معلومة

4.6:. التقنيات الميدانية لزيادة مملة - علم الأحياء

4.6:. التقنيات الميدانية لزيادة مملة - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

4.6 التقنيات الميدانية لزيادة مملة

فيما يلي بعض النصائح والإرشادات للحصول على عينات أساسية نظيفة وصالحة للاستخدام.

في المكتب:

1. فحص بت الحفار الخاص بك! تأكد من أن قليلا الخاص بك حاد وخالي من النكات. ستؤدي حافة البت الخشنة إلى عينة أساسية "ممزقة". من المهم للغاية الحفاظ على حافة البت نظيفة ومحمية للحصول على عينة أساسية ناعمة يمكنك قراءتها بسهولة (الشكل 4.8).

الشكل 4.8. تُظهر الصورة أقصى اليسار سطح بت خشن. سيؤدي ذلك إلى مضغ الخشب أثناء تجويفه وينتج عنه عينة أساسية غير قابلة للقراءة.

في الحقل:

1. تحديد dbh. ملاحظة - لا يلزم أخذ العينة الأساسية من الجانب الشاق من الشجرة ، ولكن هل يجب أن تؤخذ في dbh. إذا كنت تقف على منحدر ، فمن الأفضل أن تثقب الشجرة على المنحدر الجانبي لتقليل آثار لبها البعيدة عن المركز.

2. اختر بقعة على الجذع خالية من العقد أو الانتفاخات.

3. ضع النازع في مكان آمن وأنت ممل. أبدا وضعها في الأرض! يؤدي تآكل الأسنان المستخرجة بواسطة المعادن وجزيئات الصخور في التربة إلى إضعافها ، مما يجعلها غير قادرة على "انتزاع" عينة اللب عندما يحين وقت استخراج اللب. كما أنه من السهل جدًا أن تخسر أو تخطو على النازع عندما يكون تحت قدميك. يقوم بعض الأشخاص بإلصاق المستخرج في لحاء الأشجار ذات اللحاء السميك ، لكن معظم الشركات المصنعة لا تشجع ذلك أيضًا. مكان جميل لها في فتحة القلم الرصاص في سترة الطراد الخاص بك. من الجيد أيضًا لف العلامات الملونة الزاهية في نهاية المستخرج لجعلها أكثر وضوحًا. هذا مهم بشكل خاص عند العمل بالفرشاة الثقيلة.

4. غالبًا ما يكون بدء التشغيل هو الجزء الأصعب. ستكون قادرًا على معرفة متى تمر اللحاء عبر اللحاء ، "تلتقط" الخشب وتبدأ في شق طريقها إلى المركز. يمكن أن يؤدي تشحيم الريش بشمع العسل أو WD40 إلى تسهيل تحقيق هذا المصيد الأولي.

5. تقدير المكان الذي تعتقد أن مركز الشجرة هو وتحمل بوصتين أو ثلاث بوصات بعد تلك النقطة. هذا ينجز شيئين. أ) غالبًا ما نخطئ في تقدير المدى الذي يجب أن نتحمله. تقلل إضافة بضع بوصات من فرصة فشل المرء في محاولة الوصول إلى اللب.

الشكل 4.9. (أ) عينة أساسية خارج المركز تظهر حلقات منحنية بالقرب من المركز. (ب) عينة أساسية مركزية على شجرة مع لب خارج المركز.

ب) معظم الأشجار ليست مستديرة تمامًا ، ولا يوجد اللب دائمًا في المركز الهندسي للشجرة. الشجرة التي تنمو على منحدر أو حيث توجد رياح قوية ، من المحتمل أن يكون لها لب خارج المركز. سيؤدي تجاوز اللب إلى فرصة أفضل لضرب المركز (الشكل 4.9). ج) من الأسهل بشكل عام معرفة مكان مركز الشجرة عندما يمكنك رؤية عدة حلقات بعد اللب. ستبدأ الحلقات الموجودة في العينة الأساسية في الانحناء قليلاً عندما تقترب من المركز ؛ ثم ينحنيون في الاتجاه المعاكس بمجرد أن تتجاوز اللب. يمكن أن تساعد رؤية المنحنيات في كلا الاتجاهين في تحديد المركز.

6. بعد إدخال المستخرج في الحفار ، أدر المقبض في الاتجاه المعاكس هش لكسر الخشب والسماح باستخراج اللب. (إذا تم إدخال المستخرج أعلى العينة الأساسية ، قم بإجراء لفات عكسية 1 ؛ إذا تم إدخال المستخرج أسفل العينة الأساسية ، قم بإجراء دورتين عكسيتين كاملتين.)

7. قد يكون من الصعب سحب المستخرج. استخدم قدمك على الشجرة للرافعة أو استخدم يديك ، لكن أبدا تحريف النازع! لن يساعد ذلك في إخراجها وسيؤدي إلى كسر المستخرج. ارتدِ قفازات لحماية يديك من الجروح "الورقية" عندما يخرج النازع من الشجرة.

8. تذكر أن حلقة النمو التي تمثل نمو عام واحد تتكون من كل من الخشب المبكر ذو اللون الفاتح (الذي يتم وضعه في الربيع) والخشب ذو اللون الداكن (الذي يتم وضعه في الصيف). هذا هو التباين بين خشب اللاتشب في العام الماضي والخشب المبكر لهذا العام الذي يسمح لنا بإحصاء الحلقات. يقوم العديد من الأشخاص بتدريب أعينهم على حساب عصابات الخشب الداكن في كل حلقة.

9. العدسة اليدوية أو العدسة المكبرة ستساعد في تمييز الحلقات ، خاصة على الأشجار القديمة أو بطيئة النمو حيث تكون الحلقات ضيقة. كما أن ترطيب العينة الأساسية سيجعل الحلقات تبرز أكثر.

10. إذا فاتك اللب ، حاول "إعادة بناء" مركز الشجرة عن طريق وضع العينة الأساسية على قطعة من الورق ورسم الدوائر لتمديد الحلقات المركزية المرئية على اللب (الشكل 4.10). باستخدام عرض حلقات النمو الأقرب إلى المركز كدليل ، قم بتقدير عدد الحلقات المفقودة من المركز ، وارسمها. أضف هذه الحلقات المفقودة ، إذا كانت قليلة العدد ، إلى عدد الحلقات السنوية. إذا كنت تضيف أكثر من ثلاث أو أربع سنوات ، فمن الأفضل أن تحصل على عينة جديدة.

الشكل 4.10. استخدم عرض الحلقة الداخلية والانحناء لإعادة بناء الحلقات المركزية "المفقودة". بالنسبة لهذه العينة الأساسية ، ستتم إضافة سنة أخرى إلى عدد الحلقات.


4.6:. التقنيات الميدانية لزيادة مملة - علم الأحياء

نظرًا لأن كل دوامة تمثل عامًا واحدًا من النمو ، يمكن تقدير العمر على الأشجار الصغيرة ذات الارتفاع المحدد عن طريق حساب الفقاعات.

1. في معظم الأشجار ، يتم إسقاط أفرع الشجرة الأدنى بشكل منهجي مع نمو الشجرة ولم تعد الشمس تضرب قاعدة الشجرة. لذلك ، عند تقدير العمر باستخدام هذه الطريقة ، من المهم تضمين معظم النتوءات و / أو العقد السفلية حيث تكون الفروع الواضحة موجودة من قبل.

2. يجب إضافة سنتين إلى أربع سنوات لمعظم الأنواع للسماح بالوقت الفاصل بين إنبات الشتلات وإثبات وجود زهور الفروع على الجذع (الشكل 4.4).

3. الفروع الصغيرة المفردة بين الفروع الكبيرة لا تشكل عامًا حقيقيًا أو عام نمو. لا تحسب هذه الفرائس الكاذبة.

4. قد تشير الزيادة القصيرة جدًا في الطول بين الفقاعات التي تبدو مختلفة عن نمو السنوات الأخرى إلى عام "لاماس" ، حيث تساقطت الشجرة مرتين ، غالبًا استجابة لظروف النمو غير العادية. تجاهل تلك السنوات ما لم يكن واضحًا أن بعض الإصابات مسؤولة عن فترة قصيرة جدًا (الشكل 4.4).

الشكل 4.4. عد الزهرات لتحديد عمر الصنوبرية الصغيرة. يتم تجاهل نمو Lammas والفرائس الزائفة. يتم فحص الجزء السفلي من الساق بحثًا عن العقد ، ويتم تقدير السنوات حتى ظهور العقدة الأولى وإضافتها - بشكل عام 2-4 سنوات.

عادةً ما تعمل طريقة "عد الزهرات" هذه بشكل جيد جدًا حتى عمر خمسة عشر عامًا أو نحو ذلك للصنوبريات مثل دوغلاس التنوب ، التنوب (Picea spp.) ، الصنوبر (صنوبر spp.) وتنوب حقيقي (أبيس النيابة). إنه أكثر صعوبة بالنسبة لأرز الأرز (شجرة الحياة النيابة. ، شاميسيباريس spp.) ، الشوكران (تسوجا spp.) ، وبعض الأخشاب الصلبة. على المرء حقًا الاقتراب من الشجرة ، والبحث بعناية عن أدلة على ندوب البراعم ، ومعرفة عادات نمو هذه الأنواع.


4.6:. التقنيات الميدانية لزيادة مملة - علم الأحياء

بمجرد الحصول على قياسات الطول والعمر لجميع أشجار الموقع ، يمكن تحديد فهرس الموقع.

1. قم بإنتاج قياسات الطول والعمر لأشجار فهرس الموقع المناسبة باتباع البروتوكول من القسم 6.5. يتم سرد بيانات اثنين من أشجار دوغلاس التنوب في الجدول 6.1.

الجدول 6.1. بيانات ميدانية لتحديد فهرس الموقع لدوغلاس التنوب.
شجرة إجمالي ارتفاع الشجرة (قدم) الثدي HT. العمر * (سنوات) فهرس الموقع (قدم)
أ 114 45 123
ب 135 68 113
* يستخدم الرسم البياني لمؤشر الموقع هذا عمر ارتفاع الثدي (من عينة أساسية مأخوذة في DBH).

2. ارسم كل شجرة على الرسم البياني لمؤشر الموقع باستخدام الطول والعمر كما تم قياسهما في الحقل.

3. اتبع المنحنيات للأمام أو للخلف حتى عمر القاعدة (50 سنة). في هذه الحالة ، "تنمو" شجرة A حتى سن 50 ، باتباع الاتجاهات المشار إليها بأقرب منحنيات كما هو موضح في الشكل 6.8.

الشكل 6.8. تنمو الشجرة أ من 45 عامًا إلى 50 عامًا. الارتفاع المقدر عند 50 عامًا هو 123 قدمًا. فهرس الموقع للشجرة A هو 123. الشجرة B تعود إلى 50 عامًا. الارتفاع المقدر عند 50 عامًا هو 113 قدمًا. مؤشر الموقع للشجرة B هو 113. وبالتالي يمكن مقارنة شجرتين ذات عمر غير متكافئ على أساس نسبي للإشارة إلى مدى قدرة موقع الغابة على زراعة أشجار دوغلاس التنوب. المصدر: أعيد رسمه ومقتبس من King 1966.

4. حدد ارتفاع الشجرة أ عند سن 50. هذا الارتفاع ، 123 قدمًا ، هو فهرس موقع تلك الشجرة.

5. كرر هذا لكل شجرة موقع. في هذا المثال ، يبلغ عمر الشجرة B أكثر من 50 عامًا ، لذا يتم إرجاعها إلى عمر 50 عامًا (الشكل 6.8). عندما يتم تحديد قيمة فهرس الموقع لكل شجرة ، يمكن حساب متوسط ​​للحامل. يبلغ متوسط ​​الشجرتين هنا 118 قدمًا ، مما يضع الأشجار في موقع منخفض من أرض الدرجة الثانية.

6. هو عليه ليس الصحيح لحساب متوسط ​​العمر ومتوسط ​​ارتفاع الأشجار المقاسة ، ورسم ذلك لتحديد فهرس الموقع.


Como Determinar a Idade de uma Árvore

Este artigo foi escrito em parceria com nossa equipe treinada de editores e pesquisadores que validaram sua precisão e abrangência.

O wikiHow ممكّنة للمعدات الماهرة من مراقبة الجودة.

ها 13 إحالات neste أرتيجو. Você pode encontrá-las ao final da página.

Este artigo foi visualizado 40746 vezes.

Você já se questionou sobre a idade daquela imensa árvore em seu quintal؟ Caso não saiba quando ela foi plantada، meça sua circunferência para fazer essa Estimativa. Apesar de menos preciso، esse método é o mais fácil. Se ela for perene، conte os verticilos (ou nós) dos ramos. Árvores de folhas largas os produzem de forma uniform، então essa contagem só é prática no caso das perenes. A contagem dos anéis، por sua vez، traz a Estimativa mais precisa، mas não é preciso cortar uma árvore saudável apenas para selectinar sua idade. Em vez disso، para contar esses anéis، extraia uma amostra usando um trado de incremento para amostragem.


قطع غيار الحفار الإضافي Hagl & oumlf

أدوات الاستخلاص والمقابض والأجزاء البديلة لرافعات Haglöf Increment Borers تُستخدم لاستخراج نوى الخشب من الأشجار أو الأعمدة المعالجة حديثًا أو الأساسات أو الأخشاب أو الأخشاب لتحديد معدل النمو والعمر وسلامة الأشجار والاختراق الكيميائي. يحمي طلاء Teflon® الريش من الصدأ وتراكم الراتينج ويقلل من الاحتكاك. الغطاء المطاطي المتصلب مزور بمستخرج حتى لا يعمل بشكل فضفاض. تم تضمين زيادة استخدام الحفارة وكتيب العناية. ضمان الشركة المصنعة لمدة عام. قطع الغيار غير قابلة للتبديل بين العلامات التجارية. عند طلب وحدات القطع والمستخلصات البديلة ، أرسل إلينا المقبض والأجزاء المكسورة عبر الطرود البريدية المؤمنة أو UPS حتى نتمكن من ضمان ملاءمة البت والمستخرج الصحيحين. إذا لم يكن هذا عمليًا ، فيجب أن يكون لدينا المواصفات الكاملة للمقبض. خدمة إصلاح الحفار الإضافي الاحترافي لإطالة العمر الإنتاجي لحفار الزيادة. اطلب شحذ حافة القطع وإعادة تشكيل الخيوط. بالنسبة للبتات التي يبلغ طولها من 4 إلى 18 بوصة وأقطار البت التي تصل إلى 0.200 بوصة (5 ملم) ، تبلغ التكلفة 34.00 دولارًا فقط بالإضافة إلى الشحن. بالنسبة للبتات الأخرى ، اطلب عرض أسعار. (ملاحظة: لا يمكن إصلاح النكات أو الرقائق أو الشقوق التي يزيد عمقها عن 1/16 بوصة.) أرسل وحدات البت الخاصة بك عبر بريد الطرود المؤمن عليه أو UPS ، مع وضع علامة عليها وملصقها باسمك وعنوانك ومعبأة بشكل آمن إلى: Forestry Suppliers، Inc.، 205 شارع ويست رانكين ، جاكسون ، MS 39201-6126 ، الاهتمام: قسم الإصلاح. ملاحظة حول أداة ثقب الزيادة سوء الاستخدام تم تصميم مثقاب الزيادات بشكل خاص وهندسته للاستخدام مع المقابض المرفقة. سيؤدي عدم الامتثال لتعليمات الاستخدام الصريحة (أي استخدام الحفار مع دعامة النجار والمثقاب الكهربائي ، وما إلى ذلك) إلى إبطال أي ضمان صريح أو ضمني من شركة Forestry Suppliers، Inc. والشركة المصنعة.

