A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

قياس التنفس بقياس الكولوم مثالي لقياس معدل الأيض للكائنات الحية الدقيقة. عند تكييفه مع ذبابة الفاكهة الميلانية في الدراسة الحالية ، كان استهلاك O2 المقاس ضمن النطاق الذي تم الإبلاغ عنه للنوع البري D. melanogaster من خلال الدراسات السابقة. كان استهلاك O2 لكل ذبابة بواسطة طفرات CASK ، وهي أصغر حجما وأقل نشاطا ، أقل بكثير من النوع البري.

Abstract

قياس التنفس الدقيق للكولوم هو طريقة مباشرة وغير مكلفة لقياس استهلاك O2 للكائنات الحية الصغيرة مع الحفاظ على بيئة مستقرة. يتكون مقياس التنفس المجهري الكولوم من غرفة محكمة الإغلاق يتم فيها استهلاك O 2 ويتم إزالة CO2 الذي ينتجه الكائن الحي بواسطة وسيط ماص. يؤدي انخفاض الضغط الناتج إلى إنتاج O 2 كهربائيا ، ويتم قياس كمية O2 المنتجة عن طريق تسجيل كمية الشحنة المستخدمة لتوليدها. في هذه الدراسة ، تم تكييف الطريقة مع ذبابة الفاكهة الميلانية التي تم اختبارها في مجموعات صغيرة ، مع حساسية الجهاز والظروف البيئية المحسنة لتحقيق ثبات عالي. تتوافق كمية O2 التي يستهلكها الذباب البري في هذا الجهاز مع تلك التي تم قياسها بواسطة الدراسات السابقة. لم يكن استهلاك O2 الخاص بالكتلة بواسطة طفرات CASK ، وهي أصغر ومعروفة بأنها أقل نشاطا ، مختلفا عن الضوابط المتجانسة. ومع ذلك ، أدى صغر حجم طفرات CASK إلى انخفاض كبير في استهلاك O2 على أساس كل ذبابة. لذلك ، فإن مقياس التنفس الدقيق قادر على قياس استهلاك O2 في D. melanogaster ، ويمكنه التمييز بين الاختلافات المتواضعة بين الأنماط الجينية ، ويضيف أداة متعددة الاستخدامات لقياس معدلات الأيض.

Introduction

القدرة على قياس معدل الأيض أمر بالغ الأهمية لفهم كامل للكائن الحي في سياقه البيئي. على سبيل المثال ، من الضروري قياس معدل الأيض من أجل فهم دوره في العمر1 ، أو دور النظام الغذائي في التمثيل الغذائي2 ، أو عتبة الإجهاد نقص الأكسجين3.

هناك طريقتان عامتان لقياس معدل الأيض4. يقيس القياس الحراري المباشر إنفاق الطاقة مباشرة عن طريق قياس إنتاج الحرارة. يقيس القياس الحراري غير المباشر إنتاج الطاقة من خلال وسائل أخرى ، غالبا عن طريق القياس التنفسي لاستهلاك O2 (VO2) أو إنتاج CO2 أو كليهما. على الرغم من تطبيق القياس الحراري ال....

Protocol

1. تربية الذباب والجمع

  1. الحفاظ على الذباب عند 25 درجة مئوية في قوارير ضيقة تحتوي على طعام ذبابة الفاكهة القياسية.
    ملاحظة: يجب أن يشتمل حجم العينة لكل نمط وراثي على تسع نسخ متماثلة على الأقل ، تتكون كل منها من غرفة قياس تنفس واحدة تحتوي على 15-25 ذبابة ، تم إعدادها على النحو المبين أدناه.
  2. نقل الذباب كل 2-3 أيام.
  3. تخدير الذباب باستخدام CO2 ، وجمع مجموعات من 15-25 ذكرا من كل نمط وراثي ، ووضع كل مجموعة في قوارير طعام طازجة غير مخبوزة.
    ملاحظة: تم استخدام الذكور لتقليل التباين بسبب الحالة الإنجابية. تنطبق الطريقة على كلا الجنسين.
  4. اسمح للذباب بالتعافي عند 25 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل.

النتائج

يتم عرض الضغط ومخرجات التيار لوحدة التحكم في مقياس التنفس لغرفة واحدة في تجربة واحدة في الشكل 3 أ. ضغطت النبضة الأولى الطويلة الحالية على الغرفة من الضغط المحيط (حوالي 992 هيكتوباسكال) إلى عتبة إيقاف التشغيل المحددة مسبقا البالغة 1017 هيكتوباسكال. عندما استهلك الذباب O 2 وتم ام?.......

Discussion

يوضح الإجراء أعلاه قياس استهلاك O2 في D. Melanogaster باستخدام مقياس التنفس المجهري الكولومتري الإلكتروني. كانت البيانات الناتجة عن استهلاك O2 في D. melanogaster من النوع البري ضمن النطاقات الموصوفة في معظم المنشورات السابقة باستخدام طرق متنوعة (الجدول 1) على الرغم من أنها .......

Disclosures

يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.

Acknowledgements

نشكر الدكتورة ليندا ريستيفو في جامعة أريزونا على اقتراحها اختبار استهلاك O2 من طفرات CASK ولإرسال طفرات CASK وضوابطها الملائمة. تم توفير رسوم النشر من قبل صندوق إعادة الاستثمار الإداري من قسم الأحياء في جامعة كوليدج بارك. تم توفير المساحة وبعض المعدات من قبل الجامعات في Shady Grove.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
19/22 Thermometer AdapterWilmad-LabglassML-280-702Sensor Plug
2 ml Screwcap TubesFisher3464O2 generator
2-Pin ConnectorZyamy40PIN-RFB10O2 generator: cut to 2-pin
4-Pin Female ConnectorTE Connectivity215299-4Sensor Plug
5 ml Polypropylene TubeFalcon352063Cut to 5.5 cm and perforated 
50 ml Schlenk Tube 19/22 JointLaboyHMF050804Chamber
6-Conductor CableZenith6-Conductor 26 gaCable
6-Pin Female Bulkhead ConnectorSwitchcraft17982-6SG-300Controller
6-Pin Female ConnectorSwitchcraft18982-6SG-522Sensor plug
6-Pin Male ConnectorSwitchcraft16982-6PG-522Cable
800 ul centrifuge tubeFisher05-408-120Soda Lime Cartridge
ABS Plastic EnclosureBud IndustriesPS-11533-GController
Arduino Nano EveryArduino LLCABX00028Controller
BME 280 SensorDIYMallFZ1639-BME280Sensor Plug
Circuit BoardLheng5 X 7 cmController
Copper SulfateBioPharmBC2045O2 Generator
ComputerAzulleByte4Data Acquisition
Cotton RollsKajukajudo#2Cut in half to plug fly tubes
Cut in quarters for humidity
Environmental ChamberPercivalI30 VLC8Fly Care
EpoxyJB WeldPlastic BonderSecure Electrodes in O2 Generator
Fly FoodLab ExpressType RFly Care
Keck Clampsuxcella20092300ux0418Secures glass joint of chamber to plug
Low-Viscosity EpoxyLoctiteE-30CLSensor Plug
OLED DisplayIZOKEEIZKE31-IIC-WH-3Controller
Platinum Wire 24 gauGems14349O2 generator
Silicone greaseDow-CorningHigh Vacuum GreaseSeals chamber-plug connection
Soda LimeJorvetJO553CO2 absorption
Toggle SwitchE-Switch100SP1T1B1M1QEHController
USB CableSabrentCB-UM63Controller
USB HubAtollaHub 3.0Connect controllers to computer
Water bathAmersham56-1165-33Temperature Control
Water Bath TankGlass Cages15-liter rimless acrylicBath for Respirometers

References

  1. Arking, R., Buck, S., Wells, R. A., Pretzlaff, R. Metabolic rates in genetically based long lived strains of Drosophila. Experimental Gerontology. 23 (1), 59-76 (1988).
  2. Henry, Y., Overgaard, J., Colinet, H.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

O2 CO2 O2 O2

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved