Πληροφορίες

Βρίσκεται το NADH σε όλους τους τύπους κυττάρων του ανθρώπινου σώματος;

Βρίσκεται το NADH σε όλους τους τύπους κυττάρων του ανθρώπινου σώματος;


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.

Βρίσκεται το NADH σε όλα τα είδη κυττάρων του ανθρώπινου σώματος; Είμαι περίεργος για τη μικρογλοία συγκεκριμένα.


Ως NAD+Το /NADH εμπλέκεται τόσο στη γλυκόλυση όσο και στον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς οποιοδήποτε κύτταρο ικανό να παράγει ενέργεια χωρίς κάποιο NADH. (Υπάρχουν κύτταρα που δεν είναι ικανά για αυτό; Ασβεστοποιημένα κύτταρα όπως τα οστά;)

Μια γρήγορη αναζήτηση στο διαδίκτυο για «μικρογλοία» και «μεταβολισμός» δείχνει ότι τα μικρογλοία έχουν ενεργειακό μεταβολισμό και επομένως θα περίμενα να έχουν NADH. Πόσο (σε σύγκριση με το NAD+) θα εξαρτηθεί από τη μεταβολική τους κατάσταση.


Βασικοί τύποι κυττάρων

Παρόλο που υπάρχουν αρκετές εκατοντάδες κυτταρικοί τύποι στο σώμα, όλοι μπορούν να ομαδοποιηθούν μόνο σε τέσσερις κύριες κατηγορίες ή ιστούς. Αυτό τους κάνει πιο κατανοητούς.

Αυτοί οι τέσσερις κύριοι ιστοί σχηματίζονται από:

    . Αυτά τα κύτταρα είναι στενά συνδεδεμένα το ένα με το άλλο. Καλύπτουν το εσωτερικό κοίλων οργάνων, όπως τα αιμοφόρα αγγεία ή τα πεπτικά όργανα, ή σχηματίζουν την επιφάνεια των πραγμάτων, όπως το δέρμα. Υπάρχουν δεκάδες είδη επιθηλιακών κυττάρων. Χωρίς τα επιθηλιακά κύτταρα, δεν θα είχατε δέρμα για να προστατεύσετε το σώμα σας από τραυματισμούς και δεν θα είχατε στομάχι για να χωνέψετε το φαγητό σας! . Αυτά τα κύτταρα είναι εξειδικευμένα για επικοινωνία. Στέλνουν σήματα από τον εγκέφαλο στους μύες και στους αδένες που ελέγχουν τις λειτουργίες τους. Λαμβάνουν επίσης αισθητηριακές πληροφορίες από το δέρμα, τα μάτια και τα αυτιά και στέλνουν αυτές τις πληροφορίες στον εγκέφαλο. Υπάρχουν δεκάδες ποικιλίες νευρικών κυττάρων στο σώμα, το καθένα με τα δικά του σχήματα και λειτουργίες. Δεν θα είχατε καμία συνείδηση ​​ή έλεγχο του σώματός σας χωρίς νευρικά κύτταρα. . Αυτά τα κύτταρα είναι εξειδικευμένα για συστολή. Χωρίς μυϊκά κύτταρα, δεν θα μπορούσατε να κινηθείτε! Υπάρχουν τρία είδη μυϊκών κυττάρων. Τραβούν και τραβούν οστά και τένοντες για να παράγουν κίνηση. Σχηματίζουν επίσης τα παχιά εξωτερικά τοιχώματα των κοίλων οργάνων, όπως τα αιμοφόρα αγγεία και τα πεπτικά όργανα, και μπορούν να συστέλλονται για να ρυθμίσουν τη διάμετρο αυτών των κοίλων οργάνων. . Αυτά τα κύτταρα παρέχουν δομική δύναμη στο σώμα και επίσης προστατεύονται από ξένους εισβολείς όπως τα βακτήρια. Δύο τύποι κυττάρων - οι ινοβλάστες και τα λιποκύτταρα - είναι εγγενείς στον συνδετικό ιστό. Άλλα κύτταρα μεταναστεύουν στον συνδετικό ιστό από την κυκλοφορία του αίματος για να καταπολεμήσουν ασθένειες. Ειδικοί τύποι συνδετικού ιστού - χόνδρος και οστό - έχουν σχεδιαστεί για να είναι ισχυρότεροι και πιο άκαμπτοι από τους περισσότερους συνδετικούς ιστούς.

Σχετικά θέματα

Επιλέξτε μία από τις παρακάτω κατηγορίες για να δείτε σχετικές σελίδες:

Κοινοποιήστε αυτή τη σελίδα

Γράφτηκε από τον John Young

Ο John K. Young είναι συνταξιούχος καθηγητής Κυτταρικής Βιολογίας. Εργάστηκε στο Τμήμα Ανατομίας στο Πανεπιστήμιο Howard College of Medicine στην Ουάσιγκτον, DC για 35 χρόνια, διδάσκοντας στους μαθητές του τα κύτταρα. Κατά τη διάρκεια της καριέρας του, ο Δρ Γιανγκ δημοσίευσε επιστημονικά άρθρα για ένα μέρος του εγκεφάλου που ονομάζεται υποθάλαμος και έγραψε επίσης μια σειρά βιβλίων για τα κύτταρα και τον εγκέφαλο.


Βρίσκεται το NADH σε όλους τους τύπους κυττάρων του ανθρώπινου σώματος; - Βιολογία

Ενήλικα βλαστοκύτταρα (ASCs):

Τα ASC είναι αδιαφοροποίητα κύτταρα που βρίσκονται σε συγκεκριμένους διαφοροποιημένους ιστούς στο σώμα μας και μπορούν να ανανεωθούν ή να δημιουργήσουν νέα κύτταρα που μπορούν να αναπληρώσουν νεκρό ή κατεστραμμένο ιστό. βλαστοκύτταρα.  Ο όρος "σωματικά”" αναφέρεται σε μη αναπαραγωγικά κύτταρα στο σώμα (ωάρια ή σπέρμα).  Τα ASC είναι συνήθως σπάνια σε εγγενείς ιστούς που έχουν καταστήσει δύσκολη τη μελέτη και την εξαγωγή τους για ερευνητικούς σκοπούς .

Διακεκριμένοι πληθυσμοί ASC που κατοικούν στους περισσότερους ιστούς του ανθρώπινου σώματος, δημιουργούν κύτταρα για να αντικαταστήσουν αυτά που χάνονται μέσω φυσιολογικής επισκευής, ασθένειας ή τραυματισμού. Τα ASC βρίσκονται σε όλη τη διάρκεια της ζωής τους σε ιστούς όπως ο ομφάλιος λώρος, ο πλακούντας, ο μυελός των οστών, οι μύες, ο εγκέφαλος, ο λιπώδης ιστός, το δέρμα, το έντερο κ.λπ.   Αυτή η διαδικασία επεκτάθηκε το 1968 όταν τα πρώτα κύτταρα μυελού των οστών ενηλίκων χρησιμοποιήθηκαν σε κλινικές θεραπείες για ασθένειες του αίματος. 

Μελέτες που αποδεικνύουν την ειδικότητα των αναπτυσσόμενων ASCs είναι αμφιλεγόμενες, μερικές δείχνουν ότι τα ASCs μπορούν να δημιουργήσουν μόνο τους κυτταρικούς τύπους του ιστού που κατοικούν, ενώ άλλες έχουν δείξει ότι τα ASC μπορεί να είναι σε θέση να δημιουργήσουν άλλους τύπους ιστών από αυτούς στους οποίους κατοικούν.  Απαιτούνται περισσότερες μελέτες για επιβεβαίωση της διαφωνίας.

