Threshold channels--a novel type of sodium channel in squid giant axon

Sodium channels in nerve and muscle cells are functionally similar across wide phylogenetic boundaries and are usually thought to represent a single, homogeneous population that initiates the action potential at threshold and unerringly transmits it along the surface membrane. In marked contrast, many cell types are known to have several distinct potassium permeability systems. Distinguishable populations of Na channels have been reported in a few cell types, however, including denervated skeletal muscle, embryonic cardiac muscle, Purkinje cell somata and non-myelinated axons at low temperature. We report here that in squid giant axon, in standard experimental conditions, there are two functionally distinct populations of Na channels. The newly discovered population accounts for only a few per cent of the total Na permeability. The channels are selectively activated by small depolarizations and have very slow closing kinetics. Because these channels activate at voltages near the resting potential and tend to stay open for long times, they must dominate behaviour of the axon membrane in the threshold region for action potential initiation.     

ATP-sensitive K+ channel in the mitochondrial inner membrane.

Mitochondria take up and extrude various inorganic and organic ions, as well as larger substances such as proteins. The technique of patch clamping should provide real-time information on such transport and on energy transduction in oxidative phosphorylation. It has been applied to detect microscopic currents from mitochondrial membranes and conductances of ion channels in the 5-1,000 pS range in the outer and inner membranes. These pores are not, however, selective for particular ions. Here we use fused giant mitoplasts prepared from rat liver mitochondria to identify a small conductance channel highly selective for K+ in the inner mitochondrial membrane. This channel can be reversibly inactivated by ATP applied to the matrix side under inside-out patch configuration; it is also inhibited by 4-aminopyridine and by glybenclamide. The slope conductance of the unitary currents measured at negative membrane potentials was 9.7 +/- 1.0 pS (mean +/- s.d., n = 6) when the pipette solution contained 100 mM K+ and the bathing solution 33.3 mM K+. Our results indicate that mitochondria depolarize by generating a K+ conductance when ATP in the matrix is deficient.     

高速公路出入口与主线纵坡间净距对行车速度影响仿真分析

高速公路出入口与主线纵坡净距较小时,车辆上下坡时易受分合流影响,速度变化差异性较大,不利于行车安全。为研究纵坡车辆速度实时变化规律,基于出入口与主线纵坡间最小净距,利用三维虚拟现实仿真软件UC-win/Road建立入口-上坡与下坡-出口路段仿真模型,通过Forum8驾驶模拟仪进行实验并采集数据。通过控制变量法调整大型车混入率、分合流比例等特征指标;构建速度度量模型,量化特征指标与速度之间的关系,针对特征指标进行单因素敏感性分析。结果表明：分合流比例及大型车混入率对速度变化影响显著;不同类型车辆的速度大小和变化趋势差异性较大。其中,大型车混入率对上坡段车辆运行状态影响较大,而分流比例对下坡段车辆运行状态影响较大;大型车混入率和分合流比例分别为30%~40%、10%~15%时,速度波动最大,敏感性较强。研究结果可用于为出入口与主线纵坡净距较小时的车辆运行管理及安全措施改进提供理论依据。     

地层温度场下地下开采矿山斜坡道内氡运移数值模拟研究

开展伴生放射性矿的氡运移研究有利于开采过程中的氡污染治理,对矿山的安全生产有重要意义。引入温度梯度函数进行地层温度模拟,通过建立对流-扩散-衰变数学模型与斜坡道三维几何模型,对地层温度场下伴生放射性矿斜坡道进行了数值模拟研究,探索了地层温度场和通风流场对氡累积与运移的影响。研究表明:流场特征很大程度上决定氡浓度场的空间分布特征,而温度场同样也影响各区域的氡浓度大小。采用通风降氡时,流场中气流组织更好的区域氡浓度变化更大,地层温度场对硐室氡浓度影响更为敏感,本次模拟中温度升高1 K斜坡道氡浓度增加14.7 Bq/m³,硐室增加约22.0 Bq/m³。     

城市高架道路匝道布局模型

根据城市高架道路匝道布局包含匝道数量、匝道间距和匝道选型的问题特征 ,在研究高架道路影响域确定方法与影响域交通需求推算方法的基础上 ,运用交通网络设计思想 ,将备选匝道作为网络设计的备选路段 ,建立了匝道布局问题的双层规划模型 ,针对模型是约束区域非凸的 0 - 1规划问题的特点 ,设计了求解模型的遗传算法 ,并给出算例 .     

不同时间尺度等离子体气动激励特性的测试诊断

为了揭示ns脉冲等离子体气动激励与流场附面层耦合作用机制,提高等离子体气动激励控制附面层的能力,对不同时间尺度的等离子体气动激励的放电特性和体积力等进行了测试诊断。实验结果表明:ms、μs、ns脉冲放电的放电电压相差不大,但ns脉冲的最大放电电流明显高于ms和μs脉冲,最高可达到4 A;激励电压越大,等离子体气动激励诱导体积力越大;ms、μs脉冲等离子体气动激励诱导体积力水平方向分量较大,ns脉冲水平方向体积力近似为零;ns脉冲垂直方向体积力不为零,与ms和μs脉冲相差较小。     

三维聚合物电解质膜燃料电池中水的输运模拟

针对新型螺旋形加压聚合物电解质膜燃料电池,提出了一种液态水生成和输运效应的数值模型.该数值模型基于燃料电池的物理机理、流体流动、传热导、多孔介质中的传质、电化学反应、含相变的多相流动、电流输运、多孔介质和固体导电区域中的位势场以及穿过聚合物膜的水的输运设计优化过程.在分析中还使用了燃料电池模型.例如,电化学模型--用于预测局部电流密度和电压分布;位势场模型--用于预测多孔介质以及固体导电区中的电流和电压;多相混合物模型--用于预测在多孔扩散层中的液态水和气体流;薄膜多相模型--用于研究气体流道中的液态水流.最后给出了聚合物电解质膜燃料电池液态水生成和输运的理论模型的数值结果,包括催化层和膜中的H2,O2和H2O的质量和克分子数的等值线图.     

白花蛇舌草提取物体外抗肿瘤作用及机制研究

目的　研究中药白花蛇舌草提取物对Bel 7402细胞抗肿瘤作用及其作用机制.方法　采用MTT法和集落形成实验检测白花蛇舌草提取物对Bel 7402细胞生长的抑制作用;采用淋巴细胞转化实验检测白花蛇舌草提取物对小鼠脾脏T淋巴细胞增殖的刺激作用,并筛选出药物的安全剂量范围;采用透射电镜初步观察药物作用后Bel 7402细胞的形态变化.结果　1)MTT比色实验、集落形成实验的结果表明,白花蛇舌草提取物对Bel 7402细胞的生长具有明显的抑制作用,且这种作用是剂量依赖关系,IC50为1.6g/L;2)透射电镜观察表明,药物作用后的Bel 7402肿瘤细胞的体积变小,核分裂像显著减少,没有明显的凋亡现象;细胞核固缩,异染色质块状聚集浓染,线粒体变大变圆,基质变淡,线粒体嵴变短变少甚至消失,在极度肿胀时,线粒体转化为小空泡状结构,并有细胞膜破损现象.结论　1)白花蛇舌草提取物可能通过直接影响肿瘤细胞能量代谢,对Bel 7402细胞生长具有明显的抑制作用,且呈剂量依赖关系;2)白花蛇舌草提取物具有促进小鼠脾淋巴细胞增殖的作用.     

基于不同节理模型的岩体边坡稳定性分析

利用离散元对节理岩体工程进行稳定性分析时,节理的本构关系对分析结果有重要的影响.详细介绍了基于离散元UDEC软件,利用Barton-Bandis(BB)和Mohr-Coulomb(MC)本构模型分析节理岩体边坡稳定性的主要区别.在BB模型中,由于膨胀角随剪切运动呈非线性变化,节理岩体边坡分析所得到的运动规律与现场监测数据所反映的边坡运动规律一致,而MC模型分析结果则与现场监测数据所反映的边坡运动规律相差甚大,因此,离散元中BB模型更适合于用来分析节理岩体工程.根据BB模型模拟分析的结果,对依托工程边坡采取了喷射厚度10 cm混凝土进行加固的措施,模拟结果表明,喷射10 cm混凝土对边坡稳定性起到了良好的加固作用,依托工程正是按此加固方案进行施工.     

三唑磷蓄积对日本(虫寻)4种组织超微结构的影响

首先根据急性毒性试验确定了三唑磷对日本?的安全浓度为 0.27 mg/L,然后采用透射电镜技术研究了该浓度下三唑磷蓄积对日本(虫寻)4种组织细胞(肌肉、鳃、肝胰脏和心脏)超微结构的影响.结果表明 :三唑磷对肌肉损伤的主要靶部位是线粒体和肌原纤维,表现为线粒体内嵴肿胀、空泡化,线粒体溶解,肌原纤维断裂,明暗带不清楚;鳃细胞的损害表现为鳃丝水肿,细胞器溶解,角质层变薄,线粒体、内质网的肿胀、解体,细胞核不规则,核膜肿胀突起;肝胰脏细胞的主要损害特征为肝管微绒毛减少、线粒体水肿解体、内质网扩张、脂肪滴增加;心脏细胞的毒理变化为线粒体内嵴肿胀、瓦解,肌原纤维不规则,细胞核膜肿胀、突起,内质网溶解.鳃和肝胰脏中的变化要比肌肉和心脏明显.     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

荔枝雌花发育过程中花药败育的超微结构观察

应用扫描电镜、透射电镜和DAPI荧光染色方法对荔枝雌花发育过程中花药败育进行了研究,结果发现:败育的花药在减数分裂之前其药壁细胞即开始解体,减数分裂后,药壁组织发生细胞程序性死亡,导致对营养物质竞争力的减弱;发生凋亡的细胞,细胞核染色质固缩,其电子密度高于正常,核仁消失,染色质趋边化的双层核膜降解,有的核变形而凹陷,核膜破裂,在核膜破裂处可见到由核物质组成的凋亡小体.正在凋亡的细胞中,几乎都可观察到细胞核周围有许多线粒体,一些线粒体变形拉长,嵴肿胀,有的线粒体发生缢缩,线粒体膜降解而变得模糊,有的已破裂.表明线粒体与细胞凋亡可能有直接的关系.     

白细胞识别与计量生物传感器的研究

介绍一种以平面热解石墨电极为工作电极，用于识别与计量健康人白细胞的半微分伏安型生物传感器。在本传感器上建立健康人淋巴细胞及粒细胞的识别模式，用本传感器计量细胞数，当活细胞数在（１．８～１８．１）×１０４ｃｅｌｓ范围内，循环扫描峰电流的半微分值与细胞数之间存在着良好的线性相关（ｒ＝０．９８８８）。     

锯缘青蟹Y器结构与卵巢发育的研究

锯缘青蟹的Y器位于前鳃腔、眼柄的后外侧，其显著特点是细胞紧密排列，细胞核几乎占据了整个腺细胞，异染色质极其丰富，细胞突起多，细胞器少。线粒体具管状嵴，细胞内常见不同大小的空泡，卵巢成熟之前，Y器具有巨大脂肪球；腺细胞胞质少，空泡数量较多，以小泡为主，线粒体基质电子密度高。卵巢将成熟时，腺细胞胞质体积有所增大，多泡小体、髓样小体和大空泡增多，线粒体基质电子密度低，内嵴膨大或消失，表明腺细胞分泌作用逐渐减弱。锯缘青蟹Y器超微结构的变化，为其蜕皮类固醇参与卵巢发育的生理作用提供了形态学依据。     

基于拥堵概率的城市快速路入口匝道控制策略

为解决城市快速路交通拥挤问题,开展快速路入口匝道控制策略研究.采用现行规范与现场数据建立VISSIM微观仿真模型,基于交通仿真分析,建立快速路入口合流区的拥堵概率模型,提出基于拥堵概率的入口匝道控制策略.通过收集主线上游流量以及入口匝道流量,预测拥堵概率;若拥堵概率超过其临界值,则启用入口匝道控制系统,确定匝道入口调节率和信号周期.研究表明,相比无信号控制,基于拥堵概率的快速路入口匝道控制策略能够使拥堵概率降至0.1左右,主线车速提高约20%.     

Gating of a muscle K+ channel and its dependence on the permeating ion species

In excitable cells, ions permeate the cell membrane through ionic channels, some of which open and close in response to changes in the potential difference across the membrane. It has been supposed that this opening and closing (or gating) process is largely independent of the permeating ion. However, we show here that the gating of the resting potassium permeability of frog skeletal muscle depends on the species of ion which carries current across the membrane. The potassium permeability investigated allows K+ to move in across the membrane more easily than out. This property is known as inward or anomalous rectification and is shared by cell membranes of skeletal muscle, egg and certain other cells. In both egg cells and skeletal muscle fibres, the group IIIB metal ion Tl+, which can replace K+ in several other systems in experimental conditions, also permeates the inward rectifier. Indeed, Tl+ is more permeant than K+ (refs 8, 9). However, when Tl+ carries current inwards across the membrane, the inward rectifier inactivates over a brief period when the membrane is hyperpolarized, whereas when K+ carries current, the permeability increases with time under hyperpolarization.     

六角形单胞功率VDMOSFET特征导通电阻模型

介绍了六角形单胞功率VDMOSFET特征导通电阻的数学模型，计算了不同漏源击穿电压下，各种电阻分量在特征导通电阻中所占的比例，分析了阻值随电压变化的原因。     

基于BARTON-BANDIS本构模型的节理岩体边坡稳定性离散元模拟分析

利用离散元对节理岩体工程进行稳定性模拟分析时,节理的本构关系对模拟结果有重要的影响,详细的介绍了基于离散元UDEC软件,利用Barton-Bandis (BB)和Mohr-Coulomb(MC)两种本构模型分析节理岩体边坡稳定性的主要区别。在BB模型中,由于膨胀角随剪切运动呈非线性变化,分析节理岩体边坡所得到的运动规律与现场监测数据所反映的边坡运动规律一致,因此,离散元中BB模型更适合用来分析节理岩体工程。根据BB模型模拟分析的结果,对依托工程边坡采取了喷射厚度10 cm混凝土进行加固的措施,模拟结果表明,喷射10 cm混凝土对边坡稳定性起到了良好的加固作用,依托工程正是按此加固方案进行施工。     

基于机组出力变化量与最大调节速率关系的自动发电控制指令优化调度

随着新能源并网容量的增加,电网的调频波动现象加剧,为加快消除电网频率偏差,本文提出一种基于机组出力变化量与最大调节速率关系的AGC指令优化调度方法。首先,基于机组的实发功率历史数据,采用分段线性表示方法自动查找具有连续增、减变化趋势的数据段,计算每个数据段的出力变化量和对应的调节速率形成数据样本集合,从集合中筛选出可以描绘机组出力变化量与调节速率关系的样本点,由多项式拟合得到机组出力变化量与最大调节速率之间的关系式；然后,以负荷调节时间最小化为目标,考虑机组出力变化范围及机组不同出力变化量下对应调节速率的约束条件,得到电网AGC指令的优化分配结果；最后,通过仿真和工业案例验证所提方法的有效性,也验证了机组在频率波动时能够快速响应,有效降低频率偏差。     

Patch-clamping of the inner mitochondrial membrane reveals a voltage-dependent ion channel

The prime function of mitochondria is to provide the cell with adenosine triphosphate (ATP). ATP synthesis is driven by the protonmotive force (delta p), which is generated and maintained across the inner mitochondrial membrane (IMM) by the activity of the respiratory chain. It is widely believed that the IMM is unlikely to contain ion channels like those present in the plasma membrane, because the high rates of ion transport characteristic of open channels would be expected to dissipate the delta p. Although the small size of the organelle has prevented the use of classical electrophysiological methods, the recent introduction of the patch-clamp technique, which allows currents to be recorded from very small cells, has enabled us to test this hypothesis. By patch-clamping the IMM, we have identified a slightly anion-selective channel, which is voltage-dependent and has a mean conductance of 107 pS in the presence of symmetrical 150 mM KCl.