по определению острой токсичности B. striata показали, что средняя смертность мышей составляет <20% при увеличении однократной внутрижелудочной дозы до 80 г/кг массы тела, а средняя летальная доза B. полосатое тело не обнаружено. Последующие эксперименты с использованием максимальной дозы B. striata , не вызывавшей гибели подопытных животных, составили 180 г/кг массы тела (Zhang et al., 2013).

    Серия токсикологических экспериментов показала, что BSP не вызывает аллергических реакций, реакций фототоксичности и, что наиболее важно, не вызывает явных побочных реакций на коже человека. Эти эксперименты включали тесты на острую пероральную токсичность (на мышах), стимуляцию кожи (кролики), кожную аллергию (морские свинки), кожную фототоксичность (морские свинки) и кожные пятна (люди) (Zhang et al., 2003). Юэ и его коллеги показали, что острая токсичность BSP была очень низкой. Мышам давали BSP (4 г/кг массы тела, т.г.) ​​дважды с интервалом 6 часов. Ни одна из мышей не погибла, и не было обнаружено существенных изменений в их активности, потреблении пищи, мехе или весе (Yue et al., 2003).

    Выводы и перспективы

    B. striata используется в качестве лекарственного растения в Китае на протяжении тысячелетий. Однако из-за высокой степени персонализации диагностики и лечения ТКМ ее клиническая эффективность не может быть всесторонне оценена средствами доказательной медицины. В этом обзоре мы классифицировали исследования B.striata на основе его химических компонентов, фармакологической активности и клинического применения. Мы также попытались установить связи между выводами многих исследований, проведенных на B. striata .

    Из различных частей B. striata было выделено более 150 соединений, обладающих широким спектром биологических и фармакологических свойств. Эффективное использование B. striata зависит от связи между этими химическими компонентами и их специфической биологической активностью.На основе обширных биологических испытаний многочисленные фитохимические вещества, идентифицированные в B. striata , эффективны против одного или нескольких заболеваний. Еще одним направлением развития является разработка и применение мономерных соединений, выделенных из этого растения. Таким образом, B. striata имеет большой потенциал для дальнейшего изучения его фармакологических эффектов.

    Эти исследования по обнаружению компонентов, фармакологическому зондированию и клиническому исследованию, проведенные на B. striata , предоставили нам дополнительные данные об этом ценном растении.Дополнительные систематические исследования предоставят достаточные доказательства для установления эффективности и безопасности этого растения, чтобы его можно было использовать в качестве лекарства с научной точки зрения. Мы надеемся, что этот обзор позволит продолжить исследования и развитие этого уникального растения.

    Вклад авторов

    Концептуализация: DX. Администрация проекта: DX, JC. Письмо – первоначальный вариант: Ю.П. Написание – рецензирование и редактирование: DX, JC.

    Финансирование

    Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (31560079, 31560102, 31960074), Научным фондом PhD Медицинского университета Цзуньи (F-809), Проектом развития талантов Департамента образования Гуйчжоу ( KY[2017]194) и Исследовательский проект Управления традиционной китайской медицины Гуйчжоу (QZYY-2019-060).

    Конфликт интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Мы благодарны доктору Сурендре Сарсайя (ZMU, Китай) за корректуру предыдущей версии этой статьи.

    Ссылки

    Al-Jiboury, H., Kaunitz, JD (2012). Защита слизистой гастродуоденальной зоны. Курс. мнение гастроэн. 28, 594–601. doi: 10.1097/00001574-19

    00-00003

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ashcroft, G. S., Yang, X., Glick, A. B., Weinstein, M., Letterio, J. J., Mizel, D. E., et al. (1999). У мышей, лишенных Smad3, наблюдается ускоренное заживление ран и нарушение местной воспалительной реакции. Нац. Клеточная биол. 1, 260–266. doi: 10.1038/12971

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Bae, J. Y., Lee, J. W., Jin, Q., Jang, H., Lee, D. , Kim, Y., et al. (2016). Химические компоненты, выделенные из Bletilla striata , и их ингибирующее действие на выработку оксида азота в клетках RAW 264.7. Хим. Биодайверы. 14, е1600243. doi: 10.1002/cbdv.201600243

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Бай Л., Като Т., Иноуэ К., Ямаки М., Такаги С. (1991). Блестрианол А, В и С, бифенантрены из Bletilla striata . Фитохимия 30, 2733–2735. дои: 10.1016/0031-9422(91)85133-K

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Бай Л., Като Т., Иноуэ К., Ямаки М., Такаги С. (1993). Стильбеноиды из Bletilla striata . Фитохимия 33, 1481–1483. doi: 10.1016/0031-9422(93)85115-8

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Бай Л., Ямаки М., Иноуэ К., Такаги С. (1990). Блестрин А и В, бис(дигидрофенантрен)эфиры из Bletilla striata . Фитохимия 29, 1259–1260.doi: 10.1016/0031-9422(90)85437-K

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Bai, XM, Zhang, QY (2010). Наблюдение за порошком байцзигоу, порошком нотоженьшеня и костью каракатицы в сочетании с омепразолом и амоксициллином при лечении язвы желудка. Подбородок. Мед. Вестник 7, 79–80. doi: 10.3969/j.issn.1673-7210.2010.03.044

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Болдридж М.Т., Кинг К.Ю., Боулс Н.К., Вексберг Д.К., Гуделл М.А. (2010).Покоящиеся гемопоэтические стволовые клетки активируются гамма-интерфероном в ответ на хроническую инфекцию. Природа 465, 793–797. doi: 10.1038/nature09135

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Барбьери Р., Коппо Э., Марчезе А., Даглиа М., Собарсо-Санчес Э., Набави С. Ф. и др. (2017). Фитохимические вещества для лечения заболеваний человека: обновленная информация об антибактериальной активности соединений растительного происхождения. Микробиолог. Рез. 196, 44–68. doi: 10.1016/j.micres.2016.12.003

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Бринкманн, Дж. А. (2013). Растущая важность географических указаний и обозначений происхождения, подтверждающих подлинность геоаутентичных растений, и значение для фитотерапии. Фитотерм. Рез. 27, 1581–1587. doi: 10.1002/ptr.4912

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Chen, B.C., Lin, C.X., Chen, N.P., Gao, C.X., Zhao, YJ, Qian, C.D. (2018). Фенантреновый антибиотик нацелен на бактериальные мембраны и убивает Staphylococcus aureus с низкой склонностью к развитию резистентности. Перед. микробиол. 9, 1593–1602. doi: 10.3389/fmicb.2018.01593

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Chen, J., Lv, L.Y., Li, Y., Ren, X.D., Luo, H., Gao, Y.P., et al. (2019). Приготовление и оценка гемостатической губки из композита полисахарид/оксид графена Bletilla striata . Междунар. Дж. Биол. макромол. 130, 827–835. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.02.137

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Чен З. Q., Yang, XZ, Shen, JJ, Wang, S.D., Zhen, XG (2006). Экспериментальные исследования китайских трав в качестве средства для эмболизации печеночных артерий. Дж. Интервентронал. Радиол. 15, 88–92. doi: 10.3969/j.issn.1008-794X.2006.02.009

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чен З.Ю., Ченг Л.З., Хе Ю.К., Вэй Х.Л. (2018). Экстракция, характеристика, использование в качестве повязки на рану и доставки лекарственного средства полисахарида Bletilla striata: обзор. Междунар. Дж. Биол. макромол. 120, 2076–2085. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.09.028

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Кунья Т. М., Верри В. А., Фукада С. Ю., Герреро А. Т. Г., Сантодоминго-Гарсон Т., Пул С. и др. (2007). TNF-α и IL-1β опосредуют воспалительную гиперноцицепцию у мышей, запускаемую кининовым рецептором B 1 , но не B 2 . евро. Дж. Фармакол. 573, 221–229. doi: 10.1016/j.ejphar.2007.07.007

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Дай, Ю. , Sun, LR (2008). Успехи в исследованиях бибензилов, естественно, произошли в растениях. Подбородок. традиц. Травяной. Наркотики 39, 1753–1755. doi: 10.3321/j.issn:0253-2670.2008.11.051

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Дебье Д., Галл К., Гредт М., Бах Дж., Малосс К., Леру П. (1992). Биосинтез эргостерола и его ингибирование фенпропиморфом у видов Fusarium . Фитохимия 31, 1223–1233. doi: 10.1016/0031-9422(92)80265-G

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Диао, Х.J., Li, X., Chen, J.N., Luo, Y., Chen, X., Dong, L., et al. (2008). Полисахарид Bletilla striata стимулирует индуцибельную синтазу оксида азота и экспрессию провоспалительных цитокинов в макрофагах. J. Biosci. биоинж. 105, 85–89. doi: 10.1263/jbb.105.85

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Донг Л., Донг Ю. X., Лю X. X., Ляо С. Г., Ван А. М., Ли Ю. Дж. (2014). Влияние полисахаридов Bletilla striata на агрегацию тромбоцитов крысы, коагуляционную функцию, экспрессию TXB 2 и 6-кето-PGF . Дж. Гуйян Мед. Сб. 39, 459–462. doi: 10.19367/j.cnki.1000-2707.2014.04.004

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Фэн, Дж. К., Чжан, Р. Дж., Чжао, В. М. (2008). Новые производные бибензила из клубней Bletilla striata . Хелв. Чим. Acta 91, 520–525. doi: 10.1002/hlca.2008

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Гаше, К. (2006). Регуляция функций тромбоцитов рецепторами Р2. год. преп.Фармакол. 46, 277–300. doi: 10.1146/annurev.pharmtox.46.120604.141207

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гу, Р. Х., Хонг, Л. Ю., Лонг, К. Л. (2013). Способы получения вторичных метаболитов через культуру клеток растений . Завод физиол. 9, 869–881. doi: 10.13592/j.cnki.ppj.2013.09.016

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Guan, Q. X., Zhang, G. Y., Sun, D. D., Wang, Y., Liu, K., Wang, M., et al. (2017). In vitro и in vivo оценка мицелл полисахаридного сополимера Bletilla striata , модифицированного стеариновой кислотой, нагруженного доцетакселом. PLos One 12, e0173172. doi: 10.1371/journal.pone.0173172

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Guo, J.J., Dai, B.L., Chen, N.P., Jin, L.X., Jiang, F.S., Ding, Z.S., et al. (2016). Анти- Staphylococcus aureus активность фенантреновой фракции из волокнистых корней Bletilla striata . BMC Комплект. Альтерн. М. 16, 491–497. doi: 10.1186/s12906-016-1488-z

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хан, Г.X., Wang, L.X., Wang, M.L., Zhang, W.D., Li, T.Z., Liu, W.Y., et al. (2001). Исследования химических компонентов Bletilla striata . Дж. Фарм. Практика. 19, 360–361. doi: 10.3969/j.issn.1006-0111.2001.06.018

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Han, G. X., Wang, L. X., Zhang, W. D., Wang, M. L., Liu, H. T., Xiao, J. H. (2002a). Исследования химических компонентов Bletilla striata (II). акад. Дж. Второй мил. Мед. ун-т 23, 1029–1031.doi: 10.16781/j. 0258-879x.2002.09.036