Τύποι βλαστοκυττάρων ενηλίκων:

    • Αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα (βλαστικά κύτταρα αίματος)
    • Μεσεγχυματικά Βλαστοκύτταρα
    • Νευρικά βλαστοκύτταρα
    • Επιθηλιακά Βλαστοκύτταρα
    • Βλαστοκύτταρα δέρματος

    Εμβρυϊκά Βλαστοκύτταρα (ESCs):

    Κατά τις ημέρες 3-5 μετά τη γονιμοποίηση και πριν από την εμφύτευση, το έμβρυο (σε αυτό το στάδιο, που ονομάζεται βλαστοκύστη), περιέχει μια εσωτερική κυτταρική μάζα που είναι ικανή να παράγει όλους τους εξειδικευμένους ιστούς που συνθέτουν το ανθρώπινο σώμα.  Τα ESCs είναι προέρχεται από την εσωτερική κυτταρική μάζα ενός εμβρύου που έχει γονιμοποιηθεί in vitro και δωρίζονται για ερευνητικούς σκοπούς μετά από ενημερωμένη συγκατάθεση.  Τα ESC δεν προέρχονται από ωάρια που έχουν γονιμοποιηθεί σε ένα γυναικείο σώμα. 

    Αυτά τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα έχουν τη δυνατότητα να γίνουν σχεδόν οποιοσδήποτε τύπος κυττάρου και βρίσκονται μόνο στα πρώτα στάδια ανάπτυξης.  Οι επιστήμονες ελπίζουν να καταλάβουν πώς αυτά τα κύτταρα διαφοροποιούνται κατά την ανάπτυξη.  Καθώς αρχίζουμε να κατανοούμε αυτές τις αναπτυξιακές διαδικασίες, μπορεί να είναι σε θέση να τα εφαρμόσει σε βλαστοκύτταρα που αναπτύσσονται in vitro και ενδεχομένως να αναγεννηθούν κύτταρα όπως νεύρα, δέρμα, έντερο, ήπαρ κ.λπ. για μεταμόσχευση. 

    Επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPSCs)

    Τα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα είναι βλαστοκύτταρα που δημιουργούνται στο εργαστήριο, ένα ευχάριστο μέσο μεταξύ των ενηλίκων βλαστοκυττάρων και των εμβρυϊκών βλαστοκυττάρων. αναγκάστε το να επανέλθει σε κατάσταση «όπως τα βλαστικά κύτταρα». έρευνα πριν από τη χρήση σε κλινικές θεραπείες.  


    Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα
    42nd και Emile, Omaha, NE 68198
    402-559-4000 | Επικοινωνήστε μαζί μας


    Ένζυμα

    Reinhard Renneberg,. Vanya Loroch, στο Biotechnology for Beginners (Δεύτερη Έκδοση) , 2017

    2.3 Ο ρόλος των συμπαραγόντων στα σύνθετα ένζυμα

    Δεν αποτελούνται όλα τα ένζυμα αποκλειστικά από πρωτεΐνη, όπως και η λυσοζύμη. Πολλά περιλαμβάνουν πρόσθετα χημικά συστατικά ή συμπαράγοντες που χρησιμεύουν ως εργαλεία. Τέτοια ένζυμα είναι γνωστά ως αναγνωρισμένα ένζυμα και έχουν πιο περίπλοκους μηχανισμούς αντίδρασης.

    Οι συμπαράγοντες μπορεί να αποτελούνται από έναν ή περισσότερους ανόργανα ιόντα (όπως Fe 3+ , Mg 2+ , Mn 2+ ή Zn 2+ ) ή πιο πολύπλοκα οργανικά μόρια, γνωστά ως συνένζυμα. Ορισμένα ένζυμα απαιτούν και τους δύο τύπους συμπαραγόντων.

    Τα συνένζυμα είναι οργανικές ενώσεις που συνδέονται με την ενεργό θέση των ενζύμων ή κοντά σε αυτήν. Τροποποιούν τη δομή του υποστρώματος ή μετακινούν ηλεκτρόνια, πρωτόνια και χημικές ομάδες εμπρός και πίσω μεταξύ ενζύμου και υποστρώματος, διαπραγματεύοντας σημαντικές αποστάσεις μέσα στο γιγάντιο μόριο ενζύμου. Όταν εξαντληθούν, διαχωρίζονται από το μόριο.

    Πολλά συνένζυμα προέρχονται από πρόδρομες ουσίες βιταμινών, γεγονός που εξηγεί γιατί χρειαζόμαστε μια συνεχή παροχή χαμηλού επιπέδου ορισμένων βιταμινών. Ένα από τα πιο απαραίτητα συνένζυμα, το NAD + (δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης), προέρχεται από τη νιασίνη. Οι περισσότερες υδατοδιαλυτές βιταμίνες της ομάδας βιταμινών Β δρουν ως πρόδρομες ουσίες συνενζύμων όπως η νιασίνη.

    Otto Heinrich Warburg (1883-1970, Εικ. 2.3) ανακάλυψαν το αναπνευστικό ένζυμο κυτοχρωμική οξειδάση (Εικ. 1.14) και NAD. Η ανακάλυψή του και η επακόλουθη δομική ανάλυση ήταν μια από τις λαμπρές ώρες της σύγχρονης βιοχημείας. Ελλείψει νιασίνης στη διατροφή, ορισμένα ένζυμα (π.χ. αφυδρογονάσες) δεν μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά στο σώμα. Ο προσβεβλημένος άνθρωπος θα αναπτύξει πελλάγρα, μια ασθένεια που προκαλείται από ανεπάρκεια βιταμίνης Β (νιασίνη). Ο Otto Warburg ανέπτυξε μια οπτική δοκιμή καθιστώντας δυνατό τον ποσοτικό προσδιορισμό του ανηγμένου NADH σε μήκος κύματος 340 nm (το οξειδωμένο NAD + δεν απορροφά φως σε αυτό το μήκος κύματος). Ήταν πλέον δυνατό να μετρηθούν οι βασικές ενζυμικές αντιδράσεις, όπως η ανίχνευση της γλυκόζης χρησιμοποιώντας αφυδρογονάση γλυκόζης (βλ. Κεφάλαιο: Αναλυτική Βιοτεχνολογία και Ανθρώπινο Γονιδίωμα).

    Εικόνα 2.3. Ο Otto Heinrich Warburg (1883-1970) ανακάλυψε τον συμπαράγοντα νικοτιναμίδη αδενίνη δινουκλεοτίδιο (NAD) και αναπνευστικά ένζυμα που περιέχουν σίδηρο, όπως η οξειδάση του κυτοχρώματος (βλ. Εικ. 1.14). Του απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1941.

    Στην εποχή μας, βιταμίνες σαν σι2 (ριβοφλαβίνη), σι12 (κυανοκοβαλαμίνη), και ντο (ασκορβικό οξύ) παράγονται από τον τόνο χρησιμοποιώντας βιοτεχνολογικές μεθόδους (βλ. Κεφάλαιο: Λευκή Βιοτεχνολογία: Κύτταρα ως Συνθετικά Εργοστάσια ).

    Συμπαράγοντες που είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένα με το ένζυμο ονομάζονται προσθετικές ομάδες. Το δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης δρα ως προσθετική ομάδα για τον ΘΕΟ. Η υπεροξειδάση και το κυτόχρωμα P-450 περιέχουν α ομάδα αίμης, όπως βρίσκεται στη μυοσφαιρίνη και την αιμοσφαιρίνη. Η ίδια η ομάδα αίμης αποτελείται από έναν δακτύλιο πορφυρίνης που ενσωματώνει ένα ιόν σιδήρου στο κέντρο του.

    ΣυνένζυμαΑντίθετα, έχουν μόνο χαλαρούς δεσμούς και, όπως και τα υποστρώματα, υφίστανται αλλαγές στη διαδικασία σύνδεσης και εξαντλούνται. Σε αντίθεση με τα υποστρώματα, ωστόσο, συνδέονται με μια ολόκληρη σειρά ενζύμων (π.χ. NADH και NADPH σχεδόν όλων των αφυδρογονασών) και αναγεννώνται και ανακυκλώνονται μέσα στα κύτταρα (βλ. Ενότητα 2.13). Τα ένζυμα που συνδέονται με το ίδιο συνένζυμο συνήθως μοιάζουν μεταξύ τους στους χημικούς μηχανισμούς τους.

    Ενώ αναφερθήκαμε στο συμπαράγοντες Ως «εργαλεία», το πρωτεϊνικό τμήμα του ενζύμου είναι ο «τεχνίτης» που χρησιμοποιεί αυτά τα εργαλεία, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την αποτελεσματικότητά τους. Όπως πάντα, τεχνίτες και εργαλεία βασίζονται ο ένας στον άλλο για να πετύχουν το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα.


    Πώς λειτουργεί το νόμισμα ελεύθερης ενέργειας

    Οι συζευγμένες αντιδράσεις χρησιμοποιούνται συχνά στο σώμα για να οδηγήσουν σημαντικές βιοχημικές διεργασίες. Ξεχωριστές χημικές αντιδράσεις μπορούν να προστεθούν μαζί για να σχηματίσουν μια καθαρή αντίδραση. Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας (D G) για την καθαρή αντίδραση δίνεται από το άθροισμα των μεταβολών της ελεύθερης ενέργειας για τις επιμέρους αντιδράσεις. Για παράδειγμα, η φωσφορυλίωση της γλυκερίνης είναι ένα απαραίτητο βήμα για το σχηματισμό των φωσφολιπιδίων που περιλαμβάνουν τις κυτταρικές μεμβράνες. (Θυμηθείτε από το πείραμα, "Μεμβράνες και πρωτεΐνες: διάλυση, απορρυπαντικά και βαθμίδες πρωτονίων", ότι τα φωσφολιπίδια που σχηματίζουν τις κυτταρικές μεμβράνες σχηματίζονται από γλυκερίνη με μια φωσφορική ομάδα και δύο αλυσίδες λιπαρών οξέων συνδεδεμένες.) Αυτό το βήμα στην πραγματικότητα αποτελείται από δύο αντιδράσεις : (1) η φωσφορυλίωση της γλυκερίνης και (2) η αποφωσφορυλίωση του ATP (το μόριο ελεύθερης ενέργειας-νόμισμα). Οι αντιδράσεις μπορούν να προστεθούν όπως φαίνεται στις Εξισώσεις 2-4, παρακάτω:

    Το ATP είναι το πιο σημαντικό μόριο «χωρίς ενέργεια-νόμισμα» σε ζωντανούς οργανισμούς (βλ. Εικόνα 2, παρακάτω). Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) είναι ένα χρήσιμο νόμισμα ελεύθερης ενέργειας επειδή η αντίδραση αποφωσφορυλίωσης είναι πολύ αυθόρμητη δηλ. απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα ελεύθερης ενέργειας (30,5 kJ/mol). Έτσι, η αντίδραση αποφωσφορυλίωσης του ATP σε ADP και ανόργανα φωσφορικά (Εξίσωση 3) συχνά συνδέεται με μη αυθόρμητες αντιδράσεις (π.χ., Εξίσωση 2) ​​για να τους οδηγήσει προς τα εμπρός. Η χρήση του ATP από τον οργανισμό ως νομίσματος ελεύθερης ενέργειας είναι μια πολύ αποτελεσματική στρατηγική για την πρόκληση ζωτικών μη αυθόρμητων αντιδράσεων.

    Σχήμα 2

    Αυτή είναι η δισδιάστατη (ChemDraw) δομή του ATP, τριφωσφορικής αδενοσίνης. Η απομάκρυνση μιας φωσφορικής ομάδας (πράσινης) από το ATP απαιτεί τη διάσπαση ενός δεσμού (μπλε) και οδηγεί σε μεγάλη απελευθέρωση ελεύθερης ενέργειας. Η απομάκρυνση αυτής της φωσφορικής ομάδας (πράσινης) έχει ως αποτέλεσμα ADP, διφωσφορική αδενοσίνη.

    Καθώς αυτές οι συνδυασμένες αντιδράσεις (π.χ., Οι εξισώσεις 2-4) εμφανίζονται, καταναλώνουμε το ATP. Σε ένα τυπικό κύτταρο, ένα μόριο ATP χρησιμοποιείται μέσα σε ένα λεπτό από τον σχηματισμό του. Κατά τη διάρκεια της έντονης άσκησης, το ποσοστό χρήσης του ATP είναι ακόμη υψηλότερο. Ως εκ τούτου, η παροχή ATP πρέπει να αναγεννηθεί. Καταναλώνουμε τροφή για να παρέχουμε ενέργεια στο σώμα, αλλά η πλειονότητα της ενέργειας στα τρόφιμα δεν είναι με τη μορφή ATP. Το σώμα χρησιμοποιεί ενέργεια από άλλα θρεπτικά συστατικά στη διατροφή για να παράγει ATP μέσω αντιδράσεων οξείδωσης-μείωσης (Εικόνα 3).

    Εικόνα 3

    Αυτό το διάγραμμα ροής δείχνει ότι η ενέργεια που χρησιμοποιεί το σώμα για τις πολλές δραστηριότητές του προέρχεται τελικά από τη χημική ενέργεια στο φαγητό μας. Η χημική ενέργεια στα τρόφιμα μας μετατρέπεται σε αναγωγικούς παράγοντες (NADH και FADH2). Αυτοί οι αναγωγικοί παράγοντες χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για την παραγωγή ΑΤΡ. Το ATP αποθηκεύει χημική ενέργεια, έτσι ώστε να είναι διαθέσιμη στο σώμα σε μια εύκολα προσβάσιμη μορφή.

    Πώς χρησιμοποιούνται τα τρόφιμα για την παραγωγή των αναγωγικών παραγόντων που απαιτούνται για την παραγωγή του ATP;

    Για να παραχθεί ATP, πρέπει να απορροφηθεί ενέργεια. Αυτή η ενέργεια παρέχεται από τα τρόφιμα που τρώμε και στη συνέχεια χρησιμοποιείται για τη σύνθεση δύο αναγωγικών παραγόντων, του NADH και του FADH2 που απαιτούνται για την παραγωγή ATP. Ένα από τα κύρια θρεπτικά συστατικά που αποδίδουν ενέργεια στη διατροφή μας είναι γλυκόζη (δείτε τη δομή στον Πίνακα 1 στο μπλε πλαίσιο παρακάτω), μια απλή ζάχαρη έξι άνθρακα που μπορεί να διασπαστεί από το σώμα. Όταν οι χημικοί δεσμοί στη γλυκόζη σπάσουν, απελευθερώνεται ελεύθερη ενέργεια. Η πλήρης διάσπαση της γλυκόζης σε CO2 λαμβάνει χώρα σε δύο διεργασίες: τη γλυκόλυση και τον κύκλο κιτρικού οξέος. Οι αντιδράσεις για αυτές τις δύο διαδικασίες φαίνονται στο μπλε πλαίσιο παρακάτω.

