معلومة

ما هو اتساق العصارة الخلوية؟

ما هو اتساق العصارة الخلوية؟


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.

تخيل أنك حصلت بطريقة ما على كوب من العصارة الخلوية النقية. ماذا سيكون اتساقها؟ هذا هو ، ما مدى سمكها ، وما مدى لزجها ، وما مدى لزوجتها؟


العصارة الخلوية في الواقع لزجة مثل الماء (أي ~ 1 cP أو 1 mPa / s).

من مقدمة Bicknese وآخرون. 1993

في الخلايا الليفية وأنواع عديدة من الخلايا الظهارية ، كانت لزوجة الطور السائل 1.1-1.5 سنتي بواز ، ليس أعلى بكثير من الماء (1 cP) (Periasamy et al. ، 1992). دعمت القياسات الحديثة للزوجة السيتوبلازمية في خلايا CV1 و PtK1 بواسطة طريقة قياس نسب جديدة الاستنتاج القائل بأن لزوجة المرحلة السائلة في السيتوبلازم الكتلي هي على غرار الماء (لوبي فيلبس وآخرون ، 1993).

ومن الخاتمة:

كانت لزوجة المرحلة السائلة الظاهرة بالقرب من غشاء بلازما الخلية 1.1 ± 0.2 سنتي بواز (أرومة ليفية) و 1.0 ± 0.2 سنتي بواز (MDCK) ، لا تختلف اختلافًا كبيرًا عن اللزوجة المقاسة في السيتوبلازم السائب بعيدًا عن غشاء البلازما.

ومن المثير للاهتمام أن الورقة تستشهد بالدراسات التالية:

في الخلايا الليفية ، كانت لزوجة الطور السائل تعتمد على درجة الحرارة بشكل ضعيف (طاقة تنشيط Arrhenius 3-5 kcal / mol) ومستقلة تقريبًا عن حجم الخلية (Fushimi and Verkman ، 1991).


ملحوظة:

cP = سنتيبواز

  • سنتيبواز (cP) هي وحدة قياس غير تابعة للنظام الدولي للوحدات (غير تابعة للنظام الدولي) من اللزوجة الديناميكية في نظام الوحدات بالسنتيمتر بالجرام الثاني (CGS). إنه متعدد من وحدة اللزوجة الأساسية CGS المسماة بالتوازن (P)

  • 1 cP = 0.01 جم / سم / ثانية

  • 1 cP = 1 mPa / s

مصدر:

Bicknese S. و N. Periasamy و S.B Shohet و A. S. Verkman. 1993. اللزوجة السيتوبلازمية بالقرب من غشاء بلازما الخلية: القياس عن طريق قياس التألق الدقيق لمجال التردد في المجال الزائل. مجلة الفيزياء الحيوية 65: 1272: 1282


قراءة متعمقة:

  1. بيلز وآخرون 1999

  2. جيوروف وتوكين 2011

  3. جوثري ونيتشايم 2012

  4. كالفارتشيك 2011


العصارة الخلوية

ال العصارة الخلوية، المعروف أيضًا باسم المصفوفة السيتوبلازمية أو الأرض، [2] هو أحد السوائل الموجودة داخل الخلايا (السائل داخل الخلايا (ICF)). [3] يتم فصلها إلى مقصورات بواسطة أغشية. على سبيل المثال ، تقوم مصفوفة الميتوكوندريا بفصل الميتوكوندريا إلى عدة أقسام.

في الخلية حقيقية النواة ، يُحاط العصارة الخلوية بغشاء الخلية وهي جزء من السيتوبلازم ، والذي يضم أيضًا الميتوكوندريا والبلاستيدات والعضيات الأخرى (ولكن ليس سوائلها الداخلية وهياكلها) تكون نواة الخلية منفصلة. وبالتالي فإن العصارة الخلوية عبارة عن مصفوفة سائلة حول العضيات. في بدائيات النوى ، تحدث معظم التفاعلات الكيميائية لعملية التمثيل الغذائي في العصارة الخلوية ، بينما يحدث القليل منها في الأغشية أو في الفضاء المحيط بالبلازما. في حقيقيات النوى ، في حين أن العديد من مسارات التمثيل الغذائي لا تزال تحدث في العصارة الخلوية ، فإن البعض الآخر يحدث داخل العضيات.

العصارة الخلوية عبارة عن خليط معقد من المواد المذابة في الماء. على الرغم من أن الماء يشكل الغالبية العظمى من العصارة الخلوية ، إلا أن تركيبته وخصائصه داخل الخلايا ليست مفهومة جيدًا. تختلف تركيزات الأيونات مثل الصوديوم والبوتاسيوم في العصارة الخلوية عن تلك الموجودة في السائل خارج الخلية ، وهذه الاختلافات في مستويات الأيونات مهمة في عمليات مثل تنظيم التناضح ، وإشارات الخلية ، وتوليد إمكانات العمل في الخلايا القابلة للاستثارة مثل الغدد الصماء والأعصاب وخلايا العضلات. يحتوي العصارة الخلوية أيضًا على كميات كبيرة من الجزيئات الكبيرة ، والتي يمكن أن تغير كيفية تصرف الجزيئات ، من خلال الازدحام الجزيئي.

على الرغم من أنه كان يُعتقد في السابق أنه حل بسيط للجزيئات ، إلا أن العصارة الخلوية لها مستويات متعددة من التنظيم. وتشمل هذه تدرجات تركيز جزيئات صغيرة مثل الكالسيوم ، ومجمعات كبيرة من الإنزيمات التي تعمل معًا وتشارك في المسارات الأيضية ، ومجمعات البروتين مثل البروتيازومات والكربوكسيدات التي تحيط بأجزاء منفصلة من العصارة الخلوية.


حقائق ممتعة عن السيتوبلازم

  • نوع مختلف من السوائل - يتكون السيتوبلازم من حوالي 80٪ ماء.
  • يبدو أن السيتوبلازم موجود في كل مكان - يملأ السيتوبلازم كل الفراغات بين النواة وغشاء الخلية. تسمى هذه المسافات أيضًا "مادة الخلية".
  • انتظر دورك - إلى جانب السماح للعضيات والجزيئات بالتحرك ، يعمل السيتوبلازم أيضًا على تثبيتها في مكانها.
  • مراجع شبحية - يسمى السيتوبلازم الذي يحيط بالنواة "الإندوبلازم". يسمى السيتوبلازم القريب من غشاء الخلية "ectoplasm". قد تكون على دراية بمصطلح "ectoplasm" كما هو مستخدم في أفلام مثل Ghost Busters ، ونعم ، إنه أيضًا لزج وشبيه بالهلام.
  • السيتوبلازم باسم آخر - يوجد السيتوبلازم داخل النواة يختلف عن السيتوبلازم خارج النواة. يسمى السيتوبلازم داخل النواة "nucleoplasm".
  • اختر السيتوبلازم الخاص بك - يمكن أن يكون السيتوبلازم في الواقع مائيًا أو شبيهًا بالهلام ، اعتمادًا على النشاط داخل الخلية.

الهيكل الخلوي

على الرغم من أن السيتوبلازم قد يبدو أنه ليس له شكل أو بنية ، إلا أنه في الواقع منظم للغاية. إطار من السقالات البروتينية يسمى الهيكل الخلوي يزود السيتوبلازم والخلية بالهيكل. يتكون الهيكل الخلوي من خيوط دقيقة تشبه الخيوط وخيوط وسيطة وأنابيب دقيقة تتقاطع مع السيتوبلازم. يمكنك رؤية هذه الخيوط والأنابيب في الخلايا في الشكل 4.5.2. كما يوحي اسمه ، فإن الهيكل الخلوي يشبه "الهيكل العظمي" الخلوي. يساعد الخلية في الحفاظ على شكلها ويساعد أيضًا في تثبيت هياكل الخلايا (مثل العضيات) في مكانها داخل السيتوبلازم.


