elgavrilis's blog

Όλα τα κυτταρικά μόρια RΝΑ συντίθενται από RΝΑ πολυμεράσες, σύμφωνα με οδηγίες που δίνονται από εκμαγεία DΝΑ. Τα ενεργοποιημένα πρόδρομα μονομερή υποστρώματα, είναι τριφωσφορικά ριβονουκλεοτίδια. Η κατεύθυνση της σύνθεσης του RΝΑ είναι 5’–> 3’ όπως και κατά τη σύνθεση του DΝΑ. Οι RΝΑ πολυμεράσες διαφέρουν από τις DΝΑ πολυμεράσες στο ότι δεν χρειάζονται αλυσίδα εκκίνησης, και δεν κατέχουν διορθωτική ικανότητα νουκλεάσης. Μία άλλη διαφορά είναι ότι το εκμαγείο του DΝΑ είναι συντηρητικό κατά τη σύνθεση του RΝΑ, ενώ είναι ημισυντηρητικό κατά τη σύνθεση του DΝΑ.

 Όλα τα μόρια RNA στο βακτήριο E.coli συντίθενται από ένα μόνο είδος RNA πολυμεράσης. Το ολοένζυμο αυτό έχει μοριακή μάζα 400 Kd και σύσταση υπομονάδων α₂ββ^’σ ενώ η σύσταση του πυρήνα του ενζύμου είναι α₂ββ^’. Η μεταγραφή αρχίζει σε θέσεις προαγωγέων που αποτελούνται από δύο αλληλουχίες, η μία συμμετρικά τοποθετημένη εκατέρωθεν της θέσης -10 και η άλλη στη -35 δηλαδή 10 και 35 νουκλεοτίδια μακρυά απ’ τη θέση έναρξης προς την 5^’ κατεύθυνση (ανοδικά). H ομόφωνη αλληλουχία της περιοχής -10 είναι ΤΑΤΑΑΤ (πλαίσιο Pribnow) και της -35 ΤΤGACA ( πλαίσιο Hogness). H υπομονάδα σ καθιστά ικανό το ολένζυμο να αναγνωρίζει θέσεις προαγωγέων, και να προσδένεται στις αντίστοιχες αλληλουχίες. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί το Ε coli εκφράζει μια ειδική υπομονάδα σ η οποία δεσμεύεται επιλεκτικά σε προαγωγείς γονιδίων του θερμικού σοκ.

 Η ριφαμπίνη, ένα παράγωγο της ριφαμπικίνης είναι δραστικό αντιβακτηριακό φάρμακο, διότι προσδένεται στη β υπομονάδα του ολοενζύμου, παρεμποδίζοντας την έναρξη της μεταγραφής, χωρίς να επιδρά στις ευκαρυωτικές RNA πολυμεράσες.

 Η δέσμευση της RNA πολυμεράσης σε μία περιοχή προαγωγέα, οδηγεί σε τοπικό ξεδίπλωμα του δεσμευμένου DNA, το οποίο επεκτείνεται κατά περίπου 17 νουκλεοτίδια στην αλυσίδα του εκμαγείου, και προετοιμάζει το έδαφος για τον σχηματισμό του πρώτου φωσφοδιεστερικού δεσμού. Οι αλυσίδες του RNA συνήθως αρχίζουν με pppG ή pppA. Η υπομονάδα σ αποδεσμεύεται από το ολοένζυμο μετά από την έναρξη του πολυμερισμού μιας νέας αλυσίδας. Η επιμήκυνση επιτελείται στις θέσεις των φυσαλίδων μεταγραφής, οι οποίες μετακινούνται κατά μήκος του εκμαγείου DNA με ρυθμό περίπου 50 νουκλεοτίδια ανά δευτερόλεπτο. Η νεοσυντιθέμενη αλυσίδα του RNA περιέχει σήματα τερματισμού τα οποία σταματούν τη μεταγραφή. Ένα από τα σήματα τερματισμού είναι μία περιοχή του RNA με δομή “φουρκέτας” που ακολουθείται από μερικά νουκλεοτίδια U. Ένα διαφορετικό σήμα τερματισμού αναγνωρίζεται από την εξαμερή πρωτεΐνη rho, που είναι μία ΑΤΡάση. [1]   

 Τα ευκαρυωτικά κύτταρα περιέχουν στον πυρήνα τους τρία είδη RNA πολυμερασών: Η πολυμεράση τύπου Ι φτιάχνει μόρια rRNA, η πολυμεράση τύπου ΙΙ φτιάχνει μόρια mRNA (και μερικά snRNA), και η πολυμεράση τύπου ΙΙΙ φτιάχνει μόρια tRNA (και τα 5S rRNA το 7S RNA κ μερικά snRNA). Οι πολυμεράσες αυτές είναι μεγάλα ένζυμα με μοριακές μάζες που υπερβαίνουν τα 500 Kd και συμπλέγματα άνω των 10 πολυπεπτιδικών υπόμονάδων. Ο υποπυρηνικός εντοπισμός και το μεταγραφικό προϊόν της καθεμιάς έχει προσδιοριστεί από την διαφορετική ευαισθησία που επιδεικνύουν στην α-αμανιτίνη- ένα τοξικό δικυκλικό οκταπεπτίδιο από το δηλητηριώδες μανιτάρι Αmanita phalloides. Η πολυμεράση Ι δεν επιδεικνύει ευαισθησία. Η πολυμεράση ΙΙ είναι πολύ ευαίσθητη ακόμα και σε χαμηλά επίπεδα α-αμανιτίνης, ενώ η ΙΙΙ αδρανοποιείται μόνο σε υψηλά επίπεδα α-αμανιτίνης.

Όι προαγωγείς για την RNA πολυμεράση ΙΙ είναι τοποθετημένοι προς το 5^’ άκρο της θέσης έναρξης της μεταγραφής. Αποτελούνται από την περιοχή ΤΑΤΑ η οποία βρίσκεται κατά προσέγγιση συμμετρικά τοποθετημένη εκατέρωθεν της θέσης -25, καθώς και επιπρόσθετες αλληλουχίες ανοδικά, που συνήθως είναι τοποθετημένες μεταξύ των -40 και 100 θέσεων (CAAT box και GC box). Aναγνωρίζονται από πρωτεϊνες οι οποίες καλούνται παράγοντες μεταγραφής, παρά από την RNA πολυμεράση ΙΙ. Όι θέσεις όπου δεσμεύονται οι διάφοροι παράγοντες μεταγραφής έχουν βρεθεί με αποτύπωση, μια τεχνική που μπορεί να ταυτοποιεί περιοχές επί του εκμαγείου DNA προστατευόμενες από πέψεις ή χημικές τροποποιήσεις.

 Τουλάχιστον 4 μεταγραφικοί παράγοντες (Transcription Factors: ΤF) και η RNA πολυμεράση ΙΙ απαιτούνται για την έναρξη της μεταγραφής από ΤΑΤΑ box υποκινητες. O TF II D αναγνωρίζει και προσδένεται στις ΤΑΤΑ box αλληλουχίες ανεξάρτητα από την RNA πολυμεράση ΙΙ. Ο ΤF II A συνδέεται με τον  TF II D που είναι δεσμευμένος στο ΤΑΤΑ box. O ΤF II B δεσμεύεται στην RNA πολυμεράση ΙΙ και διευκολύνει τη σύνδεσή της στο σύμπλοκο των TF II D και TF II A στο ΤΑΤΑ box. Ο σχηματισμός αυτού του συμπλόκου προενάρξεως τροφοδοτείται από την υδρόλυση του ΑΤΡ πάνω στον TF II B που είναι μία ΑΤΡαση. Τέλος ο TF II E δεσμεύεται στο σύμπλοκο προενάρξεως και (εάν υπάρχουν τριφωσφορικοί ριβονουκλεοζίτες) προκαλείται εκκίνηση της μεταγραφής στο σημείο ενάρξεως.  [2]

Πρωτοταγής Δομή: Τα αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικούς δεσμούς για να σχηματίσουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Τα αμινοξέα σε μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, συνδέονται με αμιδικούς (πεπτιδικούς) δεσμούς που δημιουργούνται μεταξύ της α-καρβοξυλομάδας ενός αμινοξέος και της α-αμινομάδας του επόμενου.Ο δεσμός αυτός έχει πολλές σημαντικές ιδιότητες. 1) Είναι εντυπωσιακά ανθεκτικός στην υδρόλυση, με αποτέλεσμα οι πρωτεΐνες να χαρακτηρίζονται από κινητική σταθερότητα. 2) Η Πεπτιδική Μονάδα είναι άκαμπτη και επίπεδη διότι ο δεσμός C-N έχει μερικώς χαρακτήρα διπλού δεσμού. 3) Κάθε Πεπτιδική Μονάδα έχει έναν δότη (Ν-Η) και έναν δέκτη (C=O) δεσμών υδρογόνου. Η δημιουργία δεσμών υδρογόνου μεταξύ των ομάδων αυτών του κορμού, είναι ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της πρωτεϊνικής δομής. 4) Ο Πεπτιδικός Δεσμός δεν έχει φορτίο, επιτρέποντας έτσι στις πρωτεΐνες να δημιουργούν συμπαγείς σφαιρικές δομές, με το μεγαλύτερο μέρος του κορμού, βυθισμένο στο εσωτερικό της πρωτεΐνης. Οι πρωτεΐνες επειδή είναι γραμμικά πολυμερή, μπορούν να περιγραφούν και ως αλληλουχίες αμινοξέων. Κατά σύμβαση οι αλληλουχίες αυτές γράφονται απ’ το αμινοτελικό προς το καρβοξυτελικό άκρο. Διδακτικό ανάλογο: Ζητάμε από τους μαθητές να γράψουν όσες περισσότερες λέξεις μπορούν, χρησιμοποιώντας τα γράμματα α,ν,ε. Αφού συνθέσουν λέξεις όπως: νέα-αν-εάν-Αννα-εννέα-ένα τους ρωτάμε τι είναι αυτό που διαφοροποιεί τις λέξεις αυτές μεταξύ τους. Όταν οδηγηθούν στην απάντηση ότι είναι το είδος, ο αριθμός και η σειρά των γραμμάτων που παράγει διαφορετική κάθε φορά σημασία, εξηγούμε ότι με παρόμοιο τρόπο τα 20 διαφορετικά αμινοξέα μπορούν να συνθέσουν ποικίλο αριθμό πρωτεϊνών.

 Δευτεροταγής Δομή: Oι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να αναδιπλώνονται σε κανονικές δομές, όπως η α-έλικα, η β-πτυχωτή επιφάνεια, οι στροφές και οι θηλιές.Δύο κύρια δομικά στοιχεία της δευτεροταγούς δομής, είναι η α-έλικα και η β-πτύχωση. Στην α-έλικα η πολυπεπτιδική αλυσίδα ελίσσεται και δημιουργεί μία συμπαγή ράβδο. Στο εσωτερικό της έλικας, η ομάδα CO κάθε αμινιξέος, δεσμεύεται με δεσμό υδρογόνου στην ομάδα ΝΗ του αμινοξέος που βρίσκεται 3-4 κατάλοιπα πιο κάτω στη γραμμική αλληλουχία. Το κάθε αμινόξύ απέχει προβολικά απ’ το επόμενο 1,5 Α⁰ άρα το βήμα της α-έλικας είναι (1,5 Α⁰/αμινοξύ)Χ(3,6αμινοξέα/στροφή)=5,4 Α⁰/στροφή. Στη β-πτύχωση η πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι σχεδόν πλήρως εκτεταμένη. Δύο η περισσότερες β-πτυχώσεις, συνδεδεμένες με δεσμούς υδρογόνου ΝΗ…CO πλησιάζουν η μία την άλλη δημιουργώντας β-πτυχωτές επιφάνειες. Διδακτικό ανάλογο:Φωτογραφία μιας αθλήτριας της ενόργανης γυμναστικής στο αγώνισμα με τις κορδέλες. Η κορδέλα σε διάφορες φάσεις σχηματίζει α-έλικες, β-πτυχωτές επιφάνειες, στροφές φουρκέτας και θηλιές. Η συνολική διάταξη της κορδέλας στο χώρο, είναι η τριτοταγής δομή. Αν η αθλήτρια κρατά δύο κορδέλες αυτό είναι η τεταρτοταγής δομή.

 Τριτοταγής Δομή: Oι υδατοδιαλυτές πρωτεΐνες αναδιπλώνονται σε συμπαγείς δομές με μη πολικά κέντρα. Η συμπαγής- ασύμμετρη δομή κάθε πολυπεπτιδίου στο χώρο, ονομάζεται τριτοταγής δομή. Οι τριτοταγείς δομές των υδατοδιαλυτών πρωτεϊνών έχουν κοινά χαρακτηριστικά: 1) Στο εσωτερικό τοποθετούνται υδρόφοβα αμινοξέα και 2) Η επιφάνεια περιέχει κατά κύριο λόγο υδρόφιλα αμινοξέα που αλληλεπιδρούν με το υδατικό περιβάλλον. Η κινητήρια δύναμη της αναδίπλωσης, είναι οι υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις των αμινοξέων του εσωτερικού.  Μερικές πρωτεΐνες των μεμβρανών, εμφανίζουν αντίθετη κατανομή, με τα υδρόφοβα αμινοξέα στην επιφάνεια να αλληλεπιδρούν με τη λιπιδική διπλοστοιβάδα, και τα υδρόφιλα στο εχωτερικό, αποφεύγοντας το περιβάλλον.

 Τεταρτοταγής Δομή: Oι πολυπεπτιδικές αλυσίδες μπορούν να συγκροτήσουν δομές πολλών υπομονάδων. Οι πρωτεΐνες που αποτελούνται από περισσότερες της μιας πολυπεπτιδικές αλυσίδες εμφανίζουν τεταρτοταγή δομή. Το καθένα από τα ανεξάρτητα πολυπεπτίδια ονομάζεται υπομονάδα. Οι τεταρτοταγείς δομές μπορεί να είναι απλές όταν αποτελούνται από δύο ίδιες υπομονάδες, ή πολύπλοκες όταν αποτελούνται από πολλές διαφορετικές υπομονάδες. Στις περισσότερες περιπτώσεις οι υπομονάδες συγκρατούνται με μη ομοιοπολικούς δεσμούς.

Η αλληλουχία σε αμινοξέα, καθορίζει την τρισδιάστατη δομή όπως πρωτοανακάλυψε ο Anfinsen για τη ριβονουκλεάση: Ανηγμένη-Αποδιαταγμένη ριβονουκλεάση, δημιουργεί αυτομάτως τους σωστούς δισουλφιδικούς δεσμούς, και επανακτά ενζυμική δραστικότητα όταν οξειδώνεται από τον αέρα, αφού απομακρυνθεί η μερκαπτοαιθανολη και η ουρία. Ολες οι πληροφορίες για την τελική αναδίπλωση βρίσκονται στην αλληλουχία. Μελέτες και σε άλλες πρωτεΐνες καθιέρωσαν τη γενικότητα αυτού του κεντρικού δόγματος της Βιοχημείας: H αλληλουχία καθορίζει τη στερεοδιάταξη σ’ ένα συγκεκριμένο περιβάλλον.

To συνολικό DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων, δεν συγκροτεί ενιαίο μόριο. Αποτελείται από πολλά γραμμικά τμήματα, ο αριθμός και το μήκος των οποίων είναι χαρακτηριστικά για τα διάφορα είδη οργανισμών. Το ανθρώπινο DNA συγκροτείται και “πακετάρεται” σε 46 ξεχωριστές δομές γνωστές σαν μεταφασικά χρωμοσώματα, και τα οποία είναι ορατά κατά τη διάρκεια της μίτωσης με το οπτικό μικροσκόπιο. Ο βαθμός συσπείρωσης του DNA στα χρωμοσώματα είναι πολύ υψηλός. Παρουσιάζει 10000 φορές μείωση του μήκους του, σε σχέση με τον πρωταρχικό τύπο βDNA στη διπλή έλικα. Κατά τη διάρκεια της μεσόφασης και όταν αλληλεπιδρά με ένζυμα της αντιγραφής και μεταγραφής, έχει μικρότερο βαθμό συσπείρωσης και συγκροτεί τα ινίδια χρωματίνης. Η χρωματίνη είναι το σύμπλεγμα DNA-πρωτεϊνών το οποίο αποσπάται από “λυμένους” μεσοφασικούς πυρήνες. Συνεπώς το ποια από τις πολυπληθείς ενώσεις που υπάρχουν σε ένα πυρήνα, θα εμφανιστεί στο αποσπασμένο υλικό είναι μέρος της τεχνικής που χρησιμοποιήθηκε. Αρχικά η χρωματίνη ανιχνεύθηκε απ’ την ικανότητά της να “βάφεται” με ποικίλες χρωστικές μικροσκοπίας.

 Μια κύρια κατηγορία πρωτεϊνων που συνδέεται στη χρωματίνη είναι οι ιστόνες, των οποίων η μάζα είναι περίπου ίση με εκείνη του DNA. Οι ιστόνες είναι μικρές (11-21KD), με υψηλά ποσοστά θετικά φορτισμένων αμινοξέων  Lys  και Arg. Δεσμεύονται στο όξινο (αρνητικά φορτισμένο)  DNA με μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις, και συγκροτούν τα νουκλεοσώματα, που είναι η δομική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης. Υπάρχουν 5 τύποι ιστονών: α) Οι 4 (core) ιστόνες  Η₂Α, Η₂Β, Η₃ και Η₄ που διαμορφώνουν το “σκελετό” του νουκλεοσώματος β) Η συζευκτική (linker) ιστόνη Η₁ που συγκρατεί το τυλιγμένο DNA πάνω στο νουκλεόσωμα. Εξελικτικά οι ιστόνες είναι υψηλά συντηρημένες πρωτεΐνες. Πχ η ιστόνες Η₄ από ένα φυτό (pea plant) και την αγελάδα, διαφέρουν μόνο σε 2 από τα 102 αμινοξέα πράγμα που δείχνει ότι παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη χρωματίνη όλων των ευκαρυωτικών. Οι αλληλουχίες στις άλλες ιστόνες ποικίλουν από είδος σε είδος, έχουν όμως σημασία στο “δίπλωμα ιστόνης” που διαμορφώνουν και το οποίο είναι θεμελιώδες για τη συγκρότηση του νουκλεοσώματος. Ολες οι ιστόνες είναι μετα-μεταφραστικά τροποποιημένες (φωσφορυλιωμένες, ακετυλιωμένες, ουβικιτινυλιωμένες) σε διάφορα στάδια του κυτταρικού κύκλου.Οι τροποποιήσεις αυτές φαινεται ότι παίζουν σημαντικό ρόλο στην αλλαγή της δομής της χρωματίνης, όμως ο ειδικός ρόλος της καθεμιάς δεν είναι γνωστός.

Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, ύστερα από ειδική επεξεργασία σε χαμηλή συγκέντρωση αλάτων, τα ινίδια χρωματίνης μοιάζουν με κομπολόγια από χάντρες. Κάθε επαναλαμβανόμενη “χάντρα” (ανά 200bp περίπου), ονομάζεται νουκλεόσωμα  και αποτελεί τη βασική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης. Tο σώμα (core) του νουκλεοσώματος συγκροτείται από το 8μερές των ιστονών 2(Η₂Α-Η₂Β-Η₃-Η₄) που γύρω του τυλίγεται DNA μήκους 146 bp κατά 1_3/4 στροφές. Το πάχος του κάθε νουκλεοσώματος είναι 10nm, γι’ αυτό και η παραγόμενη ίνα  από τα επαναλαμβανόμενα νουκλεοσώματα κατά μήκος του μη περιτυλιγμένου (linker) DNA έχει ονομαστεί “ίνα των 10nm”. Αυτή η δομή συσπείρωσης παρουσιάζει 7 φορές μειωμένο μήκος, σε σχέση με το γραμμικό Β τύπο του DNA. Το μήκος του συνδετικού (linker) DNA έχει μέσο μήκος 60bp, ποικίλει όμως από 8-120bp ανάλογα με τον οργανισμό και τον ιστό. Η συζευκτική ιστόνη Η₁ δένεται στο νουκλεόσωμα στα σημεία που το πάχους 20nm DNA εισέρχεται και εξέρχεται.

Το μοντέλο αυτό υποστηρίζεται από ισχυρά πειραματικά ευρήματα όπως, ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, περίθλασης ακτίνων Χ και νετρονίων, πέψεις με νουκλεάσες, και πειράματα επανασύστασης του νουκλεοσώματος in vitro. O πυρήνας του νουκλεοσώματος είναι ένα σωμάτιο 2 στρωμάτων που μοιάζει με δισκίο διαστάσεων 110x110x55A^o. Τα 140 περίπου ζεύγη βάσεων είναι τυλιγμένα στο εξωτερικό μέρος του πυρήνα (κατά 1_3/4 στροφές) παρουσιάζοντας αριστερόστροφη υπερσυσπείρωση με βήμα περίπου 28 Α⁰. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι ένα διμερές ιστονών Η₃ και Η₄ καταλαμβάνουν το κέντρο του νουκλεοσώματος, και ότι η καθεμία εκ’ των Η₂Α και Η₂Β βρίσκονται στα άκρα. Επαφές DNA-ιστονών γίνονται σε κάθε στροφή της έλικας του DNA και περιορίζονται στην εσωτερική επιφάνεια της υπερέλικας, χωρίς οι ιστόνες να καλύπτουν το DNA, ούτε να προεκτείνονται μεταξύ των στροφών της υπερέλικας.

Το ήπαρ είναι το κύριο όργανο στο οποίο πραγματοποιείται η βιοσύνθεση της χοληστερόλης, αν και υπάρχουν και άλλοι ιστοί, επίσης ενεργοί στη βιοσύνθεσή της (έντερο, επινεφρίδια, γονάδες, νευρικός ιστός και αορτή). Και τα 27 άτομα άνθρακα της χοληστερόλης παράγονται από οξικές μονάδες του ακέτυλοCoA, ενώ τα ένζυμα εντοπίζονται στο κυτταροδιάλυμα και το μικροσωμικό κλάσμα. Αρχικά το 3Υδρόξυ-3ΜεθυλογλουτάρυλοCoA ( HMG CoA) σχηματίζεται στο κυτταροδιάλυμα, από ακέτυλοCoA σε δύο βήματα, από τα ένζυμα θειολάση και ΗΜG CoA συνθετάση.

ΡΥΘΜΙΣΗ THΣ ΒΙΟΣΥΝΘΕΣΗΣ: Το ΗΜG CoA μετατρέπεται σε μεβαλονικό οξύ, από την αναγωγάση του ΗΜG CoA  (ΝΑDPH εξαρτώμενο ένζυμο). Αυτό είναι και το κύριο σημείο ελέγχου στη ρύθμιση βιοσύνθεσης της χοληστερόλης. Αν και τα επόμενα βήματα μπορούν να επηρεαστούν από παρατεταμένη εξωγενή τροφοδότηση (μακρόχρονη) χοληστερόλης, ωστόσο οι ταχύτητές τους ποτέ δεν γίνονται μικρότερες από της ΗΜG CoA αναγωγάσης. Η διατροφή με υψηλά επίπεδα χοληστερόλης μειώνει την ηπατική βιοσύνθεση, μειώνοντας την ενεργότητα της αναγωγάσης του ΗΜGCoA ενώ σημειωτέον η εντερική βιοσύνθεση δεν επηρεάζεται ανάλογα από δίαιτες με υψηλή χοληστερόλη. H δραστικότητα της ΗΜG CoA αναγωγάσης μειώνεται επίσης σε μεταβολικές καταστάσεις δίαιτας και ασιτίας, διότι οριοθετείται η διαθεσιμότητα του ακέτυλοCoA και ΝΑDPH που είναι απαραίτητα για τη βιοσύνθεση.

 Η  ΗΜG CoA αναγωγάση υφίσταται αντιστρεπτή φωσφορυλίωση και αποφωσφορυλίωση. Το φωσφορυλιωμένο ένζυμο είναι λιγότερο ενεργό από το μη φωσφορυλιωμένο. Τέλος ως προς τις ορμονικές επιδράσεις, η ινσουλίνη και οι ορμόνες του θυρεοειδούς  αυξάνουν  την ενεργότητα της αναγωγάσης του ΗΜG CoA, ενώ η γλυκαγόνη το αντίθετο. Το φαρμακευτικό σκεύασμα λοβαστατίνη, που χρησιμοποιείται στη θεραπεία της υπερχοληστερολαιμίας, “μπλοκάρει” την ενδογενή σύνθεση χοληστερόλης, παρεμποδίζοντας την αναγωγάση του ΗΜG CoA.

ΑκέτυλοCoA(C₂)–> HMGCoA–>Mεβαλονικό (C₅)–>Πυροφωσφορικό ισοπεντενύλιο(C₅)(óδιμέθυλαλλύλιο)–>Πυροφωσφορικό γερανύλιο(C₁₀)–>Πυροφωσφορικό φαρνεσύλιο(C₁₅)–>Σκουαλένιο(C₃₀)–>Εποξείδιο Σκουαλενίου–>Λανοστερόλη–>ΧΟΛΗΣΤΕΡΟΛΗ(C₂₇).

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΧΟΛΗΣΤΕΡΟΛΗΣ ΜΕ ΑΝΑΛΥΣΗ ΡΑΔΙΟΪΣΟΤΟΠΙΚΗΣ ΑΡΑΙΩΣΗΣ: H θεωρία της μεθόδου αυτής είναι πολύ απλή. Αν μία ραδιενεργός ουσία αναμιχθεί με τη μη ραδιενεργό ομόλογό της, η ποσότητα ραδιενέργειας ανά g θα ελαττωθεί, διότι το ραδιενεργό υλικό θα αραιωθεί από μη ραδιενεργό. Αν η ελάττωση της ραδιενέργειας ανά g μετρηθεί, τότε μπορεί να υπολογιστεί και η ποσότητα της ουσίας που αραιώνει το μίγμα. Αν υποθέσουμε ότι έχουμε την ουσία C^* ( C=cholesterol) με ραδιενέργεια Α₀ και μάζα W₀, τότε από τις δύο αυτές τιμές, μπορούμε να υπολογίσουμε την ειδική δραστικότητα  S₀ της ουσίας: S₀ = A₀/W₀. H μη ραδιενεργός μορφή της ίδιας ουσίας C, δεν έχει καθόλου ραδιενέργεια, αλλά έχει μάζα W_u. Αν αναμίξουμε C^* και C η ολική δραστικότητα θα είναι πάλι Α₀ αλλά η μάζα έχει γίνει W₀ + W_u. H νέα ειδική δραστικότητα θα είναι: S₁ = A₀/(W₀+W_u). Εφ’ όσον γνωρίζουμε τις τιμές Α₀ και W₀ και μπορούμε να μετρήσουμε την τιμή S₁, η τιμή της W₀ μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: W_u=W₀[(S₀/S₁)-1].

Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι δεν απαιτεί διαχωρισμό ολόκληρης της μάζας W₀ + W_u για την μέτρηση της S₁. Εφ’ όσον η σημασμένη ουσία και η μη σημασμένη της μορφή, έχουν τον ίδιο χημικό τύπο και έχουν αναμιχθεί πλήρως, η ειδική δραστικότητα S₁ είναι ανεξάρτητη από την ποσότητα της ουσίας που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της S₁. Aρα εφ’ όσον ένα μέρος της ουσίας μπορεί να απομονωθεί σε καθαρή μορφή, μπορεί να προσδιοριστεί η ποσότητα της μη ραδιενεργού ουσίας. Πειραματικά λοιπόν, η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σ’ ένα φυσικό ή τεχνητό μίγμα λιπιδίων, με άγνωστη επί μέρους σύνθεση. Η χοληστερόλη μπορεί να απομονωθεί από αυτό το μίγμα με πολλούς τρόπους: Στη συγκεκριμένη περίπτωση με διγιτονίνη, η οποία σχηματίζει ένα ειδικό σύμπλοκο (ένα προς ένα) με 3-β στερόλες όπως η χοληστερόλη. Το σύμπλοκο καθιζάνει από το μίγμα με μη πολικούς διαλύτες. Το εκπλυθέν ίζημα είναι αρκετά καθαρό, για να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της ειδικής δραστικότητας της χοληστερόλης ( μετά από διόρθωση για τη μάζα της διγιτονίνης).

Ας υποθέσουμε ότι δεχόμαστε στη γη ραδιοσήματα από έναν εξωγήινο κόσμο, στα οποία πιθανόν περιέχονται μηνύματα. Το μόνο που μας απομένει να κάνουμε είναι να πάρουμε όλα αυτά τα μηνύματα και να τα συσχετίσουμε με όλους τους δυνατούς τρόπους, προσπαθώντας να βρούμε κάποιον κώδικα ή φορμαλισμό για να τα καταλάβουμε. Προφανώς η επιτυχία της προσπάθειας αυτής, δεν είναι απόλυτα εξασφαλισμένη καθόσο ένας τόσο απομακρυσμένος, διαφορετικός και αόρατος κόσμος ποτέ δεν είναι δυνατόν να γίνει τελείως κατανοητός.

Σε μια ανάλογη κατάσταση με την παραπάνω υποθετική βρέθηκαν οι επιστήμονες στα τέλη του προπερασμένου αιώνα. Με την τεχνολογία που είχαν στη διάθεσή τους άρχισαν να παίρνουν τα πρώτα σήματα, δηλαδή τα πρώτα πειραματικά αποτελέσματα από έναν άγνωστο μέχρι τότε κόσμο, εκείνο των στοιχειωδών σωματιδίων ( μόρια, άτομα, πυρήνες, νουκλεόνια, ηλεκτρόνια, ποζιτρόνια) από τα οποία είναι δημιουργημένος ο κόσμος που βλέπουμε και καταλαβαίνουμε. Ο κόσμος αυτός λέγεται μικρόκοσμος και έχει δύο κύρια χαρακτηριστικά: πρώτο το πάρα πολύ μικρό μέγεθος των σωματιδίων και δεύτερον οι πάρα πολύ μικρές μεταξύ τους αποστάσεις. Τα σωματίδια αυτά αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και δημιουργούν τα φαινόμενα του μικρόκοσμου, τα οποία ήταν αδύνατον να ερμηνευτούν με τις γνωστές θεωρίες της κλασσικής μηχανικής, της θερμοδυναμικής και του ηλεκτρομαγνητισμού, με τις οποίες μέχρι τότε οι επιστήμονες μελετούσαν τα φαινόμενα του μακρόκοσμου.Μερικά από τα σπουδαιότερα “μηνύματα” (πειραματικά αποτελέσματα) είναι τα εξής:

1) Η ακτινοβολία μέλανος σώματος: Aν και από πειράματα ήταν γνωστά τα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας που εκπέμπεται από μία επιφάνεια που βρίσκεται σε θερμική ισορροπία σε ορισμένη θερμοκρασία, η θεωρητική τους ερμηνεία ήταν αδύνατη με βάση τις τότε γνωστές θεωρίες. Ήταν αδύνατο να βρεθεί ο νόμος θερμικής εκπομπής ακτινοβολίας από μία επιφάνεια.

2) Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και το φαινόμενο Compton: Όταν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ενός ορισμένου μήκους κύματος προσπέσει επάνω σε μεταλλική επιφάνεια προκαλεί έξοδο ηλεκτρονίων. Το φαινόμενο αυτό κατά το οποίο ένα κύμα μέσω κάποιου άγνωστου μηχανισμού δημιουργούσε υλικά σωματίδια ( ηλεκτρόνια ) ήταν αδύνατο τότε να γίνει κατανοητό. Στο φαινόμενο Compton, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (κύμα) μεγάλης ενέργειας, προσπίπτει πάνω σ’ ένα ηλεκτρόνιο και του μεταβιβάζει ένα μέρος της ενέργειας, με αποτέλεσμα ν’ αρχίσει να κινείται αυτό προς μία κατεύθυνση, ενώ το κύμα να σκεδαστεί προς άλλη κατεύθυνση με μικρότερη ενέργεια. Τα δύο αυτά φαινόμενα έδειξαν ότι η ακτινοβολία, μια καθαρά κυματική οντότητα σύμφωνα με την κλασσική θεωρία συμπεριφέρεται σαν ένα υλικό σωμάτιο.

3) Το πείραμα της διπλής σχισμής: Ηλεκτρόνια, όταν διέλθουν δια μέσου δύο πολύ μικρών σχισμών σχηματίζουν πίσω απ’ αυτές πυκνώματα και αραιώματα . Σε άλλα μέρη συγκεντρώνονται πολλά μαζί και σε άλλα δεν εμφανίζονται καθόλου. Εμφανίζουν δηλαδή φαινόμενα συμβολής , τα οποία μέχρι τότε ήταν γνωστό ότι δημιουργούνταν μόνο από τα κύματα. Συνεπώς υλικά σωμάτια ( ηλεκτρόνια ) κάτω από ορισμένες συνθήκες, συμπεριφέρονταν σαν κύματα.

Ο Γερμανός φυσικός Max Plank στις 14 Δεκεμβρίου 1900 στο Συνέδριο της Γερμανικής Φυσικής Εταιρίας στο Βερολίνο, εγκαταλείποντας την κλασσική θεωρία παρουσίασε μια εργασία διατυπώνοντας κατά τελείως αυθαίρετο τρόπο, ότι τα άτομα μιας επιφάνειας που βρίσκονται σε μια θερμοκρασία εκπέμπουν την ακτινοβολία κατά ασυνεχή τρόπο. Δηλαδή η εκπεμπόμενη ηλεκρομαγνητική ακτινοβολία που δεν είναι παρά μια μορφή ενέργειας, δεν παίρνει οποιαδήποτε τιμή, αλλά μόνο εκείνες που είναι ακέραιο πολλαπλάσιο μιας στοιχειώδους ποσότητας την οποία και ονόμασε quantum ενέργειας. Ο Plank κατόρθωσε να βρεί το νόμο εκείνο που διέπει την εκπομπή της επιφάνειας, κι’ έτσι να ερμηνεύσει ένα απ’ τα πρώτα μηνύματα. Ο Einstein εργαζόμενος στα θέματα αυτά δεν άργησε να αντιληφθεί τη μεγάλη αξία της εργασίας του Plank και το 1905 επέκτεινε τη θεωρία του, και διατύπωσε ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία δεν εκπέμπεται μόνο κατά quantum ενέργειας, αλλά και διαδίδεται στο χώρο με ασυνεχή τρόπο. Με τις ιδέες αυτές μπόρεσε να εξηγήσει το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, ενώ παράλληλα ο Compton εξήγησε το ομώνυμο φαινόμενο. Με την παραδοχή της ασυνέχειας της ακτινοβολίας καθιερώθηκε ο σωματιδιακός χαρακτήρας της. Ο Γάλλος φυσικός Louis de Broglie to 1924 διατύπωσε ένα άλλο αξίωμα, το οποίο σύντομα επαληθεύτηκε πειραματικά, σύμφωνα με το οποίο κάθε κινούμενο υλικό σωματίδιο μπορεί να συμπεριφερθεί σαν τρέχον κύμα ορισμένου μήκους κύματος λ που κινείται προς τη διεύθυνση κινήσεως του σωματιδίου.

Έτσι λοιπόν θα μπορούσαμε να θεωρήσουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ορισμένου μήκους κύματος, σαν ένα “σωμάτιο” που κινείται με την ταχύτητα του φωτός, με μάζα ηρεμίας μηδέν και ορμή ίση με την ενέργειά του διαιρεμένη με την ταχύτητα του φωτός.

 Tο 1926 σχεδόν ταυτόχρονα ο Schrondinger και ο Heisenberg εισήγαγαν ένα νέο μαθηματικό φορμαλισμό των νόμων της μηχανικής γνωστό ως Κβαντομηχανική ή Κβαντική Θεωρια. Οι θεωρίες και των δύο διασήμων επιστημόνων είναι ισοδύναμες και διαφέρουν μόνο ως προς το μαθηματικό τρόπο αντιμετωπίσεως των προβλημάτων. Ο Schrondinger χρησιμοποίησε διαφορικές εξισώσεις με μερικές παραγώγους, ενώ ο Heisenberg χρησιμοποίησε άλγεβρα μητρών. Με την πάροδο του χρόνου και με την εμφάνιση νέων πειραματικών δεδομένων, τελειότερες θεωρίες διατυπώθηκαν όπως η σχετικιστική θεωρία του Dirac, η Κβαντική Ηλεκτροδυναμική (QED) και οι νεότερες θεωρίες του ενοποιημένου πεδίου. ([3] Ανδριτσόπουλος-Εισαγωγή).