脉冲微波辐照影响心肌细胞膜蛋白构象及其机制的研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术研究了脉冲微波辐照对心肌细胞膜蛋白质构象、功能的影响和相关分子机制。结果表明,辐照可对心肌细胞的细胞膜蛋白质结构产生明显影响。细胞膜脂质中—CH₂—、磷脂结构中CO、蛋白质酰胺Ⅰ,Ⅱ带的伸缩振动峰消失或位移。辐照后心肌细胞膜蛋白质二级结构也出现明显变化,α-螺旋和β-折叠结构减少,二级结构无序化程度增加。上述变化均与辐照剂量呈正相关。结果提示受脉冲微波辐照后,心肌细胞膜蛋白构象的完整性受损,膜稳定性及流动性下降,膜上多种生物活性结构被破坏,上述变化构成了细胞膜功能丧失、细胞形态和结构损伤、细胞凋亡等病理学效应的生物化学基础。文章首次从蛋白质构象角度阐述了微波辐照对心肌细胞膜损伤的分子病理机制。     

红外光谱法检测生物大分子损伤的研究进展

红外光谱技术由于其灵敏度高和对样品的非破坏性等优点已成为研究生物大分子损伤的重要工具。蛋白质、脂质和核酸等受到损伤时,其红外光谱特征吸收峰的峰位、峰型和峰强会发生变化,这为检测生物大分子损伤并进一步揭示相关疾病的发生、发展及早期预防提供了依据。还综述了近年来使用红外光谱法检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用傅里叶变换红外光谱、衰减全反射傅里叶变换红外光谱和傅里叶红外显微等技术在蛋白质二级结构、膜脂流动性和离子通透性以及药物对DNA的作用机制等领域的应用,以及相关的定性和定量分析方法进行了评述,提出了目前红外光谱分析技术中存在的问题,并对今后红外光谱在生物医学领域中的应用前景作了展望,指出疾病早期诊断、红外光谱联用以及定量分析技术等将成为红外光谱领域未来的研究热点。     

镍岛膜上对巯基苯甲酸的表面增强红外吸收光谱研究

通过置换反应在金属铝表面制备了表面没有任何保护剂且具有红外增强作用的镍岛膜,用SEM、XRD和表面增强红外光谱对其形貌和性质进行表征。结果表明:铝片上沉积出的镍呈岛状结构,镍岛膜由大量的二次镍粒子和少量的一次镍粒子通过密堆积的方式构成;首次发现具有这种特殊结构的镍对吸附于其表面的有机分子的红外吸收光谱有较大的增强作用,使得表面增强红外光谱可以用于痕量分析、检测。     

拉曼光谱和DSC研究人参皂苷分子与DMPC双层膜的作用

探讨药物与细胞膜的作用对于改善药物的药理活性、揭示药物的作用机制具有重要意义。利用差示扫描量热(DSC)和拉曼光谱技术对五种人参皂苷分子与DMPC磷脂双层膜的作用进行了实验研究。结果显示,在人参皂苷分子的作用下,DMPC的极性头部骨架构象没有发生变化。Rb1和Rh2增多了脂肪酰链中无序性的构象,增强了侧链排列的无序性,而三醇组皂苷Re,Rf和Rg1对DMPC双层膜的影响较小。DSC结果进一步表明,Rb1和Rh2均与DMPC双层膜发生了强相互作用,两皂苷分子使DMPC的相变温度显著降低,双层膜的流动性增强。Rf对DMPC双层膜的扰动作用要强于Re和Rg1。     

光谱法研究酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素与牛血清白蛋白的相互作用及Zn2＋，Cu2＋的影响

酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素（ATLL）是一种新的大环内酯类兽用抗菌药,研究 ATLL与蛋白质的相互作用非常重要,这直接与 ATLL 在体内的药效相关。牛血清白蛋白（BSA ）结构上与人血清白蛋白（HSA）同源,因此,常用它作研究药物与蛋白质相互作用的蛋白模型。血液中有许多金属离子,已有关于体内单一离子对药物与蛋白质相互作用影响的研究,采用多光谱方法对ATLL与BSA相互作用及Zn2＋和Cu2＋的影响进行研究。结果表明,BSA的荧光猝灭属于静态猝灭,Zn2＋和Cu2＋分别使有效猝灭常数降低和增大。主要的相互作用力为氢键和疏水作用力。ATLL改变蛋白质色氨酸和酪氨酸的微环境极性。紫外光谱分析发现,Cu2＋可能是通过Cu2＋‐ATLL复合物以金属离子架桥作用来影响ATLL与BSA的作用,Zn2＋可能通过与ATLL的竞争作用结合BSA。红外光谱分析表明,ATLL使BSA的β‐折叠和α‐螺旋结构向β‐转角和无规卷曲转变。这些基础数据有助于阐明在生理条件下,有无Zn2＋,Cu2＋时ATLL与BSA的相互作用机制及金属离子在药物与蛋白质作用过程中对蛋白质功能的影响。     

银岛膜表面胸腺嘧啶吸附行为的表面增强拉曼光谱和表面增强红外光谱研究

利用激光刻蚀法制备了具有化学纯净表面的银岛膜,该岛膜有很好的表面增强特性。利用表面增强拉曼光谱和表面增强红外光谱对胸腺嘧啶分子在银岛膜表面的吸附状态进行了对比研究。表面增强拉曼光谱中CN和C—O伸缩振动模式的出现表明胸腺嘧啶分子由原来的酮式结构变成了烯醇式结构;C(4)O伸缩振动谱带明显增强和N(3)的去质子化异构体特征峰的存在证明胸腺嘧啶分子是通过O(8)和N(3)的共同作用倾斜地吸附在银岛膜表面。对10-5 mol.L-1胸腺嘧啶在银岛膜表面上的红外光谱利用欧米采样器进行了反射法测量,发现其红外吸收增强了200倍。红外信号分析的结果支持了胸腺嘧啶分子通过O(8)与银表面发生相互作用的论断,同时也可得出胸腺嘧啶倾斜地吸附在银岛膜表面的结论。     

应用FTIR研究超声对牛血清白蛋白二级结构的影响

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合荧光光谱研究了牛血清白蛋白(BSA)在超声作用下的结构变化。荧光光谱表明,超声作用使BSA溶液荧光光谱最大发射峰发生了蓝移,表明超声改变了BSA中色氨酸(Trp)残基环境;荧光强度的降低表明超声改变了蛋白质分子的构象,具有荧光猝灭效应。采用对BSA红外光谱酰胺Ⅰ带进行曲线拟合的方法,定量分析了不同超声功率、时间对BSA二级结构的影响,发现超声作用对BSA中的α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲的相对含量有不同程度的影响;超声作用具有使BSA的二级结构由α-螺旋向β-折叠、β-转角转化的趋势,而无规则卷曲含量则基本不受超声影响而保持相对稳定。     

B+注入HgCdTe外延材料的红外透射光谱分析

运用多层模型和膜系传递矩阵以及非线性二乘法，模拟了B+注入碲镉汞外延材料的红外透射光谱，结果表明B+注入碲镉汞外延材料的红外透射光谱能够很好地理论再现，并由此获得了结区的自由载流子浓度分布、迁移率、面自由载流子浓度以及折射率和消光系数等相关参量，所得结果与微分Hall法测试的结果是一致的.计算结果也表明B+注入HgCdTe导致红外透射率变化的根本原因是注入层的高载流子浓度的等离子效应改变了该层的折射率和消光系数.     

光谱法研究酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素与牛血清白蛋白的相互作用及Zn~(2+),Cu~(2+)的影响（英文）

酒石酸乙酰异戊酰泰乐菌素(ATLL)是一种新的大环内酯类兽用抗菌药,研究ATLL与蛋白质的相互作用非常重要,这直接与ATLL在体内的药效相关。牛血清白蛋白(BSA)结构上与人血清白蛋白(HSA)同源,因此,常用它作研究药物与蛋白质相互作用的蛋白模型。血液中有许多金属离子,已有关于体内单一离子对药物与蛋白质相互作用影响的研究,采用多光谱方法对ATLL与BSA相互作用及Zn~(2+)和Cu~(2+)的影响进行研究。结果表明,BSA的荧光猝灭属于静态猝灭,Zn~(2+)和Cu~(2+)分别使有效猝灭常数降低和增大。主要的相互作用力为氢键和疏水作用力。ATLL改变蛋白质色氨酸和酪氨酸的微环境极性。紫外光谱分析发现,Cu~(2+)可能是通过Cu~(2+)-ATLL复合物以金属离子架桥作用来影响ATLL与BSA的作用,Zn~(2+)可能通过与ATLL的竞争作用结合BSA。红外光谱分析表明,ATLL使BSA的β-折叠和α-螺旋结构向β-转角和无规卷曲转变。这些基础数据有助于阐明在生理条件下,有无Zn~(2+),Cu~(2+)时ATLL与BSA的相互作用机制及金属离子在药物与蛋白质作用过程中对蛋白质功能的影响。     

傅里叶变换红外光谱法研究核辐照对螺旋藻粉成分的影响

采用红外光谱法对经不同剂量核辐照的螺旋藻粉进行了对比研究,比较了它们的红外光谱的异同。螺旋藻粉的红外光谱主要由蛋白吸收带及碳水化合物的吸收带组成,一定辐照剂量处理的螺旋藻粉成分的化学结构并未发生变化,部分成分含量发生了变化。表明辐照可杀灭螺旋藻粉中污染微生物和各种水生寄生虫卵,同时利用红外光谱法可以快速检测螺旋藻粉样品是否经过辐照处理。随着辐照剂量的增加样品某些种类的蛋白质含量随之减少了。这与文献[1]研究得到的结果是一致。螺旋藻粉的红外光谱的特征峰（1654、1452及1240cm-1）与啤酒酵母的蛋白质红外光谱的特征峰位相同及峰形非常相似,表明螺旋藻粉和啤酒酵母中的蛋白质的化学结构可能很相似。     

黄土区金盏菊幼苗根部细胞壁对Pb/Cd复合胁迫响应的FTIR和Raman光谱

植物修复法是新兴的重金属污染土壤修复手段,也是未来极富应用潜力的主流技术之一。植物根部细胞壁作为重金属/土壤/植物相的交界面,天然地成为修复效能调控过程的关键部位和信号通道。植物细胞壁与重金属离子的作用行为具有物理化学和生理生化的双重属性,但以光谱技术为切入点,原位解析植物根部细胞壁对土壤重金属离子的响应关系还不多见。以黄土区修复植物金盏菊幼苗为研究对象,分析Pb/Cd复合胁迫对其根部细胞壁形貌的影响,借助X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(Raman)揭示细胞壁对Pb/Cd胁迫的响应信号。结果发现:Pb/Cd胁迫导致金盏菊根部细胞壁弯曲萎缩,表面分布若干点状深色沉积物颗粒;XRF证实细胞壁Pb/Xd含量增加,但XRD图谱没有发现典型Pb/Xd结晶峰。FTIP图谱中—OH振动峰定位于3 416 cm~(-1)处,表明Pb/Cd离子与—OH间可能存在配位键合;1 701和1 593 cm~(-1)处的特征峰分别移动到1 736和1 618 cm~(-1),说明Pb/Cd胁迫改变了金盏菊根部细胞壁蛋白质结构属性。Raman光谱中2 960 cm~(-1)附近峰强增加,暗示Pb/Cd胁迫影响了细胞壁纤维素分子排列方向。可以认为,细胞壁组分(果胶、蛋白质、纤维素等)和典型官能团(—OH,N—H,C=O等)对于减缓Pb/Cd胁迫引起的金盏菊根部细胞壁毒害效应贡献较大。     

原子吸收光谱法测定清热解毒类中草药中的11种微量元素

采用灰化法处理样品,HNO₃溶解灰化残渣,用火焰原子吸收光谱法测定了射干、白头翁、山豆根、鱼腥草、连翘、大青叶、车前草、野菊花、金银花、莲子芯、蒲公英、板兰根等20种中草药中的Ca,Mg,Mn,Cu,Fe,Zn,Cd,Pb,Co,Ni和Cr共11种微量元素。结果表明：清热解毒中草药中含有丰富的Ca,Mg,Fe,Zn,Mn和Cu等对人体有益的微量元素;加标回收率90％～110％。     

Poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) Zr(IV) phosphate composite cation exchanger : sol-gel synthesis and physicochemical characterization

An organic-inorganic composite cation exchanger poly (3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) Zr(IV) phosphate was prepared by the sol-gel method for removal of cadmium, a toxic heavy metal pollutant causing adverse effects on human health. The synthesized material was characterized by various techniques such as thermo gravimetric analysis/differential thermal analysis/differential thermo gravimetry (TGA/DTA/DTG), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray powder diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Organic polymer PEDOT:PSS binds with the inorganic counterpart and prevents the leaching of the inorganic parts, hence PEDOT:PSS Zr(IV) phosphate composite cation exchanger has improved ion exchange capacity than inorganic ion exchanger. The composite cation exchanger was found selective towards Cd(II) ions. The nature and composition of contacting solvents influence the selectivity of composite cation exchanger. The composite cation exchanger may be used for the removal of cadmium a toxic heavy metal ion.     