    Αντιδράσεις για τη γλυκόλυση και τον κύκλο κιτρικού οξέος

    Η πρώτη διαδικασία στη διάσπαση της γλυκόζης είναι γλυκόλυση (Εξίσωση 5), στην οποία η γλυκόζη διασπάται σε δύο μόρια τριών άνθρακα γνωστά ως πυροσταφυλικό. Το πυροσταφυλικό στη συνέχεια μετατρέπεται σε ακετυλ CoA (ακετυλ συνένζυμο Α) και διοξείδιο του άνθρακα σε ένα ενδιάμεσο στάδιο (Εξίσωση 6). Στη δεύτερη διαδικασία, γνωστή ως το κύκλος του κιτρικού οξέος (Εξίσωση 7), τα μόρια τριών άνθρακα διασπώνται περαιτέρω σε διοξείδιο του άνθρακα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη διάσπαση της γλυκόζης (κόκκινο) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φωσφορυλίωση (προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας στο) ADP, σχηματίζοντας ATP (πράσινο). Οι καθαρές αντιδράσεις για τη γλυκόλυση (Εξίσωση 5) και τον κύκλο κιτρικού οξέος (Εξίσωση 7) φαίνονται παρακάτω. (Σημείωση: Στις παρακάτω εξισώσεις, η γλυκόζη και οι ενώσεις άνθρακα στις οποίες διασπάται η γλυκόζη φαίνονται με κόκκινο χρώμα τα μόρια του ενεργειακού νομίσματος φαίνονται με πράσινο χρώμα και οι αναγωγικοί παράγοντες που χρησιμοποιούνται στη σύνθεση του ATP φαίνονται με μπλε χρώμα.)

    Γλυκόλυση

    Εξ ου και η συνολική αντίδραση για την οξείδωση του NADH σε συνδυασμό με την αναγωγή του Ο2 έχει αρνητική μεταβολή στην ελεύθερη ενέργεια ( D G = -220 kJ ) δηλ. είναι αυθόρμητη. Έτσι, όσο υψηλότερο είναι το ηλεκτρικό δυναμικό μιας αντίδρασης μισής μείωσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση για το είδος να δέχεται ένα ηλεκτρόνιο.

    Όπως και στο παραπάνω πλαίσιο, το ηλεκτρικό δυναμικό για τη συνολική αντίδραση (μεταφορά ηλεκτρονίων) μεταξύ δύο φορέων ηλεκτρονίων είναι το άθροισμα των δυναμικών για τις δύο μισές αντιδράσεις. Εφόσον η πιθανότητα για τη συνολική αντίδραση είναι θετική, η αντίδραση είναι αυθόρμητη. Ως εκ τούτου, από τον Πίνακα 2 παρακάτω, βλέπουμε ότι το κυτόχρωμα c1 (μέρος του συμπλόκου της αναγωγάσης του κυτοχρώματος, #3 στο Σχήμα 9) μπορεί να μεταφέρει αυθόρμητα ένα ηλεκτρόνιο στο κυτόχρωμα c (#4 στο Σχήμα 9). Η καθαρή αντίδραση δίνεται από την Εξίσωση 16, παρακάτω.

    μειωμένο κυτόχρωμα γ1 --> οξειδωμένο κυτόχρωμα γ1 + e - μι οξείδωση = - ,220 V (14)
    οξειδωμένο κυτόχρωμα c + e - --> ανηγμένο κυτόχρωμα γ μι μείωση = ,250 V (15)
    NET: μειωμένο cyt γ1 + οξειδωμένο cyt c -->
    οξειδωμένο κύτταρο γ1 + μειωμένο cyt γ
    μι rxn = 0,030 V (16) Αυθόρμητη

    Μπορούμε επίσης να δούμε από τον Πίνακα 2 ότι το κυτόχρωμα c1 δεν μπορώ μεταφέρετε αυθόρμητα ένα ηλεκτρόνιο στο κυτόχρωμα b (Εξίσωση 19):

    μειωμένη κυτταρίτιδα γ1 --> οξειδωμένο cyt γ1 + e - μι οξείδωση = - ,220 V (17)
    οξειδωμένο cyt b + e - --> ανηγμένο cyt β μι μείωση = - 0,34 V (18)
    NET: μειωμένο cyt γ1 + οξειδωμένο cyt c -->
    οξειδωμένο κύτταρο γ1 + μειωμένο cyt γ
    μι rxn = - 0,56 V (19) ΟΧΙ Αυθόρμητη

    Ο Πίνακας 2 παραθέτει τα δυναμικά αναγωγής για καθεμία από τις πρωτεΐνες του κυτοχρώματος (δηλ. τα τρία τελευταία βήματα στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων πριν τα ηλεκτρόνια γίνουν αποδεκτά από τον Ο2) εμπλέκονται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Σημειώστε ότι κάθε μεταφορά ηλεκτρονίου είναι σε ένα κυτόχρωμα με υψηλότερο δυναμικό μείωσης από το προηγούμενο κυτόχρωμα. Όπως περιγράφεται στο παραπάνω πλαίσιο και φαίνεται στις Εξισώσεις 14-19, μια αύξηση του δυναμικού οδηγεί σε μείωση του D G (Εξίσωση 13), και έτσι η μεταφορά ηλεκτρονίων μέσω της αλυσίδας είναι αυθόρμητη.

    Σύνθετη ονομασία

    Μισή Αντίδραση

    Δυνατότητα μείωσης

    (γνωστό και ως κυτόχρωμα b-c1 συγκρότημα)

    (3 στην Εικόνα 9)

    (4 στην Εικόνα 9)

    (5 στην Εικόνα 9)

    Πίνακας 2

    Για να δείτε τα μόρια του κυτοχρώματος διαδραστικά χρησιμοποιώντας το RASMOL, κάντε κλικ στο όνομα του συμπλέγματος για να κατεβάσετε το αρχείο pdb.

    Ως εκ τούτου, η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (η οποία λειτουργεί λόγω της διαφοράς στα δυναμικά μείωσης) οδηγεί σε μεγάλη κλίση συγκέντρωσης για το H + . Όπως θα δούμε παρακάτω, αυτή η τεράστια κλίση συγκέντρωσης οδηγεί στην παραγωγή ΑΤΡ.

    Ερωτήσεις σχετικά με φορείς ηλεκτρονίων: Βήματα στην Αλυσίδα Ηλεκτρονίων-Μεταφοράς Δυνατότητες μείωσης και σχέση με την ελεύθερη ενέργεια

    • Εν συντομία, εξηγήστε γιατί τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν από την αναγωγάση NADH-Q, στην ουβικινόνη (Q), στην αναγωγάση του κυτοχρώματος, αντί προς την αντίθετη κατεύθυνση.
    • Ένα αποτέλεσμα της μεταφοράς ηλεκτρονίων από την αναγωγάση NADH-Q προς τα κάτω στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων είναι ότι αυξάνεται η συγκέντρωση των πρωτονίων (ιόντα H +) στον διαμεμβρανικό χώρο. Θα μπορούσαν τα κύτταρα να μετακινήσουν πρωτόνια (ιόντα H +) από τη μήτρα στον διαμεμβρανικό χώρο χωρίς να μεταφέρουν ηλεκτρόνια; Γιατί ή γιατί όχι?

    ATP Synthetase: Παραγωγή ATP

    Είδαμε ότι η αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων δημιουργεί μια μεγάλη κλίση πρωτονίων κατά μήκος της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης. Αλλά θυμηθείτε το Ο απώτερος στόχος της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης είναι η παραγωγή ATP για την παροχή άμεσα διαθέσιμης δωρεάν ενέργειας για τον οργανισμό. Πώς συμβαίνει αυτό; Εκτός από τις πρωτεΐνες-φορείς ηλεκτρονίων που είναι ενσωματωμένες στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, μια ειδική πρωτεΐνη που ονομάζεται ΑΤΡ συνθετάση (Εικόνα 9, η πρωτεΐνη του κόκκινου χρώματος) είναι επίσης ενσωματωμένη σε αυτή τη μεμβράνη. Η συνθετάση ATP χρησιμοποιεί τη βαθμίδα πρωτονίων που δημιουργείται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για να οδηγήσει την αντίδραση φωσφορυλίωσης που παράγει ATP (Εικόνα 7γ).

    Η συνθετάση ATP είναι μια πρωτεΐνη που αποτελείται από δύο σημαντικά τμήματα: ένα διαμεμβρανικό κανάλι πρωτονίων και ένα καταλυτικό συστατικό που βρίσκεται μέσα στη μήτρα. Το τμήμα πρωτονίου-καναλιού επιτρέπει στα ιόντα H + να διαχέονται από τον διαμεμβρανικό χώρο, όπου η συγκέντρωση είναι υψηλή, στη μήτρα, όπου η συγκέντρωση είναι χαμηλή. Θυμηθείτε από το φροντιστήριο Kidney Dialysis ότι τα σωματίδια διαχέονται αυθόρμητα από περιοχές υψηλής συγκέντρωσης σε περιοχές χαμηλής συγκέντρωσης. Έτσι, δεδομένου ότι η διάχυση των πρωτονίων μέσω του συστατικού του καναλιού της συνθετάσης ATP είναι αυθόρμητη, αυτή η διαδικασία συνοδεύεται από μια αρνητική αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια (δηλ. απελευθερώνεται ελεύθερη ενέργεια). Το καταλυτικό συστατικό της συνθετάσης ATP έχει μια θέση όπου μπορεί να εισέλθει η ADP. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας την ελεύθερη ενέργεια που απελευθερώνεται από την αυθόρμητη διάχυση πρωτονίων μέσω του τμήματος του καναλιού, σχηματίζεται ένας δεσμός μεταξύ του ADP και μιας ομάδας ελεύθερης φωσφορικού, δημιουργώντας ένα μόριο ATP. Στη συνέχεια, το ATP απελευθερώνεται από τη θέση αντίδρασης και ένα νέο μόριο ADP μπορεί να εισέλθει για να φωσφορυλιωθεί.

    Ερωτήσεις σχετικά με το ATP Synthetase: Παραγωγή ATP


    Συζήτηση

    Υπάρχει ένας αριθμός παραγόντων που υποστηρίζουν την υποκείμενη υπόθεσή μας ότι ο φθορισμός που μετρήθηκε σε αυτή τη μελέτη προέρχεται από το συνένζυμο NADH. Στα επιθηλιακά κύτταρα του μαστού (MCF10A pZIP), υπάρχουν τρία βασικά φθοροφόρα: NADH, δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης (FAD) και τρυπτοφάνη, τα φασματικά χαρακτηριστικά των οποίων έχουν χαρακτηριστεί προηγουμένως (28). Στο ισοδύναμο μήκος κύματος διέγερσης ενός φωτονίου που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη (370 nm), το φάσμα φθορισμού που μετρήθηκε από τα κύτταρα MCF10A pZIP έχει το ίδιο φάσμα με το NADH (28). Δεύτερον, είναι ευρέως γνωστό ότι η προσθήκη KCN σε κύτταρα θα αναστείλει τη μεταφορά ηλεκτρονίων και συνεπώς την αναλογία NADH και NAD + (29). Αυτό θα προκαλέσει αύξηση της έντασης φθορισμού του NADH. Στη μελέτη KCN που αναφέρεται σε αυτό το άρθρο, η ένταση φθορισμού αυξήθηκε κατά ~ 1,3 μετά την προσθήκη του KCN, κάτι που είναι σύμφωνο με αυτό που αναμένεται (25-27). Τέλος, ο μέσος χρόνος ζωής φθορισμού που καταγράφηκε για τα δύο είδη που εκπέμπουν φθορισμό στα κύτταρα pZIP MCF10A σε αυτή τη μελέτη είναι συνεπής με αυτόν που αναφέρεται για το ελεύθερο και δεσμευμένο NADH στη βιβλιογραφία (17, 24, 25). Είναι απίθανο η τρυπτοφάνη να συμβάλλει στον φθορισμό σε μήκος κύματος διέγερσης δύο φωτονίων 740 nm, επειδή έχει κορυφή απορρόφησης ενός φωτονίου ~280 nm (30). Η αποτελεσματική διέγερση της τρυπτοφάνης με δύο φωτόνια μπορεί να επιτευχθεί σε μήκος κύματος ~560 nm (30), που απέχει πολύ από τη διέγερση των 740 nm που χρησιμοποιήθηκε στα πειράματά μας. Αυτό, σε συνδυασμό με το γεγονός ότι σε σύγκριση με το NADH και το FAD, η τρυπτοφάνη έχει ιδιαίτερα χαμηλή διατομή απορρόφησης δύο φωτονίων (31), θα την θεωρούσε απίθανη πηγή του φθορισμού που μετρήθηκε σε αυτή τη μελέτη. Θα πρέπει επίσης να επισημανθεί ότι οι μετρούμενες διάρκειες ζωής φθορισμού στα Αποτελέσματα (Επίδραση της συρροής των κυττάρων στη διάρκεια ζωής και την αναλογία του ελεύθερου και δεσμευμένου με πρωτεΐνη NADH) είναι μικρότερες σε όλες τις περιπτώσεις κατά ~2 σε σύγκριση με αυτόν που αναφέρεται για FAD (24 ).

    Μια αύξηση στη συρροή των κυττάρων αυξάνει τον συνωστισμό των κυττάρων και έτσι πιθανότατα μειώνει την κατανάλωση οξυγόνου. Μια μείωση στην κατανάλωση οξυγόνου θα αυξήσει με τη σειρά της την αναλογία NADH/NAD +. Μπορεί να συναχθεί από τα αποτελέσματα της μελέτης ελέγχου ότι μια μείωση στη διάρκεια ζωής του φθορισμού τόσο των ελεύθερων όσο και των συνδεδεμένων με την πρωτεΐνη συστατικών του NADH και η μείωση της συμβολής του NADH που συνδέεται με την πρωτεΐνη με την αυξανόμενη συρροή σχετίζεται με μια αύξηση της αναλογία NADH/NAD +.

    Η επεξεργασία KCN αναστέλλει τη μεταφορά ηλεκτρονίων ( 29). Αυτό θα πρέπει επίσης να οδηγήσει σε αύξηση της αναλογίας NADH/NAD +. Έτσι, μπορεί να συναχθεί ότι η μείωση στη διάρκεια ζωής φθορισμού των ελεύθερων και συνδεδεμένων με πρωτεΐνη συστατικών του NADH κυττάρων που έχουν υποστεί αγωγή με KCN σε συρροές 25.000 και 100.000 και μια μείωση στη συμβολή του συνδεδεμένου με πρωτεΐνη NADH κυττάρων που έχουν υποστεί αγωγή με KCN και στις τρεις συμβολές σχετίζεται με αυξημένη αναλογία NADH/NAD +. Αυτό επιβεβαιώνει τα πειραματικά ευρήματα από τη μελέτη ελέγχου. Ωστόσο, η έλλειψη στατιστικά σημαντικών διαφορών μεταξύ της διάρκειας ζωής φθορισμού του δεσμευμένου με πρωτεΐνη και του ελεύθερου NADH στα κύτταρα που έχουν υποστεί αγωγή με KCN και στα κύτταρα ελέγχου σε συρροή 1.000.000 δεν είναι σαφής αυτή τη στιγμή. Εικάζεται ότι η θεραπεία με KCN δεν επηρεάζει περαιτέρω την αναλογία NADH/NAD + των πλήρως συρρέοντων κυττάρων.

    Ο ορός είναι γεμάτος πρόδρομες ουσίες τόσο για τη γλυκόλυση (όπως η γλυκόζη) όσο και για τον κύκλο του κιτρικού οξέος (όπως το πυροσταφυλικό), που υπό κανονικές συνθήκες είναι απαραίτητες για τον κυτταρικό μεταβολισμό (29). Επομένως, η απομάκρυνση του ορού αναμένεται να επιβραδύνει τον κυτταρικό μεταβολισμό και να μετατοπίσει την αναλογία μείωσης-οξείδωσης προς αυξημένο NADH. Έτσι, δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι τα κύτταρα που στερούνται ορού και τα κύτταρα που έχουν υποστεί αγωγή με KCN αποδίδουν παρόμοιες αλλαγές στη διάρκεια ζωής του φθορισμού και τις σχετικές συνεισφορές του ελεύθερου και συνδεδεμένου με πρωτεΐνη NADH σε σχέση με εκείνη των κυττάρων ελέγχου.

