Informatie

Kunnen virussen Super verzadigde zoutoplossing overleven?


Zoals we weten is er minder bewijs van biologische activiteit in Dode Zee (Meer vol met zout water).

Ook overleven onze bloedcellen niet in te veel zout water omdat ze krimpen en afsterven.

Dus ik dacht eraan of virussen een superverzadigd zout water overleven.

En als ze overleven, welk ding zorgt er dan voor dat ze overleven en geeft ze het tolerantievermogen?

En als ze worden vermoord, hoe worden ze dan vermoord?


Dit probleem is bestudeerd in Virusinactivatie door zout (NaCl) en met fosfaat aangevuld zout in een 3D-collageenmatrixmodel voor natuurlijke worstomhulsels International Journal of Food Microbiology Deel 148, pagina's 128-134.

Verzadigd NaCl werd getest op 4 soorten virussen, het mond- en klauwzeervirus (MKZV), het klassieke varkenspestvirus (CSFV), het vesiculaire varkensziektevirus (SVDV) en het Afrikaanse varkenspestvirus (ASFV) bij vier verschillende temperaturen: 4, 12, 20 en 25 °C gedurende 30 dagen.

Voor ASFV, maar niet voor de andere 3 virussen, had verzadigd NaCl een significant effect van het inactiveren van het virus, op een tijdschaal van dagen.


Een gids voor de uitbraak van salmonella

Bescherming van voedsel tegen microbieel bederf met behulp van zout (meestal natriumchloride) of suiker (meestal sucrose) heeft oude wortels en wordt vaak zouten, zoutbehandeling, corning of suikerbehandeling genoemd. (Stukjes steenzout die worden gebruikt voor het zouten, worden soms likdoorns genoemd, vandaar de naam "corned beef".) Voor het zouten kunnen vaste vormen van zout en suiker worden gebruikt of oplossingen waarin zout of suiker wordt gemengd met water. Pekel is bijvoorbeeld de term voor zoutoplossingen die worden gebruikt bij conserveringsprocessen voor uitharden of beitsen. Voorbeelden van voedingsmiddelen die met zout of suiker zijn geconserveerd, zijn onder meer het bovengenoemde corned beef, spek, gezouten varkensvlees, gesuikerde ham, fruitconserven, jam en gelei.

Er zijn talloze beschrijvingen en permutaties van uitharden, waaronder aanvullende conserveringstechnieken zoals roken of ingrediënten zoals kruiden. Alle uithardingsprocessen zijn echter fundamenteel afhankelijk van het gebruik van zout en/of suiker als primaire conserveringsmiddel(en). Overigens voorkomen deze processen niet alleen bederf van voedsel, maar, belangrijker nog, dienen ze om de groei van door voedsel overgedragen ziekteverwekkers zoals Salmonella of Clostridium botulinum wanneer correct toegepast.

Er zijn verschillende manieren waarop zout en suiker de microbiële groei remmen. De meest opvallende is eenvoudige osmose of uitdroging. Zout of suiker, in vaste of waterige vorm, probeert een evenwicht te bereiken met het zout- of suikergehalte van het voedingsproduct waarmee het in contact is. Dit heeft als effect dat beschikbaar water van binnenuit het voedsel naar buiten wordt getrokken en zout- of suikermoleculen in het voedsel worden gebracht. Het resultaat is een vermindering van de zogenaamde productwateractiviteit (amet wie), een maat voor ongebonden, vrije watermoleculen in het voedsel die nodig is voor microbiële overleving en groei. De Amet wie van de meeste verse voedingsmiddelen is 0,99, terwijl de amet wie nodig om de groei van de meeste bacteriën te remmen is ongeveer 0,91. Gisten en schimmels daarentegen vereisen meestal een nog lagere amet wie groei te voorkomen.

Andere antimicrobiële mechanismen van zout en suiker omvatten interferentie met de enzymactiviteit van een microbe en verzwakking van de moleculaire structuur van zijn DNA. Suiker kan ook een indirecte vorm van conservering bieden door de accumulatie van antimicrobiële verbindingen uit de groei van bepaalde andere organismen te versnellen. Voorbeelden zijn de omzetting van suiker in ethanol in wijn door fermentatieve gisten of de omzetting van suiker in organische zuren in zuurkool door melkzuurbacteriën.

Micro-organismen verschillen sterk in hun vermogen om weerstand te bieden aan door zout of suiker veroorzaakte reducties van amet wie. De meeste ziekteverwekkende bacteriën groeien niet onder 0,94 amet wie (ongeveer 10 procent natriumchlorideconcentratie), terwijl de meeste schimmels die voedsel bederven groeien met eenmet wie zo laag als 0,80, wat overeenkomt met sterk geconcentreerde zout- of suikeroplossingen. Weer andere micro-organismen groeien vrij goed onder nog meer osmotische, lage amet wie voorwaarden. Halofielen zijn bijvoorbeeld een hele klasse van "zoutminnende" bacteriën die in feite een aanzienlijk zoutgehalte nodig hebben om te groeien en in staat zijn om gezouten voedsel te bederven. Deze omvatten leden van de genera Halobacillus en Halokokken. Voedingsproducten die geconcentreerde suikeroplossingen zijn, zoals geconcentreerde vruchtensappen, kunnen bederven door suikerminnende gisten zoals soorten Zygosaccharomyces. Niettemin is het gebruik van zout- en suikerbehandeling om microbiële groei te voorkomen een oude techniek die vandaag de dag nog steeds belangrijk is voor het bewaren van voedsel.


Oplosbaarheidswetenschap: hoeveel is te veel?

Invoering
Heb je ooit een lepel suiker aan je thee toegevoegd en je afgevraagd waarom het verdween? Waar is het naar toe? De suiker is niet echt verdwenen en mdashit veranderde van zijn vaste vorm in een opgeloste vorm in een proces dat chemische ontbinding wordt genoemd. Het resultaat is een thee- en suikeroplossing waarin individuele suikermoleculen gelijkmatig in de thee worden verdeeld. Maar wat gebeurt er als je de hoeveelheid suiker die je aan je thee toevoegt verhoogt? Lost het nog steeds op? In deze activiteit zul je ontdekken hoeveel van een verbinding te veel is om op te lossen.

Achtergrond
Chemie is de studie van materie en hoe deze zich gedraagt ​​en interageert met andere soorten materie. Alles om ons heen is gemaakt van materie en je kunt de eigenschappen ervan verkennen met behulp van gewone chemicaliën in je huis. De manier waarop het zich gedraagt, wordt een eigenschap van materie genoemd. Een belangrijke eigenschap is de oplosbaarheid. We denken aan oplosbaarheid als we iets oplossen in water of een andere vloeistof. Als een chemische stof oplosbaar is in water, zal de chemische stof oplossen of lijken te verdwijnen wanneer u deze aan water toevoegt. Als het niet oplosbaar is, of onoplosbaar, dan lost het niet op en zie je het nog steeds rondzweven in de vloeistof of op de bodem van de container.

Wanneer je een oplosbare chemische stof in water oplost, maak je een oplossing. In een oplossing wordt de chemische stof die u toevoegt de opgeloste stof genoemd en de vloeistof waarin deze oplost, wordt het oplosmiddel genoemd. Of een verbinding oplosbaar is of niet, hangt af van zijn fysische en chemische eigenschappen. Om te kunnen oplossen, moet de chemische stof in staat zijn om te interageren met het oplosmiddel. Tijdens het proces van chemisch oplossen moeten de bindingen die de opgeloste stof bij elkaar houden worden verbroken en moeten nieuwe bindingen tussen de opgeloste stof en het oplosmiddel worden gevormd. Bij het toevoegen van suiker aan water worden bijvoorbeeld de water(oplosmiddel)moleculen aangetrokken door de suiker(opgeloste) moleculen. Zodra de aantrekkingskracht groot genoeg wordt, is het water in staat om individuele suikermoleculen uit de bulksuikerkristallen in de oplossing te trekken. Gewoonlijk bepaalt de hoeveelheid energie die nodig is om deze bindingen te verbreken en te vormen of een verbinding oplosbaar is of niet.

Over het algemeen is de hoeveelheid van een chemische stof die u in een specifiek oplosmiddel kunt oplossen beperkt. Op een gegeven moment raakt de oplossing verzadigd. Dit betekent dat als u meer van de verbinding toevoegt, deze niet meer oplost en in plaats daarvan vast blijft. Deze hoeveelheid is afhankelijk van moleculaire interacties tussen de opgeloste stof en het oplosmiddel. In deze activiteit ga je onderzoeken hoeveel van verschillende verbindingen je kunt oplossen in water. Hoe denk je dat suiker en zout te vergelijken zijn?

  • Gedistilleerd water
  • Maatbeker die milliliter meet
  • Acht glazen of kopjes die elk 8 ons bevatten
  • vier lepels
  • Meet lepel
  • Epsom zouten (150 gram)
  • Tafelzout (50 gram)
  • Tafelsuiker (rietsuiker, 250 gram)
  • Zuiveringszout (20 gram)
  • Weegschaal die gram meet
  • Markeerstift
  • Afplakband
  • Papier
  • Pen
  • Thermometer (optioneel)


Voorbereiding

  • Gebruik de marker en het plakband om twee kopjes voor elke verbinding te labelen: “ldquotable sugar,&rdquo &ldquobaking soda&rdquo en &ldquoEpsom salts.&rdquo
  • In een tafelzoutbeker meet u 50 gram zout.
  • Meet in een tafelsuikerbeker 250 gram suiker.
  • Meet in een bakpoederbeker 20 gram bakpoeder.
  • In een Epsom-zoutbeker meet u 150 gram Epsom-zout.
  • Weeg het voor elke beker en noteer de massa (gewicht).
  • Voeg 100 milliliter gedestilleerd water toe aan elke kop. Gebruik de maatbeker om ervoor te zorgen dat elke kop dezelfde hoeveelheid water bevat. Het water moet op kamertemperatuur zijn en voor alle kopjes hetzelfde. U kunt een thermometer gebruiken om dat te controleren.
  • Neem beide kopjes die je met tafelzout hebt gelabeld. Voeg met de maatlepel voorzichtig een theelepel keukenzout toe aan de 100 milliliter gedestilleerd water.
  • Roer met een schone lepel tot al het zout is opgelost. Wat merk je als je het zout aan het water toevoegt?
  • Blijf steeds een theelepel zout aan het water toevoegen en roer telkens totdat het zout niet meer oplost. Wat gebeurt er als het zout niet meer oplost?
  • Herhaal deze stappen met beide kopjes met het label Epsom-zout. Op welk punt raakt de Epsom-zoutoplossing verzadigd?
  • Herhaal de stappen met de baking soda. Hoeveel theelepels zuiveringszout kun je oplossen in het water?
  • Herhaal de stappen met de suiker. Heb je meer of minder suiker toegevoegd in vergelijking met de andere verbindingen?
  • Zet elk van de kopjes met de resterende vaste stoffen op de schaal en noteer de massa (gewicht) van elk kopje. Hoeveel van elke stof heb je gebruikt?
  • Trek de gemeten massa af van uw initiële massa (zie Voorbereiding) voor elke verbinding. Wat zegt het verschil in massa over de oplosbaarheid van elk van de verbindingen? Welke verbinding is het meest of het minst oplosbaar in gedestilleerd water?
  • Extra:Verandert de oplosbaarheid als u een ander oplosmiddel gebruikt? Herhaal de test, maar gebruik in plaats van gedestilleerd water ontsmettingsalcohol, plantaardige olie of nagellakremover als oplosmiddel. Hoe verandert dit uw resultaten?
  • Extra: Kun je andere stoffen of chemicaliën vinden die je kunt oplossen in gedestilleerd water? Hoe verhoudt hun oplosbaarheid zich tot de verbindingen die u hebt getest?
  • Extra: De oplosbaarheid van verbindingen is ook sterk afhankelijk van de temperatuur van het oplosmiddel. Denk je dat je meer zout of suiker kunt oplossen in warm of koud water? Test het om erachter te komen!

