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1、声频刺激下细胞应激效应 及机理的初步研究,指导老师 古绍彬 生工061 王茜楠,汇报内容,一、研究概述,二、 课题研究内容与研究方法,三、研究结果,四、结果分析,一、研究概述,次声波,超声波,声波（Sound wave）是弹性介质中传播的机械波，按频率人们将其分为次声波、可听声波和超声波。声波在自然界中无处不在，几乎所有生物体系都不可避免地“浸泡”在各种各样不同类型的声波之中，并同其发生相互作用。,可听声波,现在关于超声与次声的生物学效应及机 理的研究已越来越深入和广泛，一些超声诊断，超声治疗及次声诊疗新技术不断被人们广泛认识和接受（McKinlay 2007; Leventhall 2007
2、）。,一、研究概述,然而，关于可听声波生物学效应及其机制的研究却相对滞后，长期以来人们大 部分精力都集中在发声机制、声信号特征、声接收、加工和识别等方向，对声波在传播过程中的生物学效应及机理关注较少，而且很少从细胞和分子水平去揭示声波刺激的生物学效应过程，对于结构简单、能代表生命体全部生命活动过程、并易对环境可听声波作出有效应答的单细胞微生物更是少有涉及，这极大限制了以其为基础的物理农业、声波诊断、声波治疗等新技术的推广和应用，也为噪声暴露危害及安全性评价带来了困难。如何从细胞、分子水平揭示环境声频刺激因子细胞学效应的主要作用途径及其机理，已成了一个需急切解决的问题并逐渐引起越来越多人的关注。
3、,大肠杆菌平板菌落照片,一、研究概述,本研究以单细胞生物为材料，采用自行研制的微生物声波刺激装置为平台，对声波作用下微生物细胞的应激响应过程进行研究。从细胞生长代谢特点出发，结合宏观生物学效应观察，对单细胞生物声波刺激的响应曲线进行分析，初步揭示声波作用单细胞生物可能的机理应答过程。,二、 课题研究内容与研究方法,1.声频发生装置的设计与优化,图1 声频发生装置电路部分 声频发生电路 频率调节旋钮 音量调节旋钮 音频放大电路,带旋转样品架的声波加载箱,对照培养箱,二、 课题研究内容与研究方法,1.声频发生装置的设计与优化,Bacterial suspension,Plate,Stimulati
4、ng experiment,Count,Statistical analysis,二、 课题研究内容与研究方法,2.声波加载实验,三、研究结果,3.1复合声频刺激E.coli生物学效应的研究 3.1.1.声频刺激E.coli生物学效应的初步发现,三、研究结果,3.1.2 声波刺激强度对E.coli生长的影响,为更准确的探明声波刺激强度与E.coli生长间的关系，在120W扬声器，对固体培养的E.coli进行了不同刺激时间间隔的实验，结果见表4。,三、研究结果,3.1.3 不同培养基成分对声波刺激E.coli应激效应的影响,为进一步研究不同培养基成分对声波刺激下大肠杆菌生长情况的影响，选择LB培
5、养基和BPY培养基对E.coli进行液体培养刺激试验。实验中采用120W扬声器，每隔1h刺激一次，在刺激过程中对大肠杆菌的生长及碳源消耗情况进行测定，结果如图2及图3所示。,三、研究结果,但从图3中我们却观察到了不同于图2的实验结果，刺激组大肠杆菌的生长状况明显受到一定的抑制，在培养3h时刺激组的细胞浓度为OD540=0.475，而对照组则为OD540=0.55，明显高于刺激组，而且对液体培养过程中的残糖监测（见图4）也进一步证实了上述结果。,3.1.3 不同培养基成分对声波刺激E.coli应激效应的影响,图4 BPY培养基中刺激组与对照组残糖含量对比,三、研究结果,3.2 单频声波刺激E.c
6、oli生物学效应的研究,正常环境条件,3.2 单频声波刺激E.coli生物学效应的研究,9%葡萄糖高渗胁迫,三、研究结果,3.2 单频声波刺激E.coli生物学效应的研究,盐胁迫,三、研究结果,A study of the interaction between Escherichia coli and audible soundJournal of Biophysics and Structural Biology JBSB-09-017 “revision”,2. A pilot study of the effect of audible sound on thegrowth of Escherichia coliBiochemical and Biophysical Research CommunicationsBBRC-09-8050 “submit”,
