微小生物细胞的介电研究方法

简要介绍了在交流电场下生物细胞的几种新近发展的研究方法,在描述其各自的特点和原理的同时,对其有效性做出了比较和评价。     

高压静电场在农业中的应用及其作用机理的物理微观解析

本文概括了近几十年来电场处理种子、分选种子、空间电场防病促生技术、电场果蔬保鲜的应用及其产生的电场生物学效应,同时阐述了电场生物效应作用机理及其研究现状.本文重点介绍了近年来一些物理学者对电场作用机理的物理微观解析一介质极化微观理论、一维自由谐振子能级理论、势垒贯穿理论等.指出了电场在农业中的应用非常广泛,但到目前为止对其作用机理还没有统一的理论解释.电场生物学效应作用机理的深入研究需要生物学者、化学学者和物理学者的密切合作.     

交流外电场下映射神经元放电节律的分析

神经元不同的放电节律承载着不同的刺激信息。文章基于神经元映射模型,研究低频交流电场对神经元放电节律的影响。在外部刺激下映射模型表现出丰富的放电模式,包括周期簇放电、周期峰放电、交替放电和混沌放电。神经元对刺激频率和振幅的变化极为敏感,随着频率的增大,放电节律表现出从簇放电到峰放电和混沌放电的反向加周期分岔序列;在周期节律转迁过程中存在一种新的交替节律,其放电序列为两种周期放电模式的交替,峰峰间期序列具有整数倍特征。外电场的频率影响细胞内、外离子振荡周期,导致神经元放电与刺激信号同步,对放电节律的影响更为明显。研究结果揭示了交流外电场对神经元放电节律的作用规律,有助于探寻外电场对生物神经系统兴奋性的影响和神经系统疾病的致病机理。     

用脉冲电场凝胶电泳分析棉病囊霉及其突变体的染色体DNA

采用交变脉冲电场凝胶电泳和碱变性交变脉冲电场凝胶电泳方法,分析了棉病囊霉酵母菌及其2个不同的突变菌株的核型,得知此菌株含有5条染色体 DNA,而2株突变体的染色体 DNA 都没有大片段的缺失或双链断裂,但其稳定性不如野生型菌株的 DNA,而且存在单链断裂等碱不稳定性位点.     

电场中的蛋白质结晶

人们一直致力于寻求提高蛋白质晶体质量的方法,利用电场诱导蛋白质结晶即是诸多方法中的一种。已有文献报道显示,电场对蛋白质结晶的影响是积极的。我们从直流电场、交流电场、内置电场、外置电场对蛋白质结晶的影响及相关结晶设备,电场中生长的蛋白质晶体质量的评估,电场中蛋白质结晶的原理及影响因素等方面,对已报道的电场中的蛋白质结晶研究工作进行了总结。     

脉冲电场下肿瘤细胞的窗口效应

基于多层电介质模型,对于适应于球形生物细胞的脉冲电场,提出了一种等效电路模型,在相同频域下,内膜和外膜的变化趋势相同,频域分析表明,不同频谱场将引起不同的生物医学效应．我们针对癌症细胞计算了跨膜电压,并讨论了脉冲和跨膜电压以及阻抗的关系．结果表明不同的频域和不同的持续时间对细胞的内膜和外膜有选择性的影响,时域和频域的分析显示,在细胞上有一个窗口,当持续时间在10^-8～10^-6 s之间,细胞内膜的电压将高于细胞外膜的电压．窗口效应为解释生物细胞的脉冲电学效应提供了一种参考思路．     

外加直流电场对血管平滑肌细胞形态及迁移行为的影响

在外加直流电场(electricalfields,EFs)作用下血管平滑肌细胞(VSMCs)膜表面细胞生长因子受体表达发生明显的变化,并影响细胞形态、迁移的特性。通过EFs干预装置干预体外培养的大鼠主动脉VSMCs,记录和分析细胞图像,研究不同强度电场、不同作用时间下VSMCs迁移和细胞形态的变化,并用免疫细胞化学或免疫荧光染色方法检测与VSMCs迁移相关的血小板衍化生长因子受体(PDGFR)、血管紧张素II1型受体(AT1R)和2型受体(AT2R)等受体的表达情况,研究EFs影响VSMCs形态及迁移的机制。研究结果提示,在EFs干预作用下,VSMCs膜PDGFR表达增加,部分细胞呈不对称分布,在EFs阴极面较集中;细胞中AT1R表达亦增加,但无明显不对称分布现象;AT2R表达没有改变;EFs长时间作用下,培养的VSMCs有明显的电场趋化性,细胞向阴极迁移的距离明显高于无EFs作用对照组,细胞膜向阴极方向伸展,发生形状改变,定向迁移依赖于EFs强度。EFs作用下,部分细胞生长因子受体的表达上调和重分布,可能与细胞定向迁移的启动和维持有关。     

低频脉冲电场对PC12细胞突起生长和NGF受体分布的影响

以PC12细胞为实验材料,研究低频脉冲电场(f=50Hz,τ=20ms,Epp=1V／m)对神经细胞突起生长及膜受体聚簇的影响。结果显示,该电场能促进NGF受体的聚簇。电场处理15min使PC12细胞表面的NGF受体发生明显的聚簇,30min组次之,5min组聚簇效果较弱。这表明细胞膜受体可能是电磁场与细胞相互作用的位点之一。运用细胞突起图形处理软件,追踪测定经电场处理后PC12细胞的突起数量和长度,发现该电场能显著促进细胞突起的生长,但对突起数量没有明显的影响。     

电场处理柠条种子对干旱条件下幼叶基因表达的影响

以沙生植物柠条锦鸡儿为材料,设计自然对照(CK)、干旱处理对照(SCK)、电场处理(电场强度2kV/cm,电场频率15kHz,处理时间5min)种子后在干旱条件下进行种子发芽(ET),并采用3个锚定引物和26个随机引物形成78组引物,利用DDRT-PCR技术,分析电场处理柠条种子在干旱胁迫条件下生长的幼苗幼叶基因表达水平的变化,从基因转录水平探讨电场对柠条锦鸡儿抗旱性的影响机理。结果显示:(1)干旱胁迫组相对于自然对照组增加条带282条,缺失条带179条;电场处理组相对于自然对照组增加条带303条,缺失条带200条;电场处理组相对于干旱胁迫组增加条带236条,缺失条带257条。(2)回收差异片段获得电场处理诱导的3个差异表达序列(EST-1、EST-2、EST-3),经Blastn比对,EST-1与大豆LOC100305895(LOC100305895)一致性为76%,EST-2与鹰嘴豆UDP-N-乙酰氨基葡糖肽N-乙酰葡糖胺基转移酶SEC-like(LOC101506182)选择性剪切体X2一致性为88%,EST-3与百脉根克隆JCVI-FLLj-5M12一致性为88%。(3)经Blastx比对,EST-1与1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(390aa)145~195氨基酸序列一致性达到52%,EST-2(308bp)与氧连N-乙酰葡萄糖胺转移酶(744aa)706~744氨基酸序列一致性高达97%,EST-3与酰基辅酶A结合蛋白(90aa)氨基酸序列一致性高达97%。研究结果为进一步从基因表达的角度分析电场的生物效应及其提高抗逆性的分子机理,为电场处理植物种子的农业技术应用提供理论依据。     

H_2O_2－Fe~（3＋）所致人淋巴细胞DNA双链断裂损伤

采用脉冲电场凝胶电泳法检测Ｈ２Ｏ２－Ｆｅ（３＋）体系产生的ＯＨ对人淋巴细胞ＤＮＡ的双链断裂损伤．Ｈ２Ｏ２－Ｆｅ（３＋）浓度与ＤＮＡ双链断裂呈明显量效关系;随ＯＨ作用时间延长,细胞ＤＮＡ双链断裂加重;过氧化氢酶对ＯＨ损伤有明显抑制作用．脉冲电场凝胶电泳法可检测到的Ｈ２Ｏ２和ＦｅＣｌ３引起细胞ＤＮＡ双链断裂的最低浓度为０．３ｍｍｏｌ／Ｌ和６μｍｏｌ／Ｌ．