Observaties en resultaten
Zijn al uw geteste verbindingen opgelost in gedestilleerd water? Ze zouden moeten hebben, maar in verschillende mate. Water is over het algemeen een zeer goed oplosmiddel en kan veel verschillende verbindingen oplossen. Dit komt omdat het kan interageren met veel verschillende moleculen. Je had moeten zien dat suiker de hoogste oplosbaarheid had van al je geteste verbindingen (ongeveer 200 gram per 100 milliliter water), gevolgd door Epsom-zouten (ongeveer 115 gram/100 milliliter), tafelzout (ongeveer 35 gram/100 milliliter) en bakpoeder ( bijna 10 gram/100 milliliter).

Dit komt omdat elk van deze verbindingen verschillende chemische en fysische eigenschappen heeft op basis van hun verschillende moleculaire structuren. Ze zijn allemaal gemaakt van verschillende chemische elementen en zijn gevormd door verschillende soorten bindingen. Afhankelijk van deze structuur is het voor de watermoleculen min of meer moeilijk om deze bindingen te verbreken en nieuwe te vormen met de opgeloste moleculen om ze op te lossen in een oplossing.

Schoonmaken
U kunt al uw oplossingen in de gootsteen weggooien. Laat het water daarna een tijdje lopen om uw gootsteen goed door te spoelen. Gooi alle resterende vaste stoffen in de gewone prullenbak. Was uw handen met water en zeep.

Deze activiteit wordt u aangeboden in samenwerking met Science Buddies


Andere punten

  • Jodium staat al 150 jaar bekend als een universeel antisepticum.
  • Jodium doodt bacteriën, virussen, schimmels, protozoa en zelfs sporen van bacteriën en schimmels, waaronder miltvuursporen. Jodium werd met succes gebruikt tegen griep-, herpes-, pokken- en waterpokkenvirussen.
  • Geen enkel organisme ontwikkelt resistentie tegen jodium.
  • Waterige oplossingen zoals die van Lugol zijn de superieure kiemdodende middelen.
  • De Pandemie van 1918 was ongebruikelijk omdat het jonge, gezonde mannen trof, vooral soldaten. 'Ik vind dit persoonlijk erg interessant vanwege het verband tussen EMV-straling en ziekte. We begonnen toevallig maanden voor deze pandemie te communiceren met militaire vliegtuigen en onderzeeërs via EMF-straling. Soldaten zouden veel sneller aan deze nieuwe straling zijn blootgesteld.

Spoelen met zout water. Het maken van een spoeling met zout water om in je mond te gorgelen kan helpen om schadelijke bacteriën die gaatjes veroorzaken te doden. De voordelen van gorgelen met zout water zijn onder meer het direct doden van de bacteriën als gevolg van osmose zoals hierboven beschreven en het tijdelijk verhogen van de pH in uw mond. Dit creëert een alkalische omgeving waarin de meeste orale bacteriën niet kunnen overleven.

Gewoon mixen 1/2 theelepel zout in een kopje warm water. Gorgel deze oplossing 30 seconden voordat u hem uitspuugt. Niet doorslikken.


Experimenten met zouttolerante bacteriën in pekel hebben gevolgen voor het leven op Mars

Zouttolerante bacteriën die in pekel werden gekweekt, konden weer tot leven komen nadat de pekel een cyclus van drogen en opnieuw bevochtigen was doorlopen. Het onderzoek heeft implicaties voor de mogelijkheid van leven op Mars, evenals voor het gevaar om Mars en andere planetaire lichamen te besmetten met terrestrische microben. Het onderzoek wordt gepresenteerd op ASM Microbe 2019, de jaarlijkse bijeenkomst van de American Society for Microbiology.

"De onze is de eerste demonstratie van microben die overleven en groeien nadat ze zijn gedroogd en vervolgens opnieuw bevochtigd met alleen vocht", zegt Mark Schneegurt, Ph.D., hoogleraar biologische wetenschappen aan de Wichita State University, Wichita, KS.

Terwijl het uitgedroogd is, heeft het oppervlak van Mars overvloedige sulfaatzouten van calcium, ijzer en magnesium die verzadigde pekel kunnen vormen - zelfs bij sommige van de ijskoude temperaturen die heersen op het oppervlak van de rode planeet - die compatibel zouden kunnen zijn met terrestrische micro-organismen, of die zouden kunnen herbergen Mars microben.

Ondanks de schijnbare dorheid van de rode planeet, wordt aangenomen dat de luchtvochtigheid 's nachts 80% tot 100% bereikt en vervolgens overdag daalt als de temperatuur stijgt.

"De kans is groot dat oppervlaktezouten soms voldoende water kunnen aantrekken om pekel te vormen die microbiële groei kan ondersteunen", zei Dr. Schneegurt. "Het huidige onderzoek kan ook helpen bij het herdefiniëren van wat een bewoonbare zone is, waardoor de zoektocht naar leven wordt verbreed naar andere ijzige werelden."

In de studie kweekten de onderzoekers soorten Halomonas en Marinokok verkregen uit Hot Lake, in Washington, en Great Salt Plains, in Oklahoma, in media die 50% magnesiumsulfaat en 50% water bevatten. Ze namen kleine druppeltjes van de gekweekte cultuur en droogden ze onder vacuüm in een bak met waterabsorberende chemicaliën, wat ongeveer twee uur duurt. De gedroogde druppels werden opgesloten in een Mason-pot met wat water of een zoutoplossing en de pot vult zich met vocht. Binnen een dag absorberen de zouten in de gedroogde cultuur genoeg water om een ​​vloeibare pekel te maken, waarna de bacteriecellen herleven. Hoewel er bij elke cyclus een bescheiden celdood is - meestal minder dan 50% - overleeft een aanzienlijk deel van de cellen.

