微波對(duì)細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)的影響

微波對(duì)細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)的影響

    生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成的流動(dòng)鑲嵌膜，細(xì)胞膜對(duì)細(xì)胞的生存和增殖均有重要作用，膜流動(dòng)性是細(xì)胞膜的基本特征，而膜的流動(dòng)性與膜的結(jié)構(gòu)、功能、運(yùn)動(dòng)和增殖等密切相關(guān)。在微波交變的電磁場(chǎng)作用下，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)分子被極化、重排、振蕩，導(dǎo)致細(xì)胞膜流動(dòng)性改變，從而引起細(xì)胞一連串生化改變。近年來(lái)研究表明，微波輻射可以使神經(jīng)細(xì)胞膜磷脂性質(zhì)發(fā)生改變，改變細(xì)胞膜離子通道對(duì)離子的通透性。

    微波處理能造成微生物細(xì)胞壁的剝落或細(xì)胞膜的破壞，改變細(xì)胞膜的通透性，造成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外滲；微波也可能影響細(xì)胞膜電位而破壞微生物的結(jié)構(gòu)與功能。

    Celandroni等(比較了微波與傳統(tǒng)加熱對(duì)枯草桿菌芽胞的結(jié)構(gòu)和分子組分的致死率及影響。采用電子顯微鏡觀察芽胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，兩種處理對(duì)皮層影響不同，傳統(tǒng)加熱孢子皮層松弛，

大于朱處理孢子的10倍；相反，微波輻射處理時(shí)間和溫度與傳統(tǒng)加熱相同，孢子的皮層與未處理孢子相同。Woo等用微波輻射大腸桿菌和枯草芽胞桿菌細(xì)胞懸液，作用后用掃描電鏡觀

察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)大腸桿菌細(xì)胞表面嚴(yán)重?fù)p壞，而枯草芽胞桿菌無(wú)顯著變化。而楊華明等利用透射電鏡觀察正常枯草桿菌黑色變種的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，其芽胞外殼清晰，皮質(zhì)層整齊光滑且

呈均勻高電子密度帶，核區(qū)電子密度高，均勻且邊緣整齊；其繁殖體完整光滑，胞漿處電子密度均勻。微波處理后的細(xì)菌芽胞外殼層次模糊，胞質(zhì)區(qū)電子密度降低，但核區(qū)完整。

    孫敬儒進(jìn)行了強(qiáng)電場(chǎng)脈沖致細(xì)胞膜電穿孔的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用強(qiáng)電場(chǎng)脈沖處理動(dòng)物細(xì)胞后，可使小分子物質(zhì)臺(tái)盼藍(lán)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)掃描電鏡觀察到細(xì)胞膜上有電致孔洞，證實(shí)強(qiáng)電場(chǎng)

脈沖能引起電穿孔，穿孔率較高。電穿孔Electropomtion是指在電脈沖的作用下，在細(xì)胞膜脂雙層上形成的瞬時(shí)微孔，從而使細(xì)胞膜的通透性和膜電導(dǎo)瞬時(shí)增大，而在正常情況下，親水分子、病毒顆粒、DNA、蛋白質(zhì)以及染料顆粒等是不能通過(guò)細(xì)胞膜而進(jìn)出細(xì)胞的一個(gè)生物物理過(guò)程。

    Woo等采用微波輻射大腸桿菌和枯草芽胞桿菌細(xì)胞懸液，發(fā)現(xiàn)活菌數(shù)顯著減少，且隨著細(xì)胞懸液溫度上升，細(xì)胞的DNA和蛋白質(zhì)釋放量增加。陳衛(wèi)等用熒光探針檢測(cè)微波處理后細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的變化；選用二二乙酸熒光素(FDA)和Fluo-3／AM兩種熒光染料，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌經(jīng)微波處理后的酯酶活性及細(xì)胞膜通透性進(jìn)行研究，結(jié)果表明細(xì)胞膜通透性的改變與微生物致死率有一定的相關(guān)性，也可能是微波殺菌熱效應(yīng)的表現(xiàn)之一。

    微波具有影響離子通道的特性，但機(jī)制尚不清楚。如微波對(duì)C、Na+陽(yáng)離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的影響研究表明，在溫度沒(méi)有改變時(shí)，而膜通透性發(fā)生改變，這一變化可發(fā)生在不同頻段(27 MHz一10 GHz)。有的作者認(rèn)為可觀察到的效應(yīng)主要依靠溫度，而不依靠頻率。另一個(gè)效應(yīng)是離子流動(dòng)，象Na+、K+離子泵的改變，ATP酶的改變，被認(rèn)為是微波與細(xì)胞膜上分子作用的結(jié)果。當(dāng)然，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)對(duì)外界電磁場(chǎng)電荷也有一定的反應(yīng)。