نشجع عملائنا على إعلامنا بالخبرات التي مروا بها مع منتجاتنا ، سواء كانت جيدة أو سيئة. من خلال إرسال مراجعة ، يمكنك مشاركة تجاربك مع الآخرين وكذلك تقديم ملاحظات قيمة لنا أيضًا. من خلال بضع خطوات بسيطة ، يمكنك إضافة رأيك لهذا المنتج.

مراجعة هذا المنتج

ما يجب تضمينه في رأيك.

أخبرنا بما يعجبك أو لا يعجبك في المنتج. لا تتردد في مشاركة أي استخدامات خاصة قد تكون وجدتها لمنتج أو أي قصص مضحكة أو مثيرة للاهتمام تتعلق بالمنتج.

ما يجب استبعاده من مراجعتك.

  • علامات HTML
  • الألفاظ النابية أو الفاحشة أو المبتذلة أو التعليقات الحاقدة
  • التعليقات التي تشوه سمعة أي شخص
  • تعليقات من كلمة واحدة. كن وصفيًا.
  • أرقام الهواتف أو العناوين أو عناوين URL أو الأسعار أو مراجع محددة للمنافسين.

قد يتم نشر رأيك على موقع الويب في غضون ثلاثة أيام عمل ويصبح ملكية حصرية لشركة Forestry Suppliers Inc.

العناصر المميزة بعلامة النجمة الحمراء (*) مطلوبة

* كيف تقيم هذا المنتج؟

بإرسال مراجعة المنتج الخاص بك ، فإنك توافق على سياسة الخصوصية وسياسة الاستخدام المقبول عبر الإنترنت.


الإنتاج الضخم لفيروس هيبوكرياس الممرض للحشرات

8 التخزين

كونيديا بوفيريا باسيانا, ميثاريزيوم النيابة. و إيساريا استرطابي. لذلك ، التخزين طويل الأجل (GT 6 أشهر) من الكونيديا ، وخاصة تلك الخاصة بالكثيرين ميثاريزيوم يجب أن تكون في حاويات غير منفذة للهواء والماء ، مثل الأكياس محكمة الغلق بالحرارة أو بسحاب ، أو الحقيبة أو الأكياس المصنوعة من رقائق Mylar® ، مثل المستخدمة في القهوة (على سبيل المثال ، Sorbent Systems ، IMPAK Corp. ، Los Angeles CA ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، جنبًا إلى جنب مع عبوة مادة مجففة (على سبيل المثال ، Humisorb ™ ، أنظمة المواد الماصة). للحصول على أفضل تخزين طويل الأمد ، يجب تخزين مساحيق كونيدال الجافة ، كما هو موصوف أعلاه (& lt − 15 ° C) ، في ثلاجة تذويب يدوي ، وليست خالية من الصقيع. النوع الأخير سيخضع لدورات إذابة دورية وإعادة تجميد ضارة بالكونيديا الفطرية.


محتويات

التقسيم الفرعي لمجال كامل إلى أجزاء أبسط له مزايا عديدة: [2]

  • تمثيل دقيق للهندسة المعقدة
  • إدراج خصائص المواد غير المتشابهة
  • تمثيل سهل للحل الشامل
  • التقاط التأثيرات المحلية.

العمل النموذجي خارج الطريقة يتضمن:

  1. تقسيم مجال المشكلة إلى مجموعة من المجالات الفرعية ، حيث يتم تمثيل كل مجال فرعي بمجموعة من معادلات العناصر إلى المشكلة الأصلية
  2. إعادة دمج جميع مجموعات معادلات العناصر بشكل منهجي في نظام عالمي من المعادلات من أجل الحساب النهائي.

النظام العالمي للمعادلات له تقنيات حل معروفة ، ويمكن حسابه من القيم الأولية للمسألة الأصلية للحصول على إجابة عددية.

في الخطوة الأولى أعلاه ، تكون معادلات العناصر معادلات بسيطة تقترب محليًا من المعادلات المعقدة الأصلية المراد دراستها ، حيث تكون المعادلات الأصلية غالبًا معادلات تفاضلية جزئية (PDE). لشرح التقريب في هذه العملية ، يتم تقديم طريقة العناصر المحدودة بشكل عام كحالة خاصة لطريقة Galerkin. تتمثل العملية ، في اللغة الرياضية ، في بناء جزء لا يتجزأ من المنتج الداخلي للوظائف المتبقية والوزن وضبط التكامل على الصفر. بعبارات بسيطة ، إنه إجراء يقلل من خطأ التقريب عن طريق تركيب وظائف التجربة في PDE. المتبقي هو الخطأ الناجم عن وظائف التجربة ، ووظائف الوزن هي وظائف تقريب متعددة الحدود تُظهر المتبقي. تزيل العملية جميع المشتقات المكانية من PDE ، وبالتالي تقترب من PDE محليًا

مجموعات المعادلات هذه هي معادلات العناصر. تكون خطية إذا كان PDE الأساسي خطيًا ، والعكس صحيح. يتم حل مجموعات المعادلات الجبرية التي تنشأ في مشاكل الحالة المستقرة باستخدام طرق الجبر الخطي العددي ، بينما يتم حل مجموعات المعادلات التفاضلية العادية التي تنشأ في المشكلات العابرة عن طريق التكامل العددي باستخدام تقنيات قياسية مثل طريقة أويلر أو طريقة رونج-كوتا.

في الخطوة (2) أعلاه ، يتم إنشاء نظام عالمي من المعادلات من معادلات العناصر من خلال تحويل الإحداثيات من العقد المحلية للنطاقات الفرعية إلى العقد العالمية للمجال. يتضمن هذا التحويل المكاني تعديلات الاتجاه المناسبة كما هو مطبق فيما يتعلق بنظام الإحداثي المرجعي. غالبًا ما يتم تنفيذ العملية بواسطة برنامج FEM باستخدام تنسيق البيانات المتولدة من المجالات الفرعية.

يُفهم FEM بشكل أفضل من تطبيقه العملي ، المعروف باسم تحليل العناصر المحدودة (FEA). FEA كما هو مطبق في الهندسة هي أداة حسابية لإجراء التحليل الهندسي. يتضمن استخدام تقنيات إنشاء الشبكة لتقسيم مشكلة معقدة إلى عناصر صغيرة ، بالإضافة إلى استخدام برنامج مشفر باستخدام خوارزمية FEM. عند تطبيق FEA ، تكون المشكلة المعقدة عادةً نظامًا فيزيائيًا مع الفيزياء الأساسية مثل معادلة حزمة شعاع أويلر-برنولي ، أو معادلة الحرارة ، أو معادلات نافيير-ستوكس المعبر عنها إما في PDE أو معادلات متكاملة ، بينما العناصر الصغيرة المقسمة لـ تمثل المشكلة المعقدة مناطق مختلفة في النظام المادي.

يعد FEA خيارًا جيدًا لتحليل المشكلات المتعلقة بالمجالات المعقدة (مثل السيارات وخطوط أنابيب النفط) ، عندما يتغير المجال (كما يحدث أثناء تفاعل الحالة الصلبة مع حدود متحركة) ، أو عندما تختلف الدقة المطلوبة على النطاق بأكمله ، أو عندما الحل يفتقر إلى النعومة. توفر عمليات محاكاة FEA مورداً قيماً لأنها تزيل العديد من حالات إنشاء واختبار النماذج الأولية الصلبة لمختلف المواقف عالية الدقة. [ بحاجة لمصدر ] على سبيل المثال ، في محاكاة الاصطدام الأمامي ، من الممكن زيادة دقة التنبؤ في مناطق "مهمة" مثل مقدمة السيارة وتقليلها في مؤخرتها (وبالتالي تقليل تكلفة المحاكاة). مثال آخر سيكون في التنبؤ العددي بالطقس ، حيث يكون من المهم أكثر أن يكون لديك تنبؤات دقيقة حول تطوير ظواهر غير خطية للغاية (مثل الأعاصير المدارية في الغلاف الجوي ، أو الدوامات في المحيط) بدلاً من المناطق الهادئة نسبيًا.

في حين أنه من الصعب ذكر تاريخ اختراع طريقة العناصر المحدودة ، نشأت الطريقة من الحاجة إلى حل مشاكل المرونة المعقدة والتحليل الهيكلي في الهندسة المدنية والطيران. يمكن إرجاع تطورها إلى أعمال أ. هرينكوف [3] ور. كورانت [4] في أوائل الأربعينيات. وكان إيوانيس أرجريس رائدًا آخر. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، عادةً ما يرتبط إدخال التطبيق العملي للطريقة باسم ليونارد أوجانيسيان. [5] في الصين ، في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات ، بناءً على حسابات إنشاءات السدود ، اقترح K. Feng طريقة عددية منهجية لحل المعادلات التفاضلية الجزئية. كانت الطريقة تسمى طريقة الفروق المحدودة على أساس مبدأ التباين، وهو اختراع مستقل آخر لطريقة العناصر المحدودة. على الرغم من اختلاف الأساليب التي يستخدمها هؤلاء الرواد ، إلا أنهم يشتركون في خاصية أساسية واحدة: تحديد الشبكة لمجال مستمر في مجموعة من المجالات الفرعية المنفصلة ، والتي تسمى عادةً العناصر.

يفرز عمل Hrennikoff المجال باستخدام تشبيه شبكي ، بينما يقسم نهج Courant المجال إلى مناطق فرعية مثلثة محدودة لحل المعادلات التفاضلية الجزئية الجزئية من الدرجة الثانية (PDEs) التي تنشأ من مشكلة التواء الأسطوانة. كانت مساهمة Courant تطورية ، حيث اعتمدت على مجموعة كبيرة من النتائج السابقة لأجهزة PDE التي طورها Rayleigh و Ritz و Galerkin.

حصلت طريقة العناصر المحدودة على زخمها الحقيقي في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي من خلال تطورات JH Argyris مع زملاء العمل في جامعة Stuttgart ، RW Clough مع زملاء العمل في UC Berkeley ، OC Zienkiewicz مع زملاء العمل Ernest Hinton ، Bruce Irons [6] وآخرون في جامعة سوانسي ، فيليب جي سيارليت من جامعة باريس 6 وريتشارد غالاغر مع زملاء العمل في جامعة كورنيل. تم توفير المزيد من الزخم في هذه السنوات من خلال برامج العناصر المحدودة المتاحة مفتوحة المصدر. قامت ناسا برعاية النسخة الأصلية من NASTRAN ، وأتاحت جامعة كاليفورنيا في بيركلي برنامج العناصر المحدودة SAP IV [7] على نطاق واسع. في النرويج ، قامت جمعية تصنيف السفن Det Norske Veritas (الآن DNV GL) بتطوير Sesam في عام 1969 لاستخدامه في تحليل السفن. [8] تم تقديم أساس رياضي صارم لطريقة العناصر المحدودة في عام 1973 مع نشر Strang and Fix. [9] تم تعميم هذه الطريقة منذ ذلك الحين للنمذجة العددية للأنظمة الفيزيائية في مجموعة متنوعة من التخصصات الهندسية ، على سبيل المثال ، الكهرومغناطيسية ، ونقل الحرارة ، وديناميكيات السوائل. [10] [11]

هيكل طرق العناصر المحدودة تحرير

تتميز طريقة العناصر المحدودة بصيغة متغيرة ، واستراتيجية تقديرية ، وواحد أو أكثر من خوارزميات الحل ، وإجراءات ما بعد المعالجة.

أمثلة على الصياغة المتغيرة هي طريقة Galerkin ، طريقة Galerkin المتقطعة ، الطرق المختلطة ، إلخ.

من المفهوم أن استراتيجية التقديرية تعني مجموعة محددة بوضوح من الإجراءات التي تغطي (أ) إنشاء شبكات عناصر محدودة ، (ب) تعريف وظيفة الأساس على العناصر المرجعية (تسمى أيضًا وظائف الشكل) و (ج) تعيين المرجع عناصر على عناصر الشبكة. ومن الأمثلة على استراتيجيات التقديرية ، النسخة h ، النسخة p ، نسخة hp ، x-FEM ، تحليل متساوي القياس ، إلخ. كل استراتيجية تقديرية لها مزايا وعيوب معينة. يتمثل المعيار المعقول في اختيار استراتيجية التقديرية في تحقيق الأداء الأمثل تقريبًا لأوسع مجموعة من النماذج الرياضية في فئة نموذجية معينة.

يمكن تصنيف خوارزميات الحلول العددية المختلفة إلى فئتين عريضتين للمذيبات المباشرة والمتكررة. تم تصميم هذه الخوارزميات لاستغلال تباين المصفوفات التي تعتمد على اختيارات الصياغة المتغيرة واستراتيجية التقدير.

تم تصميم إجراءات المعالجة اللاحقة لاستخراج البيانات ذات الأهمية من حل العناصر المحدودة. من أجل تلبية متطلبات التحقق من الحل ، يحتاج المعالجات اللاحقة إلى توفيرها لاحقة تقدير الخطأ من حيث الكميات ذات الأهمية. عندما تكون أخطاء التقريب أكبر مما يعتبر مقبولاً ، يجب تغيير التقدير إما عن طريق عملية تكيفية آلية أو عن طريق عمل المحلل. هناك بعض المعالجات اللاحقة الفعالة للغاية التي توفر تحقيق التقارب الفائق.

مشاكل توضيحية P1 و P2 تحرير

سوف نوضح طريقة العناصر المحدودة باستخدام مشكلتين نموذجيتين يمكن من خلالها استقراء الطريقة العامة. من المفترض أن القارئ على دراية بحساب التفاضل والتكامل والجبر الخطي.