用原子吸收法测定大气颗粒物中的金属元素 --用CA-CN型微孔滤膜采样

本文用０．２２μｍ孔径的微孔滤膜采集大气颗粒物中的铜,铅,锌,镉,锰,铁,镍,铬,并用原子吸收分光光度计测定。     

Properties of ZnO in dependence on method of preparation and size distribution in coatings

The problem of environmental protection set strict limits for the use of toxic pigments (e.g., lead, cadmium and other heavy metals). At present, a new generation of pigments called environmental friendly is looked for elimination of these heavy metals. The aim of this work was preparation of different kinds of zinc oxide by various methods, the characterization of these particles and subsequently to pass judgment on their anticorrosion efficiency in coatings.     

载铅高硅质粉尘对大肠杆菌壁膜的损伤作用机制

大气颗粒物与微生物共存时的健康效应受到了越来越多的关注。以大气颗粒物中石英与重金属铅为研究对象,粉尘浓度为1.6 g·L-1,制备载带不同浓度铅高硅质粉尘,以人体常见菌-大肠杆菌为受试对象,探讨载铅高硅质粉尘对大肠杆菌细胞壁膜损伤的机理。采用噻唑蓝(MTT)测定微生物的细胞活力后发现,与对照组相比,大肠杆菌与载铅石英粉尘作用2 h后,细胞活力表现出单一铅离子组大于载铅石英粉尘组,并且呈现重金属剂量效应。PI的摄入量测试表明,高浓度载铅粉尘组中摄入量分别高出对照组36%与46%,单一重金属组摄入量也有较高的增长,而激光共聚焦显微镜观察图中,染毒组均出现不同程度的红色荧光,可以发现载铅石英粉尘作用后的细菌细胞壁膜通透性明显升高,利用探针标记,采取荧光分光光度法测定荧光强度显示胞内和溶液中活性氧逐渐增多,载铅粉尘组(Q+Pb-2,Q+Pb-3)胞内ROS分别较对照组高出2倍和2.5倍,参照前人研究,发现溶液中ROS变化主要与重金属离子在其表面结合态数量决定。综合分析,活性氧在诱使细胞膜损伤过程中起到决定性作用。红外表征中,细胞膜表面磷酸二脂基团、蛋白质甲基振动及酰胺带等基团与载铅石英粉尘作用后均发生明显峰位偏移,均与载铅粉尘发生较强相互作用,一定程度上影响细胞壁膜完整性。综上,重金属与粉尘共同作用使得细胞膜通透性发生变化,细胞壁膜的完整性改变,影响细胞活力,最终导致细菌死亡,活性氧及重金属等的作用导致细胞膜的损伤可能是载重金属高硅质粉尘的一种毒性作用机制。     

金盏菊原生质体对土壤铅/镉响应机制的FTIR, 2D-IR和XPS证据

土壤修复是“十四五”期间国家重点支持的环保领域,是实现社会可持续发展的重要保障。与其他方法相比,植物修复技术整体优势突出,对于土壤重金属的去除净化更为有效。原生质体是植物细胞代谢活动的重要场所,相对于细胞壁而言,原生质体对重金属胁迫的生理响应同样强烈。现阶段,同类植物修复机制研究多从分子生物学层面切入;本研究则从谱学角度展开,初步探究植物原生质体对土壤重金属的反馈信号。以代表性的菊科植物金盏菊为研究对象,通过Pb/Cd胁迫盆栽实验获取金盏菊样本,差速冷冻离心法得到金盏菊原生质体。引入Tessier连续提取-原子吸收光谱法(AAS)揭示胁迫强度与Pb/Cd赋存形态的内在关联,结合X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、二维相关红外光谱(2D-IR)和X射线光电子能谱(XPS)识别金盏菊原生质体对Pb/Cd响应的谱学表现。结果表明：金盏菊原生质体可交换态Pb/Cd比例不高,胁迫强度对不同形态Cd含量影响很小。XRD图谱最强信号出现在31.7°(NaCl晶体),同时检测出Pb盐 [Pb₅(PO₄)₃Cl] 和Cd盐(CdS)特征峰。FTIR图谱的3 510 cm-1附近强吸收带源于—OH伸缩振动,胁迫过程导致峰形杂乱、峰位偏移;2D-IR结果说明Pb/Cd优先与金盏菊原生质体—OH和C═O结合。从XPS图谱可以看出,反应前后原生质体C,O元素结合能有异。C(1s)结合能略有增加,说明C原子参与了配位反应;O(1s)峰位有所偏转,暗示含O基团对Pb/Cd的结合包含多种途径。新出现的Pb(4f)峰源于π电子-Pb的交互作用;胁迫浓度增加导致Cd(3d)结合能升高,表明Cd具有明显失电子倾向。相关结果可以与前期获得的Pb/Cd/金盏菊细胞壁结合特性互为补充,对于完善同领域的深度和广度、构建植物修复理论和技术体系意义重大。     

Mechanistic investigations in ultrasound-assisted xylitol fermentation

This study has investigated ultrasound-assisted xylitol production through fermentation of dilute acid (pentose-rich) hydrolysate of sugarcane bagasse using free cells of Candida tropicalis. Sonication of fermentation mixture at optimum conditions was carried out in ultrasound bath (37 kHz and 10% duty cycle). Time profiles of substrate and product in control (mechanical shaking) and test (mechanical shaking + sonication) fermentations were fitted to kinetic model using Genetic Algorithm (GA) optimization. Max. xylitol yield of 0.56 g/g and 0.61 g/g of xylose was achieved in control and test fermentations, respectively. The biomass yield also increased marginally (∼17%) with sonication. However, kinetics of fermentation increased drastically (2.5×) with sonication with 2× rise in xylose uptake and utilization by the cells. With comparative analysis of kinetic parameters in control and test experiments, this result was attributed to enhanced permeability of cell membrane that allowed faster diffusion of nutrients, substrates and products across cell membrane, higher enzyme-substrate affinity, dilution of toxic components and reduced inhibition of intracellular enzymes by substrate.     

Preparation and characterization of nontoxic magnetic-luminescent nanoprobe

A novel nontoxic,magnetic,and luminescent nanoprobe is prepared by using complex nanoparticles,which are composed of Fe3O4 nanoparticles and Mn-doped ZnS quantum dots(QDs).The nanocomposite probe can provide visible optical and magnetic resonance images simultaneously.Compared with the previously toxic cadmium and mercury based QDs,the superiority of the Mn-doped ZnS QDs is little virulence.The structure and the properties of the particles are characterized by energy dispersive X-ray analysis spectroscopy,X-ray photoelectron spectroscopy,transmission electron microscopy,photoluminescence spectroscopy,and vibrating sample magnetometer.     

Analysis of Heavy Metals in Scalp Hair Samples of Hypertensive Patients by Conventional and Microwave Digestion Methods

The abnormal metabolism of metal ions plays an important role in health and disease conditions, and studies about them have been attracting significant interest. The aim of our study was to assess the heavy metals (cadmium, copper, iron, nickel, chromium, lead, and zinc) in scalp hair samples of 200 hypertensive (HT) patients of an urban population together with 215 non‐hypertensive male subjects in the age group of 30–60 years. Hair samples were digested with conventional wet ashing and microwave digestion. Analyses of both digests were done by flame and graphite furnace atomic absorption spectrometry. The validity of methodology was checked by use of the certified reference material (CRM 397) hair, provided the Community Bureau of Reference, Commission of the European Communities. According to a statistical evaluation of the results, the microwave digestion method was a valid alternative to the conventional acid digestion method, p value >0.05, but it gave a faster digestion. The overall metal recoveries were 96–98% of those obtained with microwave digestion. Among the toxic elements determined, levels of nickel, cadmium, copper, chromium, and lead in scalp hair samples of hypertensive patients were significantly higher compared normal male subjects, whereas the essential elements such as iron and zinc were found to be low compared age‐matched non‐hypertensive subjects.