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심근 Mitochondria의 $Na^+-Ca^{++}$교환에 관한 연구 (The Study on $Na^+-Ca^{++}$ Exchange in Heart Mitochondria)

  • 신상구;김명석;임정규
    • 대한약리학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.89-102
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    • 1982
  • The $Na^+-and\;K^+-induced\;Ca^{++}$ release was measured isotopically by millipore filter technique in pig heart mitochondria. With EGTA-quenching technique, the characteristics of mitochondrial $Ca^{++}-pool$ and the sources of $Ca^{++}$ released from mitochondria by $Na^+\;or\;K^+$ were analyzed. The mitochondrial $Ca^{++}-pool$ could be distinctly divided into two components: internal and external ones which were represented either by uptake through inner membrane, or by energy independent passive binding to external surface of mitochondria, respectively. In energized mitochondria, a large portion of $Ca^{++}$was transported into internal pool with little external binding, while in de-enerigzed state, a large portion of transported $Ca^{++}$ existed in the external pool with limited amount of $Ca^{++}$ in the internal pool which was possibly transported through the $Ca^{++}-carrier$ present in the inner membrane. $Na^+$ induced the $Ca^{++}$ release from both internal pool and external pool and external binding pool of mitochondria. In contrast, $K^+$ did not affect $Ca^{++}$ of the internal pool, but, displaced $Ca^{++}$ bound to external surface of the mitochondria. When the $Ca^{++}-reuptake$ was blocked by EGTA, the $Ca^{++}$ release from the internal pool by $Na^+$ was rapid; the rate of $Ca^{++}-efflux$ appeared to be a function of $[Na^+]^2$ and about 8mM $Na^+$ was required to elicit half-maximal velocity of $Ca^{++}-efflux$. So it was revealed that $Ca^{++}-efflux$ velocity was particulary sensitive to small changes of the $Na^+$ concentration in physiological range. Energy independent $Ca^{++}-binding$ sites of mitochondrial external surface showed unique characteristics. The total number of external $Ca^{++}-binding$ sites of pig heart mitochondria was 29 nmoles per mg protein and the dissociation constant(Kd) was $34{\mu}M$. The $Ca^{++}-binding$ to the external sites seemed to be competitively inhibited by $Na^+\;and\;K^+$; the inhibition constant(Ki) were 9.7 mM and 7.1 mM respectively. Considering the intracellular ion concentrations and large proportion of $Ca^{++}$ uptake in energized mitochondria, the external $Ca^{++}-binding$ pool of the mitochondria did not seem to play a significant role on the regulation of intracellular free $Ca^{++}$ concentration. From this experiment, it was suggested that a small change of intracellular free $Na^+$ concentration might play a role on regulation of free $Ca^{++}$ concentration in cardiac cell by influencing $Ca^{++}-efflux$ from the internal pool of mitochondria.

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Hydrogen peroxide inhibits Ca2+ efflux through plasma membrane Ca2+-ATPase in mouse parotid acinar cells

  • Kim, Min Jae;Choi, Kyung Jin;Yoon, Mi Na;Oh, Sang Hwan;Kim, Dong Kwan;Kim, Se Hoon;Park, Hyung Seo
    • The Korean Journal of Physiology and Pharmacology
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    • 제22권2호
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    • pp.215-223
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    • 2018
  • Intracellular $Ca^{2+}$ mobilization is closely linked with the initiation of salivary secretion in parotid acinar cells. Reactive oxygen species (ROS) are known to be related to a variety of oxidative stress-induced cellular disorders and believed to be involved in salivary impairments. In this study, we investigated the underlying mechanism of hydrogen peroxide ($H_2O_2$) on cytosolic $Ca^{2+}$ accumulation in mouse parotid acinar cells. Intracellular $Ca^{2+}$ levels were slowly elevated when $1mM\;H_2O_2$ was perfused in the presence of normal extracellular $Ca^{2+}$. In a $Ca^{2+}-free$ medium, $1mM\;H_2O_2$ still enhanced the intracellular $Ca^{2+}$ level. $Ca^{2+}$ entry tested using manganese quenching technique was not affected by perfusion of $1mM\;H_2O_2$. On the other hand, $10mM\;H_2O_2$ induced more rapid $Ca^{2+}$ accumulation and facilitated $Ca^{2+}$ entry from extracellular fluid. $Ca^{2+}$ refill into intracellular $Ca^{2+}$ store and inositol 1,4,5-trisphosphate ($1{\mu}M$)-induced $Ca^{2+}$ release from $Ca^{2+}$ store was not affected by $1mM\;H_2O_2$ in permeabilized cells. $Ca^{2+}$ efflux through plasma membrane $Ca^{2+}-ATPase$ (PMCA) was markedly blocked by $1mM\;H_2O_2$ in thapsigargin-treated intact acinar cells. Antioxidants, either catalase or dithiothreitol, completely protected $H_2O_2-induced$ $Ca^{2+}$ accumulation through PMCA inactivation. From the above results, we suggest that excessive production of $H_2O_2$ under pathological conditions may lead to cytosolic $Ca^{2+}$ accumulation and that the primary mechanism of $H_2O_2-induced$ $Ca^{2+}$ accumulation is likely to inhibit $Ca^{2+}$ efflux through PMCA rather than mobilize $Ca^{2+}$ ions from extracellular medium or intracellular stores in mouse parotid acinar cells.

$ThMn_{12}$형 Sm-Fe-Ti 급냉응고리본의 미세구조 및 자기특성 (Microstructures and Magnetic Properties of $ThMn_{l2}-type$ Sm-Fe-Ti Melt-Spun Ribbons)

  • 김윤배;유권상;김동환;김창석
    • 한국자기학회지
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    • 제1권1호
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    • pp.25-29
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    • 1991
  • 단롤법 급냉응고장치를 이용하여 디스크 표면속도 40m/s로 Sm-Fe-Ti 리본시편을 제작하하고 이의 결정구조 및 자기특성을 조사하였다. 급낸응고상태에서 $Sm_{x}Fe_{100-x-y}Ti_{y}(3.8{\leq}x{\leq}11.5,\;3.8{\leq}y{\leq}19.2)$ 합금은 전 조성에 걸쳐 $TbCu_{7}-type$ 구조의 준안정상이 형성되고 조성에 따라 ${\alpha}-(Fe,\;Ti),\;Fe_{2}Ti$. 비정질 및 $d=2.14{\AA}$에 강한 회절선을 나타내는 미지의 상 등이 존재함을 알 수 있었다. 한편, 급냉응고에 의하여 생성된 이들 $TbCu_{7}-type$ 구조의 준안정상은 $850^{\circ}C$에서 45분간 열처리한 후에도 완전하게 안전상으로 변태되지 않았으나 $SmFe_{11}Ti$ 조성에서는 거의 완전한 변태가 이루어짐을 알 수 있었다. 최적조건($850^{\circ}C{\times}45분$)으로 열처리한 $SmFe_{11}Ti$ 급냉응고리본은 주상인 $ThMn_{12}$ 구조의 경자성상과 연자성상인 $\alpha$-(Fe, Ti) 및 반강자성 $Fe_{2}Ti$ 등으로 구성되어 있었으며, $\alpha$-(Fe, Ti) 및 $Fe_{2}Ti$의 생성은 열처리시 Sm 원자의 증발에 기인한 것으로 판명되었다. 최적조건으로 열처리한 $SmFe_{11}Ti$ 급냉응고리본의 표면 및 내부 조성에 대한 원자비율은 각각 $SmFe_{25.8}Ti_{2.6}$$SmFe_{11.7}Ti_{1.0}$이었으며, $\alpha$-(Fe, Ti) 및 $Fe_{2}Ti$의 대부분은 리본의 표면층에 존재하는 것으로 관찰되었다.

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Fe-Co-Cu-Nb-Si-B 초미세결정합금의 자기적 특성연구 (Magnetic Properties of Nanocrystalline Fe-Co-Cu-Nb-Si-B Alloys)

  • 김약연;백종성;서영수;임우영;유성초;이수형
    • 한국자기학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.130-134
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    • 1993
  • 초급냉법중 단롤법으로 제작한 $Fe_{73.5-X}Co_{X}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5}B_{9}(x=2,\;4)$ 비정질 합금을 $400~650^{\circ}C$에서 열처리하여 자기적 특성을 조사하였다. $Fe_{71.5}Co_{2}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5}B_{9}$ 비정질 합금의 최적 열처리 온도는 $550^{\circ}C$이며, 이온도에서 열처 리된 시료의 상대 투자율과 항자력은 1 kHz에서 각각 $1.1{\times}10^{4}$, 0.22 Oe이다. $Fe_{69.5}Co_{4}Cu_{1}Nb_{3}Si_{13.5)B_{9}$의 경우는 $600^{\circ}C$에서 열처리 했을때 상대 투자율과 항자력이 각각 $1.0{\times}10^{4}$, 0.19 Oe로 가장 우수한 연자성 특성을 보였다. X-선 실험결과, 이러한 연자성 특성의 향상은 $\alpha$-Fe(Si) 결정립의 형성에 의한 것임을 확인 할 수 있었으며, 강자성 공명 실험에 의하면 최적 열처리 조건은 공명 흡수선의 반치폭이 급격히 증가하기 직전의 온도임을 알 수 있었다.

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급속응고에 의해 제조된 Fe-Nd-C 합금의 자기적 특성 (Magnetic Properties of Melt-spun Fe-Nd-C Alloys)

  • 장태석;임광윤;조대형
    • 한국재료학회지
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    • 제7권12호
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    • pp.1063-1069
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    • 1997
  • 급속응고법으로 Fe-Nd-C 합금을 제조하여 합금의 조성 및 제조 조건의 변화에 따른 상변화와 자기특성의 변화를 조사하였다. 강자성 $Fe_{14}Nd_2C_x$가 초정으로 정출할 수 있는지를 알아보기 위하여 냉각속도의 변화에 따른 as-spun 합금에서의 상변화를 조사해 본 결과,10m/s로 제조한 Fe-Nd-C 리본합금은 ${\alphs}-Fe$가 일차상, $Fe_{17}Nd_2C_x$가 이차상으로 존재하는 결정질이었으며. 20m/s에서는 ${\alpha}-Fe$의 정출이 억제되거나 비정질화하여, $Fe_{14}Nd_2C_x$가 일차상, ${\alpha}-Fe$가 이차상으로서 비정질상과 함께 존재하였다. 냉각속도의 증가에 따라 비정질화가 증가하여 30m/s에서는 대부분 비정질화되었으며,40m/s에서 비정질화가 완료되었다. 따라서 $Fe_{14}Nd_2C$는 as-spun 상태에서는 얻어지지 않고 주조합금의 경우와 마찬가지로 열처리를 통한 고상변태에 의해서만 얻을 수 있었다. $Fe_{14}Nd_2C$를 얻을 수 있는 유효온도구역은 주조합금의 경우보다 넓은 $700{\sim}900^{\circ}C$였고,비정질화가 완벽한 합금보다 다소 덜 완벽하거나 $Fe_{17}Nd_2C_x$와 비정질상이 혼합된 합금에서 열처리에 의한 보자력의 향상이 더욱 현저하였다. Fe를 다량 함유한 Fe-Nd-C 조성 중에서 높은 보자력이 기대되는 조성 범위는 극히 제한되어, $750{\sim}800^{\circ}C$에서 몇 분간의 열처리로 10kOe 이상의 높은 보자력을 얻을 수 있는 조성은 77~78 Fe, 7~8 C (at.%) 정도였다.

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Nd-Fe-B-Co계 급냉리본과 Bond 자석의 자기적 성질 (Magenetic Properties of Nd-Fe-B-Co-based Melt-spun Ribbons an dTheir Bonded Magents)

  • 강계명;강기원;오영민;송진태
    • 한국재료학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.175-184
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    • 1993
  • Nd-Fe-B계에 Co와 Al을 첨가한 자석합금을 진공유도용해로에서 제조하여 이들 합금을 단롤법으로 melt-spun시켜 급냉리본을 얻었다. 제작된 급냉리본의 냉각속도에 따른 자기적 성질의 변화를 조사하였고, 최적의 급냉속도에서 제작된 리본을 파쇄하여 resin bond 자석을 제조하였으며, 이들 급냉리본 및 bond자석의 자기적 성질, 미세구조, 결정구조에 관하여 연구, 조사하였다. 이들 급냉리본의 자기적 성질은 급냉속도에 따라 크게 변하였으며 20m/sec전후에서 최적의 자기적 성질을 보였다. 이때의 급냉리본의 미세조직은 Nd-rich의 입계상이 미세한 N$d_2$F$e_14$B결정립을 둘러싼 cell 형의 구조였으며, 특히 Al이 2.1at%첨가된 리본시료에서는 iHc=15.5KOe, Br=7.8KG, (BH)max=8.5MGOe의 자기적 성질을 나타내었다. 최적의 급냉속도에서 제작된 리본을 polyamide resin과 2.5wt%의 비율로 혼합하여 상온에서 성형, 결합시켜 제작한 bond자석에서 보다 현저히 향상되었으며 유지시간이 8분인 경우 iHc=10.8KOe, Br=7.3KG, (BH)max=8.0MGOe의 값을 가졌다. 한편, 자구구조는 maze pattern이 주로 관찰되어 자화용이축인 C축이 배열되었으며 bond자석에서보다 hot-press 자석에서 자구폭이 보다 작았다.

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Fe83.2Si5.33-0.33xB10.67-0.67xPxCu0.8 나노결정질 연자성 합금의 P함량에 따른 미세구조 및 자기적 특성 변화 관찰에 관한 연구 (A Study on the Microstructure and Magnetic Properties of Fe83.2Si5.33-0.33xB10.67-0.67xPxCu0.8 Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with varying P Content)

  • 임현아;배경훈;남영균;안수봉;양상선;김용진;이정우;정재원
    • 한국분말재료학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.293-300
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    • 2021
  • We investigate the effect of phosphorous content on the microstructure and magnetic properties of Fe83.2Si5.33-0.33xB10.67-0.67xPxCu0.8 (x = 1-4 at.%) nanocrystalline soft magnetic alloys. The simultaneous addition of Cu and P to nanocrystalline alloys reportedly decreases the nanocrystalline size significantly, to 10-20 nm. In the P-containing nanocrystalline alloy, P atoms are distributed in an amorphous residual matrix, which suppresses grain growth, increases permeability, and decreases coercivity. In this study, nanocrystalline ribbons with a composition of Fe83.2Si5.33-0.33xB10.67-0.67xPxCu0.8 (x = 1-4 at.%) are fabricated by rapid quenching melt-spinning and thermal annealing. It is demonstrated that the addition of a small amount of P to the alloy improves the glass-forming ability and increases the resistance to undesirable Fex(B,P) crystallization. Among the alloys investigated in this work, an Fe83.2Si5B10P1Cu0.8 nanocrystalline ribbon annealed at 460℃ exhibits excellent soft-magnetic properties including low coercivity, low core loss, and high saturation magnetization. The uniform nanocrystallization of the Fe83.2Si5B10P1Cu0.8 alloy is confirmed by high-resolution transmission electron microscopy analysis.