Than sinh học là gì? Các công bố khoa học về Than sinh học

Nghiên cứu sự phân hủy lipid trong cá đông lạnh đã dẫn đến việc phát triển một phương pháp đơn giản và nhanh chóng để chiết xuất và tinh chế lipid từ các vật liệu sinh học. Toàn bộ quy trình có thể được thực hiện trong khoảng 10 phút; nó hiệu quả, có thể tái lập và không có sự thao tác gây hại. Mô ướt được đồng nhất hóa với hỗn hợp chloroform và methanol theo tỷ lệ sao cho hệ thống tan được hình thành với nước trong mô. Sau khi pha loãng với chloroform và nước, dịch đồng nhất được phân tách thành hai lớp, lớp chloroform chứa toàn bộ lipid và lớp methanol chứa tất cả các hợp chất không phải là lipid. Một chiết xuất lipid tinh khiết được thu nhận chỉ đơn giản bằng cách tách lớp chloroform. Phương pháp này đã được áp dụng cho cơ cá và có thể dễ dàng thích nghi để sử dụng với các mô khác.

Một trong những khía cạnh đáng chú ý nhất trong hành vi của động vật là khả năng điều chỉnh hành vi đó thông qua việc học tập, một khả năng đạt đến mức cao nhất ở con người. Đối với tôi, học tập và trí nhớ là những quá trình tâm thần thú vị không ngừng bởi vì chúng giải quyết một trong những tính năng cơ bản của hoạt động con người: khả năng của chúng ta để thu thập ý tưởng mới từ kinh nghiệm và giữ lại những ý tưởng này qua thời gian trong trí nhớ. Hơn nữa, không giống như các quá trình tâm thần khác như suy nghĩ, ngôn ngữ, và ý thức, học tập từ ngay ban đầu dường như có thể phân tích được bằng cấp tế bào và phân tử. Vì vậy, tôi đã tò mò muốn biết: Điều gì thay đổi trong não khi chúng ta học? Và, khi đã học được điều gì đó, thông tin đó được giữ lại trong não như thế nào? Tôi đã cố gắng giải quyết những câu hỏi này thông qua một cách tiếp cận giảm trừ cho phép tôi nghiên cứu các hình thái học tập và trí nhớ cơ bản ở cấp độ tế bào phân tử như là các hoạt động phân tử cụ thể trong các tế bào thần kinh xác định.

Vi tảo đại diện cho một nhóm vi sinh vật vô cùng đa dạng nhưng có khả năng chuyên môn hóa cao để thích nghi với các môi trường sinh thái khác nhau. Nhiều loài vi tảo có khả năng sản xuất một lượng đáng kể (ví dụ: 20–50% trọng lượng khô tế bào) triacylglycerols (TAG) như một loại lipid dự trữ dưới căng thẳng quang hóa hay các điều kiện môi trường bất lợi khác. Axit béo, thành phần cấu thành của TAGs và tất cả các lipid tế bào khác, được tổng hợp trong lục lạp bằng một tập hợp duy nhất của enzyme, trong đó acetyl CoA carboxylase (ACCase) là yếu tố chính điều chỉnh tỷ lệ tổng hợp axit béo. Tuy nhiên, sự biểu hiện của các gene liên quan đến quá trình tổng hợp axit béo vẫn chưa được hiểu rõ ở vi tảo. Sự tổng hợp và phân tách TAG vào các thể lipid bào tương dường như là cơ chế bảo vệ mà các tế bào tảo sử dụng để ứng phó với các điều kiện căng thẳng, nhưng ít được biết về việc điều chỉnh sự hình thành TAG ở mức độ phân tử và tế bào. Trong khi khái niệm sử dụng vi tảo như một nguồn nguyên liệu sinh khối giàu lipid thay thế và tái tạo cho nhiên liệu sinh học đã được khám phá trong vài thập kỷ qua, hệ thống có thể mở rộng và khả thi về kinh tế vẫn chưa hình thành. Hiện nay, việc sản xuất dầu tảo chủ yếu giới hạn ở các loại dầu chất lượng cao có giá trị dinh dưỡng hơn là các loại dầu hàng hóa cho nhiên liệu sinh học. Bài đánh giá này cung cấp tóm tắt ngắn gọn về kiến thức hiện tại của vi tảo giàu dầu và quá trình tổng hợp axit béo và TAG của chúng, các hệ thống mô hình tảo và cách tiếp cận gen để hiểu rõ hơn việc sản xuất TAG, cũng như cái nhìn lịch sử và hướng đi cho nghiên cứu và thương mại hóa nhiên liệu sinh học dựa trên vi tảo.

