Дать характеристику цинку: дайте характеристику цинка по его положению в периодической системе и строению атома

alexxlab | 25.01.1983 | 0 | Разное

Содержание

Цинк: нахождение в природе, получение, физические и химические свойства, важнейшие соединения, месторождения в Казахстане.

Тема урока: Цинк: нахождение в природе, получение, физические и химические свойства, важнейшие соединения, месторождения в Казахстане.

Цель урока: дать общую характеристику d – элемента цинка, положение его в ПСХЭ, нахождение в природе, получение, его свойства, биологическая роль и о применении цинка и его сплавов.

 Задачи урока:

Образовательная: создать условия для изучения нового материала;

Развивающая: способствовать развитию умений характеризовать вещества по плану и сравнивать их, устанавливать причинно-следственные связи, формулировать выводы;

Воспитательная: способствовать формированию мировоззренческой идеи о взаимосвязи количественных и качественных изменений.

Тип урока: изучение нового материала;

Методы урока: наглядный, словесный, составление опорного конспекта;

Ход урока

 

1.      Организационный момент:

2. Опрос домашнего задания:

  1. Положение меди в ПСХЭ?

  2. Нахождение в природе?

  3. Получение меди?

  4. Физические свойства?

  5. Химические свойства?

  6. Соединения меди?

  7. Распознавание меди и ее соединений?

  8. Биологическая роль меди?

  9. Применение меди и ее сплавов?

3.  Изучение нового материала:

     Общая характеристика элемента

Цинк — элемент побочной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 30. Обозначается символом 

Zn (лат. Zincum). Простое вещество цинк  при нормальных условиях —хрупкий переходный металл голубовато-белого цвета (тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида цинка).

Zn + 30 )2 )8 )18 )2 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2

Степень окисления +2 ZnSO4 ZnO

      Происхождение названия. Слово «цинк» впервые встречается в трудах Парацельса, который назвал этот металл словом «zincum» или «zinken» в книге LiberMineralium. Это слово Zinke означает «зубец» (кристаллы металлического цинка похожи на иглы).

    

Нахождение в природе.

По содержанию в земной коре – 23 место

Содержится в полиметаллических рудах.

ZnS – цинковая обманка

ZnCO3 – цинковый шпат

Жезказганская область, Рудный Алтай.

Получение

Пирометаллургический способ

2 ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2

ZnO + C = Zn + CO

Гидрометаллургический способ

ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O

2 ZnSO4 + 2H2O = 2Zn + 2H2SO4 + O2

Физические свойства.

В чистом виде — довольно пластичный серебристо-белый металл. Обладает гексагональной решеткой. При комнатной температуре хрупок, при сгибании пластинки слышен треск от трения кристаллитов (обычно сильнее, чем «крик олова»). При 100—150 °C цинк пластичен. Примеси, даже незначительные, резко увеличивают хрупкость цинка.

     Химические свойства.

Типичный амфотерный металл. В ряду стандартных потенциалов расположен до железа.

На воздухе цинк покрывается тонкой пленкой оксида ZnO. При сильном нагревании сгорает с образованием амфотерного белого оксида ZnO:

2Zn + O2 = 2ZnO.

Цинк обычной чистоты активно реагирует с растворами кислот:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑,

Zn + HSO4(разб.)= ZnSO4 + H2

и растворами щелочей:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2↑,

образуя гидроксоцинкаты. С растворами кислот и щелочей очень чистый цинк не реагирует.

Zn + CI2 = ZnCI2

Zn + S = ZnS

Zn + h3O = ZnO + H2

Zn + 2H2SO4 (K) = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3Zn + 4H2SO4 = 3ZnSO4 + S + 4H2O

4Zn + H2SO4 = 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

     Применение.

·        Цинкование — 45-60 %

·        В медицине (оксид цинка как антисептик) — 10 %

·        Производство сплавов — 10 %

·        Производство резиновых шин — 10 %

·        Масляные краски — 10 %

 

    Содержание в продуктах питания

Среди продуктов, употребляемых в пищу человеком, наибольшее содержание цинка — в устрицах. Однако в тыквенных семечках содержится всего на 26 % меньше цинка, чем в устрицах. Например, съев 45 граммов устриц, человек получит столько же цинка, сколько содержится в 60 граммах тыквенных семечек. Практически во всех хлебных злаках цинк содержится в достаточном количестве и удобоусвояемой форме. Поэтому, биологическая потребность организма человека в цинке обычно полностью обеспечивается ежедневным употреблением в пищу цельнозерновых продуктов (нерафинированного зерна).

Содержание цинка:

·        ~0,25 мг/кг — яблоки, апельсины, лимоны, инжир, грейпфруты, все мясистые фрукты, зеленые овощи, минеральная вода.

·        ~0,31 мг/кг — мёд.

·        ~2—8 мг/кг — малина, черная смородина, финики, большая часть овощей, большинство морских рыб, постная говядина, молоко, очищенный рис, свёкла обычная и сахарная, спаржа, сельдерей, помидоры, картофель, редька, хлеб.

·        ~8—20 мг/кг — некоторые зерновые, дрожжи, лук, чеснок, неочищенный рис, яйца.

·        ~20—50 мг/кг — овсяная и ячменная мука, какао, патока, яичный желток, мясо кроликов и цыплят, орехи, горох, фасоль, чечевица, зеленый чай, сушёные дрожжи, кальмары.

·        ~30—85 мг/кг — говяжья печень, некоторые виды рыб.

·        ~130—202 мг/кг — отруби из пшеницы, проросшие зерна пшеницы, тыквенные семечки, семечки подсолнечника.

 

4. Закрепление изученного материала: выполнение заданий после параграфа 7.2 (приложение)

      

5.   Домашнее задание : §7.2, составить тест из 20 вопросов по теме медь.

Список препаратов с ЦИНКА ОКСИД

Международное наименование INN: Ph.Eur.

Однокомпонентные препараты

торговые наименования препаратов, содержащих только активное вещество ЦИНКА ОКСИД

Деситин®

Мазь д/наружн. прим. 40%: туба 57 г

рег. №: П N013720/01 от 17.06.08 Дата перерегистрации: 20.11.12
Присыпка детская

Порошок д/наружн. прим.: пакеты 2 г или 5 г 3, 5, 10, 20 или 30 шт., банки 40 г или 50 г 1 шт.

рег. №: ЛП-004524 от 31.10.17
Присыпка детская

Порошок д/наружн. прим.: банки или фл. 20 г, 30 г, 40 г или 50 г

рег. №: ЛП-005834 от 02.10.19
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5%: 100 г или 125 г фл.

рег. №: ЛП-005557 от 30.05.19
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5%: фл. 100 и 125 г

рег. №: ЛП-003792 от 17.08.16
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5%: 50 г, 100 г, 125 г или 200 г фл. 1 шт.

рег. №: ЛП-005549 от 31.05.19
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 мл: фл. 125 г

рег. №: 79/1096/12 от 24.10.79
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 мл: фл. 125 г

рег. №: Р N002650/01 от 07.04.09
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 мл: фл. 100 г или 125 г

рег. №: ЛСР-001738/10 от 05.03.10
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 мл: 100 или 125 г фл.

рег. №: ЛП-002120 от 02.07.13
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 г: фл. 50 г, 100 г, 125 г или 150 г

рег. №: ЛП-005667 от 19.07.19
Циндол

Сусп. д/наружн. прим. 12.5 г/100 г: 100 г или 125 г фл.

рег. №: ЛП-003684 от 16.06.16
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: банки или тубы

рег. №: ЛП-001817 от 29.08.12
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: тубы или банки

рег. №: 74/331/44 от 12.04.74
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: тубы 30 г, 40 г, банки 25 г, 40 г или 50 г

рег. №: ЛСР-002193/08 от 28.03.08 Дата перерегистрации: 25.05.10
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: тубы 20 г, 25 г, 30 г или 50 г; флаконы/банки 25 г, 30 г, 50 г или 100 г.

рег. №: ЛП-005485 от 22.04.19
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: туба 30 г

рег. №: ЛС-001411 от 03.05.11
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: 25 г, 30 г, 50 г или 100 г банки или тубы

рег. №: ЛП-004239 от 12.04.17
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: банки 25 г

рег. №: ЛС-000251 от 30.03.10
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: 25, 30 или 50 г банки

рег. №: 74/331/44 от 12.04.74
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: 25 г, 30 г, 50 г или 100 г банки или тубы

рег. №: ЛП-005953 от 02.12.19
Цинковая мазь

Мазь д/наружн. прим. 10%: 25 г или 1.5 кг банки, 30 г тубы, 15 кг мешки

рег. №: ЛСР-005106/10 от 01.06.10
Цинковая мазь

◊ мазь д/наружн. прим. 10%: 30 г туба

рег. №: ЛП-007471 от 07.10.2021
Цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 25%: 15 г, 20 г, 25 г или 30 г банки, 25 г или 30 г тубы

рег. №: ЛП-007468 от 04.10.2021
Цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 25%: банки 25 г или 40 г 1, 36, 49 или 64 шт., тубы 30 г или 40 г

рег. №: ЛСР-000086/10 от 15.01.10
Цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 25%: банки 25 г, тубы 30 г

рег. №: ЛСР-004520/10 от 21.05.10
Цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 25%: банки или тубы 25 г

рег. №: ЛП-000472 от 01.03.11
Цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 250 мг/1 мл: банки или тубы

рег. №: 67/554/174 от 11.07.67

Многокомпонентые препараты

торговые наименования многокомпонентых препаратов, в состав которых входит активное вещество ЦИНКА ОКСИД

Анестезол®

Суппозитории рект.: 10 шт.

рег. №: Р N002747/01 от 12.08.09
Антиоксикапс с цинком

Капс.: 20 шт.

рег. №: П N014939/01 от 08.09.08
Анузопрокт

Суппозитории рект.: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 21, 24, 25, 27, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 49, 50, 54, 56, 60, 63, 64, 70, 72, 80, 81, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛП-005396 от 11.03.19
Гальманин

Порошок д/наружн. прим. 2 г+10 г/100 г: 10, 20, 25, 30, 40 или 50 г банки, 2 г пакеты 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-002137 от 12.07.13
Гальманин

Порошок д/наружн. прим. 2 г+10 г/100 г: 2 г, 5 г, 10 г, 20 г или 25 г 6, 10, 15, 20, 24, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 120, 125, 200, 240, 250, 300. 400, 500 или 625 шт.; 20 г, 30 г, 40 г или 50 г банки

рег. №: ЛП-004532 от 13.11.17
Гальманин

Порошок д/наружн. прим.: 2 г, 5 г, 10 г, 20 г или 25 г пакеты 3, 5, 10, 12, 20, 25 или 30 шт., 20 г, 30 г, 40 г или 50 г банки 1 шт.

рег. №: ЛП-005655 от 12.07.19
Кальцемин®

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60 или 120 шт.

рег. №: П N015890/01 от 30.06.09 Дата перерегистрации: 07.07.16
Кальцемин® Адванс

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60 или 120 шт.

рег. №: П N015747/01 от 26.05.09 Дата перерегистрации: 04.07.16
Лавита®

Таб., покр. пленочной обол.: 30 или 100 шт.

рег. №: ЛП-000201 от 11.02.11
Линин

Мазь д/наружн. прим.: туба 30 г

рег. №: Р N000054/01 от 09.09.08
Мазь Флеминга®

Мазь д/местн. и наружн. примен. гомеоп.: 15 или 25 г банки или фл.

рег. №: Р N000727/01 от 30.07.07 Дата перерегистрации: 26.05.14
Мульти-Табс® Малыш

Таб. жевательные: 30 или 60 шт.

рег. №: П N012075/01 от 06.05.10
Мульти-табс® Перинатал

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: П N014384/01 от 11.05.10 Дата перерегистрации: 03.09.19
Мульти-табс® Юниор

Таб. жевательные: 30 или 60 шт.

рег. №: П N012061/01 от 06.05.10 Дата перерегистрации: 15.05.19
Мультимакс™ для беременных и кормящих

Таб., покр. оболочкой: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛСР-008021/09 от 13.10.09
Мультимакс™ для глаз

Таб., покр. пленочной обол.: 30, 60 или 90 шт.

рег. №: ЛСР-001554/08 от 14.03.08
Мультимакс™ для школьников

Таб., жевательные: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛСР-006278/09 от 10.08.09
Новоциндол

Сусп. д/наружн. прим., флаконы

рег. №: 79/1263/1 от 14.12.79
Пайлекс гем

Мазь д/наружн. прим.: туба 30 г в компл. с насадкой-аппликатором

рег. №: ЛП-000369 от 24.02.11 Дата перерегистрации: 08.10.18
Пиолизин

Мазь д/наружн. прим.: тубы 30 г, 50 г или 100 г 1 шт.; банки 250 г 10 шт.

рег. №: П N016103/01 от 04.02.10
Присыпка детская

Порошок д/наружн. прим. 80 г+10 г+10 г/100 г: банка 40 г

рег. №: Р N000921/01 от 31.08.07
Присыпка детская

Порошок д/наружн. прим. 80 г+10 г+10 г/100 г: банка 50 г

рег. №: Р N000921/01 от 31.08.07
Проктостезол

Суппозитории ректальные: 4, 5, 6, 8, 10 или 12 шт.

рег. №: ЛП-006182 от 23.04.20
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: банки

рег. №: 67/554/176 от 11.07.67
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: банки 25, 50, 60 или 450 г, тубы алюминиевые 40 г.

рег. №: ЛСР-002788/10 от 02.04.10
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: банки 25 г

рег. №: ЛП-000508 от 01.03.11
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: банки

рег. №: 67/554/176 от 11.07.67
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: 25 г или 50 г тубы, 25 г, 50 г или 100 г банки, 50 г или 100 г флаконы.

рег. №: ЛП-001109 от 03.11.11
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: 25 г банки или тубы

рег. №: ЛП-001617 от 02.04.12
Салицилово-цинковая паста

Паста д/наружн. прим. 20 мг+250 мг/1 г: 25 г, 30 г или 40 г банки; 30 г или 40 г тубы

рег. №: ЛП-001014 от 18.10.11
Селмевит Интенсив

Таб., покр. пленочной обол.: 60 шт.

рег. №: ЛСР-002242/07 от 17.08.07
Тауфон® Табс Лютеин

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 90, 100 или 120 шт.

рег. №: ЛСР-004215/07 от 26.11.07 Дата перерегистрации: 04.10.19
Теймурова паста

Паста д/наружн. прим.: туба 30 г

рег. №: ЛС-001675 от 05.08.11
Теймурова паста

Паста д/наружн. прим.: туба 50 г

рег. №: ЛС-000976 от 11.03.12
Теймурова паста

Паста д/наружн. прим.: банки, флаконы, тубы 30 или 50 г

рег. №: ЛП-001222 от 16.11.11
Теймурова паста

Паста д/наружн. прим.: 30, 40 или 50 г тубы или банки

рег. №: 73/461/24 от 15.06.73
Теймурова паста

Паста д/наружн. прим.: 30 или 50 г тубы, 30, 50 или 100 г банки, 50 или 100 г флаконы

рег. №: ЛП-001867 от 02.10.12

Описания препаратов с недействующими рег. уд. или не поставляемые на рынок РФ

9 Месяцев Витаминно-минеральный комплекс

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30 или 100 шт.

рег. №: ЛП-000167 от 13.01.11
Витрум®

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 100, 120 или 130 шт.

рег. №: П N012720/01 от 27.04.10
Витрум® Антиоксидант

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 50 или 60 шт.

рег. №: П N013395/01 от 15.08.07
Витрум® Бьюти

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 75, 90 или 100 шт.

рег. №: П N013938/01 от 13.08.07
Витрум® Бьюти Люкс

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: ЛСР-003496/09 от 08.05.09 Дата перерегистрации: 28.10.13
Витрум® Бьюти Принцесс

Таб., жевательные: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛСР-000863/10 от 10.02.10 Дата перерегистрации: 07.07.10
Витрум® Бьюти Элит

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛС-000183 от 24.02.10 Дата перерегистрации: 09.07.10
Витрум® Бэби

Таб., жевательные: 30 или 60 шт.

рег. №: П N015951/01 от 15.07.09 Дата перерегистрации: 11.04.12
Витрум® Вижн

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: П N015480/01 от 13.10.08
Витрум® Вижн Форте

Таб., покр. пленочной оболочкой: 15, 30, 60, 90, 100 или 120 шт.

рег. №: ЛС-001798 от 14.06.11
Витрум® Кидс

Таб. жевательные: 30 или 60 шт.

рег. №: П N015157/01 от 24.03.09
Витрум® Остеомаг

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: П N013230/01 от 11.08.11
Витрум® Перфоменс

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: П N013183/01 от 31.12.10
Витрум® Пренатал Форте

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 100 или 120 шт.

рег. №: П N012053/01 от 06.05.10 Дата перерегистрации: 29.07.10
Витрум® Тинейджер

Таб. жевательные: 30, 60, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛСР-002307/07 от 17.08.07
Витрум® Центури

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30, 60, 100, 120 или 130 шт.

рег. №: П N013531/01 от 29.03.11
Витрум® Юниор

Таб. жевательные: 30, 60 или 90 шт.

рег. №: П N015160/01 от 21.11.08
Гальманин-МФФ

Порошок д/наружн. прим. 2 г+10 г/100 г: 20 г или 30 г банки 1 шт., 2 г пакеты 5 или 10 шт.

рег. №: ЛС-000927 от 18.11.05
Джунгли с минералами

Таб. жевательные: 30 или 60 шт.

рег. №: П N014490/01 от 06.05.08 Дата перерегистрации: 30.05.16
Произведено: SAGMEL, (США)
Мульти-Табс® Актив

Таб., покр. пленочной обол.: 30 или 60 шт.

рег. №: П N015484/01 от 02.04.09
Мульти-Табс® Иммуно кидс

Таб.: 30, 60, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛП-000106 от 22.12.10
Мульти-Табс® Интенсив

Таб., покр. пленочной обол.: 30, 60 или 90 шт.

рег. №: П N015485/01 от 02.04.09
Мульти-Табс® Классик

Таб., покр. оболочкой: 30, 60, 90 или 100 шт.

рег. №: П N012067/01 от 06.05.10
Мульти-Табс® Макси

Таб., покр. оболочкой: 30 или 90 шт.

рег. №: П N012073/01 от 24.06.05
Мульти-табс® Тинейджер

Таб. жевательные (апельсиново-ванильные, кола и лимон, фруктовые): 30, 60 или 90 шт.

рег. №: П N015782/01 от 28.05.09
Мультимакс™ для дошкольников

Таб., жевательные: 30, 60, 90 или 120 шт.

рег. №: ЛСР-000863/10 от 10.02.10
Нейрокомплит

Таб., покр. пленочной обол.: 30 шт.

рег. №: ЛСР-002242/07 от 17.08.07
Теравит

Таб., покр. оболочкой: 30 шт.

рег. №: П N014576/01 от 13.08.08 Дата перерегистрации: 04.07.16
Произведено: SAGMEL, (США)
Теравит Антиоксидант

Таб., покр. пленочной обол.: 30 шт.

рег. №: П N013933/01 от 14.03.08 Дата перерегистрации: 06.06.16
Произведено: SAGMEL, (США)
Теравит Антистресс

Таб., покр. оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: ЛС-001551 от 28.04.06
Теравит Прегна

Таб., покр. оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: ЛС-001501 от 07.04.06
Теравит Тоник

Таб., покр. пленочной оболочкой: 30 или 60 шт.

рег. №: ЛСР-002351/08 от 02.04.08 Дата перерегистрации: 06.06.16
Произведено: SAGMEL, (США)
Фарматон Витал

Капс.: 30 или 100 шт.

рег. №: П N008544 от 15.02.11
Фарматон Витал

Капс.: 30 или 100 шт.

рег. №: П-8-242 N008544 от 15.02.11
Центрум

Таб., покр. оболочкой: 30, 60 или 100 шт.

рег. №: П N008621 от 30.09.05
Центрум Сильвер

Таб., покр. оболочкой: 25, 50 или 100 шт.

рег. №: П N011091 от 09.12.05

Конспект урока по теме “Цинк”

Дата_________ Класс__________

Тема урока: Цинк.

Цель урока: дать характеристику цинку по периодической системе. Изучить получение, химические и физические свойства цинка.

Задачи:

обучающая:- изучить общую характеристику металлов главной подгруппы II группы; – основные физические и химические свойства простых веществ, образованных этими элементами;

развивающая: – использовать знания, полученные на уроках, при подготовке к экзаменам по химии и биологии;

воспитательная: – воспитание осторожности при проведении опытов, осознание необходимости использования знаний разных предметов при подготовке к экзаменам.

Предметные результаты:

Знать:

строение атома цинка;

-положение его в ПСХЭ;

– свойства простых веществ образованных цинком;

Уметь:

-характеризовать химические элементы II группы главной подгруппы по положению в ПСХЭ Д.И.Менделеева и строению атома;

-составлять и записывать уравнения  реакций, характеризующих химические свойства металла и способы  их получения;

-на основании физических свойств указывать области применения металлов.

Метапредметные результаты:

умение соотносить свои действия с планируемыми результатами;

умение организовывать  учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками.   

Личностные результаты:

развитие ответственного отношения к учению;

развитие  осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку

Тип урока: комбинированный.

Методы: частично-поисковый.

Формы работы учащихся: фронтальная,  групповая.

Ход урока

1. Организационный момент

Приветствие. Проверка отсутствующих.

2. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания.

Опрос по теме :Золото, серебро.

Какое количество электронов на внешнем уровне у золота и серебра.

Какова сила данных металлов?

Какими способами можно получить данные металлы?

С какими веществами будет реагировать серебро?

С какими веществами будет реагировать золото?

3. Изучение новой темы.

Сплав латунный – очень древний,

Жил он в городе, деревне,

Он трудился в разных трубах,

Инструментах и шурупах.

За века латунь сумела

Хорошенько поработать.

Сам же Цинк – активный, белый,

Растворяется в кислотах.

О каком элементе мы будем говорить сегодня?

Данная тема пройдет по плану:

1. Нахождение в природе

2. Физические свойства

3.Получение

4. Химические свойства

1. Нахождение в природе

Цинк – распространенный элемент (0,0015 мол. %). Основные минералы цинка: цинковая обманка или сфалерит – ZnS, смитсонит – ZnCO3. Кадмий и ртуть – элементы редкие, но образуют рудные месторождения: гринокит – CdS, киноварь – HgS. Ртуть встречается в самородном состоянии.

2. Физические свойства

В виде простых веществ цинк, кадмий и ртуть – серебристо-белые металлы, ртуть при комнатной температуре находится в жидком состоянии.

3. Получение

Получение цинка и кадмия из сульфидных руд проводится в две стадии: окислительный обжиг, восстановление из оксидов углем:

2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SО2;

ZnO + C = Zn + CО

4. Химические свойства

Химические свойства цинка

Цинк – химически активный металл, обладает выраженными восстановительными свойствами, по активности уступает щелочно-земельным металлам. Проявляет амфотерные свойства.

  1. Взаимодействие с неметаллами

При сильном нагревании на воздухе сгорает ярким голубоватым пламенем с образованием оксида цинка:

2Zn + O2 = 2ZnO.

При поджигании энергично реагирует с серой:

Zn + S = ZnS.

С галогенами реагирует при обычных условиях в присутствии паров воды в качестве катализатора:

Zn + Cl2 = ZnCl2.

При действии паров фосфора на цинк образуются фосфиды:

Zn + 2P = ZnP2

или 3Zn + 2P = Zn3P2.

С водородом, азотом, бором, кремнием, углеродом цинк не взаимодействует.

  1. Взаимодействие с водой

Реагирует с парами воды при температуре красного каления с образованием оксида цинка и водорода:

Zn + H2O = ZnO + H2.

  1. Взаимодействие с кислотами

В электрохимическом ряду напряжений металлов цинк находится до водорода и вытесняет его из неокисляющих кислот:

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2;

Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2.

Взаимодействует с разбавленной азотной кислотой, образуя нитрат цинка и нитрат аммония:

4Zn + 10HNO3 = 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O.

Реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами с образованием соли цинка и продуктов восстановления кислот:

Zn + 2H2SO4 = ZnSO4 + SO2 + 2H2O;

Zn + 4HNO3 = Zn(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

  1. Взаимодействие со щелочами

Реагирует с растворами щелочей с образованием гидроксокомплексов:

Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

при сплавлении образует цинкаты:

Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2.

  1. Взаимодействие с оксидами и солями

Цинк вытесняет металлы, стоящие в ряду напряжения правее него, из растворов солей и оксидов:

Zn + CuSO4 = Cu + ZnSO4;

Zn + CuO = Cu + ZnO

III. Закрепление знаний.

1. Процесс свертывания крови у человека может нарушиться при недостатке в организме: 1) магния, 2) железа, 3) натрия, 4) кальция ?

2. Какие вещества придают костям твердость?

1) белки и жиры, 3) глюкоза и гликоген

2) соли кальция и фосфора 4) аминокислоты и нуклеиновые кислоты

Б) 1. Расположите металлы в порядке усиления восстановительных свойств:

Са, Ве, Ba, Mg, Sr, Ra.

  1. С какими из перечисленных веществ: кислород, сера, хлор, водород, вода, гидроксид натрия, серная кислота, хлорид калия реагирует кальций ?

IV. Домашнее задание:

CaO + H2O→

Mg + H2SO4

CaCO3

BaO + H2O→

N2 + Mg→

Ca + P→

Ca(OH)2 + H2SO4

TiO2 + Mg→

MgO + HCl→

H2SO4+ BaCl2

Mg(OH)2

Для реакций 5 и 6 составьте электронный баланс. Для реакций 7 и 10 составьте полные и сокращенные ионные реакции.