    Προηγούμενες μελέτες του NADH σε κυτταροκαλλιέργεια διαπίστωσαν ότι η αποτελεσματική διάρκεια ζωής του NADH (μέση διάρκεια ζωής του ελεύθερου και συνδεδεμένου με πρωτεΐνη NADH) μειώνεται με το οξειδωτικό στρες που προκαλείται με τον αναστολέα της αναπνευστικής αλυσίδας ροτενόνη (17). Το KCN, όπως και η ροτενόνη, είναι ένας αναστολέας της αναπνευστικής αλυσίδας και έχει παρόμοια επίδραση στη διάρκεια ζωής του ελεύθερου και συνδεδεμένου με πρωτεΐνες NADH στη μελέτη μας. Σε μια άλλη μελέτη, η πολυφωτονική μικροσκοπία της διάρκειας ζωής και η ανισοτροπία σε φέτες ιστού εγκεφάλου αποκάλυψαν μείωση της διάρκειας ζωής με υποξία και αυτό αποδόθηκε σε ανακατανομή του δεσμευμένου με πρωτεΐνη NADH σε θέσεις δέσμευσης ενζύμων με μικρότερη διάρκεια ζωής και λόγω μείωσης της διάρκειας ζωής του ελεύθερου NADH. 32). Η θεραπεία με KCN, όπως η υποξία, προκάλεσε μείωση στη διάρκεια ζωής τόσο του δεσμευμένου σε πρωτεΐνες όσο και του ελεύθερου NADH στη μελέτη μας. Τόσο το KCN όσο και η υποξία προκαλούν αύξηση της αναλογίας NADH/NAD + (το KCN αναστέλλει τη μεταφορά ηλεκτρονίων από το NADH στο οξυγόνο και η υποξία μειώνει την παροχή οξυγόνου που μπορεί να δεχθεί ηλεκτρόνια από το NADH). Έτσι, η συντόμευση της διάρκειας ζωής που προκαλείται τόσο από την υποξία όσο και από την KCN σχετίζεται πιθανότατα με αυξημένη αναλογία NADH/NAD + .

    Εκτός από την απεικόνιση καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής, προσδιορίστηκε ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός χρησιμοποιώντας χρώση ιωδιούχου προπιδίου και κυτταρομετρία ροής στον ορό και τα κύτταρα ελέγχου στις τρεις διαφορετικές συρροές. Ο μέσος όρος των αποτελεσμάτων από ένα σύνολο δύο ανεξάρτητων πειραμάτων έδειξαν ότι υπάρχει αμελητέα διαφορά στο ποσοστό των κυττάρων στο S-G2-Μ φάση για τα κύτταρα μάρτυρα ή λιμοκτονίας ορού σε διαφορετικές συρροές. Ωστόσο, ένα παράλληλο πείραμα απεικόνισης που έγινε σε κύτταρα που τοποθετήθηκαν σε πλάκες την ίδια ημέρα και υπό τις ίδιες συνθήκες έδειξε μείωση στη διάρκεια ζωής φθορισμού του ελεύθερου και συνδεδεμένου με πρωτεΐνες NADH και μείωση της συμβολής του συνδεδεμένου με πρωτεΐνη NADH με αυξημένη πυκνότητα επιμετάλλωσης και ορό λιμοκτονία (σύμφωνα με τα Σχ. 4 και 5). Αυτή η πρόσθετη μελέτη δείχνει ότι οι παρατηρούμενες αλλαγές στις μεταβλητές διάρκειας ζωής του φθορισμού δεν οφείλονται σε αλλαγές στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων.

    Στην τρέχουσα μελέτη, πραγματοποιήθηκαν αναλύσεις διάρκειας ζωής σε πολλά εικονοστοιχεία ανά κύτταρο (τα οποία ταυτοποιήθηκαν αυθαίρετα από την κυτταροπλασματική περιοχή). Για να ελεγχθεί η ευρωστία αυτής της προσέγγισης, πραγματοποιήθηκαν επίσης αναλύσεις διάρκειας ζωής σε όλα τα εικονοστοιχεία από την κυτταροπλασματική περιοχή του κυττάρου. Και οι δύο μέθοδοι ανάλυσης απέδωσαν πολύ παρόμοια αποτελέσματα (αυτό αξιολογήθηκε μόνο σε εικόνες που συλλέχθηκαν από κύτταρα ελέγχου σε διαφορετικές συρροές) υποδεικνύοντας έτσι ότι η μέθοδος ανάλυσης δεν επηρεάζει τα συμπεράσματα που αναφέρονται σε αυτήν τη μελέτη.


    Διαφορά μεταξύ Πολυδύναμου και Παντοδύναμου

    Ολόκληρο το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από πάνω από 200 τύπους κυττάρων. Όλοι αυτοί οι τύποι κυττάρων προέρχονται βασικά από έναν μόνο τύπο κυττάρου που ονομάζεται «βλαστικά κύτταρα». Βλαστοκύτταρα ορίζονται ως τα κύτταρα που έχουν την ικανότητα να ανανεώνονται και να διαφοροποιούνται σε έναν ή σε όλους τους περισσότερους από 200 τύπους κυττάρων που συνθέτουν ολόκληρο το σώμα. Υπάρχουν τέσσερα διαφορετικά βλαστοκύτταρα που βρίσκονται στο σώμα μονοδύναμος, που δημιουργεί μόνο έναν τύπο κυττάρου, πολυδύναμος, που παράγει περιορισμένο αριθμό τύπων κυττάρων, παντοδύναμος, που σχηματίζει όλους τους τύπους κυττάρων σε οποιοδήποτε στάδιο ανάπτυξης, και πολυδύναμος, που δημιουργεί όλους τους τύπους κυττάρων στο σώμα των ενηλίκων. Από αυτούς τους τέσσερις τύπους, οι πολυδύναμοι και οι παντοδύναμοι έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν οποιοδήποτε κυτταρικό τύπο σε διαφορετικά στάδια της ανθρώπινης ανάπτυξης.

    Πολυδύναμος

    Τα πολυδύναμα κύτταρα είναι τα βλαστοκύτταρα που δημιουργούν οποιοδήποτε είδος κυττάρων που αναπτύσσονται και από τα τρία εμβρυϊκά βλαστικά στρώματα, συμπεριλαμβανομένων ενδόδερμα, εξώδερμα και μεσόδερμα. Αυτό σημαίνει ότι τα πολυδύναμα κύτταρα μπορούν να σχηματίσουν οποιοδήποτε τύπο κυττάρου στο ενήλικο σώμα. Τα πολυδύναμα κύτταρα έχουν τις ίδιες δυνατότητες με τα παντοδύναμα κύτταρα με μια εξαίρεση δεν σχηματίζουν τροφοβλάστη. Εξαιτίας αυτής της εξαίρεσης, τα πολυδύναμα κύτταρα δεν μπορούν να εξελιχθούν σε πλήρες ανθρώπινο ον.

    Το παντοδύναμο κύτταρο ορίζεται ως το κύτταρο που έχει την ικανότητα να δημιουργεί όλους τους τύπους κυττάρων σε έναν οργανισμό σε οποιοδήποτε στάδιο ανάπτυξης. Σε αντίθεση με τα άλλα βλαστοκύτταρα, τα παντοδύναμα βλαστοκύτταρα είναι εξαιρετικά σπάνια. Στον άνθρωπο, σχηματίζονται μόνο τα πρώτα οκτώ κύτταρα ζυγωτός είναι μόνο παντοδύναμα καθώς έχουν την ικανότητα να μετατραπούν σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. Επομένως, σε αντίθεση με τα άλλα βλαστοκύτταρα, τα παντοδύναμα κύτταρα έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν έναν ολόκληρο άνθρωπο.

    Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Pluripotent και Totipotent;

    • Τα παντοδύναμα κύτταρα έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν οποιονδήποτε κυτταρικό τύπο σε οποιοδήποτε στάδιο ανάπτυξης, ενώ τα πολυδύναμα κύτταρα έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν οποιονδήποτε τύπο κυττάρου μετά τις πρώτες λίγες διασπάσεις έμβρυο.

    • Όλα τα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των πολυδύναμων κυττάρων, προέρχονται από παντοδύναμα κύτταρα κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη.

    • Σε αντίθεση με το πολυδύναμο, το παντοδύναμο είναι εξαιρετικά σπάνιο.

    • Σε αντίθεση με τα πολυδύναμα κύτταρα, τα παντοδύναμα κύτταρα έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν έναν ολόκληρο άνθρωπο.

    • Ο ολοκληρωτικός σχηματίζει την τροφοβλάστη, ενώ ο πολυδύναμος όχι.

    • Τα παντοδύναμα κύτταρα έχουν δυνατότητα να γίνουν έμβρυο, ενώ τα πολυδύναμα κύτταρα δεν έχουν.


    Υλικά και μέθοδοι

    Μέσα και Στελέχη. Mtb H37Rv ήταν δώρο από τον C. Imperatrice (Clinical Infectious Diseases, Hospital of the University of Pennsylvania) και Mycobacterium smegmatis Το Mc 2 155 ελήφθη από τον V. Mizrahi (National Health Laboratory Service, Γιοχάνεσμπουργκ). Τα βακτήρια καλλιεργήθηκαν σε ζωμό 7Η9 συμπληρωμένο με 10% ελαϊκό οξύ-λευκωματίνη-καταλάση δεξτρόζης/0,5% γλυκερόλη/0,05% Tween 80. Στερεό άγαρ (15 g/λίτρο) προστέθηκε σε υγρό μέσο για τη δημιουργία στερεών μέσων όπως απαιτείται.

    Φασματοσκοπία. Αερόβια καλλιέργεια, ακτινοβολούμενο με γάμμα Mtb H37Rv λήφθηκαν ολόκληρα κύτταρα από τον John Belisle (Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, Fort Collins) στο πλαίσιο του Εθνικού Ινστιτούτου Αλλεργίας και Λοιμωδών Νοσημάτων ΝΟ1-Α1-75320. Τα κύτταρα (12 g υγρού βάρους) πλύθηκαν με 10 ml ρυθμιστικού φωσφορικού-διγιτονίνης (50 mM φωσφορικό νάτριο, ρΗ 7,4, που περιείχε 0,1% διγιτονίνη) και επαναιωρήθηκαν στο ίδιο ρυθμιστικό διάλυμα. Τα βακτήρια λύθηκαν με διέλευση μέσω γαλλικής πρέσας στα 14.000 kPa και το εναιώρημα φυγοκεντρήθηκε στα 12.000 × σολ για 15 λεπτά για να αφαιρέσετε τα κυτταρικά υπολείμματα. Το υπερκείμενο διαυγάστηκε περαιτέρω με φυγοκέντρηση στα 50.000 χ σολ για 50 λεπτά. Αυτό το υπερκείμενο χρησιμοποιήθηκε ως κλάσμα που περιέχει μεμβράνη (ή εκχύλισμα χωρίς κύτταρα) για φασματικές μελέτες. Για την απομόνωση κυτταρικών μεμβρανών, τα 50.000 × σολ Το υπερκείμενο φυγοκεντρήθηκε στα 150.000 χ σολ για 60 λεπτά. Το σφαιρίδιο που προέκυψε πλύθηκε με ρυθμιστικό φωσφορικού-διγιτονίνης, επαναιωρήθηκε και στη συνέχεια φυγοκεντρήθηκε στις 150.000 × σολ για 60 λεπτά για δεύτερη φορά. Οι συγκεντρώσεις πρωτεΐνης προσδιορίστηκαν με δικινχονική δοκιμασία (BCA, Pierce) χρησιμοποιώντας BSA ως πρότυπο. Τα ορατά με υπεριώδη φάσματα καταγράφηκαν σε θερμοκρασία δωματίου σε φασματοφωτόμετρο διπλής δέσμης Cary 4E (Varian) χρησιμοποιώντας ταχύτητα σάρωσης 120 nm/min και πλάτος σχισμής 1 nm. Η μείωση των 21,3 mg/ml πρωτεΐνης μεμβράνης επιτεύχθηκε με επώαση 3 λεπτών με 5 mM NADH. Για να επεξηγηθεί η φασματική διαταραχή λόγω της δέσμευσης CO των τερματικών οξειδασών, αέριο CO διοχετεύθηκε απαλά στο δείγμα για 5 λεπτά πριν από τη μείωση του NADH. Για τα δείγματα που περιέχουν τριφλουοπεραζίνη (ΤΡΖ), το φάρμακο προστέθηκε στο δείγμα και επωάστηκε για 5 λεπτά πριν από την προσθήκη NADH.

    Αμπερομετρική Δοκιμασία. Η κατανάλωση οξυγόνου με αναπνοή των κυτταροπλασματικών μεμβρανών Mtb μετρήθηκε με πολογραφική μέθοδο. Μεμβράνες Mtb (50 mg/ml) εναιωρήθηκαν σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικού καλίου 0,1 Μ (ρΗ 7,4) και προστέθηκαν 10 mM NADH για να ξεκινήσει η αναπνοή. Στη συνέχεια, 1 mM TPZ ή φορέα και στη συνέχεια 10 mM ασκορβικό νάτριο συν 1 mM 3,3,5,5-τετραμεθυλφαινυλενοδιαμίνη (TMPD) προστέθηκαν στο μίγμα της αντίδρασης, όπως φαίνεται στο Σχ. 2σι .

    Οι ανηγμένες και οι χρωστικές που δεσμεύουν το CO των εκχυλισμάτων κυττάρων H37Rv. (ΕΝΑ) Μειωμένο με NADH μείον το φάσμα διαφοράς οξειδωμένου αέρα. Η αναγωγή επιτεύχθηκε 5 λεπτά μετά την προσθήκη 10 mM NADH. (σι) (Μειωμένο με NADH συν CO) μείον (μειωμένο με NADH) φάσμα διαφοράς. Για να φανεί η φασματική διαταραχή λόγω της δέσμευσης του CO, διοχετεύθηκε φυσαλίδες CO μέσω του δείγματος πριν από τη μείωση.

    Δοκιμασία Δραστικότητας Οξειδορεδουκτάσης NADH-κινόνης. Για τον προσδιορισμό δραστικότητας οξειδοαναγωγάσης NADH-κινόνης της μεμβράνης Mtb, η μεμβράνη υποβλήθηκε σε διαπίδυση έναντι ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικού καλίου 100 mM (ρΗ 7,5) που περιέχει 1 mM EDTA στους 4°C όλη τη νύχτα για να απομακρυνθούν τα ενδογενή αναγωγικά υποστρώματα. Η μεμβράνη Mtb (3 mg/ml) εναιωρήθηκε στο ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών που περιείχε 10 mM KCN ​​και 100 μM μενακινόνη 1 (MK1) ή Q1. Φάρμακο ή φορέας προστέθηκε όπως ήταν επιθυμητό, ​​και το μίγμα της αντίδρασης επωάστηκε για 5 λεπτά στους 30°C. Η αντίδραση ξεκίνησε με την προσθήκη 100 μM NADH και η μεταβολή της απορρόφησης στα 340 nm παρακολουθήθηκε χρησιμοποιώντας ένα προσαρμοσμένο φασματοφωτόμετρο 1098 (Hitachi, Τόκιο). Η οξείδωση του NADH δεν συνέβη απουσία πρωτεΐνης μεμβράνης ή κινόνης. Για το καθαρισμένο Ndh ή NdhA, η δραστικότητα οξειδοαναγωγάσης NADH-κινόνης μετρήθηκε σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικού νατρίου 50 mM (ρΗ 7,0) που περιείχε 150 mM NaCl και 2% (wt/vol) χολικό κάλιο. Το μίγμα της αντίδρασης περιείχε 50 μMQ2/1 μg of purified enzyme, and it was initiated by adding 100 μM NADH and monitored by following the absorbance change at 340–400 nm with a PerkinElmer 557 double-beam dual-wavelength spectrophotometer at 37°C. For chlorpromazine (CPZ)-inhibition assays, ≈1 μg of purified enzyme and 50 μM Q2 were incubated in the reaction mixture with various amounts of CPZ for 2–3 min at room temperature before the addition of NADH.

    Expression and Purification of Mtb ndh and ndhA in Escherichia coli. The Mtb ndh και ndhA genes were amplified by PCR using the Mtb genomic DNA and template, and the products were cloned in pET16b expression plasmid, which contains an N-terminal His-6-tag. Mtb Ndh and NdhA were reproducibly expressed in Ε. coli strain BL21(DE3), and the products were localized to the cytoplasmic membrane. ο Ε. coli cell suspension in buffer A (50 mM Hepes, pH 7.0/100 mM KCl/1 mM PMSF) was passed through a French press twice at 14,000 kPa. Next, the suspension was centrifuged at 12,000 × σολ for 15 min to remove unbroken cells and debris. The resulting supernatant was ultracentrifuged at 130,000 × σολ για 30 λεπτά. The membrane pellet was resuspended in buffer A and ultracentrifuged at 130,000 × σολ again for 15 min. The cytoplasmic membranes thus obtained were resuspended in buffer A, 2% (wt/vol) sodium cholate (pH 7.2) was added, and the mixture was solubilized by incubation at 4°C for 1 h. The mixture was next ultracentrifuged at 130,000 × σολ for 30 min, and solubilized proteins in the supernatant were collected. We added 1 ml of buffer A-equilibrated Talon (BD Biosciences) resin, and the mixture was incubated at 4°C for 1 h. The resin was transferred into a column was washed with 30 ml of buffer A with 1% cholate, followed by 50 ml of buffer A with 1% cholate and 10 mM imidazole. Last, the bound proteins were eluted with buffer A with 1% cholate and 100 mM imidazole. Purified recombinant Mtb Ndh and NdhA were used immediately for activity assays.

    Determination of the Minimum Inhibitory Concentration (MIC) by the Bactec MGIT 960. The MIC for each compound was determined by the Bactec MGIT (mycobacteria growth indicator tube) 960 system. Mtb H37Rv was grown in Middlebrook 7H9 broth until the growth index (GI) reached 75 (GI is a scale in the Bactec system (Becton Dickinson), which reflects the amount of growth) and was then diluted 2,500-fold and used as the inocula. The vials were dispensed with different dilutions of drug to reach final concentrations ranging 0.2–26 μg/ml. All of the drug-containing vials were inoculated with 0.5 ml of the bacterial suspensions prepared as described above. Six drug-free controls were included with each test three were inoculated with 0.5 ml of the suspension, and the remaining three were inoculated with 0.5 ml of a 1:100 dilution of the suspension. The vials were incubated at 37°C and read in a Bactec 960 reader every day until the GI in the control diluted 1:100 reached 75, with an increase in the GI of at least 10 for 3 consecutive days. The time to positive was 10 days for the undiluted control. MIC was defined as the lowest concentration of the drug that caused an increase in the GI equal to or less than the increase in the GI of the control diluted 1:100.

    Animal Studies: Test of Phenothiazine Efficacy in a BALB/c Mouse Model of Acute Mtb Infection. Each treatment group consisted of five female mice intranasally infected with 10 2 colony-forming units (cfu) of H37Rv Mtb on day 0. INH, RIF, or compound 1 was given orally on days 1–11. After 11 days of the indicated treatment, mice were killed, and the lungs and spleens were aseptically collected. Serial 10-fold dilutions were prepared of tissue homogenates in 7H9 media and were plated on 7H11 agar at 37°C for cfu enumeration after 4 weeks of incubation.


    Ενήλικα βλαστοκύτταρα

    Adult stem cells are undifferentiated cells found throughout the body that divide to replenish dying cells and regenerate damaged tissues.

    Also known as somatic stem cells, they can be found in children, as well as adults.

    Research into adult stem cells has been fueled by their abilities to divide or self-renew indefinitely and generate all the cell types of the organ from which they originate &mdash potentially regenerating the entire organ from a few cells.

    Unlike embryonic stem cells, the use of adult stem cells in research and therapy is not controversial because the production of adult stem cells does not require the destruction of an embryo.

    Adult stem cells can be isolated from a tissue sample obtained from an adult.

    They have mainly been studied in humans and model organisms such as mice and rats.

    The rigorous definition of a stem cell requires that it possesses two properties: Self-renewal - the ability to go through numerous cycles of cell division while maintaining the undifferentiated state.

    Multipotency or multidifferentiative potential - the ability to generate progeny of several distinct cell types, for example both glial cells and neurons, opposed to unipotency - restriction to a single-cell type.

    Some researchers do not consider this property essential and believe that unipotent self-renewing stem cells can exist.

    Stem Cell Treatments Due to the ability of adult stem cells to be harvested from the patient, their therapeutic potential is the focus of much research.

    Adult stem cells, similar to embryonic stem cells, have the ability to differentiate into more than one cell type, but unlike embryonic stem cells they are often restricted to certain lineages.

    The ability of a stem cell of one lineage to become another lineage is called transdifferentiation.

    Different types of adult stem cells are capable of transdifferentiation more than others, and for many there is no evidence of its occurrence.

    Consequently, adult stem therapies require a stem cell source of the specific lineage needed and harvesting and or culturing them up to the numbers required is a challenge.

    Adult stem cell treatments have been used for many years to treat successfully leukemia and related bone/blood cancers through bone marrow transplants.


    Layers of the Skin

    The skin is composed of 3 layers namely:

    3 Layers of the Skin (Source: Wikimedia)

    1. Epidermis

    This is the outer most superficial layer which is made up of 5 inner layers. They are Stratum basale, Stratum spinosum, Stratum granulosum, Stratum lucidum, and Stratum corneum.

    In general, skin’s epidermal layer is subjected to constant wear & tear from external factors such as sunlight, chemicals such as soaps, and pollution.

    2. Dermis

    Dermis cover the significant portion of the skin’s layer. The dermis layer has connective tissues, blood vessels, oil and sweat glands, nerves, hair follicles, and other structures.

    The dermis is made up of two inner layers namely – a thin upper layer called the papillary dermis, and a thick lower layer called the reticular dermis.

    3. Subcutaneous Layer

    Subcutaneous layer is also known as υποδερμίδα. The hypodermis is the innermost layer of the skin. This layer hosts fat and connective tissues that house larger blood vessels and various nerves.

    The primary function of the hypodermis is to act as an insulator for regulating the body temperature.

    Why are tattoos permanent though skin cells die and get replaced?

    The answer lies hidden in the second layer of the skin (Dermis). The permanent tattoo ink is injected till the dermis layer so that it stays permanent. If it is put on the outer layer, then it will be worn out as time progresses. That is why permanent tattooing is always a harrowing and painful experience.


    Δες το βίντεο: 19. Πόσο ατελής είναι ο ανθρώπινος εγκέφαλος (Νοέμβριος 2022).