Hậu quả môi trường tiêu cực của nhiên liệu hóa thạch và những mối quan ngại về nguồn cung dầu mỏ đã thúc đẩy việc tìm kiếm các loại nhiên liệu sinh học tái tạo cho giao thông vận tải. Để có thể trở thành một sự thay thế khả thi, một loại nhiên liệu sinh học cần phải cung cấp một mức năng lượng ròng dương, có lợi cho môi trường, cạnh tranh về kinh tế và có thể sản xuất với khối lượng lớn mà không giảm nguồn cung thực phẩm. Chúng tôi sử dụng các tiêu chí này để đánh giá, thông qua kế toán vòng đời, ethanol từ ngô và biodiesel từ đậu nành. Ethanol cung cấp nhiều hơn 25% năng lượng so với năng lượng được đầu tư vào sản xuất của nó, trong khi biodiesel cung cấp nhiều hơn 93%. So với ethanol, biodiesel chỉ phát thải 1,0%, 8,3% và 13% các chất ô nhiễm nitơ, phốt pho và thuốc trừ sâu từ nông nghiệp, tương ứng, cho mỗi mức năng lượng ròng. So với các nhiên liệu hóa thạch mà chúng thay thế, lượng khí thải nhà kính giảm 12% nhờ vào sản xuất và đốt cháy ethanol và 41% nhờ vào biodiesel. Biodiesel cũng phát thải ít chất ô nhiễm không khí hơn cho mỗi mức năng lượng ròng so với ethanol. Những lợi thế này của biodiesel so với ethanol đến từ việc sử dụng đầu vào nông nghiệp thấp hơn và sự chuyển đổi nguyên liệu thành nhiên liệu hiệu quả hơn. Cả hai loại nhiên liệu sinh học đều không thể thay thế nhiều dầu mỏ mà không ảnh hưởng đến nguồn cung thực phẩm. Ngay cả khi dành toàn bộ sản lượng ngô và đậu nành của Hoa Kỳ cho nhiên liệu sinh học cũng chỉ đủ đáp ứng 12% nhu cầu xăng và 6% nhu cầu dầu diesel. Đến trước khi giá dầu mỏ tăng gần đây, chi phí sản xuất cao đã khiến nhiên liệu sinh học không mang lại lợi nhuận mà không có trợ cấp. Biodiesel có đủ lợi thế về môi trường để xứng đáng được trợ cấp. Các loại nhiên liệu sinh học cho giao thông vận tải như hydrocarbon synfuel hoặc ethanol từ xenlulozơ, nếu được sản xuất từ sinh khối với đầu vào thấp trên đất nông nghiệp cận biên hoặc từ sinh khối thải bỏ, có thể cung cấp nguồn cung và lợi ích môi trường lớn hơn nhiều so với nhiên liệu sinh học dựa trên thực phẩm.

Quần thể vi sinh vật bám vào bề mặt, bao gồm một hoặc nhiều loài thường được gọi là màng sinh học. Sử dụng một phương pháp thử nghiệm đơn giản để khởi đầu hình thành màng sinh học (ví dụ: bám vào bề mặt không sinh học) của chủng Pseudomonas fluorescens WCS365, chúng tôi đã chỉ ra rằng: (i) P. fluorescens có thể hình thành màng sinh học trên một bề mặt không sinh học khi được nuôi trên một loạt các chất dinh dưỡng; (ii) sự tổng hợp protein là cần thiết cho các sự kiện ban đầu của quá trình hình thành màng sinh học; (iii) một (hoặc nhiều) protein ngoài bào tương đóng vai trò trong tương tác với bề mặt không sinh học; (iv) độ thẩm thấu của môi trường ảnh hưởng đến khả năng của tế bào trong việc hình thành màng sinh học. Chúng tôi đã phân lập các đột biến transposon bị khiếm khuyết trong việc khởi đầu hình thành màng sinh học, mà chúng tôi gọi là khiếm khuyết gắn bề mặt (sad). Phân tích phân tử của các đột biến sad cho thấy protein ClpP (một thành phần của protease Clp trong bào tương) tham gia vào quá trình hình thành màng sinh học ở sinh vật này. Phân tích gen của chúng tôi gợi ý rằng quá trình hình thành màng sinh học có thể tiến triển thông qua nhiều con đường tín hiệu hội tụ, được điều chỉnh bởi các tín hiệu môi trường khác nhau. Cuối cùng, trong 24 đột biến sad được phân tích trong nghiên cứu này, chỉ có ba đột biến có khiếm khuyết ở các gen có chức năng đã biết. Kết quả này cho thấy rằng nghiên cứu của chúng tôi đang khám phá các khía cạnh mới của sinh lý vi khuẩn.

Một phương pháp sinh lý học đã được phát triển, nhận ra rằng dòng máu qua gan, hoạt động của quá trình loại bỏ tổng thể (độ thanh thải nội tại), sự gắn kết thuốc trong máu và cấu trúc giải phẫu của tuần hoàn gan là những yếu tố sinh học chính quyết định đến việc làm sạch thuốc trong gan. Phương pháp này cho phép dự đoán định lượng cả mối quan hệ nồng độ/thời gian thuốc tự do và tổng nồng độ thuốc trong máu sau khi tiêm tĩnh mạch và uống, cũng như bất kỳ thay đổi nào có thể xảy ra do sự thay đổi của các tham số sinh học nói trên. Những xem xét này đã dẫn đến một phân loại sự chuyển hóa của thuốc dựa trên tỷ lệ loại bỏ ở gan. Phân loại đề xuất này cho phép dự đoán và diễn giải các tác động của sự khác biệt cá nhân trong hoạt động chuyển hóa thuốc, đường sử dụng, tương tác dược động học và trạng thái bệnh tật lên sự loại bỏ thuốc ở gan.

Khoa học tâm lý về thai kỳ đang phát triển nhanh chóng. Một trong những trọng tâm chính là các quá trình căng thẳng trong thai kỳ và tác động của chúng đến sinh non và cân nặng thấp khi sinh. Bằng chứng hiện tại chỉ ra rằng lo âu trong thai kỳ là một yếu tố rủi ro chủ chốt trong nguyên nhân gây sinh non, trong khi căng thẳng mãn tính và trầm cảm liên quan đến nguyên nhân gây cân nặng thấp khi sinh. Các quá trình trung gian chính mà những tác động này được quy cho, tức là cơ chế thần kinh nội tiết, viêm nhiễm, và hành vi, sẽ được xem xét một cách ngắn gọn, và nghiên cứu về việc ứng phó với căng thẳng trong thai kỳ cũng sẽ được khám phá. Bằng chứng về sự hỗ trợ xã hội và cân nặng khi sinh cũng sẽ được xem xét với sự chú ý đến những khoảng trống trong nghiên cứu về các cơ chế, mối quan hệ với bạn đời, và ảnh hưởng văn hóa. Các hậu quả phát triển thần kinh của căng thẳng trước sinh được làm nổi bật, và các nguồn lực phục hồi trong số những người phụ nữ mang thai được hình thành. Cuối cùng, một phương pháp lý thuyết đa cấp nhằm nghiên cứu lo âu thai kỳ và sinh non được trình bày để kích thích các nghiên cứu trong tương lai.

Tóm tắt: Bốn dấu ấn sinh học của sự oxy hóa protein thần kinh [tỷ lệ W/S của synaptosomes được đánh dấu spin MAL-6, hàm lượng carbonyl protein phản ứng với phenylhydrazine, hoạt động của glutamin synthetase (GS), hoạt động của creatin kinase (CK)] ở ba vùng não [tiểu não, tiểu thùy đỉnh dưới (IPL), và hồi hải mã (HIP)] của bệnh nhân mắc chứng mất trí nhớ do bệnh Alzheimer (AD) và đối tượng kiểm soát cùng độ tuổi đã được đánh giá. Những điểm kết thúc này chỉ ra rằng protein trong não AD có thể bị oxy hóa nhiều hơn so với đối tượng kiểm soát. Tỷ lệ W/S của synaptosomes hồi hải mã và tiểu thùy đỉnh dưới AD lần lượt thấp hơn 30 và 46% so với các giá trị tương ứng của mô từ não kiểm soát; tuy nhiên, sự khác biệt giữa tỷ lệ W/S của synaptosomes tiểu não AD và kiểm soát là không đáng kể. Hàm lượng carbonyl protein tăng 42 và 37% lần lượt ở các vùng HIP và IPL AD so với tiểu não AD, trong khi hàm lượng carbonyl ở HIP và IPL kiểm soát là tương tự với tiểu não kiểm soát. Hoạt động của GS giảm trung bình 27% trong não AD; hoạt động CK giảm 80%. Sự biến đổi theo vùng não của các dấu ấn sinh học nhạy cảm với oxy hóa này tương ứng với các đặc điểm mô học bệnh AD đã được thiết lập (mật độ mảng bám lão hóa và đám rối sợi thần kinh) và được song song bởi sự gia tăng của các vi tế bào miễn dịch. Những dữ liệu này chỉ ra rằng những vùng não có mật độ mảng bám lão hóa của AD có thể đại diện cho môi trường có căng thẳng oxy hóa tăng cao.