Inligting

Die UC Davis Bis2ATeam Biologie Inhoud en Attribusies - Biologie

Die UC Davis Bis2ATeam Biologie Inhoud en Attribusies - Biologie


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.

Inhoud wat deur die Bis2A-span by UC Davis geskryf is, waaruit baie van die BIS2A-leesmateriaal geput is, is óf swaar geredigeerde materiaal wat oorspronklik uit die OpenStax "Biology"-handboek getrek is óf oorspronklike materiaal wat deur lede van die Bis2A-span geskep is. Studentterugvoer word gebruik om die kwaliteit van die materiaal voortdurend te verbeter.

Die BIS2A-span by UC Davis

Die huidige stel modules wat vir BIS2A saamgestel is, is voorberei, saamgestel en/of geredigeer deur die volgende groep bydraers (in geen spesifieke volgorde gelys nie):

  • Erin Easlon, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Marc T. Facciotti, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Mitchell Singer, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Michele Igo, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Christopher Pagliarulo, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Erin Becker, PhD - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Maryna Imas - Universiteit van Kalifornië, Davis
  • Ons wil graag erkenning gee aan die bydraes van oud-BIS2A-studente wat waardevolle terugvoer oor die leesopdragte gegee het.

Historiese bydraers tot inhoud

Sommige van die inhoud in hierdie lesings wat deur die Bis2A-span by UC Davis geskep is, is getrek uit materiaal geskryf deur die skrywers van die oorspronklike OpenStax "Biology"-teks. Ons is dankbaar vir hul belangrike bydraes en erken hulle by die naam hieronder.

Vorige Senior Bydraers

Yael Avissar Rhode Island College Selbiologie
Jung Choi Georgia Instituut vir Tegnologie Genetika
Jean DeSaix Universiteit van Noord-Carolina by Chapel Hill Evolution
Vladimir Jurukovski Suffolk County Community College Dierefisiologie
Robert Wise Universiteit van Wisconsin, Oshkosh Plant Biologie
Connie Rye East Mississippi Community College Algemene inhoudhoof

Erfenis Fakulteitsbydraers en beoordelaars

Julie Adams Aurora Universiteit
Summer Allen Brown Universiteit
James Bader Case Western Reserve Universiteit
David Bailey St Norbert College
Mark Belk Brigham Young Universiteit
Nancy Boury Iowa State University
Lisa Bonneau Metropolitan Community College - Blourivier
Graciela Brelles-Marino Kalifornië Staatsuniversiteit Pomona
Mark Browning Purdue Universiteit
Sue Chaplin Universiteit van St. Thomas
George Cline Jacksonville State University
Deb Cook Georgia Gwinnett College
Diane Day Clayton State University
Frank Dirrigl Die Universiteit van Texas - Pan-Amerikaans
Waneene Dorsey Grambling State University
Nick Downey Universiteit van Wisconsin La Crosse
Rick Duhrkopf Baylor Universiteit
Kristy Duran Adams State University
Stan Eisen Christian Brothers Universiteit
Brent Ewers Universiteit van Wyoming
Myriam Feldman Lake Washington Institute of Technology
Michael Fine Virginia Statebond Universiteit
Linda Flora Delaware County Community College
Thomas Freeland Walsh Universiteit
David Grisé Texas A & M Universiteit - Corpus Christi
Andrea Hazard SUNY Cortland
Michael Hedrick Universiteit van Noord-Texas
Linda Hensel Mercer Universiteit
Mark Kopeny Universiteit van Virginia
Norman Johnson Universiteit van Massachusetts - Amherst
Grace Lasker Lake Washington Institute of Technology; Walden Universiteit
Sandy Latourelle SUNY Plattsburgh
Theo Light Shippensburg Universiteit
Clark Lindgren Grinnell College
James Malcolm Universiteit van Redlands
Mark Meade Jacksonville State University
Richard Merritt Houston Community College
James Mickle Noord-Carolina Staatsuniversiteit
Jasleen Mishra Houston Community College
Dudley Moon Albany College of Pharmacy and Health Sciences
Shobhana Natarajan Brookhaven College
Jonas Okeagu Fayetteville State University
Diana Oliveras Universiteit van Colorado Boulder
John Peters College van Charleston
Joel Piperberg Millersville Universiteit
Johanna Porter-Kelley Winston-Salem Staatsuniversiteit
Robyn Puffenbarger Bridgewater College
Dennis Revie Kalifornië Lutherse Universiteit
Ann Rushing Baylor Universiteit
Sangha Saha City College van Chicago
Edward Saiff Ramapo College van New Jersey
Brian Shmaefsky Lone Star College System
Robert Sizemore Alcorn State University
Marc Smith Sinclair Community College
Frederick Spiegel Universiteit van Arkansas
Frederick Sproull La Roche-kollege
Bob Sullivan Marist College
Mark Sutherland Hendrix College
Toure Thompson Alabama A&M Universiteit
Scott Thomson Universiteit van Wisconsin - Parkside
Allison van de Meene Universiteit van Melbourne
Mary White Suidoostelike Louisiana Universiteit
Steven Wilt Bellarmine Universiteit
James Wise Hampton Universiteit
Renna Wolfe
Virginia Young Mercer Universiteit
Leslie Zeman Universiteit van Washington
Daniel Zurek Pittsburg State University
Shobhana Natarajan Alcon Laboratories, Inc.


12.0: Voorspel tot vloeistofdinamika en die biologiese en mediese toepassings daarvan

  • Bygedra deur OpenStax
  • Algemene Fisika by OpenStax CNX

Ons het baie situasies hanteer waarin vloeistowwe staties is. Maar volgens hul definisie vloei vloeistowwe. Voorbeelde kom maklik&mdasha rookkolom styg uit 'n kampvuur, water stroom uit 'n brandslang, bloed loop deur jou are. Waarom krul en draai stygende rook? Hoe verhoog 'n mondstuk die spoed van water wat uit 'n slang kom? Hoe reguleer die liggaam bloedvloei? Die fisika van vloeistowwe in beweging&mdash vloeidinamika&mdash stel ons in staat om hierdie en baie ander vrae te beantwoord.

Figuur (PageIndex<1>): Baie vloeistowwe vloei in hierdie toneel. Water uit die slang en rook van die vuur is sigbare vloei. Minder sigbaar is die vloei van lug en die vloei van vloeistowwe op die grond en binne die mense wat die brand bestry. Verken alle soorte vloei, soos sigbaar, geïmpliseer, onstuimig, laminêr, ensovoorts, wat in hierdie toneel voorkom. Maak 'n lys en bespreek die relatiewe energieë betrokke by die verskillende vloeie, insluitend die vlak van vertroue in jou skattings. (krediet: Andrew Magill, Flickr)


4.3: Die vlakke van klassifikasie

Taksonomie (wat letterlik &ldquo-reëlingswet&rdquo beteken) is die wetenskap om organismes te klassifiseer om internasionaal-gedeelde klassifikasiestelsels te konstrueer met elke organisme wat in meer en meer inklusiewe groepe geplaas word. Dink aan hoe 'n kruidenierswinkel georganiseer is. Een groot spasie is verdeel in departemente, soos produkte, suiwel en vleis. Dan verdeel elke afdeling verder in gange, dan elke gang in kategorieë en handelsmerke, en dan, uiteindelik, 'n enkele produk. Hierdie organisasie van groter na kleiner, meer spesifieke kategorieë word 'n hiërargiese stelsel genoem.

Hiërargiese modelle: Die taksonomiese klassifikasiestelsel gebruik 'n hiërargiese model om lewende organismes in toenemend spesifieke kategorieë te organiseer. Die gewone hond, Canis lupus familiaris, is 'n subspesie van Canis lupus, wat ook die wolf en dingo insluit.

Die taksonomiese klassifikasiestelsel (ook genoem die Linnaeaanse stelsel na sy uitvinder, Carl Linnaeus, 'n Sweedse plantkundige, dierkundige en geneesheer) gebruik 'n hiërargiese model. Beweeg van die punt van oorsprong, word die groepe meer spesifiek, totdat een tak as 'n enkele spesie eindig. Byvoorbeeld, na die algemene begin van alle lewe, verdeel wetenskaplikes organismes in drie groot kategorieë wat domeine genoem word: Bakterieë, Archaea en Eukarya. Binne elke domein is 'n tweede kategorie wat 'n koninkryk genoem word. Na koninkryke is die daaropvolgende kategorieë van toenemende spesifisiteit: filum, klas, orde, familie, genus en spesie.

Vlakke in taksonomiese klassifikasie: By elke subvlak in die taksonomiese klassifikasiestelsel word organismes meer eenders. Honde en wolwe is dieselfde spesie omdat hulle kan teel en lewensvatbare nageslag produseer, maar hulle is verskillend genoeg om as verskillende subspesies geklassifiseer te word.

Die koninkryk Animalia spruit uit die Eukarya-domein. Die volle naam van 'n organisme het tegnies agt terme. Vir honde is dit: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis, en lupus. Let daarop dat elke naam met hoofletters behalwe spesies en dat genus- en spesiename kursief gedruk is. Wetenskaplikes verwys oor die algemeen net na 'n organisme volgens sy genus en spesie, wat sy twee-woord wetenskaplike naam is, in wat genoem word binomiale nomenklatuur. Daarom is die wetenskaplike naam van die hond Canis lupus. Die naam op elke vlak word ook 'n takson genoem. Met ander woorde, honde is in orde Carnivora. Carnivora is die naam van die takson op die ordevlak. Canidae is die takson op die familievlak, ensovoorts. Organismes het ook 'n algemene naam wat mense tipies in hierdie geval gebruik, hond. Let daarop dat die hond ook 'n subspesie is: die &ldquofamiliaris&rdquo in Canis lupus familiaris. Subspesies is lede van dieselfde spesie wat in staat is om te paar en lewensvatbare nageslag voort te plant, maar hulle word as aparte subspesies beskou as gevolg van geografiese of gedragsisolasie of ander faktore.

Honde deel eintlik 'n domein (Eukarya) met die wydste morfologiese diversiteit van organismes, insluitend plante en skoenlappers. Op elke subvlak is die organisme nouer verwant, sodat hulle meer soortgelyk lyk. Histories het wetenskaplikes organismes geklassifiseer deur fisiese eienskappe te gebruik, maar soos wat DNS-tegnologie ontwikkel het, is meer presiese filogenieë bepaal op grond van genetiese ooreenkomste.

Onlangse genetiese analise en ander vooruitgang het gevind dat sommige vroeëre filogenetiese klassifikasies nie ooreenstem met die evolusionêre verlede nie, daarom moet veranderinge en opdaterings gemaak word soos nuwe ontdekkings plaasvind. Onthou dat filogenetiese bome hipoteses is en gewysig word soos meer data beskikbaar word.


Biologiese membrane: samestelling en funksies

Biologiese membrane het komplekse en uiteenlopende samestellings van lipiede en proteïene wat die bepaling van hul presiese samestelling in 'n sel redelik moeilik maak. Dit gesê, hul primêre komponente is goed gevestig.

Die eerste hoofkomponente van biologiese membrane is lipiede. Alle biologiese membrane bevat lipied dubbellae as hul basiese strukturele eenheid. Lipied-dubbellae is velagtige samestellings van duisende amfifiliese lipiedmolekules wat deur hidrofobiese interaksies tussen hul asielkettings bymekaar gehou word. Membraanlipiede kan in drie groepe verdeel word op grond van hul chemiese struktuur: gliserol-gebaseerde lipiede (fosfolipiede), ceramied-gebaseerde sfingolipiede en sterole. (Figuur (PageIndex<1>)a) Hierdie bestanddele is nie homogeen in die selplasmamembraan gerangskik nie, maar is eintlik teenwoordig as komplekse laterale mikro-domeine. (Figuur (PageIndex<1>)b) Hierdie variasie in die aard van lipiedrangskikking, bykomend tot beduidende verskille in fisiese eienskappe soos deursnee-area, onversadigdheid, vloeibaarheid, elektriese lading, molekulêre gewig, is die rede dat lipiedmembrane uiters komplekse strukture is. Hul assosiasie met ander membraankomponente soos proteïene en koolhidrate dra by tot die moeilikheid om die membraanstruktuur te bestudeer. [12]

Die tweede hoofkomponente van selmembrane is die proteïene. Hulle maak 'n groot deel van 'n tipiese selmembraan uit en verrig 'n verskeidenheid funksies [1]. Membraanproteïene kan op 'n verskeidenheid maniere met membrane assosieer, soos om domeine te hê wat die membraan deurkruis, domeine wat met slegs een oppervlak van die membraan assosieer, chemiese groepe wat hulle aan die membraan anker, of domeine wat met ander membraangebonde proteïene assosieer . Die lae deurlaatbaarheid van selmembrane vir alles behalwe water, klein ongelaaide molekules en sommige hidrofobiese seinmolekules vereis dat hulle oor masjinerie beskik om die uitruil van molekules tussen die sitoplasma en hul eksterne omgewing te vergemaklik. Membraanproteïene fasiliteer hierdie tipe verskynsels. Proteïene wat byvoorbeeld as kanale optree om die vinnige vervoer van ione en ander molekules moontlik te maak, is redelik algemeen [2]. Ander tipes membraanproteïene dien as reseptore om eksterne of interne seine waar te neem, dokke vir herkenning en samesmelting van vesikels wat sellulêre vrag dra, ensieme wat spesifieke chemiese reaksies by membrane kataliseer, kanale wat die vervoer van ander proteïene oor 'n membraan fasiliteer, en kan assosieer in proteïenkomplekse van wisselende grootte en samestelling [1]. Dit is duidelik dat daar 'n groot hoeveelheid diversiteit in selmembrane is in terme van lipied- en proteïensamestelling en hoe hierdie komponente die eienskappe van die membraan beïnvloed.

Koolhidrate kovalent gekoppel aan proteïene (glikoproteïene) of lipiede (glikolipiede) is ook 'n deel van selmembrane, en funksioneer as adhesie en adres lokusse vir selle en help daardeur in sel-sel kontak, herkenning van self (via aanbieding van selspesifieke koolhidrate wat deur immuunselle herken en geïgnoreer word), en kommunikasie. [17]

Selmembrane is hoog dinamiese strukture. Hulle is die koppelvlak tussen 'n sel en sy omgewing. Hulle neem seine van die omgewing waar, transduseer die seine en sit dit om in sellulêre response. Hulle is soos besige snelweë in selle in die sin dat inligting vinnig deur en oor hulle versend word. Lewende selle verander ook konstitutief hul membrane as deel van normale selfunksie en op spesifieke maniere in reaksie op eksterne stimuli. Nog 'n baie belangrike eienskap van selmembrane is dat hulle elektriese en chemiese gradiënte besit wat deur inwonende proteïene geproduseer word. Hierdie gradiënte is noodsaaklik vir funksies van lewende selle soos energieproduksie, opname van opgeloste stowwe en seintransduksie.

Model membrane stelsels

Model-organismes word dikwels deur wetenskaplikes gebruik om biologiese prosesse te help verstaan ​​omdat dit maklik is om te teel, in stand te hou en te manipuleer. Net so kan modelmembrane gebruik word om insig te kry in die eienskappe en funksies van verskillende komponente van biologiese membrane [3]. Die kompleksiteit van selmembrane, en die moeilikheid om hulle te isoleer en hul inheemse fisiologiese toestande te handhaaf, maak dit uitdagend om betekenisvolle data uit eksperimente op heel selle te onttrek. Wetenskaplikes gebruik dus gereeld kunsmatige membrane wat strukture en samestelling aansienlik vereenvoudig het om eksperimente meer hanteerbaar te maak.

Modelmembrane is 'n nuttige hulpmiddel om die gedrag van proteïene en lipiede in 'n membraan te ondersoek deur verskillende aspekte van membraanfunksie te isoleer en dit in detail te bestudeer om 'n bietjie insig oor die groter prentjie te kry. Hulle kan gebruik word om dinge soos die struktuur en funksies van tipe lipiede, effek van kromming membraanproteïenkomplekse, ioonkanale te bestudeer, en ook om die interaksies van lipiede met dwelms of ander nanopartikels te bestudeer [3]. Die mees bekende en algemene biomimetiese sisteme wat vir sulke doeleindes gebruik word, is lipiedmonolae, lipiedvesikels en ondersteunde lipieddubbellae. Alhoewel elkeen van hierdie stelsels voordele en nadele vertoon, boots hulle almal die lipiedrangskikking van natuurlike selmembrane na.

Lipied monolae

Lipied monolae wat die helfte van 'n dubbellaag is, word gevorm deur amfipatiese molekules op die oppervlak van 'n vloeistof te versprei. Hulle verskaf 'n eenvoudige model vir die evaluering van membraaninvoeging van verbindings en vir die bestudering van lipied-lipied-interaksies deur parameters te verander soos die aard en die pakking van die verspreide molekules, die samestelling van die subfase (pH, ioniese sterkte) en temperatuur. Kompressie-isoterme word dikwels gebruik om inligting oor lipiedefase (gel of vloeistof) te kry en om die aard van lipiedmengsels vir verskynsels soos faseskeiding te bestudeer. Dit word verkry deur die oppervlakdruk (&Pi) van die grensvlakfilm te meet as 'n funksie van die gemiddelde molekulêre area (A) in 'n Langmuir-Blodgett trog. (Figuur (PageIndex<3>)a,b) Om die invoeging van molekules soos geneesmiddels in 'n membraan te bestudeer, word 'n monolaag op 'n aanvanklike druk gehou deur die versperrings van die Langmuir trog te gebruik en die verandering is druk by invoeging van gesolubiliseerde verbinding van belang word opgemerk nadat die stelseldruk gestabiliseer het. Deur die oppervlakdrukverhoging (&Delta&Pi) wat waargeneem word as 'n funksie van die aanvanklike oppervlakdruk van die lipiedmonolaag te plot, kry ons 'n maksimum invoegdruk (&Pim) wat die penetrasiekrag van die molekule van belang in 'n goed gedefinieerde 2-D-modelmembraan weerspieël. (Figuur (PageIndex<3c>)) [10]

Lipied vesikels

Lipiedvesikels of liposome is die eenvoudigste modelle van geslote selmembrane. Hulle is sferiese lipied-dubbellaags met 'n interne waterige kompartement en kan in verskillende groottes gevorm word, SUV's (klein eenlamellêre vesikels, 20-50 nm in deursnee), LUV's (groot unilamellêre vesikels, 100-500 nm in deursnee), en GUV's (reuse) eenlamellêre vesikels, 10-100 &mikrom in deursnee). [12,13] GUV's is die naaste in grootte aan werklike selle en word gewoonlik geskep met behulp van goed gedefinieerde mengsels van suiwer lipiede, maar dit is onduidelik hoe die gedrag van hierdie modelstelsels vergelyk met werklike biologiese membrane wat baie meer komplekse mengsels van lipiede is, proteïene en sakkariede. (Prent 4a) Reuse plasma membraan vesikels (GPMV & rsquos), of blebs, is 'n meer direkte bron van biologiese lipied materiaal. In reaksie op chemiese stres steek die plasmamembraan van selle uit en maak dit los om hierdie blebs te vorm, wat soortgelyk in grootte is as die GUV's. Die lipiedsamestelling van blebs is soortgelyk aan dié van die ouersel sodat hulle ook membraanproteïene bevat wat tydens hul vorming in die losstaande area diffundeer. [14]

Die mees algemene toepassings van GUV's en GPMV's is om fasegedrag te bestudeer, (Figuur (PageIndex<4>)a) effekte van membraan deurlaatbaarheid hindernisse en kromming. [13] Hulle word ook gebruik om membraanprosesse soos membraanfusie, molekulêre herkenning, seladhesie en membraanhandel te ondersoek. Die grootte van hierdie reuse vesikels laat die gebruik van optiese mikroskopie tegnieke soos fluoressensie of konfokale mikroskopie toe, sowel as die mikromanipulasie van individuele vesikels. Alhoewel hierdie tegnieke 'n laer laterale resolusie as AFM het, laat dit die ondersoek van molekulêre interaksies met lipiedvesikels in 'n massa-oplossing toe, terwyl AFM die samesmelting van lipiedvesikels op 'n soliede ondersteuning vereis. [10]

Een nadeel van die gebruik van vesikels is dat hulle metastabiele strukture is wat swak langtermynstabiliteit bied. Met veroudering kan vesikeldispersie aggregeer, saamsmelt of ontwikkel tot die termodinamies stabiele tweefase-gebied (bestaande uit 'n lamellêre fase wat in 'n groot oormaat oplosmiddel versprei is) waaruit hulle gevorm is. Afhangende van die samestelling en die grootte van lipiedblasies sowel as van die omgewingsparameters (temperatuur, pH, ioniese sterkte, teenwoordigheid van eksterne molekules en ione), kan hierdie termodinamies nie-stabiele stelsels egter vir lang tydperke stabiel wees ( tot etlike maande) en is dan geskikte modelmembrane om membraan-eienskappe en biologiese prosesse te ondersoek.[10]

Voorbereidingsmetodes van lipiedvesikels

SUV's en LUV's word voorberei deur lipiede in organiese oplosmiddels op te los. Dan word die oplosmiddels onder 'n vakuum verdamp om dun films van lipiede aan die onderkant van 'n rondbodemfles te vorm. Die gedroogde lipiedfilms word in 'n gewenste buffer hersuspendeer om liposome te vorm. Die liposoomsuspensie word aan vortexing onderwerp tot volledige ontbinding van die lipiedfilm, gevolg deur ultrasonering. Hierdie prosedure lei gewoonlik tot multi-lammelêre liposome (MLVs), wat aan 3&ndash5 siklusse van vries/ontdooiing onderwerp word vir die eenvormigheid van liposoomgrootte. GUV's word voorberei deur elektroformasie. In hierdie metode word die lipiedfilm onder 'n ossillerende elektriese veld gedroog. Tipies word 'n standaardgolfopwekker gebruik om 1 V teen 10 Hz tussen elektrodes toe te pas waarop 'n dun film van lipiede in die teenwoordigheid van water gedroog is om GUV's te vorm. [12] (Prent 4b)

Gebonde vesikels

Verskeie groepe navorsers het lipiedvesikels vasgemaak aan soliede ondersteunde dubbellaags deur gebruik te maak van DNA-hibridisasie of biotien&ndashstreptavidien-herkenningselemente. Deur dit te doen, word die proteïene wat in vasgemaakte vesikels geïnkorporeer is, van die vaste ondersteuning beskerm deur die teenwoordigheid van 'n ondersteunde dubbellaag (SLB). DNA-gebinde vesikels word beperk om in twee dimensies in 'n vlak parallel met die oppervlak te diffundeer. Interaksies tussen vesikels met reaktiewe membraankomponente soos DNA of proteïene kan waargeneem word soos vesikels diffundeer en met mekaar bots. Daar word dikwels waargeneem dat vesikels wat vasgemaak is met biotien- en ndashstreptavidien-koppeling via gebiotinileerde lipiede nie diffundeer nie, so hierdie stelsel is nie nuttig om interaksies tussen vasgemaakte vesikels te bestudeer nie, maar dit kan 'n uitstekende stelsel wees om reaktante in klein volumes in te kap vir fluoressensiemetings en om te kyk na reaksies van hierdie vasgemaakte vesikels met vrye vesikels het van grootmaatoplossing oor die oppervlak gevloei. [14] (Prent 4c)

Lipied Bilayer &ndash ondersteun en vasgemaak

Ondersteunde lipieddubbellaag (SLB's) is stabiele modelmembrane wat bestaan ​​uit 'n plat lipieddubbellaag wat op 'n soliede oppervlak soos mika-, glas- of silikonoksiedwafels ondersteun word, met die poolkop na die ondersteuning. Anders as vesikels, is hierdie modelmembrane maklik om voor te berei en die algehele samestelling en die lipied-asimmetrie te beheer. [10] SLB's word gebruik om fasegedrag en die molekulêre organisasie van biologiese membrane te voorspel. Hulle is ook gebruik om die molekulêre interaksies van geneesmiddels met selmembrane te ondersoek [10]. Veranderinge in struktuur, morfologie en oppervlakchemie van SLB's na interaksie met geneesmiddels of geneesmiddelafleweringstelsels kan ondersoek word deur verskeie tegnieke, soos X-straalverstrooiing, skandeerelektronmikroskopie, atoomkragmikroskopie (AFM), transmissie-elektronmikroskopie, Fourier-transformasie infrarooi resonansie (FTIR), en X-straal foto-elektron spektroskopie (XPS) [12].

Een van die belangrikste nadele van die gebruik van klassieke ondersteunde lipieddubbellaag is die nabyheid tussen die lipieddubbellaag en die soliede substraat. Dit kan die membraan-eienskappe soos die mobiliteit van membraankomponente of die inkorporering van transmembraanproteïene beïnvloed. Een manier om hierdie probleem teë te werk, is deur dubbellaags op sagter ondersteunings soos polimeerkussings aanmekaar te sit. [10] Nog 'n manier is om vasgemaakte dubbellaag lipiedmembrane (t-BLM'e) te gebruik wat bestaan ​​uit 'n lipied dubbellaag gespasieer van die vaste oppervlak met behulp van spasieermolekules (Figuur 5c).Die spasieerder laat die dubbellaag toe om die dinamiese eienskappe soos laterale diffusie van die lipiedmolekules in die dubbellaag te behou. Studies van die diffusiekoëffisiënt van individuele lipiede binne die dubbellaag deur fluoressensie herstel na foto-bleiking (FRAP) metings het die hoë laterale mobiliteit van hierdie lipiede in die vasgemaakte sisteem getoon. Die spasieerlaag verskaf ook ruimte wat nodig is om ongewenste interaksies tussen membraanproteïene en die substraat te voorkom, soos denaturering. Benewens hierdie aspekte, gee die ketting ook hierdie stelsel die meganiese en chemiese stabiliteit en robuustheid wat nodig is vir biosensortoepassings. [15]

Voorbereidingsmetodes van ondersteunde lipied-dubbellaag

Verskillende tegnieke word algemeen gebruik om SLB's voor te berei. Die eerste een is die LB-tegniek. Na die oordrag van 'n lipied monolaag versprei by die lug-water koppelvlak van 'n Langmuir trog op 'n soliede ondersteuning, word dieselfde ondersteuning 'n tweede keer deur die koppelvlak gedompel om 'n ondersteunde lipied dubbellaag te verkry. 'n Tweede metode vir die voorbereiding van SLB's is die samesmelting van lipiedvesikels op 'n soliede ondersteuning. Dit word gedoen deur 'n SUV-suspensie in kontak met die ondersteuning te verhit by temperature bo die lipiedfase-oorgang. Die samesmeltingsproses behels die adsorpsie van die lipiedvesikels op die oppervlak, gevolg deur hul vervorming, hul afplatting en hul breuk. Die samesmelting van die rande van die dubbellaag kolle deur hidrofobiese interaksies gee uiteindelik aanleiding tot 'n deurlopende ondersteunde lipied dubbellaag. [10] (Figuur (PageIndex<5>)a,b)

Beperkings van modelmembraangebaseerde studies

Een van die grootste vrae om bewus te wees van wanneer modelstelsels bestudeer word, is: &ldquoHet die bevindinge wat uit hierdie eksperimente verkry is betrekking op wat werklik in 'n lewende sisteem voorkom?&rdquo Soos beskryf in die eerste twee afdelings, is biologiese membrane hoogs komplekse strukture met 'n groot organisasie. Oor die afgelope eeu is bewys dat modelmembrane 'n aansienlike rol speel in die toeligting van die struktuur en die eienskappe van biologiese membrane. Alhoewel die vereenvoudiging van die membraansisteem deurslaggewend is vir die ontleding van spesifieke molekulêre interaksies op membraanvlak, kan dit ook 'n struikelblok wees vir die akkurate begrip van sommige membraanfunksies. Die meeste membraanmodelle kan slegs tot 3-4 lipiedspesies betrek wanneer werklike plasmamembrane meer as duisende het. Die voorbereidingstegnieke vir die maak van vesikels is redelik moeilik en kan nie die asimmetrie van lipiede in die twee dubbellaag pamflette naboots soos in werklike membrane wat noodsaaklik is vir baie membraanfunksies nie.

Nog 'n beperking van hierdie modelstelsels lê op die feit dat dit nogal uitdagend is om proteïene in modelmembrane te herkonstitueer. Modelmembrane bevat ook nie sitoskeletale komponente wat sterk deelneem aan die lipied- en proteïendiffusie oor die seloppervlak en gevolglik aan die fasegedrag van selmembrane nie. [10]

Slotopmerkings

Ten spyte van die beperkings van modelgebaseerde studies, het hulle bewys dat dit baie nuttig is om basiese biofisiese eienskappe van biologiese membrane te verstaan. Hulle verskaf 'n grondslag waarop nuwe hipoteses gegenereer en in lewende selle getoets kan word. 'n Soliede grondliggende begrip van eenvoudige sintetiese membrane behoort wetenskaplikes in staat te stel om eksperimentele en berekeningsgereedskap te ontwikkel om meer komplekse eienskappe van biologiese membrane te toets.


Figuur 1.2 Holisme oorspronklik tot Explorations: An Open Invitation to Biological Anthropology deur Mary Nelson is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.3 Ongetiteld deur Luke Berhow is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.4 Standbeeld van Zhang Qian in Chenggu deur Debi Lander word met toestemming gebruik.

Figuur 1.5 Ibn Batuta en Égypte deur Léon Benett is in die publieke domein.

Figuur 1.6 Charles Darwin Staan by onbekende fotograaf is in die publieke domein.

Figuur 1.7 FranzBoas deur onbekende fotograaf is in die publieke domein. Hierdie beeld is uit die versameling van die Kanadese Museum van Beskawing, Negatief 79-796.

Figuur 1.8 Subdissiplines van antropologie oorspronklik tot Explorations: An Open Invitation to Biological Anthropology deur Mary Nelson is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.9 Margaret Mead &ndash Beeld vanaf bladsy 47 van &ldquo'n Kort ekspedisie na wetenskap by die American Museum of Natural History&rdquo (1969) deur Internet Archive Book Images is in die publieke domein.

Figuur 1.11 Jerycho8 deur A. Sobkowski is aangewys as die publieke domein (CC0).

Figuur 1.12 Sjimpansees deur Klaus Post is onder 'n CC BY 2.0-lisensie.

Figuur 1.13 Untitled by pxhere.com is aangewys as die publieke domein (CC0) .

Figuur 1.14 PEF-met-ma-en-baba&mdashQuy-Ton-12-2003 1-1-310 deur Cjmadson is onder 'n CC BY 3.0-lisensie.

Figuur 1.15 Hoofmeter van Tremearne (syaansig) deur A.J.N. Tremearne, Man 15 (1914): 87-88 is in die publieke domein.

Figuur 1.16 Subvelde van biologiese antropologie oorspronklik tot Explorations: An Open Invitation to Biological Anthropology deur Mary Nelson is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.17 Berggorilla vinger detail.KMRA deur Kurt Ackermann (Engelse Wikipedia gebruikernaam KMRA) is onder 'n CC BY 2. 5 Lisensie.

Figuur 1.18 Donald Johanson 2009 deur Julesasu is aangewys as die publieke domein (CC0 1.0).

Figuur 1.19 Oetzi the Iceman Rekonstruktion 1 deur Thilo Parg is onder 'n CC BY-SA 3.0-lisensie.

Figuur 1.21 Kinderwetenskaplikes deur Beth Shook is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.22 Wetenskapkontrolelys oorspronklik vir Explorations: 'n Oop uitnodiging na biologiese antropologie is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.23 Eenvoudige uitbeelding van die wetenskaplike metode oorspronklik van Explorations: 'n Oop uitnodiging na biologiese antropologie is onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.24 Complex Science Flowchart (2018) deur Understanding Science, Universiteit van Kalifornië Museum van Paleontologie word met toestemming gebruik en hier beskikbaar onder 'n CC BY-NC 4.0-lisensie.

Figuur 1.25 Eureka! Archimede deur Giammaria Mazzucchelli is in die publieke domein.


24.5: Biologiese Amiene en die Henderson-Hasselbalch-vergelyking

Die Henderson-Hasselbalch-vergelyking is 'n baie nuttige vergelyking wat die pKa van 'n gebufferde oplossing in verband bring met die relatiewe hoeveelhede van 'n suur en sy gekonjugeerde basis.

Die Henderson-Hasselbalch-vergelyking:

As 'n suur presies 50% in waterige oplossing gedissosieer is, dan is die konsentrasie van A - gelyk aan die konsentrasie van HA, en die breukterm in die Henderson-Hasselbalch-vergelyking is gelyk aan 1. Omdat log(1) = 0, is dit volg dat pH = pKa by hierdie toestande. Dit is baie nuttig: dit beteken dat die pKa van 'n suur is gelyk aan die pH waarteen dit 50% gedisassosieer is (gedeprotoneer). Byvoorbeeld, as 'n 0,1 M waterige oplossing van asynsuur tot pH 4,8 gebring word deur die byvoeging van natriumhidroksied, weet ons deur die Henderson-Hasselbalch-vergelyking dat die oplossing nou 0,05 M in asynsuur en 0,05 M in asetaatioon is.

Bogenoemde situasie &ndash 'n waterige oplossing wat gelyke of byna gelyke konsentrasies van 'n swak suur en sy gekonjugeerde basis bevat &ndash behoort vir jou baie bekend te klink. Dit is 'n buffer! Terwyl ons die organiese reaksies bespreek wat in lewende dinge voorkom, sal dit baie belangrik wees om altyd in gedagte te hou dat die meeste van hierdie reaksies plaasvind in 'n waterige oplossing wat gebuffer is tot ongeveer pH 7.3 (die uitsonderings is reaksies wat in lisosome en endosome voorkom) , gespesialiseerde organelle in eukariotiese selle wat 'n effens suur binnekant handhaaf). Die buffer in 'n lewende sel is nie saamgestel uit asynsuur/asetaat mengsel, of kursus &ndash wat die pH veels te suur sal maak nie. Die chemie van lewe vind eerder plaas in 'n buffer wat uit 'n mengsel van verskeie fosfaat- en ammoniumverbindings bestaan.

So, hoe lyk die syketting van 'n aspartaat-aminosuurresidu as dit op die oppervlak van 'n proteïen is in 'n waterige oplossing wat tot pH 7.0 gebuffer is? Is dit geprotoneer of gedeprotoneer? Met 'n benaderde pKa van 3.9, vertel die Henderson-Hasselbalch-vergelyking vir ons dat die syketting groter as 99% gedeprotoneer moet wees:

Wat van die aminogroep op 'n lisiensyketting? Met 'n benaderde pKa van 10,8, moet dit >99% geprotoneer wees, in die positief-gelaaide, ammoniumvorm:


5.7: Enkele voorbeelde van die belangrikheid van stereoisomerie vir biologie. Biologiese stereospesifisiteit

  • Bygedra deur John D. Roberts en Marjorie C. Caserio
  • Professore (Chemie) by California Institute of Technology

Simmetriese reagense onderskei nie tussen die lede van 'n paar enantiomere nie om dieselfde rede dat 'n gewone sokkie ewe goed op 'n regtervoet as op 'n linkervoet pas. Asimmetriese of chirale reagense kan egter tussen enantiomere onderskei, veral deur ten minste 'n mate van verskil in reaktiwiteit teenoor hulle te hê. A good analogy is the comparison between the ease of putting a left shoe on a left foot and a left shoe on a right foot. The difference may not be very pronounced for simple compounds with only one or two chiral centers, but generally the larger and more complex that chiral reagent becomes, the greater is its selectivity or power to discriminate between enantiomers and diastereomers as well. The property of being able to discriminate between diastereomers is called stereospecificity, and this is an especially important characteristic of biological systems.

For example, our ability to taste and smell is regulated by chiral molecules in our mouths and noses that act as receptors to "sense" foreign substances. We can anticipate, then, that enantiomers may interact differently with the receptor molecules and induce different sensations. This appears to be the case. The two enantiomers of the amino acid, leucine, for example, have different tastes - one is bitter, whereas the other is sweet. Enantiomers also can smell different, as is known from the odors of the two carvones. One has the odor of caraway and the other of spearmint.

Some animals, and especially insects, rely on what amounts to a "sense-of-smell" for communication with others of their species. Substances synthesized by a particular species, and used to send messages in this way, are called feromone. Many of these substances have rather simple molecular structures because they must be reasonably volatile and yet they are remarkably specific in the response they induce. When stereoisomerism is possible, usually only one isomer is effective. The sex attractant of the silkworm moth Bombyx mori has been identified as trans-10-cis-12-hexadecaden-1-ol, (30), familiarly known as "bombykol," and that of the gypsy moth is 2-methyl-cis-7-epoxy-octadecane, (31), or "disparlure":

There is hope that insect sex lures can be used to disrupt the mating pattern of insects and thereby control insect population. This approach to pest control has important advantages over conventional insecticides in that the chemical lures are specific for a particular species also they are effective in remarkably low concentrations and are relatively nontoxic. There are problems, however, not the least of which is the isolation and identification of the sex attractant that is produced by the insects only in minute quantities. Also, synergistic effects are known to operate in several insect species such that not one but several pheromones act in concert to attract the opposite sex. Two notable pests, the European corn borer and the red-banded leaf roller, both use cis-11-tetradecenyl ethanoate, (32), as the primary sex attractant, but the pure cis isomer is ineffective unless a small amount of trans isomer also is present. The optimum amount appears to be between (4\%) and (7\%) of the trans isomer.

We shall discuss many other examples of biological stereospecificity in later chapters.


Factors Affecting Compressibility in Biological Systems

Temperatuur

Most phospholipid bilayers exist in a liquid-crystalline state near physiological temperature, but will undergo a phase transition from a liquid-crystalline state to the gel phase as it approaches its melting temperature (Tm). This transition takes place when temperatures are lowered. Studies have shown that during the phase transition, lateral area of the membrane decreases by approximately 25%.

Druk

Interestingly, compressing a biological membrane under otherwise physiological conditions can induce phase transition. Thus, an increase in pressure mimics the effects of a decrease in temperature. This relationship is modeled using the Clausius-Clapeyron equation:

Thus the pressure raises the (T_M) without affecting (&DeltaV) or (&DeltaH). Howev er, due to their heterogeneous nature biological membranes do not often undergo phase transitions. Instead the effects of pressure are confined to ordering the bilayer. Because of this increase, when pressure is applied to a phospholipid bilayer, it can result in the membrane releasing some of their peripheral and/or integral membrane proteins.

Lipid Tail Length and Saturation

Studies have shown that the membrane compression modulus (Ka) varies with tail length and unsaturation.

Solution Type

Because membrane stretching and compression exposes hydrophilic phospholipid tales to the aqueous environment, Ka of lipid bilayers varies strongly with solution conditions.

Membrane Composition

Since biological membranes consist of lipids, proteins, cholesterols, and other molecules, they cannot be characterized in the same manner in which unilamellar vesicles or even homogeneous monolayers can be understood. The compressibility of bilayers is directly dependent on their composition &ndash such as presence of cholesterol or presence of double bonds. For example, the area compressibility modulus (KA) of a membrane increases as the percent cholesterol increases. Additionally, proteins can induce curvature in membranes by transporting lipids or by embedding themselves into the bilayer.

Molecular packing

As membranes cool, they lose fluidity. This results in the acyl groups fully extending and the head groups packing tightly and dehydrating. In respect to hydration, another study in 1985 determined the effects of hydration on egg and dioleoyl lecithin and found that at low hydrations, the head groups are much less tightly packed compared to those more hydrated (White et al. 1985). This is assumed to be due to osmotic pressure driving the head groups apart.


Verwysings

Armenta, B. E. and Jennifer S. Hunt, &ldquoResponding to Societal Devaluation: Effects of Perceived Personal and Group Discrimination on the Ethnic Group Identification and Personal Self-Esteem of Latino/Latina Adolescents,&rdquo Group Processes and Intergroup Relations 12, nee. 1 (2009): 11&ndash12.

Guyll, M., et al., &ldquoThe Potential Roles of Self-Fulfilling Prophecies, Stigma Consciousness, and Stereotype Threat in Linking Latino/a Ethnicity and Educational Outcomes,&rdquo Social Issues 66, nee. 1 (2010): 116.

Katz, M., &ldquoTossing Out the Diet and Embracing the Fat,&rdquo Die New York Times, July 16, 2009, accessed June 6, 2012, http://www.nytimes.com/2009/07/16/health/nutrition/16skin.html.

Stinson, D. A., et al., &ldquoRewriting the Self-Fulfililng Prophecy of Social Rejection: Self-Affirmation Improves Relational Security and Social Behavior up to 2 Months Later,&rdquo Sielkundige Wetenskap 20, nr. 10 (2011): 2.