الجزء 2: آليات تكوين القطرات الدهنية

00: 00: 15.10 مرحبًا ، أنا توبي والثر.
00: 00: 17.04 وأنا بوب فارس الابن.
00: 00: 19.10 وندير مختبرًا مشتركًا في كلية هارفارد للصحة العامة
00: 00: 22.12 وكلية الطب بجامعة هارفارد.
00: 00: 24.05 وفي هذه المحاضرة ،
00: 00: 26.16 سنناقش بعض الآليات وعلم وظائف الأعضاء
00: 00: 28.23 لتكوين قطيرات دهنية.
00: 00: 31.14 كما ذكرنا في محاضرتنا الافتتاحية ،
00: 00: 33.28 تتمتع الخلايا بهذه القدرة الرائعة
00: 00: 36.15 لتنظيم تكوين القطرات الدهنية
00: 00: 40.24 داخل الخلية
00: 00: 42.26 بطريقة متفرقة ومنتظمة.
00: 00: 45.06 وهذا يثير الكثير من الأسئلة ،
00: 00: 47.10 مثل ، كيف تفعل الخلايا هذا ؟،
00: 00: 48.27 ما هي آلية البروتين المستخدمة في تكوين قطرات الدهون ؟،
00: 00: 53.23 كيف تستهدف البروتينات أسطح هذه العضيات ؟،
00: 00: 58.01 وما هي وظائف هذه العضيات
00: 01: 01.11 في الخلايا وفي الكائنات الحية؟
00: 01: 03.25 بداية ، في هذه المحاضرة
00: 01: 07.07 سنقوم بعرض رسوم متحركة بواسطة جانيت إيواسا
00: 01: 10.27 يوضح صورة كيف نعتقد أن قطرات الدهون تتكون.
00: 01: 14.17 هنا يمكنك رؤية الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 01: 16.16 موقع تخليق الدهون المحايد ،
00: 01: 18.29 وترى حمض الأسيل الدهني CoA's
00: 01: 21.01 وركائز دياسيل جلسرين
00: 01: 23.03 التي يتم ضمها تساهميًا
00: 01: 25.13 من خلال عمل إنزيمات DGAT
00: 01: 27.15 - DGAT1 و DGAT2 -
00: 01: 29.10 لتشكيل الدهون الثلاثية.
00: 01: 30.29 تنفصل هذه الدهون الثلاثية في مستوى الطبقة الثنائية ،
00: 01: 36.01 وتتراكم عن طريق نضج أوستوالد ،
00: 01: 39.14 ثم برعم باتجاه السطح العصاري الخلوي من ER
00: 01: 43.25 لتشكيل قطرة.
00: 01: 45.17 يمكنك رؤية ذلك يحدث هنا.
00: 01: 47.16 ومع نمو القطرة الدهنية ،
00: 01: 49.21 زاوية السطح بين القطرة الدهنية
00: 01: 53.14 وتغير ER ،
00: 01: 55.14 وفي النهاية سوف تبرعم القطرة.
00: 01: 57.12 والسؤال هو ، كيف تحدث هذه العملية؟
00: 01: 59.18 وكانت فرضيتنا وفرضية الآخرين ،
00: 02: 02.12 أن البروتينات يجب أن تشارك في تكوين هذه العضيات.
00: 02: 08.02 الآن ، على الأقل من الناحية المفاهيمية ،
00: 02: 09.23 يمكنك تفكيك تلك المجموعة المعقدة من التفاعلات
00: 02: 12.12 في خطوات فردية.
00: 02: 14.07 هؤلاء لا يحتاجون بالضرورة أن يحدثوا بالتتابع في الوقت المناسب ،
00: 02: 16.25 ولكن يمكن فصلها لتحليلها
00: 02: 19.20 واحدًا تلو الآخر.
00: 02: 21.09 في الخطوة الأولى ، كما ذكر بوب للتو ،
00: 02: 23.10 يحدث تخليق الدهون الثلاثية ،
00: 02: 26.00 ويتم تشكيل العدسة الأولية.
00: 02: 27.25 في الخطوة التالية ،
00: 02: 30.04 سنناقش كيف ، في البداية ،
00: 02: 32.26 تنمو القطرة الدهنية وتتبرعم على وجه التحديد في اتجاه واحد ،
00: 02: 35.29 نحو العصارة الخلوية.
00: 02: 37.20 في خطوة أخرى ،
00: 02: 40.21 يتم تجنيد البروتينات على وجه التحديد
00: 02: 42.29 على سطح قطرات الدهون.
00: 02: 45.06 وعندما يكونون هناك ،
00: 02: 46.21 غالبًا ما تحفز التفاعلات
00: 02: 49.01 التي تسمح بتمدد القطرة الدهنية
00: 02: 50.20 في الخطوة الأخيرة.
00: 02: 53.14 لذلك ، لنبدأ بالخطوة 1 لتكوين قطرات الدهون:
00: 02: 56.20 تخليق الدهون الثلاثية وتشكيل العدسة ،
00: 02: 59.13 حيث تتجمع الدهون الثلاثية داخل مستوى الطبقة الثنائية.
00: 03: 02.25 للبدء ، في هذه الخطوة ،
00: 03: 04.29 علينا السير في مسار تخليق الجلسرين
00: 03: 08.10 التي اكتشفها يوجين كينيدي وزملاؤه
00: 03: 11.24 وأبلغت عام 1960.
00: 03: 14.07 وهذا هو المسار الرئيسي لتخليق الدهون
00: 03: 16.13 التي ينتج عنها كلا من الفوسفوليبيد
00: 03: 18.07 بالإضافة إلى الدهون الثلاثية الدهنية المحايدة.
00: 03: 20.20 في هذا المسار ،
00: 03: 22.19 والذي يحدث أيضًا في الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 03: 24.18 أحماض دهنية ، والتي يمكن رؤيتها في أقصى يسار هذه الشريحة ،
00: 03: 28.08 مرتبطة تساهميًا ، في تفاعل يتطلب ATP ،
00: 03: 31.28 بواسطة ACSL ، أو تركيبات acyl-CoA ،
00: 03: 35.06 لتكوين أحماض دهنية منشطة تسمى الأسيل الدهنية.
00: 03: 39.15 هذه الأسيل الدهنية ، إذن ،
00: 03: 42.06 مرتبطة تساهميًا بالعمود الفقري الجلسرين
00: 03: 44.17 في سلسلة من الخطوات الأنزيمية
00: 03: 46.21 لتكوين حامض الفوسفاتيدك أو دياسيل جلسرين.
00: 03: 51.07 ويتم تحفيز هذه الخطوات
00: 03: 53.05 بواسطة سلسلة من الإنزيمات مثل إنزيمات GPAT
00: 03: 55.19 - ترانسالات أسيل فوسفات الجلسرين
00: 03: 59.25 إنزيمات AGPAT - أسيل فوسفات أسيل ترانسفيراس
00: 04: 02.16 وإزالة مجموعة الفوسفات من حامض الفوسفاتيدك
00: 04: 05.11 لتشكيل دياسيل جلسرين بواسطة PAP ،
00: 04: 08.13 أو فوسفاتيز حمض الفوسفاتيدك.
00: 04: 11.11 الآن ، حمض الفوسفاتيديك و diacylglycerol
00: 04: 15.04 يمكن أن يؤدي إلى ظهور الدهون الفوسفورية ،
00: 04: 17.17 ولكن في الخطوة الأخيرة لصنع الدهون الثلاثية ،
00: 04: 20.06 يتم ربط دياسيل جلسرين تساهميًا
00: 04: 22.21 إلى أسيل- CoA لتشكيل ثلاثي الجلسرين
00: 04: 25.18 من خلال عمل إنزيمات DGAT.
00: 04: 28.16 لذلك ، كما ذكرت ، نشاط DGAT
00: 04: 30.27 تم وصفه حوالي عام 1960 ،
00: 04: 33.24 لكن ذلك لم يحدث لمدة 40 عامًا أخرى
00: 04: 35.28 بدأنا في فهم العمليات الجزيئية
00: 04: 38.15 لصنع الدهون الثلاثية.
00: 04: 41.10 لذلك ، في نهاية التسعينيات ،
00: 04: 45.11 نحن والناس في كالجيني
00: 04: 49.21 حددت الإنزيمات التي تصنع الدهون الثلاثية ،
00: 04: 51.17 وهذه معروفة الآن باسم DGAT1 و DGAT2.
00: 04: 54.25 لذا ، هذا رائع.
00: 04: 56.16 لدينا إنزيمان ،
00: 04: 58.04 وهذان الإنزيمان لهما تطور متقارب
00: 05: 02.09 حيث أن كلاهما يحفز نفس الخطوة البيوكيميائية ،
00: 05: 04.27 لكنهما تطورتا بشكل منفصل
00: 05: 07.03 وهي جزء من عائلات جينية وبروتينية مختلفة.
00: 05: 09.24 إذن ، DGAT1 جزء من عائلة MBOAT.
00: 05: 12.05 DGAT2 لها عائلتها الخاصة
00: 05: 14.25 التي تشكل DGAT و MGAT
00: 05: 17.00 وتركيب الشمع.
00: 05: 18.25 كلا هذين الإنزيمين
00: 05: 20.23 تم العثور عليها في الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 05: 22.17 ولكن كما ترون ، كما ترون هنا ،
00: 05: 25.02 لديهم طبولوجيا مختلفة جدًا.
00: 05: 27.05 DGAT1 هو أ. هو بروتين غشائي متعدد التنظير
00: 05: 30.07 مع مجالات متعددة عبر الغشاء
00: 05: 32.10 وهو بروتين مسعور للغاية.
00: 05: 35.06 DGAT2 ، من ناحية أخرى ،
00: 05: 37.03 له مجال غشاء واحد مضمن
00: 05: 39.01 الذي يثبته في الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 05: 42.10 كما هو موضح هنا.
00: 05: 46.06 كان كلا الإنزيمين موضوعًا لـ
00: 05: 49.22 تطوير مثبطات صيدلانية.
00: 05: 51.09 وفي الحقيقة ، هناك معلومات محددة للغاية
00: 05: 53.16 مثبطات عالية الفعالية
00: 05: 55.12 لكل من إنزيم DGAT1 و DGAT2
00: 05: 57.24 مفيدة في كل من.
00: 06: 00.05 لأدوات المختبر
00: 06: 04.10 وتم إخضاعها للتجارب السريرية.
00: 06: 08.11 الآن ، حاليًا ، لدينا فقط تفاهم
00: 06: 10.21 للآليات الجزيئية لتخليق الدهون الثلاثية
00: 06: 13.23 محفزًا بواسطة DGAT1.
00: 06: 15.28 مؤخرًا على وجه التحديد
00: 06: 18.18 تمكنا من حل الهيكل ،
00: 06: 21.03 التركيب الجزيئي لهذا الإنزيم.
00: 06: 23.28 وكما ترون هنا بالمجهر الإلكتروني بالتبريد ،
00: 06: 25.29 ما أصبح واضحًا هو أن DGAT1 يولد.
00: 06: 29.25 موجود على شكل ثنائى فى غشاء الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 06: 34.18 و. حيث يوجد معظم البروتين
00: 06: 37.08 حقًا داخل الطبقة الثنائية للغشاء.
00: 06: 40.01 اتضح أن الإنزيم يتشكل ، مثل ،
00: 06: 43.11 ثنائى على شكل فراشة
00: 06: 45.23 وهو عبور حميمي للغاية
00: 06: 49.19 ومرتبط بين وحدتين فرعيتين.
00: 06: 52.00 عندما تنظر إلى إحدى الوحدات الفرعية ،
00: 06: 53.26 من الرائع أن نرى كيف نؤمن الآن
00: 06: 56.14 تحدث الآلية الجزيئية لتخليق الدهون الثلاثية.
00: 06: 59.25 للإنزيم قناة
00: 07: 02.27 الذي يصل من جانب العصارة الخلوية
00: 07: 04.20 طوال الطريق عبر الغشاء
00: 07: 06.12 للجانب اللمعي.
00: 07: 08.27 بالإضافة إلى ذلك ، يوجد تجويف جانبي ،
00: 07: 11.17 أو بوابة ،
00: 07: 13.25 باتجاه مستوى الغشاء.
00: 07: 15.22 بعمق داخل الإنزيم ،
00: 07: 17.20 وبعمق داخل مستوى الغشاء ،
00: 07: 20.02 يوجد الموقع التحفيزي المفترض.
00: 07: 21.24 عندما ننظر إلى ذلك
00: 07: 25.04 في هيكل يحتوي أيضًا على ركائز
00: 07: 27.10 والكثافة الأكثر احتمالًا
00: 07: 29.23 هو دياسيل جلسرين متقبل الأسيل ،
00: 07: 32.21 ما يصبح واضحًا هو أن مادة الأسيل- CoA
00: 07: 35.28 يصل إلى الموقع النشط من الجانب العصاري الخلوي
00: 07: 39.11 إما مباشرة من السيتوبلازم
00: 07: 41.10 أو ربما بشكل جانبي من الغشاء ،
00: 07: 43.18 ومواضع مجموعة الكاربونيل
00: 07: 47.12 يستخدم في الأسترة
00: 07: 50.11 بجوار متقبل الأسيل ،
00: 07: 52.08 كثافة تشبه دياسيل جلسرين ،
00: 07: 54.16 بجوار الموقع النشط مباشرةً.
00: 07: 56.21 هذه الركيزة الثانية تصل عبر البوابة الجانبية
00: 08: 00.20 مباشرة إلى تلك النواة الكارهة للماء
00: 08: 03.00 في منتصف الإنزيم.
00: 08: 04.24 نعتقد الآن أنه في الخطوة التالية ،
00: 08: 06.20 يتم تحرير ثلاثي الجلسرين ،
00: 08: 08.28 ربما مباشرة في الذاكرة من خلال تلك البوابة الجانبية ،
00: 08: 11.18 بدء الخطوة التالية ،
00: 08: 14.05 انخفاض الدهون الأولي. نمو قطيرات الدهون
00: 08: 16.07 وتشكيل العدسة.
00: 08: 17.29 لذا ، عندما نبدأ في الحصول على فهم جزيئي
00: 08: 19.26 لكيفية صنع الدهون الثلاثية
00: 08: 21.28 وتنطلق في الغشاء ،
00: 08: 23.15 يقودنا هذا إلى الخطوة الثانية لتكوين قطرات الدهون ،
00: 08: 25.20 وهذا يعني ،
00: 08: 27.21 كيف تفصل مرحلة الدهون الثلاثية
00: 08: 30.06 داخل مستوى الطبقة الثنائية
00: 08: 31.26 ثم تتحول إلى قطرة شحمية أولية؟
00: 08: 36.14 الآن ، هذه مشكلة صعبة يجب معالجتها ،
00: 08: 39.22 وكان لدينا الكثير من الحظ
00: 08: 41.23 مع الأخذ بنهج من نوع الأنظمة
00: 08: 43.09 لتحديد آلية تكوين قطيرات الدهون.
00: 08: 45.22 ما يظهر هنا عبارة عن شاشة
00: 08: 47.24 التي أجريناها مؤخرًا
00: 08: 49.18 في خلايا البلاعم البشرية
00: 08: 51.06 التي تم تحميلها بكل من الكوليسترول والدهون الثلاثية
00: 08: 54.04 لتكوين قطرات دهنية ،
00: 08: 55.12 ثم استخدمنا RNAi
00: 08: 58.02 للقضاء على الجينات في الجينوم
00: 09: 00.06 وتحديد أي من هذه الجينات
00: 09: 02.12 كان مطلوبًا لتشكيل القطيرات الطبيعي.
00: 09: 04.20 ومن شاشة كهذه ،
00: 09: 06.10 حصلنا ، كما ترون ،
00: 09: 08.08 500 زيارة ل. التي تشارك في بيولوجيا قطيرات الدهون.
00: 09: 11.28 الآن ، من تحليل الصور ،
00: 09: 14.22 يمكننا تصنيف الخصائص
00: 09: 17.11 لكيفية عمل هذه المثبطات الجينية المختلفة
00: 09: 21.07 يؤثر على بيولوجيا قطيرات الدهون ،
00: 09: 23.18 ثم قم بتجميعهم في أنماط ظاهرية مختلفة ، كما ترون.
00: 09: 26.21 إذن ، لدينا بعض الفصول
00: 09: 29.10 حيث توجد قطرات صغيرة جدًا ومشتتة ،
00: 09: 31.23 والفئات الأخرى حيث تكون القطرات كبيرة جدًا ومتجمعة ،
00: 09: 34.05 على سبيل المثال.
00: 09: 36.06 بعض الأمثلة على هذه الفئات المختلفة
00: 09: 38.06 يمكن رؤيته في هذه الصور ،
00: 09: 40.01 حيث ، مرة أخرى ،
00: 09: 41.26 لدينا مجموعة متنوعة من أنماط قطيرات الدهون القوية جدًا
00: 09: 44.01 بسبب الضربات القاضية الجينية الفردية.
00: 09: 46.20 بعض الجينات التي تسبب هذه الأنماط الظاهرية المختلفة
00: 09: 49.25 على اليمين هنا ،
00: 09: 51.21 ومن الواضح أننا لا نستطيع اليوم مناقشة الأمر
00: 09: 54.01 العديد من الضربات من الشاشة.
00: 09: 55.15 سأقول ، رغم ذلك ،
00: 09: 57.22 جميع هذه النتائج ستكون متاحة للجمهور
00: 09: 59.16 على منصة قطيرات دهنية
00: 10: 01.25 الذي سيتم إطلاقه قريبًا جدًا.
00: 10: 04.09 إحدى الأغاني الناجحة التي نود التحدث عنها اليوم
00: 10: 06.25 هذا يسمى BSCL2 أو seipin.
00: 10: 10.04 BSCL2 هو الجين الذي يشفر بروتين السيبين ،
00: 10: 12.28 وكانت هذه الضربة من أقوى الضربات في شاشتنا ،
00: 10: 16.06 وبالطبع جذبت اهتمامنا
00: 10: 18.00 لأننا وآخرين
00: 10: 21.22 حددوا السيبين كبروتين مهم جدًا
00: 10: 24.17 في تكوين قطيرات دهنية.
00: 10: 26.19 إذن ، seipin. ما هو سيبين
00: 10: 28.13 سيبين هو بروتين ER ،
00: 10: 30.20 كما هو موضح في الرسوم المتحركة على يسارك ،
00: 10: 32.22 التي بها نهايات N و C
00: 10: 34.14 موجهة نحو العصارة الخلوية.
00: 10: 36.18 لها مجالان عبر الغشاء
00: 10: 39.02 وحلقة محفوظة تطوريًا
00: 10: 42.15 موجهًا نحو لومن ER.
00: 10: 45.26 وتم تحديد seipin في عام 2001
00: 10: 48.18 باعتباره الجين المسبب.
00: 10: 52.00 أحد الجينات المسببة للحثل الشحمي الخلقي المعمم ،
00: 10: 56.15 أي. مثال على تلك المتلازمة ،
00: 10: 59.07 حيث يوجد نقص في دهون الجسم ،
00: 11: 01.19 يظهر في الصورة على يمينك.
00: 11: 03.09 الآن ، على مر السنين ،
00: 11: 05.17 لقد عملنا نحن والعديد من المعامل الأخرى على بروتين السيبين
00: 11: 08.05 لأن العديد من المعامل قد حددتها
00: 11: 10.25 باعتبارها مركزية لتكوين قطرات الدهون ،
00: 11: 13.03 وبعض هذه المعامل مذكورة في الأسفل.
00: 11: 16.15 بعض النتائج الرئيسية
00: 11: 19.10 مهمة للفهم
00: 11: 22.07 دور سيبين المحتمل في تكوين قطرات الدهون
00: 11: 24.13 مُدرجة في هذه الشريحة.
00: 11: 25.20 واحد هو أن حذف seipin
00: 11: 26.28 - والذي تم تحديده لأول مرة على أنه.
00: 11: 29.09 تم إجراؤه في شاشات الخميرة بواسطة Goodman Lab
00: 11: 32.08 أو مختبر روب يانغ -
00: 11: 33.16 تبين أن حذف seipin
00: 11: 35.25 ينتج عنه قطرات دهنية مفرطة الحجم ،
00: 11: 37.00 توجد قطرات دهنية عملاقة جدًا في الخلايا.
00: 11: 39.23 أظهر مختبر جويل جودمان أيضًا في الأصل
00: 11: 42.01 أن seipin homo-oligomerize
00: 11: 44.06 لتشكيل مجمع جزيئي كبير.
00: 11: 47.00 وأظهر أيضًا عدد من المعامل
00: 11: 50.26 أن seipin يترجم إلى تقاطعات قطيرات ER-lipid في الخميرة.
00: 11: 55.26 الآن ، تُظهر هذه الشريحة شكلًا به
00: 11: 59.06 نعرض لك النمط الظاهري الخلوي
00: 12: 01.08 لحذف seipin.
00: 12: 02.28 على يسارك ، يمكنك رؤية ذلك
00: 12: 04.29 تتشكل قطرات الدهون في خلايا ذبابة الفاكهة
00: 12: 06.18 بطريقة منظمة ،
00: 12: 08.28 كما أظهرنا لك في بعض مقاطع الفيديو السابقة.
00: 12: 11.10 نحمل مع أوليات ، فهي تشكل الدهون الثلاثية ،
00: 12: 13.05 وتتشكل القطرات بطريقة متفرقة.
00: 12: 16.06 ما يحدث على يمينك
00: 12: 18.01 في الخلايا الناقصة في seipin.
00: 12: 20.05 وفي هذه الحالة ، ما نراه هو شيء مختلف تمامًا.
00: 12: 24.01 توجد بعض قطرات الدهون الكبيرة الموجودة مسبقًا ،
00: 12: 25.29 ولكن بدلاً من الحصول على قطرات دهنية عادية الحجم ،
00: 12: 30.05 ما نراه هو عدد لا يحصى من قطرات الدهون الصغيرة جدًا
00: 12: 32.27 الموجودة في جميع أنحاء الشبكة الإندوبلازمية ،
00: 12: 37.01 التي تبدو مختلفة بوضوح عن القطرات ذات الحجم الطبيعي
00: 12: 41.26 موجود في حالة من النوع البري.
00: 12: 43.29 الآن ، كيف يقوم البروتين بهذا فعلاً؟
00: 12: 46.02 ملاحظة مبكرة مثيرة للاهتمام في مختبرنا
00: 12: 49.02 كان ذلك عندما ننظر بالفعل.
00: 12: 51.19 كيف يبدو البروتين ،
00: 12: 53.19 تشكل بؤرًا في الشبكة الإندوبلازمية.
00: 12: 56.18 ما يمكنك رؤيته في الفيلم على اليسار
00: 12: 58.25 هي خلية ذبابة الفاكهة ، تمامًا مثل تلك التي أظهرها بوب للتو ،
00: 13: 01.16 حيث صممنا الجينوم الخلايا
00: 13: 04.26 للتعبير عن نسخة من seipin
00: 13: 06.20 يحتوي على GFP في نهاية البروتين مباشرةً ،
00: 13: 09.01 في موقعها الداخلي.
00: 13: 11.06 وما يمكنك رؤيته هو أن هذه الخلية الآن
00: 13: 14.10 بها هذه البؤر الخضراء ،
00: 13: 16.02 تتحرك بسرعة عبر الشبكة الإندوبلازمية
00: 13: 18.22 - يظهر الآن باللون الأحمر هنا -
00: 13: 20.12 تقريبًا كما لو كانوا سيقومون بمسح ER
00: 13: 23.04 لتشكيل قطيرات الدهون الأولية.
00: 13: 25.27 واتضح أن هذه ميزة محفوظة
00: 13: 28.24 لـ seipin ،
00: 13: 30.13 لأنها لا تشكل فقط النقاط في خلايا ذبابة الفاكهة ،
00: 13: 33.02 ولكن كما ترى على اليمين ، هنا ،
00: 13: 35.17 أيضًا في خلايا الثدييات ،
00: 13: 37.01 ونفس الشيء ينطبق على العديد من الأنظمة الأخرى
00: 13: 38.19 حيث نظر الناس.
00: 13: 40.13 الآن ، ما هي الطبيعة الجزيئية لهذه البؤر؟
00: 13: 42.26 فهمنا الحالي
00: 13: 45.02 تحركه الملاحظات ،
00: 13: 47.02 مرة أخرى ، عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني بالتبريد ،
00: 13: 49.04 حيث قمنا بعزل وتنقية السيبين ،
00: 13: 52.27 في هذه الحالة ، من خلايا ذبابة الفاكهة.
00: 13: 54.28 وما تلاحظه هو ذلك
00: 13: 58.04 يحتوي seipin على ثلاثة أجزاء.
00: 14: 00.13 يوجد امتدادان قصيران على الجزء الطرفي N و C
00: 14: 04.22 كلاهما من المتوقع أن يواجه الجانب العصاري الخلوي.
00: 14: 08.03 تحتوي كل وحدة فرعية أيضًا على مجالين عبر الغشاء
00: 14: 10.09 تغطي غشاء ER.
00: 14: 13.13 ثم هناك مجموعة كبيرة ،
00: 14: 15.09 المجال اللمعي المحفوظ تمامًا ،
00: 14: 16.26 يظهر الآن باللون الأخضر في الرسوم المتحركة.
00: 14: 20.18 في بنية cryo-EM الخاصة بنا ، ما نلاحظه هو
00: 14: 27.00 خاصة أن المجال اللمعي يطوي
00: 14: 29.27 في طية ألفا / بيتا صلبة جدًا جدًا ،
00: 14: 32.00 الذي يشبه البروتينات الرابطة للدهون ،
00: 14: 34.07 مرتبة في هيكل حلقة
00: 14: 39.17 تحتوي على 10 أو 11 أو 12 وحدة فرعية ،
00: 14: 41.08 حسب النوع.
00: 14: 42.29 يمكنك أيضًا رؤية المجالات عبر الغشاء
00: 14: 45.18 أعلى من ذلك
00: 14: 47.11 ويمتد الغشاء ثنائي الطبقة ،
00: 14: 49.17 ولكن في الهيكل ،
00: 14: 51.01 لم يتم حلها ،
00: 14: 52.17 ربما لأنها كانت مرنة تمامًا.
00: 14: 55.16 الآن ، تحليل بنية المجال المطوي
00: 14: 58.08 في الجانب اللمعي ،
00: 14: 59.23 ما لاحظناه هو سمتان خاصتان.
00: 15: 03.12 واحد هو أن هذا الخاتم هو حقًا تحته
00: 15: 06.18 أسفل الغشاء مباشرةً ،
00: 15: 08.03 تشبه ما يمكن تسميته بغسالة جزيئية
00: 15: 09.24 الذي يرسو بشكل أساسي الماكينة بأكملها
00: 15: 14.00 - تعلمون ، مركب بروتين كبير جدًا في هذه المرحلة ،
00: 15: 16.18 مع 12 وحدة فرعية -
00: 15: 18.06 أسفل ER.
00: 15: 20.02 الميزة الثانية التي يبدو أنها خاصة بـ seipin
00: 15: 22.20 في هذه الفئة من الجزيئات ذات الصلة
00: 15: 25.25 أنه يوجد حلزون
00: 15: 29.16 الموجود في جميع جزيئات السيبين
00: 15: 32.06 التي تم وصفها اليوم
00: 15: 34.10 يتم ضغطه وتوجيهه إلى اليمين على الغشاء.
00: 15: 38.06 هذا اللولب المضاد للماء ، في عزلة ،
00: 15: 40.06 يكفي لربط الدهون الثلاثية ،
00: 15: 42.14 يقودنا إلى نموذج هذا المركب
00: 15: 45.15 ينظم الأصل.
00: 15: 47.04 التكوين الأولي للقطرات الدهنية.
00: 15: 50.05 بعد قولي هذا ، يتنبأ هذا النموذج ، بالطبع ،
00: 15: 55.06 يمكن عزل الدهون الثلاثية في هذا المركب
00: 15: 57.01 كما تم تشكيلها.
00: 15: 58.21 وقد جربنا ذلك ولم ننجح فيه أبدًا.
00: 16: 01.03 هناك لغز آخر هنا ،
00: 16: 03.04 وهذا هو هذا الحلزون الكارهة للماء
00: 16: 05.21 يتم الحفاظ عليها تطوريًا للغاية بالتسلسل ،
00: 16: 08.12 ميزة لا تتوقعها بالضرورة
00: 16: 10.17 إذا كان الدور الوحيد لهذا هو أن يكون كارهًا للماء
00: 16: 13.02 والتفاعل مع الزيت.
00: 16: 14.29 بناءً على هذا ، كان لدينا لغز ،
00: 16: 18.02 وافترضنا أنه قد يكون هناك
00: 16: 20.26 مكون مفقود في مجمع التجميع هذا.
00: 16: 22.20 وهنا تجربة
00: 16: 24.28 أن تنفيذ Jeeyun Chung في مختبرنا ،
00: 16: 26.26 التي قامت فيها بترسيب مناعي ،
00: 16: 29.06 أو تجربة منسدلة ،
00: 16: 30.28 باستخدام إما النوع البري seipin ،
00: 16: 33.02 الذي يظهر على يسارك ،
00: 16: 34.27 أو جزيء seipin
00: 16: 37.18 التي حذفت فيها هذا اللولب المضاد للماء والمحفوظ للغاية ،
00: 16: 39.19 الذي يظهر على اليمين.
00: 16: 41.05 وفي سحب جميع المتفاعلات ،
00: 16: 43.05 وجدت إصابة واحدة
00: 16: 48.01 تم سحبها للأسفل تحديدًا باستخدام بروتين من النوع البري
00: 16: 49.21 لكن ليس بالبروتين الطافرة التي حذفت هذا اللولب الكاره للماء.
00: 16: 52.06 ومن السهل جدًا رؤيته
00: 16: 55.11 في الجزء العلوي الأيمن من الشكل ، هنا ،
00: 16: 57.15 وهذا الجنرال.
00: 17: 00.06 البروتين الذي تم سحبه للأسفل بواسطة النوع البري
00: 17: 01.22 هو بروتين سمي بـ TMEM159.
00: 17: 04.25 إذن ، ما هو TMEM159؟
00: 17: 07.01 حسنًا.
00: 17: 12.03 قمنا الآن بتسمية عامل تجميع قطرات الدهون TMEM159 ،
00: 17: 14.16 وهكذا يتحدث هذا الاسم عما نفكر فيه.
00: 17: 17.27 مشاركتها في تجميع قطرات الدهون.
00: 17: 21.03 إذن ، لم يُعرف الكثير عن هذا الأمر
00: 17: 24.01 عندما حددناها كمتفاعل seipin.
00: 17: 25.22 TMEM159 ، أو LDAF1 ،
00: 17: 27.17 هو بروتين شبكي إندوبلازمي.
00: 17: 29.27161 حمض أميني.
00: 17: 32.14 تقترح طوبولوجيتها كلا من طرفي N و C
00: 17: 36.01 باتجاه السيتوبلازم.
00: 17: 37.21 وخصائص البروتين
00: 17: 40.17 يقترح أنها تشكل دبوس شعر مزدوج ،
00: 17: 45.02 كما صممنا في هذا الكارتون.
00: 17: 47.22 تم تحديد الجين والبروتين في الأصل
00: 17: 49.23 في الكبد الدهني في الفئران
00: 17: 51.10 التي تم إحداثها بواسطة PPAR-gamma
00: 17: 53.00 في نموذج خروج المغلوب
00: 17: 55.07 حيث يوجد الكبد الدهني.
00: 17: 57.23 وأحد الأشياء التي لفتت انتباهنا
00: 18: 00.00 عندما قمنا بهذا الانسحاب
00: 18: 01.04 اتضح أن الضربة القاضية
00:18: 04.24 من TMEM159 أو LDAF1
00: 18: 06.28 كان أيضًا مرتبطًا بشكل كبير بـ seipin
00: 18: 09.16 في شاشة الجينوم التي عرضتها عليكم سابقًا.
00: 18: 12.22 لذا ، استمر Jeeyun في تنقية LDAF1 ،
00: 18: 17.07 كما سأشير إليها الآن ،
00: 18: 20.08 كما هو موضح هنا ، من خلايا الثدييات.
00: 18: 21.22 وعندما تسحب وتنقي LDAF1 ،
00: 18: 23.22 تقوم أيضًا بتأهيل seipin.
00: 18: 28.15 وهذان البروتينان
00: 18: 30.19 يشكل الآن مجمعًا متكافئًا.
00: 18: 32.24 الأهم ، كما ذكر توبي من قبل ،
00: 18: 34.24 عندما قمنا بتنقية السيبين وحده من قبل ،
00: 18: 37.18 لم نتمكن من تجانس ثلاثي الجلسرين مع seipin.
00: 18: 41.15 لكننا توصلنا إلى الاكتشاف هنا
00: 18: 44.20 أنه عندما نقوم بتنقية مركب كلا البروتينين معًا ،
00: 18: 47.16 كما ترون في الحارة الرابعة من اليسار ،
00: 18: 52.20 تم سحب المجمع لأسفل في هلام Coomassie في الأسفل
00: 18: 55.08 يظهر أيضًا وجود ثلاثي الجلسرين.
00: 18: 57.14 إذا أضفنا حمض الأوليك إلى الخلايا
00: 18: 59.20 وتحريك تكوين قطرات الدهون ،
00: 19: 01.11 ينقي المركب المزيد من ثلاثي الجلسرين ،
00: 19: 04.00 كما ترون.
00: 19: 05.19 وإذا استخدمنا مثبطات DGAT
00: 19: 07.24 في تلك الحالة ،
00: 19: 09.09 منعنا ثلاثي الجلسرين.
00: 19: 10.29 إذن ، هذا كله دليل لنا على أن هذا المركب ،
00: 19: 13.05 معًا ،
00: 19: 15.06 يتفاعل مع ثلاثي الجلسرين
00: 19: 17.23 أثناء تكوين قطرات الدهون.
00: 19: 20.14 ذهبنا لدراسة LDAF1
00: 19: 23.27 في سياق الخلايا ،
00: 19: 25.22 وإحدى تلك التجارب معروضة هنا.
00: 19: 28.08 في هذه التجربة ،
00: 19: 29.26 ما تم فعله هو ذلك
00: 19: 32.09 LDAF1 و seipin تم وضع علامة عليهما ،
00: 19: 34.16 باستخدام تقنية CRISPR ،
00: 19: 36.04 في مواقعهم الداخلية ببروتينات الفلورسنت.
00: 19: 40.04 بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بوضع علامة PLIN3 ،
00: 19: 42.23 التي حددناها كواحدة من
00: 19: 45.25 أول كاشفات لتشكيل قطيرة دهنية.
00: 19: 48.00 وهكذا ، موضح في هذه الشريحة
00: 19: 49.28 ثلاثة أمثلة لتكوين قطرات دهنية ،
00: 19: 52.12 كما تم الكشف عنه بواسطة إشارة PLIN3 ،
00: 19: 55.17 في المجموعة السفلية من.
00: 19: 58.27 في الصف السفلي من هذه اللوحات.
00: 20: 00.15 وفي جميع الأحوال ،
00: 20: 01.16 عندما يمكننا اكتشاف تكوين قطرات الدهون لأول مرة ،
00: 20: 04.11 يحدث في نفس المكان
00: 20: 06.27 حيث لدينا LDAF1 و seipin.
00: 20: 08.17 إذن ، هذا يعطينا
00: 20: 11.11 المزيد من الأدلة على أن مجمع seipin-LDAF1
00: 20: 14.00 هو الموقع الذي توجد فيه قطرات الدهون
00: 20: 16.27 تتشكل في هذه الخلايا.
00: 20: 19.15 الآن ، إذا كان هذا النموذج صحيحًا ،
00: 20: 21.14 هناك بضعة تنبؤات بسيطة.
00: 20: 23.18 من أقوى التنبؤات أن ،
00: 20: 26.06 إذا كان المركب يحدد مكان تشكل قطرات الدهون ،
00: 20: 28.27 يجب أن نكون قادرين على تحريك المجمع
00: 20: 31.11 إلى موقع لا يكون فيه عادةً مترجمًا ،
00: 20: 33.10 أو حيث يوجد عدد قليل منهم بشكل عشوائي ،
00: 20: 35.10 والآن يجب أن تتشكل قطرات الدهون ،
00: 20: 37.27 ويفضل في تلك المواقع.
00: 20: 39.29 في هذه التجربة ، استخدمنا خدعة بيولوجيا كيميائية
00: 20: 42.21 التي أنشأناها
00: 20: 45.07 نسخة صناعية مغايرة للتحفيز الكيميائي
00: 20: 49.12 من LDAF1
00: 20: 51.20 يمكن ربطها بمرساة غشاء البلازما.
00: 20: 54.20 عندما نضيف إلى الخلايا التي تعبر عن هذين البناءين
00: 20: 59.06 مغاير كيميائي مغاير ،
00: 21: 00.20 ما يحدث هو أن هذين الجزأين من البروتينات
00: 21: 03.20 تشكل معقدًا ،
00: 21: 05.19 وهذا يسحب الشبكة الإندوبلازمية بأكملها
00: 21: 08.04 بالقرب من غشاء البلازما.
00: 21: 11.19 في العادة ، يوجد القليل جدًا من البلازما.
00: 21: 13.29 الشبكة الإندوبلازمية أسفل غشاء البلازما مباشرة.
00: 21: 16.20 لكن عندما نستحث هذا ،
00: 21: 18.23 ما نلاحظه هو.
00: 21: 20.07 بواسطة مجهر الانعكاس الداخلي الكلي.
00: 21: 22.19 هو أن كلا من LDAF1 مستهدف ،
00: 21: 25.13 كما تتوقع ،
00: 21: 27.01 ولكن يتم الآن إحضار seipin أيضًا
00: 21: 28.18 لأنه في مركب بروتيني يحتوي على LDAF1 ،
00: 21: 31.21 لا تتفاعل بشكل مباشر مع المرساة.
00: 21: 35.03 هذا الآن يولد سيناريو
00: 21: 37.26 في أي حق تحت غشاء البلازما
00: 21: 40.00 لدينا الكثير ، الكثير من ER
00: 21: 42.15 هذا مربوط به.
00: 21: 44.05 وما هو مهم ومثير للاهتمام
00: 21: 46.27 عندما ننظر الآن إلى تكوين قطرات الدهون ،
00: 21: 49.01 نرى الآن أن الكثير من القطيرات الدهنية تتشكل
00: 21: 51.24 تحت غشاء البلازما ،
00: 21: 53.20 لأنه لديك الآن هذا المجمع هناك ،
00: 21: 55.12 والتي لا توجد عادة هناك.
00: 21: 57.04 في خلية من النوع البري لا تحتوي على.
00: 21: 59.01 أو في زنزانة لم تتعرض لمُحَوِّل الثنائيات ،
00: 22: 01.16 خلية تحكم ،
00: 22: 03.02 لا نرى سوى قطرات قليلة جدًا جدًا
00: 22: 05.03 تتشكل مباشرة تحت غشاء البلازما.
00: 22: 07.22 ولكن كما ترون في القياس الكمي على اليمين ، هنا ،
00: 22: 11.07 أو في اللقطات المأخوذة من فيلم على اليسار ،
00: 22: 13.03 بمجرد إحضار هذا المركب أسفل غشاء البلازما مباشرةً ،
00: 22: 16.03 الآن ، تتشكل الكثير من قطرات الدهون هناك ،
00: 22: 18.18 لأن الآلة موجودة الآن
00: 22: 20.04 لتحفيز هذا التفاعل.
00: 22: 23.15 إذن ، هذه بعض النقاط البارزة
00: 22: 25.16 من الدراسات التي حددناها
00:22:28.01 at least a couple components
00:22:30.07 of a lipid droplet assembly complex:
00:22:32.17 seipin, which we and others
00:22:34.24 had identified over the years
00:22:36.25 as being crucial to this complex
00:22:38.17 and this other protein, LDAF1.
00:22:40.10 And what's shown here is our working model
00:22:42.13 for how this might work.
00:22:44.03 So, as we mentioned,
00:22:46.02 triglycerides are made through the actions of, for example,
00:22:48.22 DGAT enzymes in the endoplasmic reticulum.
00:22:50.14 And they are initially released into the plane of the bilayer.
00:22:55.06 It's our hypothesis, then,
00:22:56.29 at the moment,
00:22:58.23 that the seipin-LDAF1 complex
00:23:01.06 becomes the site
00:23:03.28 where these triglycerides can nucleate and phase separate
00:23:06.00 to begin to form lipid droplets.
00:23:07.25 And what's really intriguing
00:23:09.23 is this complex brings together, for example, in humans,
00:23:12.19 66 membrane-spanning domains in a very small area
00:23:16.18 that might create hydrophobic surfaces
00:23:19.04 for this. for this nucleation.
00:23:21.26 catalytic step to occur.
00:23:23.24 So, shown here, then,
00:23:25.29 are triglyceride molecules
00:23:28.07 that have begun to form a lens
00:23:30.07 in the setting of this complex.
00:23:31.29 And as you can see, LDAF1 begins to
00:23:36.14 provide curvature to the membrane,
00:23:38.02 which may also facilitate bending of the membrane
00:23:40.09 and droplet formation.
00:23:42.27 The droplet then grows.
00:23:44.26 And what we didn't show you,
00:23:46.11 but we have data indicating,
00:23:48.02 is that as the droplet is growing
00:23:50.15 LDAF1 coats the surface of the droplet.
00:23:52.12 Here, we think LDAF1 provides surface-modulating qualities,
00:23:56.18 such as lowering the surface tension
00:23:58.06 and regulating some of the protein composition
00:24:00.03 of the developing droplet.
00:24:02.13 So, that's the current model.
00:24:04.01 And obviously, this model will require further testing.
00:24:06.26 And one other aspect of this model
00:24:09.14 is that, as Toby mentioned before,
00:24:11.16 there are domains of seipin
00:24:13.25 that appear very similar
00:24:16.20 to lipid-binding domains,
00:24:18.04 so it may be that this complex
00:24:20.12 also has some role in directing lipid trafficking
00:24:22.21 -- whether that be neutral lipids or phospholipids --
00:24:25.22 during the formation of lipid droplets.
00:24:28.02 That also remains to be further tested.
00:24:31.11 So, in this part of our lectures,
00:24:32.24 we told you about triglyceride synthesis
00:24:34.20 and the initial stages of lipid droplet formation
00:24:37.02 at the endoplasmic reticulum.
00:24:38.24 But what happens next?
00:24:40.11 How do the lipid droplets acquire their specific proteome?
00:24:43.13 How do they grow in size
00:24:45.15 and detach from the ER?
00:24:46.26 And what are their functions in the cell?
00:24:49.09 So, we'll tell you about that in the next part of our lectures.
00:24:52.11 Stay tuned.


