Inligting

9.7: Nuwe Bladsy - Biologie

9.7: Nuwe Bladsy - 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.

9.7: Nuwe Bladsy

Die hidrofobiese effek in proteïenvou

Aan wie korrespondensie- en herdrukversoeke gerig moet word, by: Centre de Biophysique Moleculaire Numérique, Faculté Universitaire de Gembloux, Passage des déportés, 2, 5030 Gembloux, België. Soek vir meer referate deur hierdie skrywer

Centre de Biophysique Moleculaire Numerique, Faculteit Universitaire de Gembloux, 5030 Gembloux, België

Centre de Biophysique Moleculaire Numerique, Faculteit Universitaire de Gembloux, 5030 Gembloux, België

Aan wie korrespondensie- en herdrukversoeke gerig moet word, by: Centre de Biophysique Moleculaire Numérique, Faculté Universitaire de Gembloux, Passage des déportés, 2, 5030 Gembloux, België. Soek vir meer referate deur hierdie skrywer

Abstrak

In hierdie oorsig van proteïenvouing oorweeg ons die niekovalente interaksies wat tussen atome of molekules op molekulêre vlak bestaan. Die elektrostatiese, Van dcr Waals, waterstofbinding en hidrofobiese interaksies word beskryf en hul bydrae tot proteïenkonformasie word bespreek. Die groeiende belangstelling in die hidrofobiese effek spruit uit die belangrikheid daarvan in die proteïenvouproses, en 'n semi-empiriese simulasie van die vrye energie van solvasie word voorgestel. In die meeste proteïene dra die verskillende kragte wat ons beskryf by tot die stabiliteit van die proteïenkonformasie op 'n komplekse manier. In die geval van die apolipoproteïene en sitochroom C551, word die energieke bydraes maklik onderskei. Om hierdie rede word hierdie proteïene gebruik om die belangrikheid van die verskillende energievelde te illustreer.—Lins, L., Brasseur, R. Die hidrofobiese effek in proteïenvou. FASEB J. 9, 535–540 (1995)


Reël 1: Definieer 'n onderwerp en gehoor

Hoe om te kies watter onderwerp om te hersien? Daar is soveel kwessies in kontemporêre wetenskap dat jy 'n leeftyd kan spandeer om konferensies by te woon en die literatuur te lees en net te dink oor wat om te hersien. Aan die een kant, as jy 'n paar jaar neem om te kies, het verskeie ander mense dalk intussen dieselfde idee gehad. Aan die ander kant sal slegs 'n goed deurdagte onderwerp waarskynlik lei tot 'n briljante literatuuroorsig [8]. Die onderwerp moet ten minste wees:

vir jou interessant (ideaal gesproke sou jy 'n reeks onlangse referate teëgekom het wat verband hou met jou werk wat 'n kritiese opsomming vereis),

'n belangrike aspek van die veld (sodat baie lesers in die resensie sal belangstel en daar genoeg materiaal sal wees om dit te skryf), en

'n goed gedefinieerde kwessie (anders kan jy moontlik duisende publikasies insluit, wat die resensie onbehulpsaam sal maak).

Idees vir potensiële resensies kan afkomstig wees uit referate wat lyste verskaf van sleutelnavorsingsvrae wat beantwoord moet word [9], maar ook uit serendipite oomblikke tydens wanlees en besprekings. Benewens die keuse van jou onderwerp, moet jy ook 'n teikengehoor kies. In baie gevalle sal die onderwerp (bv. webdienste in rekenaarbiologie) outomaties 'n gehoor definieer (bv. rekenaarbioloë), maar daardie selfde onderwerp kan ook van belang wees vir naburige velde (bv. rekenaarwetenskap, biologie, ens.) .


Verwysings

Turing, A.M. Die chemiese basis van morfogenese. 1953. Bul. Wiskunde. Biol. 52, 153–197, bespreking 119–152 (1990).

Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W. & Lipman, D.J. Basiese soekinstrument vir plaaslike belyning. J. Mol. Biol. 215, 403–410 (1990).

Myers, E.W. et al. N geheel-genoom samestelling van Drosophila. Wetenskap 287, 2196–2204 (2000).

Neumann, B. et al. Fenotipiese profilering van die menslike genoom deur tydsverloopmikroskopie onthul seldelingsgene. Natuur 464, 721–727 (2010).

Collinet, C. et al. Stelselopname van endositose deur multiparametriese beeldanalise. Natuur 464, 243–249 (2010).

Shariff, A., Kangas, J., Coelho, L.P., Quinn, S. & Murphy, R.F. Outomatiese beeldanalise vir hoë-inhoud sifting en analise. J. Biomol. Skerm. 15, 726–734 (2010).

Megason, S.G. & Fraser, S.E. Beeldvorming in sisteembiologie. Sel 130, 784–795 (2007).