In experimenten waarbij water niet direct aan de gedroogde culturen werd toegevoegd, hielden de onderzoekers de culturen in een afgesloten pot, boven een laag water of een zoutoplossing. Het droge, wateraantrekkende magnesiumsulfaat vormde in minder dan een dag een verzadigde pekel door vocht uit de lucht in de pot te absorberen. Overlevende cellen herleefden en begonnen te groeien, waarbij ze hoge kweekdichtheden bereikten.

"Vloeibaar water is de sleutel tot het leven", zei Dr. Schneegurt. "Vloeibaar water op Mars is waarschijnlijk verzadigd met zouten. We werken aan de grenzen van het leven om microbiële toleranties voor hoge zouten en lage temperaturen aan te tonen."

"Begrijpen hoe microben op Mars kunnen groeien, houdt rechtstreeks verband met de risico's van besmetting van Mars of andere hemellichamen met organismen die mogelijk op deze werelden kunnen groeien. Dit spreekt ook over de definitie van bewoonbare zones en de zoektocht naar leven op Mars en de ijzige werelden ", zei Dr. Schneegurt.


Zout water en zoutgehalte

In uw dagelijks leven bent u niet veel met zout water bezig. U houdt zich bezig met zoet water om in al uw levensbehoeften te voorzien. Maar het meeste water op aarde, en bijna al het water waar mensen toegang toe hebben, is zout of zout water. Kijk maar naar de oceanen en onthoud dat oceanen ongeveer 97% van al het water op, in en boven de aarde uitmaken.

Waarom is de oceaan zout? Rivieren lozen mineraalrijk water naar de oceanen door uitstroom van rivieren, die het landschap draineren, waardoor de oceanen zout worden.

Wat is zout water?

Ten eerste, wat bedoelen we met "zout water?" Water dat zout is, bevat aanzienlijke hoeveelheden (aangeduid als "concentraties") opgeloste zouten, waarvan de meest voorkomende het zout is dat we allemaal zo goed kennen: natriumchloride (NaCl). In dit geval is de concentratie de hoeveelheid (in gewicht) zout in water, uitgedrukt in "parts per million" (ppm). Als water een concentratie van 10.000 ppm opgeloste zouten heeft, dan is één procent (10.000 gedeeld door 1.000.000) van het gewicht van het water afkomstig van opgeloste zouten.

Dit zijn onze parameters voor zout water:

  • Zoet water - Minder dan 1.000 ppm
  • Licht zout water - Van 1.000 ppm tot 3.000 ppm
  • Matig zout water - Van 3.000 ppm tot 10.000 ppm
  • Zeer zout water - Van 10.000 ppm tot 35.000 ppm
  • Trouwens, oceaanwater bevat ongeveer 35.000 ppm zout.

Zout water bevindt zich niet alleen in de oceanen

Als je aan zout water denkt, denk je natuurlijk aan de oceanen. Maar honderden mijlen van de Stille Oceaan kunnen de inwoners van staten zoals Colorado en Arizona "genieten van een dag op het strand" door gewoon buiten hun huis te lopen, want ze kunnen vlak naast zout water zijn. In het westen van de Verenigde Staten bevindt zich een grote hoeveelheid zeer zout water in de grond. In New Mexico, ongeveer 75 procent van grondwater is te zout voor de meeste toepassingen zonder behandeling (Reynolds, 1962). Water in dit gebied is mogelijk overgebleven uit de oudheid toen zoute zeeën de westelijke VS bezetten, en ook als regenval infiltreert naar beneden in de grond, kan het rotsen tegenkomen die zeer oplosbare mineralen bevatten, die het water zout maken. grondwater kan duizenden jaren bestaan ​​en bewegen en kan zo zout worden als oceaanwater.

Het dalende waterpeil van het meer is duidelijk te zien aan de parallelle lijnen en witgekleurde meerafzettingen die de kust omringen. De omleiding van zoetwaterinstroom naar de stad Los Angeles en verdamping heeft geleid tot een daling van het waterpeil met een snelheid van ongeveer 1 m per jaar. De besneeuwde bergen op de achtergrond zijn de Sierra Nevada.

Mono Lake in Californië is het zoute overblijfsel van een veel groter meer (Lake Russel) dat miljoenen jaren geleden het Mono-bekken vulde. Het oude zoetwatermeer lag ooit zo'n 130 meter hoger dan het huidige waterpeil. Mono Lake is nu een zeer zoutrijk overblijfsel van Lake Russel, waar veel van het zoete water wordt afgevoerd om te voorzien in de waterbehoeften van de stad Los Angeles. Het waterpeil daalt momenteel ongeveer 1 meter per jaar. Dit heeft geresulteerd in zoute afzettingen die aan land zijn achtergebleven als het water zich terugtrekt.

Kan zout water ergens voor worden gebruikt?

Dus, met al het beschikbare water op aarde en al dat zoute water voor de kust van onze kusten, hoe komt het dan dat we ons zorgen maken over watertekorten? Je kunt het zien als een waterkwaliteitssituatie in plaats van een waterkwantiteitssituatie. In ruwe staat kan zout water niet worden gebruikt voor veel van de doeleinden waarvoor we water nodig hebben, zoals drinken, irrigatie en vele industriële toepassingen. Licht zout water wordt soms gebruikt voor soortgelijke doeleinden als zoet water. In Colorado wordt bijvoorbeeld water met tot 2500 ppm zout gebruikt voor het irrigeren van gewassen. Normaal gesproken heeft matig tot hoog zout water echter beperkte toepassingen. Je drinkt thuis immers geen zout water je gebruikt het niet om je tomaten water te geven of je tanden te poetsen boeren irrigeren er meestal niet mee sommige industrieën kunnen het niet gebruiken zonder hun apparatuur te beschadigen en de koeien van boer Joe zal het niet drinken.

