elgavrilis's blog

ΕΝΑ ΙΣΤΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΤΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ Blogs.sch.gr

… ΤΟ ΝΟΥΚΛΕΟΣΩΜΑ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 21 Οκτωβρίου 2008

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. ([8] Μουδριανάκης). 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-Η34) που γύρω του τυλίγεται DNA μήκους 146 bp κατά 13/4 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. ([15] Lippincott- Davidson & Sittman σελ 97). 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 110x110x55Ao. Τα 140 περίπου ζεύγη βάσεων είναι τυλιγμένα στο εξωτερικό μέρος του πυρήνα (κατά 13/4 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. ([14] STREYER σελ 911).

Κατηγορία ΒΙΟΛΟΓΙΑ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 21 Οκτωβρίου 2008

Ένα άτομο υδρογόνου που βρίσκεται στη θεμελιώδη κατάσταση έχει ολική ενέργεια Ε1=-13,6 eV. Να υπολογιστεί: 

α) Το μήκος κύματος του φωτονίου που θα προκαλέσει ιονισμό του ατόμου.

β) Η ελάχιστη ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου που θα προκαλέσει λόγω κρούσης ιονισμό του ατόμου.

γ) Η ενεργειακή διαφορά κατά τη μετάπτωση του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου, από μια διεγερμένη κατάσταση στη θεμελιώδη κατάσταση, κατά την οποία εκπέμπεται φως μήκους κύματος 121 nm. 

α)Ενέργεια ιονισμού είναι η ενέργεια που πρέπει να προσλάβει το ηλεκτρόνιο για να απομακρυνθεί από την έλξη του πυρήνα Εφ? όσον η ολική ενέργεια του ηλεκτρονίου στο άτομο του υδρογόνου δίδεται από τον τύπο: Εn=-ke2/2r αυτό πρέπει να βρεθεί σε άπειρη απόσταση από τον πυρήνα για να μηδενιστεί η ολική ενέργεια. Επομένως: Εion = E?– E1= 0-(-13,6)=13,6 eV που ισοδυναμούν:Eion= 13,6ev.(1,6.10-19 J/eV)= 2,17.10-18J. Άρα το φωτόνιο που θα προκαλέσει τον ιονισμό του ατόμου πρέπει να διαθέτει ενέργεια τουλάχιστον ίση με την Ενέργεια ιονισμού: Δηλ πρέπει EPhot ? 13,6 eV.E=h.f=h.C/λ ? h.c/λPhot ? Εion ? λPhot ? h.c/Eion ? λPhot ? (6,63.10-34 Js).(3.108m/s)/(2,17.10-18)=9,1.10-8m ή ισοδύναμα λPhot ? 91 nm. β) Το ηλεκτρόνιο που θα προσκρούσει στο άτομο του υδρογόνου και θα το ιονίσει θα πρέπει να διαθέτει κινητική ενέργεια τουλάχιστον ίση με την ενέργεια ιονισμού. Άρα έχουμε:K ? Eion ? m.v2/2 ? Eion ? v ? (2.Eion/m)1/2 Άρα: v ? (2.2,17.10-18J/9,11.10-31Kg)1/2 = 2,18.106m/s Παρατηρούμε ότι για να επέλθει ιονισμός λόγω κρούσεως, η ταχύτητα του ηλεκτρονίου που θα προσκρούσει στο άτομο πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση με την ταχύτητα του περιστρεφόμενου ηλεκτρονίου στη θεμελιώδη κατάσταση.  γ) Έστω En η ενέργεια της διεγερμένης κατάστασης.  ΔE= h.f = h.c/λ = 6,63.10-34Js.(3.108m/s)/121.10-9m ? ΔE=1,6.10-18J ή ισοδύναμα: 1,6.10-18J/1,6.10-19J/eV=10eV

Κατηγορία ΦΥΣΙΚΗ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

Ο ΡΟΛΟΣ ΤΗΣ ΟΣΜΩΣΗΣ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΣΤΗΝ ΠΑΘΟΓΕΝΕΙΑ ΤΩΝ ΖΩΝΤΑΝΩΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 21 Οκτωβρίου 2008

 Το αν μια μεταφορική διεργασία είναι παθητική ή ενεργός, εξαρτάται από την μεταβολή στην ελεύθερη ενέργεια των μεταφερόμενων ουσιών. Ας λάβουμε υπ? όψιν ένα μη φορτισμένο μόριο σε διάλυμα. Η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια για τη μεταφορά του μορίου αυτού από την πλευρά 1 που βρίσκεται σε συγκέντρωση C1, στην πλευρά 2 που βρίσκεται σε συγκέντρωση C2 είναι:

 ΔG=R T lnC2/C1 = 2,303 RT log C2/C1.

Για ένα μόριο που φέρει φορτίο, θα πρέπει να λάβουμε υπ? όψιν το διαμεμβρανικό ηλεκτρικό δυναμικό. Το άθροισμα της διαφοράς ελεύθερης ενέργειας λόγω διαφορετικής συγκέντρωσης, και ηλεκτρικού δυναμικού ονομάζεται ηλεκτροχημικό δυναμικό. Η αλλαγή στην ελεύθερη ενέργεια εκφράζεται ως ακολούθως:

ΔG=ZFΔV + 2,303 RT log C2/C1.

 Όπου Ζ είναι το ηλεκτρικό φορτίο του μεταφερόμενου μορίου, ΔV το διαμεμβρανικό δυναμικό σε Volts, και F η σταθερά Faraday (23,062 Κcal/V.mol).

Μια διεργασία θα πρέπει να είναι ενεργός όταν το ΔG είναι θετικό, ενώ θα μπορούσε να είναι παθητική όταν το ΔG είναι αρνητικό. Η ενεργός μεταφορά απαιτεί ταυτόχρονη παροχή ελεύθερης ενέργειας, ενώ η παθητική πραγματοποιείται αυθόρμητα. Πχ για τη μεταφορά ενός αφόρτιστου μορίου από συγκέντρωση C1=10-3M σε συγκέντρωση C2=10-1M,  ΔG=2,7 Kcal/mol που δείχνει ότι η διεργασία είναι ενεργός, και απαιτεί παροχή ελεύθερης ενέργειας. Θα μπορούσε η διεργασία να κατευθύνεται από την υδρόλυση ΑΤΡ που αποδίδει κάτω από πρότυπες καταστάσεις -7,3 Κcal/mol : 

 ATP + H2O –> ADP + Pi + H+  ΔG = – 7,3 Κcal/mol.

Στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες μια ηλεκτροχημική βαθμίδωση Η+ είναι η κινητήριος δύναμη για τη σύνθεση ΑΤΡ από το σύμπλοκο της ΑΤΡ συνθάσης (F0-F1 ATPase). H θεωρία αυτή προτάθηκε από τον Peter Mitchell το 1961, και είναι γνωστή ως χημειοσμωτική θεωρία. Μια βαθμίδωση Η+ παράγεται μεταξύ των δυο πλευρών της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης, κατά τη διάρκεια της μεταφοράς ηλεκτρονίων. Το ΡΗ εξωτερικά είναι 1,4 μονάδες μικρότερο, και το δυναμικό της μεμβράνης 0,14 Volt με θετικό το εξωτερικό. Επειδή ΔG=-ZFΔΕ από την παραπάνω εξίσωση έχουμε :

 ΔΕ=ΔV + (2,303RT/ZF) log C2/C1  ή 

Δp = Em ? (2,303RT/ZF) ΔΡΗ   ή  

Δp = Em ? 0,06 ΔΡΗ  όπου Δp ή πρωτονιοκίνητη δύναμη σε Volt, Em το δυναμικό της μεμβράνης, και ΔΡΗ η διαφορά στη βαθμίδωση του ΡΗ.

Ετσι για τα μιτοχόνδρια έχουμε Δp = 0,14 ? 0,06(-1,4) = 0,224 Volt που αντιστοιχεί σε ελεύθερη ενέργεια  ΔG = – 5,2 Kcal/mol πρωτονίων. ([14] STREYER σελ 1048).1) Η πενικιλίνη αναστέλει μη αντιστρεπτά ένα απαραίτητο ένζυμο για τον σχηματισμό των βακτηριακών κυτταρικών τοιχωμάτων, με αποτέλεσμα αυτά να λύονται λόγω της υψηλής οσμωτικής πίεσης. Το ίδιο συμβαίνει και με τη λυσοζύμη, που καταλύει τη διάσπαση των αλυσίδων μουρεϊνης [ΝΑΜ β(1->4) ΝΑG]n. Τα παραπάνω αποτελούν παραδείγματα οσμωτικής ?παθογένειας? των βακτηρίων, επωφελή για τον άνθρωπο.2) Ερυθροκύταρα που ?πάσχουν? στη λειτουργία των αντλιών της ερυθροκυτταρικής μεμβράνης, αδυνατούν να διατηρήσουν την οσμωτική ισορροπία, και υφίστανται αιμόλυση. Αυτό μπορεί να συμβεί στην περίπτωση της δρεπάνωσης (που είναι εύθραυστα), στην περίπτωση έλλειψης GSH (που προστατεύει τις μεμβράνες),στην περίπτωση έλλειψης ΑΤΡ, (απαραίτητου για τη λειτουργία της αντλίας Κ+/Να+ αλλά και άλλων αντλιών).3) Σε ενήλικες πού έχουν αναπτύξει ανεπάρκεια στη λακτάσης, συσσωρεύεται λακτόζη στον αυλό του λεπτού εντέρου, μετά από κατάποση γάλακτος. Ο μηχανισμός αφομοίωσης του δισακχαρίτη δεν λειτουργεί, και το μεγάλο οσμωτικό φαινόμενο που προκαλείται απ? τη μη απορροφούμενη λακτόζη, οδηγεί σε εισροή υγρού στο λεπτό έντερο. Κλινικά συμπτώματα της δυσανεξίας, είναι κοιλιακή διόγκωση, ναυτία κράμπες και διάρροια.4) Η φροκτοζαιμία είναι γενετική βλάβη που οφείλεται σε ανεπάρκεια της φοσφωφρούκτοαλδολάσης. Η φρουκτόζη-1-φωσφορική συσσωρεύεται στα κύτταρα και δεν μπορεί να εξέλθει λόγω του αρνητικού φορτίου. Το αποτέλεσμα είναι βλάβες στο ήπαρ και τους νεφρούς. Αντίθετα όταν λείπει το προηγούμενο ένζυμο της οδού (η φρουκτοκινάση) η κατάσταση δεν είναι συνήθως σοβαρή, διότι η περίσσεια φρουκτόζης που συσσωρεύεται, αποβάλλεται στα ούρα.

Κατηγορία ΒΙΟΛΟΓΙΑ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

ubiquitin… Ο νεκροθάφτης των πρωτεϊνών.

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 21 Οκτωβρίου 2008

H ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΚΑΛΥΨΗΣ ΤΗΣ ΟΥΒΙΚΙΤΙΝΗΣ ( OUBIQUITIN) 

Οι περισσότερες πρωτεΐνες του οργανισμού συνεχώς συντίθενται και κατόπιν αποικοδομούνται. Στους υγιείς ενήλικες η συνολική ποσότητα πρωτεΐνης στον οργανισμό παραμένει σταθερή, διότι η ταχύτητα σύνθεσης είναι ακριβώς αυτή που απαιτείται για να αναπληρώσει την πρωτεΐνη που αποικοδομείται. Αυτή η διεργασία που ονομάζεται πρωτεϊνική αναπλήρωση, οδηγεί στην υδρόλυση και επανασύνθεση 300-400g πρωτεΐνης του οργανισμού την ημέρα. Αν και μερικές πρωτεΐνες είναι πολύ σταθερές έχουν μικρό χρόνο ζωής, ιδιαίτερα εκείνες που είναι σημαντικές για τη ρύθμιση του μεταβολισμού. Μεταβολή στις ποσότητες αυτών των πρωτεϊνών μπορεί γρήγορα να αλλάξει τα μεταβολικά σχήματα. Η ταχύτητα αναπλήρωσης παρουσιάζει μεγάλες διακυμάνσεις μεταξύ των διαφορετικών πρωτεϊνών.Ενα σημαντικό ποσοστό νεοσυντιθέμενων πρωτεϊνικών μορίων είναι ελαττωματικά λόγω σφαλμάτων κατά τη μετάφραση. Ακόμη και πρωτεΐνες φυσιολογικές, μπορούν να υποστούν οξειδωτική βλάβη ή να αλλάξουν με άλλους τρόπους με την πάροδο του χρόνου. Ο χρόνος ημιζωής των πρωτεϊνών ποικίλει κατά αρκετές τάξεις μεγέθους. Για παράδειγμα μερικές πρωτεΐνες που δρουν εξωκυττάρια όπως είναι τα πεπτικά ένζυμα και οι πρωτεΐνες του πλάσματος, αποικοδομούνται ταχύτατα και έχουν χρόνους υποδιπλασιασμού ωρών ή ημερών. Όμως οι δομικές πρωτεΐνες όπως είναι το κολλαγόνο είναι μεταβολικά σταθερές και έχουν χρόνους υποδιπλασιασμού που φτάνει τους μήνες η χρόνια. Η αποκαρβοξυλάση της ορνιθίνης έχει έναν απ? τους μικρότερους χρόνους ημιζωής από κάθε άλλη πρωτεΐνη θηλαστικού, κατά προπσέγγιση 11 λεπτά. Το ένζυμο αυτό συμμετέχει στη σύνθεση των πολυαμινών οι οποίες είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη και διαφοροποίηση. Ο χρόνος ζωής της αιμοσφαιρίνης καθορίζεται μόνο από τον χρόνο ζωής του ερυθροκυττάρου ενώ της κρυσταλλίνης του φακού του οφθαλμού από τον χρόνο ζωής του οργανισμού. Eπειδή οι πρωτεΐνες έχουν διαφορετικούς χρόνους υποδιπλασιασμού είναι φανερό ότι η αποικοδόμησή τους δεν μπορεί να είναι τυχαία, αλλά πρέπει να επηρεάζεται από δομικά στοιχεία της πρωτεΐνης. Για παράδειγμα κατά προτίμηση αποικοδομούνται πρωτεΐνες που έχουν υποστεί χημικές μετατροπές με οξείδωση, πρωτεΐνες πλούσιες σε αλληλουχίες ΡΕST ( Pro-Glu-Ser-Thr) ή αυτές που έχουν σημανθεί με ουβικιτίνη. (Ηarvey).

ΠΙΝΑΚΑΣ 10.1  Εξάρτηση του χρόνου ημιζωής των πρωτεϊνών του κυτοσολίου ζύμης, από τη φύση των αμινοτελικών καταλοίπων τους.

  Για να διευκολυνθεί η ανακύκληση αυτή, έχει  εξελιχθεί ένα πολύπλοκο σύστημα για την ελεγχόμενη αναπλήρωση των πρωτεϊνών. Κατεστραμένες ή άχρηστες πρωτεΐνες επισημαίνονται για αποικοδόμηση με ομοιοπολική δέσμευση των αλυσίδων μιας μικρής πανταχού παρούσας πρωτεΐνης της ουβικιτίνης. Πολυουβικιτινιωμένες πρωτεΐνες αποικοδομούνται στη συνέχεια, από ένα μεγάλο ΑΤΡ εξαρτώμενο σύμπλοκο που ονομάζεται πρωτεόσωμα. Τo σήμα που προσδιορίζει το αν μια πρωτεΐνη θα ουβικιτινυλιωθεί είναι ανεξήγητα απλό: Ο χρόνος ημιζωής μιας πρωτεΐνης του κυτοσολίου προσδιορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το αμινοτελικό κατάλοιπο (κανόνας Ν-τελικού καταλοίπου). Τα ένζυμα Ε3 είναι οι αναγνώστες του Ν- τελικού καταλοίπου. Αλλα σήματα υπεύθυνα για την αναγνώριση πρωτεϊνών προς αποικοδόμηση είναι το πλαίσιο καταστροφής κυκλίνης, δηλ αλληλουχίες αμινοξέων που σημαίνουν πρωτεΐνες του κυτταρικού κύκλου για αποικοδόμηση, καθώς και αλληλουχίες πλούσιες σε ΡΕST όπως προαναφέρθηκε. Μια πρωτεΐνη της ζύμης με Μet στο αμινοτελικό άκρο της, τυπικά έχει χρόνο ημιζωής μεγαλύτερο από 20 ώρες, ενώ με μία αργινίνη στη θέση αυτή έχει χρόνο ημιζωής περίπου 2 λεπτά. Ένα πολύ αποσταθεροποιητικό αμινοτελικό κατάλοιπο όπως η Arg  ή η Leu ευνοεί την ταχεία ουβικιτινυλίωση, ενώ ένα σταθεροποιητικό κατάλοιπο όπως Met ή Pro όχι. 

ΠΙΝΑΚΑΣ 10.2 Διεργασίες που ρυθμίζονται με αποικοδόμηση πρωτεΐνης.

Μερικές παθολογικές καταστάσεις αποικονίζουν παραστατικά, τη σημαντικότητα ρύθμισης της αναπλήρωσης μιας πρωτεΐνης. Πχ ο ιός του θηλώματος του ανθρώπου (ΗΡV) κωδικεύει μία πρωτεΐνη η οποία ενεργοποιεί ένα ειδικό ένζυμο Ε3. Το ένζυμο ουβικιτινυλιώνει τον καταστολέα όγκων p53 και άλλες πρωτεΐνες που ελέγχουν την αποκατάσταση του DNA, οι οποίες στη συνέχεια καταστρέφονται. Η ενεργοποίηση του ενζύμου Ε3 παρατηρείται σε περισσότερο από το 90% των καρκινωμάτων του τραχήλου της μήτρας. ¨Ετσι η ακατάληλη σήμανση για καταστροφή βασικών ρυθμιστικών πρωτεϊνών μπορεί να διεγείρει επιπλέον γεγονότα οδηγώντας σε δημιουργία όγκου.Ο πίνακας περιλαμβάνει έναν αριθμό φυσιολογικών διεργασιών οι οποίες ελέγχονται τουλάχιστον κατά ένα μέρος με αποικοδόμηση πρωτεΐνης. Ο έλεγχος αυτός ασκείται με δυναμική μεταβολή της σταθερότητας και της πληθώρας των ρυθμιστικών πρωτεϊνών. Στον έλεγχο της φλεγμονώδους απόκρισης πχ, ένας μεταγραφικός παράγοντας καλούμενος ΝF- κΒ (NF:πυρηνικός παράγοντας) προκαλεί την έναρξη της έκφρασης ενός αριθμού γονιδίων, τα οποία λαμβάνουν μέρος στην απόκριση αυτή. Ο NF-kB καθεαυτός, ενεργοποιείται με την αποικοδόμηση μιας ανασταλτικής πρωτεΐνης Ι-κΒ και ο οποίος παραμένει στο κυτταρόπλασμα σε ανενεργό κατάσταση μέσω της σύνδεσής του με την Ι-κΒ  (Ι:αναστολέας). Σε απόκριση του σήματος φλεγμονής η Ι-κΒ φωσφορυλιώνεται σε δύο κατάλοιπα σερίνης δημιουργώντας μια θέση δέσμευσης του Ε3. Η δέσμευση του Ε3 οδηγεί στην ουβικιτινυλίωση και αποικοδόμηση της Ι-κΒ κι? έτσι καταστρέφεται η σύνδεση του αναστολέα με τον NF-kB,ο οποίος απελευθερωμένος πλέον, μεταναστεύει στον πυρήνα για να διεγείρει τη μεταγραφή του γονιδίου-στόχου. Το σύστημα (NF-kB)(I-kB) αποικονίζει την αλληλεπίδραση διαφόρων βασικών ρυθμιστικών μοτίβων, που περιλαμβάνουν: Μεταγωγή σήματος μέσω υποδοχέα ? φωσφορυλίωση ? διαμερισματοποίηση ? ελεγχόμενη αποικοδόμηση ? επιλεκτική εκφραση γονιδίου. ([17] ΒΕRG TIMOCZKO STREYER σελ 424-428)Αξίζει τέλος να σημειωθεί ότι οι ιστόνες Η2Α και Η2Β, είναι σε μικρό ποσοστό ουβικιτινυλιωμένες. Η ομοιοπολίκή τροποποίηση αυτή εντάσσεται στις διάφορες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των ιστονών (φωσφορυλίωση,ακετυλίωση). Η σύνδεση της ουβικιτίνης γίνεται σε ένα κατάλοιπο λυσίνης κοντά στο Cτελικό άκρο. Η ποσότητα της τροποποίησης ποικίλει, αλλα σε πολλούς κυτταρικούς τύπους η ουβικιτινυλιωμένη Η2Α ( uH2A ) ανέρχεται στο 10% της συνολικής Η2Α. Η uH2B είναι τυπικά παρούσα σε ποσοστό 1-2%. Δεν είναι ξεκάθαρο τι ρόλο εξυπηρετεί η ουβικιτινυλίωση αυτή, καθόσον οι τροποποιημένες αυτές ιστόνες είναι εντελώς σταθερές. Διάφορες πληροφορίες ότι ο λόγος  uH2A/uH2B είναι αυξημένος στη μεταγραφικά ενεργή χρωματίνη, είναι αντιφατικές. Επειδή η ουβικιτίνη εκλείπει από τη χρωματίνη όταν τα κύτταρα είσέρχονται στη μίτωση, συζητείται το εάν η παρουσία της εμποδίζει τη συμπύκνωση της ίνας των 30nm. Σημειωτέον ότι σε κύτταρα που είσέρχονται στο στάδιο της μίτωσης καταστέλλεται και η μεταγραφή.

Κατηγορία ΒΙΟΛΟΓΙΑ | Δεν υπάρχουν σχόλια »

Η απροσδιοριστία θέσης και ορμής

Συγγραφέας: ΗΛΙΑΣ ΓΑΒΡΙΛΗΣ στις 21 Οκτωβρίου 2008

Να υπολογιστεί η αβεβαιότητα της θέσης του ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση, αν η ταχύτητα του ηλεκτρονίου υπολογίζεται με ακρίβεια 1%. Ποιο συμπέρασμα εξάγεται από το αποτέλεσμα; 

Απ;άντηση:

Σύμφωνα με την αρχή της Αβεβαιότητας του Heisenberg ισχύει:

Δχ .Δ(m v) = h

Όπου Δχ η αβεβαιότητα στη θέση και Δ(mv) η αβεβαιότητα στην ορμή του ηλεκτρονίου.Κατά τη θεωρία του Bohr, η ταχύτητα του ηλεκτρονίου του υδρογόνου στη θεμελιώδη κατάσταση είναι: V = 2,18.106 m/s.

Η τιμή αυτή υπολογίζεται με ακρίβεια 1% επομένως η αβεβαιότητα της ταχύτητας Δv ανέρχεται περίπου σε 104 m/s.

Για την αβεβαιότητα της θέσης ισχύει:

Δχ = h/m.v   

Δχ = 6,63.10-34 Js/9,11.10-31Kg.104m/s=0,73.10-7m=73nm. Η τιμή αυτή της αβεβαιότητας ως προς την θέση Δχ=73nm είναι πάνω από 1000!! φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα της πρώτης τροχιάς του Bohr, η οποία ανέρχεται σε 0,053 nm.

Το συμπέρασμα που εξάγεται είναι ότι: Όταν η ταχύτητα είναι γνωστή με σχετικά μεγάλη ακρίβεια, η θέση του ηλεκτρονίου στο άτομο είναι τελείως απροσδιόριστη.

Κατηγορία ΧΗΜΕΙΑ | Δεν υπάρχουν σχόλια »