Clinostat - Clinostat

Clinostat
Diğer isimlerKlinostat, yatay klinostat, tek eksenli klinostat
Kullanımlarözellikle bitkilerde kullanılan yerçekiminin organizmalar üzerindeki etkisini azaltır
MucitJulius von Sachs
İlgili öğelerrastgele konumlandırma makinesi

Bir klinostat etkilerini ortadan kaldırmak için rotasyonu kullanan bir cihazdır. yerçekimsel bitki büyümesinde (yerçekimi ) ve gelişim (gravimorfizm ). Ayrıca etkilerini incelemek için kullanılmıştır. mikro yerçekimi açık hücre kültürleri, hayvan embriyolar ve örümcek ağları.

Açıklama

Tek eksenli (veya yatay) bir klinostat, bir motora bağlı bir diskten oluşur. Onlar başlangıçta saat mekanizması ama bugünlerde elektrik motoru kullanıldı. Disk dikey olarak tutulur ve motor, onu dakikada bir devir mertebesindeki hızlarda yavaşça döndürür. Diske yatay olarak tutulması için bir bitki tutturulmuştur. Yavaş dönme, bitkinin ortalama 360 derecenin üzerinde bir yerçekimi çekmesi yaşadığı anlamına gelir, böylece yaklaşık bir ağırlıksız çevre. Klinostatlar, yerçekiminin yanı sıra güneş ışığı ve diğer uyaranların etkilerini ortadan kaldırmak için de kullanılmıştır. Bu tip klinostat, yerçekiminin yokluğunu simüle etmek için tam olarak yatay olmalıdır. Klinostat yataydan bir açıda ise, büyüklüğü açıya bağlı olan net bir yerçekimi vektörü algılanır. Bu, yataydan yaklaşık bir açı gerektiren ay yerçekimini (yaklaşık 1/6 g) simüle etmek için kullanılabilir. 10 derece, yani günah−1(1/6).

Bir bitki, yerçekimine yalnızca yerçekimine tepki verir, eğer yerçekimi uyarımı, minimum sunum süresi (MPT) adı verilen kritik bir süreden daha uzun süre sürdürülürse. Birçok bitki organı için MPT, 10 ila 200 saniye arasında bir yerde bulunur ve bu nedenle bir klinostat, gravitropik bir tepkiden kaçınmak için benzer bir zaman ölçeğinde dönmelidir. Bununla birlikte, sunum süresi kümülatiftir ve eğer bir klinostatın dönüşü tek bir pozisyonda, 0,5 saniye kadar kısa süreler için bile tekrar tekrar durdurulursa, bir gravitropik tepki ortaya çıkabilir.[1] Hayvanlar için sunum süresi bundan bir veya iki kat daha hızlıdır, bu nedenle çoğu hayvan çalışması için yavaş rotasyon klinostatının kullanılması imkansızdır. Bununla birlikte, hızlı rotasyonlu klinostat hayvan hücre kültürleri ve embriyoların incelenmesi için kullanılabilir ve kullanılmaktadır.

Türler ve uygulama

  • Genel klinostat tipi, santrifüj etkilerinden kaçınmak için yavaş döner ve buna "yavaş rotasyonlu klinostat" adı verilir. En uygun dönme hızı konusunda tartışmalar olmuştur: eğer çok yavaşsa, bitkinin yerçekimine fizyolojik tepkilere başlaması için zamanı vardır; eğer çok hızlıysa merkezkaç kuvvetleri ve mekanik suşlar, eserleri ortaya çıkarır. Optimal dönme hızı, uzayda yetişen bitkilerde görüldüğü gibi mikro yerçekimine verilen 'gerçek' yanıtlarla karşılaştırılarak araştırılmıştır.[2] ve çoğu bitki sistemi için 0,3 ile 3 rpm arasında olduğu belirlenmiştir.
  • Hızlı dönen klinostat (genellikle 30 ila 150 rpm arasında dönen) tipik olarak sıvı ortamda sadece küçük numuneler (birkaç mm çaplı şişelerdeki hücre kültürleri) için kullanılabilir. Bu koşullar altında, daha büyük numunelerde kullanımını engelleyen aşırı santrifüj etkilerinden kaçınılır.
  • Tek eksenli bir klinostat, yalnızca dönme ekseni boyunca ağırlıksızlık etkisi yaratır. 3B veya iki eksenli bir klinostat (genellikle rastgele konumlandırma makinesi veya RPM), tüm yönlerde ortalama yerçekimi çekişi yapabilir. Bu makineler genellikle biri diğerinin içinde yer alan ve her biri bağımsız olarak dönen iki çerçeveden oluşur.
  • Mikro yerçekimini simüle etmek için klinostata bir alternatif, serbest düşüş makinesi (FFM). Küçük numunelere (hücre süspansiyonları gibi) izin verilir. serbest düşüş yaklaşık bir metre yerçekimi altında, serbest düşüş süresi bir saniyenin biraz altında. Daha sonra kısa süreli uygulanan büyük bir kuvvetle (20 ms için yaklaşık 20 g - "sıçrama") aparatın tepesine geri itilir ve tekrar düşmelerine izin verilir ve bu şekilde devam eder. Makinenin prensibi, zamanın çoğunun sıfır g serbest düşüşte geçirilmesidir. Yüksek g altında geçirilen sürelerin biyolojik örneklerin fizyolojik mekanizması tarafından tespit edilemeyecek kadar kısa olduğu varsayılır, bu da sonuç olarak sadece serbest düşüşte harcanan zamanı algılar.

Yatay klinostat kullanımıyla ilgili sorunlar

Mikro yerçekimini simüle etmek için klinostatların kullanımında bir dizi soruna işaret edilmiştir:

  • yerçekimi etkileri hala devam ediyor, sadece net yönleri yok. Bu nedenle, mikro yerçekimini simüle etmektense, en iyi şekilde omnilateral yerçekimi uyarımını tetikledikleri düşünülmektedir.[3]
  • büyük bitkilerin yaprakları dönerken sallanır; bu artışa neden olabilir etilen üretim, bu da başka türlü agravitropizme atfedilen bazı fenomenlere neden olabilir.[4] Diğer araştırmacılar bu yorumu sorguladı,[5] ve etilenin gravitropik yanıtta rolü olabileceği öne sürülmüştür.[6]
  • motordan kaynaklanan titreşim ve diğer hareket efektleri artefaktlara neden olabilir.

Tarih

Clinostat, 1879'da Julius von Sachs,[7] saat mekanizmasıyla çalışan bir makine yapan. Bununla birlikte, 1703 gibi erken bir tarihte, benzer bir konsepte öncülük edilmiştir. Denis Dodart. İlk elektrikle çalışan klinostat (1897) Newcombe tarafından yapıldı.[8]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ B.G. Pickard (1973) Avena koleoptilinin jeotropik tepki modelleri. I. Stimülasyonun açısına ve süresine bağlılık. Yapabilmek. J. Bot. 51: 1003-1021
  2. ^ C.J. Lyon (1970) Yatay klinostat için rotasyon hızı seçimi, Plant Physiol. 46, s. 355–358
  3. ^ A. Brown, A.O. Dahl ve D.K. Chapman (1976) Yatay klinostatın bir yerçekimi kompansatörü olarak kullanımına ilişkin sınırlama, Plant Physiol. 58, sayfa 127–130.
  4. ^ G R Deri, L E Kuvvet (1972) Clinostat Deneyleri Sırasında Etilen Üretiminin Artması Yaprak Epinastisine Neden Olabilir. Plant Physiol. 49 (2): 183-186
  5. ^ Raymond M Wheeler, Frank B. Salisbury (1981) Klinostasyona Bitki Tepkilerinin Yorumlanması: I. Mekanik Gerilmeler ve Etilen. Plant Physiol. 67 (4): 677-685
  6. ^ Raymond M Wheeler, Frank B Salisbury (1981) Yüksek Bitki Sürgünlerinde Gravitropizm: I. Etilen İçin Bir Rol. Plant Physiol. 67 (4): 686-690
  7. ^ F.G.J.R. von Sachs (1879) Ueber Ausschliessung der geotropischen und heliotropischen Krümmungen wärend des Wachsthums, Würzburger Arbeiten. 2, s. 209–225
  8. ^ F.C. Newcombe (1904) Bilimsel araştırma için bir araç olarak klinostatın sınırlamaları, Science 20, s. 376–379.

Alıntılar

  • Barjaktarović, Z .; Nordheim, A; Lamkemeyer, T; Fladerer, C; Madlung, J; Hampp, R; et al. (2007), "Arabidopsis hücre kültürlerinin hiper-g, 2-D klinorotasyonu ve 3-D rastgele konumlandırılmasına maruz kaldıktan sonra belirli proteinlerin miktarlarındaki değişikliklerin zaman süreci", J Exp Bot., 58 (15–16), s. 4357–63, doi:10.1093 / jxb / erm302, PMID  18182437

Dış bağlantılar

  • Clinostat Sayfası: Dünya üzerindeki uzay biyolojisi araştırmalarına ayrılmış bir web sitesi Clinopage
  • Yerçekimi deney web sitesi Klinostatlar
Patentler

Hücre kültürü (Sınıf 435 / 297.400)

  • ABD Patenti 5,104,802 , Rhodes, Percy H. (Huntsville, AL), Miller, Teresa Y. (Falkville, AL), Snyder, Robert S. (Huntsville, AL), " Hücre kültüründe mikro yerçekimini simüle etmek için içi boş fiber klinostat"