Als er niets anders is, kan zout water gewoon leuk zijn. Als je toevallig iemand bent die in de Dode Zee in het Midden-Oosten is geweest, had je het unieke gevoel kunnen ervaren van het drijven in het extreem dichte (en zoute) water dat je blijkbaar als een matras omhoog houdt. Het water is zo dicht dat je echt niet zinkt, zoals in normaal, zelfs oceaanwater. Dichter bij huis vullen veel huiseigenaren met zwembaden in de achtertuin deze met zout water, in plaats van zoet water en toegevoegd chloor te gebruiken.

Dus, waar kan zout water nog meer voor worden gebruikt en kan het bruikbaarder worden gemaakt?

Er zijn twee antwoorden - beide "ja". Zout water is nuttig voor sommigen waterverbruik doeleinden, en zout water kan worden omgezet in zoet water, waarvoor we veel toepassingen hebben.

Onttrekkingen aan zout water in de Verenigde Staten, per gebruikscategorie, voor 2015.

Gebruik van zout water in de Verenigde Staten in 2015

In de wereld van vandaag zijn we ons allemaal meer bewust van de noodzaak om te besparen zoetwater. Met de steeds groeiende vraag naar water door groeiende bevolkingen wereldwijd, is het zinvol om te proberen meer toepassingen te vinden voor de overvloedige zoute watervoorraden die er zijn, voornamelijk in de oceanen. Zoals deze cirkeldiagrammen van het watergebruik van de Nation laten zien, was ongeveer 16 procent van al het water dat in 2015 in de Verenigde Staten werd gebruikt, zout. De tweede grafiek laat zien dat bijna alle zoutoplossingen, meer dan 97 procent, werden gebruikt door de thermo-elektrische-energie industrie om elektriciteitsopwekkingsapparatuur te koelen. Ongeveer drie procent van het zoute water van de natie werd gebruikt voor: mijnbouw en industrieel doeleinden.


Biologie examen 1

Motten met langere proboscises hebben meer kans om toegang te krijgen tot de orchideeënnectar en hebben daarom meer kans om te overleven tot reproductie.

Metabolisme - Autotrofen gebruiken energie van de zon

Homeostase - Onderhoud van interne constantheid wordt _______ genoemd

Voortplanting, groei of ontwikkeling - Door de puberteit gaan om volwassen te worden is onderdeel van _______

Domein - Eukarya, de meest inclusieve taxonomische categorie, taxonomische groep die alle bacteriën bevat

Bacteriën - een streptokokkenbacterie

Afhankelijk - Je meet het kookpunt van water op verschillende hoogtes Je meet het vriespunt van water in aanwezigheid van verschillende hoeveelheden zout

Hydrolyse - watermoleculen worden afgebroken, polymeren worden afgebroken, komt voor in uw maag als onderdeel van de spijsvertering

2 niet-polaire covalente bindingen - twee atomen die niet erg elektronegatief zijn, worden door elkaar aangetrokken en delen elektronen

3 waterstofbruggen - een polair molecuul wordt aangetrokken door een ander polair molecuul

Essentieel bulkelement - koolstof, stikstof, waterstof, calcium

Dehydratatiesynthese is betrokken bij reacties die organische monomeren combineren om polymeren te produceren.

Neutraal - zuiver water, pH van 7

Lipide - Het belangrijkste kenmerk is de waterafstotende eigenschap, opgeslagen in vetweefsel

Nucleïnezuur - DNA, RNA, de monomeren ervan worden nucleotiden genoemd, hier worden genen van gemaakt

Triglyceriden - functie bij langdurige opslag van energie, koolwaterstofketens kunnen verzadigd en onverzadigd zijn, bestaande uit 3 vetzuren gekoppeld aan een glycerolmolecuul

Wassen - vormen afdichtingen waar water niet in kan doordringen

Eiwitten - hemoglobine en enzymen zijn voorbeelden, breed scala aan functies, van transport van stoffen tot het uitvoeren van chemische reacties

Nucleïnezuren - nucleotide, slaan genetische informatie op en gebruiken deze in cellen, DNA en RNA zijn voorbeelden

Het toevoegen van een base aan een zure oplossing brengt de pH van de oplossing dichter bij 7.

Een hydrolysereactie omvat het splitsen van een watermolecuul telkens wanneer een binding in een polymeer wordt verbroken om een ​​monomeer op te leveren.

Sterolen ingebed in de dubbellaag zorgen ervoor dat het membraan vloeibaar blijft bij verschillende temperaturen.

Sommige eiwitten die in het membraan zijn ingebed, helpen bij het transporteren van grote moleculen door de dubbellaag.

Transmissie-verkiezingsmicroscoop - kan worden gebruikt voor het observeren van het Golgi-apparaat, biedt het hoogste resolutieniveau

Intermediair filament - dit filament is samengesteld uit verschillende eiwitten, dit filament wordt aangetroffen in verankeringsknooppunten.

Steroïden in celmembranen zorgen ervoor dat het membraan meer vloeibaar is.

Fosfolipide dubbellagen omringen alle eukaryote cellen.

Receptoreiwitten - hormonen binden hier

Enzymen - deze eiwitten helpen bij het katalyseren van chemische reacties

Herkenningseiwitten - een vrouw heeft een aandoening waardoor haar immuunsysteem haar eigen cellen vastmaakt. Ze kan een probleem hebben met deze eiwitten

Prokaryoten - mist een endoplasmatisch reticulum, heeft DNA in het cytoplasma

Intermediair filament - vormt een interne celstructuur en zorgt voor mechanische sterkte

Microtubule - belangrijk structureel eiwit van cilia en flagella, vormt sporen waarlangs motoreiwitten verschillende intracellulaire componenten transporteren, speelt een belangrijke rol bij celdeling, is samengesteld uit het eiwit tubuline

Bacteriën - alle drie de domeinen zijn voortgekomen uit een gemeenschappelijke voorouder dit domein was de EERSTE die verscheen, dit domein bevat de meest voorkomende en diverse organismen


Zilver verandert bacteriën in dodelijke zombies

De zombie-apocalyps is misschien meer dan alleen een horrorverhaal voor sommige bacteriën. Nieuw onderzoek toont aan dat wanneer ze worden blootgesteld aan een microbe-dodende zilveroplossing, de ziektekiemen "zombie kunnen worden" en hun levende landgenoten zelfs na de dood kunnen uitroeien. De resultaten kunnen de langdurige antibacteriële kracht van zilver verklaren en kunnen de prestaties verbeteren van medische producten die ons beschermen tegen schadelijke ziekteverwekkers.