P1 هو أ أحادي البعد مشكلة

P2 هو أ ثنائي الأبعاد مشكلة (مشكلة ديريتشليت)

يمكن حل المشكلة P1 مباشرة عن طريق حساب المشتقات العكسية. ومع ذلك ، فإن طريقة حل مشكلة القيمة الحدودية (BVP) تعمل فقط عندما يكون هناك بُعد مكاني واحد ولا يتم تعميمها على المشكلات أو المشكلات ذات الأبعاد الأعلى مثل u + u ″ = f . لهذا السبب ، سنقوم بتطوير طريقة العناصر المحدودة لـ P1 ووضع الخطوط العريضة لتعميمها على P2.

سيستمر شرحنا في خطوتين ، تعكسان خطوتين أساسيتين يجب على المرء اتخاذها لحل مشكلة القيمة الحدية (BVP) باستخدام FEM.

  • في الخطوة الأولى ، يقوم المرء بإعادة صياغة BVP الأصلي في شكله الضعيف. عادة ما تكون هناك حاجة إلى القليل من العمليات الحسابية أو عدم وجودها في هذه الخطوة. يتم التحويل يدويًا على الورق.
  • الخطوة الثانية هي التقديرية ، حيث يتم تحديد الشكل الضعيف في مساحة ذات أبعاد محدودة.

بعد هذه الخطوة الثانية ، لدينا صيغ محددة لمشكلة خطية كبيرة ولكنها محدودة الأبعاد والتي سيحل حلها تقريبًا BVP الأصلي. ثم يتم تطبيق هذه المشكلة ذات الأبعاد المحدودة على جهاز كمبيوتر.

تحرير صياغة ضعيفة

تتمثل الخطوة الأولى في تحويل P1 و P2 إلى صيغتيهما الضعيفة المكافئة.

الشكل الضعيف لـ P1 Edit

نحدد عامل تشغيل أو خريطة جديدة ϕ (u، v) باستخدام التكامل بالأجزاء على الجانب الأيمن من (1):

حيث استخدمنا الافتراض بأن v (0) = v (1) = 0 .


تطبيقات الأجسام المضادة وحيدة النسيلة: 4 تطبيقات

تلقي هذه المقالة الضوء على الأنواع الأربعة لتطبيقات الأجسام المضادة وحيدة النسيلة. الأنواع الأربعة للتطبيقات هي: (1) التطبيقات التشخيصية (2) التطبيقات العلاجية (3) تنقية البروتين و (4) تطبيقات متنوعة.

التطبيق رقم 1. تطبيقات التشخيص:

أحدثت الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ثورة في التشخيص المختبري للأمراض المختلفة. لهذا الغرض ، يمكن استخدام MAbs ككواشف تشخيصية للتحليل الكيميائي الحيوي أو كأدوات للتصوير التشخيصي للأمراض.

(أ) ماجستير في التحليل البيوكيميائي:

تُستخدم الاختبارات التشخيصية القائمة على استخدام MAbs ككواشف بشكل روتيني في المقايسة المناعية الإشعاعية (RIA) ومقايسات الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) في المختبر. تقيس هذه المقايسات التراكيز المنتشرة للهرمونات (الأنسولين ، الغدد التناسلية المشيمية البشرية ، هرمون النمو ، البروجسترون ، هرمون الغدة الدرقية ، ثلاثي يودوثيرونين ، هرمون الغدة الدرقية ، الجاسترين ، الرينين) والعديد من منتجات الأنسجة والخلايا الأخرى (مستضدات فصيلة الدم ، عوامل تخثر الدم ، إنترفيرون و # 8217s ، الإنترلوكينات ، مستضدات التوافق النسيجي ، علامات الورم). في السنوات الأخيرة ، أصبح عدد من مجموعات التشخيص التي تستخدم MAbs متاحًا تجاريًا. على سبيل المثال ، من الممكن الآن إجراء التشخيص المبكر للحالات / الأمراض التالية.

الحمل عن طريق الكشف عن المستويات البولية لموجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية.

تقدير السرطانات لمستضد البلازما السرطاني المضغي في سرطان القولون والمستقيم ، ومستضد البروستاتا النوعي لسرطان البروستاتا. إلى جانب التشخيص ، يعد تقدير علامات الورم مفيدًا أيضًا في تشخيص السرطانات. هذا هو الانخفاض التدريجي في علامة الورم المحددة مع انخفاض في حجم الورم بعد العلاج.

هرمونات الاضطرابات:

تحليل الاضطرابات الهرمونية لهرمون الغدة الدرقية وثلاثي يودوثيرونين وهرمون تحفيز الغدة الدرقية لاضطرابات الغدة الدرقية.

معد الأمراض:

الأمراض المعدية عن طريق الكشف عن مستويات الدورة الدموية للمستضدات الخاصة بالعامل المعدي مثل مستضدات النيسرية البنية وفيروس الهربس البسيط لتشخيص الأمراض المنقولة جنسياً.

(ب) ماجستير في التصوير التشخيصي:

العلامات الإشعاعية - تُستخدم MAbs في التصوير التشخيصي للأمراض ، ويشار إلى هذه التقنية باسم التصوير المناعي. النظائر المشعة المستخدمة بشكل شائع لوصف MAb هي اليود 131 والتكنيشيوم 99. يتم حقن MAb الموسومة بالنظائر المشعة عن طريق الوريد في المرضى.

تتمركز هذه MAbs في مواقع محددة (على سبيل المثال الورم) والتي يمكن اكتشافها عن طريق تصوير النشاط الإشعاعي. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام كاميرات التصوير المقطعي المحوسب بانبعاث فوتون واحد (SPECT) لإعطاء مظهر ثلاثي الأبعاد أكثر حساسية للبقع التي تم تحديدها بواسطة العلامات الإشعاعية - MAbs.

يعد التصوير المناعي أداة تشخيصية أفضل من تقنيات التصوير الأخرى مثل الأشعة المقطعية والموجات فوق الصوتية والرنين المغناطيسي. على سبيل المثال ، يمكن للتصوير المناعي التفريق بين النمو السرطاني وغير السرطاني ، حيث أن MAbs ذات العلامات الإشعاعية خاصة بالورم. هذا غير ممكن مع تقنيات التصوير الأخرى. تُستخدم الأجسام المضادة وحيدة النسيلة بنجاح في التصوير التشخيصي لأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطانات ومواقع العدوى البكتيرية.

أمراض القلب والأوعية الدموية:

احتشاء عضلة القلب:

يتعرض بروتين الميوسين القلبي في أي مكان يحدث فيه نخر عضلة القلب (موت خلايا القلب). يستخدم Antimyosin MAb المسمى بالنظائر المشعة كلوريد الإنديوم (111 In) للكشف عن الميوسين وبالتالي موقع احتشاء عضلة القلب. عادة ما يتم تصوير MAb المشع بالإشعاع بعد 24-48 ساعة من الإعطاء في الوريد.

يتم تنفيذ ذلك إما عن طريق كاميرا غاما المخطط أو التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد (SPECT). من الممكن الكشف عن موقع ودرجة الضرر الذي يلحق بالقلب عن طريق استخدام مضادات اليوزين التي تحمل علامات إشعاعية. وبالتالي ، فإن هذه التقنية مفيدة في تشخيص النوبات القلبية.

تجلط الأوردة العميقة (DVT):

يشير تجلط الأوردة العميقة إلى تكوين جلطات دموية (خثرة) داخل أوردة الدم ، وخاصة في الأطراف السفلية. للكشف عن الإصابة بجلطات الأوردة العميقة ، يمكن استخدام النظائر المشعة المسمى MAb الموجهة ضد الفيبرين أو الصفائح الدموية. يتم التصوير عادة بعد 4 ساعات من الحقن. يتم استخدام MAbs الخاصة بالفيبرين بنجاح للكشف عن الجلطات في مناطق الفخذ والحوض والساق والركبة.

يشار إلى سماكة جدران الشرايين وفقدان مرونتها باسم تصلب الشرايين. تسبب لويحات تصلب الشرايين أمراض الشرايين التاجية والمحيطية. تصلب الشرايين له دور في تطور أمراض القلب. يمكن استخدام MAb الموسومة بعلامة إشعاعية موجهة ضد الصفائح الدموية المنشطة لتوطين آفات تصلب الشرايين عن طريق تقنية التصوير.

تتوفر الآن الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ضد العديد من أنواع السرطانات البشرية. يرد في الجدول 17.2 قائمة مختارة من علامات الورم (إلى جانب السرطانات المصاحبة) التي يمكن استخدامها لتصوير MAb. يمكن أن توجد الأورام في المرضى الذين يستخدمون النظائر المشعة المسمى MAbs الخاصة بالبروتين (البروتينات) ، خاصةً من أصل الغشاء.

كان من الممكن اكتشاف بعض أنواع السرطان في مراحل مبكرة (سرطان الرئة ، سرطان الثدي ، سرطان المبيض ، الورم المالاني ، سرطان القولون والمستقيم) باستخدام MAbs. تم تحقيق خصوصية حوالي 80 في المائة للكشف عن السرطانات من خلال هذا النهج.

يكتشف الجسم المضاد أحادي النسيلة المسمى اليود (311 لترًا) الخاص بخلايا سرطان الثدي عند إعطائه للمرضى (عن طريق التصوير) انتشار السرطان (النقائل) إلى مناطق أخرى من الجسم. هذا غير ممكن عن طريق تقنيات المسح.

يمكن أيضًا استخدام تقنية التصوير باستخدام MAb لمراقبة الاستجابات العلاجية للسرطان. هناك قيود معينة في استخدام MAb في تشخيص السرطان والتنبؤ به. وتشمل هذه الصعوبة في اختيار MAb معين ووصول MAb إلى الموقع المستهدف للورم الذي قد يكون أقل الأوعية الدموية.

MAbs في أمراض الهيستوباثولوجيا المناعية للسرطانات:

يمكن الكشف عن التغيرات المرضية للأنسجة السرطانية عن طريق تقنيات الهيستوكيميائية المناعية. يمكن القيام بذلك باستخدام MAb ضد مستضد معين.

MAbs في الأورام الخبيثة المكونة للدم:

الخلايا الجذعية المكونة للدم في نخاع العظام هي السلائف لخلايا الدم المختلفة والخلايا الليمفاوية B و T التي يتم إنتاجها في تحول تدريجي. أثناء الورم الخبيث ، يتوقف تحول الخلايا الليمفاوية في مرحلة معينة من النضج. يمكن الكشف عن ذلك باستخدام MAbs الخاصة بالمرحلة.

الالتهابات البكتيرية:

في السنوات الأخيرة ، جرت محاولات للكشف عن مواقع العدوى باستخدام MAbs. أصبح هذا ممكنًا عن طريق توجيه MAb ضد المستضدات البكتيرية. علاوة على ذلك ، فإن الأجسام المضادة وحيدة النسيلة ضد الكريات البيض الالتهابية التي تتراكم في موقع الإصابة مفيدة أيضًا للكشف عن العدوى الموضعية على وجه التحديد.

تطبيق # 2. التطبيقات العلاجية:

تمتلك الأجسام المضادة وحيدة النسيلة نطاقًا واسعًا من التطبيقات العلاجية. تستخدم MAbs في علاج السرطان وزرع نخاع العظام والأعضاء وأمراض المناعة الذاتية وأمراض القلب والأوعية الدموية والأمراض المعدية.

يتم تصنيف التطبيقات العلاجية لـ MAbs على نطاق واسع إلى نوعين:

(أ) الاستخدام المباشر لـ MAbs كعوامل علاجية

(ب) MAbs كوكلاء استهداف.

(أ) MAbs كوكلاء علاجيين مباشرين:

يمكن استخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة مباشرةً لتعزيز الوظيفة المناعية للمضيف. يؤدي الاستخدام المباشر لـ MAbs إلى الحد الأدنى من السمية للأنسجة المستهدفة أو المضيف.

في تدمير الكائنات الحية المسببة للأمراض:

تعزز MAbs التطهير الفعال للكائنات المسببة للأمراض (عن طريق الطلاء بالأجسام المضادة) وتعزز البلعمة. في الواقع ، تم العثور على MAbs لحماية الشمبانزي من بعض العدوى الفيروسية (فيروس التهاب الكبد B) والبكتيريا (E. coli Haemophilus influenza ، Streptococcus sp و Pseudomonas sp).

في علاج السرطان:

MAbs ، ضد المستضدات الموجودة على سطح الخلايا السرطانية ، مفيدة لعلاج السرطان. ترتبط الأجسام المضادة بالخلايا السرطانية وتدمرها. This is brought out by antibody—dependent cell-mediated cytotoxicity, complement-mediated cytotoxicity and phagocytosis of cancer cells (coated with MAbs) by reticuloendothelial system.

The patients suffering from leukemia, colorectal cancer, lymphoma and melanoma have been treated with MAbs. However, there was a wide variation in the success rate. A monoclonal antibody specific to the cells of leukemia is used to destroy the residual leukemia cells without affecting other cells. MAbs are used in vitro to remove the residual tumor cells prior to autologous bone marrow transplantation (transplantation of the patient’s own bone marrow cells, due to non-availability of a suitable donor).

Limitations for direct use of MAbs in cancer:

1. The MAbs produced in mice and directly used for therapeutic purposes may lead to the development of anti-mouse antibodies and hypersensitivity reactions.

2. All the cancer cells may not carry the same antigen for which MAb has been produced. Thus, MAbs may not be attached to some cancer cells at all.

3. The free antigens (of target cells) present in the circulation may bind to MAbs and prevent them from their action on the target cells.

In the immunosuppression of organ transplantation:

In the normal medical practice, immuno­suppressive drugs such as cyclosporin and prednisone are administered to overcome the rejection of organ transplantation. In recent years, MAbs specific to T-lymphocyte surface antigens are being used for this purpose. The monoclonal antibody namely OKT3, was the first MAb to be licensed by U.S.

Food and Drug Administration for use as immunosuppressive agent after organ transplantation in humans. OKT3 specifically directed against CD3 antigen of T-lymphocytes is successfully used in renal and bone marrow transplantations. In the normal course, CD3 antigen activates T-lymphocytes and plays a key role in organ transplant rejection (destroys the foreign cells in the host). This is prevented by use of MAb against CD3 مولد المضاد.

In the treatment of AIDS:

Immunosuppression is the hall mark of AIDS. This is caused by reduction in CD4 (cluster determinant antigen 4) cells of T-lymphocytes. The human immunodeficiency virus (HIV) binds to specific receptors on CD4 cells by using surface membrane glycoprotein (gp120).

Genetic engineers have been successful to attach Fc portion of mouse monoclonal antibody to human CD4 مركب. This complex has high affinity to bind to membrane glycoprotein gp120 of virus infected cells. The Fc fragment induces cell-mediated destruction of HIV infected cells (Fig. 17.7).

In the treatment of autoimmune diseases:

Autoimmune diseases like rheumatoid arthritis and multiple sclerosis are of great concern. Some success has been reported in the clinical trials of rheumatoid arthritis patients by using MAbs directed against T-lymphocytes and B-lymphocytes.

(B) MAbs as Targeting Agents in Therapy:

Toxins, drugs, radioisotopes etc., can be attached or conjugated to the tissue-specific monoclonal antibodies and carried to target tissues for efficient action. This allows higher concentration of drugs to reach the desired site with minimal toxicity. In this way, MAbs are used for the appropriate delivery of drugs or isotopes.

MAbs in use as immunotoxins:

The toxins can be coupled with MAbs to form immunotoxins and used in therapy e.g., diphtheria toxin, Pseudomonas exotoxin, toxins used for cancer treatment. Anti-Tac MAb raised against IL2-R (T-cell growth factor receptor) can be conjugated with exotoxin of Pseudomonas sp. This immunotoxin can be used to destroy the malignant T-cells in the patients suffering from T-cell leukemia (Note: IL2-R is expressed in abnormal T-cells with lymphoid malignancies).

Ricin is a cytotoxic protein derived from castor oil plant. It is composed of two polypeptide chains (A and B) held together by a disulfide linkage. The B-chain of ricin binds to the cell surface. This binding facilitates the A-chain of ricin to enter the cell and inhibit the function of ribosomes (i.e. biosynthesis of all proteins is blocked).

This results in the death of cells (Fig. 17.8A). Ricin can be subjected to oxidation to separate to A and B chains. The toxic A-chain can be conjugated to MAb that is specific to cancer cells. The tumor- specific MAb bound to A-chain of ricin binds to cancer cells and not to normal cells. Once the A-chain enters the cells, it blocks ribosomal function, leading to the death of cancer cells (Fig. 17.8B).

MAbs in drug delivery:

In general, the drugs are less effective in vivo (in the living body) when compared to in vitro (in laboratory when tested with cultured cells). This is mainly due to the fact that sufficient quantity of the drug does not reach the target tissue. This problem can be -solved by using tissue-specific MAbs. The drugs can be coupled with MAb (directed against a cell surface antigen of the cells, say a tumor) and specifically targeted to reach the site of action (Fig. 17.9A).

In the treatment of certain diseases, a pro-drug (an inactive form of the drug) can be used. This can be enzymatically converted to active drug in the target tissues. For this purpose, the enzyme (that converts pro-drug to drug) is coupled with MAb that is directed against a specific cell surface antigen (Fig. 17.9A). This approach, referred to as antibody-directed enzyme pro-drug therapy (ADEPT), allows an effective delivery of the drug to the cells where it is required.

The following are some examples of enzymes that have been used in ADEPT:

أنا. Alkaline phosphatase for the conversion of phosphate pro-drugs.

ثانيا. Carboxy peptidase for converting inactive carboxyl pro-drugs to active drugs.

ثالثا. Lactamase for hydrolyzing β-lactam ring containing antibiotics.

MAbs in the dissolution of blood clots:

A great majority of natural deaths are due to a blockage in cornary or cerebral artery by a blood clot (thrombus). Fibrin is the major constituent of blood clot which gets dissolved by plasmin. Plasmin in turn is formed by the activation of plasminogen by plasminogen activator. The blockage of arteries occurs due to inadequate dissolution of blood clots. Tissue plasminogen activator (tPA) can be used as a therapeutic agent to remove the blood clots.

A monoclonal antibody directed against fibrin can be coupled to tPA and used for degradation of blood clots. MAb-tPA complex due to a high affinity gets attached to fibrin (Fig. 17.10). Due to the concentration of tPA at the target spots, there is more efficient conversion of plasminogen to plasmin which in turn dissolves blood clot (fibrin). Good success of clot lysis has been reported by using MAb-tPA complex in experimental animals.

Drug delivery through liposomes coupled to tissue-specific MAbs:

Liposomes are sacs or vesicles formed spontaneously when certain lipid molecules are exposed to aqueous environment. Drug entrapped in liposomes that are coated with MAbs directed against tissue-specific antigens are being tried for drug delivery. Unfortunately, the progress in this approach has been limited, since such liposomes do not reach the target cells. They are retained mostly in the liver and spleen (reticuloendothelial cells), and degraded.

MAbs in radio immunotherapy (RAIT):

The radioisotopes can be coupled to MAbs that are directed against tumor cells. This allows the concentration of radioactivity at the desired sites and a very efficient killing of target cells (tumor cells). The advantage with radio immunotherapy is that conjugated complex need not penetrate the cells, as is required in immunotoxin therapy.

The limitation is that the neighbouring normal cells may also get damaged or killed. This can be minimized by using radioisotopes with short half-lives. Yttrium-90 with a half-life of 64 hours is a suitable isotope to be employed in RAIT. Due to shortage in the supply of yttrium-90, indium-111 is more commonly used.

Application # 3. Protein Purification:

Monoclonal antibodies can be produced for any protein. And the so produced MAb can be conveniently used for the purification of the protein against which it was raised. MAbs columns can be prepared by coupling them to cyanogen bromide activated Sepharose (chromatographic matrix). The immobilized MAbs in this manner are very useful for the purification of proteins by immunoaffinity method.

مزايا:

There are certain advantages of using MAbs for protein purification. These include the specificity of the MAb to bind to the desired protein, very efficient elution from the chromatographic column and high degree of purification. Immunoaffinity chromatography is routinely used for the purification of recombinant interferon’s. The efficiency of this technique will be obvious from the fact that by a single step, it is possible to achieve more than 5,000 fold purification of interferon-α2.

سلبيات:

It is not possible to achieve 100% purity of the target protein by immunoaffinity. This is due to the fact that a small quantity of MAb leaks into the elution. Further, MAbs cannot distinguish between the intact target protein and a fragment of it with the antigenic site.

Application # 4. Miscellaneous Applications:

(A) Catalytic MAbs (ABZYMES):

Catalysis is the domain of enzymes. The most important common character between enzymes and antibodies is that both are proteins. Further, the binding of an antibody to its antigen is comparable to the binding of an enzyme to its substrate. In both instances, the binding is specific with high affinity and involves weak and non-covalent interactions (electrostatic, hydrogen and van der Waals forces). The striking difference is that the enzyme alters the substrate (to a product) while the antigen bound to antibody remains unaltered.

Certain similarities between enzyme-substrate interaction and antibody-antigen interaction have tempted researchers to explore the possibility of using antibodies in catalysis. The antibody enzymes, appropriately regarded as abzymes, are the catalytic antibodies. There is a difference in the antibody recognition of an antigen and enzyme recognition of a substrate. While the antibodies recognize in ground state, the enzymes recognize in a transition state (associated with a conformational change of protein).

In fact, it is in the transition condition the catalysis occurs. If a molecule resembling the transition state and conformation (between substrate and product) could be used as a hapten the antibodies so produced should bring about catalysis. This is what precisely is done to create abzymes.

Researchers have produced a hapten-carrier complex which resembles the transition state of an ester undergoing hydrolysis. This hapten conjugate is used to generate anti-hapten monoclonal antibodies. These MAbs could bring about hydrolysis of esters with great degree of specificity (to the transition state to which MAbs were raised).

Besides ester hydrolysis, there are several other types of reactions wherein antibodies can be used. These include hydrolysis of amides and carbonates, cyclization reactions, elimination reactions and bio-molecular chemical reactions. Certain enzymes require cofactors for their catalytic function. MAbs incorporating metal ions have been developed to carry out catalysis.

Lerner and his associates carried out pioneering work in the development of abzymes. They could create a large number of immunoglobulin-gene libraries for the production of antibodies that could be screened for their catalytic function. Abzymes represent a major biotechnological advancement that will have a wide range of applications (cutting of peptides and DNAs, dissolution of blood clots, killing of viruses etc.)

Advantages of abzymes:

The number of naturally occurring enzymes and their catalytic functions are limited. Antibodies, on the other hand, are unlimited, and may be developed to possess recognized site structures, appropriate for the catalytic functions. This makes abzymes versatile with wide ranging catalytic applications. Thus, the area of abzyme technology is very promising, although the studies are at preliminary stages.

Limitations of abzymes:

Despite the progress made in the production and utility of abzymes, it is doubtful whether they will ever match the natural enzymes in their catalytic function. However, the abzymes will be certainly useful for a variety of reactions where the natural enzymes do not have the desired specificities.

(B) Autoantibody Fingerprinting:

The occurrence of autoantibodies and their involvement in certain diseases is well known (e.g. rheumatic arthritis). A new category of individual specific (IS) autoantibodies have been discovered in recent years. These IS-autoantibodies are produced after birth and reach maximum in number by 2 years, and then remain constant for the later part of life.

Monoclonal antibodies produced against IS-autoantibodies can be used for their detection, and identification of individuals. This technique referred to as autoantibody finger­printing, is particularly useful for the detection of criminals, rapists etc. The autoantibodies collected from samples such as blood, saliva, semen and tears can be used.


3 Hypothesis for molecular and cellular mechanisms of FIR effects

Despite all these different uses of FIR in medical applications, the exact mechanisms of the hyperthermic effects and biological activities of FIR irradiation are still poorly understood. It is clear that two kinds of FIR therapy may exist. The first type (FIR saunas and some FIR generators powered by electricity) uses irradiances or power densities (tens of mW/cm 2 ) that are sufficient to heat up the tissue, while others such as ceramic discs, powders, and fabrics (that use no external power but rely on energy from the body) have such low irradiances that they do not heat the tissue (0.1𠄵 mW/cm 2 ). The question arises to what extent are the fundamental mechanisms of these two forms of FIR therapy the same, and to what extent are they different ? Furthermore, the question may be posed as to what degree of similarity that FIR therapy has with the reasonably well-established therapy called low level laser (light) therapy (LLLT) also known as photobiomodulation (PBM). Pertinent to this question is the fact that many devices used to deliver therapeutic visible or NIR light were approved by the US Food and Drug Administration as being equivalent to an “ infrared heat lamp ”. The cellular and molecular mechanisms of LLLT/PBM are to some extent understood and involve absorption of red or NIR light by mitochondrial chromophores such as cytochrome c oxidase (CCO, unit IV of the mitochondrial respiratory chain) [43]. This photon absorption activates the enzyme possibly by photo-dissociating the inhibitory molecule, NO, from the copper B (CuB) site [44]. This loss of NO allows electron transport, oxygen consumption, and adenosine triphosphate (ATP) to rapidly increase and results in a marked rise in mitochondrial membrane potential (MMP) that gives rise to a brief burst of ROS [45]. Signaling pathways are activated by ATP, NO, and ROS and these lead to activation of transcription factors (such as NF-㮫) [46] that lead to the long-term effects on tissue (healing, anti-inflammatory and pain relief [47]) seen after relatively transient periods of illumination.

Since the principle chromophore at FIR wavelengths is not CCO but rather water, we must ask ourselves how can the biological effects of red and NIR absorption be so similar to those seen with FIR ? Perhaps some clue can be obtained by considering the difference between the two types of FIR therapy (heating and non-heating). While heating FIR therapy is reported to increase blood flow, this result may be the simple response of increased thermoregulation that is known to occur when tissue is warmed. However, it is possible that the increase in blood flow, seen in non-heating FIR therapy, may be similar in nature to that seen in LLLT, in other words, a vasodilation due to NO release from stores in CCO [48] as well as from NO bound to hemoglobin and myoglobin [49]. How are we to explain cellular responses from low fluences of FIR that are insufficient to produce bulk heating of water in the tissue ? Perhaps the answer lies in the concept of nanostructured water layers [50]. These are thin (nano meters) layers of water that build up on hydrophobic surfaces such as cellular membranes, and they can be considered as 𠇌oncentrated water ” [51]. If this description is correct, it is reasonable to assume that relatively small amounts of vibrational energy delivered by non-heating FIR could perturb the structure of the membrane underlying the nanoscopic water layer without bulk heating. Small perturbations in membrane structure could have big effects at the cell level if the membrane contains an ion channel. Ion channels (many kinds for both cations and anions [52]) are present in all cell membranes, but are particularly common in mitochondrial membranes (both inner and outer [53]). If mitochondrial ion channels (particularly calcium channels [54]) could be opened by non-heating FIR, thus increasing mitochondrial respiration, it would explain how the overall therapeutic outcomes of LLLT and non-heating FIR therapy are so similar.

It cannot be excluded that FIR could itself have effects on CCO activity. A recent study has elucidated the existence of weakly H-bonded water molecules in bovine CCO that might change during catalysis [55]. Fitting with Gaussian components indicated the involvement of up to eight waters in the photolysis transition. The fact that Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy is extensively employed to study the structure, function, and dynamics of CCO [56, 57] suggests that it is possible that the same wavelengths (FIR uses comparable wavelengths to FTIR) could produce changes in conformation affecting enzyme activity or binding of NO to the CuB site.

It must be emphasized that the above remains a hypothetical explanation at present, but is clearly a testable hypothesis. One could ask whether exposure of cells to non-heating FIR can affect mitochondria by for instance increasing ATP, increasing oxygen consumption, producing NO and ROS, affecting MMP and calcium levels. One could also ask whether cells that are rich in mitochondria respond well to non-heating FIR, in the same way as they do to LLLT.


7. Attach a Cover Letter to Your Biology Resume

If you&rsquore thinking if you should include a cover letter, then let&rsquos make it super clear&mdashyes, you do.

Write a biology cover letter that Alexander Fleming would be interested in with the following tips:

  • Use a sleek, modern cover letter format.
  • Use a &ldquohook&rdquo to start your cover letter right.
  • Show that your experience and job skills translate into exactly what they need.
  • Use a call to action to end your cover letter.

It&rsquos easy to, but don&rsquot go overboard and write a case study. The ideal length of an effective cover letter is 1 page.

Plus, a great cover letter that matches your resume will give you an advantage over other candidates. You can write it in our cover letter builder here. Here's what it may look like:

And once you have all that sent, remember to follow up on your job application! Twiddling your thumbs doesn&rsquot make things happen in the lab and it&rsquos not going to make things happen in your job hunt!

That&rsquos the rundown of a successful biology resume.

Thanks for reading. Have any tips or tricks to share about creating the perfect biology resume? Share them in the comments below!


شاهد الفيديو: المناعة الذاتية وغير الذاتية. الأحياء. التشريح وعلم وظائف الأعضاء (أغسطس 2022).