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S2019_Lecture_13_Reading - Biologia


Glicólise: uma visão geral

Organismos, sejam unicelulares ou multicelulares, precisam encontrar maneiras de obter pelo menos duas coisas-chave de seu ambiente: (1) matéria ou matéria-prima para manter uma célula e construir novas células e (2) energia para ajudar no trabalho de permanecer vivo e se reproduzindo. Por exemplo, os organismos que coletam principalmente energia da luz solar obterão matérias-primas para a construção de biomoléculas de fontes como o CO2. Enquanto isso, alguns organismos (incluindo nós mesmos) evoluíram para obter energia E as matérias-primas para a construção e manutenção celular de fontes às vezes associadas.

Glicólise é a primeira via metabólica discutido em BIS2A; uma via metabólica é uma série de reações bioquímicas interligadas. Por causa de sua onipresença na biologia, é hipotetizado que a glicólise foi provavelmente uma das primeiras vias metabólicas a evoluir (mais sobre isso mais tarde). A glicólise é uma via metabólica de dez etapas que está centrada no processamento da glicose para extração de energia do combustível químico e para o processamento dos carbonos da glicose em várias outras biomoléculas (algumas das quais são precursores-chave de muitas biomoléculas muito mais complicadas) . Nosso estudo da glicólise será, portanto, examinado usando os preceitos descritos na rubrica do desafio de energia que nos pede para considerar formalmente o que acontece com AMBOS a matéria e a energia neste processo de várias etapas.

A história da energia e o desafio do design da glicólise

Nossa investigação da glicólise é uma boa oportunidade para examinar um processo biológico usando tanto a história da energia quanto as rubricas e perspectivas do desafio do projeto.

A avaliação do desafio de design tentará fazer com que você pense ativamente, de forma ampla e específica, sobre por que estamos estudando esse caminho - o que é tão importante nisso? Que "problemas" a evolução de uma via glicolítica permite que a vida resolva ou supere? Também queremos pensar em maneiras alternativas de resolver os mesmos problemas e por que eles podem ou não ter evoluído. Posteriormente, examinaremos uma hipótese de como essa via - e outras vias interligadas - pode ter realmente evoluído, e pensar em estratégias alternativas para satisfazer várias restrições será útil então.

No contexto da história da energia, pediremos que você pense sobre a glicólise como um processo a partir do qual algo pode ser aprendido, analisando o que acontece tanto com a matéria quanto com a energia. Ou seja, embora seja um caminho bioquímico de dez etapas, propomos que alguns insights podem ser aprendidos examinando cuidadosamente o processo como um conjunto de entradas e saídas de matéria e energia, um processo com um começo e um fim.

Então, o que é glicólise? Vamos começar a descobrir.

Figura 1. As dez reações bioquímicas da glicólise são mostradas. As enzimas são marcadas em azul. A estrutura de cada composto derivado de açúcar é descrita como um modelo molecular; outros reagentes e produtos podem ser abreviados (por exemplo, ATP, NAD +, etc.). A caixa ao redor da reação catalisada pela gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase indica que essa reação é de especial interesse no curso. Atribuição: Marc T. Facciotti (trabalho original)

Tabela 1. Esta tabela mostra e glicolíticoenzimas e medições da energia no estado padrão (ΔG ° '/ (kJ / mol)) em comparação com medições feitas a partir de uma célula viva (ΔG / (kJ / mol)). Sob condições de temperatura e pressão constantes, (ΔG ° '/ (kJ / mol)), ocorrerão reações na direção que leva a uma diminuição no valor da energia livre de Gibbs. As medições celulares de ΔG podem ser dramaticamente diferentes das medições de ΔG ° 'devido às condições celulares, como concentrações de metabólitos relevantes, etc. Existem três grandes quedas de ΔG negativas na célula no processo de glicólise. Essas reações são consideradas irreversíveis e muitas vezes estão sujeitas a regulamentação.

EnzimaEtapaΔG / (kJ / mol)ΔG ° '/ (kJ / mol)
Hexokinase1-34-16.7
Fosfoglucose isomerase2-2.91.67
Fosfofrutocinase3-19-14.2
Frutose-bisfosfato aldolase4-0.2323.9
Triose fosfato isomerase52.47.56
Gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase6-1.296.30
Fosfoglicerato quinase70.09-18.9
Fosfoglicerato mutase80.834.4
Enolase91.11.8
Piruvato quinase10-23.0-31.7

No geral, a via glicolítica consiste em 10 etapas catalisadas por enzimas. A principal contribuição para essa via é uma única molécula de glicose, embora possamos descobrir que as moléculas podem se alimentar e sair dessa via em várias etapas. Focaremos nossa atenção em (1) consequências do processo geral, (2) várias reações-chave que destacam tipos importantes de bioquímica e princípios bioquímicos que desejaremos levar para outros contextos, e (3) destinos alternativos dos intermediários e produtos dessa via.

Observe para referência que a glicólise é um anaeróbico processo; não há necessidade de oxigênio molecular na glicólise (o gás oxigênio não é um reagente em nenhuma das reações químicas da glicólise). A glicólise ocorre no citosol ou citoplasma de células. Para um breve vídeo de visão geral (três minutos) do YouTube sobre glicólise, clique aqui.

Primeira metade da glicólise: fase de investimento em energia

As primeiras etapas da glicólise são normalmente chamadas de "fase de investimento de energia" da via. Isso, no entanto, não faz muito sentido intuitivo (na estrutura de um desafio de design; não está claro qual problema este investimento em energia resolve) se apenas olharmos para a glicólise como uma via de "produção de energia" e até essas etapas da glicólise são colocados em um contexto metabólico mais amplo. Tentaremos construir essa história à medida que avançamos, então, por enquanto, lembre-se de que mencionamos que alguns dos primeiros passos são frequentemente associados ao investimento em energia e a ideias como "aprisionamento" e "compromisso", que são observados na figura abaixo.

Etapa 1 da glicólise:

A primeira etapa da glicólise, mostrada abaixo na Figura 2, é a glicose sendo catalisada pela hexoquinase, uma enzima com ampla especificidade que catalisa a fosforilação de açúcares de seis carbonos. A hexoquinase catalisa a fosforilação da glicose, onde a glicose e o ATP são substratos para a reação, produzindo uma molécula chamada glicose 6-fosfato e ADP como produtos.

Figura 2. A primeira metade da glicólise é chamada de fase de investimento de energia. Nesta fase, a célula gasta dois ATPs nas reações. Facciotti (obra original)

Discussão sugerida

O parágrafo acima afirma que a enzima hexoquinase tem "ampla especificidade". Isso significa que ele pode catalisar reações com diferentes açúcares, não apenas com a glicose. De uma perspectiva molecular, você pode explicar por que isso pode ser verdade? Isso desafia sua concepção de especificidade enzimática? Se você pesquisar no Google o termo "promiscuidade enzimática" (não se preocupe; é seguro para o trabalho), isso lhe dará uma avaliação mais ampla da seletividade e atividade enzimática?

A conversão de glicose em glicose-6-fosfato carregada negativamente reduz significativamente a probabilidade de que a glicose fosforilada deixe a célula por difusão através do interior hidrofóbico da membrana plasmática. Ele também "marca" a glicose de uma forma que a marca efetivamente para vários destinos diferentes possíveis (veja a Figura 3).

Figura 3. Observe que esta figura indica que a glicose 6-fosfato pode, dependendo das condições celulares, ser direcionada a destinos múltiplos. Embora seja um componente da via glicolítica, não está apenas envolvido na glicólise, mas também no armazenamento de energia como glicogênio (colorido em ciano) e na construção de várias outras moléculas como nucleotídeos (coloridos em vermelho). Fonte: Marc T. Facciotti (obra original)

Como indica a Figura 3, a glicólise é apenas um destino possível para a glicose 6-fosfato (G6P). Dependendo das condições celulares, G6P pode ser desviado para a biossíntese de glicogênio (uma forma de armazenamento de energia), ou pode ser desviado para a via da pentose fosfato para a biossíntese de várias biomoléculas, incluindo nucleotídeos. Isso significa que o G6P, embora envolvido na via glicolítica, não é apenas marcado para oxidação nesta fase. Talvez mostrar o contexto mais amplo em que esta molécula está envolvida (além da justificativa de que marcar a glicose com um fosfato diminui a probabilidade de ela deixar a célula) ajude a explicar o aparentemente contraditório (se você considerar a glicólise apenas como uma "energia- produção de "processo) razão para transferir energia do ATP para a glicose se ela for oxidada mais tarde - isto é, a glicose não é usada apenas pela célula para coletar energia e várias outras vias metabólicas dependem da transferência do grupo fosfato.

Etapa 2 da glicólise:

Na segunda etapa da glicólise, um isomerase catalisa a conversão de glicose 6-fosfato em um de seus isômeros, frutose 6-fosfato. Um isomerase é uma enzima que catalisa a conversão de uma molécula em um de seus isômeros.

Etapa 3 da glicólise:

A terceira etapa da glicólise é a fosforilação da frutose 6-fosfato, catalisada pela enzima fosfofrutocinase. Uma segunda molécula de ATP doa um fosfato para a frutose 6-fosfato, produzindo frutose 1,6-bisfosfato e ADP como produtos. Nessa via, a fosfofrutocinase é uma enzima limitadora da taxa e sua atividade é rigidamente regulada. Isto é alostericamente ativado pelo AMP quando a concentração de AMP é alta e quando é moderadamente alostericamente inibido pelo ATP no mesmo local. Citrato, um composto que discutiremos em breve, também atua como um fator negativo alostérico regulador desta enzima. Desta forma, a fosfofrutocinase monitora ou detecta indicadores moleculares do estado de energia das células e pode, em resposta, atuar como um interruptor que liga ou desliga o fluxo do substrato através do resto da via metabólica, dependendo se há "suficiente" ATP no sistema. A conversão de frutose 6-fosfato em frutose 1,6-bifosfato é algumas vezes referida como uma etapa de compromisso da célula com a oxidação da molécula no resto da via glicolítica, criando um substrato e ajudando a impulsionar energeticamente o próximo etapa altamente endergônica (sob condições padrão) da via.

Discussão sugerida

Discutimos a regulação alostérica de uma enzima em módulos anteriores, mas o fizemos em um contexto em que a enzima estava "sozinha". Agora, vamos considerar a enzima no contexto de uma ou mais vias metabólicas estendidas. Você pode agora expressar por que a regulação alostérica é funcionalmente importante e como pode ser usada para regular o fluxo de compostos através de uma via? Tente se expressar.

Etapa 4 de glicolise:

Na quarta etapa da glicólise, uma enzima, frutose-bisfosfato aldolase, cliva 1,6-bifosfato em dois isômeros de três carbonos: fosfato de dihidroxiacetona e gliceraldeído 3-fosfato.

Segunda metade: fase de compensação de energia

Se vista na ausência de outras vias metabólicas, a glicólise custou à célula duas moléculas de ATP e produziu duas pequenas moléculas de açúcar de três carbonos: fosfato de diidroxiacetona (DAP) e gliceraldeído 3-fosfato (G3P). Quando visto em um contexto mais amplo, esse investimento de energia para produzir uma variedade de moléculas que podem ser usadas em uma variedade de outras vias não parece um investimento tão ruim.

Tanto o DAP quanto o G3P ​​podem prosseguir durante a segunda metade da glicólise. Agora examinamos essas reações.

Figura 4. A segunda metade da glicólise é chamada de fase de compensação de energia. Nessa fase, a célula ganha dois compostos de ATP e dois de NADH. No final desta fase, a glicose tornou-se parcialmente oxidada para formar piruvato. Facciotti (obra original).

Etapa 5 da glicólise:

Na quinta etapa da glicólise, uma isomerase transforma o fosfato de diidroxiacetona em seu isômero, gliceraldeído 3-fosfato. A glicose de seis carbonos, portanto, foi agora convertida em duas moléculas de três carbonos fosforiladas de G3P.

Etapa 6 da glicólise:

A sexta etapa é a chave e a partir da qual podemos agora alavancar nossa compreensão dos vários tipos de reações químicas que estudamos até agora. Se você está focado na energia, esta é finalmente uma etapa da glicólise em que parte do açúcar reduzido é oxidado. A reação é catalisada pela enzima gliceraldeído 3-fosfato desidrogenase. Esta enzima catalisa uma reação de várias etapas entre três substratos - gliceraldeído 3-fosfato, o cofator NAD+, e fosfato inorgânico (Peu) —E produz três produtos: 1,3-bisfosfoglicerato, NADH e H+. Pode-se pensar nessa reação como duas reações: (1) uma reação de oxidação / redução e (2) uma reação de condensação na qual um fosfato inorgânico é transferido para uma molécula. Neste caso particular, a reação vermelho / ox, uma transferência de elétrons do G3P ​​para o NAD+, é exergônica e a transferência de fosfato é endergônica. A rede padrão a mudança de energia livre gira em torno de zero - mais sobre isso mais tarde. A enzima aqui atua como uma molécula acoplamento agente para acoplar a energética da reação exergônica àquela da reação endergônica, levando ambas para a frente. Esse processo ocorre por meio de um mecanismo de várias etapas no sítio ativo da enzima e envolve a atividade química de vários grupos funcionais.

É importante notar que esta reação depende da disponibilidade da forma oxidada do transportador de elétrons, NAD+. Se considerarmos que há um pool limitante de NAD+, podemos então concluir que a forma reduzida do carreador (NADH) deve ser continuamente oxidada de volta em NAD+ a fim de manter esta etapa em andamento. Se NAD+ não estiver disponível, a segunda metade da glicólise diminui ou pára.

Etapa 7 da glicólise:

Na sétima etapa da glicólise, catalisada pela fosfoglicerato quinase (uma enzima chamada para a reação reversa), o 1,3-bisfosfoglicerato transfere um fosfato para o ADP, formando uma molécula de ATP e uma molécula de 3-fosfoglicerato. Esta reação é exergônica e também é um exemplo de fosforilação em nível de substrato.

Possível discussão

Se uma transferência de um fosfato de 1,3-BPG para ADP é exergônica, o que isso diz sobre a energia livre de hidrólise do fosfato de 1,3-BPG em comparação com a energia livre de hidrólise do fosfato terminal em ATP ?

Etapa 8 da glicólise:

Na oitava etapa, o grupo fosfato restante no 3-fosfoglicerato se move do terceiro carbono para o segundo carbono, produzindo 2-fosfoglicerato (um isômero de 3-fosfoglicerato). A enzima que catalisa esta etapa é uma mutase (isomerase).

Etapa 9 da glicólise:

Enolase catalisa a nona etapa. Esta enzima faz com que o 2-fosfoglicerato perca água de sua estrutura; esta é uma reação de desidratação, resultando na formação de uma ligação dupla que aumenta a energia potencial na ligação fosfato restante e produz fosfoenolpiruvato (PEP).

Etapa 10 da glicólise:

A última etapa da glicólise é catalisada pela enzima piruvato quinase (a enzima, neste caso, é nomeada devido à reação reversa da conversão do piruvato em PEP) e resulta na produção de uma segunda molécula de ATP por fosforilação em nível de substrato e o composto ácido pirúvico (ou sua forma de sal, piruvato). Muitas enzimas em vias enzimáticas são nomeadas para as reações reversas, uma vez que a enzima pode catalisar reações diretas e reversas (estas podem ter sido descritas inicialmente pela reação reversa que ocorre in vitro, em condições não fisiológicas).

Resultados da glicólise

Aqui estão algumas coisas a serem consideradas:

Um dos resultados claros da glicólise é a biossíntese de compostos que podem entrar em uma variedade de vias metabólicas. Da mesma forma, compostos provenientes de outras vias metabólicas podem alimentar a glicólise em vários pontos. Portanto, esse caminho pode ser parte de uma troca central de fluxo de carbono dentro da célula.

Se a glicólise for executada por tempo suficiente, a oxidação constante da glicose com NAD+ pode deixar a célula com um problema: como regenerar NAD+ das duas moléculas de NADH produzidas. Se o NAD+ não é regenerado, todo o NAD da célula será quase completamente transformado em NADH. Então, como as células regeneram NAD+?

O piruvato não está completamente oxidado; ainda há alguma energia a ser extraída. Como isso pode acontecer? Além disso, o que a célula deve fazer com todo esse NADH? Existe alguma energia para extrair?

Discussão / exercício fortemente sugerido

Você pode escrever uma história de energia para o processo geral da glicólise? Para termos de energia, apenas se preocupe em descrever as coisas em termos de serem exergônicas ou endergônicas. Quando digo "processo geral", quero dizer processo geral: a glicose deve ser listada no lado do reagente da seta, e o piruvato deve ser listado no lado do produto da seta.

Fosforilação em nível de substrato (SLP)

A rota mais simples para sintetizar ATP é a fosforilação em nível de substrato. As moléculas de ATP são geradas (isto é, regeneradas a partir do ADP) como resultado direto de uma reação química que ocorre nas vias catabólicas. Um grupo fosfato é removido de um reagente intermediário na via e a energia livre da reação é usada para adicionar o terceiro fosfato a uma molécula de ADP disponível, produzindo ATP. Este método muito direto de fosforilação é chamado fosforilação em nível de substrato. Ele pode ser encontrado em uma variedade de reações catabólicas, mais notavelmente em duas reações específicas na glicólise (que discutiremos especificamente mais tarde). Basta dizer que o que é necessário é um intermediário de alta energia cuja oxidação seja suficiente para conduzir a síntese de ATP.

Figura 5. Aqui está um exemplo de fosforilação em nível de substrato que ocorre na glicólise. Há uma transferência direta de um grupo fosfato do composto de carbono para o ADP para formar o ATP. Facciotti (trabalho próprio)

Nesta reação, os reagentes são um composto de carbono fosforilado denominado G3P ​​(da etapa 6 da glicólise) e uma molécula de ADP, e os produtos são 1,3-BPG e ATP. A transferência do fosfato de G3P para ADP para formar ATP no sítio ativo da enzima é fosforilação em nível de substrato. Isso ocorre duas vezes na glicólise e uma vez no ciclo do TCA (para uma leitura subsequente).


Aula 30: Imunologia 1 - Diversidade, Especificidade e Células B

O professor Martin apresenta o tópico da imunidade, definida como resistência a doenças com base na exposição prévia. Começando com vacinas como exemplo, ele dá uma visão geral do sistema imunológico, seguido por suas propriedades de especificidade, diversidade e memória.

Instrutor: Adam Martin

Aula 1: Bem-vindo, Introdução.

Aula 2: Ligação Química.

Aula 3: Estruturas da Am.

Aula 4: Enzimas e Meta.

Aula 5: Carboidratos e.

Aula 9: Remodelação da Cromatina.

Aula 11: Células, o Simples.

Aula 16: DNA recombinante.

Aula 17: Genomas e DNA.

Aula 18: SNPs e humanos.

Aula 19: Traffickin celular.

Aula 20: Sinalização Celular.

Aula 21: Sinalização celular.

Aula 22: Neurônios, Ação.

Aula 23: Ciclo Celular e.

Aula 24: Células-tronco, Apo.

Aula 27: Visualizando Lif.

Aula 28: Visualizando Lif.

Aula 29: Cell Imaging Te.

Aula 32: Morte Infecciosa.

Aula 33: Bactérias e An.

Aula 34: Vírus e Ant.

Aula 35: Cl Reprodutiva.

ADAM MARTIN: E hoje vamos falar sobre imunidade, o que é importante, principalmente nesta época do ano. Portanto, imunidade é a resistência a doenças com base em uma exposição anterior. Com base na exposição anterior. E, claro, este é o princípio por trás da vacinação.

Portanto, os humanos têm usado as propriedades do sistema imunológico para evitar que contraiam doenças por séculos. Um dos primeiros exemplos muito claros disso está no século 18 com o médico inglês, Edward Jenner, e Edward Jenner descobriram ou chegaram à conclusão de que fazendeiros em fazendas, especificamente leiteiras, que foram expostas a uma variante de A varíola das vacas, conhecida como varíola bovina, pode se tornar imune à varíola.

Portanto, a varíola bovina é uma forma menos grave da doença. E o que Jenner fez foi pegar pústulas de indivíduos com varíola e injetá-las em um menino de oito anos e infectá-lo com varíola para mostrar que o menino era imune à varíola depois de receber a varíola. material. E então este é o primeiro exemplo da vacina. E como a vacina veio basicamente de alguém com varíola bovina, a palavra vacina vem da raiz latina vaca, que é vaca, então é daí que vem a palavra vacina, ok?

Então, hoje, vamos falar sobre os sistemas que nossos corpos têm para combater doenças e existem vários níveis diferentes do sistema imunológico. Vou falar sobre dois deles. Vou falar sobre dois níveis de imunidade. O primeiro que quero mencionar é aquele com o qual todos nascemos, conhecido como imunidade inata.

Saúde. Então, a imunidade inata, como o nome indica, é algo com que nascemos, então isso é inato.

Também não tem atraso na ativação, certo? Então, se você tiver uma infecção, essa é a primeira linha de defesa, certo? Há uma resposta imediata, e esse é o sistema imunológico inato, então isso é imediato. Aqui, vou colocar isso aqui. É imediato.

Portanto, um exemplo é de uma resposta imune inata. Isso não está no corpo, mas ex vivo, mas aqui você vê um neutrófilo humano, e os neutrófilos fazem parte de nosso sistema imunológico inato. E os neutrófilos caçam e matam bactérias, certo? Você vê aquele neutrófilo perseguindo aquela bactéria, e está indo atrás disso. Ele está realmente tentando pegá-lo, mas essa bactéria realmente quer fugir, mas conseguiu! OK ótimo.

Portanto, esses neutrófilos fazem parte do sistema imunológico inato. É inato, é imediato. E, além disso, a resposta do sistema imunológico inato não muda realmente se você foi exposto a um agente infeccioso antes do ... OK, isso não muda. Estou usando o delta grego para a mudança. Não muda com a exposição anterior. OK, então é uma espécie de mecanismo de vigilância constante em seu corpo que irá atrás de agentes estrangeiros, certo?

Agora, isso é muito diferente do próximo nível de imunidade, que é conhecido como imunidade adaptativa. E, como o nome indica imunidade adaptativa, esse é um tipo de imunidade que muda. Adapta-se, ok? E esse tipo de imunidade é adquirida, então também é conhecido como imunidade adquirida, mas é adquirida com exposição a um agente estranho, ok?

Então, isso envolve uma mudança na imunidade, essa não, mas a resposta imune inata é imediata, enquanto a imunidade adaptativa leva tempo. Há um atraso, portanto, também está atrasado. Também é altamente específico, certo? Portanto, é altamente específico para os agentes estrangeiros com os quais você está infectado. O sistema imunológico inato é menos específico. Ele reconhecerá coisas como bactérias, mas não será capaz de distinguir necessariamente entre diferentes tipos de bactérias.

Portanto, isso é mais específico do que o sistema imunológico inato. É por isso que todos os anos você precisa tomar a vacina contra a gripe, porque o vírus da gripe muda constantemente. E nosso sistema imunológico é tão específico que, a menos que recebamos uma nova vacinação, nosso corpo não será capaz de reconhecê-la, certo?

Então, agora vou dividir a imunidade adaptativa em dois ramos. Um é conhecido como imunidade humoral, e a imunidade humoral é basicamente mediada por proteínas, e há proteínas que medeiam isso são chamadas de anticorpos. Esses anticorpos são proteínas e são chamados de humorais porque os anticorpos podem ser secretados para os fluidos ou humores do nosso corpo, que é basicamente o sangue, certo? Portanto, há imunidade humoral.

O outro tipo de imunidade adaptativa é mediada por células, e uma coisa que quero salientar é que os tipos de células que formam um anticorpo são conhecidos como células B. O que B significa não é realmente importante, mas uma coisa útil é que essas células amadurecem na medula óssea e B significa medula óssea, certo? Assim, você sempre pode lembrar onde eles amadurecem. Agora, a imunidade mediada por células, em contraste, envolve um tipo diferente de célula chamada célula T, e a célula T de célula T significa timo porque essas células amadurecem no timo.

E eu só quero apontar de onde vêm essas células. Então, falamos sobre células-tronco adultas anteriormente e, neste caso, esses linfócitos T e B aqui são derivados de uma célula-tronco hematopoiética multipotente, que gera um monte de diferentes tipos de células. Muitos deles estão envolvidos na resposta imune inata, mas esse progenitor linfoide comum aqui dá origem a linfócitos D-- T e linfócitos B, que estão envolvidos na imunidade adaptativa. OK, então não é importante que você se lembre de onde - de onde vêm todas essas células ou do que elas, tipo, o que é a árvore, mas que essas células surgem de uma célula progenitora comum.

OK, então esses dois ramos do sistema imunológico adaptativo têm o que é conhecido como receptores de antígenos. Abreviarei antígeno, AG. Portanto, eles têm receptores de antígenos, o que significa que têm coisas neles que reconhecem antígenos específicos, e os antígenos são basicamente coisas que resultam em uma resposta imunológica. Eles podem ser proteínas.

Os antígenos são substâncias que ativam o sistema imunológico. Isso é apenas o sistema imunológico, certo? Outra abreviatura que usarei é quando me refiro a um anticorpo, vou abreviá-lo, AB.

Tudo bem, então temos esses dois ramos do sistema imunológico, e cada um deles tem o tipo de receptor de antígeno, então agora quero ver como são esses tipos diferentes de receptores de antígeno, certo? E vou começar com o receptor do antígeno da célula B, também conhecido como anticorpo, também conhecido como imunoglobulina. OK, então outro - todos são sinônimos, mas você os verá em diferentes contextos. A imunoglobulina é abreviada como IG.

E como o anticorpo se parece estruturalmente, é assim, e vou apenas desenhar para você aqui embaixo. Estou desenhando uma bicamada lipídica que representa a membrana plasmática. A parte externa da célula vai subir, então esse é o exoplasma aqui. O interior aqui é o citoplasma. E esta seria uma célula B, então, estamos falando aqui. Vou desenhar apenas um segmento da membrana plasmática das células B.

E o B - o anticorpo pode ter um domínio transmembrana que abrange a membrana plasmática, e então há domínios - e o que estou desenhando aqui é um círculo, é um domínio IG, então isso vai ser igual a um domínio IG . É apenas um tipo de dobra protéica modular, certo? Então você pode ver no meu diagrama aqui, certo? Você vê isso como aqui, há esses dois segmentos verdes rotulados V e C. Cada um deles é um único domínio IG. OK, é apenas uma dobra modular separada da outra parte da proteína.

OK, então aqui temos - esta é uma cadeia polipeptídica que tem um domínio transmembrana e está inserida na membrana plasmática. O terminal N está aqui, o terminal C está aqui embaixo, e cada proteína de anticorpo tem dois desses peptídeos longos. E porque eles são a parte mais longa da molécula, eles são conhecidos como cadeias pesadas, então essas são as cadeias pesadas.

E cada proteína de anticorpo é composta de duas cadeias pesadas idênticas, OK? Então, eles são idênticos. E também há outro componente, que está presente aqui, e este é um polipeptídeo mais curto. E por ser cada vez menor, é conhecido como cadeia leve. OK, essa é a cadeia leve.

OK, então isso é mais ou menos a aparência de um anticorpo. A parte desse receptor de antígeno que reconhece o antígeno são as pontas bem aqui, então é aqui que o antígeno se liga, e ele pode se ligar tanto deste lado quanto deste lado. Esta molécula é simétrica lateralmente. Um lado é idêntico ao outro, certo?

Agora, o receptor da célula T parece diferente, e o receptor da célula T tem menos nomes. É chamado apenas de receptor de células T, ou TCR, para abreviar. E o receptor de células T é estruturalmente muito diferente, então agora estou desenhando aqui uma membrana plasmática de células T. Aqui está a membrana plasmática. O exoplasma, novamente, está em alta. O citoplasma está abaixo desta membrana plasmática.

E o receptor de células T tem duas cadeias. Um é chamado de alfa e o outro é beta, e tem menos repetições de imunoglobulina, de modo que você pode ver que só tem esse tipo de sistema menor aqui, onde você tem uma cadeia alfa e uma beta. E nesse caso, essa região aqui reconhece o antígeno, ok? Então, basicamente, o receptor da célula T, ou a ponta dele, interage com o antígeno.

Agora, o receptor de células B, ou o anticorpo, tem diferentes formas, então vamos falar sobre as diferentes formas. E isso é mostrado no meu slide acima, certo? Então você vê aqui, aqui está um anticorpo que tem um domínio transmembrana e está ancorado na membrana plasmática, mas há outra forma que não tem esse domínio transmembrana e, em vez de ser uma proteína de membrana integral, é secretada no sangue, OK ?

Então as formas do receptor de células B são ambas ligadas à membrana, que é inicialmente como esse anticorpo se apresenta, mas depois pode ser secretado, e isso costuma mudar quando há uma infecção, OK? Assim, quando você tem um vírus ou bactéria em seu sistema, as células B meio que bombeiam a forma secretada do anticorpo para combater a infecção, certo? Em contraste, para o receptor de células T. Para o receptor de células T, há apenas uma forma, que é a forma ligada à membrana, certo? Portanto, para os receptores de células T, é apenas a membrana.

OK, outra coisa que difere entre esses receptores de centros de antígenos são os tipos de antígenos que são reconhecidos. Assim, os anticorpos podem reconhecer todos os tipos de moléculas diferentes, certo? Eles são muito promíscuos, mas eles - e um determinado anticorpo não é promíscuo. Um determinado anticorpo reconhecerá uma estrutura muito específica, mas a possibilidade dos anticorpos é que eles podem reconhecer pequenas moléculas. Eles podem reconhecer proteínas, eles podem reconhecer DNA, eles podem reconhecer carboidratos, você entendeu, certo? Eles realmente podem reconhecer uma grande variedade de diferentes tipos de moléculas.

Em contraste, o receptor de células T é mais restrito no sentido de que os receptores de células T reconhecerão peptídeos ou sequências curtas de aminoácidos. Portanto, ele reconhece peptídeos, e esses peptídeos são apresentados à célula T em um tipo de molécula apresentada pelo complexo MHC. Existem duas classes, 1 e 2, e vamos falar sobre isso em detalhes na palestra de sexta-feira. Então, eu só quero apontar a diferença nos tipos de antígenos que podem ser reconhecidos aqui, e falaremos exatamente o que isso significa na sexta-feira.

OK, agora temos que falar sobre as incríveis propriedades do sistema imunológico. A primeira é o quão específico é, sua especificidade, e eu acho que essa é uma propriedade realmente incrível, a capacidade de realmente discriminar entre moléculas muito próximas, certo? E isso é essencial para que a imunidade funcione bem. Você quer reconhecer coisas que nossos agentes estrangeiros invadiram seu sistema. Você não quer reconhecer proteínas e estruturas que estão nativamente presentes em seu corpo, porque se seu sistema imunológico fizesse isso, você teria uma doença auto-imune, então essa especificidade é realmente crucial para o funcionamento do sistema imunológico.

Portanto, agora eu quero falar como é que o sistema imunológico atinge níveis tão altos de especificidade, e a maneira que eu quero ilustrar isso é como eu quero derrubar isso rapidamente. Então, se considerarmos a estrutura do anticorpo, esses diferentes domínios são diferentes nisso - em quão variáveis ​​eles são, então alguns são variáveis. Portanto, este domínio aqui para a cadeia pesada é o domínio variável da cadeia pesada, que abreviarei apenas VH, e então esses outros domínios de imunoglobulina são constantes, o que significa que eles não têm muita variação na sequência. Como a cadeia pesada, há um domínio variável para a cadeia leve, que abreviarei VL, e então há um domínio constante para a cadeia leve, OK?

E então o que eu quero fazer agora é considerar que a variação de sequência aqui neste anticorpo é a mesma aqui. É a mesma coisa aqui. Você tem um domínio variável para a cadeia pesada e um domínio variável para a cadeia leve. Portanto, vamos considerar a sequência de aminoácidos da molécula de anticorpo especificamente naquela parte variável da proteína.

Então, digamos que pudéssemos pegar anticorpos individuais e definir sua sequência do final ao C-terminal. Isso seria da ponta para o fim aqui. Então, se pegarmos vários anticorpos diferentes e alinharmos sua sequência de aminoácidos - o que eu sou - não estou escrevendo uma sequência de aminoácidos, mas estou apenas ilustrando um tipo particular de experimento computacional que você poderia fazer .

Então, essas seriam sequências de aminoácidos alinhadas em que cada uma delas representa um anticorpo diferente, digamos, polipeptídeo de cadeia pesada que é produzido a partir de uma célula B diferente, OK? Portanto, cada um deles é um anticorpo diferente de uma única célula B. E então consideramos apenas o número do resíduo e quanto cada resíduo de aminoácido varia ao longo dessa sequência.

Então, se alinharmos os trechos do gene do anticorpo como este e olharmos a quantidade de variação que existe, você obterá um gráfico semelhante a este, OK? Portanto, o eixo y é a quantidade de variação e o eixo x aqui é o número do resíduo ao longo desta sequência polipeptídica. E o que você vê, provavelmente mesmo sem a cor aqui, é que existem essas três regiões onde há muita variação na sequência de diferentes anticorpos, OK?

Então aqui você vê que o segmento azul aqui tem muita variação, o segmento amarelo tem muita variação e o segmento vermelho aqui tem possivelmente a maior variação. E são conhecidas como regiões hipervariáveis, o que significa que exibem muitas variações. Outro nome para eles é que são regiões determinantes de complementaridade. Complementaridade. Determinante da complementaridade. Determinando regiões, ou CDRs, e há três delas, 1, 2 e 3, OK?

Portanto, existem regiões nesta molécula de anticorpo que são muito mais variáveis ​​do que outras, OK? Então, quais são essas regiões? Bem, esta é uma espécie de estrutura cristalina de - de um anticorpo, e você pode ver como o antígeno está ligado no final. Essa seria essa extremidade da molécula ou essa extremidade da molécula. E aqui você vê um diagrama de fita da estrutura do anticorpo, e as regiões determinantes de complementaridade complementar são as regiões aqui que contatam o antígeno.

E o que eles são basicamente aqui é uma dobra IG, essa coisa toda, e existem esses três loops que se estendem para fora do final desta molécula, e você pode pensar neles como três dedos, OK? Então, esses dedos são capazes de estender a mão e agarrar como uma partícula estranha e / ou qualquer partícula e grudar nela, certo? Então, essas são as regiões variáveis, e elas têm diferenças em aminoácidos - na sequência de aminoácidos, e mesmo diferenças muito pequenas na sequência de aminoácidos nesta parte específica do anticorpo podem ter um grande efeito sobre se eles são ou não capaz de se prender a alguma coisa, certo? Você pode imaginar se eu perdesse meu polegar, então agora, eu não sou mais capaz de me agarrar a isso, ok?

Portanto, pequenas diferenças na sequência de aminoácidos resultam em grandes mudanças na afinidade desse anticorpo por um antígeno. E os anticorpos têm sequências diferentes, o que significa que são capazes de se ligar a substâncias específicas de maneira diferente. Portanto, se um anticorpo tem um conjunto de sequência, ele pode reconhecer uma estrutura. Se tiver outra sequência, pode reconhecer outra estrutura. Portanto, apenas alterar a sequência nessas regiões determinantes de complementaridade tem uma grande influência sobre a que essas proteínas se ligarão, OK?

Agora, cada célula B expressa um anticorpo único e apenas um anticorpo único. Então, cada célula B em nosso corpo expressa uma e apenas uma proteína de anticorpo, e essa proteína de anticorpo tem uma sequência única na região CDR, e esse anticorpo tem especificidade única para um antígeno, OK?

Aqui você pode ver no meu diagrama, eu tenho um monte de células B aqui. Todos eles expressam um anticorpo diferente, e você pode ver que a maneira de obter mais de um determinado anticorpo é expandir clonalmente uma dessas células, e todas as células que resultam dessa expansão colonial expressarão exatamente o mesmo anticorpo. E quando você tem uma população clonal de uma célula em que todas têm o mesmo anticorpo, isso é conhecido como monoclonal, OK? Portanto, cada célula B terá um receptor de célula B ou um anticorpo com especificidade única.

Então agora a pergunta é: OK, então eu disse a você como você consegue especificidade, mas para ter um sistema imunológico funcionando, você precisa ter muitas células diferentes, cada uma expressando um receptor de célula diferente, então deve haver uma maneira para gerar diversidade. E a resposta para como geramos diversidade tem uma conexão com o MIT. A pesquisa não foi feita no MIT, mas a pessoa que descobriu o mecanismo agora está no MIT. Esta pesquisa foi realizada por Susumu Tonegawa, e o Professor Tonegawa, por seu trabalho sobre como essa diversidade é gerada, recebeu o Prêmio Nobel de Medicina em 1987. OK, então o Professor Tonegawa fez essa pesquisa em outro lugar, mas agora ele é um membro do corpo docente aqui no MIT.

Tudo bem, então diversidade. O problema da diversidade, certo? Temos milhões de células B que possuem um anticorpo único.OK, então uma solução para este problema seria ter um milhão de genes de anticorpos diferentes, e cada clone de célula B meio que expressa um deles. Ok, quantos genes nós temos? Alguém sabe, aproximadamente, da ordem de magnitude? Temos um milhão? O que é isso?

ADAM MARTIN: Exatamente. Sim, então o Sr. George sugeriu-- Miles, eu acredito. Sim, certo, ótimo. Miles sugeriu 30.000, que é o bom limite superior, certo? Portanto, ter um milhão de genes de anticorpos parece um pouco inviável, certo? E, portanto, é basicamente inviável expressar tantos genes de anticorpos ou ter tantos genes de anticorpos quantos anticorpos temos. Simplesmente não temos bens imóveis suficientes em nosso genoma, certo?

Mas há outra solução para gerar a diversidade, que é essencialmente uma forma de embaralhamento. Portanto, temos um único gene de cadeia pesada para anticorpos e dois genes para a cadeia leve, mas esses genes são compostos de vários segmentos gênicos. Existem vários segmentos gênicos. Especificamente, os segmentos que compõem - que geram esse domínio variável são compostos de vários segmentos gênicos, e esses segmentos em forma de gene são embaralhados durante o desenvolvimento da célula B para dar origem a diferentes proteínas. OK, então esses segmentos gênicos são embaralhados para gerar essa diversidade.

OK, agora estou mostrando aqui no topo, este é o locus da cadeia pesada da imunoglobulina humana aqui. Você pode ver que é muito grande. Existem muitos componentes. Eu quero que você se concentre nisso.

Então há - você vê em laranja, há esse segmento de gene variável, e há 45 segmentos de gene variáveis ​​aqui. Há essa diversidade, ou segmento D aqui, que são 23, e então há seis desses segmentos de junção ou J. OK, então todas essas são partes distintas do gene. Eles são todos partes distintas do exon que codifica esta região variável do anticorpo, OK?

Portanto, você tem vários segmentos gênicos V, D e J. E para gerar um anticorpo funcional, um V tem que ser trazido junto com um D, que tem que ser juntado com um J para aquela cadeia pesada, ok? Portanto, você tem vários segmentos do gene V-D e eles precisam ser reunidos para formar um anticorpo funcional. OK, isso está ilustrado aqui. Então aqui você vê que esta é a cadeia leve. Para a cadeia leve, existem apenas segmentos gênicos V e J. V Para a cadeia pesada, há V, D e J.

E assim a maioria das células em nosso corpo e as células de nossa linhagem germinativa, nos estágios iniciais de desenvolvimento, todas têm esse arranjo, onde você tem tudo ainda intacto. Mas durante o desenvolvimento dos linfócitos, especificamente nos linfócitos, ocorre um evento de recombinação que reúne os segmentos V e J ou os segmentos V, D e J, OK? Então, isso é mediado pela recombinação nos genes das cadeias pesada e leve desse anticorpo, OK?

E isso é muito diferente da recombinação de que falamos no início do semestre, onde a recombinação está acontecendo durante a meiose e a formação dos gametas, certo? Nesse caso, a recombinação está acontecendo entre cromossomos homólogos. Aqui não estamos falando sobre recombinação entre cromossomos homólogos. Estamos falando sobre recombinação que reúne e exclui segmentos ao longo de um único cromossomo para reunir esses segmentos V e J, certo? Portanto, esta é uma espécie de recombinação intracromossômica, que exclui as sequências intervenientes e reúne esses segmentos gênicos para formar uma proteína de anticorpo funcional.

Portanto, esse processo é conhecido como recombinação V (D) J e é específico para linfócitos. OK, e isso porque durante o desenvolvimento das células B e T, há uma indução de recombinases que medeiam essa recombinação. Então, nesse caso, há recombinação, que é mediada pelos genes ativadores de recombinação 1 e 2, chamados RAG1 e 2, OK? Portanto, existem recombinases específicas de linfócitos que medeiam esse rearranjo, que reúnem segmentos V, D e J únicos, OK?

Portanto, a diversidade vem do fato de que cada um desses segmentos V, D e J, cada segmento V - você poderia - isso também se aplica aos segmentos D e também aos segmentos J - tem uma sequência única. Portanto, ele codifica uma sequência única de aminoácidos, o que significa que se você juntar diferentes combinações de Vs, Ds e Js, obterá uma proteína distinta, OK? Agora, mesmo se você tivesse todas as combinações de V, Ds e Js, você ainda não teria a diversidade que vemos no corpo humano.

Então existe um outro processo que gera ainda mais diversidade, que é o fato de que quando esses segmentos estão se embaralhando, é impreciso que nucleotídeos possam ser inseridos ou deletados à medida que esses segmentos se unem, o que gera uma maior diversidade de aminoácidos, e isso se chama- - é chamado de imprecisão juncional. Então essa recombinação não é precisa, mas leva à inserção ou deleção de nucleotídeos de nucleotídeos. E se houver um múltiplo de 3 nucleotídeos inseridos ou deletados, então você obtém um anticorpo funcional.

Por que deve ser um múltiplo de 3? Jeremy?

PÚBLICO: Do contrário, você acaba com uma mutação de frameshift.

ADAM MARTIN: Exatamente. Direito? Isso é e ... isso é mais parecido com o lado do terminal N do gene, certo? Portanto, se você inserisse um nucleotídeo entre V e J, a parte a jusante do gene, a parte a jusante do quadro de leitura aberto estaria fora do quadro e não geraria uma proteína funcional. OK, então tem que ser um múltiplo de 3. Sim, Georgia?

PÚBLICO: Como os linfócitos de precisão funcional são específicos? Ou não é?

ADAM MARTIN: É só que RAG1 e RAG2 são ativados especificamente nos linfócitos à medida que amadurecem.

PÚBLICO: E isso afeta também a inserção, a exclusão?

ADAM MARTIN: Bem, se você não tem recombinação, não consegue obter precisão juncional, certo? Então, a imprecisão juncional - ou imprecisão juncional. A imprecisão juncional é consequência do próprio processo de recombinação, certo? Portanto, se você não está tendo recombinação, não está tendo nenhuma imprecisão de junção porque não está gerando uma junção.

OK, agora há mais uma coisa que é importante aqui, que é algo que acontece não como consequência desse processo de recombinação, mas como consequência da ativação da resposta das células T, que é que além dessas variações, há também algo conhecido como somático mutação. Portanto, há uma elevada taxa de mutação no locus IG que aumenta ainda mais a diversidade da sequência de aminoácidos nessas regiões variáveis ​​do anticorpo, OK? Outra forma de se referir a isso é porque pode aumentar a afinidade do anticorpo por um antígeno, também conhecido como maturação de afinidade, então esses são sinônimos. Maturação. Maturação. OK, então - e isso depende da célula T, o ramo mediado por células da imunidade adaptada, então isso é mediado por células T.

Então, um outro aspecto desse processo sobre o qual eu quero falar é até que essa recombinação aconteça, o gene da imunoglobulina não é expresso, então é essa recombinação que leva à expressão do - tanto da cadeia pesada quanto do gene da cadeia leve, OK ? E isso é porque o realçador está meio que a jusante do gene, e ao deletar a sequência interveniente aqui, você traz o promotor ao alcance do realçador, e agora esse gene é expresso, OK? Mas lembre-se de que você tem duas cópias de cada um desses genes. Você tem uma cópia parental e uma cópia materna, e outra característica deste sistema é que existe o que é conhecido como exclusão alélica.

Então o sistema é tal que uma célula B expressa apenas um anticorpo, e se você tivesse os dois alelos se expressando, esse não seria o caso, OK? Portanto, a exclusão alélica faz com que se você obtiver um evento de recombinação que leva a um anticorpo funcional para uma de suas cópias herdadas do gene, um de seus alelos, suprime a recombinação do outro, certo? Portanto, você obterá apenas um desses genes, uma cadeia pesada e uma cadeia leve, expressos por célula B. OK, então apenas um gene expresso para que cada célula B tenha apenas um anticorpo.

OK, eu só queria apontar, finalmente, que essas junções entre os segmentos V-D e J caem bem nesta região CDR-3, então eles são responsáveis ​​pelo alto nível de variabilidade no CDR ou região hipervariável 3. OK, e por causa da exclusão alélica, cada célula B expressa apenas um anticorpo, OK? Portanto, todas as proteínas de anticorpos expressas por essa célula serão exatamente as mesmas.

OK, agora a última propriedade do sistema imunológico sobre a qual precisamos falar é a memória. E então o sistema imunológico precisa ser capaz de lembrar os agentes infecciosos que experimentou no passado, e então ele precisa - acho que estamos personificando aqui, mas precisa de algum tipo de memória, certo? Ele precisa ser capaz de lembrar disso, certo? E esse é o princípio por trás da vacinação, certo?

A maneira como as vacinas funcionam é colocar um desses agentes estranhos atenuados ou inativados, de modo que seu corpo seja capaz de lembrar disso mais tarde, quando você pegar o negócio de verdade, e seja capaz de lutar contra isso, certo? Portanto, o corpo deve ser capaz de se lembrar. E várias maneiras pelas quais isso se manifesta, se compararmos uma infecção primária, a primeira vez que você viu um agente infeccioso, com uma infecção secundária, eles têm respostas muito diferentes do ponto de vista do sistema imunológico adaptativo, certo?

Portanto, se considerarmos o atraso antes que seu sistema imunológico adaptativo realmente decole, a resposta primária leva cerca de cinco a 10 dias, então é um pouco atrasada, enquanto a resposta secundária pode ser de um a três dias, certo? Então é mais rápido. É capaz de reagir mais rápido quando você vê um agente infeccioso pela segunda vez. Se também considerarmos apenas a magnitude da resposta considerando a quantidade de anticorpos, a concentração de anticorpos que é colocada em seu sistema, então a resposta primária é menor e a magnitude da resposta secundária é maior.

Então você basicamente-- seu corpo é capaz de produzir mais anticorpos contra um agente infeccioso na segunda vez que o vê. Não apenas a quantidade de anticorpos é melhor na segunda vez, mas na verdade os próprios anticorpos são melhores, certo? E podemos mostrar isso pensando na afinidade do anticorpo, que é o quão firmemente o anticorpo reconhece o antígeno, e darei a você os números que representam a constante de dissociação de um anticorpo para um determinado antígeno. Portanto, quanto menor for esse número, mais apertada será a ligação.

Portanto, para a infecção primária, a afinidade do anticorpo é mais fraca na ordem de 10 ao 7º molar negativo em termos de KD, e essa infecção secundária gera anticorpos que são funcionalmente muito melhores. Eles se ligam com muito mais força. Pode ser inferior a 10 elevado ao 11º molar negativo, que é sub-nanomolar. Direito? Essa é uma interação muito estreita entre duas moléculas. Então, os anticorpos, você obtém mais deles, e eles são anticorpos melhores, certo?

Então, o que torna isso memorável é que quando - o que permanece em seu corpo desde a primeira vez que você vê o agente até a próxima é que há um tipo de célula B conhecida como célula B de memória, e esta célula B de memória expressará um determinado anticorpo , e esse anticorpo será específico para a substância que você viu anteriormente. E porque a recombinação é - essa recombinação é irreversível, então essa célula B vai se lembrar desse anticorpo porque ainda está codificado no genoma.

Portanto, a memória resulta da recombinação V (D) J ser irreversível e do fato de essas células B de memória permanecerem em seu corpo, mesmo que o antígeno não esteja presente, então elas também permanecem no corpo. OK, então vacinas eficazes geram esses tipos de células, essas células B de memória. OK, isso é importante se você deseja uma vacina eficaz, que você tenha essas células B que retêm informações sobre a infecção anterior.

Tudo bem, então o que exatamente os anticorpos fazem? Portanto, falarei sobre as funções efetoras dos anticorpos. Portanto, os anticorpos podem se ligar a uma substância estranha e interferir na função normal, certo? Se você tem uma bactéria e talvez o anticorpo se ligue a alguma parte da bactéria para interferir com a entrada da bactéria na célula, esse tipo de efeito é conhecido como neutralização. Se você tivesse um anticorpo que se ligasse a algo como uma bactéria, também poderia recrutar células fagocíticas para internalizar essa bactéria e, portanto, também poderia induzir a fagocitose.

Além disso, os anticorpos, quando ligados a uma substância estranha, se essa substância estranha for uma célula, então ele poderia recrutar uma célula assassina para matar aquela célula, então há também um aspecto mortal nisso, OK? O que está neste diagrama aqui é um tipo de célula conhecida como célula assassina natural que está matando sua célula-alvo, então você pode pensar nessa célula como o Exterminador, OK? Então certo, se a célula assassina natural reconhece este alvo aqui, então é hasta la vista, baby, e aquela célula está morta, ok?

Só quero destacar uma coisa que mencionei antes, que os anticorpos podem ser aproveitados para gerar tratamentos para certos tipos de doenças. E falamos sobre um medicamento chamado Herceptin - ou não um medicamento, mas um - é um anticorpo, mas é um tratamento para câncer de mama HER2 positivo, então ele é usado para tratar câncer de mama HER2 positivo. E tem sido uma ótima história de sucesso no campo do câncer porque o que isso - o que é Herceptin - foi derivado de um anticorpo de camundongo, então este é um anticorpo monoclonal de camundongo que reconhece este receptor de fator de crescimento HER2, que é superexpresso em 30% dos cânceres de mama humanos.

E o que Herceptin é é que os pesquisadores pegaram esse anticorpo de camundongo e desenvolveram um anticorpo humano para ter a sequência do camundongo em suas regiões determinantes de complementaridade, de modo que você tenha um anticorpo humano que não será removido pelo sistema imunológico humano, mas será reconhecer HER2 e recrutar células imunes humanas para células HER2 positivas, possivelmente matando essas células ou ligando-se a HER2 e de alguma forma neutralizando a atividade de HER2 nessas células cancerosas. Portanto, os anticorpos podem ser muito úteis para a terapêutica, além de serem úteis em nossos próprios corpos para mediar a imunidade.


Programa do curso

Horário de atendimento: Das 16h às 17h às quintas-feiras, por marcação. Oportunidades adicionais para horários de expediente remoto estão sendo organizadas.

Local da aula: Byerly Hall 013

Formato da aula: O curso será oferecido no campus com opção online. A logística do curso é projetada para acomodar a participação dos alunos online ao vivo ou com gravações das palestras.

Visão geral: Este curso realiza uma exploração multidisciplinar da função reprodutiva em humanos, incluindo fisiologia e evolução, bem como o impacto no comportamento e na sociedade. Exemplos em outras espécies, variando de fisiologia reprodutiva sazonal e comportamento em veados aos efeitos da testosterona nas vocalizações e comportamento de pássaros canoros, ajudam a fornecer perspectivas sobre o complexo processo de reprodução humana e a complexidade de sua regulação por hormônios. A capacidade dos humanos de compreender e manipular a influência desses hormônios teve um impacto em nossas vidas, no sistema de saúde e na sociedade. O impacto na sociedade varia de avanços significativos na saúde da mulher a controvérsias apaixonadas sobre a limitação da reprodução a escândalos envolvendo o uso de andrógenos nos esportes. Diferentes impactos de andrógenos e estrógenos na cognição e no comportamento são um campo em evolução na neurociência, negócios e política.

As palestras serão interativas, incluindo atividades em pequenos grupos para resolução de problemas.

Cronograma de palestras com atribuições de leitura:

Observação: As leituras atribuídas a cada palestra devem ser lidas antes a palestra. A exceção será o folheto de oxitocina, que poderá ser lido após a palestra. Grande parte da leitura é a fisiologia de fundo que será necessária para compreender totalmente a palestra. As informações que você já conhece na leitura podem ser folheadas.

  • Visão geral do curso.
  • Evolução e reprodução.
  • Por que ter reprodução sexual?
  • Visão geral da endocrinologia e reprodução.
    • Os eixos hipotálamo-hipófise-gonadais.
    • O sistema adrenal
    • O eixo do hormônio de crescimento
    • Metabolismo de energia, leptina e reprodução.
    • Fisiologia dos hormônios e seus receptores.
    • Evolução da estratégia reprodutiva humana:
    • Formação dos gametas
    • Diferenciação sexual.
    • Lendo: HRB Cap. 5 HWDI Cap. 3.
    • Fisiologia dos mecanismos de ovulação para impactos de nascimentos únicos do controle de fertilidade de nascimentos múltiplos: contracepção e terapia de fertilidade e seus impactos sociais.
    • A nutrição e o estresse influenciam o ciclo ovulatório.
    • Lendo: HRB Cap 2 (pp23-40 exceto Ovarian Disorders pp33-34 e Uterine Disorders pp35-38) OFG Surviving the First Cut HWDI Cap. 5.

    17 de fevereiro:

    • Fisiologia da gravidez:
      • fertilização
      • implantação e formação do feto e placenta
      • evolução da placenta e fisiologia da placenta
      • desenvolvimento fetal
      • endocrinologia do parto

      24 de fevereiro: (Palestrante convidado: Professor Peter Ellison)

      • Repensando o dilema obstétrico da evolução humana.
      • Leitura: Dunsworth et al. 2012 (artigo de pesquisa, encontrado no link "slides de aula e leituras do curso" na página de destino do curso Revisão OFG é hora de nascer e HWDI Capítulo 5.
      • Reprise do parto
      • Gravidez e cultura em humanos
      • Fisiologia da enfermagem
        • leite e sua produção
        • endocrinologia da enfermagem
        • efeitos hormonais na ligação mãe-bebê
        • efeitos da amamentação no espaçamento dos nascimentos: implicações para a sobrevivência infantil e densidade populacional
        • Efeitos comportamentais dos hormônios envolvidos na reprodução feminina.
        • Fisiologia da reprodução masculina e andrógenos:
          • produção de espermatozóides e andrógenos
          • efeitos diversos dos andrógenos relacionados à fertilidade
          • a busca por uma fonte da juventude
          • esteróides no esporte, exógenos e endógenos

          30 de março: (Palestrante convidada: Professora Meredith Reiches)

          • Ecologia reprodutiva: Influência do balanço energético na reprodução.
          • Leitura: Reiches et al. 2009 (PDF encontrado em leituras do curso) OFG Balancing Act
          • Estratégias de acasalamento.
          • Leitura: Sem novas leituras. De 3 de fevereiro, revisão Como fazemos isso Capítulo 3 (Do Acasalamento à Concepção) e as leituras da semana passada, Reiches et al. 2009 (PDF encontrado em leituras do curso) OFG Balancing Act.

          13 de abril: (palestrante convidado: Professora Carole Hooven)

          • Your Brain on Steroids: How Hormones Shape Cognition.
          • Leitura: Hines 2010 e McIntire & amp Hooven (ambos os PDFs encontrados na guia de leituras do curso).
          • O início e o fim da vida reprodutiva:
          • Puberdade
          • Envelhecimento reprodutivo em mulheres e homens
          • Menopausa
          • Lendo:

          27 de abril: (Palestrante convidado: Professor Peter Ellison)

          • A endocrinologia das transições da história da vida humana
          • Leitura: HWDI Capítulo 8 (páginas 204-213 são opcionais)

          4 de maio: palestra convidada (Dra. Carole Hooven)

            • Your Brain on Steroids: How Hormones Shape Cognition.
            • Leitura: Hines 2010 e McIntire & amp Hooven (ambos os PDFs encontrados na guia de leituras do curso).

            11 de maio: Exame final (2h abrange todas as aulas do curso mas apenas a leitura de 23 de março a 27 de abril).

            As palestras serão gravadas e disponíveis para revisão.

            30% (30%) Faça testes para casa, reflexões de leitura e resolução de problemas em grupo online.

            Graduados: Para os alunos que fazem o curso para crédito de graduação, as notas serão baseadas no exame de meio de semestre e no final, bem como nas tarefas de casa. As palestras serão seguidas de tarefas para levar para casa descritas abaixo. Cada tarefa para levar para casa será entregue à meia-noite do dia anterior à próxima palestra.

            Graduados. Os alunos que fizerem o curso para obter crédito de pós-graduação deverão escrever uma revisão sobre um tópico em uma área de sua escolha no curso, explorando a literatura com mais detalhes em uma direção que começamos a abordar durante as aulas.

            • As opções de tópicos serão fornecidas pelo instrutor após a 5ª aula (25 de fevereiro) os alunos podem solicitar a aprovação de um tópico fora da lista fornecida.
            • A revisão deve lidar em profundidade com a fisiologia endócrina por trás do tópico selecionado, incluindo desenvolvimentos recentes na área, questões restantes e aplicação da fisiologia à vida real.
            • A seleção de tópicos, incluindo a solicitação de aprovação de um tópico alternativo, deve ser enviada até 9 de março.
            • O artigo deve incluir uma página de título, corpo e referências.
            • O corpo deve ter 8-12 páginas em espaço duplo em fonte Arial tamanho 11 e começar com uma Introdução e terminar com uma Conclusão. Deve incluir 5-15 referências-chave.
            • Um esboço detalhado ou rascunho do artigo deve ser feito até 20 de abril para revisão pelo instrutor, que deve incluir pelo menos 3 referências principais.
            • O artigo será avaliado pela precisão e clareza, e não pelo comprimento. A importância e a relevância das referências são mais importantes do que o número de referências.

            Estudantes sem crédito são bem-vindos para fazer exames e trabalhos de casa, mas isso não é obrigatório.

            Tarefas para levar para casa: Cada aula, exceto a última aula (5 de maio), será seguida por um trabalho para levar para casa, um questionário aberto, um trabalho de resolução de problemas ou uma reflexão sobre o trabalho de leitura. As tarefas para levar para casa serão atribuídas no final de uma aula e devem ser entregues até a meia-noite do dia anterior à próxima aula (ou seja, 17 horas e meia antes da próxima aula). As perguntas do questionário serão de múltipla escolha, preencha o espaço em branco ou uma resposta curta e incluirá material tanto da palestra quanto da leitura.

            Os exercícios de resolução de problemas serão atribuídos a cada outro trabalho e serão realizados online com os alunos trabalhando em colaboração em pequenos grupos designados pelo seu TA. A nota do grupo será baseada na discussão / resposta final enviada pelo seu grupo. As notas individuais serão as notas do grupo ajustadas pela participação do indivíduo no grupo. A participação será avaliada por outros membros do grupo. Os trabalhos serão uma questão da vida real a ser resolvida com base no material apresentado na aula, na leitura e no seu raciocínio. Normalmente, não haverá apenas uma resposta correta. No entanto, a resposta deve fazer sentido no que diz respeito ao material apresentado em aula e à leitura atribuída. Se a sua resposta fizer sentido absoluto com base no material da aula, mas não for a resposta usada na vida real, você ainda receberá crédito. Na verdade, alguns de vocês podem dar respostas melhores do que as usadas na vida real. As respostas serão avaliadas por fazerem sentido com relação ao material da aula, rigor, concisão e falta de material estranho ou incorreto.

            Exames: Os exames têm como objetivo ser uma experiência de aprendizado e uma avaliação do conhecimento que você adquire no curso (e como você pode aplicá-lo). Os exames incluirão perguntas de múltipla escolha, preenchimento de espaços em branco, correspondência, resposta curta e perguntas de resposta longa. A maioria das perguntas será de múltipla escolha, correspondência e resposta curta. Perguntas de resposta longa apresentarão uma situação específica e pedirão que você descreva como um sistema endócrino responderá a essa situação ou como você poderia manipular um sistema para atingir um resultado específico. A maioria das perguntas virá de palestras com algumas perguntas das leituras designadas. As perguntas de Vander incluirão apenas o material que também é abordado em aula. Ler o material e ouvir as palestras proporcionará uma compreensão complementar do material. Os exames serão elaborados para testar seus conhecimentos, e não para avaliar a rapidez com que você pode responder a perguntas.

            Os exames serão realizados em sala de aula com arranjos remotos também disponíveis de acordo com a política da Escola de Extensão.

            Regrades: Somente exames feitos em caneta serão aceitos para reclassificação. Todas as solicitações de reclassificação devem ser feitas no prazo de uma semana após o retorno do exame corrigido.

            Participação nas aulas: A participação nas aulas é fortemente encorajada na forma de perguntas durante a aula, tanto para esclarecimento quanto para expandir a discussão em classe. A participação também é esperada em sessões de resolução de problemas em pequenos grupos durante as aulas. A cada semana, pequenos grupos de alunos serão formados para criar soluções para problemas fisiológicos relacionados às aulas daquela semana.

            Sessões de revisão: Sessões de revisão serão fornecidas antes de cada exame e em outros momentos identificados como úteis pela classe. As avaliações antes do semestre e da final serão realizadas no sábado anterior ao exame e serão conduzidas ao vivo e por acesso remoto. Essas sessões serão gravadas e disponibilizadas para visualização posterior. Sessões de revisão adicionais serão oferecidas com frequência e formato decididos com a classe.

            Política de atraso: Tarefas atrasadas para levar para casa ou avaliações de pós-graduação não serão aceitas sem aprovação prévia. Se aprovado com antecedência, ainda haverá uma redução de ½ grau (por exemplo, A- para B +) por dia de atraso. Esta penalidade pode ser dispensada devido a circunstâncias atenuantes, incluindo problemas de saúde ou emergências familiares. Os exames intermediários em outras classes não serão considerados uma circunstância atenuante.

            Textos Requeridos:

            Richard E. Jones e Kristin H. Lopez, Biologia Reprodutiva Humana (4ª edição), Elsevier, 2014

            Robert Martin, Como fazemos isso: a evolução e o futuro da reprodução humana, Livros básicos, 2013

            Peter T. Ellison, Em solo fértil: uma história natural da reprodução humana, Harvard University Press 2001

            Leitura Adicional:

            Artigos relevantes também serão atribuídos durante o curso.

            Leitura recomendada: Jeffrey Eugenides, Middlesex, Alfred A. Knopf, 2002.


            Recursos

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            MasteringBiology é o principal sistema de lição de casa, tutorial e avaliação online, projetado para melhorar os resultados ajudando os alunos a dominar conceitos rapidamente. Os alunos se beneficiam das oportunidades de praticar habilidades básicas de alfabetização científica, usando recursos interativos que criam experiências de aprendizagem envolventes. Atividades eficazes em MasteringBiology ajudam os alunos a visualizar e compreender processos biológicos complexos. Ferramentas de instrutor abrangentes incluem opções de atribuição de MasteringBiology.

            Ajude os alunos a desenvolver e praticar habilidades básicas de alfabetização em ciências na vida cotidiana.

            • NOVO! Cinco novos módulos de 2 páginas no Capítulo 1 exploram o processo da ciência em maior profundidade, incluindo uma discussão oportuna sobre como o pensamento científico pode ser diferenciado de outras formas de ver o mundo, e gráficos e tabelas são usados ​​para comunicar informações científicas.
            • NOVO! Atividades de pensamento científico ajudar os alunos a desenvolver uma compreensão de como a pesquisa científica é conduzida. Os tópicos incluem questões de pesquisa como "Os cientistas podem usar dados de expressão gênica para personalizar o tratamento do câncer?" e "Os microorganismos em nosso aparelho digestivo desempenham um papel na obesidade?"
            • NOVO! Avaliando a ciência na mídia As atividades de coaching guiam os alunos por um processo passo a passo para avaliar a autoridade, motivação e confiabilidade das fontes online de informações científicas. Os tópicos incluem organismos geneticamente modificados, ferimentos na cabeça, bronzeamento e câncer de pele e muito mais.
            • NOVO! Atividades baseadas na realidade desafie os alunos a aplicar habilidades de alfabetização em ciências a um cenário real, como ler e interpretar um rótulo nutricional e interpretar dados da American Cancer Society.
            • Interpretando atividades de treinamento de dados desafie os alunos a praticar as habilidades básicas de interpretação e análise de dados.
            • Você decide as atividades de coaching explore os dados por trás dos tópicos importantes para guiar os alunos por um processo de tomada de decisões informadas.
            • GraphIt! Atividades contém questões de múltipla escolha que podem ser atribuídas, avaliadas e monitoradas no diário de classe do MasteringBiology.

            Esclareça os conceitos gerais e enfatize como a biologia é relevante para a vida cotidiana.

            • EXPANDIDO! Visitas guiadas de vídeo dos módulos principais são narrados pelo autor Eric Simon e apresentam uma breve ”mini-aula” projetada para orientar os alunos através do conteúdo do módulo, assim como é apresentado no texto. Todas as 21 visitas de vídeo guiadas podem ser atribuídas como uma atividade de coaching com feedback personalizado. Novos tours em vídeo para a segunda edição apresentam o método científico, crescimento celular e divisão celular, taxonomia e classificação e muito mais.
            • NOVO! Atividades diárias de vídeo de biologia brevemente explore tópicos de biologia interessantes e relevantes que se relacionam com os conceitos que os alunos aprendem em sala de aula. Esses 20 vídeos, produzidos pela BBC, podem ser atribuídos no MasteringBiology com perguntas de avaliação e complementar as atividades de vídeo ABC News na biblioteca de itens.
            • ATUALIZADA! Atividades de eventos atuais são atualizados duas vezes por ano e possuem links para artigos do New York Times.
            • NOVO! Curtas-metragens HHMI são filmes com qualidade documental do Howard Hughes Medical Institute que exploram tópicos desde a descoberta da dupla hélice até a evolução, com perguntas atribuíveis.

            Alcance uma compreensão básica de biologia e cubra os resultados de aprendizagem de cursos não-graduados.

            Pearson eText é uma experiência de leitura personalizada, simples de usar, otimizada para dispositivos móveis, disponível no Mastering Biology. Ele permite que os alunos destaquem, façam anotações e revisem o vocabulário principal, tudo em um só lugar - mesmo quando offline. Vídeos perfeitamente integrados e outras mídias ricas envolvem os alunos e dão a eles acesso à ajuda de que precisam, quando precisam. Os educadores podem compartilhar facilmente suas próprias anotações com os alunos para que vejam a conexão entre seu eText e o que aprendem em sala de aula.