Het gebruik van zilver in de geneeskunde gaat duizenden jaren terug en wetenschappers weten al lang dat het metaal een krachtig antibacterieel middel is. Zilverionen voeren hun dodelijke werk uit door gaten in bacteriële membranen te slaan en eenmaal binnen verwoesting aan te richten. Ze binden aan essentiële celcomponenten zoals DNA, waardoor de bacteriën zelfs hun meest elementaire functies niet kunnen uitvoeren.

Maar het 'zombie-effect' van zilver is tot nu toe niet herkend. Om dit gruwelijke mechanisme bloot te leggen, hebben wetenschappers eerst een monster van de bacterie gedood Pseudomonas aeruginosa met een oplossing van zilvernitraat. Daarna scheidden ze zorgvuldig de dode bacteriën van de zilveroplossing. Toen ze levende bacteriën aan de doden blootstelden, waren ze getuige van een microscopisch bloedbad: tot 99,99% van de levende bacteriën ontmoette hun ondergang.

Met behulp van elektronenmicroscopie brachten de onderzoekers de dode bacteriën in beeld en ontdekten ze wat ervoor zorgde dat ze doorgingen met hun moordpartij. Reservoirs met zilveren nanodeeltjes hadden zich in hun lijken opgehoopt, wat aangeeft dat de dode bacteriën zich als sponzen gedragen en zilver opzuigen als ze sterven. Het opgeslagen zilver kan uitlogen naar de omgeving, "vooral als de omgeving andere sponzen voor dat zilver bevat", zegt chemicus David Avnir van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem, de senior auteur van de nieuwe studie. "In ons geval is de andere spons een levende bacterie."

De onderzoekers, die hun bevindingen vorige week in Wetenschappelijke rapporten, keken ook naar de dodelijke kracht van de oplossing die ze scheidden van de zombiebacteriën. Toen ze begonnen met lage concentraties zilvernitraat, was de overgebleven oplossing niet sterk genoeg om de tweede ronde bacteriën volledig uit te roeien. Dit geeft aan dat de bacteriën daadwerkelijk zilver uit de oplossing verwijderen, zeggen onderzoekers. Toen ze begonnen met hoge concentraties zilvernitraat, behield de oplossing zijn dodende kracht door beide groepen bacteriën, vermoedelijk omdat de eerste bacterieronde niet al het zilver had kunnen opnemen.

"Dit is een belangrijk aspect van [zilver] waar ik nog nooit iemand over heb zien praten", zegt moleculair microbioloog Simon Silver van de Universiteit van Illinois, Chicago, die niet bij het onderzoek betrokken was. "Dit artikel is voor mij een nieuwe draai eraan, en ik denk dat het best een goede is."

De bevinding zou kunnen leiden tot een verbeterd vermogen om de levensduur van op zilver gebaseerde behandelingen te beheersen. Artsen en ziekenhuizen vertrouwen al op een reeks met zilver doordrenkte medische producten - van verband tot katheters - om de verspreiding van ­bacteriën. Het metaal wordt vaak gebruikt bij ernstige wonden en coatings op deurklinken kunnen ziektekiemen verminderen. Consumenten kunnen zelfs producten kopen om ongewenste microben thuis te verminderen, zoals sokken met zilverinfuus en wasmachines die kleding desinfecteren met zilver.

"Op dit moment is het dominante idee dat als je een bepaalde levensduur van antibacteriële prestaties wilt, je je apparaat zo moet ontwerpen dat het deze ionen afgeeft gedurende de tijd dat je deze activiteit wilt", zegt nanomaterialenchemicus Robert Hurt van Brown University, die niet bij het onderzoek betrokken was. Maar begrip van het zombie-effect zou kunnen leiden tot betere ontwerpen voor dergelijke producten, zegt Hurt. Ingenieurs kunnen nu bijvoorbeeld hun producten aanpassen om dode bacteriën in de buurt te houden, hun antimicrobiële krachten te versterken en ziektekiemen op afstand te houden.


De onsterfelijke, halofiele superheld: Halobacterium salinarum – een langlevende poly-extremofiel

Halobacterium salinarum is een extremofiele superheld op ten minste drie punten. Het kan: (1) alleen beginnen te groeien wanneer de zoutconcentraties drie keer hoger zijn dan die van zeewater en bloeien wanneer het belangrijkste zout in het zeewater (natriumchloride, NaCl) uit de oplossing begint te komen (2) extreem hoge stralingsdoses weerstaan ​​en (3) overleven duizenden en mogelijk miljoenen jaren begraven in zoutkristallen. Dit artikel zal benadrukken hoe deze drie eigenschappen van extreme halofilie (zoutminnend), stralingsbestendigheid en levensduur met elkaar verbonden zijn.

Halobacterium salinarum werd oorspronkelijk in het laboratorium gekweekt uit gezouten vis, maar is gevonden in zoutmeren, kustzouters en oude zoutkristallen. Het behoort tot het domein Archaea, en specifiek tot de familie Halobacteriaceae (beter haloarchaea genoemd). Het is een eencellig organisme en vormt, net als veel van zijn verwanten, rode of roze kolonies op agarplaten, voornamelijk omdat het celmembraan carotenoïden bevat (vetverbindingen vergelijkbaar met die in wortelen en tomaten). De rode kleur van extreem zoute omgevingen, zoals het Great Salt Lake in Utah, wordt verleend door haloarchaea en kan vanuit de ruimte worden gezien.