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Han, G. X., Wang, L. X., Zhang, W. D., Yang, Z., Li, T. Z., Jiang, T., et al. (2002б). Исследование химических компонентов Bletilla striata (I). акад. Дж. Второй мил. Мед. ун-т 23, 443–445. doi: 10.16781/j.0258-879x.2002.04.038

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Han, G. X., Wang, L. X., Zheng Bing, G. U., Zhang, WD, Chen, HS (2002c). Новое производное бибензила из Bletilla striata . Подбородок. хим. лат. 13, 231–232. doi: 10.1021/cm022001r

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    He, X.R., Wang, X.X., Fang, J.C., Zhao, Z.F., Huang, L.H., Hao, G., et al. (2016). Bletilla striata : Применение в медицине, фитохимия и фармакологическая активность. J. Этнофармакол. 195, 20–38. doi: 10.1016/j.jep.2016.11.026

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Хелено, С. А., Мартинс, А., Кейрос, М. JRP, Ferreira, ICFR (2015). Биоактивность фенольных кислот: метаболиты 90 167 по сравнению с исходными соединениями 90 168: обзор. Пищевая хим. 173, 501–513. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.10.057

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ху, Л. Л., Ляо, З. К., Ху, К. К., Маффуччи, К. Г., Цюй, Ю. (2018). Новые полисахаридные микроиглы Bletilla striata : изготовление, характеристика и чрескожная доставка лекарств in vitro . Междунар. Дж. Биол. макромол. 117, 928–936. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.05.097

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Хуан Ю., Ши Ф., Ван Л., Ян Ю., Хан Б. М., Чеонг К. Л. и др. (2019). Получение и оценка гидрогеля Bletilla striata полисахарид/карбоксиметилхитозан/Carbomer 940 для заживления ран. Междунар. Дж. Биол. макромол. 132, 729–737. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.03.157

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Цзян Ф. S., Li, W.P., Huang, Y.F., Chen, Y.T., Jin, B., Chen, N.P., et al. (2013). Сравнение антиоксидантной, антитирозиназной и противоопухолевой активности: потенциальное использование волокнистой части корня Bletilla striata (Thunb.) Reichb.f. PLos One 8, e58004. doi: 10.1371/journal.pone.0058004

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ke, CY, Zhao, CJ (2011). Влияние полисахаридов Bletilla striata на язвенный колит. Подбородок. фарм. 22, 2132–2134. doi: 10.1007/s10008-010-1224-4

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лан, Х., Чанг, М. К. (2014). Применение Bletilla striata в диагностике и лечении аноректальных заболеваний. Подбородок. Дж. Колопроктол. 34, 53–55. doi: 10.3969/j.issn.1000-1174.2014.12.027

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Li, C., Li, L., Yang, C.F., Zhong, Y.J., Wu, D., Shi, L., et al. (2017). Гепатозащитное действие метилферуловой кислоты на вызванное алкоголем окислительное повреждение печени у мышей путем ингибирования пути NOX4/ROS-MAPK. Биохим. Биоф. Рез. Ко 493, 277–285. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.09.030

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Li, J. Y., Kuang, M. T., Yang, L., Kong, Q. H., Hou, B., Liu, Z. H., et al. (2008а). Стильбены с противовоспалительной и цитотоксической активностью из корневищ Bletilla ochracea Schltr. Фитотерапия 127, 47–80. doi: 10.1016/j.fitote.2018.02.007

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ли, В. З., Чжао, Н., Chen, Z., Han, W.X., Fu, L.N., He, S.M., et al. (2018б). Приготовление матриносодержащих микросфер на основе полисахарида Bletilla striata . Акта Фармакол. Грех. 53, 284–290. doi: 10.16438/j.0513-4870.2017-0903

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Лин, Дж. Х., Лу, К. Т., Ху, Дж. Дж., Чен, Ю. С., Хуанг, Ч. Х., Лу, К. В. (2012). Оценка свойств нановолокон Bletilla striata /поливинилового спирта и композитных повязок. Дж.наноматер. 2012, 5. doi: 10.1155/2012/519516

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Лю Б. С., Хуанг Т.Б. (2010). Новая раневая повязка, состоящая из нетканого материала, покрытого хитозаном и мембраной из растительных экстрактов, для заживления ран. Полим. Композитный. 31, 1037–1046. doi: 10.1002/pc.20890

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Liu, F.Q., Wang, Y.P., Han, D., Bi, YJ, Li, H.B., Liu, G., et al. (2013). Экстракция полисахарида Bletilla striata , определение его относительной молекулярной массы и изучение структуры. Подбородок. традиц. Пат. Мед. 35, 2291–2293. doi: 10.3969/j.issn.1001-1528.2013.10.055

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Liu, MX, Song, TT, Ye, C., Zhang, Y., Shi, YH, Dai, JL (2018). Ингибирующее действие полисахарида Bletilla Striata на пролиферацию HepG2 . Азиатско-Тихоокеанский регион. традиц. Мед. 14, 11–13. doi: 10.11954/ytctyy.201803005

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Лю Р., Тенг X. Дж., Хе Дж.F., Xiao, S.S., Yuan, Z.B., Li, X.J., et al. (2011). Частичная эмболизация селезенки с использованием частиц Bletilla striata при гиперспленизме при циррозе печени: проспективное исследование. утра. Дж. Чин. Мед. 39, 261–269. doi: 10.1142/S01