Use LEFT and RIGHT arrow keys to navigate between flashcards

Use UP and DOWN arrow keys to flip the card

H to show hint

A reads text to speech

142 Cards in this Set

The capturing and using of the energy of living systems.

How do cells get the energy they need?

Chemical sources (respiration) or the sun (photosynthesis)

What are the primary energy sources that the cell can use?

Complex carbs have storage properties. What are the two storage forms of glucose?

Glycogen (animal cells) and Starch (plant cells)

What component of fat is the highest source of energy?

When sugars and fats are broken down, their energy must be captured and stored in forms that can be readily used called:

Give some examples of activated carriers.

ATP, Acetyl CoA, NADH, NADPH, FADH2

What percentage of cellular energy is used to make proteins?

The energy available to do work is called:

Free energy or G (Gibbs Free Energy)

For a chemical reaction, if a reactant/substrate X has a greater energy than product Y:

For a chemical reaction, if a product Y has a greater energy than reactant/substrate X:

If ΔG is negative, the reaction is:

If ΔG is positive, the reaction is:

If ΔG is 0, the reaction is:

The breakdown of glucose makes a lot of energy. The reaction:

Glucose + 6 O2 --> 6CO2 + 6 H2O = ___ kcal/Mol

Rank the energy content of the following: ATP, ADP, AMP

What are the three mechanisms to generate ATP?

Photophosphorylation, Oxidative Phosphorylation, and Substrate Level Phosphorylation

This ATP generating mechanism involves the absorption of sunlight coupled to ATP synthesis.

This ATP generating mechanism involves energy from activated carriers (NADH, FADH2) coupled with ATP synthesis (paired with the electron transport chain)

This ATP generating mechanism uses enzymes to catalyze reactions coupled directly to ATP synthesis.

Substrate Level Phosphorylation

When O2 is available, what percentage of energy may be captured and stored as ATP?

Where does the Krebs cycle occur?

Describe the overview of Glycolysis.

-Occurs in both the presence and absence of oxygen

Objective: To make ATP from energy extracted from sugars.

What are the products of glycolysis?

Glucose is broken down into 2 pyruvate molecules through glycolysis. From here, it can take one of three pathways. Name them and indicate their oxygen requirements.

>Krebs Cycle (requires oxygen)

>Lactic Acid (does not requires oxygen)

>Ethanol (does not require oxygen)

What determines the path that the pyruvates will take post-glycolysis?

The process by which 2 pyruvates are turned into lactic acid is also called:

Describe the process of pyruvate being converted into lactic acid.

>No additional ATP is made

>There is energy in lactate, but under these conditions, the cell cannot extract this energy.

2 pyruvates, under anaerobic conditions, can turn into Lactate or ____ + waste ____

Where does Lactic Acid and Ethanol + CO2 production coupled with glycolysis occur?

In the cytosol in the absence of oxygen

True or False: Fermentation and Ethanol production both produce additional ATP when paired with glycolysis which produces 2 ATP.

FALSE there is a net production of 2 ATP only from glycolysis. No extra ATP is produced from fermentation or ethanol production.

Anaerobic Respiration captures ___ % of energy from glucose.

Aerobic Respiration captures ___% of oxygen from glucose.

In the presence of Oxygen, Pyruvate is imported into the mitochondria and oxidized into this compound, which can enter the Krebs Cycle.

TRUE OR FALSE: Though often drawn together, the Krebs Cycle and the oxidation of pyruvate are actually two separate processes.

The oxidation of pyruvate (pyruvate --> Acetyl CoA) is actually three reactions catalyzed by three enzymes at the same place. This three enzyme complex is called:

Pyruvate Dehydrogenase Complex

How many reactions occur in the Krebs Cycle that extract energy from Acetyl CoA?

Describe the products of the Krebs Cycle

2 Pyruvates --> 2 Acetyl CoA -->

>2 ATP (used to do cellular work)

>8 NADH (high energy transfer electrons in ETC)

In what reactions is NADH produced? FADH2?

NADH - Glycolysis, Krebs Cycle, Oxidation of Pyruvate

What kind of fats are most often used as an energy source?

Triglycerides (3 fatty acid tails)

Where does the β-Oxidation of Fatty Acids occur?

What happens during the β-oxidation of fatty acids?

-Fats and Lipids are broken down by enzymes into fatty acids

-These acids are oxidized into Acetyl CoA

-FADH2 is produced, NADH is produced, and Acetyl CoA is produced which can enter the Krebs Cycle

-Fatty acid tails have a lot of carbon atoms, so more energy can be produced

-FADH2 and NADH donate electrons in the electron transport chain

β-Oxidation can also occur in this region, but no ATP is used.

Describe what happens during β-oxidation in the peroxisome.

>Acetyl CoA is exported to the cytosol

>NADH is exported to the cytosol

>FADH2 is used to break down hydrogen peroxide

What is the objective of the peroxisome?

This part of the mitochondria surrounds the organelle completely and has big porins in it that allow rapid traffic to pass. It is selectively permeable, but a lot of things are allowed to cross because the porins are so big.

In this area of the mitochondria, many reactions occur.

This portion of the mitochondria runs along the outer membrane and occasionally extends finger-like projections into the outer membrane. By folding, it greatly increases surface area. Two things that happen here: Electron Transport reactions and ATP synthesis

This is the aqueous region inside the inner membrane that has the consistency of cytosol. Certain reactions occur here.

What percentage of the organism's genome does mitochondrial DNA make up? (plants and animals)

Where are most proteins in the mitochondria made?

They are nuclear encoded and synthesized in the cytosol, then transported into the mitochondria

List processes that occur within the mitochondria.

>Citric Acid/Krebs Cycle (matrix)

>Beta Oxidation of fatty acids

>Electron transport chain (inner membrane)

>ATP synthesis (Inner membrane)

Describe the electron transport chain's composition.

A chain/group of large protein complexes and some smaller proteins that are embedded in the membrane. They accept and donate electrons from FADH2 and NADH. This is a series of REDOX reactions that move substances through the complexes.

NADH has to enter the electron transport chain (moved from cytosol into mitochondria) but it is NOT permeable to the membrane. How does it enter?

How does the malate shuttle work?

The energetic equivalent of NADH is moved across the inner membrane because NADH cannot get across.

Oxaloacetate picks up the high energy electrons from NADH and gives them to something else that can carry them across. Oxaloacetate is converted to malate which CAN move across, and when it is across the membrane, it reclaims its electrons.

This mechanism moves pyruvate from the cytosol into the mitochondrial matrix.

True or False: The glycolysis products (NADH and pyruvate) are moved into the mitochondria with a proton gradient and malate shuttle. The products of pyruvate oxidation and the citric acid cycle (NADH, FADH2, ATP, Acetyl CoA) are in the mitochondria, but in the wrong part.

This is a protein complex that uses the energy of a proton gradient to make ATP. All the energy from FADH2 and NADH is converted to ATP through this. It is located in the inner membrane.

True or False: The energy used to move protons from one side of the electron transport chain to the other is used to generate a pH gradient.

True or False: NADH and FADH2 donate their electrons at the same location in the electron transport chain.

What is the role of Oxygen in the electron transport chain?

Oxygen is the terminal electron acceptor (at the end of the chain). Electrons must be pulled out of the chain. As electrons are donated and passed through complexes, water is formed and holds onto some electrons.

What is the reaction corresponding to oxygen's purpose in the electron transport chain?

Which protein allows oxygen to act as the terminal electron acceptor?

Cytochrome oxidase complex

True or False: The electron transport chain converts one type of active carrier into another.

True NADH or FADH2 into ATP

The ATP synthase is coupled to the proton gradient. How do these two work together?

1. The energy of the electron transport chain is used to pump protons across the membrane.

2. The energy in the proton gradient is harnessed by ATP synthase to make ATP

What is the coupling of the proton gradient and synthesis of ATP called?

Where does chemiosmosis occur and what type of phosphorylation occurs in each area?

Mitochondria (oxidative phosphorylation)

Chloroplasts/thylakoid membrane (photophosphorylation)

This concept is described as the electron flow through the electron transport chain pumps protons across the membrane.

How are proton gradients used in bacterial cells?

There are certain molecules that, when embedded in the membrane, they collapse the ion gradients. It's like poking holes into the membrane, and the energy source is suddenly lost. Molecules that do this are called:

How much ATP is generated by aerobic metabolism for one molecule of glucose per product?

-Some ATP is produced directly by substrate level phosphorylation (Glycolysis?)

What are the products of glycolysis, the oxidation of pyruvate, and the krebs cycle? How much ATP do they produce?

TOTAL = 36 ATP (theoretical yield)

What is the theoretical yield and observed yield of aerobic respiration?

What are some causes of lower ATP yield in aerobic respiration?

Inner mitochondrial membranes leak protons and proton gradient is used for other purposes

Compare efficiency in aerobic and anaerobic respiration

We break down glucose, carbons, hydrogens and oxygens end up in water, and the energy associated with all chemical bonds is captured in ATP. What happens to the rest of the energy?

What do we call organisms that can retain the heat produced by ATP production?

This is the outermost structure of the plant cell, residing outside of the cell membrane. It is made of cellulose and other types of polysaccharides. It's very complex and does not break down well.

This structure of the plant cell is found in mature cells and is surrounded by a membrane. It can sometimes be so big that it can push all other organelles against the cell membrane. It can occupy 80-95% of the cellular space. It contains water, and the hydrostatic pressure is what gives plant cells their support.

This is a group of double-membrane enclosed organelles.

Amyloplasts and Chloroplasts

These plastids hold starch and sometimes can hold so much starch that they look like they are empty. They are used by plant cells to detect gravity and are similar to statoliths in the inner ear.

These plastids are found in plants and algae. Their numbers vary from 20-50 per cell. Some bacteria are photosynthetic but do not contain these.

How are mitochondria similar to chloroplasts?

They both have double membranes (envelope)

They both contain their own DNA

They can make proteins, but not a lot of proteins. Most are made in the cytosol and are imported into the organelle.

This chloroplast component is the part that is not occupied by the membranes. It is aqueous based.

The stroma is similar to what component of the mitochondria?

This component of the chloroplast is sometimes stacked up like pancakes, but sometimes they are individual in the cell.

If we took the thylakoid membrane and sliced them open, we see that they have spaces inside. These spaces, cavities, or openings are called:

Thylakoid Lumen/Thylakoid spaces

What percentage of cellular DNA is the DNA in chloroplasts?

In what three places can we find DNA in cells

Mitochondria, chloroplasts, nucleus

In what three places can proteins be synthesized?

In cytosol, in mitochondria, in chloroplasts

What are the three objectives in photosynthesis?

a.) Capture solar energy and convert it into chemical energy for the use of other living things

b.) Can use inorganic carbons (CO2) and convert them to organic carbon (sugars)

c.) Source of atmospheric oxygen (O2) released as waste

What is the summary equation of photosynthesis?

6 CO2 + 6 H2O --> 6 (CH2O) + 6 O2

What does each component in oxygenic photosynthesis do?

H2O -> Used as a source of electrons and hydrogens

O2 - Released from the water molecule

The type of photosynthesis that releases oxygen, particularly by plants, algae and cyanobacteria is called

What is the alternative form of photosynthesis called and what is its equation?

What does each component in anoxygenic photosynthesis do?

H2S - Source of protons and electrons (rotten egg smell)

Where do light reactions occur?

Where do dark reactions occur?

What occurs during the light reactions?

Light energy is absorbed and converted to chemical energy (ATP, NADH) using various pigments

Chlorophyll and other pigments function to absorb light energy in a structure/unit called a:

What are the three components of a photosystem?

-Chlorophyll acting as an antennae

-Chlorophyll acting as a reaction center

What occurs in the reaction center in the photosystem?

Light energy in the chlorophyll molecules excite the electrons, bringing them to a higher energy levelP

Photosystems are part of the

Photosystem II can break apart water molecules and extract the electrons and proteins from this water. The electrons are used to replace the electrons lost in the reaction center chlorophyll. هذا يسمي

What happens to the products of photolysis

Electrons are donated to chlorophyll to replace lost electrons

Hydrogen accumulates in the thylakoid lumen (later will made a proton gradient)

Oxygen is released in the atmosphere

ATP synthesis is this type of phosphorylation.

Photophosphorylation is a type of

What are the three major pathways involved in dark reactions?

Describe the process of the C3 pathway

First reaction: CO2 + RuBP --> 2 PGA

PGA is further metabolized by the calvin cycle which requires a lot of ATP and NADPH to produce G3P

Rubisco catalyzes two reactions. ما هم؟

CO2 + RuBP --> PGA is the first step in what process?

O2 + RuBP --> PGA + PGLY is the first step in what process?

The photorespiration pathway metabolizes what?

The photorespiration pathway occurs in three organelles. ما هم؟

Chloroplast, peroxisome, mitochondria

This is the idea what photorespiration results in the loss of CO2 and therefore lowers the rate of photosynthesis.

What determines whether rubisco uses CO2 or O2?

The relative amount closest to Rubisco

C4 and CAM attempt to shove carbon dioxide closer to rubisco and prevent photosynthesis from being reduced. C4 is the basic carbon fixation pathway (Calvin Cycle). C4 and CAM modify the C3 pathway, elevating CO2 at rubisco. This reduces photorespiration and increases photosynthesis.

This is the degradative process by which large molecules are broken down into smaller ones. Usually energy is released, starting with high energy through a step by step process. Energy is captured and stored in activated carriers.

This is a biosynthetic pathway used to build up substances. It requires energy.


Extracellular Fluid Composition

The extracellular fluid is mainly cations and anions. The cations include: sodium (Na+ = 136-145 mEq/L), potassium (K+ = 3.5-5.5 mEq/L) and calcium (Ca2+ = 8.4-10.5 mEq/L). Anions include: chloride ( mEq/L) and hydrogen carbonate (HCO3- 22-26 mM). These ions are important for water transport throughout the body.

Plasma is mostly water (93% by volume) and contains dissolved proteins (the major proteins are fibrinogens, globulins, and albumins), glucose, clotting factors, mineral ions (Na+, Ca++, Mg++, HCO3- Cl- etc.), hormones and carbon dioxide (plasma being the main medium for excretory product transportation). These dissolved substances are involved in many varied physiological processes, such as gas exchange, immune system function, and drug distribution throughout the body.


Cellular Dimensions

Most cells are of microscopic size. Animal and plant cells are typically 10 to 30 μm in diameter, and many bacteria are only 1 to 2 μm long.

What limits the dimensions of a cell? The lower limit is probably set by the minimum number of each of the different biomolecules required by the cell. The smallest complete cells, certain bacteria known collectively as mycoplasma, are 300 nm in diameter and have a volume of about 10 -14 mL. A single ribosome is about 20 nm in its longest dimension, so a few ribosomes take up a substantial fraction of the cell's volume. In a cell of this size, a 1 μم solution of a compound represents only 6,000 molecules.

Figure 2-2 Smaller cells have larger ratios of surface area to volume, and their interiors are therefore more accessible to substances diffusing into the cell through the surface. When the large cube (representing a large cell) is subdivided into many smaller cubes (cells), the total surface area increases greatly without a change in the total volume, and the surface-to-volume ratio increases accordingly.

The upper limit of cell size is set by the rate of difl'usion of solute molecules in aqueous systems. The availability of fuels and essential nutrients from the surrounding medium is sometimes limited by the rate of their diffusion to all regions of the cell. A bacterial cell that depends upon oxygen-consuming reactions for energy production (an الهوائية cell) must obtain molecular oxygen (O2) from the surrounding medium by diffusion through its plasma membrane. The cell is so small, and the ratio of its surface area to its volume is so large, that every part of its cytoplasm is easily reached by O2 diffusing into the cell. As the size of a cell increases, its surface-to-volume ratio decreases (Fig. 2-2), until metabolism consumes O2 faster than diffusion can supply it. Aerobic metabolism thus becomes impossible as cell size increases beyond a certain point, placing a theoretical upper limit on the size of the aerobic cell.

There are interesting exceptions to this generalization that cells must be small. The giant alga Nitella has cells several centimeters long. To assure the delivery of nutrients, metabolites, and genetic information (RNA) to all of its parts, each cell is vigorously "stirred" by active cytoplasmic streaming (p. 43). The shape of a cell can also help to compensate for its large size. A smooth sphere has the smallest surface-to-volume ratio possible for a given volume. Many large cells, although roughly spherical, have highly convoluted surfaces (Fig. 2-3a), creating larger surface areas for the same volume and thus facilitating the uptake of fuels and nutrients and release of waste products to the surrounding medium. Other large cells (neurons, for example) have large surface-to-volume ratios because they are long and thin, star-shaped, or highly branched (Fig. 2-3b), rather than spherical.

Figure 2-3 Convolutions of the plasma membrane, or long, thin extensions of the cytoplasm, increase the surface-to-volume ratio of cells. (a) Cells of the intestinal mucosa (the inner lining of the small intestine) are covered with microvilli, increasing the area for absorption of nutrients from the intestine. (b) Neurons of the hippocampus of the rat brain are several millimeters long, but the long extensions (axons) are only about 10 nm wide.


الانزيمات

16.4.3 Sucrose Synthesis and Degradation

Sucrose is the most abundant disaccharide containing glucose and a fructose molecule as fruit sugars. It is the major form of sugar translocated from photosynthetic to nonphotosynthetic tissues via phloem. Its synthesis occurs in cytoplasm of photosynthetic cells in the following way:

Sucrose is translocated from cytosol of photosynthetic cells to nonphotosynthetic tissues (roots, tubers, and seeds) and may be stored temporarily as sucrose or further converted to starch. For this, sucrose is catalyzed to its monomers by sucrose synthase.

Furthermore, the activated precursor for starch biosynthesis is ADP-glucose, so UDP is replaced with ADP and ADP-glucose can then enter starch synthesis via starch synthase.


Publisher’s note: Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Supplementary Figure 1 Overall structure of drSLC38A9.

أ, Central panel, side view in plane of lysosomal membrane. The position of the Fab fragment bound on the luminal side is shown by a gray triangle above the luminal loops. Left panel, cytosolic view showing the vestibule at the cytosolic side. Right panel, luminal view. At the luminal side, residues on TM1b, loop 5–6 and loop 7–8 are grouped in cluster 1 (W128, K131, Q132, R344, E411, P415) and those in TM6a, TM10 and TM11 are grouped in cluster 2 (P348, G491, R495, N542, Q546). An enlarged window from the luminal view encompasses luminal gating cluster 1 and cluster 2. ب, The electron density of the determined asymmetric unit of drSLC38A9–Fab crystals. Each asymmetric unit contained two drSLC38A9 molecules (labeled SLC38A9 mol 1 and mol 2) as well as two Fab fragments (labeled Fab mol 1 and Fab mol 2). ج,د, Examples of the quality of the electron density maps in the determined structure with fitting of the model of drSLC38A9–Fab.

Supplementary Figure 2 Crystal packing and asymmetric unit of the drSLC38A9–Fab complex.

أ, Crystal packing showing the drSLC38A9–Fab complex lattice. Fab fragments (gray) stack tightly along the crystallographic ب axis and are connected by drSLC38A9 (cyan) layers in the crystallographic أ plane in a propeller-like head-to-side manner. One asymmetric unit is selected to show the building block that is composed of two Fab (orange) and two drSLC38A9 (red) molecules. ب, Interactions between drSLC38A9 and adjacent Fab fragments. One drSLC38A9 (red) makes contacts with four other molecules. The biologically functional contact is between the luminal loops of drSLC38A9 (red) and the complementarity-determining regions (CDRs) of the Fab (orange). The three other contacts, which appear to be crystal contacts and nonspecific, occur between loop 2–3 (red) and TM5 (blue 1) and between TM3, TM10 (red) and a groove shaped from the two adjacent Fab fragments (green 2 and yellow 3).

Supplementary Figure 3 Superposition of drSLC38A9 (colored) and AdiC (3L1L) (translucent yellow).

TM3, TM4, TM8 and TM9 are used in the superimposition. The location of the bound arginine in drSLC38A9 is shown by the dashed oval. Structural alignment was performed in PyMOL. AdiC to drSLC38A9 r.m.s. deviation = 3.57 Å, Cealign for 72 residues.

Supplementary Figure 4 Elution profile of the ΔN-SLC38A9–Fab assembly.

أ, The solid line represents the elution trace of the ΔN-SLC38A9–Fab complex and unbound Fab. The dashed line is the elution trace of pure ΔN-SLC38A9. An apparent peak shift was observed for the formation of the ΔN-SLC38A9–Fab complex. ب, Fractions selected in the red box in أ were sampled and analyzed by SDS–PAGE before being pooled and concentrated for crystallization.



تعليقات:

  1. Armaan

    أعتذر ، لكن في رأيي ، أنت لست على حق. أنا متأكد. دعونا نناقشها. اكتب لي في PM.

  2. Tojakus

    The excellent message, I congratulate)))))

  3. Akinogami

    برافو ، فكرة رائعة

  4. Launfal

    آسف للتدخل ... لدي موقف مماثل. أدعوك إلى مناقشة.

  5. Connla

    وقد تمت مناقشة الشيء نفسه مؤخرًا

  6. Nikosho

    عن طيب خاطر أنا أقبل. الموضوع مثير للاهتمام ، سأشارك في المناقشة. معا نستطيع أن نتوصل إلى الإجابة الصحيحة. أنا متأكد.



اكتب رسالة