EEN ZONNEZOUTEN IN SALINAS DE S'AVALL, MALLORCA, SPANJE

De rode vijver aan de linkerkant is verzadigd met natriumchloride (NaCl) en heeft een korst van haliet (NaCl) kristallen op het oppervlak. De heuvel geoogst haliet is ongeveer 2,5 meter hoog.

Aanpassingen aan extreem hoog zoutgehalte

Voor H. salinarum om in hyperzoute omgevingen te groeien, bevat het een sterk geconcentreerde zoutoplossing (voornamelijk bestaande uit kaliumchloride, KCl), zodat de osmotische druk binnen en buiten de cel in evenwicht is, waardoor alle eiwitten zijn aangepast om onder deze omstandigheden te werken. Als het in een zoetwatermeer of zelfs in de oceaan zou worden geplaatst, zou water de cel binnenstromen, het celmembraan en de eiwitten zouden hun structuur verliezen en de cellen zouden openbarsten. Deze toewijding aan een extreem zout bestaan ​​heeft zijn voordelen H. salinarum kunnen groeien met minder onderlinge concurrentie dan microben die in meer gematigde omstandigheden zoals de oceaan leven. Hierdoor kan het profiteren van de grote hoeveelheid organisch materiaal die ontstaat als zout water verdampt, en het nieuwe organische materiaal dat wordt gemaakt door fotosynthese van halofielen. De belangrijkste fotosynthetische microbe die naast leeft H. salinarum is de groene alg Dunaliella salina, die, in plaats van een met zout gevuld cytoplasma te hebben, zijn cellen verpakt met de kleine organische verbinding, glycerol, die de osmotische balans tussen de binnen- en buitenkant van de cel handhaaft. Glycerol dat uit de algencellen lekt, vormt een uitstekende bron van koolstof en energie voor H. salinarum. Er is nieuw bewijs dat H. salinarum levert in ruil daarvoor voedingsstoffen om de groei van de alg te stimuleren & ndash een vorm van symbiose. H. salinarum heeft wel enige concurrentie, zelfs in met zout verzadigde pekel is zijn meest raadselachtige medebewoner een ander haloarchaeon, Haloquadratum walsbyi. The &lsquoquadratum&rsquo part of its name refers to its remarkable flat, square-shaped cells that divide like an old-fashioned sheet of postage stamps.

COLONIES OF HALOBACTERIUM SALINARUM GROWING ON SALT-SATURATED AGAR PLATE

Adaptations to high levels of radiation

Hypersaline environments are prone to drying up, which, coupled with the high level of ultraviolet radiation that is typical of such environments, can result in cell damage. Both desiccation and radiation can damage cells by the production of highly reactive forms of oxygen, and so microbes that cope with drying are generally also good at surviving high doses of radiation. H. salinarum has evolved mechanisms that make it one of the most radiation-resistant microbes known. Evidence is emerging that the high cellular concentrations of peptides and the minerals phosphate and manganese (and correspondingly low levels of iron), combine to protect cellular proteins. These proteins include enzymes that repair damaged nucleic acids, which, combined with other unusual haloarchaeal features, such as multiple copies of the chromosome and an efficient means of repairing and recombining DNA fragments, ensures genetic material stays intact. The carotenoids and high cellular concentrations of KCl also provide radiation protection.

Living in tiny brine inclusions in salt crystals

Although a crystal of common salt may look completely dry, up to 5% of its volume is liquid in the form of hundreds of brine inclusions, i.e. small reservoirs of salt-saturated brine surrounded by a solid matrix of NaCl. The pioneering work of Professor Bill Grant and others revealed that haloarchaea become trapped inside salt crystals, living in the brine inclusions. Hypersaline environments are dynamic systems that frequently dry up so this strategy employed by H. salinarum and friends enables them to survive within a small-scale aquatic environment until the rains come and dissolve the salt crystals, regenerating the brine lake.

MICROSCOPIC IMAGES FROM A NATURAL HYPERSALINE BRINE

Based on their morphologies we can identify D. salina living alongside Haloquadratum walsbyi (flat square with gas vesicles). A rod-shaped microbe can be seen, which may be Halobacterium salinarium

Staying alive over geological time

But what happens to the haloarchaea if the rains don&rsquot come and the salt starts to accumulate and ultimately gets buried? From laboratory experiments we know that haloarchaea, and H. salinarum in particular, can remain alive inside salt crystals for years. We cannot perform experiments for thousands of years, instead, we sample directly from ancient buried salt deposits, taking great care to exclude external contaminants. Different research groups have independently and repeatedly isolated haloarchaea from ancient salt crystals, and evidence for &lsquosuper&rsquo survival over millions of years is growing, while evidence for survival over tens of thousands of years is almost unequivocal.

Over time, salt crystals may be buried, forming the salt deposits we mine today, and providing an environment conducive to long-term survival of entombed microbes by restricting the amount of radiation reaching the cells. In addition, the salt-saturated brine inclusions contain little oxygen, minimising the creation of cell-damaging reactive oxygen compounds. Incidentally, H. salinarum can grow with or without oxygen.

SCHEMATIC ILLUSTRATION OF WHERE AND HOW HALOARCHAEA SURVIVE IN SALT CRYSTALS

From left to right. A laboratory-made crystal of NaCl encasing a haloarchaeal species. The orange colour is from the haloarchaea. The cloudiness of the halite (NaCl) crystal is due to the large number of brine inclusions shown in the second schematic. The third schematic illustrates a single, large brine inclusion, showing the scenario in which H. salinarum is entombed with the green alga D. salina (top left). e shows a single cell of H. salinarum. Those environmental or cellular features that enable the cells to survive over geological time are described in the boxes. Sizes are for illustrative purposes only and pictures are not always drawn to scale. T. McGenity

Download a version of the diagram:

What can H. salinarum feed on inside brine inclusions?