    X11008804

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Liu, S., Li, Y., Li, WF, Xu, JK, Li, F., Du, H. (2016). Успехи в исследованиях токсичности и современной токсикологии видов В. Aconitum L. Chin. традиц.Травяной. Наркотики 47, 4095–4102. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2016.22.027

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Liu, X. X., Dong, L., Zhang, X. H., Dong, Y. X., Wang, A. M., Liao, S. G., et al. (2014). Оценка качества Bletillae Rhizoma на основе гемостатической биопотенции. Подбородок. Дж. Чин. Матер. Мед. 39, 2051–2055. doi: 10.4268/cjcmm20141920

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Лолмеде К., Кампана Л., Веццоли М., Босурджи Л., Тонлоренци Р., Клементи, Э., и др. (2009). Воспалительные и альтернативно активированные макрофаги человека привлекают ассоциированные с сосудами стволовые клетки, полагаясь на отдельные пути, зависимые от HMGB1 и MMP-9. Дж. Эксп. Мед. 85, 779–787. doi: 10.1189/jlb.0

    9

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Лу Б., Сюй Ю. М., Чжан Х. М., Ли Т. Дж., Цю Ю. (2005). Влияние различных экстрактов из Bletilla Colloid на агрегацию тромбоцитов кролика. Фарм. Дж. ПЛ. 21, 330–331.doi: 10.3969/j.issn.1008-9926.2005.05.004

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Луо Ю., Дяо Х. Дж., Ся С. Х., Донг Л., Чен Дж. Н., Чжан Дж. Ф. (2010). Гидрогель физиологически активного полисахарида способствует заживлению ран. Дж. Биомед. Матер. Рез. А 94, 193–204. doi: 10.1002/jbm.a.32711

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ма, XJ, Цуй, Б.С., Хань, С.В., Ли, С. (2017). Химические составляющие клубня Bletilla striata . Подбородок. Дж. Чин. Матер. Мед. 42, 1578–1584. doi: 10.19540/j.cnki.cjcmm.2017.0051

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Миллер Э. Р., Роберто П. Б., Даршан Д., Римерсма Р. А., Аппель Л. Дж., Элисео Г. (2005). Мета-анализ: прием высоких доз витамина Е может увеличить смертность от всех причин. Энн. Стажер Мед. 142, 37–46. doi: 10.1016/j.accreview.2005.04.017

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Морита, Х., Кояма К., Сугимото Ю., Кобаяши Дж. И. (2005). Антимитотическая активность и реверсирование опосредованной белком устойчивости к лекарственным препаратам резистентности рака молочной железы с помощью стильбеноидов из Bletilla striata . Биоорг. Мед. хим. лат. 15, 1051–1054. doi: 10.1016/j.bmcl.2004.12.026

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Park, JE, Woo, KW, Sang, UC, Lee, JH, Kang, RL (2014). Два новых цитотоксических спиростан-стероидных сапонина из корней Bletilla striata . Хелв. Чим. Acta 97, 56–63. doi: 10.1002/hlca.201300102

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Пэн, К., Ли, М., Сюэ, Ф., Лю, Х. Дж. (2014). Структура и иммунобиологическая активность нового полисахарида из Bletilla striata . Карбогид. Полим. 107, 119–123. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.02.042

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Qian, C.D., Jiang, F.S., Yu, H.S., Shen, Y., Fu, Y.H., Cheng, D.Q., et al.(2015). Антибактериальные бифенантрены из волокнистых корней Bletilla striata . J. Nat. Произв. 78, 939–943. doi: 10.1021/np501012n

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Qian, J., Vossoughi, D., Woitaschek, D., Oppermann, E., Bechstein, W. O., Li, W. Y., et al. (2003). Комбинированная трансартериальная химиоэмболизация и артериальное введение Bletilla striata при лечении опухоли печени у крыс. Мир Дж. Гастроэнтеро. 9, 50–54. doi: 10.1080/00365520310005712

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Цю, Х.М., Ин, З., Чжоу, Q.X., Шу, Л. (2011). Регуляторный эффект полисахарида Bletilla striata на иммунную функцию мышей. Подбородок. J. Biologicals 24, 676–678. doi: 10.13200/j.cjb.2011.06.57.qiuhm.010

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Qu, Y., Li, C.X., Zhang, C., Zeng, R., Fu, C.M. (2016). Оптимизация инфракрасной экстракции полисахаридов Bletilla striata на основе методологии поверхности отклика и их антиоксидантной активности. Карбогид. Полим. 148, 345–353. doi: 10.1016/j.carbpol.2016.04.081

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ри, ​​Дж. К., Ким, П. Г., Пэк, Б. К., Ли, С. Б., Ан, Б. З. (1982). Выделение антигельминтного вещества на clonorchis sinensis из клубня Bletilla striata . Корейский Ж. Паразитол. 20, 142. doi: 10.3347/kjp.1982.20.2.142

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сайто Н., Ку М., Тацузава Ф., Лу Т. С., Ёкои М., Шигихара А. и др. (1995). Ацилированные гликозиды цианидина в пурпурно-красных цветках Bletilla striata . Фитохимия 40, 1523–1529. doi: 10.1016/0031-9422(95)00479-Q

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Shi, Y. , Bing, Z., Lu, Y.Y., Qian, C.D., Yan, F., Fang, L.W., et al. (2017). Противовирусная активность фенантренов лекарственного растения Bletilla striata в отношении вируса гриппа А. BMC Комплект. Альтерн. М. 17, 273–287.doi: 10.1186/s12906-017-1780-6

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Сун Ю., Цзэн Р., Ху Л.Л., Маффуччи К.Г., Рен Х.Д., Цюй Ю. (2017). In vivo заживление ран и in vitro антиоксидантная активность Bletilla striata фенольных экстрактов. Биомед. Фармацевт. 93, 451–461. doi: 10.1016/j.biopha.2017.06.079