CaO + H2O→

Mg + H2SO4

CaCO3

BaO + H2O→

N2 + Mg→

Ca + P→

Ca(OH)2 + H2SO4

TiO2 + Mg→

MgO + HCl→

H2SO4+ BaCl2

Mg(OH)2

Для реакций 5 и 6 составьте электронный баланс. Для реакций 7 и 10 составьте полные и сокращенные ионные реакции.

CaO + H2O→

Mg + H2SO4

CaCO3

BaO + H2O→

N2 + Mg→

Ca + P→

Ca(OH)2 + H2SO4

TiO2 + Mg→

MgO + HCl→

H2SO4+ BaCl2

Mg(OH)2

Для реакций 5 и 6 составьте электронный баланс. Для реакций 7 и 10 составьте полные и сокращенные ионные реакции.

ПДК загрязняющих веществ – Челябинский гидрометеоцентр

Главная> Официальное> ПДК загрязняющих веществ

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей

в атмосферном воздухе населенных мест.

 

п/п

Примеси

ПДК, мг/м³

Класс

опасности

максимальные

разовые

среднесуточные

1

Пыль

0,5

0,15

3

2

Диоксид серы

0,5

0,05

3

3

Сульфаты растворимые

не установлена

 

4

Оксид углерода

5,0

3,0

4

5

Диоксид азота

0,2

0,04

2

6

Оксид азота

0,4

0,06

3

7

Фенол

0,01

0,003

2

8

Формальдегид

0,035

0,003

2

9

Фторид водорода

0,02

0,005

2

10

Сероводород

0,008

2

11

Аммиак

0,2

0,04

4

12

Бензол

0,3

0,1

2

13

Ксилолы

0,2

3

14

Толуол

0,6

3

15

Этилбензол

0,02

3

16

Бенз(а)пирен

0,1 мкг / 100 м³

1

тяжелые металлы, мкг/м³

17

Железо

40,0

2

18

Кадмий

0,3

1

19

Кобальт

0,4

1

20

Марганец

10,0

1,0

2

21

Медь

2,0

2

22

Никель

1,0

2

23

Свинец

1,0

0,3

1

24

Хром

1,5

1

25

Цинк

50,0

2

 

Примечание: Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03. Минздрав России.

 


 

Оценка качества воды водных объектов, входящих в Государственную службу наблюдений за загрязнением поверхностных вод (ГСН) в системе Росгидромета проводится по рыбохозяйственным нормативам – предельно допустимым концентрациям (ПДК). В таблице представлены рыбохозяйственные ПДК некоторых химических веществ, а также критерии высокого загрязнения (ВЗ) и экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ) воды этими веществами.

 

             Рыбохозяйственные ПДК и критерии ВЗ и ЭВЗ.

 

Ингредиент

Рыбохозяйственные

ПДК, мг/л

Высокое загрязнение

(ВЗ), мг/л

Экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ), мг/л

Класс опасности

1. Водородный показатель, рН

6,5-8,5 ед.рН

>9,5

>9,7

Усл. 4

2. Растворенный кислород

>4,0

<3,0

<2,0

Усл. 4

3. Кальций

180

1800

9000

Усл. 4

4. Магний

40

400

2000

Усл. 4

5. Сульфаты

100

1000

5000

Усл. 4

6. Хлориды

300

3000

15000

Усл. 4

7. Минерализация

1000,0

10000,0

 

Усл. 4

6. Азот аммония

0,40

4,0

20,0

Усл. 4

7. Азот нитритов

0,020

0,20

1,00

Усл. 4

8. Азот нитратов

9,1

91,0

455

3

9. Фосфаты (по фосфору)

0,200

2,0

10,0

Усл. 4

10. Железо общее

0,10

3,0

5,0

4

11. Медь

0,001

0,030

0,050

3

12. Цинк

0,01

0,10

0,50

3

13. Никель

0,01

0,10

0,50

3

14. Хром шестивалентный

0,02

0,20

1,0

3

15. Марганец

0,01

0,30

0,50

4

16. Кадмий

0,005

0,015

0,15

2

17. Свинец

0,006

0,018

0,18

2

18. Фториды

0,75

7,50

37,5

3

19. БПК5

2,0

10,0

40,0

Усл. 4

20. ХПК

15,0

150

750

4

21. Нефтепродукты

0,05

1,5

2,5

3

22. Фенолы

0,001

0,03

0,05

3

23. СПАВ

0,1

1,0

5,0

Усл. 4


Информер


Вы можете разместить этот информер на свой сайт!!!

подробнее…

 

Новая услуга: Изготовление сертификата о погоде в Вашу памятную дату (день рождения, день свадьбы и т.д.) т. 729-83-63,  232-09-58   подробнее… 


Это интересно

Ноябрь – ворота зимы


Ноябрь – предзимье, время резкой смены погоды. В текущем столетии повторяемость теплых ноябрей заметно увеличилась, холодные ноябри отмечались в Челябинске всего 4 раза. За последние годы самый холодный ноябрь наблюдался в 2016 году, а самый теплый – в 2013 году.
подробнее…

Предзимье


Уральская погода неустойчива. Осень может подарить и продолжительное бабье лето, и затяжное ненастье.
подробнее…

Новости


09.08.21
Комментарий главного синоптика Уральского УГМС Шепоренко Г.А.

подробнее…

03.06.21
Май 2021 года в Челябинске стал самым теплым за весь период инструментальных наблюдений за погодой с 1897 года.
подробнее…

Химия

Западно-Казахстанский индустриальный колледж»

 

 

 

«Утверждаю»                                                                                         «Согласовано»

Зам.директора по УР                                                                             Методист

Сисенгалиева М.Т.                                                               Мергенбаева Е.Н.

 

 

 

Открытый интегрированный урок по химии, географии и биологии на тему:

«Общая характеристика d–элементов. Месторождениямеди, цинка, хрома, железа и их соединений в Казахстане »

 

 

 

Рассмотрено на заседании МО

Естественно-математических дисциплин

Протокол № от «»2017г.

Председатель МО Галиева С.Б.

 

 

Провели: преподаватель химии и биологии Мырзагалиева Н.Х.

и преподаватель географии Тапишева Г.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уральск 2017

Тема урока: Общая характеристика d-элементов. Месторождения меди, цинка, хрома, железа иих соединений в Казахстане.

Цель урока: сформировать знания учащихся о химических элементах: меди, цинка, хрома, железа, об их основных свойствах, о нахождении этих металлов в природе, о месторождении металлов и их соединений вКазахстане; о биологической роли этих металлов в оранизмах, на основе самостоятельного поиска материала;

Задачи урока:

1.    Образовательные: получение новых знаний, умений, навыков учащихся по химическимd-элементам; умения применять полученные знания; расширения кругозора учащихся в области химии, географии и биологии.

2.    Развивающие: развитие позновательного интереса к предметам химии, географии и биологии; развитие навыков самостоятельной, творческой деятельности учащихся; развитие коммуникативных навыков; формирование навыков публичных выступлений.

3.    Воспитательные: осуществляя межпредметные связи курсов химии, географии и биологии формировать научное мировозрение; воспитать положительное отношение к получению знаний, уверенности в своих силах.

 

Интегрированный урок: химия, география, биология.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: игра.

Формы деятельности на уроке: групповая и индивидуальная.

Методы: частично-поисковые, словесные, репродуктивные, игра.

Оборудование урока: компьютер, проектор, презентация, периодическая система химических элементов.

Содержание урока:

1.    Организационный момент

2.    Актуализация знаний учащихся

3.    Изучение нового материала

4.    Закрепление знаний

5.    Задание на дом

6.    Оценивание

7.    Рефлексия

8.    Заключение

 

Ход урока

1.    Организационный момент (3мин)– приветствие класса, проверка готовности к уроку.

Ребята, вы любите путешествовать? (да)

А что дают путешествия людям?   (новые открытия, знания)

Эпиграф урока: «Жить – это значит узнавать» Д.И.Менделеев

Сегодня, мы с вами попробуем себя в роли геологов, которые отправляются в путешествие по Казахстану с целью новых открытий металлов. Мы уже познакомились с вами с металлами главных подгрупп, а сегодня выясним особенности строения и свойств металлов побочных подгрупп. Тема сегодняшнего урока: Общая характеристика d-элементов. Месторождения меди, цинка, хрома, железа и их соединений в Казахстане. (записывают тему урока).

Итак, чтобы начать путешествия мы должны с вами дать названия своим группам и затем двигаться согласно маршрутного листа. А для этого давайте отгадаем загадки:

1.    Очень древний я металл,

Счет столетьям потерял;

Наблюдатель египтянин,

имя дал –«небесный камень».

Я давно в названии века,

В организме человека.

Называют мной характер,

из меня почти весь трактор.

Очень в яблоке полезно,

И зовут меня ……  (Железо).

2.    Давно известно человеку:

Она тягуча и красна,

еще по бронзовому веку

знакома в сплавах всем она.

С горячей серной кислотой

дает нам синий купорос.  (Медь)

3.    Без него ржавеют машины

Без него не растут цветы

Без него не сделать резины

Без него не чувствуют носы

Да кто же он? Волшебник?

Что без него так трудно на Земле? (Цинк)

4.    Он тверд, тяжел и тугоплавок

И сталь прекрасную дает,

А от его больших добавок

Ржаветь она перестает .

Его валентность (нет сомненья)

Бывает шесть лишь иногда

А у его соединений

Окраска разная всегда. (Хром)

 

2.    Актуализация знаний (5 мин)– для того чтобы начать путешествия мы должны с вами собрать рюкзак. I-этап – собери рюкзак – дать характеристику элемента по положению в периодической системе. (Каждая группа дает характеристику своего металла по положению в период.системе по предложенному плану, делают запись в тетрадях, один участник группы отвечает у доски)

Характеристика

медь

цинк

хром

железо

Химический знак

 

 

 

 

Порядковый номер

 

 

 

 

Атомная масса

 

 

 

 

Номер периода

 

 

 

 

Номер группы и подгруппа

 

 

 

 

Состав атома

 

 

 

 

Строение атома

 

 

 

 

Электронная формула атома

 

 

 

 

Степень окисления в соединениях

 

 

 

 

 

Итак, мы выполнили с вами поставленную задачу, т.е. рассмотрели положение металлов в периодической системе химических элементов, пришли к выводу – являются элементами побочных подгрупп, происходит заполнение электронами d-подуровней, поэтому эти элементы называются d-элементами, проявляют положительные степени окисления, причем для них характерны переменные степени окисления. Рюкзак у нас собран. Переходим ко 2-этапу.

3.    Изучение нового материала(25 мин) – 2-этап – Центральный Казахстан – нахождение в природе, месторождения в Казахстане.Путеводителем нашего путешествия будет учитель географии ТапишеваГульшатБактыгалиевна, познакомит нас в виде каких минералов встречаются эти металлы и о месторождениях их в Казахстане. Задание: записать формулы соединений этих металлов, встречающихся в виде минералов и дать названия; составить геологическую карту полезных ископаемых.

3 этап –Северный Казахстан –физические свойства элемента.Описать физические свойства элемента металла. (работа с учебником, образцы металлов).

4 этап –Восточный Казахстан – химические свойства. Составить уравнения реакции согласно схемы и указать типы химических реакции. (работа в группе) Представитель каждой группы выполняет задание у доски.

5 этап –Южный Казахстан – биологическая роль металлов. Учитель биологии: уникальна биологическая роль d- элементов в жизнедеятельности организмов. Многие из них (медь, цинк, кобальт, железо и др.) являются микроэлементами. Содержание их в организмах растений и животных ничтожно, но они жизненно необходимы. Так, железо в теле взрослого человека имеется 4-5 г, 65% которого находится в гемоглобине крови. Гемоглобин придает крови красную окраску и осуществляет транспортировку кислорода от органов дыхания к различным тканям. Ионы железа необходимы для нормальной деятельности многих ферментов, для процесса кроветворения и для обмена веществ в организме. Недостаток железа в крови плохо отражается на здоровье человека, возникает малокровие. Связанное железо содержится во многих пищевых продуктах: ржаном хлебе, картофеле, яблоках, абрикосах, гречневой крупе. Необходимо вводить в рацион питания для профилактики малокровия.  Следующий элемент, медь – содержание его в растительных и животных организмах колеблется в широких пределах. Особенно богаты медью беспозвоночные – моллюски и членистоногие (крабы, осьминоги, кальмары). Еще в 19 веке при обследовании голубой крови улитки ученые пришли к выводу, что голубой цвет обусловлен содержанием в крови меди. Она содержится и в крови человека – примерно 0,001 мг\л. В организмах животных и человека медь концентрируется преимущественно в печени. Она участвует в процессах кроветворения, входит в состав многих ферментов, ускоряющих процессы окисления, стимулирует углеводный обмен, синтез гемоглобина и жиров, образование витаминов. Недостаток меди в организме человека ведет к анемии, у растений ухудшаются развитие и плодоношение. Однако ее избыток также вреден. Все соли меди ядовиты для человека. Цинк – играет важную роль, но до конца еще не выясненную роль в различных биологических процессах. Недостаток цинка в организме человека может привести к полному изменению вкусовых ощущений и восприятия запахов. Цинк содержится в красных кровяных тельцах и входит в состав ферментов, способствующих удалению из организмов основных продуктов окисления органических веществ. В среднем в организме находится около 3 г цинка, а его суточное потребление составляет 15 мг. Дефицит цинка у человека выражается в потере аппетита, нарушении в скелете и оволосении, повреждении кожи, замедлении полового созревания.Важную  роль цинк играет в заживлении ран. При дефиците цинка этот процесс идёт медленно в следствии снижения синтеза белка коллагена.

 Многие морские беспозвоночные служат накопителями цинка. Особенно богата цинком устрица, в которой содержание цинка достигает 0,7%. Из наземных растений довольно много цинка в грибах – лисичках и маслятах. Хром –организму человека хром жизненно необходим. Он входит в состав всех клеток, и ни один орган или ткань не обходится без этого элемента. В норме в организме постоянно должно быть около 6 мг хрома.Вместе с инсулином хром помогает организму усваивать сахар;
участвует в транспортировке белков; приводит в норму углеводный обмен и способствует поддержанию здорового веса; нормализует функцию щитовидной железы и стимулирует процессы регенерации.В сутки человеку требуется от 50 до 200 мкг хрома, но из неорганических соединений он усваивается плохо. При недостаточном поступлении хрома с пищей может развиться его дефицит, однако избыток хрома тоже опасен. В больших дозах хром становится токсичен для человека.Основными источниками хрома считаются пивные дрожжи и печень, поэтому хотя бы один раз в неделю стоит стараться включать их в своё меню. Недостаток хрома может привести к таким заболеваниям, как атеросклероз, ожирение, диабет, различные инфекции, а также при стрессах, тяжёлых нагрузках, острой нехватке белка, содержание хрома в организме падает.

4.    Закрепление материала (7 мин)– 6 этап – Путь домой в Западный Казахстан, в Уральск – выполнение теста. Каждой группе выдается конверт с тестовыми заданиями, которые соответствуют названию каждой группы. Самостоятельно каждый в группе выполняют тесты. После выполнения теста, группы получают ключи, выполняют взаимопроверку.

5.    Задание на дом (1мин) – § 6.1 – 6.5.; подготовить презентации на тему история возникновения этих металлов и их применение.

6.    Оценивание (1 мин)–

7.    Рефлексия (1 мин)– учащимся предлагается поделиться своим настроением.На дерево крепятся фрукты, если отличное настроения – яблоко, если немного расстроен – апельсин, лимон будет на земле , если вы полностью не удовлетворены уроком-игрой.

8.    Заключение (1 мин)– спасибо за урок! И закончим мы урок теми же словами, которыми мы начали «Жить – это значит узнавать». Стремитесь к новым знаниям, открытиям, победам.

Тестовые задания :

Для группы «Медь»:

1.    Какие физические свойства характеризуют медь?

А). металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

Б). серебристо-белый металл.

В). металл голубовато-серебристого цвета.

2.    Для меди в соединениях характерны степени окисления:

А). +8

Б). +1

В). +2.

3.    Выбери электронную формулу энергетического уровня атома меди:

А). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Б). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s1

B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

4.    Оксиды и гироксиды меди носят характер:

А). основной

Б). амфотерный

В). кислотный

5.    Недостаток меди в организме человека ведет:

А). сахарному диабету

Б). малокровии

В). анемии

Для группы «Цинк»:

1.    Какие физические свойства характеризуют цинк:

А). металл голубовато-серебристого цвета с сильным металлическим блеском.

Б). металл серебристо-белого цвета.

В). металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

2.    Для цинка в соединениях характерны степени окисления:

А). +1

Б). +3

В). +2

3.    Выбери электронную формулу энергетического уровня атома цинка:

А). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Б). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s2

B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

4.    Оксиды и гироксиды цинка носят характер:

А). основной

Б). амфотерный

В). кислотный

5.    Недостаток цинка в организме человека ведет:

А). сахарному диабету

Б). малокровии

В). к полному изменению вкусовых ощущений и восприятия запахов.

Для группы «Хром»:

1.    Какие физические свойства характеризуют хром?

А). металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

Б). металл серебристо-белого цвета с металлическим блеском, самый твердый и хрупкий

В). металл голубовато-серебристого цвета.

2.    Для хрома в соединениях характерны степени окисления:

А). +1

Б). +6

В). +2.

3.    Выбери электронную формулу энергетического уровня атома хрома:

А). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Б). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s1

B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

4.    Оксиды и гироксиды хрома носят характер:

А). основной

Б). амфотерный

В). кислотный

5.    Недостаток хрома в организме человека ведет:

А). сахарному диабету

Б). малокровии

В). анемии

 

Для группы «Железо»:

1.    Какие физические свойства характеризуют железо?

А). металл светло-розового цвета, тягучий, вязкий, легко прокатывается в листы.

Б). металл серебристо-белого цвета, обладающий свойством намагничиваться.

В). металл голубовато-серебристого цвета.

2.    Для железа в соединениях характерны степени окисления:

А). +1

Б). +3

В). +2.

3.    Выбери электронную формулу энергетического уровня атома железа:

А). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

Б). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p63d10 4s1

B). 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1

4.    Оксиды и гироксиды железа носят характер:

А). основной

Б). амфотерный

В). кислотный

5.    Недостаток железа в организме человека ведет:

А). сахарному диабету

Б). малокровии

В). анемии

Задания: 

Для группы «Медь»:

Напишите уравнения реакций, характеризующие следующие превращения и укажите типы химических реакций:

CuSO4Cu(NO3)2

CuO

                       CuCl2                                     Cu                  

 

Для группы «Цинк»:

Напишите уравнения реакций, характеризующие следующие превращения и укажите типы химических реакций:

Zn(NO3)2ZnO

Zn(OH)2

ZnSO4K2[Zn(OН)4 ]

 

Для группы «Хром»:

Напишите уравнения реакций, характеризующие следующие превращения и укажите типы химических реакций:

 

CrCr2O3CrCl3Cr(OH)3CrCl3

 

 

Для группы «Железо»:

Напишите уравнения реакций, характеризующие следующие превращения и укажите типы химических реакций:

 

FeFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3

 

 

 

 

 


 

Основные типы месторождений свинца и цинка (методы поисков, разведки и оценка)

Автор(ы):Амирасланов А.А.

Издание:Госгеолтехиздат, Москва, 1957 г., 212 стр.

Предлагаемая вниманию читателей работа по оценке свинцово-цинковых месторождений при поисках и разведках является первой попыткой дать в краткой форме геологическую характеристику основных типов свинцово-цинковых месторождений, описать применяемую методику поисков, предварительной и детальной разведки и рудничной геологической службы «а месторождениях этих металлов.

В работе выделяются основные типы свинцово-цинковых месторождений на основе характеристики вмещающих и слагающих рудные поля пород, с которыми прямо, косвенно или локально связываются свинцово-цинковые месторождения, с учетом формы рудных тел и вещественного состава «руд. Общие главы написаны, исходя из современных требований промышленности к свинцово-цинковым рудам.

Небольшие по объему главы, освещающие гидрогеологические, технологические и горнотехнические вопросы, имеют целью познакомить геологов-поисковиков, разведчиков и работников рудничной геологической службы с теми дополнительными вопросами, которые в значительной степени влияют на оценку свинцово-цинковых месторождений.

Геологу нельзя ни при каких условиях еабывать, что от детального изучения минералогического и вещественного состава, текстуры и структуры руд в значительной степени зависит выбор рационального метода переработки последних ,и извлечение всех полезных компонентов из руд с наибольшей полнотой. Минералог является первым помощником обогатителя в разработке рациональной схемы комплексной переработки руд. Следует также помнить, что материалы детального геологического, горнотехнического и гидрогеологического исследований месторождений служат одним из основных документов для проектирования горнорудных предприятий, в особенности для выбора системы разработки.

При составлении данной работы использованы собственные исследования автора, обширная специальная литература, равно как и отчеты о многочисленных месторождениях свинцово-цин-ковых руд, хранящиеся в различных геологических фондах.

Источник микроэлемента долголетия: чем полезен бразильский орех

https://ria.ru/20201120/orekh-1585577147.html

Источник микроэлемента долголетия: чем полезен бразильский орех

Источник микроэлемента долголетия: чем полезен бразильский орех – РИА Новости, 20.11.2020

Источник микроэлемента долголетия: чем полезен бразильский орех

Бразильский орех — это экзотический плод с уникальным витаминно-минеральным составом. О его целебных свойствах и для кого он вреден – в материале РИА Новости. РИА Новости, 20.11.2020

2020-11-20T17:46

2020-11-20T17:46

2020-11-20T17:55

продукты

бразилия

перу

боливия

орехи

здоровый образ жизни (зож)

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0b/14/1585574371_0:320:3072:2048_1920x0_80_0_0_6892f90c906d2aa39ac0d9e6360e0a7e.jpg

МОСКВА, 21 ноя — РИА Новости. Бразильский орех — это экзотический плод с уникальным витаминно-минеральным составом. О его целебных свойствах и для кого он вреден – в материале РИА Новости.Родина и история бразильского орехаВлажные тропические леса Амазонии считаются родиной бразильского ореха. Он растет на дереве под названием бертолетия на территории Бразилии, Гвианы, Венесуэлы, Боливии и Перу.Плоды растения очень похожи на кокосы, однако вместо белой мякоти внутри находятся длинные продолговатые зерна в плотной кожуре, которые мы и называем бразильскими орехами. Их также именуют американскими или южноамериканскими.Европейцы впервые познакомились с зернами бертолетии в Бразилии в ХVI веке. С 1633 года орехи начали экспортировать в Старый Свет.Чем полезен бразильский орехВ состав продукта входят очень важные и даже редкие компоненты. Среди них белки, жиры, клетчатка, магний, цинк, медь, фосфор, аргинин, витамин В1. Вместе они обеспечивают антиоксидантную защиту, укрепляют иммунитет, служат для профилактики респираторных заболеваний, улучшают состояние костной ткани, обмен веществ и пищеварение, а также благотворно влияет на кожу.Бразильский орех является рекордсменом по содержанию селена, который называют микроэлементом долголетия. Он необходим для гормонального баланса.Продукт является источником жирных кислот Омега 6 и 3. В сочетании с селеном и магнием они идеально подходят для людей, ведущих активный образ жизни: ускоряют метаболизм, повышают выносливость и восприимчивость к нагрузкам, способствует восстановлению после них, а также быстрее выводят токсины из организма. Клетчатка, входящая в состав орехов, благоприятно влияет на процесс похудения.КБЖУ бразильского ореха на 100 грамм:Когда он опасенНесмотря на всю пользу бразильского ореха, он может нанести и вред организму человека.Неумеренное употребление орехов может сказаться на работе почек, так как в ядрах содержится большое количество белка.Также важно следить за тем, чтобы в организм не попадала кожура плода. Она содержит токсичное вещество афлатоксин, которое может пагубно сказаться на состоянии печени.Как применяют в медицинеПоддержание половой функции – это главная польза бразильского ореха для мужчин. Большое количество селена в составе продукта пополняет запас микроэлемента в печени, почках, селезенке, яичках и семенных канатиках, чем повышает качество сексуальной жизни и дает возможность воспроизводить здоровое потомство.Кроме того, селен участвует в выработке тестостерона, помогая поддерживать половые органы в здоровом состоянии, и обеспечивает полноценный сперматогенез. Потому орех из Бразилии рекомендуется употреблять мужчинам, страдающим бесплодием, нарушением потенции, а также имеющим низкое качество спермы.Селен в составе продукта помогает сохранить и детородную функцию женщины. Микроэлемент важен для правильного созревания яйцеклеток, а также способствует продлению репродуктивного возраста. В разумных количествах орехи полезны беременным. Они помогают предотвратить клеточные мутации, а также снабжают организм женщины необходимыми веществами для полноценного развития плода. Однако перед приемом стоит все же проконсультироваться с врачом.Также орехи насыщены цинком, который помогает при лечении кожных высыпаний. А тиамин (он же витамин В1) необходим для сохранения молодости и качества волос и ногтей.В косметологии широко используют масло бразильского ореха. Оно является отличным увлажняющим компонентом в составе масок и кремов.Применение в кулинарииОрехи используют в приготовлении выпечки, десертов, пудингов, шоколада и мороженого, а также салатов, супов и горячих блюд. Также из ядер выжимают масло и используют при создании соусов и заправок.Суп из бразильских ореховИнгредиенты:Приготовление:Бразильские орехи обжарить в духовке при 200 градусах в течение 10 минут, затем дать им остыть, снять кожицу и измельчить ядра в блендере или кухонном комбайне.Бульон налить в кастрюлю, поставить на огонь, подогреть и вылить немного к орехам и перемешать до консистенции пасты.В кастрюлю с толстым дном насыпать муку, добавить сливочное масло и отправить на огонь. Обжарить массу до легкого золотистого оттенка, а затем влить понемногу бульон и перемешать, чтобы разбить комочки. После добавить туда ореховую массу, залить сливки, всыпать молотый мускатный орех, перец и соль.Варить суп на слабом огне до загустения примерно 20 минут. Затем разложить по порционным тарелкам и по желанию украсить зеленью.Салат с клубникой, авокадо и бразильским орехомИнгредиенты:Приготовление:Смешать мед, сок лимона, сахар и оливковое масло и поставить в холодильнике для охлаждения. Салатными листьями выстелить дно салатника. Авокадо нарезать небольшими кубиками, клубнику – чуть крупнее.Ядра обжаренных орехов сначала мелко нарезать, а потом истолочь в ступке.Выложить на листья салата слой авокадо, затем – клубники, а после посыпать все ореховой крошкой и залить остывшей заправкой.Как выбрать и хранитьПриобрести ядра можно в скорлупе или в очищенном виде. Предпочтение лучше отдать второму варианту, так как из-за долгого хранения орехов в скорлупе вырабатываются токсичные вещества, которые портят вкус и оказывают негативное воздействие на кишечник.Качественные орехи должны приятно пахнуть, не иметь прогорклого оттенка в аромате и разламываться со звонким хрустом. На вкус они должны напоминать кедровые орехи.Хранить продукт лучше всего в холодильнике, предварительно завернув в плотный непрозрачный пакет. Так он может пролежать в целости и сохранности до трех месяцев.Как правильно употреблятьЕсть плоды бразильского растения можно в сыром или жареном виде. Однако стоит помнить, что ядра очень калорийны, потому в день рекомендуется есть не более 2-3 штук.

https://ria.ru/20201113/makadamiya-1584542862.html

https://radiosputnik.ria.ru/20201110/orekh-1583957381.html

https://ria.ru/20201106/nastroenie-1583443784.html

https://ria.ru/20201110/spermatozoidy-1583892891.html

бразилия

перу

боливия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/0b/14/1585574371_0:0:2732:2048_1920x0_80_0_0_c410c05c7adb7fc8650b278c5d4a33f9.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

продукты, бразилия, перу, боливия, орехи, здоровый образ жизни (зож)

МОСКВА, 21 ноя — РИА Новости. Бразильский орех — это экзотический плод с уникальным витаминно-минеральным составом. О его целебных свойствах и для кого он вреден – в материале РИА Новости.

Родина и история бразильского ореха

Влажные тропические леса Амазонии считаются родиной бразильского ореха. Он растет на дереве под названием бертолетия на территории Бразилии, Гвианы, Венесуэлы, Боливии и Перу.

Плоды растения очень похожи на кокосы, однако вместо белой мякоти внутри находятся длинные продолговатые зерна в плотной кожуре, которые мы и называем бразильскими орехами. Их также именуют американскими или южноамериканскими.

Европейцы впервые познакомились с зернами бертолетии в Бразилии в ХVI веке. С 1633 года орехи начали экспортировать в Старый Свет.

Чем полезен бразильский орех

В состав продукта входят очень важные и даже редкие компоненты. Среди них белки, жиры, клетчатка, магний, цинк, медь, фосфор, аргинин, витамин В1. Вместе они обеспечивают антиоксидантную защиту, укрепляют иммунитет, служат для профилактики респираторных заболеваний, улучшают состояние костной ткани, обмен веществ и пищеварение, а также благотворно влияет на кожу.

13 ноября 2020, 19:03

Макадамия: целебные свойства короля орехов

Бразильский орех является рекордсменом по содержанию селена, который называют микроэлементом долголетия. Он необходим для гормонального баланса.

– При недостатке этого микроэлемента могут возникнуть депрессия, повышенная нервозность, апатия. Этих проблем можно избежать, если съедать пару бразильских орехов в день, – рассказала РИА Новости диетолог Тамила Арсеньева.

Продукт является источником жирных кислот Омега 6 и 3. В сочетании с селеном и магнием они идеально подходят для людей, ведущих активный образ жизни: ускоряют метаболизм, повышают выносливость и восприимчивость к нагрузкам, способствует восстановлению после них, а также быстрее выводят токсины из организма. Клетчатка, входящая в состав орехов, благоприятно влияет на процесс похудения.

КБЖУ бразильского ореха на 100 грамм:

  • 659 килокалорий;
  • 14,32 грамма белка;
  • 67,1 грамма жиров;
  • 4,24 грамма углеводов.

Когда он опасен

Несмотря на всю пользу бразильского ореха, он может нанести и вред организму человека.

– Продукт является активным аллергеном, поэтому людям с аллергическими реакциями следует быть с ним осторожными, – отметила Тамила Арсеньева.

Неумеренное употребление орехов может сказаться на работе почек, так как в ядрах содержится большое количество белка.

Также важно следить за тем, чтобы в организм не попадала кожура плода. Она содержит токсичное вещество афлатоксин, которое может пагубно сказаться на состоянии печени.

Как применяют в медицине

Поддержание половой функции – это главная польза бразильского ореха для мужчин. Большое количество селена в составе продукта пополняет запас микроэлемента в печени, почках, селезенке, яичках и семенных канатиках, чем повышает качество сексуальной жизни и дает возможность воспроизводить здоровое потомство.

Кроме того, селен участвует в выработке тестостерона, помогая поддерживать половые органы в здоровом состоянии, и обеспечивает полноценный сперматогенез. Потому орех из Бразилии рекомендуется употреблять мужчинам, страдающим бесплодием, нарушением потенции, а также имеющим низкое качество спермы.

10 ноября 2020, 16:14

В Роспотребнадзоре назвали продукт, снижающий холестерин

Селен в составе продукта помогает сохранить и детородную функцию женщины. Микроэлемент важен для правильного созревания яйцеклеток, а также способствует продлению репродуктивного возраста. В разумных количествах орехи полезны беременным. Они помогают предотвратить клеточные мутации, а также снабжают организм женщины необходимыми веществами для полноценного развития плода. Однако перед приемом стоит все же проконсультироваться с врачом.

Также орехи насыщены цинком, который помогает при лечении кожных высыпаний. А тиамин (он же витамин В1) необходим для сохранения молодости и качества волос и ногтей.

В косметологии широко используют масло бразильского ореха. Оно является отличным увлажняющим компонентом в составе масок и кремов.

Применение в кулинарии

Орехи используют в приготовлении выпечки, десертов, пудингов, шоколада и мороженого, а также салатов, супов и горячих блюд. Также из ядер выжимают масло и используют при создании соусов и заправок.

Суп из бразильских орехов

  • 300 грамм бразильских орехов;
  • 1,2 грамма бульона;
  • 40 грамм сливочного масла;
  • 40 грамм муки;
  • 1 грамм молотого мускатного ореха;
  • 200 миллилитров сливок;
  • соль и перец по вкусу.

Приготовление:

Бразильские орехи обжарить в духовке при 200 градусах в течение 10 минут, затем дать им остыть, снять кожицу и измельчить ядра в блендере или кухонном комбайне.

Бульон налить в кастрюлю, поставить на огонь, подогреть и вылить немного к орехам и перемешать до консистенции пасты.

В кастрюлю с толстым дном насыпать муку, добавить сливочное масло и отправить на огонь. Обжарить массу до легкого золотистого оттенка, а затем влить понемногу бульон и перемешать, чтобы разбить комочки. После добавить туда ореховую массу, залить сливки, всыпать молотый мускатный орех, перец и соль.

Варить суп на слабом огне до загустения примерно 20 минут. Затем разложить по порционным тарелкам и по желанию украсить зеленью.

6 ноября 2020, 19:11

Названы повышающие настроение продукты

Салат с клубникой, авокадо и бразильским орехом

  • 50 грамм бразильских ореха;
  • 1 авокадо;
  • 300 грамм клубники;
  • 4 пучка салата-латука;
  • 1 столовая ложка лимонного сока;
  • 1 столовая ложка меда;
  • 50 миллилитров оливкового масла;
  • половина столовой ложки сахара.

Приготовление:

Смешать мед, сок лимона, сахар и оливковое масло и поставить в холодильнике для охлаждения. Салатными листьями выстелить дно салатника. Авокадо нарезать небольшими кубиками, клубнику – чуть крупнее.

Ядра обжаренных орехов сначала мелко нарезать, а потом истолочь в ступке.

Выложить на листья салата слой авокадо, затем – клубники, а после посыпать все ореховой крошкой и залить остывшей заправкой.

Как выбрать и хранить

Приобрести ядра можно в скорлупе или в очищенном виде. Предпочтение лучше отдать второму варианту, так как из-за долгого хранения орехов в скорлупе вырабатываются токсичные вещества, которые портят вкус и оказывают негативное воздействие на кишечник.

Качественные орехи должны приятно пахнуть, не иметь прогорклого оттенка в аромате и разламываться со звонким хрустом. На вкус они должны напоминать кедровые орехи.

Хранить продукт лучше всего в холодильнике, предварительно завернув в плотный непрозрачный пакет. Так он может пролежать в целости и сохранности до трех месяцев.

Как правильно употреблять

Есть плоды бразильского растения можно в сыром или жареном виде. Однако стоит помнить, что ядра очень калорийны, потому в день рекомендуется есть не более 2-3 штук.

10 ноября 2020, 11:52НаукаНазван продукт, улучшающий сперматозоиды

Характеристика нанополимерной смолы на основе оксида цинка и карбамида формальдегида и ее влияния на физические характеристики древесноволокнистых плит средней плотности

DOI: 10.3390 / polym13030371.

Принадлежности Расширять

Принадлежности

  • 1 Кафедра машиностроения, Институт космических технологий, Исламабад 44000, Пакистан.
  • 2 Кафедра мехатроники, инженерно-технический университет, Пешавар 25120, Пакистан.
  • 3 Кафедра машиностроения, Инженерно-технологический университет, Пешавар 25120, Пакистан.
  • 4 Дизайн, производство и инженерный менеджмент, Университет Стратклайда, Глазго G1 1XJ, Шотландия, Великобритания.
  • 5 Соединенное Королевство Машиностроение, Имперский колледж Лондона, Эксикон Роуд., Лондон SW7 2AZ, Великобритания.
Бесплатная статья PMC

Элемент в буфере обмена

Waheed Gul et al. Полимеры (Базель). .

Бесплатная статья PMC Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

DOI: 10.3390 / полим13030371.

Принадлежности

  • 1 Кафедра машиностроения, Институт космических технологий, Исламабад 44000, Пакистан.
  • 2 Кафедра мехатроники, инженерно-технический университет, Пешавар 25120, Пакистан.
  • 3 Кафедра машиностроения, Инженерно-технологический университет, Пешавар 25120, Пакистан.
  • 4 Дизайн, производство и инженерный менеджмент, Университет Стратклайда, Глазго G1 1XJ, Шотландия, Великобритания.
  • 5 Соединенное Королевство Машиностроение, Имперский колледж Лондона, Эксибишн Роуд, Лондон SW7 2AZ, Великобритания.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Основная цель этой исследовательской работы состоит в том, чтобы охарактеризовать нанополимерно-карбамидоформальдегидную смолу на основе оксида цинка и определить физические характеристики древесноволокнистых плит средней плотности (МДФ).Принимая во внимание сухой вес натуральных волокон, наночастицы ZnO были добавлены в клей карбамидоформальдегид (UF) в четырех количествах: 0,0%, 1,0%, 2,0% и 3,0%, и их влияние было исследовано с точки зрения физических свойств МДФ. Морфология поверхности и кристаллическая структура нанонаполнителей ZnO, UF и UF-ZnO были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и рентгеноструктурного анализа (XRD), и в результате добавления наночастиц были достигнуты значительные улучшения. Термические свойства были проанализированы с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и термогравиметрического анализа (TGA), и было обнаружено, что увеличение концентрации наночастиц ZnO в конечном итоге улучшало отверждение нанонаполнителей UF-ZnO.Наконец, были исследованы плотность, набухание по толщине и свойства водопоглощения, и было обнаружено, что свойства набухания по толщине и водопоглощения были улучшены на 38% и 12%, соответственно, по сравнению с контрольным МДФ.

Ключевые слова: DSC; МДФ; SEM; TGA; XRD; физические свойства.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Принципиальная схема производства МДФ…

Рисунок 1

Принципиальная схема производства МДФ [2].

Рисунок 1

Принципиальная схема производства МДФ [2].

Рисунок 2

Сканирующая электронная микроскопия цинка…

Рисунок 2

Сканирующая электронная микроскопия наночастиц оксида цинка при ( a ) 10,000 ×, (…

фигура 2

Сканирующая электронная микроскопия наночастиц оксида цинка при увеличении ( a ) 10000 ×, ( b ) 25000 ×.

Рисунок 3

Рентгеноструктурный анализ цинка…

Рисунок 3

Рентгеноструктурный анализ наночастиц оксида цинка.

Рисунок 3

Рентгеноструктурный анализ наночастиц оксида цинка.

Рисунок 4

Изображение…

, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Рисунок 4

Изображение отвержденных нанонаполнителей UF-ZnO, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Рисунок 4

Изображение отвержденных нанонаполнителей UF-ZnO, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии.

Рисунок 5

Рентгеноструктурный анализ UF-ZnO…

Рисунок 5

Рентгеноструктурный анализ нанонаполнителей UF-ZnO.

Рисунок 5.

Рентгеноструктурный анализ нанонаполнителей UF-ZnO.

Рисунок 6

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR)…

Рисунок 6

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR) нанонаполнителей ZnO и UF-ZnO.

Рисунок 6

Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR) нанонаполнителей ZnO и UF-ZnO.

Рисунок 7

Дифференциальная сканирующая калориметрия ( DSC…

Рисунок 7

Дифференциальная сканирующая калориметрия ( DSC ) нанонаполнителей UF-ZnO.

Рисунок 7

Дифференциальная сканирующая калориметрия ( DSC ) нанонаполнителей UF-ZnO.

Рисунок 8

Термогравиметрический анализ (ТГА) анализ…

Рисунок 8

Термогравиметрический анализ (ТГА) нанонаполнителей UF-ZnO.

Рисунок 8

Термогравиметрический анализ (ТГА) нанонаполнителей UF-ZnO.

Все фигурки (8)

Похожие статьи

  • Влияние наночастиц оксида графена на физико-механические свойства древесноволокнистых плит средней плотности.

    Гул В., Алробей Х. Гул В. и др. Полимеры (Базель). 2021 31 мая; 13 (11): 1818. DOI: 10.3390 / polym13111818. Полимеры (Базель). 2021 г. PMID: 34072845 Бесплатная статья PMC.

  • Влияние наночастиц оксида железа на физические свойства древесноволокнистых плит средней плотности.

    Гул В., Алробей Х., Шах СРА, Хан А. Гул В. и др. Полимеры (Базель).2020 4 декабря; 12 (12): 2911. DOI: 10.3390 / polym12122911. Полимеры (Базель). 2020. PMID: 332 Бесплатная статья PMC.

  • Влияние наночастиц оксида алюминия на физико-механические свойства древесноволокнистых плит средней плотности.

    Alabduljabbar H, Alyousef R, Gul W., Shah SRA, Khan A, Khan R, Alaskar A. Alabduljabbar H, et al. Материалы (Базель). 2020 22 сентября; 13 (18): 4207.DOI: 10.3390 / ma13184207. Материалы (Базель). 2020. PMID: 32971816 Бесплатная статья PMC.

  • Влияние внедрения MWCNT на улучшение физико-механических характеристик древесноволокнистых плит средней плотности.

    Гул В., Алробей Х., Шах С.РА, Хан А., Хуссейн А., Асири А.М., Ким Дж. Гул В. и др. Наноматериалы (Базель). 2020 Декабрь 24; 11 (1): 29. DOI: 10,3390 / нано11010029.Наноматериалы (Базель). 2020. PMID: 33374335 Бесплатная статья PMC.

  • Наночастицы оксида цинка: синтез, антисептическая активность и механизм токсичности.

    Król A, Pomastowski P, Rafińska K, Railean-Plugaru V, Buszewski B. Król A, et al. Adv Colloid Interface Sci. 2017 ноя; 249: 37-52. DOI: 10.1016 / j.cis.2017.07.033. Epub 2017 26 августа. Adv Colloid Interface Sci.2017 г. PMID: 28

    2 Рассмотрение.

Процитировано

1 артикул
  • Влияние наночастиц оксида графена на физико-механические свойства древесноволокнистых плит средней плотности.

    Гул В., Алробей Х. Гул В. и др. Полимеры (Базель).2021 31 мая; 13 (11): 1818. DOI: 10.3390 / polym13111818. Полимеры (Базель). 2021 г. PMID: 34072845 Бесплатная статья PMC.

использованная литература

    1. Тагияри Х.Р., Хоссейни Г., Тармиан А., Пападопулос А.Н. Течение жидкости в термообработанной древесине бука, пропитанной нано-серебром, в различных средах. Прил. Sci. 2020; 10: 1919. DOI: 10.3390 / app10061919. – DOI
    1. Гул В., Акбар С. Р., Хан А., Ахмед С. Исследование морфологии поверхности и структурных характеристик МДФ и ХДФ; Материалы 5-й Международной конференции по достижениям машиностроения; Стамбул, Турция.17–19 декабря 2019 г.
    1. Гул В., Хан А., Шакур А. Влияние температуры горячего прессования на характеристики древесноволокнистых плит средней плотности (МДФ). Adv. Матер. Sci. Англ. 2017; 2017: 4056360. DOI: 10.1155 / 2017/4056360. – DOI
    1. Свайка К., Zielińska-Szwajka J., Trzepiecinski T. Экспериментальное исследование сверления МДФ инструментами, покрытыми TiAlN и ZrN. Материалы. 2019; 12: 386. DOI: 10.3390 / ma12030386. – DOI – ЧВК – PubMed
    1. Ур. Y., Лю Ю., Цзин В., Возняк М., Дамашявичюс Р., Шерер Р., Вей В. Контроль качества непрерывного процесса горячего прессования древесноволокнистых плит средней плотности с использованием нечеткого анализа режимов разрушения и последствий. Прил. Sci. 2020; 10: 4627. DOI: 10.3390 / app10134627. – DOI

Показать все 29 ссылок

LinkOut – дополнительные ресурсы

  • Источники полных текстов

  • Другие источники литературы

Синтез и характеристика ди (O-2,2-диметилпентан-3-илдитиокарбонатов) цинка, содержащих колиганды пиридина или тетраметилэтилендиамина, и исследование механизмов их термического превращения в нанокристаллический сульфид цинка

Ксантогенаты металлов являются универсальными предшественниками из одного источника для получения различных сульфидов металлов.В этом исследовании мы представляем синтез двух новых комплексов ксантогената цинка бис ( O -2,2-диметилпентан-3-ил-дитиокарбонато) ( N , N , N ′, N ‘-Тетраметилэтилендиамин) цинк ( II ) и бис ( O -2,2-диметилпентан-3-илдитиокарбонато) (пиридин) цинк ( II ). Тщательное исследование этих соединений выявило четкие различия в их структурных и термических свойствах. В то время как в комплексе, содержащем хелатирующий тетраметилэтилендиамин, ксантатные группы координируются монодентатным образом, они бидентантно координируются с атомом цинка в пиридинсодержащем комплексе.Оба соединения демонстрируют двухстадийное термическое разложение с начальной температурой 151 ° C и 156 ° C для тетраметилэтилендиамина и комплекса, содержащего пиридин, соответственно. Более того, на основе масс-спектрометрических исследований высокого разрешения выявлены разные механизмы для двух фаз разложения. В процессе термического преобразования образуется нанокристаллический сульфид цинка, и колиганд значительно влияет на размер его первичного кристаллита, который составляет 4,4 нм при использовании тетраметилэтилендиамина и 11.4 нм с использованием комплекса, содержащего пиридин, для образцов, приготовленных при температуре 400 ° C.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуйте снова?

Характеристика поглощения, связывания и транслокации цинка в интактных проростках хлебных и твердых сортов пшеницы | Физиология растений

Абстрактные

Твердая пшеница ( Triticum turgidum L.var durum ) имеют более низкую эффективность по цинку, чем сопоставимые сорта мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.). Чтобы понять физиологический механизм (ы), который придает эффективность Zn, в этом исследовании использовалось 65 Zn для изучения поглощения, связывания и перемещения корнями ионного Zn 2+ в ростки в проростках хлебных и твердых сортов пшеницы. Зависимое от времени накопление Zn 2+ в течение 90 мин было больше в корнях сорта мягкой пшеницы. Связывание с клеточной стенкой Zn 2+ не отличалось у двух сортов.В каждом сорте зависящий от концентрации приток Zn 2+ характеризовался плавной кривой насыщения, что свидетельствует о системе поглощения, опосредованной носителями. При очень низкой активности раствора Zn 2+ , уровни поглощения Zn 2+ были выше у сорта мягкой пшеницы. В результате константа Михаэлиса для поглощения Zn 2+ была ниже у сорта мягкой пшеницы (2,3 мкм), чем у сорта твердой пшеницы (3,9 мкм). Низкая температура снижает скорость притока Zn 2+ , предполагая, что метаболизм играет роль в поглощении Zn 2+ .Са в равной степени ингибировал поглощение Zn 2+ у обоих сортов. Транслокация Zn в побеги была выше у сорта мягкой пшеницы, что отражает более высокую скорость поглощения корнями. Исследование предполагает, что более низкая скорость поглощения Zn 2+ корнями может способствовать снижению эффективности цинка у сортов твердой пшеницы в условиях ограничения содержания цинка.

Почвы, содержащие недостаточный уровень необходимого для растений микронутриента Zn, распространены во всем мире. В результате дефицит Zn является широко распространенной проблемой сельскохозяйственных культур, особенно зерновых (Graham et al., 1992). Важность растительной пищи как источника цинка, особенно в маргинальных диетах в развивающихся странах, хорошо известна (Welch, 1993). Поэтому создание сельскохозяйственных культур, которые являются эффективными накопителями цинка, является потенциально важным направлением. Дефицит Zn в сельскохозяйственных культурах влияет не только на питание, но и на другие области здоровья человека. Еще одним следствием Zn-дефицитных почв является склонность растений, выращиваемых на таких почвах, накапливать тяжелые металлы. Например, в районе Великих равнин в Северной Америке, где уровни Zn в почве низкие и присутствует естественный Cd, твердая пшеница ( Triticum turgidum L.var durum ) зерна накапливают Cd в относительно высоких концентрациях (Wolnik et al., 1983). Присутствие Cd в продуктах питания представляет потенциальную опасность для здоровья человека, и в ответ на это были предложены международные торговые стандарты для ограничения уровней Cd в экспортируемом зерне (Комиссия Codex Alimentarius, 1993). Таким образом, существует потребность в понимании физиологических процессов, которые контролируют поступление Zn из почвенного раствора корнями и мобилизацию Zn в растениях.

В последние годы было продемонстрировано, что культурные растения различаются по способности поглощать Zn, особенно когда его доступность для корней ограничена.Эффективность Zn, определяемая как способность растения расти и давать хорошие урожаи на Zn-дефицитных почвах, варьируется в зависимости от сорта пшеницы (Graham and Rengel, 1993). В полевых испытаниях сорта твердой пшеницы показали, что они менее эффективны по цинку, чем сорта мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L.) (Graham et al., 1992). Аналогичным образом, сорта твердой пшеницы, как сообщалось, были менее эффективны в отношении цинка, чем сорта мягкой пшеницы, при выращивании в культуре гидропонных питательных веществ с хелатным буфером (Rengel and Graham, 1995a).

Физиологические механизмы, обеспечивающие эффективность цинка, не идентифицированы. Процессы, которые могут влиять на способность растения переносить ограниченные количества доступного Zn, включают более высокое поглощение корнями, более эффективное использование Zn и усиленную транслокацию Zn внутри растения. Cakmak et al. (1994) показали, что Zn-неэффективный сорт твердой пшеницы проявлял симптомы дефицита Zn раньше и сильнее, чем Zn-эффективный сорт мягкой пшеницы, даже несмотря на то, что концентрации Zn в тканях обеих линий были одинаковыми, что свидетельствует о различном использовании Zn в двух сортах. .Показано, что скорость транслокации цинка в побеги варьирует в зависимости от сорта сорго, хотя корреляции с эффективностью цинка не установлено (Ramani and Kannan, 1985). Сообщалось, что кинетика поглощения корнями варьируется между сортами риса, имеющими разную потребность в цинке, при этом сорта с высоким содержанием цинка демонстрируют стабильно более высокие скорости поглощения корнями (Bowen, 1986). Напротив, корреляция между эффективностью Zn и скоростью поглощения Zn корнями в хлебе и сортах твердой пшеницы не может быть продемонстрирована (Rengel and Graham, 1995b).

В злаках поступление Zn в корневую симплазму было предположено в виде свободного иона Zn 2+ (Halvorson and Lindsay, 1977), а также в форме комплексов Zn с небелковыми аминокислотами, известными как фитосидерофоры (Tagaki et al., 1984) или фитометаллофоры (Welch, 1993). Было показано, что зависимое от концентрации поглощение свободных ионов Zn 2+ является насыщаемым у нескольких видов, включая кукурузу (Mullins and Sommers, 1986), ячмень (Veltrup, 1978) и пшеницу (Chaudhry and Loneragan, 1972), что позволяет предположить поглощение ионов травами происходит через систему, опосредованную носителями.Однако некоторые из этих исследований подверглись критике на том основании, что использовались чрезмерно высокие (и физиологически нереалистичные) концентрации Zn 2+ (Kochian, 1993).

Это исследование было предпринято для изучения однонаправленного притока и транслокации Zn 2+ к побегам у Zn-эффективных линий мягкой пшеницы и Zn-неэффективных линий твердой пшеницы. Эксперименты проводились в отсутствие добавленных фитометаллофоров, и предполагается, что результаты представляют приток ионного Zn 2+ .Активность Zn в наномолярном диапазоне использовалась для более точного имитации уровней свободного Zn 2+ , встречающихся в естественных условиях в почвенном растворе. Представленные здесь результаты показывают, что Zn-эффективный сорт мягкой пшеницы сохранял более высокие скорости поглощения Zn, чем Zn-неэффективный сорт твердой пшеницы, особенно при низких (и физиологически значимых) активностях Zn 2+ в растворе.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Прирост рассады

Семена твердой пшеницы ( Triticum turgidum L.var durum cv Renville) и мягкой пшеницы ( Triticum aestivum L. cv Grandin) проращивали и высаживали в гидропонную среду, как описано в другом месте (Hart et al., 1998). Семена проращивали на увлажненной фильтровальной бумаге после поверхностной стерилизации, а затем переносили в гидропонную систему, состоящую из чашек из черной полиэтиленовой пленки с сетчатым дном, расположенных над раствором в светонепроницаемых черных полиэтиленовых горшках объемом 5 л, снабженных аэрационными трубками. Растворы для выращивания состояли из полного питательного раствора, включая хелатный буфер для контроля активности металлических микроэлементов на уровнях, адекватных для нормального роста (Norvell and Welch, 1993).Саженцы в горшках помещали в камеру для выращивания с плотностью потока фотонов от 400 до 500 мкмоль · м -2 с -1 и дневной / ночной температурой 20 ° C / 15 ° C (16/8 ч).

Эксперименты по поглощению

Корни интактных проростков мягкой пшеницы 8-дневного возраста или 10-дневных проростков твердой пшеницы извлекали из питательного раствора, погружали на 2 мин в деионизированную воду, а затем помещали на 30 мин в модифицированный раствор для поглощения (2 мм Mes-Tris [pH 6,0], 0,2 ммCaSO 4 , 12.5 мкм вод. Затем корни переносили в лунки (два корня на лунку) специально созданного устройства для поглощения, описанного ранее (Hart et al., 1993). Лунки заполняли 60 мл аэрированного раствора для поглощения, содержащего 5 мМ Mes-Tris (pH 6,0), 0,2 мМ CaSO 4 и 12,5 мкМ HBO 3 .Через 45 минут лунки опустошили и снова наполнили свежим поглощающим раствором. Затем эксперименты были инициированы добавлением от 0,012 до 1,8 мкКи 65 ZnCl 2 (NEN) плюс не меченый радиоактивным изотопом ZnSO 4 , если это необходимо для достижения желаемой концентрации Zn 2+ .

В экспериментах по измерению поглощения из растворов, содержащих свободный Zn 2+ с активностями менее 300 нм, EDTA был включен в раствор для поглощения, и активности свободного Zn 2+ были рассчитаны с использованием программы видообразования GEOCHEM-PC (Parker et al. ., 1994). В экспериментах, измеряющих поглощение при 2 ° C, поглощающие лунки заполняли льдом. Чтобы измерить связывание Zn 2+ со стенками клеток корня, корни обрабатывали для разрушения и удаления клеточного содержимого. Это было достигнуто путем погружения корней в смесь метанол: хлороформ (2: 1, об. / Об.) На 3 дня с последующим ополаскиванием на 2 дня в деионизированной воде. Сообщается, что корни, подвергнутые такой обработке, дают морфологически неповрежденный препарат клеточной стенки корня без содержания липидов (DiTomaso et al., 1992). Если не указано иное, во всех экспериментах использовался 20-минутный период поглощения.

Для экспериментов с импульсной меткой транслокации проростки удаляли из лунок после 20-минутного периода поглощения в 65 Zn 2+ и переносили в колбы объемом 1 л, содержащие в поглощающем растворе ZnSO 4 без радиоактивной метки. Для экспериментов по транслокации с непрерывной радиоактивной меткой проростки помещали в колбы объемом 1 л, содержащие 4 мкм 65 Zn 2+ . Поглощающий раствор заменяли свежим поглощающим раствором, содержащим 4 мкм 65 Zn 2+ после каждого сбора подмножества проростков в определенные моменты времени.Во всех экспериментах десорбция инициировалась в конце периода поглощения путем замены раствора для поглощения десорбционным раствором при 2 ° C, который содержал 5 мМ Mes-Tris (pH 6,0), 5 мМ CaSO 4 , 12,5 мкм H 3 BO 3 и 100 мкм ZnSO 4 . В экспериментах по транслокации проростки переносили из колб в приемные лунки для десорбции. После 15 мин десорбции (со сменой десорбционного раствора в середине периода десорбции) проростки извлекали из приемных лунок и помещали на влажные бумажные полотенца для удаления излишков раствора с корней.Корни вырезали, взвешивали и анализировали на содержание 65 Zn в гамма-счетчике Auto-Gamma 5530 (Packard, Meriden, CT).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Зависимое от времени накопление Zn 2+ в десорбированных корнях хлебных и твердых сортов пшеницы было линейным в течение не менее 90 мин (рис. 1). В течение этого периода корни погружали в раствор, содержащий 4 мкм Zn 2+ , и корни сорта твердой пшеницы накапливали меньше Zn 2+ , чем корни сорта мягкой пшеницы.Линии регрессии через точки данных имели значения r 2 для сортов хлеба и твердых сортов 0,984 и 0,987, соответственно, и пересекали ось y немного выше начала координат. Количество Zn 2+ , десорбированного из корней обеих линий пшеницы, зависело от активности Zn 2+ в поглощающем растворе (фиг.2). У сорта твердых сортов через 60 мин примерно 60% Zn 2+ десорбировалось из корней, которые накопили 65 Zn из раствора, содержащего 4 мкм Zn 2+ , тогда как около 15% было удалено из корней, которые абсорбировал 65 Zn из раствора 66 нмZn 2+ .Десорбция была быстрой в обоих случаях, 76% и 60% всего Zn 2+ было удалено через 60 минут десорбции, диссоциируя из корней в течение первых 2,5 минут после инкубации в 4 мкм и 66 нм Zn 2. + соответственно. Результаты были аналогичными для сорта мягкой пшеницы (не показано). В обоих сортах пшеницы процент Zn 2+ , десорбированного из корней, увеличивался по мере увеличения активности Zn 2+ , воздействию которого подвергались корни (Таблица I).

Рис.1.

Динамика накопления 65 Zn 2+ в проростках хлебной и твердой пшеницы. Корни инкубировали в растворе, содержащем 4 мкм 65 ZnSO 4 , и десорбировали в растворе, содержащем 100 мкм нерадиоактивного Zn. Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 1.

Динамика накопления 65 Zn 2+ в проростках хлеба и твердых сортов пшеницы.Корни инкубировали в растворе, содержащем 4 мкм 65 ZnSO 4 , и десорбировали в растворе, содержащем 100 мкм нерадиоактивного Zn. Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 2.

Десорбция 65 Zn 2+ из интактных корней твердой пшеницы после 20-минутного периода поглощения в растворах, содержащих 66 нм или 4 мкм ZnSO 4 . Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов.fr wt, Свежий вес.

Рис. 2.

Десорбция 65 Zn 2+ из интактных корней твердой пшеницы после 20-минутного периода поглощения в растворах, содержащих 66 нм или 4 мкм ZnSO 4 . Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. fr wt, Свежий вес.

Таблица I.

65 Накопление Zn в интактных корнях пшеницы с десорбцией и без нее

0,79 9063 9063 50 0,79 0,79 9063 9063 50 0,79
Сорт . Накопление .
Zn 2+ активность . без десорбции . Zn 2+ активность . с десорбцией . десорбированный .
мкм нмоль г −1 час −1 мкм нмоль г −1

%

Хлеб 0.0056 0,275 (0,022) 0,0062 0,248 (0,033) 10
0,055 1,68 (0,08) 0,059 1,67 (0,04) 1,67 (0,04) 13,0 (0,7) 0,77 11,1 (0,4) 15
8,0 76,1 (5,0) 8,0 37,7 (3,9)
Дурум 0.0060 0,300 (0,021) 0,0059 0,283 (0,014) 6
0,059 1,89 (0,11) 0,061 1,79 (0,06) 1,79 (0,06) 14,6 (0,6) 0,78 12,2 (0,4) 16
8,0 74,8 (4,2) 8,0 37,7 (3,8)04 50
Сорт . Накопление .
Zn 2+ активность . без десорбции . Zn 2+ активность . с десорбцией . десорбированный .
мкм нмоль г −1 час −1 мкм нмоль г −1

%

Хлеб 0.0056 0,275 (0,022) 0,0062 0,248 (0,033) 10
0,055 1,68 (0,08) 0,059 1,67 (0,04) 1,67 (0,04) 13,0 (0,7) 0,77 11,1 (0,4) 15
8,0 76,1 (5,0) 8,0 37,7 (3,9)
Дурум 0.0060 0,300 (0,021) 0,0059 0,283 (0,014) 6
0,059 1,89 (0,11) 0,061 1,79 (0,06) 14,6 (0,6) 0,78 12,2 (0,4) 16
8,0 74,8 (4,2) 8,0 37,7 (3,8) 50 Таблица04 50 .

65 Накопление Zn в интактных корнях пшеницы с десорбцией и без нее

0,79 9063 9063 50 0,79 0,79 9063 9063 50 0,79
Сорт . Накопление .
Zn 2+ активность . без десорбции . Zn 2+ активность . с десорбцией . десорбированный .
мкм нмоль г −1 час −1 мкм нмоль г −1

%

Хлеб 0.0056 0,275 (0,022) 0,0062 0,248 (0,033) 10
0,055 1,68 (0,08) 0,059 1,67 (0,04) 1,67 (0,04) 13,0 (0,7) 0,77 11,1 (0,4) 15
8,0 76,1 (5,0) 8,0 37,7 (3,9)
Дурум 0.0060 0,300 (0,021) 0,0059 0,283 (0,014) 6
0,059 1,89 (0,11) 0,061 1,79 (0,06) 1,79 (0,06) 14,6 (0,6) 0,78 12,2 (0,4) 16
8,0 74,8 (4,2) 8,0 37,7 (3,8)04 50
Сорт . Накопление .
Zn 2+ активность . без десорбции . Zn 2+ активность . с десорбцией . десорбированный .
мкм нмоль г −1 час −1 мкм нмоль г −1

%

Хлеб 0.0056 0,275 (0,022) 0,0062 0,248 (0,033) 10
0,055 1,68 (0,08) 0,059 1,67 (0,04) 1,67 (0,04) 13,0 (0,7) 0,77 11,1 (0,4) 15
8,0 76,1 (5,0) 8,0 37,7 (3,9)
Дурум 0.0060 0,300 (0,021) 0,0059 0,283 (0,014) 6
0,059 1,89 (0,11) 0,061 1,79 (0,06) 14,6 (0,6) 0,78 12,2 (0,4) 16
8,0 74,8 (4,2) 8,0 37,7 (3,8) 50 сент. Зависимая кинетика поглощения для обоих сортов пшеницы характеризовалась кривыми ненасыщения, которые становились линейными при активности Zn 2+ более 20 мкм (рис.3). Эти кривые можно графически разделить на насыщаемые и линейные компоненты. Кинетические константы для насыщаемых компонентов были получены путем подгонки гиперболической кривой к расчетным точкам насыщаемых данных. Значения K m и V max были выше у твердых сортов пшеницы, чем у сорта мягкой пшеницы. При низкой активности Zn 2+ скорость поглощения Zn 2+ была выше у сорта мягкой пшеницы (рис. 4).

Рис. 3.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ в неповрежденном хлебе и корнях твердой пшеницы.Данные на каждой панели взяты из двух отдельных экспериментов (активности Zn: 0,1–300 нм и 0,5–80 мкм). Закрашенные символы обозначают общее поглощение. Пунктирные линии представляют собой линейные компоненты, полученные из линий регрессии через пять точек данных наивысшей концентрации. Открытые символы представляют собой насыщаемые компоненты, полученные вычитанием линейного компонента из точек общего поглощения. Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 3.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ в неповрежденном хлебе и корнях твердой пшеницы. Данные на каждой панели взяты из двух отдельных экспериментов (активности Zn: 0,1–300 нм и 0,5–80 мкм). Закрашенные символы обозначают общее поглощение. Пунктирные линии представляют собой линейные компоненты, полученные из линий регрессии через пять точек данных наивысшей концентрации. Открытые символы представляют собой насыщаемые компоненты, полученные вычитанием линейного компонента из точек общего поглощения.Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 4.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ в неповрежденном хлебе и корнях твердой пшеницы. Растворы для захвата содержали 250 нм EDTA и различные концентрации 65 ZnSO 4 (50-800 нм). Активность Zn 2+ , показанная на оси x , была рассчитана с использованием программы видообразования GEOCHEM-PC.Точки данных и столбцы представляют собой средние и значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. Врезка: низкое значение Zn 2+ точек данных активности, нанесенных на развернутые оси. fr wt, Свежий вес.

Рис. 4.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ в неповрежденном хлебе и корнях твердой пшеницы. Растворы для захвата содержали 250 нм EDTA и различные концентрации 65 ZnSO 4 (50-800 нм). Активность Zn 2+ , показанная на оси x , была рассчитана с использованием программы видообразования GEOCHEM-PC.Точки данных и столбцы представляют собой средние и значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. Врезка: низкое значение Zn 2+ точек данных активности, нанесенных на развернутые оси. fr wt, Свежий вес. Поглощение

Zn 2+ у обоих сортов резко ингибировалось, когда корни подвергались воздействию низких температур или обработке для удаления клеточного содержимого (рис. 5). Поглощение Zn 2+ интактными корнями при 2 ° C было ингибировано на 70-85% у сорта мягкой пшеницы (рис.5) и на 80-85% у сорта твердой пшеницы (не показано) по сравнению с поглощением в 23 раза. ° C.Метанол: корни, обработанные хлороформом, показали снижение поглощения на 70–80% (хлеб) и от 60 до 80% (твердые вещества) при 23 ° C по сравнению с интактными корнями. При 2 ° C поглощение Zn 2+ метанолом: корни, обработанные хлороформом, дополнительно снижались у обоих сортов до примерно 85% ингибирования. Приток Zn 2+ в обоих сортах пшеницы также подавлялся кальцием (рис. 6). Повышение активности Са вызывало большее ингибирование захвата Zn 2+ с аналогичным ответом у обоих сортов.

Рис. 5.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ при 23 ° C и 2 ° C в интактных корнях мягкой пшеницы и в корнях мягкой пшеницы, обработанных для удаления клеточного содержимого.Пунктирная линия представляет линейную составляющую (Lin. Comp.), Полученную на фиг. 3A. Точки данных и столбцы представляют собой средние и эти значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. Метанол: обработанный хлороформом; fr wt, Свежий вес.

Рис. 5.

Зависимое от концентрации поглощение 65 Zn 2+ при 23 ° C и 2 ° C в интактных корнях мягкой пшеницы и в корнях мягкой пшеницы, обработанных для удаления клеточного содержимого. Пунктирная линия представляет линейную составляющую (Lin.comp.), полученный из рисунка 3A. Точки данных и столбцы представляют собой средние и эти значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. Метанол: обработанный хлороформом; fr wt, Свежий вес.

Рис. 6.

Поглощение 65 Zn 2+ корнями хлеба и проростками твердой пшеницы. Поглощающие растворы содержали 2 мкм 65 ZnSO 4 и различные концентрации Ca. Точки данных и столбцы представляют собой средние и эти значения четырех повторов.Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 6.

Поглощение 65 Zn 2+ корнями хлеба и проростками твердой пшеницы. Поглощающие растворы содержали 2 мкм 65 ZnSO 4 и различные концентрации Ca. Точки данных и столбцы представляют собой средние и эти значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

У проростков с корнями, подвергнутыми воздействию 65 Zn 2+ в трех концентрациях в течение 20 мин, а затем перенесенных в растворы, содержащие аналогичные концентрации немеченого Zn 2+ , перемещение Zn 2+ в побеги было временем и концентрацией. зависимы у обоих сортов пшеницы (рис.7). Концентрация Zn 2+ в побегах увеличивалась у обоих сортов в течение 12-часового периода, при этом наибольшие концентрации в побегах наблюдались у проростков, подвергшихся воздействию поглощающего раствора, содержащего 4 мкм Zn 2+ . Когда корни проростков подвергались непрерывному воздействию 4 мкм 65 Zn 2+ , уровни Zn 2+ в побегах линейно увеличивались в течение как минимум 24 часов (рис. 8). Сорт мягкой пшеницы накапливал примерно вдвое больше Zn 2+ , чем сорт твердой пшеницы (рис.8). Распределение поглощенного Zn внутри растения (измеренное как соотношение Zn 65 Zn побеги: корень) было одинаковым для обоих сортов (Таблица II).

Рис. 7.

Зависимая от времени транслокация 65 Zn от корней к побегам у интактных проростков хлебных (A) и твердых (B) сортов пшеницы. Корни погружали на 20 мин в растворы, содержащие разную активность 65 Zn 2+ , а затем переносили в растворы, содержащие аналогичные концентрации нерадиоактивного ZnSO 4 .Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения трех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 7.

Зависимая от времени транслокация 65 Zn от корней к побегам у интактных проростков хлебных (A) и твердых (B) сортов пшеницы. Корни погружали на 20 мин в растворы, содержащие разную активность 65 Zn 2+ , а затем переносили в растворы, содержащие аналогичные концентрации нерадиоактивного ZnSO 4 .Точки данных и столбцы представляют собой средние и стандартные значения трех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Рис. 8.

Зависящая от времени транслокация 65 Zn побегами в интактных проростках хлебных и твердых сортов пшеницы. Корни непрерывно погружали в растворы, содержащие 4 мкм 65 ZnSO 4 . Точки данных представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных.fr wt, Свежий вес.

Рис. 8.

Зависящая от времени транслокация 65 Zn побегами в интактных проростках хлебных и твердых сортов пшеницы. Корни непрерывно погружали в растворы, содержащие 4 мкм 65 ZnSO 4 . Точки данных представляют собой средние и стандартные значения четырех повторов. Планки погрешностей не выходят за пределы некоторых точек данных. fr wt, Свежий вес.

Таблица II.

65 Разделение цинка в интактных проростках пшеницы

905 905
Время . Хлеб . Durum .
h Выстрел [Zn]: корень [Zn] 1-a
2 8,2 (1,3) 8,1 (0,8) 1,3 (14,2) 1,2 (14,7)
8 17,1 (2,1) 16,0 (3,1)
12 24,6 (5,0) 19.7 (1,8)
24 45,7 (6,8) 42,1 (1,9)
905 905 90,8583 45,74
Время . Хлеб . Durum .
h Выстрел [Zn]: корень [Zn] 1-a
2 8,2 (1,3) 8,1 (0,8) 14,2 (1,3) 14.7 (1,2)
8 17,1 (2,1) 16,0 (3,1)
12 24,6 (5,0) 19,7 (1,8)
24 42,1 (1,9)
Таблица II.

65 Разделение цинка в интактных проростках пшеницы

Время . Хлеб . Durum .
h Shoot [Zn]: root [Zn] 1-a
2 8.2 (1,3) 8,1 (0,8)
4 14,2 (1,3) 14,7 (1,2)
8 17,1 (2,1) 16,0 (3,1)
24,6 (5,0) 19,7 (1,8)
24 45,7 (6,8) 42,1 (1,9)
Время . Хлеб . Durum .
h Shoot [Zn]: root [Zn] 1-a
2 8,2 (1,3) 8,1 (0,8) 3 5 1,3 (14,2) 1,2 (14,7)
8 17,1 (2,1) 16,0 (3,1)
12 24,6 (5,0) 19,7 (1,8)
45,7 (6.8) 42,1 (1,9)

ОБСУЖДЕНИЕ

Zn

2+ Переплет

Несколько линий доказательств указывают на то, что в этих экспериментах имело место ограниченное количество необмениваемого связывания Zn 2+ со стенками клеток корня пшеницы. Линии регрессии, проведенные через точки данных на Рисунке 1, пересекают ось y немного выше начала координат, указывая на относительно небольшое количество быстро связанного Zn 2+ , которое не было удалено из корней в нашем 15-минутном режиме десорбции.Данные на рисунке 2 показывают, что большая часть свободно диссоциируемого Zn 2+ была удалена из корней в течение первых 5 минут десорбции и, вероятно, пришла из свободного пространства клеточной стенки. Эта интерпретация согласуется с данными по оттоку Санта-Мария и Кольятти (1988), которые измерили период полураспада Zn 2+ из свободного пространства в клеточной стенке корня пшеницы около 4 минут. Кроме того, большее количество Zn, десорбировавшееся из корней, подвергшихся более высокой активности Zn 2+ (рис.2; Таблица I) предполагает пропорциональное высвобождение Zn 2+ из свободного пространства клеточной стенки и ограниченную степень прочного связывания с клеточной стенкой или компонентами мембраны.

Линейный кинетический компонент для притока Zn 2+ (рис. 3), который преобладает при высокой активности Zn 2+ в поглощающем растворе, можно интерпретировать как представляющий неспецифическое связывание Zn 2+ с компонентами клеточной стенки. что остается после десорбции. Доказательства связывания двухвалентных катионов со стенками клеток корня, которые сопротивляются десорбции при воздействии высоких концентраций катионов, наблюдались ранее (DiTomaso et al., 1992; Харт и др., 1992; Lasat et al., 1996). В качестве средства оценки связывания Zn 2+ со стенками клеток корня пшеницы было измерено поглощение в интактных корнях, подвергшихся воздействию низких температур в течение периода поглощения. Было показано, что низкая температура ингибирует поглощение Zn 2+ ячменем (Schmid et al., 1965) и сахарным тростником (Bowen, 1969).

Значительное снижение поглощения Zn 2+ корнями мягкой пшеницы в условиях низких температур (рис. 5) согласуется с полученными ранее результатами.Кроме того, график поглощения Zn 2+ в холодных условиях показывает преимущественно линейное качество, которое согласуется с линейными компонентами на Рисунке 3. Для сравнения линейный компонент с Рисунка 3A был перенесен на Рисунок 5. Чем больше Количество связанного с корнем Zn 2+ в эксперименте по низкотемпературному поглощению по сравнению с измененным линейным компонентом, вероятно, представляет собой низкий уровень поглощения Zn 2+ в холодных условиях в дополнение к неспецифическому связыванию Zn 2+ .Слегка насыщающийся характер графика поглощения при низких температурах поддерживает эту интерпретацию.

Ассоциация Zn 2+ с корнями, обработанными для удаления клеточного содержимого, должна состоять из неспецифического связывания Zn 2+ , и графики на Рисунке 5 показывают гораздо меньшие количества Zn 2+ , связанные с корнями, подвергнутыми этой обработке. . Более высокие количества связывания Zn 2+ в корнях, обработанных метанолом: хлороформом, по сравнению с перенесенным линейным компонентом (рис.5) может отражать большую доступность к сайтам связывания внутренней клеточной стенки, открывающимся при удалении корневой симплазмы. Кроме того, анализ корней, обработанных метанолом: хлороформом (данные не показаны), выявил присутствие остаточного белка, который также мог способствовать более высокому уровню связывания Zn 2+ . Кроме того, свежая масса корней, обработанных метанолом и хлороформом, была примерно на 25% ниже, чем масса интактных корней из-за отсутствия интактных клеток, и это привело бы к завышению оценки связывания Zn 2+ в пересчете на массу. .

Взятые вместе, данные экспериментов с интактными корнями, подвергнутыми воздействию низкой температуры, а также данные из корней, обработанных метанолом: хлороформом, подтверждают интерпретацию, что линейные компоненты на Рисунке 3 представляют неспецифическое связывание Zn 2+ с апоплазматическим веществом. участок связывания. Как следствие, насыщаемые компоненты, вероятно, представляют собой метаболически связанный транспорт Zn 2+ через плазматическую мембрану через транспортер Zn 2+ (или двухвалентный катион).

Низкий уровень связывания клеточной стенки, наблюдаемый в корнях пшеницы в этой работе, контрастирует с выраженным связыванием в корнях ячменя, о котором сообщалось ранее (Schmid et al., 1965; Veltrup, 1978). Причина этой разницы может быть связана с различиями в воздействии Zn 2+ на корни до начала экспериментов по поглощению. В этой работе корни выращивали в полном питательном растворе, содержащем Zn 2+ (хотя и с низкой активностью), тогда как в цитируемой работе корни выращивали без добавления Zn 2+ , либо в среде с низким содержанием соли (Schmid et al. al., 1965) или в питательном растворе (Велтруп, 1978). Возможно, что в наших экспериментах рост в присутствии Zn 2+ насыщенных сайтов связывания Zn 2+ в стенках клеток корня приводил к небольшому дополнительному связыванию 65 Zn 2+ в экспериментах по поглощению. Напротив, в цитируемых статьях корни с дефицитом цинка могли иметь сайты связывания с высоким сродством к Zn 2+ , занятые Ca или другими катионами, которые быстро обменивались с добавленным Zn 2+ .

Zn

2+ Поглощение

Разница в уровнях Zn 2+ , измеренных в интактных корнях, и Zn 2+ , связанном с метанолом: обработанные хлороформом корни или интактные корни, инкубированные при низкой температуре (рис. плазматическая мембрана корня. Эта интерпретация подтверждается результатами, показанными на Рисунке 7, которые демонстрируют, что у проростков, нагруженных импульсами в течение того же 20-минутного периода, который использовался в экспериментах по поглощению корнями, 65 Zn 2+ появилось в побегах в течение 3 часов после воздействия на корни.Поскольку путь движения Zn 2+ от поверхности корня к побегу включает симплазматический компонент (из-за апопластической блокады энтодермой), перемещение к побегам указывает на перемещение Zn 2+ через плазматические мембраны корневых клеток. Более того, линейный ход накопления у обоих сортов (рис. 1) показывает, что симплазматическое поглощение Zn 2+ является однонаправленным в течение по крайней мере 90 мин. Аналогичные закономерности зависящего от времени накопления Zn 2+ в корнях описаны для ячменя (Schmid et al., 1965; Велтруп, 1978; Bowen, 1981), рис (Bowen, 1986) и пшеница (Santa Maria and Cogliatti, 1988) и были интерпретированы как результат клеточного поглощения Zn 2+ .

Кривые насыщения для зависимой от концентрации кинетики захвата Zn 2+ в обоих вариантах (рис. 3) согласуются с опосредованной носителем системой захвата Zn 2+ . Доказательства опосредованного носителями транспорта Zn 2+ были получены в различных биологических системах, включая млекопитающих (Tacnet et al., 1990; Bobilya et al., 1992), грибковые (Gadd et al., 1987; White and Gadd, 1987) и растительные системы (Veltrup, 1978; Mullins, Sommers, 1986; Lasat et al., 1996). В линиях хлеба и твердых сортов пшеницы, измеренных здесь, значения K м находились в диапазоне от 2,3 до 3,9 мкм (рис. 3). Аналогичные значения K m были зарегистрированы для поглощения Zn корнями других злаковых сельскохозяйственных культур, включая ячмень (Veltrup, 1978), кукурузу (Mullins and Sommers, 1986) и пшеницу (Chaudhry and Loneragan, 1972). как грибковые (White, Gadd, 1987; Budd, 1988; Sabie, Gadd, 1990), так и животные (Bobilya et al., 1992) клетки. Сходные кинетические параметры захвата Zn 2+ среди широкого разнообразия форм жизни предполагают наличие консервативных транспортных систем для Zn 2+ или общую адаптацию к аналогичным уровням этого необходимого микроэлемента в окружающей среде.

Очень низкая активность Zn 2+ , показанная на рисунке 4, была достигнута за счет использования металлохелатного буфера EDTA. Программа химического анализа GEOCHEM PC использовалась для прогнозирования активности свободного Zn 2+ в присутствии различных общих концентраций Zn 2+ (50–800 нм) и одной концентрации EDTA (250 нм).Экспериментальные данные из нашей лаборатории ясно показывают, что в краткосрочных экспериментах Zn поглощается корнями пшеницы преимущественно в форме свободного иона Zn 2+ , а не в виде комплекса Zn-EDTA (данные не представлены). Следовательно, активности свободного Zn 2+ в растворе поглощения на Фигуре 4 представляют хорошие оценки истинных активностей свободного Zn 2+ в растворе в этих экспериментах.

Значительно более низкие скорости поглощения Zn 2+ при активности Zn 2+ в низком растворе у сорта твердой пшеницы (рис.4) предполагают, что система поглощения Zn 2+ отличается от таковой в линии мягкой пшеницы. При более высоких концентрациях Zn 2+ кинетические различия между двумя типами пшеницы не были столь четко устранены (рис. 3). Однако более высокое накопление Zn (рис. 1) и перемещение к побегам (рис. 8) в течение более длительных периодов времени у сорта мягкой пшеницы соответствовало более высокой способности к чистому поглощению Zn в мягкой пшенице. Кроме того, существенная разница в скорости поглощения Zn 2+ между хлебом и твердой пшеницей при низкой активности Zn 2+ (рис.4) предполагает, что эффективность Zn может быть связана со способностью поглощать Zn 2+ из Zn-дефицитных почв.

Корреляция между поглощением Zn 2+ корнями и эффективностью Zn сообщалось ранее в исследованиях показателей поглощения чистого Zn 2+ цельным растением в сортах хлеба и твердой пшеницы, выращиваемых на почвах с дефицитом цинка (Graham et al., 1992; Донг и др., 1995). Эти исследования показали более низкое поглощение Zn 2+ у неэффективной по цинку твердой пшеницы, выращенной в долгосрочных экспериментах в полевых и тепличных горшках.Однако исследование культуры в растворе, в котором использовался хелатный буфер для контроля активности Zn 2+ на очень низких уровнях, не смогло установить корреляцию между эффективностью Zn и долгосрочными (22 дня) чистыми скоростями поглощения всего растения (Rengel and Graham, 1995b ).

Важно отметить, что значения K м для обоих сортов (2,3–3,9 мкм) выше, чем концентрации Zn 2+ в почвенном растворе, обнаруженные в нормальных почвах (1 нм – 1 мкм; Welch , 1995). В почвах с дефицитом цинка, где признак эффективности цинка выражен наиболее четко, активность Zn 2+ в почвенном растворе может быть намного ниже, достигая диапазона концентраций от низкого до субнаномолярного (Lindsay, 1991), намного ниже K м значений изученных сортов хлебной и твердой пшеницы.Это говорит о том, что краткосрочные показатели поглощения корнями, измеренные при концентрациях Zn 2+ , намного превышающих значения, обнаруженные в почвах с дефицитом цинка, не могут быть хорошими предикторами эффективности цинка. Большая разница в скорости поглощения Zn 2+ хлебом и твердыми сортами, измеренная при очень низкой активности раствора Zn 2+ (рис. 4), подтверждает эту точку зрения.

Реакция транспортной системы Zn 2+ на определенные внешние факторы, по-видимому, одинакова как для линий хлеба, так и для линий твердых сортов пшеницы.Поглощение Zn 2+ у обоих сортов резко ингибируется низкой температурой (рис. 5) и кальцием (рис. 6). Сильное ингибирование захвата Zn 2+ при низкой температуре предполагает метаболическую потребность в транспорте Zn 2+ . Как обсуждалось Kochian (1993), поглощение Zn 2+ , вероятно, является термодинамически пассивным процессом, управляемым направленным внутрь отрицательным мембранным потенциалом через плазмалемму, а ингибирование поглощения при низких температурах, вероятно, будет косвенно результатом снижения в мембранном потенциале.Вызванное низкой температурой снижение поглощения Zn 2+ было описано ранее для листьев сахарного тростника (Bowen, 1969), корней ячменя (Schmid et al., 1965) и корней пшеницы (Chaudhry and Loneragan, 1972). Резкое ингибирование поглощения Zn 2+ Са (рис. 6) также аналогично результатам из предыдущих отчетов с рисом (Giordano et al., 1974) и проростками пшеницы (Chaudhry and Loneragan, 1972). В последнем исследовании преобразование данных о поглощении в графики с двойной обратной связью выявило неконкурентное взаимодействие между Zn 2+ и Ca 2+ , что позволило предположить, что Zn 2+ и Ca 2+ не имеют общего транспортный механизм.Параллельная ингибирующая реакция на низкую температуру и Са в сортах хлеба и твердых сортов пшеницы в этом исследовании подразумевает, что существует сходство в системах транспортировки Zn 2+ этих двух сортов.

Zn

2+ Перемещение

Появление 65 Zn 2+ в побегах в течение 3 часов после воздействия корней (рис. 7 и 8) указывает на то, что Zn 2+ , захваченный корнями, попадает в сосудистую ткань и быстро перемещается в побеги.Проростки, подвергнутые 20-минутному импульсу различной активности радиоактивно меченного Zn 2+ , а затем помещенные в нерадиоактивные растворы, содержащие такую ​​же активность Zn 2+ , показали движение Zn 2+ к побегам со скоростью, зависящей от активности корневого раствора. (Рис.7). Этот результат подтверждает, что Zn 2+ поглощался симплазмом в течение 20-минутного периода поглощения, а не просто связывался с апоплазмой.

На Рисунке 7 снижение накопления 65 Zn 2+ в побегах со временем следует интерпретировать не как насыщение побегов, а скорее как результат уменьшения 65 Zn 2+ удельной активности, вызванной замена раствора с радиоактивной меткой раствором, содержащим нерадиоактивный Zn 2+ .При непрерывном воздействии на корни растворов, содержащих 65 Zn 2+ с постоянной удельной активностью, транслокация показывала линейную зависимость от времени в течение как минимум 24 часов (рис. 8). Большее количество Zn 2+ , перемещенное в побеги мягкой пшеницы, по сравнению с твердой пшеницей при 4 мкм растворе корня Zn 2+ , отражает большую скорость поглощения корнями разновидностями мягкой пшеницы. Однако аналогичные соотношения Zn 65 Zn побег: корень (таблица II) показывают, что разделение Zn не различается в двух разновидностях.

Таким образом, эта работа предоставила доказательства опосредованного носителями поступления Zn 2+ в корневую симплазму как у твердой, так и у мягкой пшеницы. Это также демонстрирует, что уровни поглощения Zn 2+ ниже у сорта твердой пшеницы, чем у сорта мягкой пшеницы, особенно при низкой активности Zn 2+ в растворе. Кроме того, данные показывают, что разделение Zn между корнем и побегом у этих двух разновидностей аналогично. Эти результаты предполагают, что скорость поглощения Zn может быть важным показателем эффективности Zn.Эта информация может быть полезна при селекции линий твердой пшеницы, которые более эффективно извлекают Zn из почвенного раствора. В качестве альтернативы можно разработать агрономические методы, которые увеличивают поглощение Zn твердой пшеницей за счет увеличения уровней доступного Zn в почвах. Наконец, снижение уровня поглощения Zn твердой пшеницей, измеренное в этих экспериментах, позволяет предположить, что исследование роли взаимодействий Zn-Cd на поверхности корня может помочь в понимании накопления Cd в почвах с низким содержанием Zn.

БЛАГОДАРНОСТИ

Мы благодарим Северный центральный исследовательский центр (Майнот, Северная Дакота) за щедрые поставки семян сортов Грандин и Ренвилл.

ЦИТАТА ЛИТЕРАТУРЫ

1

Транспорт цинка в эндотелиальные клетки – это облегченный процесс.

J Cell Physiol

151

1992

1

7

2

Поглощение меди, цинка и марганца тканью листьев сахарного тростника.

Физиология растений

44

1969

255

261

3

Кинетика активного поглощения бора, цинка, меди и марганца ячменем и сахарным тростником.

J Завод Nutr

3

1981

215

223

4

Кинетика поглощения цинка двумя сортами риса.

Растительная почва

94

1986

99

107

5

Высокоаффинная система для транспорта цинка в Neocosmospora vasinfecta .

Exp Mycol

12

1988

195

202

6

Влияние дефицита цинка и железа на высвобождение фитосидерофоров у генотипов пшеницы, различающихся по эффективности цинка.

J Завод Nutr

17

1994

1

17

7

Поглощение цинка проростками пшеницы и природа его ингибирования щелочноземельными катионами.

J Exp Bot

23

1972

552

560

8

Комиссия Кодекс Алиментариус (1993) Процедуры оценки рисков, используемые Комиссией Кодекс Алиментариус, ее вспомогательными и консультативными органами. В Совместная программа ФАО / ВОЗ по стандартам на пищевые продукты, Рим, двадцатая сессия, 28 июня – 7 июля 1993 г.Международный конференц-центр, Женева, Швейцария, стр. 1–21

9

Кинетика переноса и метаболизм экзогенно применяемого путресцина в корнях интактных проростков кукурузы.

Физиология растений

98

1992

611

620

10

Влияние гербицида хлорсульфурона на рост и параметры поглощения питательных веществ генотипами пшеницы, различающимися по Zn-эффективности.

Растительная почва

173

1995

275

282

11

FEMS Микробиол Экол

45

1987

261

267

12

Поглощение цинка рисом под действием метаболических ингибиторов и конкурирующих катионов.

Растительная почва

41

1974

637

646

13

Выбор цинкосберегающих генотипов зерновых для почв с низким содержанием цинка.

Растительная почва

146

1992

241

250

14

Генотипические различия в потреблении и использовании цинка растениями.

Цинк в почвах и растениях.

1993

107

118

Kluwer Academic Publishers

Дордрехт, Нидерланды

15

Критическая концентрация Zn 2+ для кукурузы и непоглощение хелатированного цинка.

Soil Sci Soc Am J

41

1977

531

534

16

Характеристика транспорта и клеточной компартментации параквата в корнях интактных проростков кукурузы.

Pestic Biochem Physiol

43

1992

212

222

17

Изучение специфичности катионов и метаболических требований для транспорта параквата в корнях интактных проростков кукурузы.

Pestic Biochem Physiol

45

1993

62

71

18

Характеристика связывания, поглощения и транслокации кадмия в интактных проростках хлебных и твердых сортов пшеницы.

Физиология растений

116

1998

1413

1420

19

Поглощение цинка из гидропонных растворов корнями растений.

Цинк в почвах и растениях.

1993

45

57

Kluwer Academic Publishers

Дордрехт, Нидерланды

20

Физиологическая характеристика абсорбции и транслокации Zn 2+ корнями в побеги в гипераккумуляторах и неаккумуляторах цинка Thlaspi .

Физиология растений

112

1996

1715

1722

21

Lindsay WL (1991) Неорганические равновесия, влияющие на питательные микроэлементы в почвах. In Дж. Дж. Мортведт, Ф. Р. Кокс, Л. М. Шуман, Р. М. Велч, ред., Микроэлементы в сельском хозяйстве, изд 2. Американское почвенное общество, Мэдисон, Висконсин, стр. 89–112

22

Характеристики притока кадмия и цинка интактной кукурузой (Zea mays L.) саженцы.

Растительная почва

96

1986

153

164

23

Рост и потребление питательных веществ ячменем (Hordeum vulgare L.резюме. Герта). Исследования с использованием метода питательного раствора, забуференного N, – (2-гидроксиэтил) этилендинитрилотриуксусной кислотой.

Физиология растений

101

1993

619

625

24

Parker DR, Norvell WA, Chaney RL (1994) GEOCHEM-PC: программа химического анализа для IBM и совместимых персональных компьютеров. In RH Loeppert, AP Schwab, S. Goldberg, eds, Chemical Equilibrium and Reaction Models. Специальная публикация No.42. Американское общество почвоведов, Мэдисон, Висконсин, стр. 253–269

25

Исследование моделей поглощения цинка сортами сорго и кукурузы: различия между гибридами и их родителями.

J Завод Nutr

8

1985

1199

1210

26

Генотипы пшеницы различаются по эффективности цинка при выращивании в хелатно-буферном питательном растворе. I. Рост.

Растительная почва

176

1995a

307

316

27

Генотипы пшеницы различаются по эффективности цинка при выращивании в хелатно-буферном питательном растворе.II. Поглощение питательных веществ.

Растительная почва

176

1995b

317

324

28

Влияние цинка на дрожжевой переход мицелия Candida albicans и исследование поглощения цинка на разных стадиях роста.

Mycol Res

94

1990

952

958

29

Двунаправленные потоки цинка и компартментация в корнях проростков пшеницы.

Дж. Физиол растений

132

1988

312

315

30

Поглощение цинка удаленными корнями ячменя.

Физиологический завод

18

1965

860

869

31

Исследования транспорта цинка в мембранные везикулы щеточной каймы, выделенные из тонкой кишки свиньи.

Biochim Biophys Acta

1024

1990

323

330

32

Физиологический аспект мугиновой кислоты, возможного фитосидерофоров злаковых растений.

J Завод Nutr

7

1984

469

477

33

Характеристика поглощения цинка корнями ячменя.

Физиологический завод

42

1978

190

194

34

Концентрации и формы цинка в растениях для человека и животных.

Цинк в почве и растениях.

1993

183

195

Kluwer Academic Publishers

Дордрехт, Нидерланды

35

Микроэлементное питание растений.

Crit Rev Plant Sci

14

1995

49

82

36

Поглощение и клеточное распределение цинка в Saccharomyces cerevisiae .

J Gen Microbiol

133

1987

727

737

37

Элементы основных сельскохозяйственных культур-сырцов в США. 1. Кадмий и свинец в салате, арахисе, картофеле, соевых бобах, сладкой кукурузе и пшенице.

J Agric Food Chem

31

1983

1240

1244

Заметки автора

Авторские права © 1998 Американское общество физиологов растений

Эта статья публикуется и распространяется на условиях Oxford University Press, Standard Journals Publication Model (https: // Academic.oup.com/journals/pages/open_access/funder_policies/chorus/standard_publication_model)

Биофабрикация наночастиц оксида цинка, характеристика и цитотоксичность в отношении линий клеток детской лейкемии

В этой работе мы продемонстрировали синтез наночастиц оксида цинка (НЧ ZnO) с использованием экстракта листьев Punica granatum . Результаты характеризации показали синтез стабильных НЧ ZnO со средним размером 7 нм. Результаты инфракрасного преобразования Фурье (FT-IR) и дзета-потенциала подтвердили блокирование ZnO NP полифенолами растительного экстракта.Исследования дифракции рентгеновских лучей (XRD) и дифракции электронов в выбранной области (SAED) показали кристаллическую природу полученных НЧ ZnO. Кроме того, цитотоксические свойства синтезированных зеленым цветом НЧ ZnO исследуются в отношении клеток детской лейкемии, а морфология клеток изучается под микроскопом. Результаты цитотоксичности и микроскопические изображения выявили дозозависимую цитотоксичность, что указывает на их перспективы для разработки новых методов и материалов для лечения рака детской лейкемии.

1 Введение

Нано-наука доказала, что очень уникальные и различные свойства, такие как химическая реакционная способность, электрическая проводимость, площадь активной поверхности, оптика и твердость, достигаются за счет уменьшения размера до нанометра (нм) [1,2]. Одно из наиболее важных и различных свойств наночастиц (НЧ) обусловлено их антимикробными металлическими НЧ, такими как титан, цинк, серебро и медь [3,4].

Антибактериальные НЧ – новая группа биоматериалов с уникальными эффектами, улучшающими стандарты общего здоровья человека.Чтобы дезактивировать бактерии, НЧ вступают в реакцию с активными компонентами бактериальных клеток, что приводит к гибели бактериальных клеток. С другой стороны, для производства НЧ традиционно используются высокоточные и экономичные химические вещества. Но для окружающей среды и здоровья населения высокая энергия, которая используется для этих процессов, и химическое загрязнение могут вызвать серьезные проблемы [5].

НЧ, полученные с помощью биологического процесса с помощью биологических путей, в последнее время привлекли внимание ученых [6].Производство НЧ с помощью природных ресурсов называется биосинтезом. Взаимный интерес между биотехнологиями и нанотехнологиями был вызван зеленым синтезом НЧ, что привело к развитию нового класса материалов, которые использовались в различных областях науки.

Серебро [7,8], титан, оксид железа [9, 10, 11], оксид цинка (ZnO) [12,13] и НЧ оксида меди [14] являются немногими из важных исследуемых наноматериалов, которые могут синтезироваться биологическими, химическими и физическими методами.Некоторые растения, грибы, бактерии и дрожжи доказали свою исключительную способность продуцировать НЧ [15,16], а биосинтез может быть внеклеточным [17,18] или внутриклеточным [19]. Важным преимуществом внеклеточных процессов является их простота, экологичность и возможность производства в промышленных масштабах. По этим причинам исследователи предпочли производство НЧ с помощью биологических систем, наряду с меньшими рисками для окружающей среды, экологически чистыми и простыми (биосовместимыми) методами производства.Важными свойствами НЧ, такими как электрические, оптические свойства, размер и т. Д., Можно управлять, управляя биосинтезом с изменением таких параметров, как концентрация субстрата, температура, pH и время воздействия субстрата [20, 21, 22].

Park et al. [23] изучали генотоксичность и цитотоксичность НЧ разных размеров (20, 80, 113 нм) и описали, что меньшие НЧ (20 нм) более токсичны, чем более крупные НЧ. Цитотоксичность НЧ была сильно пропорциональна концентрации и увеличивается при увеличении концентрации НЧ.Во время биосинтеза НЧ идентификация природных ресурсов в качестве биологического эталона была наиболее привлекательной частью. Наноструктуры, созданные из природных биомолекул разных размеров и форм, были намного более стабильными, а также имели быстрый процесс синтеза. НЧ оксида цинка также используются в различных областях, таких как катализ, ультрафиолет, видимый свет, оптические датчики, косметика, лечение диабета, дезодорирование, питатели с ультрафиолетовыми фильтрами, фотодиоды, пьезоэлектрические устройства, материалы, поглощающие ультрафиолетовый свет, солнечные элементы, лазеры, светоизлучающие диоды, солнцезащитный крем для стекла, красок, промышленность резины и лаков, производство полупроводников, катализаторы для разрушения света, химические абсорбенты, датчики газа и, в основном, в фармацевтической науке и медицине [24, 25, 26].Существует множество разнообразных физико-химических методов получения наночастиц оксида цинка [27], которые также имеют несколько недостатков, включая неоднородный размер частиц, недостаточную надежность решения, низкую эффективность и потребность в усовершенствованном оборудовании для производства [28].

В настоящей работе показан синтез НЧ оксида цинка с использованием экстракта листьев Punica granatum . Punica granatum – полифенольный биологический источник, обладающий высокими лечебными свойствами [29].Цитотоксические свойства синтезированных зеленым цветом НЧ ZnO исследуются в отношении клеток детской лейкемии (Molt-4). Также под микроскопом изучали влияние НЧ ZnO на морфологию клеток Molt-4.

3 Результат и обсуждение

Спектрофотометр

UV-Vis был использован для измерения структурных характеристик НЧ путем измерения оптической плотности и доказал способность растительного экстракта образовывать стабильные НЧ оксида цинка. Полосы поглощения при 320 нм (как показано на рисунке 1) доказали образование наночастиц оксида цинка.Следовательно, эти спектры поглощения наночастиц оксида цинка должны иметь сильный синий сдвиг, доказывающий, что эти частицы не должны быть больше по размеру, чем радиус экситона Бора. Этот пик является важным признаком образования оксида цинка, где синий сдвиг подтвердил ограничение в наномасштабе.

Рисунок 1

УФ-видимый спектр наночастиц ZnO.

Спектр фотолюминесценции (ФЛ) наночастиц оксида цинка описан на рисунке 2. Спектр представлен с возбуждением при 300 нм и высшей точкой фотолюминесценции при 348 нм, которая является характерным пиком поглощения для излучения ФЛ ZnO NPs.Кроме того, исследования PL указали на получение НЧ высокой чистоты, что позже было подтверждено исследованиями XRD.

Рисунок 2

Флуоресцентные исследования НЧ оксида цинка.

Рентгенограмма наночастиц оксида цинка (рис. 3) показала точки дифракции под углами 57,8 (110), 62,4 (103), 31,4 (101), 72,1 (004), 35,2 (100), 74,2 (102) и 76,4 (201) соответственно. Таким образом, рентгенограмма несомненно подтверждает образование наночастиц оксида цинка биологическими материалами. Эти дифракционные пики наночастиц ZnO также указывают на гексагональную структуру вюрцита, и образование наночастиц также подтверждается соответствующими документами JCPDS NO: 008,79-2205 и 05-0664.Кроме того, полученный узкий дифракционный пик также подтверждает образование кристаллических НЧ ZnO [12].

Рисунок 3

Рентгенограмма биосинтезированных наночастиц оксида цинка.

Анализ, который используется для определения возможных функциональных групп, участвующих в синтезе наночастиц оксида цинка, представляет собой FT-IR анализ. На рис. 4а представлены ИК-Фурье спектры наночастиц оксида цинка. Широкий пик, обнаруженный при 3442 см -1 , указывает на функциональность –ОН. Колебательная полоса, расположенная при 2943 см -1 , принадлежит группам –CH (алкан).Кроме того, полоса на 2848 см -1 обусловлена ​​функциональностью C-H растяжения. Пик, представленный при 1741 см -1 , обусловлен группами C = O, что указывает на использование гидроксильных функций биомолекул растительного экстракта для восстановления НЧ ZnO [30, 31, 32, 33]. Кроме того, ИК-Фурье спектр НЧ ZnO показал полосы при 1455 см -1 (изгиб C – H) и 1125 см -1 (растяжение C – O). Все эти результаты подтвердили блокирование НЧ ZnO полифенолами растительных экстрактов.Кроме того, измерения дзета-потенциала для наночастиц ZnO (показаны на рисунке 4b) представляют отрицательный поверхностный заряд около -17,1 мВ. Отрицательный поверхностный дзета-потенциал полученных НЧ ZnO обусловлен блокированными на поверхности растительными полифенолами, которые после восстановления адсорбируются на НЧ ZnO. Хорошо известно, что полифнеолы заряжены отрицательно, что вызывает отрицательный поверхностный заряд НЧ ZnO после их адсорбции на поверхности НЧ. Все эти результаты свидетельствуют о покрытии растительных полифенолов на поверхности приготовленных НЧ.

Рис. 4

ИК-Фурье-спектры (а) и дзета-потенциал (б) наночастиц ZnO.

Электронные микрофотографии в просвете (рис. 5a и 5b) показали, что синтезированные НЧ в основном имеют сферическую и овальную форму с размерами от 3 до 29 нм, а средний диаметр НЧ составляет около 7 нм. Также изображения ПЭМ показали, что полученные НЧ имеют анизотропную форму, демонстрируя сферические и гексагональные НЧ. Схема SAED наночастиц ZnO показана на рисунке 5c. Картина SAED показала, что полученный материал оксида цинка является поликристаллическим по своей природе.Подобные отчеты также представлены для синтеза НЧ ZnO Thatoi et al. и Schmitt et al. [3,12].

Рис. 5

Изображения, полученные с помощью просвечивающего электронного микроскопа (a, b), биосинтезированных НЧ ZnO и соответствующий паттерн SAED (c).

Вероятный механизм, участвующий в синтезе ZnO-NP с использованием экстракта Punica granatum , представлен на рисунке 6. Полифенольные биомолекулы, присутствующие в экстракте Punica granatum , могут реагировать с Zn +2 , что приводит к образованию цинк-полифенольный комплекс.Затем образовавшийся комплекс выдерживали на подложке с последующей сушкой и отжигом. В процессе отжига комплекс превращается в ZnO-NP [34].

Рисунок 6

Вероятный механизм НЧ ZnO с использованием экстракта Punica granatum .

В последнее время самые большие проблемы, с которыми приходится сталкиваться при лечении рака, – это уменьшение побочных эффектов и повышение терапевтической эффективности лекарств, которые используются при лечении рака для повышения качества жизни онкологических больных [35].В текущем исследовании НЧ ZnO показали широкий диапазон цитотоксичности по отношению к клеткам Molt-4. Одно из основных ограничений химиотерапии рака с использованием НМ заключается в их неспособности эффективно различать раковые клетки. Цитотоксичность ZnO NP по отношению к опухолевым клеткам еще полностью не изучена, однако специфическое уничтожение опухолевых клеток с помощью ZnO NP является востребованным. В различных отчетах показана специфическая цитотоксичность различных НМ по отношению к раковым клеткам. Сириш Бабу и др. показали зависящую от концентрации цитотоксичность стабилизированных диастазой НЧ Au по отношению к клеткам A549 и HCT 116 [33].Кроме того, в другом сообщении показана избирательная цитотоксичность НЧ Fe 3 O 4 по отношению к клеткам A549 и HepG 2 [36]. Точно так же в литературе сообщалось о биосовместимости графеновых листов, стабилизированных серицином шелка, и AgNP, стабилизированных тирозином, диастазой [30, 31, 32]. Цитотоксичность НЧ зависит от размера, формы и внешней среды, которые сильно влияют на их токсичность. Однако точный механизм цитотоксичности наночастиц еще полностью не изучен.

Как показано на Фигуре 7, НЧ ZnO подавляли жизнеспособность клеток Molt-4 в зависимости от времени / концентрации после обработки в течение 24, 48 и 72 часов. При концентрации 5 ppm жизнеспособность клеток снизилась до 77,40%, 51,73% и 11,20% в течение 24 часов, 48 часов и 72 часов соответственно (Рисунок 7) по сравнению с контролем. Жизнеспособность клеток Molt-4 через 48 ч снижается со 100% в контроле до 93,11%, 84,78%, 84%, 80,43% и 51,73% соответственно. Кроме того, значения IC50 для 24 ч, 48 ч и 72 ч обработки НЧ ZnO для клеток Molt4 составили 28.99, 6,53 и 1,285 мкг / мл соответственно. Эти данные показали, что жизнеспособность клеток значительно снизилась в зависимости от времени и дозы. Кроме того, значения IC50 показали, что желаемая концентрация НЧ ZnO, которую можно использовать для экспериментов in vivo, составляет менее 28,9 ч. / Млн.

Рисунок 7

Влияние НЧ ZnO на жизнеспособность клеток линии клеток Molt-4.

Клетки исследовали с помощью двойного окрашивания и AnnexinV / PI бромидом этидия / акридиновым оранжевым (EB / AO) для оценки апоптоза во время пролиферации.Экспрессия AnnexinV / PI в Molt-4 увеличилась с 10,1% в необработанных клетках (контроль) до 16,2%, 19,6% и 22,5% при концентрации 4, 5 и 6,0 мкг / мл НЧ ZnO соответственно (Рисунок 8). .

Рисунок 8

Профили проточной цитометрии клеток Molt4, подвергнутых воздействию различных концентраций НЧ ZnO.

Двойное окрашивание

AO / EB представляло морфологические апоптотические различия (рисунки 9a-d). Мы заметили, что НЧ ZnO обладают высокой способностью быстро индуцировать (ярко-зеленые точки в их ядрах, представляющие фрагментацию ядра) и апоптотиклатировать (пузыри на плазматической мембране) в клеточных линиях.

Рисунок 9

Окрашивание аннексином V / PI и этидийбромидом / акридиновым оранжевым (AO / EB) в клеточных линиях Molt-4, обработанных НЧ ZnO: (a) контроль, (b) 4 ppm ZnO NP, (c) 5 частей на миллион НЧ ZnO, (г) 6 частей на миллион НЧ ZnO.

Ссылки

[1] Йохансен П.Л., Фенароли Ф., Эвенсен Л., Гриффитс Г. Костер Г., Оптическая микроманипуляция НЧ и клеток внутри живых рыбок данио. Nat. Commun., 2016, 7, 10974. Искать в Google Scholar

[2] Чхартишвили Л., Приповерхностное электрическое поле наночастиц.Nanoscale Res. Lett., 2016, 11, 11-48. Искать в Google Scholar

[3] Thatoi P., Kerry RG, Gouda S., Das G., Pramanik K., Thatoi H., et al., Фотопосредованный зеленый синтез НЧ серебра и оксида цинка с использованием водных экстрактов двух видов мангровых растений, Heritiera fomes и Sonneratia apetala , и исследование их биомедицинского применения. J. Photoch. Photobio. В, 2016, 163, 311-318. Искать в Google Scholar

[4] Venkatakrishnan S., Veerappan G., Элампарути Э., Вираппан А., Аэробный синтез биосовместимых НЧ меди: перспективный антибактериальный агент и катализатор для нитроароматического восстановления и реакции кросс-сочетания C-N. RSC Adv., 2014, 4, 15003-15006. Искать в Google Scholar

[5] He Y., Du Z., Ma S., Cheng S., Jiang S., Liu Y. и др., Биосинтез, антибактериальная активность и противораковые эффекты против рака простаты (PC- 3) клетки НЧ серебра с использованием экстракта кожуры Dimocarpus Longan Lour . Nanoscale Res. Lett., 2016, 11, 11-300. Искать в Google Scholar

[6] Миттал А.К., Чисти Ю., Банерджи У.К., Синтез металлических НЧ с использованием растительных экстрактов. Biotechnol. Adv., 2013, 31, 346-356. Искать в Google Scholar

[7] Хатами М., Мехнипор Р., Бедный М.Х.С., Джузани Г.С., Легкий биосинтез НЧ серебра с использованием Descurainia sophia и оценка их антибактериальных и противогрибковых свойств. Дж. Класт. Наук, 2016, 27, 1601-1612. Искать в Google Scholar

[8] Хатами М., Неджад М.С., Салари С., Алмани PGN, Опосредованный растениями зеленый синтез НЧ серебра с использованием экссудата семян Trifolium resupinatum и их противогрибковая эффективность на Neofusicoccum parvum и Rhizoctonia solani IET Nanobiool. 243. Искать в Google Scholar

[9] Glasgow W., Fellows B., Qi B., Darroudi T., Kitchens C., Ye L., et al., Непрерывный синтез оксида железа (Fe 3 O 4 НЧ путем термического разложения // Партикуология, 2016, 26, 47-53.Поиск в Google Scholar

[10] Zhang Z., Hu Y., Yang J., Xu Y., Zhang C., Wang Z., et al., Легкий синтез NPs оксида железа, модифицированных фолиевой кислотой, для целевого MR. визуализация в ксенотрансплантатах легочных опухолей. Мол. Imaging Biol., 2016, 18, 569-578. Искать в Google Scholar

[11] Анандгаонкер П., Кулькарни Г., Гайквад С., Раджбходж А., Синтез наночастиц TiO 2 электрохимическим методом и их антибактериальное применение. Араб. J. Chem., 2015. Искать в Google Scholar

[12] Schmitt M., Синтез и тестирование наночастиц оксида цинка для фотоинициирования: экспериментальное наблюдение двух различных немиграционных инициаторов для полимеризации в массе. Nanoscale, 2015, 7, 9532-9544. Искать в Google Scholar

[13] Бала Н., Саха С., Чакраборти М., Маити М., Дас С., Басу Р. и др., Зеленый синтез НЧ оксида цинка с использованием экстракта листьев Hibiscus subdariffa : влияние температуры на синтез, антибактериальную активность и антидиабетическую активность. RSC Adv., 2015, 5, 4993-5003.Искать в Google Scholar

[14] Хатами М., Хели Х., Джахани П.М., Азизи Х., Нобре М.Л., Синтез НЧ оксида меди / меди с использованием Stachys lavandulifolia и его антибактериальная активность. ИЭПП Нанобиотехнологии, 2017, 11, 709-713. Искать в Google Scholar

[15] Годселахи Т., Арсалани С., Нейшаборинеджад Т., Синтез и применение биосенсоров биметаллических наночастиц Ag @ Au на основе локализованного поверхностного плазмонного резонанса. Прил. Серфинг. Наук, 2014, 301, 230-234. Искать в Google Scholar

[16] Ghodselahi T., Нейшаборинеджад Т., Арсалани С., Изготовление сенсорного чипа LSPR для наночастиц серебра и их применение в биосенсорах на основе межчастичного взаимодействия. Прил. Серфинг. Наук, 2015, 343, 194-201. Искать в Google Scholar

[17] Кумар П.С., Балачандран С., Дураипандиян В., Рамасами Д., Игнасимуту С., Абдулла Н., Внеклеточный биосинтез наночастиц серебра с использованием Streptomyces sp. 09 PBT 005 и его антибактериальные и цитотоксические свойства. Прил. Наносы., 2015, 5, 169-180. Искать в Google Scholar

[18] Nejad M.С., Хатами М., Бонжар Г.Х.С., Нанотреугольники золота внеклеточного синтеза с использованием биомассы Streptomyces microflavus IET Nanobiotechnol., 2016, 10, 33-38. Искать в Google Scholar

[19] Отари С.В., Патил Р.М., Гош С.Дж., Торат Н.Д., Павар С.Х., Внутриклеточный синтез наночастиц серебра актинобактериями и их антимикробная активность. Spectrochim. Acta A, 2015, 36, 1175-1180. Искать в Google Scholar

[20] Алькади М.К., Або Нокта О.К., Альзуби Ф.Ю., Альзуби Дж., Альджарра К., Влияние pH на агрегацию НЧ серебра, синтезированных путем химического восстановления. Матер. Pol., 2014, 32, 107-111. Искать в Google Scholar

[21] Шоу К., Го К., Ян Л., Цзя Л., Лю К., Лю Х., Влияние pH на одностадийный синтез НЧ золота с использованием триблок-сополимеров PEOePPOePEO в водная среда. J. Colloid Interf. Наук, 2011, 363, 481-489. Искать в Google Scholar

[22] Нгуен Д.Т., Ким Д.Дж., Ким К.С., Контролируемый синтез и применение биомолекулярных зондов для НЧ золота.Микрон, 2011, 42, 207-227. Искать в Google Scholar

[23] Park MAVDZ, ​​Neigh AM, Vermeulen JP, de la Fonteyne LJJ, Verharen HW, Briede JJ и др., Влияние размера частиц на цитотоксичность, воспаление, токсичность для развития и генотоксичность серебра НП. Биоматериалы, 2011, 32, 9810-9817. Искать в Google Scholar

[24] Шривастава В., Гусаин Д., Шарма Ю.С., Синтез, характеристика и применение НЧ оксида цинка (н-оксид цинка). Ceram. Int., 2013, 39, 9803-9808.Искать в Google Scholar

[25] Кумар С.С., Венкатесварлу П., Рао В.Р., Рао Г.Н., Синтез, характеристика и оптические свойства наночастиц оксида цинка. Int. Nano Lett., 2013, 3, 30. Поиск в Google Scholar

[26] Сабир С., Аршад М., Чаудхари С.К., Наночастицы оксида цинка для революции в сельском хозяйстве: синтез и применение. Sci. World J., 2014, 8. Поиск в Google Scholar

[27] Ван Р., Ян В., Сонг Й., Шен X., Ван Дж., Чжун X. и др., Общая стратегия для наногибридов. синтез посредством сопряженных конкурентных реакций, контролируемых в гибридном процессе.Sci. Rep.-UK, 2015, 5, 9189. Поиск в Google Scholar

[28] Сангита Г., Раджешвари С., Венкатеш Р., Зеленый синтез наночастиц оксида цинка экстрактом листьев алоэ barbadensis miller : структура и оптика характеристики. Матер. Res. Бюл., 2011, 46, 2560-2566. Искать в Google Scholar

[29] Басавеговда Н., Собчак-Купец А., Фенн С., Динакар Р. Дж., Биовосстановление хлораурат-ионов с использованием экстракта фруктов Punica granatum (гранат) для синтеза высокостабильных наночастиц золота и оценки его антибактериальная активность.Micro Nano Lett., 2013, 8, 400-404. Искать в Google Scholar

[30] Сириш Бабу М., Джегатисваран С., Серап СузуК Ю., Гуобин Х., Юронг К., Джункуо Г. и др. Производство восстановленного оксида графена под действием серицина шелка и его -витроцитотоксичность, фототермическая оценка. J. Photochem. Photobio. В, 2018, 186, 189-196. Искать в Google Scholar

[31] Сириш Бабу М., Бадал Кумар М., Киран Кумар А., Тирозин способствует синтезу наночастиц серебра с контролируемым размером, а также их каталитической оценке и оценке цитотоксичности in vitro.Environ. Toxicol. Фар., 2017, 51, 23-29. Искать в Google Scholar

[32] Сириш Бабу М., Бадал Кумар М., Киран Кумар А., Экологически чистый подход к синтезу биосовместимых наночастиц серебра с контролируемым размером с использованием диастазы. Environ. Toxicol. Фарм., 2017, 49, 131-136. Искать в Google Scholar

[33] Сириш Бабу М., Бадал Кумар М., Шивенду Р., Нандита Д., Диастаза способствует зеленому синтезу наночастиц золота контролируемого размера. RSC Adv., 2015, 5, 26727-26733.Искать в Google Scholar

[34] Кумар Б., Смита К., Кумбал Л., Дебют А., Экологический подход к производству и применению наночастиц оксида цинка. Биоинорг. Chem. Appl., 2014, 1-7. Поиск в Google Scholar

[35] Ву Ю.Н., Ян Л.Х., Ши X.Y., Ли И.С., Биазик Дж.М., Ратинак К.Р., Избирательное ингибирование роста рака полости рта наночастицами железного ядра и золотой оболочки посредством аутофагии, опосредованной митохондриями. Биоматериалы, 2011, 32, 4565-4573. Искать в Google Scholar

[36] Ahamed M., Альхадлак Х.А., Хан М.А.М., Ахтар М.Дж., Избирательное уничтожение раковых клеток наночастицами оксида железа, опосредованными реактивными формами кислорода через путь P53. J. Nanopart. Res., 2013, 15, 1225. Искать в Google Scholar

Анализ включения меди в нанопроволоки оксида цинка

а) Механизм роста нанопроволок ZnO на медной подложке из пара, жидкости и твердого вещества. б) и в) СЭМ-изображения нанопроволок, созданных на медной сетке.

Возможности генерации и пьезоэлектрические свойства одиночных нанопроволок ZnO открывают перспективы для технологий будущего.Однако фотолюминесценция нанопроволок ZnO различается в зависимости от метода синтеза и дефектов, присутствующих в образце. Этот проект был предпринят для характеристики нанопроволок оксида цинка, массово производимых на медных подложках, наноструктуры, представляющей потенциальный интерес для производителей источников ультрафиолетового света, датчиков, солнечных элементов, источников полевой эмиссии и пьезоэлектрических устройств.

При химическом осаждении ZnO из паровой фазы на медь в трубчатой ​​печи, поддерживаемой при 890 ° C, образуются нанопроволоки. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) использовалась для подтверждения размеров и распределения наноструктур.Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (HR-TEM) и дифракция рентгеновских лучей (XRD) использовались для определения структуры и морфологии. Фотолюминесценция (ФЛ) использовалась для измерения оптических свойств; Электронная оже-спектроскопия (AES) и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) позволили сопоставить оптические свойства с поверхностными и объемными химическими свойствами, соответственно.

Микрофотографии

SEM нанопроволок ZnO на медной подложке показаны на рисунках 1b и 1c. Размеры роста составляют от 50 до 150 нм в ширину и от 5 до 15 мкм в длину.Капли меди, наблюдаемые на их концах, подтверждают рост по механизму пар-жидкость-твердое тело (VLS) (рис. 1а). HR-TEM подтверждает, что нанопроволоки представляют собой монокристаллы вюрцита независимо от направления роста относительно подложки. Спектры XRD показывают, что плоскости решетки соответствуют расстоянию между вюрцитом. Спектры фотолюминесценции нанопроволок ZnO однородны с эмиссией запрещенной зоны на 380 нм и более интенсивным излучением глубоких ловушек с максимумом около 520 нм.

Карты элементов

EDS показывают, что присутствие цинка и меди совпадает с положением нанопроволок на изображениях SEM, подтверждая включение меди.Усиленный сигнал меди на концах роста нанопроволоки подтверждает механизм VLS. Спектры AES были получены в серии точек по длине нанопроволок. Заметно химическое сходство между спектрами цинка от нанопроволоки и исходного материала. Сравнение спектров нанопроволок с окисленной медью позволяет предположить, что интеркалированная медь химически эквивалентна Cu 2 O, обнаруженному на подложке. Спектральные данные также подтверждают образование богатой кислородом поверхности.Медь обнаруживается по всей длине нанопроволоки при атомной концентрации ≈8%. От конца к основанию атомная доля кислорода на поверхности уменьшается, а атомная доля цинка увеличивается. AES нигде не измеряет металлическую Cu.

В заключение, сканирующая зондовая электронная микроскопия и микроскопия ФЛ были использованы для характеристики нанопроволок ZnO, полученных на массивном медном катализаторе. Эти результаты показывают, что медь вытесняется во время роста в виде изолированных ионов меди.Вся монокристаллическая структура, по-видимому, покрыта оболочкой из смешанного оксида металлов, богатого кислородом, состав которого зависит от расстояния до конца роста. Богатая кислородом поверхность приводит к увеличению эмиссии глубоких ловушек. Ожидается, что ионы меди, которые остаются по длине нанопроволоки, приведут к центрам рекомбинации носителей заряда, что приведет к менее интенсивной эмиссии запрещенной зоны и более интенсивной эмиссии глубокой ловушки.

Дополнительный документ с описанием рисков в поддержку проекта предварительной оценки цинка и его соединений

Официальное название: Дополнительный документ с описанием рисков в поддержку проекта предварительной оценки цинка и его соединений – Воздействие целлюлозно-бумажного сектора и характеристика риска

Окружающая среда и изменение климата Канада

2021

Сводка

Проект скрининговой оценки цинка и его соединений был опубликован 29 июня 2019 г.Этот документ содержит дополнительную информацию в поддержку завершения скрининговой оценки цинка и его соединений и включает данные, выявленные или полученные после публикации проекта скрининговой оценки.

Объем этого дополнительного документа с описанием рисков ограничен оценкой потенциальных экологических проблем, связанных с выбросами цинка на целлюлозно-бумажных и картонных заводах в Канаде. Во время разработки проекта предварительной оценки цинка и его соединений были доступны ограниченные данные о выбросах цинка в окружающую среду из этого сектора.Приведенные здесь данные и анализ были опубликованы, чтобы предоставить возможность общественного обсуждения новой информации до того, как она будет рассмотрена в окончательной проверочной оценке цинка и его соединений, и, если необходимо, в соответствующем документе о подходе к управлению рисками.

Цинк – это встречающееся в природе вещество, которое является важным элементом растений и других форм жизни. Цинк может присутствовать в исходном органическом веществе, используемом в процессах целлюлозно-бумажной промышленности, источниках топлива (например,g., топливо, газы и масла, полученные из отходов), используемые на целлюлозно-бумажных комбинатах, или в веществах, используемых в процессах целлюлозно-бумажной промышленности (отбеливание, наполнители, добавки, отбеливатели и т. д.).

Не было ответов на Уведомления, выпущенные в соответствии с разделом 71 Канадского Закона об охране окружающей среды, 1999 (CEPA) в отношении импорта или производства любого исследуемого цинксодержащего вещества, связанного с кодом 3221 Североамериканской системы промышленной классификации (NAICS) ( Целлюлозно-бумажные и картонные комбинаты).Однако были ответы, что цинкосодержащие вещества обнаруживаются в бумажных изделиях, смесях или промышленных изделиях.

Было обнаружено, что прогнозируемые концентрации в поверхностных водах в окружающей среде, полученные на основе данных мониторинга качества сточных вод, превышают прогнозируемые концентрации без воздействия на некоторых целлюлозно-бумажных комбинатах.

На основании имеющейся информации, ограниченное количество целлюлозно-бумажных комбинатов имеет повышенные коэффициенты риска, что указывает на возможность нанесения цинка экологического вреда.

1. Введение

В соответствии с разделами 68 или 74 Канадского закона об охране окружающей среды , 1999 г. (CEPA), министр окружающей среды и министр здравоохранения провели скрининговую оценку цинка и его соединений. Проект скрининговой оценки цинка и его соединений был опубликован 29 июня 2019 г. (ECCC, HC 2019).

Этот документ содержит дополнительную информацию, которая поможет завершить скрининговую оценку цинка и его соединений.Сюда входят данные, выявленные или полученные после публикации проекта предварительной оценки. Соответствующие данные были найдены до апреля 2020 года. Целевой поиск литературы проводился до мая 2020 года.

Объем этого дополнительного документа с описанием рисков ограничен оценкой потенциальных экологических проблем, связанных с выбросами цинка на целлюлозно-бумажных и картонных заводах в Канаде. Во время разработки проекта предварительной оценки цинка и его соединений были доступны ограниченные данные о выбросах цинка в окружающую среду из этого сектора.

Приведенные здесь данные и анализ были опубликованы, чтобы предоставить возможность для общественного обсуждения новой информации до того, как она будет учтена при окончательной проверочной оценке цинка и его соединений, и, если необходимо, в соответствующем документе о подходе к управлению рисками.

2. Источники и способы использования

Металлы встречаются в природе, и некоторые из них являются важными элементами для растений и других форм жизни, поэтому металлы могут присутствовать в исходном органическом веществе, используемом в процессах целлюлозно-бумажной промышленности (Melanson 2000).Металлы также могут присутствовать в источниках топлива (например, в топливе, полученном из отходов, газах и маслах), используемых на целлюлозно-бумажных комбинатах (ECCC, HC 2017; Statistics Canada 2007), или металлосодержащие вещества могут быть намеренно использованы в процессе. (отбеливатели, наполнители, добавки, отбеливатели и т. д.). Следовательно, стоки целлюлозно-бумажных комбинатов могут содержать ряд металлов, включая цинк.

2.1 Информация, предоставленная в ответ на опрос по разделу 71 CEPA

Не было ответов на Уведомления, выпущенные в соответствии с разделом 71 CEPA для импорта или производства любого исследуемого цинксодержащего вещества, связанного с кодом 3221 Североамериканской системы промышленной классификации (NAICS) (Целлюлозно-бумажные и картонные комбинаты) (Канада, 2009 г.) ; Канада 2012; Канада 2017).Однако были ответы, что цинкосодержащие вещества обнаруживаются в бумажных изделиях, смесях или промышленных изделиях.

3. Выбросы в окружающую среду

Целлюлозно-бумажные и картонные комбинаты (например, представленные кодом НАИКС 3221) были отмечены в предварительной оценке как сектор, сбрасывающий относительно большие количества цинка в воду, уступающий только выбросам из сточных вод (ECCC, HC 2019). Данные о выпуске NPRI за 2016 и 2017 годы (NPRI 2020) стали доступны после публикации проекта скрининговой оценки и будут добавлены в окончательную скрининговую оценку.Кроме того, данные о концентрациях в сточных водах стали доступны из NPRI, где предприятия сообщили о прямом сбросе веществ в воду в 2016 или 2017 годах, что было определено в результате непрерывного мониторинга выбросов, прогнозного мониторинга выбросов или тестирования источников.

4. Возможность причинения экологического вреда

Характеристика опасностей описана в разделе 7.3 проекта предварительной оценки (ECCC, HC 2019). Вкратце, долгосрочные Канадские рекомендации по качеству воды (CWQG) для защиты водной флоры и фауны и временные рекомендации по качеству донных отложений (ISQG) были выбраны в качестве прогнозируемых концентраций без воздействия (PNEC) для характеристики опасности водной среды и осадочного отсека, соответственно. (CCME 2018a; CCME 2018b; CCME 1999).Никаких экстраполяций за пределы заявленной области фактора модификации токсичности (TMF) CWQG не проводилось, что согласуется с анализом в предварительном скрининговом обзоре для других секторов.

5. Оценка воздействия на окружающую среду

При оценке экологического воздействия учитывались данные о воздействии от каждого из четырех источников, описанных ниже.

Целлюлозно-бумажные и картонные комбинаты являются одним из основных секторов, сообщающих о выбросах цинка и его соединений в НПРИ, и особенно в водные объекты для большинства предприятий.Среднегодовые концентрации общего цинка (Zn-T) в сточных водах были доступны за 2016 или 2017 годы от NPRI для 11 предприятий, определенных методом тестирования источника (NPRI 2020).

Целлюлозно-бумажный сектор Канады включает предприятия (фабрики), которые производят ряд продуктов, включая бумагу, картон, газетную бумагу и целлюлозу. Эти комбинаты подчиняются Правилам по сбросам целлюлозы и бумаги (PPER) в соответствии с Законом о рыболовстве (Канада 2018). Однако цинк не является обязательным параметром для мониторинга сточных вод в соответствии с Приложением II, часть 1 (1) этих правил, и мониторинг качества воды не требуется.Однако было обнаружено, что ограниченное количество интерпретационных отчетов по мониторингу воздействия на окружающую среду (EEM) и проектных документов исследования содержат концентрации цинка, измеренные в сточных водах или в поверхностных водах зон воздействия и эталонных зон (например, как часть более широкой характеристики участка или как часть расследования причин) (EEM 2020). Измеренные концентрации растворенного цинка (Zn-D) и Zn-T в зонах воздействия и соответствующих контрольных зонах были ограничены 4 и 5 объектами, соответственно, с очень ограниченными размерами образцов и ограниченной временной доступностью.Измеренные концентрации Zn-T в сточных водах были доступны для 14 предприятий. Измеренные концентрации Zn-T в отложениях в зоне воздействия и соответствующей контрольной зоне были определены для одного объекта (EEM 2020).

Ежемесячные (приблизительно) концентрации Zn-T в сточных водах, сообщенные Министерству окружающей среды и борьбы с изменениями климата Квебека (MELCC) за 2013–2018 годы, также были доступны для пяти представляющих интерес объектов, определенных из набора данных PPER-EEM. (MELCC 2020a).Когда были отмечены расхождения между концентрациями сточных вод, обнаруженными в документах PPER-EEM, и концентрациями сточных вод, представленных в MELCC, данные, представленные в MELCC, были приняты как правильные (личное сообщение, электронное письмо от Закона о лесных продуктах и ​​рыболовстве Отдела, Окружающая среда и изменение климата Канада, в Отдел экологической оценки, Окружающая среда и изменение климата Канады, от 15 мая 2020 г .; без ссылок). Дополнительные хвостохранилища были собраны из Banque de données sur la qualité du milieu aquatique (BQMA) (доступны только для растворенного органического углерода (DOC) и pH) в качестве уточнения, заменяющего геометрические средние экозоны.Данные BQMA были взяты из MELCC Atlas interactif de la qualité des eaux et des écosystèmes aquatiques для станций мониторинга, определенных как находящиеся в непосредственной близости от объектов или представляющие условия, аналогичные условиям облучения или эталонным зонам (например, как определено в отчете с интерпретацией EEM. или проект исследования) (MELCC 2020b). Среднегодовые концентрации цинка в сточных водах (например, фильтрах) со свалок целлюлозно-бумажной промышленности также доступны в Атласе десертных материалов MELCC по водной среде (MELCC 2020c).Данные были доступны для 13 потоков сточных вод с 11 предприятий в период с 2013 по 2018 год.

Кроме того, данные о воздействии цинка были предоставлены Национальным советом по улучшению качества воздуха и потока (NCASI), который спроектировал, координировал и руководил кампанией отбора проб (с августа 2018 г. по январь 2019 г.) на 30 объектах, представляющих 2 категории производственных процессов (механические и химическая), различные источники древесного волокна и охват 4 экозон (NCASI 2020). Концентрации Zn-T и Zn-D в сточных водах, а также Zn-T, Zn-D, pH и жесткость в окружающей или водозаборной воде были получены на 17 химических заводах и 13 механических заводах.PNEC были получены с использованием pH и жесткости для соответствующей окружающей или забираемой воды, а также средних геометрических значений DOC в экозоне в качестве TMF.

Для оценки воздействия измеренные концентрации цинка в зонах воздействия и контрольных зонах, если таковые имеются, были взяты непосредственно как прогнозируемые концентрации в окружающей среде (PEC) (EEM 2020). Измеренные концентрации Zn-D были предпочтительны для расчета PEC, при этом измеренные концентрации Zn-T использовались в их отсутствие. Когда измеренные концентрации в принимающей среде (и соответствующих контрольных средах) не были доступны, концентрации цинка моделировались на основе концентраций в сточных водах.Концентрации сточных вод из каждого источника данных (NPRI 2020; EEM 2020; MELCC 2020a; MELCC 2020b; NCASI 2020) использовались для расчета смоделированных PEC в соответствии с приведенным ниже уравнением. Необнаруживаемые измерения были заменены половиной предела обнаружения метода. Необнаружение преобладало при измерениях поверхностных вод (> 50% проб), но редко при мониторинге качества сточных вод (~ 1% проб).

PEC (мкг / л) = C b (мкг / л) + ((C eff (мкг / л) – C b (мкг / л)) / (R f (L / d ) / R эфф (л / д)))

Где C b – фоновая концентрация цинка.Для определения фоновых концентраций предпочтительны концентрации цинка в водоприемнике (перед конечной точкой сброса), за которыми следуют концентрации в водозаборной воде и медианная фоновая концентрация в экозоне. C eff – концентрация цинка в сточных водах. Термин R f / R eff представляет разбавление сточных вод в принимающей воде, где R eff – это расход сточных вод, а R f – это 10 процентиль принимающего потока воды.Данные, собранные для других недавних проверок, показывают, что стандартный максимальный эффективный коэффициент разбавления, равный 10, применяется к подавляющему большинству целлюлозно-бумажных комбинатов с прямой разгрузкой. Поэтому термин R f / R eff был заменен на 10 для расчета PEC для этого сектора. Средние геометрические параметры хвостохранилищ экозоны были использованы для получения соответствующих PNEC. Определение концентраций цинка и хвостохранилищ в окружающей среде описано в разделе 7.4 проекта предварительной оценки (ECCC, HC 2019) или было получено от MELCC (2020b), как описано выше.

Рассчитанные средние диапазоны PEC для каждого источника данных, описанного выше, представлены в Таблице 6‑1. Конкретные рассчитанные PEC Zn-D из набора данных NCASI показаны на Рисунке 5‑1.

6. ​​Характеристика экологического риска

Подход к характеристике экологического риска описан в разделе 7.5 проекта предварительной оценки (ECCC, HC 2019).

6.1 Анализ фактора риска

При характеристике экологического риска для целлюлозно-бумажного сектора учитывались данные о воздействии из каждого из четырех источников, описанных в разделе 5 настоящего отчета: отчет об измерениях содержания цинка в поверхностных водах и концентрациях в сточных водах в отчетах с интерпретацией, представленных в соответствии с положениями EEM PPER (EEM 2020 ), средние концентрации цинка в сточных водах, сообщенные с помощью методов тестирования источников в NPRI (NPRI 2020), концентрации в сточных водах, полученные от Министерства окружающей среды и борьбы с изменениями климата (MELCC 2020a, c), а также кампания по добровольному отбору проб и исследование, организованное NCASI, в ходе которого были собраны данные о концентрациях цинка в сточных водах, а также в окружающей и водозаборной воде (NCASI 2020).

Данные мониторинга окружающей среды, собранные в зонах воздействия целлюлозно-бумажных комбинатов, были ограничены данными, которые должны быть представлены в соответствии с положениями EEM PPER (EEM 2020). Концентрации Zn-D в зонах воздействия и соответствующих контрольных зонах четырех учреждений были низкими, с самым большим медианным RQ, равным 0,09, и максимальным индивидуальным RQ, равным 0,23. Концентрации сточного Zn-T были несколько более доступны в наборе данных EEM. Концентрации сточных вод из отчетов EEM были заменены эквивалентными данными по сточным водам, представленными в MELCC для сопоставления дат отбора проб, если таковые имеются, для устранения несоответствий для определенных объектов.RQ, рассчитанные на основе моделирования сточных вод, часто повышались для 5 из 14 предприятий, по которым были доступны данные. Частота превышения PNEC на этих пяти объектах варьировалась от 38% до 100%. Однако из предприятий, связанных с повышенным RQ, только 2 сбрасывают сточные воды в пресную воду. Остальные 3 объекта сбрасывают сточные воды в речной эстуарий или эстуарии. Поскольку «нецелесообразно применять руководство по пресной воде цинка к морской или устьевой среде» (CCME 2018), сила вывода из RQ для этих последних объектов может быть снижена.

Потенциальная доработка хвостохранилища была рассмотрена для объектов, связанных с повышенными коэффициентами риска моделирования сточных вод PPER-EEM с использованием медианных данных мониторинга Banque de données sur la qualité du milieu aquatique (BQMA) (доступно только для DOC и pH) в качестве местного уточнения, заменяющего экозону геометрические средства. Однако с точки зрения частоты превышений PNEC уточнение TMF с использованием данных BQMA не повлияло существенно на результат для любого из 5 объектов с повышенными RQ (т.е., RQ оставались повышенными).

Коэффициенты повышенного риска были рассчитаны на основе концентраций сточных вод NPRI для 4 из 11 предприятий в 2016 или 2017 годах. Однако 3 из этих предприятий сбрасывают свои стоки в речные устья или эстуарии.

Характеристика риска для целлюлозно-бумажного сектора также учитывала мониторинг поступления Zn-D, Zn-T, pH и жесткости в сточные воды, окружающую среду или сырье, представленный для образцов с 30 канадских предприятий с августа 2018 года по январь 2019 года (NCASI 2020).Значения PNEC для конкретного объекта были рассчитаны с использованием данных о pH и жесткости для соответствующих вод в окружающей среде и репрезентативных значений DOC для экозоны. Zn-D RQ для смоделированного воздействия и окружающих вод представлены на Рисунке 6-1 (NCASI 2020).

Коэффициенты риска, рассчитанные на основе данных MELCC по сбросам со свалок целлюлозы и бумаги (MELCC 2020c) для 13 потоков сточных вод, представленных 11 предприятиями, показывают низкую частоту превышений PNEC, особенно в последние годы.

Наконец, было обнаружено, что данные по наносам также передаются в PPER-EEM для одного объекта (EEM 2020).Расчетные RQ отложений для этого объекта не были завышены и были очень похожи в зоне воздействия и контрольной зоне.

Сводка PEC, соответствующих PNEC и RQ для всех источников данных, определенных для целлюлозно-бумажного сектора, представлена ​​в Таблице 6-1. В целом, ограниченное количество целлюлозно-бумажных заводов демонстрируют потенциал экологического вреда от цинка на основе моделирования концентрации сточных вод, о чем свидетельствуют повышенные коэффициенты риска на некоторых предприятиях, в частности, из набора данных NCASI, который содержит наибольшее представление объектов и сообщает предпочтительную долю для характеристика риска (т.э., Zn-D). И наоборот, ограниченный объем данных мониторинга, доступных как для Zn-D, так и для Zn-T в зонах воздействия и соответствующих контрольных зонах, а также смоделированное воздействие на основе данных по сбросам со свалок, предполагает ограниченный потенциал экологического ущерба. В совокупности ограниченное количество предприятий целлюлозно-бумажной промышленности может нанести экологический вред цинку.

Сокращения: PEC, прогнозируемая концентрация в окружающей среде; PNEC, прогнозируемая концентрация без эффекта; RQ – коэффициент риска; Zn-D, растворенный цинк; Zn-T, цинк общий.

a Не сообщается явно, но предполагается, что они представляют общие концентрации цинка.

b Эти значения указаны в мкг Zn / л

c Эти значения указаны в мг Zn / кг

6.2 Рассмотрение доказательств

Основные доказательства, подтверждающие, что выбросы цинка в целлюлозно-бумажном секторе показывают потенциальный экологический ущерб, представлены в Таблице 6-2. Уровень достоверности относится к совокупному влиянию качества и изменчивости данных, пробелов в данных, причинно-следственной связи, правдоподобия и любой экстраполяции, необходимой в рамках линии доказательств.Актуальность относится к тому влиянию, которое линия доказательств оказывает на определение возможности причинения вреда окружающей среде Канады. Квалификаторы, используемые в анализе, варьировались от низкого до высокого, с присвоенным весом, имеющим пять возможных результатов.

7. Неопределенности в характеристике экологического риска

Поскольку характеристика экологической опасности для цинка согласована с недавними и надежными CWQG и ISQG, большая часть неопределенностей в характеристике экологического риска в целлюлозно-бумажном секторе связана с характеристиками воздействия.

Данные мониторинга качества воды из интерпретирующих отчетов PPER-EEM и проектных документов исследования привели к тому, что набор данных был очень скудным, что составляет очень небольшую часть сектора. Поскольку этот набор данных мониторинга качества воды очень мал, он недостаточно надежен для значимой экстраполяции на все канадские предприятия, поскольку вероятность риска может быть большей или меньшей. Низкие RQ не могут быть прочитаны или предположены для объектов, где доступны только смоделированные RQ из данных по сточным водам, некоторые из которых являются повышенными (т.е., больше 1). Отсутствие требований к систематической отчетности по цинку в PPER приводит к значительному смещению выборки в доступном наборе данных EEM, который не может быть легко определен количественно. Большую уверенность в этом анализе предоставило исследование NCASI не только благодаря большему представлению объектов в секторе, но также и для измерения Zn-D и Zn-T в сточных водах, а также измерения Zn-D, Zn-T, pH. и жесткость окружающей воды (неочищенная забираемая вода или вода из принимающего водотока перед точкой сброса).

Некоторая неопределенность в характеристике риска может быть внесена путем сравнения концентраций Zn-T с PNEC, которые обычно предназначены для сравнения с менее часто измеряемым Zn-D. Для дальнейшего изучения этой неопределенности средние концентрации Zn-D и Zn-T в сточных водах, а также средние концентрации Zn-D и Zn-T в окружающей среде с одинаковыми кодами образцов (NCASI 2020) сравнивались на бобовых диаграммах (рис. 7-1). Графики показывают, что в большинстве случаев средние концентрации Zn-D и Zn-T в сточных водах были одинаковыми, причем соотношение Zn-D и Zn-T в сточных водах часто было близко к единице.Это говорит о том, что расчеты коэффициента риска, основанные на Zn-T в сточных водах, могут представлять разумный подход наихудшего случая для расчета коэффициента риска, когда данные для Zn-D отсутствуют.

Ссылки

Баджпай, П. 2017. Целлюлозно-бумажная промышленность: восстановление химических веществ. Амстердам (Нидерланды): Эльзевир. стр. 242.

Баджпай, П. 2018. Справочник Бирманна по целлюлозно-бумажной промышленности. 3-е издание. Амстердам (Нидерланды): Эльзевир. стр. 648.

Канада.2018. Закон о рыболовстве: правила сброса целлюлозы и бумаги. ПК. 1992-961, SOR / 92-269, последнее изменение – 26 сентября 2018 г.

Канада, Департамент окружающей среды. 2009. Закон Канады об охране окружающей среды, 1999: Уведомление в отношении некоторых неодушевленных веществ (химикатов) в Списке бытовых веществ [PDF] . Canada Gazette, Часть I, vol. 143, нет. 40, стр. 2945-2956.

Канада, Департамент окружающей среды. 2012. Канадский закон об охране окружающей среды, 1999 г. : Уведомление в отношении определенных веществ из Списка веществ для домашнего потребления [PDF]. Canada Gazette, Часть I, vol. 146, нет. 48, Приложение.

Канада, Департамент окружающей среды. 2017. Канадский закон об охране окружающей среды, 1999 г. : Уведомление в отношении определенных веществ, включенных в обновленную инвентаризацию за 2017 год. Canada Gazette, Часть I, vol. 151, нет. 2.

[CCME] Совет министров окружающей среды Канады. 1999. Канадские рекомендации по качеству донных отложений для защиты водной флоры и фауны – цинк [PDF].Виннипег (МБ). Канадский совет министров окружающей среды.

[CCME] Совет министров окружающей среды Канады. 2018a. Канадские рекомендации по качеству воды для защиты водной флоры и фауны – цинк [PDF]. Виннипег (МБ): Канадский совет министров окружающей среды.

[CCME] Совет министров окружающей среды Канады. 2018b. Документ о научных критериях для разработки Канадских рекомендаций по качеству воды для защиты водных организмов – цинк [PDF].Виннипег (МБ): Канадский совет министров окружающей среды.

[ECCC, HC] Environment and Climate Change Canada, Health Canada. 2017. Скрининговая оценка: Кобальт и кобальтсодержащие вещества. Оттава (ON): Правительство Канады.

[ECCC, HC] Environment and Climate Change Canada, Health Canada. 2019. Проект предварительной оценки: Цинк и его соединения. Оттава (ON): Правительство Канады.

[EEM] Мониторинг воздействия на окружающую среду. 2020. Измеренные концентрации цинка в воде, сточных водах и отложениях, если они случайно указаны в документах, представленных в соответствии с Правилами по целлюлозно-бумажным стокам .Гатино (КК): Окружающая среда и изменение климата, Канада. [ограниченный доступ]

Мелансон, JB. 2000. Рециркуляция сточных вод на заводе по производству крафт-целлюлозы [кандидатская диссертация]. Эдмонтон (AB): Университет Альберты, факультет химической инженерии и материаловедения.

[MELCC] Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les климатические изменения. 2020a. Данные мониторинга сточных вод переданы в Отдел Закона о лесных товарах и рыболовстве, ECCC. Gouvernement du Québec: Квебек.

[MELCC] Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les климатические изменения.2020b. Интерактивный атлас качества воды и водных экосистем [база данных]. Gouvernement du Québec: Québec [Доступно в мае 2020 г.] (только на французском языке)

[MELCC] Ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les климатические изменения. 2020c. Atlas des pressions sur le milieu aquatique – rejets d’eaux usées. Gouvernement du Québec: Québec [Доступно в мае 2020 г.] (только на французском языке)

[NCASI] Национальный совет по улучшению качества воздуха и потоков, Inc., 2020.Цинк в сточных водах и сточных водах канадского целлюлозно-бумажного комбината. Неопубликованный отчет и таблицы данных представлены в Канаду по окружающей среде и изменению климата.

[NPRI] Национальный реестр выбросов загрязнителей [база данных]. Загружаемые наборы данных. 2020. Оттава (ON): Правительство Канады. [Доступ в мае 2020 г.]

Статистическое управление Канады. 2007. Краткий анализ: Потребление мазута в Канаде [PDF]. Оттава (ON): Статистическое управление Канады, Отдел производства, строительства и энергетики. № по каталогу11-621-МИЭ № 062.

Систематическая характеристика белков, содержащих цинк на пальцах, в транскриптоме мыши

Белки, содержащие цинковые пальцы, составляют самое распространенное суперсемейство белков в геноме млекопитающих и наиболее известны. как регуляторы транскрипции. Они участвуют в различных клеточных действиях, таких как развитие, дифференциация, и подавление опухоли.Первый домен цинкового пальца, который был идентифицирован в Xenopus laevis , базальном факторе транскрипции TFIIIA (Miller et al. 1985), является архетипом для наиболее распространенной формы домена цинкового пальца, домена C2h3. Трехмерная структура основной цинковый палец C2h3 представляет собой небольшой домен, состоящий из β-шпильки, за которой следует α-спираль, удерживаемая на месте ионом цинка. Цинковые пальцы обычно встречаются в виде тандемных массивов, а в модулях связывания ДНК количество последовательных пальцев определяет конкретные связывание с разными участками ДНК.Один цинковый палец связывает большую бороздку двойной спирали и взаимодействует с 3 п.н., и минимальное количество пальцев, необходимое для специфического связывания ДНК, – два (Choo et al. 1997). Одним из наиболее охарактеризованных семейств ДНК-связывающих цинковых пальцев является фактор, подобный Sp / Krüppel. Члены этой семьи общие три высококонсервативных пальца C2h3-типа на их C-концевых концах в сочетании с активатором транскрипции или репрессорные домены на N-конце.Другие семейства ДНК-связывающих цинковых пальцев отличаются от базового модуля типа C2h3. в расположении и природе их цинк-хелатирующих остатков (цистеин-гистидин или цистеин-цистеин; Laity et al. 2001; Таблица 1). Дополнительные семейства доменов цинковых пальцев участвуют во взаимодействиях белок-белок и связывании липидов (Table 1; Bach 2000; Tucker et al. 2001).

Таблица 1.

Домены цинковых пальцев, внесенные в базу данных IterPro

Ассоциация многих белков цинкового пальца с ДНК- и / или белково-связывающими доменами позволяет образовывать мультибелковые комплексы в которых ДНК-связывающие мотивы распознают последовательность-мишень определенным образом или домены межбелкового взаимодействия позволяют сборка мультибелковых регуляторных комплексов, обычно участвующих в ремоделировании хроматина (Aasland et al.1995; Дэвид и др. 1998). Другие белки цинкового пальца не обладают ДНК- или РНК-связывающей активностью. Например, белки, содержащие RING-h3-finger, являются участвует в сигнальном пути убиквитинирования. Они действуют как убиквитинлигаза (E3) и взаимодействуют с убиквитин-конъюгированным ферменты (E2) для облегчения передачи группы убиквитина к целевым белкам, которые затем могут быть распознаны и расщеплены протеосомой (Lorick et al. 1999).

Цинковые пальцы являются одними из наиболее распространенных структурных мотивов в протеоме, предсказанных на основе последовательностей генома Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster и Caenorhabditis elegans (Rubin et al. 2000), а также проект геномных последовательностей человека (Lander et al. 2001). Однако аннотация последовательности генома обеспечивает неполное и несовершенное предсказание и описание полной длины транскрипты и варианты сплайсинга, которые можно транскрибировать из генома.

Проект «Энциклопедия генов мышей RIKEN» предоставил наиболее полную коллекцию полноразмерных дополнительных ДНК (кДНК; Оказаки и др., 2002). В сочетании с последовательностью генома мыши и аннотацией на ENSEMBL (http://www.ensembl.org), MGC (http://www.informatics.jax.org/mgihome), NCBI (http: //www.ncbi.nlm .nih.gov) и сборки EST в TIGR (http://www.tigr.org), впервые у нас есть полный охват транскриптома мыши.Настоящая версия мыши транскриптом состоит из ~ 20000 репрезентативных функциональных транскриптов, кодирующих белок, полученных из различных транскрипционных единиц (набор репрезентативных транскриптов и белков, RTPSv6). В этом исследовании мы создали набор полноразмерных белков цинкового пальца (ZFPS) на основе транскриптома мыши, созданного консорциумом FANTOM (Okazaki et al. 2002; http://fantom2.gsc.riken.go.jp/) .

Всего было экстрагировано 1573 белковых последовательностей на основании наличия одного или нескольких доменов цинковых пальцев, распознаваемых ИнтерПро (http: // www.ebi.ac.uk/InterPro). Сначала мы сгруппировали белковые последовательности в соответствии с составом консервативных доменов, который обычно коррелирует с функцией, а затем более подробно проанализировали различные группы. Поскольку цинковый палец представляет собой модульную область, которая обычно встречается в тандемных массивах, кодируемых одиночными экзонами, мы также изучили частоту вариантов сплайсинга в наборе данных с цинковыми пальцами. по сравнению с заболеваемостью в СДПЛ. В частности, мы представляем подробный анализ факторов типа Sp / Krüppel и E3 убиквитин-лигаза RING-h3 семей, и мы сообщаем характеристику возможного нового семейства C2h3, содержащих цинковые пальцы. регуляторы транскрипции.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Поколение неизбыточного цинкового протеина для пальцев

Научный центр генома RIKEN в сотрудничестве с консорциумом FANTOM (http://genome.gsc.riken.go.jp) сгенерировал неизбыточный полноразмерный набор данных последовательности белков (репрезентативные транскрипты и набор белков, RTPS) путем объединения коллекции 60 770 полноразмерных последовательностей кДНК из функциональной аннотации генома мыши (FANTOM) с различными последовательностями в открытом доступе (Okazaki et al.2002). RTPS содержит около 20000 белковых последовательностей (http://fantom2.gsc.riken.go.jp/).

InterPro ищет 46 консервативных доменов цинковых пальцев против 1573 белков, содержащих цинковые пальцы, экстрагированных с помощью RTPS. Эти составляют 7,5% от всего СДПЛТ (таблица 2). Все 46 классификаций доменов с цинковыми пальцами были представлены в RTPS, с пятью наиболее часто встречающимися доменами с цинковыми пальцами. представляющий собой C2h3 (506), палец RING (196), KRAB-бокс (134), домен LIM (60) и палец PHD (52).Сравнительный анализ с другими эукариотами подтверждает сходные частоты доменов цинкового пальца в других геномах (дополнительная таблица 1; имеется на сайте www.genome.org).

Таблица 2.

Частоты доменов цинковых пальцев в транскриптоме мыши

Сравнение профилей с геномами не млекопитающих выявило клоноспецифичную эволюцию цинковых пальцев, содержащих белки.Определенные домены цинковых пальцев специфичны для позвоночных. KRAB (IPR001909), связанные с KRAB (IPR003655), ядерный переход белок 2 (IPR000678), домен SCAN (IPR003309) и подсемейство ядерного рецептора ROR (IPR003079) не были идентифицированы в модели D. melanogaster (http://www.fruitfly.org/), C. elegans (http://www.wormbase.org/) и S. cerevisiae (http: // геном-www.stanford.edu/Saccharomyces) предсказал протеомы (дополнительная таблица 1).

Напротив, сравнение предсказанных наборов цинковых пальцев мыши и человека показывает минимальную клон-специфичную эволюцию, хотя Есть несколько примеров структурных различий доменов в предполагаемых парах ортологов мыши и человека. RNF6, RNF13 и G1RP1 являются такими примерами (белковые архитектуры RNF6, RNF13 и G1RP1 мыши и человека показаны на дополнительном рис.4).

Кластерный анализ белков, содержащих цинк на пальцах

Чтобы разделить суперсемейство цинковых пальцев на вероятные функциональные кластеры, мы выполнили две разные классификации. всего набора белков, содержащих цинковые пальцы, мыши (см. Методы). Это позволило разделить суперсемейство в кластеры структурно и функционально связанных семейств цинковых пальцев.Семь основных кластеров были: тип C2h3 / KRAB. цинковый палец (296), стероидные рецепторы, тип C4 (44), BTB / BOZ-содержащие белки (35), трехчастные мотивные белки (26), Sp / KLF семейство (26), семейство LIM / homeobox (25) и семейство убиквитин-лигазы E3 RING-h3 (18; таблица 3). Полный список и архитектурную структуру каждого из кластеров, содержащих цинковые пальцы, можно найти на http://cassandra.visac.uq.edu.au/zf.

Таблица 3.

Кластеры белков на пальцах цинка, полученные методом BLAST-анализа «все против всех»

ZFPS содержит 677 белков, которые ранее не были идентифицированы. В этом анализе мы считаем новыми все те белки, аннотированные в вычислительном конвейере MATRICS (Kawai et al., 2001; Okazaki et al.2002), как «гипотетический белок», «слабо подобный», «связанный с», «содержащие белок мотивы», «номер клона RIKEN» и «Неклассифицируемые стенограммы». Белки, помеченные как «гомолог [название гена] -организма», вероятно, являются гомологами мыши. или ортологи белка с известными функциями у других организмов, которые ранее не были идентифицированы у мышей.

Мы обнаружили, что 33 из 46 проанализированных нами семейств цинковых пальцев имеют по крайней мере одного нового члена в СДПЛ (таблица 2).Большинство новых белков принадлежат к семейству C2h3. Среди 506 C2h3-содержащих белков 208 – новые мышиные транскрипты. (41%). Семейство цинковых пальцев, которое представляет наибольшую долю недавно описанных белков, является недавно обнаруженным Цинковый палец типа DHHC (IPR001594; Путилина и др., 1999). Из 17 белков, содержащих DHHC, 15 (88%) являются новыми для мыши. Высокая степень новизны также была обнаружена в белках, содержащих репрессор транскрипции KRAB-box.Из 134 белков, содержащих KRAB, 83 (61%) являются новыми транскриптами мыши (дополнительные Таблица 2).

В нашей классификации мы отметили небольшую группу структурно связанных недавно описанных белков, которые кажутся совершенно новыми. Примером может служить кластер 24, который содержит четыре новых белка, имеющих общий центральный массив из шести цинковых пальцев C2h3, один N-концевой цинковый палец C2h3 и массив из двух-трех C-концевых цинковых пальцев C2h3.BLAST анализ белков в кластер 24 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST) не обнаруживает гомологичных белков с функциональной аннотацией (Рис. 1). Название Fzf (белок цинковых пальцев Fantom) было предложено для этого нового семейства цинковых пальцев C2h3. Мышь Fzf1 (9530006B08Rik) кодирует белок из 1409 аминокислот с предсказанной молекулярной массой 155 кДа. Мышь Fzf2 (B130043A04Rik) кодирует белок из 951 аминокислоты с предсказанной молекулярной массой 88.5 кДа. Мышь Fzf3 (AAh38839Rik) кодирует белок из 707 аминокислот с предсказанной молекулярной массой 77,8 кДа. Наконец, Fzf4 (6030407P18Rik) кодирует белок из 534 аминокислот с предсказанной молекулярной массой ~ 60 кДа. Четыре гена этого семейства были сопоставлены с геномом мыши ENSEMBL (http://www.ensembl.org) с использованием соответствующей полноразмерной комплементарной ДНК RIKEN (Таблица 4).

Рисунок 1

( A ) Некорневой филогенез семейства Fzf.Полные последовательности белков мыши и человека семейства Fzf (таблица 3) были выровнены и подвергнуты анализу Neighbor Joining с 1000 bootstrap-анализом. ( B ) Выравнивание белковых последовательностей шести основных доменов «цинковые пальцы» C2h3 белков FZF. Вторичная структура шесть пальцев показано над расклад; консенсус домена показан под выравниванием, домен FFAB обозначен черной полосой.( C ) Доменная архитектура белков Fzf мыши и человека. Структурное представление белка было создано с использованием Simple Инструмент исследования модульной архитектуры (SMART; http://smart.embl-heidelberg.de).

Таблица 4.

Генная структура семейства цинковых пальцев Fantom мыши и человека (кластер 23)

Несмотря на отсутствие функциональной или структурной информации об этих белках, существуют человеческие ортологи Fzf. семейство, а белки с последовательностью, подобной семейству Fzf, также очевидны у других эукариот, таких как Xenopus laevis, D.melanogaster и C. elegans . Мы также идентифицировали консервативный участок из 16 аминокислот непосредственно на N-конце центрального массива цинковых пальцев, который не проявляет сходства с другими ранее описанными консервативными доменами, KLIMLV- [D / N / S] – [D / N / S] -FYYG- [K / R / Q] – [H / Y / D] – [E / K / G] -G (Рис. 1B). Этот новый консервативный домен, названный боксом, ассоциированным с семейством Fantom (FFAB), является высококонсервативным во всех белках FZF и вместе взятых. с характерным распределением доменов «цинковые пальцы» C2h3 можно рассматривать как сигнатурную область этого нового семейства.

Программа прогнозирования гена ENSEMBL Genscan (http://www.ensembl.org) предсказала функционально разные варианты сплайсинга для мыши Fzf2 (три) и Fzf3 (два) гена. Подобные варианты предсказываются и для человеческих ортологов (рис. 1С). Было продемонстрировано, что домены цинковых пальцев C2h3 участвуют в связывании ДНК / РНК и обычно связаны с белками, регулирующими транскрипцию.Присутствие этого домена в семействе FZF указывает на то, что это семейство может быть участвует в регуляции транскрипции.

Чтобы определить подструктуры в основных кластерах и лучше охарактеризовать новые гены, присутствующие в этом наборе данных, Neighbor Присоединение филогенетических деревьев было рассчитано из нескольких выравниваний последовательностей (см. Методы; фиг. 1A, 2A и 3A). Чтобы проиллюстрировать важность этого анализа в открытии и аннотации генов, кластеры 5 и 7, содержащие белки. семейства Sp / Krüppel-подобных факторов и RING-h3, E3 убиквитин-протеинлигазных семейств, соответственно, подробно обсуждаются ниже.

Рисунок 2

( A ) Некорневая филогения среди Sp / Krüppel-подобных факторов. Полные последовательности белков мыши и человека Sp / Krüppel-подобных Факторы (Таблица 4) были согласованы и подвергнуты анализу “Объединение соседей с 1000”. ( B ) Увеличение Sp-ветви филогенетического дерева и выравнивание области цинкового пальца Sp-белков.Вторичный структура шести пальцев показана над совмещением; консенсус домена показан ниже выравнивания. ( C ) Архитектура доменов белка Sp мыши и человека. Красным цветом выделены недавно описанные белки.

Рисунок 3

( A ) Некорневой филогения кластера 7.Полные мышиные и человеческие белковые последовательности белков RING-h3 (таблица 5) были выровнены и подвергнуты анализу Neighbor Joining с 1000 bootstrap-анализом. Доменная архитектура белков RING-h3 также показано на картинке. ( B ) Выравнивание с цинковым пальцем RING-h3 консенсусной последовательности цинкового пальца C2h3 показано под выравниванием. Красным выделены белки, впервые описанные в этом исследовании.

Семейство факторов, подобных Sp / Krüppel: определение нового члена семейства Sp

Sp / Krüppel-подобные факторы являются регуляторами транскрипции, участвующими в развитии, росте и дифференцировке клеток (Lania et al.1997; Dang et al. 2000). Белки этого семейства характеризуются высококонсервативным набором из трех цинковых пальцев C2h3 на их С-конце. область. В результате все члены этого семейства связываются преимущественно с «GC-боксом» или «элементами CACCC» на ДНК (рис. 2С; дополнительный рис. 3). В дополнение к консервативной аминокислотной последовательности цинковых пальцев, эти белки имеют очень высокую консервативный межпальцевый спейсер, TGEKP (Y / F) X, также называемый связью H / C.

Иерархическая кластеризация на основе последовательностей отделяет белки Sp от факторов типа Крюппеля, чтобы сформировать четко различимый подсемейство регуляторов транскрипции (рис. 2А). Эта сегрегация выявила нового члена подсемейства Sp, названного Sp8 (Bouwman and Philipsen 2002). Белок Sp8 имеет четкий человеческий ортолог AK056857 (рис. 2B, C). Исследования профиля экспрессии тканей с использованием чипов RIKEN 60K (Bono et al.2002) указывают на то, что мышиный Sp8 ограничен тканью. Он выражен главным образом в тимусе, коже и семенниках (дополнительный рис. 1). Следовательно, он может быть кандидатом в регулятор клеточной дифференцировки.

Мышиный локус Sp8 длиной 13,30 т.п.н. находится в полосе f2 хромосомы 12 со структурой из 4 экзонов и 3 интронов и кодирует белок из 486 аминокислот. с прогнозируемой молекулярной массой 48 кДа (таблица 5).

Таблица 5.

Генная структура семейства Krüppel-подобных факторов мыши и человека (кластер 5)

N-концевую часть Sp1 можно разделить на пять доменов: Sp-box (Harrison et al. 2000), активаторные домены A и B, домен C, богатый заряженными аминокислотами, включая Buttonhead-box (Harrison et al. al.2000), а также домен D на самом С-конце белка. Домены A и B можно подразделить на N-концевой серин / треониновый фрагмент. регион и С-концевой участок, богатый глутамином (Kolell and Crawford 2002). Подобные модульные структуры можно найти в Sp2, Sp3 и Sp4. Эти четыре белка находятся на отдельной ветви от Sp5, Sp6, Sp7 и Sp8, которые, в свою очередь, лишены сходной последовательности вне области цинкового пальца (Fig. 2B).

Анализ

BLAST показывает, что три С-концевых цинковых пальца Sp8 имеют 95% гомологии с Sp5 и 97% с D.melanogaster Sp1 (NP_572579). Вне домена цинкового пальца Sp8 имеет богатую серином / аланином область на самом N-конце белка. (аминокислоты 11–116) и богатая глицином область в центральной области (аминокислоты 132–149). Эта область белка показывает 23% гомология с остериксом / Sp7, с которым Sp8 кластеризуется в иерархическое дерево. Было показано, что Osterix / Sp7 является транскрипцией фактор, необходимый для дифференцировки остеобластов и, следовательно, для образования кости (Nakashima et al.2002). Sp8 также похож на Sp6 / KLF14 (Scohy et al. 2000) и белок цинковых пальцев D. melanogaster , scribbler (NP_524678; Senti et al. 2000; Yang et al. 2000).

Архитектура белков мыши и человека семейства Sp / KLF, включая различные изоформы, полученные путем альтернативного сплайсинга показаны на дополнительном рисунке 3.

Treichel et al.(2001) предположили, что Sp5 является эволюционным звеном между подсемействами Sp и KLF белков цинковых пальцев. В цинковом пальце области, Sp5 имеет высокую гомологию с другими белками Sp, но в N-концевой области Sp5 больше похож на Krüppel-подобный факторов (Treichel et al. 2001). Основываясь на иерархическом кластере, мы предполагаем, что Sp8, возможно, был первым Sp-белком, эволюционно дифференцированным. от общего предка. Sp5, вероятно, был сгенерирован в процессе эволюции путем перестановки доменов между Sp8 и членом эволюционно родственное подсемейство факторов типа Крюппеля.

Различная гомология домена цинкового пальца и домена нецинкового пальца, обнаруженная в семействе Sp / KLF, является доказательством их различной эволюционной истории. Это семейство регуляторов транскрипции, скорее всего, привело к появлению новых белков. модульная эволюция, при которой домены были созданы посредством дупликации генов и транслоцировались посредством событий перетасовки доменов (Morgenstern and Atchley 1999; Kolell and Crawford 2002).

RING-h3 и семейство убиквитин-протеинлигаз E3

КОЛЬЦО-палец (IPR001841) представляет собой цинк-связывающий домен из 40–60 аминокислот. Он связывает два иона цинка и участвует в белок-белковой взаимодействия при образовании макромолекулярных каркасов. Есть два разных варианта, тип C4HC3 и тип C3h3C3, которые явно связаны между собой, несмотря на различную структуру цистеина / гистидина.

Кластерный анализ идентифицировал группу из 14 белков, которые имеют общий C-концевой палец RING-h3-типа (таблица 3, кластер 7; рис. 3A, B). Пять из 14 белков являются недавно идентифицированными белками мыши. RNF50 (NP_598825) кодирует белок из 339 аминокислот с прогнозируемой молекулярной массой 37,9 кДа с центральной областью, богатой пролином. (56–228). RNF51 (2500002L14Rik) кодирует белок из 166 аминокислот с предсказанной молекулярной массой 19.1 кДа. RNF52 (AAh26543) кодирует белок из 313 аминокислот с прогнозируемой молекулярной массой 34,08 кДа с С-концом, богатым серином регион (293–313). RNF53 (0610009J22Rik) кодирует белок из 380 аминокислот 41,57 кДа с предсказанной молекулярной массой 1,59 кДа. Богатая пролином область присутствует в самой N-концевой части белка (7–33). Названия этих четырех белков предложены на основе общепринятых номенклатура белков безымянного пальца (RNFX; Таблица 6).

Таблица 6.

Генная структура семейства RING-h3 мыши и человека (кластер 7)

Пятый недавно идентифицированный мышиный белок 1700042K15Rik имеет 61% идентичности белка с g1-родственным белком (G1RP1), гомолог D.melanogaster g1 (Бейкер и Редди, 2000). Наряду с G1RP2 они представляют подсемейство этого кластера (Fig. 3A). Они характеризуются С-концевым пальцем RING-h3 и N-концевым доменом, связанным с протеазой (IPR003137). Недавно идентифицированный мышиный G1RP3 представляет собой белок длиной 340 аминокислот с прогнозируемой молекулярной массой 38,14 кДа. Наоборот относительно G1RP1 и G1RP2, нет никакого предсказания трансмембранной области в последовательности белка G1RP3.Анализ экспрессии показывает что его экспрессия ограничена семенником (данные не показаны; Таблица 6). Архитектура белков мыши и человека этого семейства, включая изоформы белка 13 безымянного пальца (RNF13) от А до F, генерируемые альтернативным сращиванием, показаны на дополнительном рисунке 4.

Возникающая роль белков, содержащих RING-finger, заключается в путях убиквитинирования, где они играют центральную роль в перенос убиквитина (Ub) на гетерологичный субстрат, тем самым направляя субстрат для разрушения протеосомой (Жоазейро и Вайсман, 2000).Убиквитинирование белков начинается с образования тиолэфирной связи между С-концом Ub и цистеином фермент, активирующий Ub (E1). Затем Ub переносится на фермент, конъюгирующий с Ub (E2), снова через связь тиол-сложный эфир. Ub-протеиновые лигазы (E3) отвечают за специфичность убиквитинирования. Они распознают целевые белки и способствуют перенос Ub от E2 либо к реакционному лизину целевых белков, либо к последнему Ub уже присоединенной цепи Ub к целевым белкам.

Путь убиквитинирования имеет решающее значение для поддержания клетками гомеостаза белков и позволяет белкам, которые сворачиваются неправильно быть мишенью для деградации. Убиквитинирование также важно для ремоделирования хроматина и регуляции транскрипции. путем убиквитинирования гистонов. Убиквитинирование гистонов h3A и h3B может работать как метка их для рекрутирования гистоновые ацетил-трансферазы, необходимые для ремоделирования хроматина во время активации транскрипции или замещения гистонов протаминами во время сперматогенеза (Jason et al.2002). Интересно, что Бах и соавт. (1999) показали, что RNF12 / RLIM действительно необходим для рекрутирования корепрессорного комплекса Sin3A / гистондеацетилаза. во время ингибирования факторов транскрипции гомеодомена LIM (Bach et al. 1999). Следовательно, идентифицированные здесь пять новых белков цинковых пальцев RING-h3 также являются кандидатами в регуляторы транскрипции и хроматина. ремоделирование.

Альтернативный сплайсинг в наборе цинк-пальцевых белков (ZFPS)

Одним из аспектов, который стал очевидным при исследовании белков, содержащих цинковые пальцы, было большое количество присутствующих белков. в разных изоформах.Частота альтернативного сплайсинга в транскриптоме мыши была проанализирована в другом месте (Okazaki et al. 2002; Zavolan et al. 2002; http://genomes.rockefeller.edu). Среди единиц транскрипции с множественными транскриптами, картированными в геном мыши, мы обнаружили 655 кластеров, помеченных как цинк. пальцы. Из них 311 (47,5%) имеют несколько форм стыковки (таблица 7). Эта частота значительно больше, чем очевидно для остальных единиц транскрипции (TU; 4439 TU с вариантами / 11022 всего TUs = 41.1%, p -значение = 0,0002). Среднее количество транскриптов, взятых из каждой единицы транскрипции, очень похоже между цинковыми пальцами. (4.0) и остальные TU (4.04), указывая на то, что разница в частоте вариации сварки не вызвана более глубоким отбор транскриптов, кодирующих белки «цинковые пальцы». Частота увеличилась еще больше, когда были включены EST из dbEST. при анализе вариации сварки (данные не показаны), что указывает на то, что многие варианты еще предстоит обнаружить.Частота специфических типов вариаций (криптические экзоны, включения интронов) также выше среди белков с цинковыми пальцами (дополнительные Таблица 3). Кроме того, для 334 (51%) из 655 TU мы обнаружили по крайней мере один транскрипт, который будет генерировать усеченный белок. Укороченные белковые формы могут иметь важные регуляторные функции (Yang et al. 2002), например, негативная регуляция STAT92E с помощью усеченного на N-конце STAT, происходящего из альтернативного промоторного сайта.

Таблица 7.

Частоты вариантов сварки в наборах данных RTPS и RTPS + EST Zinc Finger

Высокий уровень альтернативного сращивания в суперсемействе цинковых пальцев может отражать модульную архитектуру домена и тот факт, что отдельные домены обычно встречаются как отдельные экзоны в гене.

Детальный анализ отдельных транскриптов подтвердил, что изоформы, генерируемые альтернативным сплайсингом, вероятно, будут иметь различные функции (дополнительные рисунки 3–6). Например, мышиный фактор транскрипции Krüppel-подобный фактор 13 (mKLF13; Scohy et al. 2000) имеет доменную структуру, в которой три C-концевых цинковых пальца C2h3-типа отвечают за связывание ДНК. В этом исследовании, мы идентифицировали новый вариант, в котором экзон 1 пропущен (Modrek et al.2001; Modrek and Lee 2002), а альтернативный криптический экзон (Hanawa et al. 2002) используется для создания изоформы только с двумя цинковыми пальцами C2h3-типа (IPR000822), где N-концевой цинковый палец сращен. out (дополнительные рисунки 3 и 5). Эта изоформа, вероятно, будет иметь другое сродство к связыванию ДНК по сравнению с трехпальцевой. изоформа, как показано на дополнительном рисунке 3 (вариант кластера scl9359 «mKLF13»; Zavolan et al. 2002).

Другой пример вероятной функциональной пластичности обнаружен в транскрипте RIKEN C330026E23Rik, который кодирует белок с C-концевой палец C2h3-типа и N-концевой домен KRAB-репрессора (IPR001909).Были идентифицированы две изоформы, кодирующие белки, которые содержат только пальцы C2h3 и лишены домена KRAB (варианты кластера scl11314). Два разных структурных изоформы могут конкурировать с полноразмерным белком за снятие репрессии транскрипции, потому что в них отсутствует репрессор. домен KRAB (Friedman et al. 1996).

В семействе пальцев RING альтернативный сплайсинг может модулировать клеточную локализацию различных изоформ.В этом случае мембраносвязанного белка Ring finger protein 13 (RNF13; NM_011883; вариант кластера scl7546), мы обнаружили шесть изоформ этого транскрипта (дополнительный рис. 6), кодирующего белки длиной от 381 до 200 аминокислот. Изоформа из 200 аминокислот f (C230033M15Rik), полученный путем альтернативного использования криптического экзона, не имеет мембранного домена и предположительно растворим (дополнительная информация Рис.4).

Заключение

Домены с цинковыми пальцами являются не только одними из самых распространенных доменов в геномах эукариот, но также и одними из лучших. примеры модульности структуры белков.Считается, что изобилие белков цинковых пальцев в транскриптомах эукариот являясь следствием высокой структурной стабильности цинк-связывающих доменов, окислительно-восстановительная стабильность иона цинка к окружающие восстановительные условия в ячейке. Эти особенности делают этот домен идеальной структурой для образования белок-белкового и комплексы белок-нуклеиновая кислота (Laity et al. 2001; Nomura and Sagiura 2002).

Эволюция белков цинковых пальцев происходила модульным способом (Morgenstern and Atchley 1999).Новые белки не только развиваются посредством точечной мутации, но и генерируются путем добавления или замены доменов в уже структурированные. белки. Это подтверждается несколькими случаями доменов цинковых пальцев, специфичных для позвоночных (KRAB, KRAB-related, SCAN domain, Ядерный рецептор ROR и ядерный переходный белок 2) с разными историями эволюции в цинковом пальце и не-цинковом пальце домены семейства Sp / KLF. Генная структура многих белков с цинковыми пальцами способствует модульной эволюции.Как обычно, домен цинкового пальца содержится в единственном экзоне, что увеличивает вероятность дупликации и замены домена. Экзонная структура доменов может также объяснять более высокие частоты вариации сплайсинга, которые мы обнаружили у цинкового пальца. белков по сравнению с другими семействами белков в транскриптоме мыши. В этом исследовании мы также обнаружили, что вариации сварки может генерировать структурно и функционально различные белки цинковых пальцев.

RIKEN полноразмерный репрезентативный набор транскриптов и белков (RTPS) представляет собой наиболее полный доступный транскриптом у высших эукариот. Полноразмерные последовательности кДНК и белков позволяют нам лучше сопоставить каждый отдельный транскрипт с геном мыши и определить человеческие гомологи и возможные варианты сплайсинга, полученные из одного генетического локуса. Прогноз генов алгоритмы, используемые в проектах генома мыши и человека, несовершенны.Доступность больших наборов полноразмерных последовательностей уменьшает эту неточность в предсказании структуры гена. Высокая частота недавно описанных генов, присутствующих в RTPS, будет позволяют более тщательный и систематический подход к характеристике семейств белков.

В общем, мы проанализировали 46 структурно связанных семейств цинковых пальцев в транскриптоме мыши и поместили первое часть анализа в открытом доступе.Мы подробно рассмотрели три из этих семейств и начали предлагать номенклатуру на основе семейных отношений. Аннотации остальных семейств могут послужить обоснованием для будущей номенклатуры, а также основа для приоритезации функциональной характеристики членов этого ключевого семейства.

Чтобы облегчить будущую характеристику этого суперсемейства, мы создали веб-интерфейс (http: // cassandra.visac.uq.edu.au/zf), содержащий структурную классификацию всего набора данных о цинковых пальцах, обсуждаемого в этом исследовании.

МЕТОДЫ

Классификация цинковых пальцев

белков, содержащих цинковые пальцы, было идентифицировано в RTPS 21 019 последовательностей белков с использованием домена белка InterPro. инструмент поиска версии 5.0, в результате чего был получен набор данных из 1573 белков, имеющих по крайней мере один домен цинкового пальца.Конкретные подмножества были выбраны из этого набора данных на основе двух различных классификаций. Первая классификация – это отчетливый цинковый палец. домены, как определено 46 отдельными сигнатурами последовательностей PROSITE. Очевидно, что белок с более чем одним доменом цинкового пальца могут присутствовать более чем в одном классе, и белки одного класса могут иметь совершенно разные составы доменов. и не обязательно функционально связаны.

Вторая классификация была гораздо более строгой и пыталась идентифицировать семейства белков, которые действительно функционально связаны. Сравнение всех последовательностей было выполнено с использованием программы BLASTP 2.1.3 (Altschul et al. 1990), и был построен график, на котором все пары белков связаны, когда их ожидаемое значение BLAST меньше, чем заданный порог 10 -25 или 10 -8 , соответственно.Пары последовательностей ниже этого порога сходства считались несвязанными на графике. Из этого графика были вычислены все изолированные связные подграфы. Именно этот набор подграфов естественным образом описывает классификацию набора данных, а края подграфа являются членами этого класса. В отличие от классификации PROSITE, последовательность относится только к одному классу. Однако, рассматривая классы с помощью этого подхода, важно понимать, что две последовательности в одном классе не обязательно похожи с ожидаемым значением ниже заданного выше порога BLAST, скорее, эволюционная связь между этими двумя последовательностями может происходить из нескольких промежуточных последовательностей, каждая пара связана с высокой вероятностью быть эволюционно связанными.Файлы fasta с этими наборами данных можно загрузить по адресу http://cassandra.visac.uq.edu.au/zf/.

Выравнивания и филогенетическое построение

Protein GenBank инвентарные номера используются для выравнивания и филогенетических деревьев для семейств, NFTR, Sp / KLF и RING-h3. перечислены, соответственно, в таблицах 4, 5 и 6.

CLUSTALX версия 1.6.6 (Thompson et al. 1997) использовался для генерации семейных выравниваний и Bootstrap (1000 повторов) деревьев соединения соседей (NJ tree). ESPript 2.0 beta использовался для визуализации выравнивания белков (http://prodes.toulouse.inra.fr/ESPript). Для визуализации деревьев штата Нью-Джерси использовалось программное обеспечение TreeView (http://taxonomy.zoology.gla.ac.uk/rod/treeview.html).

Картирование новых белков мыши и человека, содержащих цинк-пальцы

Геномное картирование новых белков мыши и человека, охарактеризованных в этом исследовании, было выполнено с использованием Sequence Search and Alignment. по алгоритму хеширования (SSAHA; http: // www.sanger.ac.uk/Software/analysis/SSAHA/), против браузеров ENSEMBL по геному мыши и человека (http://www.ensembl.org/). Последовательности кДНК мыши, используемые для этого картирования: Fzf1 , 9530006B08Rik; Fzf2 , B130043A04Rik; Fzf3 , BC028839; Fzf4 , 6030407P18Rik; Sp8 , 5730507L14Rik; rnf20 , NM_ 134064; rnf21 , 2500002L14Rik; rnf22 , BC016543; rnf23 , 0610009J22Rik; G1RP3 , 1700042K15Rik.Названия этих недавно описанных белков были предложены в ходе этого исследования.

Альтернативные варианты сращивания в наборе данных о цинковых пальцах

Последовательности кДНК набора данных цинкового пальца, использованные в этом исследовании, объединили коллекцию полноразмерных кДНК RIKEN 60000 и мышь RefSeq (ftp://ftp.ncbi.nih.gov/refseq/). Они были сопоставлены с черновиком генома мыши (сборка v3) и использовались для предсказания вариантов сплайсинга как описан Заволаном (2002).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.