The repair of H. salinarum proteins and nucleic acids needs organic matter for energy. An obvious question is whether there is enough organic matter in the brine inclusions to keep H. salinarum alive for thousands of years. The brine inclusions are best considered relative to the size of the microbes that they are housing: a single cell of H. salinarum in a brine inclusion is equivalent to a water flea in a bucket of water. Also, there are often thousands of co-entombed microbial cells, including D. salina. In fact, remnants of this glycerol-packed green alga have been found in ancient brine inclusions by Tim Lowenstein&rsquos group. There is a good supply of organic matter from D. salina and the dead cells of those haloarchaea that are less adept at surviving in brine inclusions, such as the square Haloquadratum walsbyi, to allow H. salinarum to stay alive.

Where next?

There are many open questions about the amount of energy needed, the nature of the environment and the cellular adaptations required to hold the Grim Reaper at bay for millions of years. It will be important to learn how different species of halophile interact, and how those interactions change over time in the closed system of a brine inclusion. Astrobiologists should be aware of H. salinarum&rsquos long-term survival, as Mars once had an environment that was more conducive to life, including hypersaline brines that turned into salt deposits. Also, Jupiter&rsquos moon Europa has subterranean hypersaline seas. Therefore, if we are going to search for existing or former life on other planets, these salty environments should be prime targets.

TERRY J. MCGENITY

School of Biological Sciences, University of Essex, Wivenhoe Park, Colchester CO7 9QZ, UK
[e-mail is beveiligd]

VERDER LEZEN

Gramain, A. & others (2011). Archaeal diversity along a subterranean salt core from the Salar Grande (Chile). Environ Microbiol 13, 2105&ndash2121.
McGenity, T. J. & others (2000). Origins of halophilic microorganisms in ancient salt deposits. Environ Microbiol 2, 243&ndash250.
McGenity, T. J. & Oren, A. (2012). Hypersaline environments. In Life at Extremes: Environments, Organisms and Strategies for Survival, pp. 402&ndash437. Edited by E. M. Bell. Wallingford: CAB International.
Orellana, M. V. & others (2013). A role for programmed cell death in the microbial loop. PLoS ONE 8, e62595.
Robinson, C. K. & others (2011). A major role for nonenzymatic antioxidant processes in the radioresistance of Halobacterium salinarum. J Bacteriol 193, 1653&ndash1662.
Schubert, B. A. & others (2010). Halophilic Archaea cultured from ancient halite, Death Valley, California. Environ Microbiol 12, 440&ndash454.

Afbeelding: A solar saltern at Salinas de S'Avall, Mallorca, Spain Rafael Bosch, Colonies of Halobacterium salinarum Matt W. Ford, Microscopic images from a natural hypersaline brine Mike Dyall-Smith. Illustrations by James B. W. Ilustration.


New assay reveals biophysical properties that allow certain proteins to infect others

Prion polymers of the functional human prion protein, ASC, expressed in baker's yeast cells. Prion phenomena occur because of the improbability of proteins acquiring ordered structure spontaneously. Credit: Halfmann Lab

Scientists at the Stowers Institute for Medical Research have identified a physical basis for the spread of corrupted proteins known as prions inside cells. Their research findings are reported in the July 5, 2018, issue of the scientific journal Moleculaire cel.

Prions are proteins that can adopt distinct structural shapes that can propagate themselves to other proteins. Prions have been linked to age-associated neurodegenerative disorders such as Alzheimer's and Parkinson's diseases. However, recent studies have revealed that prions are also important for normal cellular processes including immune responses that fight off viruses.

In their quest to understand what exactly makes a protein a prion, Stowers Assistant Investigator Randal Halfmann, Ph.D., and his lab members focused on the very first event of prion formation, known as nucleation. They designed a powerful novel cell-based fluorescence assay called Distributed Amphifluoric FRET (DAmFRET) to determine some of the key biophysical properties of nucleation for proteins expressed in baker's yeast cells.

Halfmann and team members determined that the key property of prion-forming proteins that distinguishes them from other proteins is their ability to become super-saturated. "Unlike other proteins that began to aggregate as soon as they were sufficiently concentrated inside cells, prion forming proteins instead remained soluble, and only aggregated when very rare random fluctuations in a few molecules provided a template to do so," Halfmann said.

Halfmann describes prion formation as similar to the action of a hand-warmer packet that produces heat to warm cold hands. The packets contain a water solution that is super-saturated with sodium acetate salt. Flexing a metal disc inside the plastic pouch arranges a few of the salt molecules into a crystalline shape. Nucleation—the creation of the first tiny crystal inside the hand-warmer—provides a template for all of the other salt molecules to crystallize. The energy released by the rush of molecules into the growing crystal generates the heat that warms cold hands.

In the study, the researchers found that prion forming proteins are much like the salt crystals—they will eventually aggregate, but only in a very particular arrangement that only rarely happens spontaneously. "The probability that a critical number of the proteins spontaneously bump into each other in exactly the right orientation is very low," explained Tejbir S. Kandola, an Open University predoctoral researcher carrying out his thesis research with Halfmann at the Stowers Institute.

Previous investigations of prions have been hindered by a lack of quantitative assays. Using DAmFRET, the Halfmann lab became the first research group to successfully measure the frequency of nucleation as a function of protein concentration inside cells. They are now using the approach to investigate how nucleation happens for prion-like proteins responsible for Alzheimer's and other brain diseases. Halfmann and his lab have been sharing the approach with scientists at other academic research centers. "Most labs do not have the equipment and throughput to use DAmFRET at our scale and resolution. So we are happy to collaborate with outside scientists by testing the proteins that they are investigating," Halfmann said.


Bekijk de video: Motion Graphic - Berapa Lama Virus Corona Bertahan di Pakaian? (December 2021).