            Prepare experiências memoráveis ​​de aprendizagem em sala de aula usando materiais extensivos de apoio ao instrutor.

            Novo nesta edição

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            • Funciona assim: os alunos respondem a um conjunto de perguntas com um formato de resposta exclusivo que também pede que indiquem seu nível de confiança.
            • As perguntas se repetem até que o aluno possa respondê-las corretamente e com segurança. Depois de concluído, os Módulos de estudo dinâmico explicam o conceito usando materiais do texto.
            • Eles estão disponíveis como tarefas avaliadas antes da aula e acessíveis em smartphones, tablets e computadores.

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            Programa do curso

            Laboratório: 8 seções em 3151 USB (verifique sua programação individual). Os laboratórios começam na semana de 1/11.

            Instrutores:

            Dr. Kim Seed ([email protected]). Horário de atendimento (quando o Dr. Seed está palestrando: Unidades 2, 4): Segundas-feiras, das 16h às 18h em 2109A Nat. Sci. (passe pela porta do laboratório, 2095 Nat. Sci. para chegar ao escritório) ou por nomeação

            Dr. Gary Huffnagle ([email protected]). Horário de atendimento (quando o Dr. Huffnagle está palestrando: Unidades 1, 3): quartas-feiras, das 3h às 17h no 6220B MSRBIII (passe pela porta do laboratório, 6240 MSRBIII, para chegar ao escritório) ou por nomeação

            Dr. Marc Ammerlaan ([email protected]). Horário comercial (período completo) M10-12 em 4138C USB

            Instrutores de alunos de pós-graduação:

            Angy Perez Martinez ([email protected]). Horário de atendimento ao longo do semestre: terças-feiras, do meio-dia às 14h00, no USB Science Learning Center, 2º andar (2165 USB).

            Greyson King ([email protected]). Horário de atendimento ao longo do semestre: quartas-feiras, das 10h às 11h30 no 3091 Kraus (Nat Sci) Bldg.

            John Guittar ([email protected]). Horário de atendimento ao longo do semestre: sextas-feiras, das 12h às 13h30 em 2010B Kraus (Nat Sci) Bldg.

            Kat Wiles ([email protected]). Horário de atendimento ao longo do semestre: segundas-feiras, 11h00-12h30 em 2037 Kraus (Nat Sci) Bldg.

            Os GSIs estarão presentes em todas as palestras e também estarão ajudando você com os laboratórios. Você os verá com frequência. Portanto, considere seus GSIs como fontes primárias para perguntas sobre o material do curso.

            Estrutura do curso:

            As aulas teóricas desta unidade curricular serão divididas em quatro secções principais, correspondentes a cada exame:

            Unidade 1: crescimento microbiano e metabolismo amp (classes 1-7)

            Unidade 2: Genética Microbiana e Viral / Biologia Molecular (classes 9-14)

            Unidade 3: Ecologia Microbiana e Simbiose (classes 16-21)

            Unidade 4: Microbiologia Médica e Epidemiologia (classes 23-27)

            Antes de cada palestra, os slides das palestras, bem como o material de leitura complementar obrigatório, serão postados no site Biology 207 Canvas. Você pode imprimir os slides das aulas antes de vir para a aula para fazer anotações.

            O laboratório funciona simultaneamente com as aulas e ajuda a reforçar o material nas aulas, no entanto, a classificação do laboratório é separada da das aulas (ver abaixo). O plano de estudos do laboratório será distribuído no primeiro dia de seu laboratório.

            Estaremos usando i & gtclickers durante a palestra para promover o envolvimento com o material e para nos informar quando esclarecer conceitos que podem não ter sido totalmente compreendidos. As perguntas do i & gtclicker serão responsáveis ​​por uma pequena parte da sua nota (veja abaixo).

            Materiais do curso e sites:

            1. A opção mais econômica é adquirir o eText. Ele pode ser adquirido neste URL, com duas opções, para locação por 180 dias ou "sem vencimento":

            Observe que esta opção NÃO incluirá uma cópia impressa do texto. As opções B & amp C abaixo fornecem uma cópia em papel e um eText.

            1. A próxima opção mais acessível é comprar o texto em folha solta (“a la carte”), nas livrarias universitárias (ISBN 13: 9780321928351). Observe que esta opção também lhe dará acesso ao eText.
            1. A última opção é adquirir o texto impresso, de capa dura, nas livrarias universitárias (ISBN 9780321897398). Observe que esta opção também lhe dará acesso ao eText.
            1. Aplicações microbiológicas de Benson: Laboratory Manual in General Microbiology, 13ª edição (versão curta). Isso será usado no componente laboratorial do curso.
            1. Acesse o site do curso principal através do Canvas. Por meio do Canvas, você poderá acessar versões revisadas do plano de estudos, material de leitura adicional obrigatório, material de leitura "recreativa" extra, anúncios de curso, informações de laboratório, notas e muito mais. Provavelmente estaremos revisando o material de leitura obrigatório durante o curso do semestre. Tentaremos anunciar quando isso ocorrer, porém, é responsabilidade do aluno verificar a atualização do currículo / material de leitura.
            1. Adquira um i & gtclicker se ainda não tiver um. Você deve registrar seu i & gtclicker através do site Canvas do curso.

            Leitura Atribuída:

            O programa lista capítulos do livro como parte da leitura designada para o curso. Durante a aula, as subseções específicas do capítulo que serão abordadas durante o exame serão destacadas. Durante o semestre, podemos revisar o material de leitura designado no plano de estudos removendo subseções específicas da tarefa e / ou postando leituras adicionais no site do Canvas para o curso.Um novo material de leitura será postado antes da palestra para esse material e os alunos serão notificados sobre a postagem. O plano de estudos revisado será publicado no site e as alterações serão anotadas na aula.

            Perguntas i & gtClicker:

            Ocasionalmente, pode haver várias perguntas do i & gtclicker perto do início da aula sobre o material de leitura. Essas perguntas do i & gtclicker têm como objetivo encorajá-lo a se familiarizar com o material antes da palestra. Observe que você deve estar presente para participar dessas perguntas e receber pontos por elas. Ao longo de cada aula, os instrutores farão pausas periódicas para fazer perguntas rápidas sobre o material. Embora o número de perguntas do i & gtclicker para cada classe varie, juntas, elas serão responsáveis ​​por 5% da nota do curso (total de 20 pontos) ao longo do semestre. Você receberá crédito total por uma resposta correta e 80% por uma resposta incorreta. Além disso, vamos perder pontos nos seus quatro “dias mais baixos”. Podem ser dias em que você não pôde comparecer à palestra se comparecer a todas as palestras, isso significa que suas quatro pontuações mais baixas no i & gtclicker serão descartadas. Devido a essa flexibilidade incorporada ao sistema, não haverá oportunidades de maquiagem para pontos i & gtclicker. Será do seu interesse vir dar palestras regularmente e participar plenamente. Se você fizer isso, deverá ser capaz de atingir a maioria ou todos os pontos oferecidos pela participação do i & gtclicker.

            Exames (palestras):

            Os exames serão uma combinação de questões de múltipla escolha e / ou respostas curtas. O material abordado nos exames será principalmente extraído do material discutido em aula, no entanto, as perguntas podem ser extraídas tanto do material de aula (em slides) quanto do material das leituras (mesmo que não tenha sido abordado na aula). Observação: haverá seções do material de leitura designado que serão destacadas na aula, mas não serão abordadas. Você será responsável por esse material no teste.

            TUDO os exames serão realizados durante o horário normal de aula. Exames vão NÃO ser abrangente por natureza. Como os exames são realizados durante o horário das aulas, não agendamos exames alternativos. Se você precisar solicitar um exame de maquiagem devido a uma ausência justificada, você deve informar seus instrutores pelo menos duas semanas antes do exame para que os preparativos sejam feitos. Se você perder um exame devido a uma emergência ou doença inesperada, entre em contato com seus instrutores até as 17h do dia seguinte ao exame. Se você não cumprir este prazo para notificar seus instrutores, não poderá fazer o exame.

            Classificação:

            Haverá 400 pontos possíveis para palestra e laboratório combinados. A divisão é a seguinte:

            70% da nota total (total de 280 pontos nos Exames 1 e 2 são 75 pontos cada nos Exames 3 e 4 têm 65 pontos cada). Não há final abrangente para este curso, e não as notas dos exames serão eliminadas.

            25% da nota total (100 pontos no total)

            5% da nota total (total de 20 pontos)

            • A + 388-400 pontos
            • A 372-387 pontos
            • A- 360-371 pontos
            • B + 347-359 pontos
            • B 333-346 pontos
            • B- 320-332 pontos
            • C + 307-319 pontos
            • C 293-306 pontos
            • C- 280-292 pontos
            • D + 267-279 pontos
            • D 253-266 pontos
            • D- 240-252 pontos
            • E & lt240 pontos

            Alunos com deficiência:

            Se você deseja solicitar acomodação (s) especial (is) para uma ou mais deficiências, entre em contato com um dos instrutores do curso o mais rápido possível. Especificamente, se você precisar de acomodações especiais para o exame, informe o instrutor do curso pelo menos duas semanas antes do primeiro exame. Se você ainda não se inscreveu no Escritório de Serviços para Estudantes com Deficiências (G-664 Haven Hall 763-3000), encorajamos você a fazê-lo para obter verificação de deficiência e determinar as acomodações apropriadas. Faremos todo o possível para fazer os arranjos para você, e suas informações serão mantidas estritamente confidenciais.


            S2019_Lecture_13_Reading - Biologia


            C2005 / F2401 '10 - Aula # 13 - Síntese de RNA e proteína amp

            2010 Deborah Mowshowitz e Lawrence Chasin Departamento de Ciências Biológicas da Universidade de Columbia em Nova York, NY. Última edição 26/10/2010 09:32

            Apostilas: 13A - tabela de códigos e estrutura de tRNA do amp.
            13B - Síntese de Proteínas
            12B - da última aula - síntese de DNA vs síntese de RNA

            Nota: Para esta aula, fig. e os números das tabelas na 6ª e 7ª ed. de Becker são todos iguais. Na 5ª ed, a tradução está no cap. 20 em vez de 22, mas a fig. e as tabelas # são iguais.

            I. Síntese de DNA vs síntese de RNA. A maneira mais fácil de examinar a síntese de RNA, visto que discutimos longamente a síntese de DNA, é comparar a síntese de DNA e RNA. Veja o folheto 12-B.

            A. O que é o mesmo? Veja a Aula 12.

            • O crescimento da cadeia de DNA é catalisado pela DNA polimerase (e enzimas associadas)

            • O crescimento da cadeia de RNA é catalisado pela RNA polimerase.

            • RNA pol. usa trifosfatos de ribonucleosídeos (contendo U, não T).

            • O DNA pol usa trifosfatos de desoxirribonucleosídeo (contendo T, não U).

            • DNA é longo e de fita dupla

            • O RNA é curto e de fita simples

            • Modelo = seção curta, uma fita de cada vez (para síntese de RNA) vs todas as duas fitas (para síntese de DNA)

            • Porque? Porque inícios e paradas são diferentes. Arranca e pára o amplificador = sequências no DNA reconhecidas pelas enzimas = locais onde a replicação ou transcrição começa (ou termina). Eles devem ser diferentes para as duas enzimas.