Keller, P.J., Schmidt, A.D., Wittbrodt, J. & Stelzer, E.H. Rekonstruksie van sebravis vroeë embrioniese ontwikkeling deur geskandeerde ligvelmikroskopie. Wetenskap 322, 1065–1069 (2008).

Fowlkes, C.C. et al. 'n Kwantitatiewe tydruimtelike atlas van geenuitdrukking in die Drosophila blastoderm. Sel 133, 364–374 (2008).

Anderson, J.R. et al. 'n Rekenaarraamwerk vir ultrastrukturele kartering van neurale stroombane. PLoS Biol. 7, e1000074 (2009).

Saalfeld, S., Cardona, A., Hartenstein, V. & Tomancak, P. As-rigied-as-moontlik mosaïek- en reeksseksieregistrasie van groot ssTEM-datastelle. Bioinformatika 26, i57–i63 (2010).

Murray, J.I. et al. Outomatiese analise van embrioniese geenuitdrukking met sellulêre resolusie in C. elegans. Nat. Metodes 5, 703–709 (2008).

Fernandez, R. et al. Beeldvorming van plantgroei in 4D: robuuste weefselrekonstruksie en lynvorming by selresolusie. Nat. Metodes 7, 547–553 (2010).

Bao, Z. et al. Outomatiese sel-afkoms nasporing in Caenorhabditis elegans. Proc. Natl. Acad. Wetenskap. VSA 103, 2707–2712 (2006).

Long, F., Peng, H., Liu, X., Kim, S.K. & Myers, E. 'n 3D digitale atlas van C. elegans en die toepassing daarvan op enkelsel-ontledings. Nat. Metodes 6, 667–672 (2009).

Peng, H. et al. BrainAligner: 3D registrasie atlasse van Drosophila breine. Nat. Metodes 8, 493–500 (2011).

Swedlow, J.R. & Eliceiri, K.W. Oopbron-biobeeld-informatika vir selbiologie. Tendense Cell Biol. 19, 656–660 (2009).

Peng, H. Biobeeld-informatika: 'n nuwe area van ingenieursbiologie. Bioinformatika 24, 1827–1836 (2008).

Abramoff, M.D., Magalhaes, P.J. & Ram, S.J. Beeldverwerking met ImageJ. Biofotonika Internasionaal 11, 36–42 (2004).

Carpenter, A.E. et al. CellProfiler: beeldontledingsagteware vir die identifisering en kwantifisering van selfenotipes. Genoom Biol. 7, R100 (2006).

Peng, H., Ruan, Z., Long, F., Simpson, J.H. & Myers, E.W. V3D maak intydse 3D-visualisering en kwantitatiewe ontleding van grootskaalse biologiese beelddatastelle moontlik. Nat. Biotegnologie. 28, 348–353 (2010).

de Chaumont, F., Dallongeville, S. & Olivo-Marin, J.-C. ICY: 'n nuwe oopbron gemeenskap beeldverwerking sagteware in. IEEE Int. Simp. oor biomediese beelding 234–237 (2011).

Berthold, M.R. et al. KNIME: die Konstanz-inligtingsmyner. in Studies in klassifikasie, data-analise en kennisorganisasie (GfKL 2007) 319–326 (Springer, 2007).

Cardona, A. et al. TrakEM2 sagteware vir neurale stroombaan rekonstruksie. PLoS Een (in die pers).

Schmid, B., Schindelin, J., Cardona, A., Longair, M. & Heisenberg, M. 'n Hoëvlak 3D-visualisering API vir Java en ImageJ. BMC Bioinformatika 11, 274 (2010).

Preibisch, S., Saalfeld, S., Schindelin, J. & Tomancak, P. Sagteware vir kraalgebaseerde registrasie van selektiewe vliegtuigbeligtingsmikroskopiedata. Nat. Metodes 7, 418–419 (2010).

Preibisch, S., Tomancak, P. & Saalfeld, S. in Proc. ImageJ Gebruiker en Ontwikkelaar Conf. 1, 72–76 (2010).

Matas, J., Chum, O., Urban, M. & Pajdla, T. Robuuste wye basislynstereo van maksimum stabiele ekstremale streke. Beeld Vis. Reken. 22, 761–767 (2004).

Ibanez, L., Schroeder, W., Ng, L. & Cates, J. Die ITK-sagtewaregids (Kitware Inc., 2005).

Köthe, U. Herbruikbare sagteware in rekenaarvisie. in Handboek van Rekenaarvisie en Toepassings Vol. 3 (reds. Jähne, B., Haussecker, H. & Geissler P.) 103–132 (San Diego: Academic Press, 1999).

Preibisch, S., Saalfeld, S. & Tomancak, P. Wêreldwyd optimale stikwerk van geteëlde 3D mikroskopiese beeldverkrygings. Bioinformatika 25, 1463–1465 (2009).

Cardona, A. et al. 'n Geïntegreerde mikro- en makroargitektoniese analise van die Drosophila brein deur rekenaargesteunde reeksseksie-elektronmikroskopie. PLoS Biol. 8, e1000502 (2010).

Bock, D.D. et al. Netwerk anatomie en in vivo fisiologie van visuele kortikale neurone. Natuur 471, 177–182 (2011).

Kaynig, V., Fischer, B., Müller, E. & Buhmann, J.M. Voloutomatiese stiksel en vervormingskorreksie van transmissie-elektronmikroskoopbeelde. J. Struktuur. Biol. 171, 163–173 (2010).

Saalfeld, S., Fetter, R., Cardona, A. & Tomancak, P. Elastiese volume rekonstruksie van reekse van ultradun mikroskopie-afdelings. Natuur Metodes vooraf aanlyn publikasie, doi:10.1038/nmeth.2072 (10 Junie 2012).

Arganda-Carreras, I. et al. Konsekwente en elastiese registrasie van histologiese snitte met behulp van vektor-spline-regularisering. in Lesingnotas in Rekenaarwetenskap 4241, 85–95 (Springer, 2006).

Lowe, D.G. Kenmerkende beeldkenmerke van skaalonveranderlike sleutelpunte. Int. J. Rekenaar. Vis. 60, 91–110 (2004).

Sethian, J.A. Vlakstelmetodes en vinnige marsmetodes: Ontwikkelende koppelvlakke in berekeningsmeetkunde, vloeimeganika, rekenaarvisie en materiaalwetenskap (Cambridge University Press, 1999).

Kass, M., Witkin, A. & Terzopoulos, D. Slange: aktiewe kontoermodelle. Int. J. Rekenaar. Vis. 1, 321–331 (1988).

Hall, M. et al. Die WEKA-data-ontginningsagteware: 'n opdatering. SIGKDD Verken. 11, 10–18 (2009).

Kaynig, V., Fuchs, T.J. & Buhmann, J.M. Geometriese konsekwente 3D-nasporing van neuronale prosesse in ssTEM-data. Med. Beeld. Reken. Reken. Assist. Interv. 13, 209–216 (2010).

Cardona, A. et al. Identifisering van neuronale afstammelinge van Drosophila deur volgorde-analise van aksonbane. J. Neurosci. 30, 7538–7553 (2010).

Longair, M.H., Baker, D.A. & Armstrong, J.D. Simple Neurite Tracer: oopbronsagteware vir rekonstruksie, visualisering en ontleding van neuronale prosesse. Bioinformatika 27, 2453–2454 (2011).

Edelstein, A., Amodaj, N., Hoover, K., Vale, R. & Stuurman, N. Rekenaarbeheer van mikroskope met behulp van μManager. in Huidige protokolle in molekulêre biologie (John Wiley & Sons, Inc., 2010).


Dikwels saam gekoop

Oor die skrywer

Michael Windelspecht het inleidende biologie, genetika en menslike genetika in die aanlyn, tradisionele en hibriede formate by gemeenskapskolleges, universiteite en militêre instellings onderrig. Hy is opgelei aan die Michigan State University en die Universiteit van Suid-Florida, en is tans 'n adjunkprofessor in biologie aan die Appalachian State University. Hy het vir meer as 'n dekade gedien as die Inleidende Biologie-koördineerder by die Appalachian State University, 'n program wat jaarliks ​​meer as 4 500 studente ingeskryf het. As 'n skrywer en redakteur het Dr. Windelspecht meer as 20 naslaanhandboeke en veelvuldige gedrukte en aanlyn laboratoriumhandleidings gepubliseer en het verskeie wetenskapkommunikasiemaatskappye gestig, insluitend Ricochet Creative Productions, wat nuwe tegnologieë vir die wetenskapklaskamer ontwikkel en assesseer. Kom meer te wete oor Dr. Windelspecht by www.michaelwindelspecht.com.

Sylvia S. Mader het verskeie nasionaal erkende biologietekste geskryf wat deur McGraw-Hill gepubliseer is. Opgevoed aan Bryn Mawr College, Harvard Universiteit, Tufts Universiteit en Nova Suidooster Universiteit, het sy grade in beide Biologie en Opvoedkunde. Oor die jare het sy onderrig gegee aan die Universiteit van Massachusetts, Lowell Massachusetts Bay Community College Suffolk Universiteit en Nathan Mayhew Seminars. Haar vermoë om uit te reik na wetenskapsku studente het gelei tot die skryf van haar eerste teks, Inquiry into Life, wat nou in sy vyftiende uitgawe is. Haar boeke, wat hoog aangeslaan is vir haar skerp en vermaaklike skryfstyl, het modelle geword vir ander wat op die gebied van biologie skryf.


Hoe nuttig is wiskundige modelle?

Vir klein substelsels kan dinamiese modelle direk op eksperimentele tydverloopdata gepas word. Maar ten spyte van uitgebreide mikroskikking, proteomika en beeldingdata, kan groter stelsels soos die soogdierselsiklusmasjinerie nog nie in kwantitatiewe detail deur wiskundige modelle beskryf word nie. In hierdie gevalle help statistiese benaderings soos PCA, Bayes-netwerke en fuzzy logika egter om nuttige inligting te onttrek.

Voorleggings by die konferensie het indrukwekkend geïllustreer dat komplekse prosesse soos apoptose of morfogenese aangepak kan word met 'n kombinasie van kwantitatiewe tydruimtelike data en modellering, en sodoende hoop gee dat ons dalk in die toekoms dinamiese modelle van ander meer komplekse prosesse as kwantitatief kan maak. data beskikbaar word. Die konferensie het mooi geïllustreer dat die samewerking van eksperimentele en teoretici help om toepaslike eksperimentele strategieë vir die ontleding van soogdierselle te ontwerp. Daarom glo ons dat die tyd ryp is om stelselbiologie wyer in soogdierselle toe te pas. Alhoewel baie modelle vir die nabye toekoms semi-kwantitatief sal wees, sal hulle help om ons eksperimentele ontwerp te rig en ons data te integreer.


Stelling 5: Ons waarsku daarteen om die naïewe sprong te maak na 'n genetiese verklaring vir groepsverskille in komplekse eienskappe, veral vir menslike gedragseienskappe soos IK-tellings, neiging tot geweld en mate van atletiek

Onder die mees deurdringende en verderflike aansprake van geneties bepaalde eienskappe is teorieë oor die rasseordening van intelligensie [21, 22]. Ten spyte van die swak wetenskaplike basis vir sulke ordening, weerspieël die konsekwente terugkeer na die retoriek van rassehiërargieë van IK die kragtige rol wat die wetenskap histories gespeel het in die bevordering van rassistiese ideologieë [23]. Huidige bewyse dui daarop dat vir die meeste komplekse gedragseienskappe, bydrae van enige geen tot normale variasie klein is en hierdie eienskappe kan meer volledig verklaar word deur variasie in omgewingsfaktore.

Ons waarsku dus daarteen om die naïewe sprong te maak na 'n genetiese verduideliking vir groepsverskille in 'n komplekse gedragseienskap, waar omgewings- en sosiale faktore duidelik groot rolle kan en speel [24, 25].


9.1 Seinmolekules en sellulêre reseptore

Aan die einde van hierdie afdeling sal jy die volgende kan doen:

  • Beskryf vier tipes seinmeganismes wat in meersellige organismes aangetref word
  • Vergelyk interne reseptore met sel-oppervlak reseptore
  • Herken die verband tussen 'n ligand se struktuur en sy werkingsmeganisme

Daar is twee soorte kommunikasie in die wêreld van lewende selle. Kommunikasie tussen selle word intersellulêre sein genoem, en kommunikasie binne 'n sel word intrasellulêre sein genoem. 'n Maklike manier om die onderskeid te onthou, is deur die Latynse oorsprong van die voorvoegsels te verstaan: tussen- beteken "tussen" (byvoorbeeld, snylyne is dié wat mekaar kruis) en intra- beteken "binne" (soos in binneaars).

Chemiese seine word vrygestel deur seinselle in die vorm van klein, gewoonlik vlugtige of oplosbare molekules wat ligande genoem word. 'n Ligand is 'n molekule wat 'n ander spesifieke molekule bind, wat in sommige gevalle 'n sein lewer in die proses. Ligande kan dus beskou word as seinmolekules. Ligande is in wisselwerking met proteïene in teikenselle, wat selle is wat deur chemiese seine beïnvloed word. Hierdie proteïene word ook reseptore genoem. Ligande en reseptore bestaan ​​in verskeie variëteite, maar 'n spesifieke ligand sal 'n spesifieke reseptor hê wat tipies net daardie ligand bind.

Vorms van sein

Daar is vier kategorieë van chemiese sein wat in meersellige organismes aangetref word: parakriene sein, endokriene sein, outokriene sein en direkte sein oor gapingsaansluitings (Figuur 9.2). Die belangrikste verskil tussen die verskillende kategorieë van sein is die afstand wat die sein deur die organisme beweeg om die teikensel te bereik. Ons moet hier daarop let dat nie alle selle deur dieselfde seine geraak word nie.

Parakriene sein

Seine wat plaaslik optree tussen selle wat naby mekaar is, word parakriene seine genoem. Parakriene seine beweeg deur diffusie deur die ekstrasellulêre matriks. Hierdie tipe seine lok gewoonlik vinnige reaksies uit wat net 'n kort tydperk duur. Om die respons gelokaliseer te hou, word parakriene ligandmolekules gewoonlik vinnig deur ensieme afgebreek of deur naburige selle verwyder. Die verwydering van die seine sal die konsentrasiegradiënt vir die sein herstel, sodat hulle vinnig deur die intrasellulêre ruimte kan diffundeer as dit weer vrygestel word.

Een voorbeeld van parakriene sein is die oordrag van seine oor sinapse tussen senuweeselle. 'n Senuweesel bestaan ​​uit 'n selliggaam, verskeie kort, vertakte verlengings genoem dendriete wat stimuli ontvang, en 'n lang verlenging genaamd 'n akson, wat seine na ander senuweeselle of spierselle oordra. Die aansluiting tussen senuweeselle waar seinoordrag plaasvind, word 'n sinaps genoem. 'n Sinaptiese sein is 'n chemiese sein wat tussen senuweeselle beweeg. Seine binne die senuweeselle word voortgeplant deur vinnig bewegende elektriese impulse. Wanneer hierdie impulse die einde van die akson bereik, gaan die sein voort na 'n dendriet van die volgende sel deur die vrystelling van chemiese ligande genoem neurotransmitters vanaf die presinaptiese sel (die sel wat die sein uitstuur). Die neurotransmitters word oor die baie klein afstande (20–40 nanometer) tussen senuweeselle vervoer, wat chemiese sinapse genoem word (Figuur 9.3). Die klein afstand tussen senuweeselle laat die sein toe om vinnig te beweeg, dit maak 'n onmiddellike reaksie moontlik, soos: "Haal jou hand van die stoof af!"

Wanneer die neurotransmitter die reseptor op die oppervlak van die postsinaptiese sel bind, verander die elektrochemiese potensiaal van die teikensel, en die volgende elektriese impuls word gelanseer. Die neurotransmitters wat in die chemiese sinaps vrygestel word, word vinnig afgebreek of word deur die presinaptiese sel herabsorbeer sodat die ontvanger-senuweesel vinnig kan herstel en voorbereid is om vinnig op die volgende sinaptiese sein te reageer.

Endokriene sein

Seine van verafgeleë selle word endokriene seine genoem, en hulle kom van endokriene selle af. (In die liggaam is baie endokriene selle in endokriene kliere geleë, soos die tiroïedklier, die hipotalamus en die pituïtêre klier.) Hierdie tipe seine produseer gewoonlik 'n stadiger reaksie, maar het 'n langdurige effek. Die ligande wat in endokriene seining vrygestel word, word hormone genoem, seinmolekules wat in een deel van die liggaam geproduseer word, maar ander liggaamstreke 'n entjie verder affekteer.

Hormone reis die groot afstande tussen endokriene selle en hul teikenselle via die bloedstroom, wat 'n relatief stadige manier is om deur die liggaam te beweeg. As gevolg van hul vorm van vervoer word hormone verdun en is dit in lae konsentrasies teenwoordig wanneer hulle op hul teikenselle inwerk. Dit is anders as parakriene sein, waarin plaaslike konsentrasies van ligande baie hoog kan wees.

Outokriene sein

Outokriene seine word geproduseer deur selle te sein wat ook kan bind aan die ligand wat vrygestel word. Dit beteken die seinsel en die teikensel kan dieselfde of 'n soortgelyke sel (die voorvoegsel outo- beteken self, 'n herinnering dat die seinsel 'n sein na homself stuur). Hierdie tipe sein vind dikwels plaas tydens die vroeë ontwikkeling van 'n organisme om te verseker dat selle in die regte weefsels ontwikkel en die regte funksie aanneem. Outokriene sein reguleer ook pynsensasie en inflammatoriese reaksies. Verder, as 'n sel met 'n virus besmet is, kan die sel homself aandui om geprogrammeerde seldood te ondergaan, wat die virus in die proses doodmaak. In sommige gevalle word naburige selle van dieselfde tipe ook deur die vrygestelde ligand beïnvloed. In embriologiese ontwikkeling kan hierdie proses om 'n groep naburige selle te stimuleer help om die differensiasie van identiese selle in dieselfde seltipe te rig, en sodoende die behoorlike ontwikkelingsuitkoms te verseker.

Direkte sein oor Gap Junctions

Gap aansluitings in diere en plasmodesmata in plante is verbindings tussen die plasmamembrane van naburige selle. Hierdie vloeistofgevulde kanale laat klein seinmolekules, genoem intrasellulêre mediators, toe om tussen die twee selle te diffundeer. Klein molekules of ione, soos kalsiumione (Ca 2+ ), is in staat om tussen selle te beweeg, maar groot molekules soos proteïene en DNA kan nie deur die kanale pas nie. Die spesifisiteit van die kanale verseker dat die selle onafhanklik bly maar vinnig en maklik seine kan oordra. Die oordrag van seinmolekules kommunikeer die huidige toestand van die sel wat direk langs die teikensel is, dit laat 'n groep selle toe om hul reaksie te koördineer op 'n sein wat slegs een van hulle mag ontvang het. In plante, plasmodesmata is alomteenwoordig, wat die hele aanleg in 'n reuse-kommunikasienetwerk maak.

Tipes reseptore

Reseptore is proteïenmolekules in die teikensel of op sy oppervlak wat ligand bind. Daar is twee tipes reseptore, interne reseptore en sel-oppervlak reseptore.

Interne reseptore

Interne reseptore, ook bekend as intrasellulêre of sitoplasmiese reseptore, word in die sitoplasma van die sel aangetref en reageer op hidrofobiese ligandmolekules wat oor die plasmamembraan kan beweeg. Sodra dit binne die sel is, bind baie van hierdie molekules aan proteïene wat as reguleerders van mRNA-sintese (transkripsie) optree om geenuitdrukking te bemiddel. Geenuitdrukking is die sellulêre proses om die inligting in 'n sel se DNA in 'n reeks aminosure te transformeer, wat uiteindelik 'n proteïen vorm. Wanneer die ligand aan die interne reseptor bind, word 'n konformasieverandering veroorsaak wat 'n DNA-bindingsplek op die proteïen blootstel. Die ligand-reseptorkompleks beweeg in die kern in, bind dan aan spesifieke regulatoriese streke van die chromosomale DNA en bevorder die aanvang van transkripsie (Figuur 9.4). Transkripsie is die proses om die inligting in 'n sel se DNA na 'n spesiale vorm van RNA genaamd boodskapper-RNA (mRNA) te kopieer die sel gebruik inligting in die mRNA (wat uitbeweeg na die sitoplasma en met ribosome assosieer) om spesifieke aminosure in die korrekte volgorde, wat 'n proteïen produseer. Interne reseptore kan geenuitdrukking direk beïnvloed sonder om die sein aan ander reseptore of boodskappers deur te gee.

Sel-oppervlakreseptore

Seloppervlakreseptore, ook bekend as transmembraanreseptore, is seloppervlakte, membraan-geankerde (integrale) proteïene wat aan eksterne ligandmolekules bind. Hierdie tipe reseptor strek oor die plasmamembraan en voer seintransduksie uit, waardeur 'n ekstrasellulêre sein in 'n intrasellulêre sein omgeskakel word. Ligande wat met seloppervlakreseptore in wisselwerking tree, hoef nie die sel wat hulle beïnvloed, binne te gaan nie. Seloppervlakreseptore word ook selspesifieke proteïene of merkers genoem omdat hulle spesifiek vir individuele seltipes is.

Omdat sel-oppervlak reseptor proteïene fundamenteel is vir normale sel funksionering, behoort dit geen verrassing te wees dat 'n wanfunksie in enige een van hierdie proteïene ernstige gevolge kan hê nie. Daar is getoon dat foute in die proteïenstrukture van sekere reseptormolekules 'n rol speel in hipertensie (hoë bloeddruk), asma, hartsiektes en kanker.

Elke sel-oppervlak reseptor het drie hoofkomponente: 'n eksterne ligand-bindende domein genoem die ekstrasellulêre domein, 'n hidrofobiese membraan-omspannende gebied genoem 'n transmembraan domein, en 'n intrasellulêre domein binne die sel. Die grootte en omvang van elk van hierdie domeine verskil baie, afhangende van die tipe reseptor.

Evolusie-verbinding

Hoe virusse 'n gasheer herken

Anders as lewende selle, het baie virusse nie 'n plasmamembraan of enige van die strukture wat nodig is om metaboliese lewe te onderhou nie. Sommige virusse bestaan ​​eenvoudig uit 'n inerte proteïenskulp wat DNA of RNA omsluit. Om voort te plant, moet virusse 'n lewende sel binnedring, wat as 'n gasheer dien, en dan die gasheer se sellulêre apparaat oorneem. Maar hoe herken 'n virus sy gasheer?

Virusse bind dikwels aan seloppervlakreseptore op die gasheersel. Byvoorbeeld, die virus wat menslike griep (griep) veroorsaak, bind spesifiek aan reseptore op membrane van selle van die respiratoriese stelsel. Chemiese verskille in die sel-oppervlak reseptore onder gashere beteken dat 'n virus wat 'n spesifieke spesie (byvoorbeeld mense) besmet dikwels nie 'n ander spesie (byvoorbeeld hoenders) kan besmet nie.

Virusse het egter baie klein hoeveelhede DNA of RNA in vergelyking met mense, en gevolglik kan virale voortplanting vinnig plaasvind. Virale voortplanting produseer sonder uitsondering foute wat kan lei tot veranderinge in nuutgeproduseerde virusse hierdie veranderinge beteken dat die virale proteïene wat in wisselwerking met sel-oppervlak reseptore in so 'n manier kan ontwikkel dat hulle kan bind aan reseptore in 'n nuwe gasheer. Sulke veranderinge gebeur lukraak en redelik dikwels in die voortplantingsiklus van 'n virus, maar die veranderinge maak net saak as 'n virus met nuwe bindingseienskappe met 'n geskikte gasheer in aanraking kom. In die geval van griep kan hierdie situasie voorkom in omgewings waar diere en mense in noue kontak is, soos pluimvee- en varkplase. 1 Sodra 'n virus die voormalige "spesieversperring" na 'n nuwe gasheer oorspring, kan dit vinnig versprei. Wetenskaplikes hou nuwe virusse (genoem opkomende virusse) noukeurig dop in die hoop dat sulke monitering die waarskynlikheid van globale virale epidemies kan verminder.

Sel-oppervlak reseptore is betrokke by die meeste van die sein in meersellige organismes. Daar is drie algemene kategorieë van sel-oppervlak reseptore: ioonkanaal-gekoppelde reseptore, G-proteïen-gekoppelde reseptore en ensiem-gekoppelde reseptore.

Ioonkanaal-gekoppelde reseptore bind 'n ligand en maak 'n kanaal deur die membraan oop wat spesifieke ione toelaat om deur te gaan. Om 'n kanaal te vorm, het hierdie tipe sel-oppervlak reseptor 'n uitgebreide membraan-omspannende gebied. Ten einde interaksie te hê met die dubbellaag fosfolipied-vetsuursterte wat die middelpunt van die plasmamembraan vorm, is baie van die aminosure in die membraan-oorspangebied hidrofobies van aard. Omgekeerd is die aminosure wat die binnekant van die kanaal beklee, hidrofilies om die deurgang van water of ione moontlik te maak. Wanneer 'n ligand aan die ekstrasellulêre gebied van die kanaal bind, is daar 'n konformasieverandering in die proteïen se struktuur wat ione soos natrium, kalsium, magnesium en waterstof toelaat om deur te gaan (Figuur 9.5).

G-proteïen-gekoppelde reseptore bind 'n ligand en aktiveer 'n membraanproteïen wat 'n G-proteïen genoem word. Die geaktiveerde G-proteïen tree dan in wisselwerking met óf 'n ioonkanaal óf 'n ensiem in die membraan (Figuur 9.6). Alle G-proteïen-gekoppelde reseptore het sewe transmembraandomeine, maar elke reseptor het sy eie spesifieke ekstrasellulêre domein en G-proteïenbindingsplek.

Selseining deur gebruik te maak van G-proteïen-gekoppelde reseptore vind plaas as 'n sikliese reeks gebeurtenisse. Voordat die ligand bind, kan die onaktiewe G-proteïen aan 'n nuut geopenbaarde plek op die reseptor bind wat spesifiek is vir sy binding. Sodra die G-proteïen aan die reseptor bind, aktiveer die gevolglike verandering in vorm die G-proteïen, wat guanosiendifosfaat (BBP) vrystel en guanosien 3-fosfaat (GTP) optel. Die subeenhede van die G-proteïen verdeel dan in die α subeenheid en die βγ subeenheid. Een of albei van hierdie G-proteïenfragmente kan moontlik ander proteïene aktiveer as gevolg daarvan. Na 'n rukkie, die GTP op die aktiewe α subeenheid van die G-proteïen word gehidroliseer na BBP en die βγ subeenheid is gedeaktiveer. Die subeenhede herassosieer om die onaktiewe G-proteïen te vorm en die siklus begin opnuut.

G-proteïen-gekoppelde reseptore is omvattend bestudeer en baie is geleer oor hul rol in die handhawing van gesondheid. Bakterieë wat patogenies vir mense is, kan gifstowwe vrystel wat spesifieke G-proteïen-gekoppelde reseptorfunksie onderbreek, wat lei tot siektes soos pertussis, botulisme en cholera. In cholera (Figuur 9.7), byvoorbeeld, die watergedraagde bakterie Vibrio cholerae produseer 'n toksien, cholerageen, wat bind aan selle wat die dunderm voer. Die gifstof gaan dan hierdie dermselle binne, waar dit 'n G-proteïen verander wat die opening van 'n chloriedkanaal beheer en veroorsaak dat dit voortdurend aktief bly, wat groot verliese van vloeistowwe uit die liggaam tot gevolg het en potensieel dodelike dehidrasie as gevolg daarvan.

Ensiemgekoppelde reseptore is seloppervlakreseptore met intrasellulêre domeine wat met 'n ensiem geassosieer word. In sommige gevalle is die intrasellulêre domein van die reseptor self 'n ensiem. Ander ensiemgekoppelde reseptore het 'n klein intrasellulêre domein wat direk met 'n ensiem in wisselwerking tree. Die ensiem-gekoppelde reseptore het normaalweg groot ekstrasellulêre en intrasellulêre domeine, maar die membraan-omspannende gebied bestaan ​​uit 'n enkele alfa-helikale area van die peptiedstring. Wanneer 'n ligand aan die ekstrasellulêre domein bind, word 'n sein deur die membraan oorgedra, wat die ensiem aktiveer. Aktivering van die ensiem veroorsaak 'n ketting van gebeure binne die sel wat uiteindelik tot 'n reaksie lei. Een voorbeeld van hierdie tipe ensiemgekoppelde reseptor is die tyrosienkinasereseptor (Figuur 9.8). 'n Kinase is 'n ensiem wat fosfaatgroepe van ATP na 'n ander proteïen oordra. Die tirosienkinase-reseptor dra fosfaatgroepe oor na tirosienmolekules (tirosienreste). Eerstens bind seinmolekules aan die ekstrasellulêre domein van twee nabygeleë tyrosienkinase-reseptore. Die twee naburige reseptore bind dan saam, of dimeriseer. Fosfate word dan by tirosienreste op die intrasellulêre domein van die reseptore gevoeg (fosforilering). Die gefosforileerde residue kan dan die sein na die volgende boodskapper binne die sitoplasma oordra.

Visuele verbinding

HER2 is 'n reseptor tyrosienkinase. In 30 persent van menslike borskankers word HER2 permanent geaktiveer, wat lei tot ongereguleerde seldeling. Lapatinib, 'n middel wat gebruik word om borskanker te behandel, inhibeer HER2-reseptor-tirosienkinase-outofosforilering (die proses waardeur die reseptor fosfate by homself voeg), en sodoende tumorgroei met 50 persent verminder. Behalwe outofosforilering, watter van die volgende stappe sal deur Lapatinib geïnhibeer word?

  1. Sein molekule binding, dimerisasie, en die stroomaf sellulêre respons
  2. Dimerisering, en die stroomaf sellulêre reaksie
  3. Die stroomaf sellulêre reaksie
  4. Fosfatase-aktiwiteit, dimerisasie en die afstoomselreaksie

Seinmolekules

Geproduseer deur seinselle en die daaropvolgende binding aan reseptore in teikenselle, tree ligande op as chemiese seine wat na die teikenselle beweeg om reaksies te koördineer. Die tipes molekules wat as ligande dien, is ongelooflik uiteenlopend en wissel van klein proteïene tot klein ione soos kalsium (Ca 2+ ).

Klein hidrofobiese ligande

Klein hidrofobiese ligande kan direk deur die plasmamembraan diffundeer en met interne reseptore in wisselwerking tree. Belangrike lede van hierdie klas ligande is die steroïedhormone. Steroïede is lipiede wat 'n koolwaterstofskelet met vier saamgesmelte ringe het, verskillende steroïede het verskillende funksionele groepe wat aan die koolstofskelet geheg is. Steroïedhormone sluit in die vroulike geslagshormoon, estradiol, wat 'n tipe estrogeen is, die manlike geslagshormoon, testosteroon en cholesterol, wat 'n belangrike strukturele komponent van biologiese membrane en 'n voorloper van steriodhormone is (Figuur 9.9). Ander hidrofobiese hormone sluit tiroïedhormone en vitamien D in. Om oplosbaar in bloed te wees, moet hidrofobiese ligande aan draerproteïene bind terwyl hulle deur die bloedstroom vervoer word.

Wateroplosbare ligande

Wateroplosbare ligande is polêr en kan dus soms nie sonder hulp deur die plasmamembraan gaan nie, hulle is te groot om enigsins deur die membraan te gaan. In plaas daarvan bind die meeste wateroplosbare ligande aan die ekstrasellulêre domein van sel-oppervlak reseptore. Hierdie groep ligande is redelik uiteenlopend en sluit klein molekules, peptiede en proteïene in.

Ander Ligande

Stikstofoksied (NO) is 'n gas wat ook as 'n ligand optree. Dit is in staat om direk oor die plasmamembraan te diffundeer, en een van sy rolle is om met reseptore in gladde spiere te reageer en ontspanning van die weefsel te veroorsaak. NO het 'n baie kort halfleeftyd en funksioneer dus net oor kort afstande. Nitrogliserien, 'n behandeling vir hartsiektes, tree op deur die vrystelling van NO te aktiveer, wat veroorsaak dat bloedvate verwyd (uitbreid) en sodoende bloedvloei na die hart herstel. NEE het onlangs beter bekend geword omdat die pad wat dit beïnvloed, geteiken word deur voorskrifmedisyne vir erektiele disfunksie, soos Viagra (oprigting behels verwydde bloedvate).


Kyk die video: WOMENS FORCES OF COLOMBIA Colombia Independence Day military parade (Oktober 2022).