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Шринивасан М., Судхир А. Р., Пиллаи, К.Р., Кумар, П.Р., Судхакаран, П.Р., Менон, В.П. (2006). Влияние феруловой кислоты на индуцированное γ-излучением повреждение ДНК, перекисное окисление липидов и антиоксидантный статус в первичной культуре изолированных гепатоцитов крысы. Токсикология 228, 249–258. doi: 10.1016/j. tox.2006.09.004

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Stintzing, FC, Carle, R. (2004). Функциональные свойства антоцианов и беталаинов в растениях, продуктах питания и в питании человека. Trends Food Sci. Тех. 15, 19–38. doi: 10.1016/j.tifs.2003.07.004

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Сунь, А. Дж., Лю, Дж. К., Панг, С. К., Лин, Дж. С., Сюй, Р. А. (2016a). Два новых фенантрахинона с противораковой активностью, выделенные из Bletilla striata . Биоорг. Мед. хим. лат. 26, 2375–2379. doi: 10.1016/j.bmcl.2016.01.076

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Sun, A.J., Pang, S.Q., Ван, GQ (2016b). Химические компоненты Bletilla striata и их противоопухолевое действие. Подбородок. Фармакол. Дж. 51, 101–104. doi: 10.11669/cpj.2016.02.005

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Сун, А. Дж., Панг, С. К., Ван, Г. К. (2016c). Разделение химических компонентов из Bletilla striata и их противоопухолевая активность. Подбородок. Фармакол. Дж. 47, 35–38. doi: 10.1002/chin.201634198

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Сан, Дж.T., Zhang, JF, Chen, YX (2005). Эмболизация аневризм сонных артерий на моделях кроликов с использованием самодельного жидкого эмболического агента из Bletillae Rhizoma. Подбородок. Дж. Миним. Инвас. Нейросур. 10, 462–464. doi: 10.3969/j.issn.1009-122X.2005.10.011

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Сюнтар И., Акколь Э. К., Нахар Л., Саркер С. Д. (2012). Ранозаживляющие и антиоксидантные свойства: сосуществуют ли они в растениях? Свободный радикал. Антиоксид. 2, 1–7. дои: 10.5530/акс.2012.2.2.1

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Такаги С., Ямаки М., Иноуэ К. (1983). Антимикробные агенты из Bletilla striata. Фитохимия 22, 1011–1015. doi: 10.1016/0031-9422(83)85044-4

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Тан, Ю. Ф., Руан, К. Ф., Ин, К., Чжан, Х. В. (2014). Ход исследований химического состава и лечебных функций растений Bletilla Rchb. ф. Подбородок. традиц. Травяной. Наркотики 45, 2864–2872.doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2014.19.025

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Тао, Ю., Тан, X. Д., Ли, З. Х., Чжан, Л. Ю., Чжан, Б. П., Ду, Н. (2015). Обзор исследований клинического применения порошков ТКМ при заболеваниях пищеварительной системы. Подбородок. Дж. Инф. традиц. Подбородок. Мед. 22, 128–130. doi: 10.3969/j.issn.1005-5304.2015.09.039

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Тацузава Ф., Сайто Н., Шигихара А., Хонда Т., Токи К., Шинода К., и другие. (2010). Ацилированный цианидин-3,7-диглюкозид в голубоватых цветках Bletilla striata ‘Murasaki Shikibu’ (Orchidaceae). J. Jpn. соц. Хортик. науч. 79, 215–220. doi: 10.2503/jjshs1.79.215

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Венкатраджа Б., Ванита Малати В., Баласубраманян Э., Мохан, Раджендран Р., Раммохан Р. (2012). Биополимер и экстракт трав Bletilla striata с покрытием из хлопчатобумажной марли для заживления ран. Дж.Мед. науч. 12, 148–160. doi: 10.3923/jms.2012.148.160

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ван, А. М., Ян, Ю., Лан, Б., Ляо, С. Г., Ван, Ю. Л., Ли, Ю. Дж. (2014). Одновременное определение девяти химических маркеров Bletillae Rhizoma методом ультраэффективной жидкостной хроматографии. Подбородок. Дж. Чин. Матер. Мед. 39, 2051–2055. doi: 10.4268/cjcmm20141121

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ван К., Луо В. Ф., Ли П. В., Ли С.D., Yang, Z.M., Zhang, H., et al. (2017). Приготовление и оценка хитозановых/альгинатных пористых микросфер/ Bletilla striata полисахаридных композитных гемостатических губок. Карбогид. Полим. 174, 432–442. doi: 10.1016/j.carbpol.2017.06.112

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ван С. М., Сунь Дж. Т., Йи Л., Сюэ У. Х., Дяо Х. Дж., Лей Д. и др. (2006). Полисахарид, выделенный из лекарственного растения Bletilla striata , индуцирует пролиферацию эндотелиальных клеток и экспрессию фактора роста эндотелия сосудов in vitro . Биотехнология. лат. 28, 539–543. doi: 10.1007/s10529-006-0011-x

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Wang, C. X., Zhu, J. X., Ma, J. F., Yang, Y., Cui, X. M. (2019). Функционализированные полисахаридные мицеллы Bletilla striata для адресной внутриклеточной доставки доксорубицина: in vitro и in vivo оценка. Междунар. Дж. Фарм. 567, 118436–118446. doi: 10.1016/j.ijpharm.2019.06.027

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ван Г.Х., Го, X.Y., Ван, Н.Л., Чжан, Дж.К., Ян, М.С., Яо, X.С. (2007). Исследование цитотоксичности четырех 9,10-дигидрофенантренов. Подбородок. Фармакол. J. 42, 181–183. doi: 10.1631/jzus.2007.B0566

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Wang, LX, Han, GX, Shu, Y., Liu, WY, Zhang, WD (2001). Исследования химических компонентов Bletilla striata (Thunb) Reichb.f. Подбородок. Дж. Чин. Матер. Мед. 26, 690–692. doi: 10.3321/j.issn:1001-5302.2001.10.016

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

    Ван, В., Мэн, Х. (2015). Цитотоксические, противовоспалительные и кровоостанавливающие спиростан-стероидные сапонины из этанольного экстракта корней Bletilla striata . Фитотерапия 101, 12–18. doi: 10.1016/j.fitote.2014.11.005

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Weng XG, Nie SQ, Huang LQ (2004). Определение изменения содержания гипаконитина в препаратах аконита, соответствующего другим травам, в «клубнях пинеллии, плодах змеиной тыквы, рябчиках, корнях ампелопсиса японского и клубнях белиллы обыкновенной противодействуют акониту» методом ВЭЖХ. Подбородок. Фармакол. Дж. 39, 57–59. doi: 10.2500/105065898780182390

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Ву, К. В., Парк, Дж. Э., Чой, С. У., Ким, К. Х., Ли, К. Р. (2014). Фитохимические составляющие Bletilla striata и их цитотоксическая активность. Нац. Произв. науч. 20, 91–94.

    Google Scholar

    Xiao, S.J., Xu, D.L., Zhang, M.S., Linghu, L., Ding, L.S., Zhou, S.Y., et al. (2016). Новый фенантрен-1,2-дион из Bletilla striata . Подбородок. Дж. Орг. хим. 36, 638. doi: 10.6023/cjoc201509023

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Xiao, S.J., Yuan, F.M., Zhang, M.S., Yu, S.Y., Li, J.D., Yi, X.D., et al. (2017). Три новых 1-(п-гидроксибензил)фенантрена из Bletilla striata . J. Азиатская нац. Произв. Рез. 19, 140–144. doi: 10.1080/10286020.2016.1184254

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ямаки М., Бай Л., Иноуэ К., Такаги С.(1989). Бифенантрены из Bletilla striata . Фитохимия 28, 3503–3505. doi: 10.1016/0031-9422(89)80373-5

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Ямаки М., Бай Л., Като Т., Кейко И., Судзо Т. (1993a). Три дигидрофенантропиран из Bletilla striata . Фитохимия 32, 427–430. doi: 10.1016/S0031-9422(00)95008-8

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ямаки М., Бай Л., Като Т., Кейко И., Shuzo, T., Yamagata, Y., et al. (1993б). Блеспирол, фенантрен со спиролактоновым кольцом из Bletilla striata . Фитохимия 33, 1497–1498. doi: 10.1016/0031-9422(93)85119-C

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ямаки М., Бай Л., Като Т., Кейко И., Такаги С., Ямагата Ю. и др. (1992). Бисфенантреновые эфиры из Bletilla striata . Фитохимия 31, 3985–3987. doi: 10.1016/S0031-9422(00)97568-X

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ямаки, М., Бай Л., Кейко И., Шузо Т. (1990). Бензилфенантрены из Bletilla striata . Фитохимия 29, 2285–2287. doi: 10.1016/0031-9422(90)83053-4

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Ямаки М., Хонда К., Като Т., Бай Л., Такаги С. (1997). Стероиды и тритерпеноиды из Bletilla striata . Нац. Мед. 51, 493.

    Google Scholar

    Ямаки М. , Като Т., Бай Л., Иноуэ К., Такаги С. (1991).Метилированные стильбеноиды из Bletilla striata . Фитохимия 30, 2759–2760. doi: 10.1016/0031-9422(91)85139-Q

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Ямаки М., Като Т., Ли Б., Иноуэ К., Такаги С. (1993c). Фенантренглюкозиды из Bletilla striata . Фитохимия 34, 535–537. doi: 10.1016/0031-9422(93)80041-P

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Ян Ю., Гуань Х. Ю., Ван А. М., Ван Ю.Л., Ли, Ю.Дж., Ляо, С.Г., и соавт. (2014). Химические составляющие Bletillae Rhizoma. Подбородок. Дж. Эксп. традиц. Мед. Форма. 20, 57–60. doi: 10.13422/j.cnki.syfjx.2014180057

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ян К., Ся Т., Ван К., Сунь Х., Ли Ю., Гонг З. и др. (2019). Использование метода UPLC-ESI-Q-TOF-MS(E) и кишечных бактерий для идентификации метаболитов в неполисахаридной фракции из Bletilla striata . Биомед. Хроматогр. 2019, е4637. doi: 10.1002/bmc.4637

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ян, Л. , Пэн, К., Мэн, К.В., Хе, К.Дж., Ли, С.Х., Го, Л., и др. (2014). Новый макролид и шесть циклоартановых тритерпеноидов из клубней Bletilla striata . Биохим. Сист. Экол. 57, 238–241. doi: 10.1016/j.bse.2014.08.020

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ян, Н., Данг, С.С., Ши, Дж.Дж., Ву, Ф.П., Ли, М., Чжан, X., и др. (2017).Фенетиловый эфир кофейной кислоты ослабляет фиброз печени посредством ингибирования пути TGF-β1/Smad3 и индукции пути аутофагии. Биохим. Биоф. Рез. Ко 486, 22–28. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.02.057

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ян, X. Z., Тан, С. П., Чжао, П., Шу, Г. В., Мэй, З. Н. (2012). Антимикробные компоненты из клубней Bletilla ochracea . Планта Мед. 78, 606–610. doi: 10.1055/s-0031-1298264

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Ю, Х.С., Дай Б.Л., Цянь С.Д., Дин З.С., Цзян Ф.С., Джин Б. и соавт. (2016). Антибактериальная активность химических компонентов, выделенных из волокнистых корней Bletilla striata . Подбородок. Мед. Мат. 39, 544–547. doi: 10.13863/j.issn1001-4454.2016.03.019

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Ю, Л. Х., Ни, К. К., Пан, Х. Дж., Лин, С., Чжан, Д. Д., Биан, К. (2011). Лечение язв сахарного диабета полисахаридом Bletilla striata . Подбородок. Дж. Чин. Матер. Мед. 36, 1487–1491. doi: 10.4268/cjcmm20111118

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Yue, L., Wang, W., Wang, Y., Du, T., Shen, W.P., Tang, H.L., et al. (2016). Полисахарид Bletilla striata ингибирует ангиотензин II-индуцированные АФК и воспаление посредством путей NOX4 и TLR2. Междунар. Дж. Биол. макромол. 89, 376–388. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2016.05.002

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Юэ, С.S., Tian, ​​HL, Li, LM, Zhang, YX, Wang, XH, Han, JG (2003). Исследование токсичности жевательной резинки Bletilla . Подбородок. Дж. Эксп. традиц. Мед. Форма. 9, 63–64. doi: 10.3969/j.issn.1005-9903.2003.01.025

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чжан Б., Ши Ю., Чжоу Ф. М., Лу Ю. Ю., Ченг Д. К. (2017a). Противогриппозная активность экстрактов из пробирок Bletilla striata in vitro . Подбородок. Мед. Мат. 40, 2930–2935. дои: 10.13863/j.issn1001-4454.2017.12.042

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang C., Gao F., Gan S., He Y.N., Chen Z.J., Liu X.W. и др. (2019а). Химическая характеристика и гастропротекторный эффект выделенной полисахаридной фракции из Bletilla striata против острой язвы желудка, вызванной этанолом. Пищевая хим. Токсикол. 131, 110539. doi: 10.1016/j.fct.2019.05.047

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Чжан, К., Zeng, R., Liao, Z.C., Fu, C.M., Luo, H., Yang, H.S., et al. (2017б). Bletilla striata Частицы размером микрон действуют как кровоостанавливающее средство, способствуя быстрой агрегации крови. Компл. на основе Evid. Альт. 2017, 1–8. doi: 10.1155/2017/5820405

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Zhang, G. Y., Qian, J., Liu, X., Liu, Y. R., Wu, J., Huang, L., et al. (2019б). Взаимодействие самособирающихся полисахаридных наночастиц Bletilla Striata с бычьим сывороточным альбумином и биораспределение наночастиц, нагруженных доцетакселом. Фармацевтика 11, 43–64. doi: 10.3390/pharmaceutics11010043

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang, L., Ji, YX, Kang, ZC, Lv, CJ, Jiang, WL (2015). Протокатеховый альдегид ослабляет экспериментальный легочный фиброз, модулируя путь HMGB1/RAGE. Токсикол. заявл. фарм. 283, 50–56. doi: 10.1016/j.taap.2015.01.001

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чжан Т., Чжуан П. В., Лай X. Ю., Лу З. К., Ли Л.Дж., Чжан, Ю. Дж. (2013). Исследования острой токсичности на совместимость «пинеллии, трихосантеса, фритиллярии, ампелопсиса, блетиллы атакуют аконитум». Подбородок. традиц. Травяной. Наркотики 44, 2442–2445. doi: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.17.019

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Zhang, W.M., Ma, S.H., Gu, G.P., Shi, J.S., Zhao, B.t. (2003). Исследования по токсикологической оценке безопасности для кожи полисахарида Gum Bletilla striata (Thunb.) Reichb.ф. Подбородок. Ресурс диких растений. 22, 59–61. doi: 10.3969/j.issn.1006-9690.2003.05.019

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чжао Ф. Ф., Ян С., Сюй Д., Донг Л., Ли Дж., Ван Ю. Л. и др. (2016). Гемостатический эффект и механизм действия неполисахаридной фракции Bletilla striata . Подбородок. фарм. Бык. 32, 1121–1126. doi: 10.3969/j.issn.1001-1978.2016.08.018

    CrossRef Full Text | Google Scholar

    Чжао, Дж. Г., Фэн, Г.S., Kong, X.Q., Li, X., Li, M.H., Cheng, Y.S. (2004). Изменения микроциркуляции опухоли после транскатетерной артериальной химиоэмболизации: перфузионная МРТ первого прохода и слепок тушью на модели кролика. Мир Дж. Гастроэнтеро. 10, 14:15–14:20. doi: 10.1360/972009-495

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чжао, У. Х., Дэн, З. Ю., Фан, Ю. В., Цзин, Л., Чжэн, Р. (2010). Антиоксидантные свойства феруловой кислоты in vitro . Пищевая наука. 31, 219–223.doi: 10.1360/972010-1292

    Полный текст CrossRef | Google Scholar

    Чжоу Х., Цзинь Ю., Гу К., Чен Ю., Ся Дж. (2019). Bletilla striata способствует заживлению кожно-кишечных свищей: клинический случай. Медицина (Балтимор) 98, e16288. doi: 10.1097/MD.0000000000016288

    PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar

    Характеристика химического состава атмосферных ультрадисперсных частиц | База данных исследовательских проектов | Исследовательский проект грантополучателя | ОРД

    Характеристика химического состава ультрадисперсных частиц атмосферы

    Номер гранта Агентства по охране окружающей среды: R827354C001
    Подпроект: это подпроект номер 001, созданный и управляемый директором Центра под грант R827354
    (EPA не финансирует и не учреждает подпроекты; EPA выделяет и управляет общим грантом для этого центра).

    Центр: Airborne PM — Rochester PM Center
    Директор центра: Oberdörster, Günter
    Название: Характеристика химического состава атмосферных ультрадисперсных частиц
    Исследователи: Хопке, Филип К. , Пратер, Кимберли А. , Дилнер, Энн , Касс, Глен
    Действующие следователи: Касс, Глен , Пратер, Кимберли А., Хопке, Филип К. , Дилнер, Энн
    Учреждение: Университет Кларксона , Калифорнийский университет — Риверсайд , Университет штата Аризона , Технологический институт Джорджии
    Текущее учреждение: Технологический институт Джорджии , Университет штата Аризона , Университет Кларксона , Калифорнийский университет — Риверсайд
    Сотрудник проекта EPA: Чанг, Серена
    Период проекта: с 1 июня 1999 г. по 31 мая 2005 г. (продлен до 31 мая 2006 г.)
    RFA: Центры взвешенных в воздухе твердых частиц (ТЧ) (1999 г.) Текст RFA | Списки получателей
    Категория исследований: Качество воздуха и токсичность воздуха , Твердые частицы , Воздух

    Цель:

    Цель данного исследования Проект заключается в определении химического состава атмосферных ультрадисперсных образцы частиц которые будут собраны в ходе полевых экспериментов в Хьюстоне, штат Техас, в семи городах в Южной Калифорнии и Риверсайде, Калифорния.Три исследовательские группы в Институте Джорджии Технологии (GIT), Аризонского государственного университета (ASU) и Университета Калифорния-Сан-Диего (UCSD) сотрудничают в этом исследовательском проекте.

    Подход:

    После того, как образцы сверхмелких частиц собраны, с помощью нано-микроотверстия импактора (нано-МОИ), их концентрация, органическое содержание, содержание металла и элементный состав будет определен и сравнен между городами. Кроме того, прибор для спектрометрии времени пролета (TOF) сверхмелкодисперсных аэрозолей будет построен. Благодаря системе аэродинамических линз прибор будет быть эффективным методом обнаружения сверхмелких частиц.

    Ожидаемые результаты:

    Сбор и анализ химического состава ультрадисперсные частицы в нескольких городах США помогут исследователям понять в распространенность и потенциальный вред ультрадисперсных частиц в окружающей среде и их влияние на здоровье человека.

    Публикации и презентации:

    Публикации были отправлены по этому подпроекту: Просмотреть все 30 публикаций по этому подпроекту | Просмотреть все 104 публикации для этого центра

    Журнальные статьи:

    Журнальные статьи были отправлены по этому подпроекту: Просмотреть все 29 журнальных статей по этому подпроекту | Просмотреть все 90 журнальных статей для этого центра

    Дополнительные ключевые слова:

    Хьюстон, Техас, Техас, Риверсайд, Калифорния, Калифорния, Рочестер, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, ультрадисперсный, аэрозоль, твердые частицы, атмосфера, масс-спектрометрия. , RFA, Здоровье, Научная дисциплина, Воздух, Географический район, твердые частицы, Химия окружающей среды, Оценка риска для здоровья, Эпидемиология, Состояние, Оценка риска, Биохимия, Качество окружающего воздуха, Размер частиц, Твердые частицы, Чувствительные группы населения, Сердечно-легочные реакции, Мелкие частицы , влияние на здоровье человека, заболеваемость, мониторинг атмосферного воздуха, химические характеристики, легочные заболевания, восприимчивые группы населения, эпидемиология, воздействие на здоровье окружающей среды, воздействие частиц, анализатор дифференциальной наноподвижности, воздействие на человека, воздействие твердых частиц, химическая кинетика, Техас (Техас), PM, смертность, городская среда, аэрозоли, ультрадисперсные частицы, отбор проб химического состава

    Прогресс и окончательные отчеты:

  • Отчет о проделанной работе за 1999 г.
  • Отчет о проделанной работе за 2000 год
  • Отчет о проделанной работе за 2001 год
  • Отчет о проделанной работе за 2002 г.
  • Отчет о проделанной работе за 2003 год
  • Отчет о проделанной работе за 2004 г.
  • Заключительный отчет

  • Главный центр Резюме и отчеты:

    R827354 Воздушно-десантные ПМ — Центр ПМ в Рочестере

    Подпроекты в рамках этого центра: (EPA не финансирует и не учреждает подпроекты; EPA выделяет и управляет общим грантом для этого центра).
    R827354C001 Характеристика химического состава атмосферных ультрадисперсных частиц
    R827354C002 Воспалительные реакции и сердечно-сосудистые факторы риска в восприимчивых населенных пунктах
    R827354C003 Клинические исследования ультрафинарной частицы воздействия в восприимчивых человеческих предметах
    R827354C004 Модели животных: дозиметрия и легочные и сердечно-сосудистые события
    R827354C005 ультрафинарная частица Клеточные взаимодействия: молекулярные механизмы, ведущие к измененной экспрессии генов
    R827354C006 Разработка электродинамического квадрупольного аэрозольного концентратора
    R827354C007 Кинетика клиренса и перемещения нерастворимых ультратонких частиц иридия из эпителия легких крысы во внелегочные органы и ткани (экспериментальный проект)
    R8273 Поколение для ингаляционных исследований

    .

    Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.