            • Nomes de sequências iniciais = seção onde a polimerase se liga
              Inicia para a síntese de DNA = Origens. DNA pol. reconhece (se liga a) sinais de início para replicação chamados origens (ori's).
              Inicia para síntese de RNA = Promotores. RNA pol. reconhece (liga-se a) sinais de início para a transcrição chamados promotores (P's).

            Veja o problema 7 6

            • Síntese de DNA: o garfo de replicação desce o DNA fazendo complementos para Ambas strands uma nova vertente é feita continuamente e uma descontinuamente. A ligase é necessária para a síntese da fita retardada.

            • Síntese de RNA: a RNA polimerase desce o DNA, formando um complemento para uma fita ou o outro (em qualquer região específica). Portanto, a síntese de RNA é contínua e não precisa de ligase.

            Veja os problemas 7-3, 7-4, 7-8 e amp 7-9.

            1. Os promotores determinam a direção da transcrição. O promotor e a enzima são assimétricos, portanto, uma vez que a enzima se liga, a extremidade catalítica do RNA pol. está "voltado" para uma direção e isso determina a direção da transcrição (e, portanto, qual fita será o modelo).

            2. O promotor será uma sequência de fita dupla no final do gene onde a RNA polimerase começa (= na extremidade 3 'da fita modelo = na extremidade 5' da fita sense). Indo ao longo da fita em sentido, da maneira como o gene é geralmente escrito (5 'para 3', da esquerda para a direita), o promotor é "a montante" do gene.

            II. Sense e amp Antisense

            A. Por que usar apenas uma fita em qualquer região?

            1. O argumento da função: O RNA mensageiro deve ser de fita simples para caber em um ribossomo e ser traduzido. Se o RNA complementar ao mRNA estivesse presente, o que aconteceria? O mRNA? Quotsense? E o RNA complementar? Quotanti-sentido? Hibridizariam. O resultado de fita dupla RNA não seria traduzido. Portanto, embora o gene estivesse presente e transcrito, seu produto de proteína não seria feito. Isso é o que aconteceria se ambas as fitas fossem transcritas.

            2. O argumento evolutivo: Se ambas as fitas são usadas para fazer mRNA, você não pode otimizar uma sem bagunçar a outra, e vice-versa. Se a seleção natural favorece a sequência de uma fita de modo que ela tenha função ou atividade de codificação ótima, isso determina automaticamente a sequência da outra fita. A seleção natural não pode selecionar simultaneamente as sequências ideais de ambas as fitas (se cada fita tiver uma função independente).

            1. Para que serve o RNA anti-sentido? A terapia genética (adição de DNA) deve permitir que você substitua um gene defeituoso que está produzindo um produto ineficaz. Mas o que você faz com um gene que está produzindo muitos produtos, ou quando não deveria? Em outras palavras, como você silencia um gene hiperativo? Essa é uma questão importante, porque a expressão inadequada ou excessiva de genes é considerada um fator importante nas doenças, por exemplo, ao permitir que as células cancerosas se multipliquem quando não deveriam. O uso de tecnologia anti-sentido deve permitir silenciar um gene hiperativo ou inadequadamente ativo. (Normalmente é adicionado RNA de fita dupla curta em vez de RNA anti-sentido de fita simples, como explicado abaixo. Ver Becker Figs. 23-35 e 23-36 ou Sadava fig.18.8 (16.14).

            2. Como inserir RNA anti-sentido nas células? Existem 3 maneiras de fazer isso:

            uma. O mRNA anti-sentido pode ser adicionado às células . Uma vez que o RNA é facilmente degradado, RNAs modificados, mais resistentes à hidrólise, são usados ​​em vez de RNAs comuns.

            b. O mRNA anti-sentido pode ser feito na célula a partir de uma segunda cópia do gene. A segunda cópia é adicionada por métodos de engenharia genética e é invertida (em relação ao promotor), de forma que a segunda cópia do gene é transcrita na orientação oposta da cópia original. Inverter um gene em relação ao seu promotor é equivalente a mover o promotor para a extremidade oposta do gene (e girá-lo), revertendo assim a direção da transcrição. A cópia original é transcrita a partir da fita modelo usual ("transcrita") para fazer mRNA, a segunda cópia é transcrita da fita complementar ("quotsense") para fazer RNA anti-sentido. Os dois RNAs hibridizam-se e nenhum dos RNAs é traduzido.

            c. O RNA de cadeia dupla (ds) pode gerar RNA antisense - Veja Becker fig. 23-35 (6ª ou 7ª ed não está na 5ª).

            • O RNA ds pode ser adicionado à célula (ou a célula pode fazer algum RNA ds a partir de seu DNA naturalmente - veja ** abaixo - ou por causa da engenharia genética, como acima)
            • As células têm enzimas normais que cortam o RNA ds longo em pedaços ds curtos, chamados de RNA interferente curto (siRNA)
            • Outras enzimas degradam a fita "sentido" do RNA ds curto
            • O pequeno pedaço restante de RNA antisense hibridiza com mRNA e bloqueia a tradução e / ou desencadeia a degradação do mRNA por enzimas celulares.
            • Este fenômeno é chamado de interferência de RNA ou RNAi.

            ** As células também podem fazer seu próprio RNA de fita dupla 'normal'. (É feito como um único filamento, mas dobra sobre si mesmo para formar um grampo de cabelo relativamente curto.) O grampo de cabelo é então cortado por enzimas para gerar um RNA curto que bloqueia a tradução como acima. Esses curtos RNAs antisense são chamados de microRNAs em vez de RNAs interferentes. Veja Becker fig. 23-36 (6ª ou 7ª ed não está na 5ª).

            3. Por que RNAi e amp / ou microRNA? Por que as células têm enzimas para fazer isso e os laboratórios as usam?

            uma. O RNAi é usado pelas células como defesa contra muitos vírus. (A replicação de muitos vírus gera RNA de fita dupla longa.)

            b. Regulação da tradução em organismos multicelulares. Esta é a função dos microRNAs. Os RNAs precursores são feitos que se dobram sobre si mesmos para formar grampos de cabelo. Os grampos de cabelo de fita dupla são processados ​​pelas enzimas celulares usadas no RNAi para fazer RNAs 'antisense' muito curtos (aqui chamados de microRNAs). Os microRNAs hibridizam com mRNAs e inibem a tradução. Este tipo de regulação parece ser muito importante durante o desenvolvimento em organismos muticelulares normais.

            O prêmio Horowitz de 2009 foi concedido (pela Columbia U.) a dois dos descobridores de microRNAs. Os premiados deram palestras em novembro passado. Para mais informações sobre o prêmio, as palestras e as pesquisas dos premiados, acesse http://www.cumc.columbia.edu/horwitz/

            c. O RNAi é usado em laboratórios para bloquear a produção (expressão 'knock down') de proteínas específicas. RNAs de fita dupla muito curtos são adicionados às células, ou as células são geneticamente modificadas para produzir os RNAs de fita dupla. É mais fácil e mais eficaz bloquear a tradução com RNAi (RNA ds curto) do que com RNA antisense (RNA ss mais longo). O RNAi foi usado extensivamente (em experimentos de laboratório) para silenciar genes eucarióticos específicos e ver o que acontece (a fim de determinar a função dos genes).

            d. Usos terapêuticos. Muitos usos possíveis estão sendo testados, e resultados promissores foram obtidos para o tratamento da degeneração macular. Para uma revisão dos possíveis usos terapêuticos do RNAi, clique aqui. (Você pode precisar usar um computador CU para acessar este site.) Informações adicionais estão no site da Nova / PBS.

            O prêmio Nobel de fisiologia e medicina de 2006 foi concedido a Fire & amp Mello pela descoberta da interferência de RNA. Para obter mais informações sobre RNAi, tente o site Nova / PBS ou o site Ambion. Para um diagrama de como funciona, clique aqui.

            Para verificar sua compreensão do antisense, consulte o problema 7-16, parte C.

            III. Revisão. Isso foi introduzido da última vez. Aqui está uma revisão e uma descrição mais longa. Isso não será discutido em aula, uma vez que os pontos principais já foram levantados.

            1. O que é leitura de prova?

            DNA pol. pode fazer backup e hidrolisar (quebrar) as ligações de fosfodiéster que acabou de fazer (se a base errada foi colocada). Isso é chamado de leitura de prova. (Em alguns textos mais antigos é chamado de edição, mas o termo 'edição' agora é normalmente reservado para um processo diferente.) Quando DNA pol. leituras de prova, catalisa a seguinte reação:

            rxn A: cadeia (n + 1 unidades de comprimento) + H2Cadeia O & # 8596 (n unidades de comprimento) + XMP

            2. Lembrete: revisar não é o mesmo que catalisar o reverso da reação de polimerização.

            3. A DNA polimerase pode ser lida, mas a RNA pol. provavelmente não

            A DNA polimerase tem atividade exo de 3 'a 5', mas é geralmente assumido que o RNA pol. não - uma vez que a RNA polimerase catalisa a formação de uma ligação fosfodiéster, a ligação não pode ser hidrolisada pelo RNA pol. (Mas veja ** abaixo.) A leitura de prova permite que a DNA polimerase faça backup e remova bases (na verdade, nucleotídeos) que foram inseridas por erro. Se um G é adicionado no final de uma cadeia crescente onde um A deveria estar (oposto a um T no modelo), a enzima pode voltar e quebrar o G. Em seguida, pode tentar adicionar novamente a base correta (em neste caso, um A). Isso permite que a DNA polimerase mantenha a taxa de erro baixa, como convém a uma enzima que replica a cópia de arquivo da informação genética. Veja Sadava fig. 13,21 A (11,22 A). É geralmente assumido que RNA pol. não precisa revisar, porque as moléculas de RNA são cópias de trabalho que podem tolerar alguns erros (e podem ser substituídas por novas cópias transcritas do DNA).

            ** Nota: Há algumas evidências de que algumas RNA polimerases podem fazer backup e revisar (embora por um mecanismo um pouco diferente). A extensão e a importância disso na redução de erros (em comparação com a revisão de DNA) ainda não está definida. É bem conhecido que a taxa de erro na síntese de DNA é significativamente menor do que a taxa de erro na síntese de RNA. (A diferença é de pelo menos uma ordem de magnitude e pode ser muito maior.) Se você estiver interessado na evidência experimental para revisão de RNA, clique aqui. Como a revisão de RNA não está bem estabelecida, nós a ignoraremos.

            4. A leitura de prova e a capacidade de iniciar cadeias estão vinculadas

            A tabela no folheto 12-B diz que a DNA polimerase revisa e não pode iniciar novas cadeias A RNA polimerase não revisa e pode iniciar novas cadeias. Essas propriedades estão ligadas, pois a estrutura da DNA polimerase que permite a revisão a impede de iniciar novas cadeias. Uma vez que a DNA polimerase pode ser adicionada a cadeias pré-existentes, mas não pode iniciá-las sozinha, é necessário um primer (ou primase) para começar.

            As duas seções restantes, 5 e 6, são apenas para sua informação. Eles estão aqui, caso você esteja interessado, não serão feitas perguntas sobre esses detalhes. Se quiser saber mais, consulte um texto avançado.

            5. Para sua informação. Como funciona a leitura de prova?

            Cada polimerase tem um local de ligação ao substrato que inclui o modelo, o último nucleotídeo adicionado à cadeia em crescimento e o próximo dXTP a ser adicionado. