SLO | ENG | Piškotki in zasebnost

Večja pisava | Manjša pisava

Izpis gradiva

Naslov:Deformacija spektrinskega skeleta pri predpisanih spremembah oblike rdeče krvne celice
Avtorji:Švelc Kebe, Tjaša (Avtor)
Svetina, Saša (Mentor) Več o mentorju... Novo okno
Datoteke:.pdf DR_Svelc_Kebe_Tjasa_2014.pdf (2,39 MB)
 
Jezik:Slovenski jezik
Vrsta gradiva:Doktorska disertacija (m)
Tipologija:2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija:FNM - Fakulteta za naravoslovje in matematiko
Opis:Zaradi hidrodinamskih sil v krvi rdeča krvna celica stalno spreminja svojo obliko. Njena sposobnost spreminjanja oblike je neposredno povezana z elastičnimi lastnostmi njene membrane, ki jo sestavljata dva membranska sloja, lipidni dvosloj in membranski skelet. Medtem ko je membranski lipidni dvosloj skoraj nestisljiva dvodimenzionalna tekočina, je membranski skelet elastična dvodimenzionalna mreža, sestavljena iz elastičnih vezi – spektrinskih tetramerov, ki so med seboj povezani preko aktinskih vlaken, ki tvorijo njena vozlišča. Membranski skelet se vertikalno z membranskim lipidnim dvoslojem povezuje prek integralnih proteinov. V doktorski disertaciji predlagamo preprost model membranskega skeleta, ki temelji na mehanskih lastnostih spektrinskih vezi. Z modelom so obravnavane deformacije rdeče krvne celice, pri katerih so spremembe njenih oblik določene z dejavniki eksperimentalne metode, kot je stena mikropipete ali tlačna razlika, zaradi katere je membrana po svoji celotni površini napeta. Na ta način predpisana oblika membrane določa tako obliko membranskega dvosloja in nanj pripetega membranskega skeleta, ki pa se znotraj membranske ravnine prerazporedi. Določimo povprečno deformacijsko energijo spektrinske vezi in z variacijskim računom za dano deformirano obliko rdeče krvne celice določimo lateralno redistribucijo membranskega skeleta. Študiramo, kako se membranski skelet deformira pri eksperimentalni metodi vsesavanja rdeče krvne celice v mikropipeto z radijem, nekajkrat manjšim od radija celice. S preprosto simulacijo aspiracije celice v mikropipeto in dobljeno deformacijo membranskega skeleta ugotovimo, da je potrebno skelet obravnavati celostno, saj se posamezni deli skeleta deformirajo glede na deformacijo celotne celične membrane. Na podlagi modela skeleta je oblikovan model deformacije vsesavanja rdeče krvne celice z mikropipeto, s predpostavko, da sta dolžina in oblika vsesanega dela odvisni od deformacije skeleta, aspiracijskega tlaka in interakcije med membrano in steno mikropipete. S predlaganim modelom deformacije membranskega skeleta so opisani obstoječi eksperimentalni podatki. Ugotovimo, da med membrano in steno mikropipete deluje privlačna sila. Ocenjena je velikost konstante spektrinske vezi (K=30 μN/m). V nadaljevanju je z uporabo spektrinskega modela skeleta raziskan vpliv začetne oblike, pri kateri je gostota spektrinskih vezi v ravnovesju enakomerna, na deformacijo membranskega skeleta. Simulirana je eksperimentalna metoda aspiracije celice z dvema mikropipetama, s katero je predstavljen vpliv oblike membranskega skeleta na njegovo redistribucijo. Kot začetne geometrijske oblike, ki predstavljajo enakomerno porazdelitev nedeformiranega skeleta, so uporabljeni bikonkavna oblika ter njeni dve skrajni obliki, dva sploščena kroga in krogla. Rezultati simulacij kažejo, da se skelet deformira različno glede na svojo prvotno obliko. Iz analize teoretičnih napovedi in eksperimentalnih vrednosti sklepamo, da je membranski skelet v osnovnem ravnovesnem stanju takrat, ko je celica bikonkavne oblike. Vpliv membranskega skeleta na adhezijske lastnosti rdeče krvne celice je prikazan s simulacijo deformacije, pri kateri je v mikropipeto vsesana celica, prilepljena na ravno ploskev. Oblikovan je splošen robni pogoj, ki poleg adhezijskih lastnosti membrane in njene membranske napetosti vključuje tudi spremembo deformacijske energije membranskega skeleta. Deformacijo celične membrane z upoštevanjem tega robnega pogoja in primerjamo z deformacijo, pri kateri neposredni vpliv membranskega skeleta ni upoštevan. Ugotovimo, da deformacija membranskega skeleta neposredno vpliva na napetost membrane in na adhezijske lastnosti celice. Vsi predstavljeni primeri, ki obravnavajo deformacijo celice na podlagi spektrinskega modela membranskega skeleta, kažejo na to, da je obnašanje rdeče krvne celice bistveno odvisno tudi od deformacije membranskega skeleta.
Ključne besede:rdeča krvna celica, membranski skelet, spektrin, sproščena oblika, deformacija, aspiracija z mikropipeto, adhezija
Leto izida:2014
Založnik:T. Švelc Kebe]
Izvor:[Maribor
UDK:577:576.314(043.3)
COBISS_ID:31452121 Povezava se odpre v novem oknu
Število ogledov:1198
Število prenosov:68
Metapodatki:XML RDF-CHPDL DC-XML DC-RDF
Področja:FNM
:
  
Skupna ocena:(0 glasov)
Vaša ocena:Ocenjevanje je dovoljeno samo prijavljenim uporabnikom.
Objavi na:AddThis
AddThis uporablja piškotke, za katere potrebujemo vaše privoljenje.
Uredi privoljenje...

Postavite miškin kazalec na naslov za izpis povzetka. Klik na naslov izpiše podrobnosti ali sproži prenos.

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Deformation of the spectrin skeleton at the prescribed changes of the red blood cell shape
Opis:Hydrodynamic forces in the blood cause the red blood cell shape to be constantly changing. The ability to change its shape is directly related to the elastic properties of its membrane which is composed of two membrane layers, lipid bilayer and membrane skeleton. While the membrane lipid bilayer is almost incompressible two-dimensional fluid, the membrane skeleton is an elastic two-dimensional network, composed of elastic bonds which are spectrin tetramers, connected through the nodes which are short actin filaments. Membrane skeleton is vertically connected to the lipid bilayer through integral proteins. In the thesis we propose a simple model of the membrane skeleton based on the mechanical properties of the spectrin bonds. Deformations of the red blood cell are treated in which the changes of membrane shape are determined by geometrical constraints such as pipette walls and/or the trans-membrane pressure difference causing membrane to be under tension. In this manner prescribed shape of the membrane defines the shape of the membrane bilayer as well as of the membrane skeleton, which within the plane of the membrane becomes redistributed. Average energy of deformed bonds is determined, and the lateral distribution of the skeleton is obtained by variational calculus. The aspiration of the red blood cell into the micropipette with the radius, much smaller than the radius of the cell is studied first. It is shown that it is necessary in the analysis of the corresponding experiment to consider the skeleton deformation over the whole membrane surface. The model of the micropipette aspiration of the red blood cell is introduced which takes into account the deformational energy of the skeleton, the work of the aspiration pressure and the energy due to the interaction between the membrane and micropipette. It is shown to fit the experimental data it is necessary to include the adhesive interaction between membrane and micropipette. Spring constant of the spectrin tetramer bond is estimated to be K=30 μN/m. The dependence of the deformation of the membrane skeleton on the shape at which the spectrin bonds are distributed uniformly is studied next. The skeleton deformation obtained experimentally by the use of two micropipettes was simulated for three initial geometrical shapes, two flattened circles, biconcave shape and a sphere. The comparison of theoretical predictions and experimental results indicates for the skeleton to be in the basic equilibrium state when cell has the shape of the biconcave disk. In the last example it is studied how membrane skeleton affects adhesion properties of the red blood cell membrane for a cell aspirated into a pipette and on the other side adhered to a flat surface. General boundary condition is introduced which in addition to the adhesion and membrane tension takes into account also the consequences of the deformation of the skeleton. The comparison of the simulations of the corresponding experiment with and without considering the skeleton energy shows that in studies of the adhesion properties of the cell the skeleton has to be included. In the thesis presented examples of the deformation of the red blood cell indicate that the deformation of its membrane skeleton affects its behaviour in a significant manner.
Ključne besede:red blood cell, membrane skeleton, spectrin, stress-free shape, deformation, micropipette aspiration, cell adhesion


Komentarji

Dodaj komentar

Za komentiranje se morate prijaviti.

Komentarji (0)
0 - 0 / 0
 
Ni komentarjev!

Nazaj
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici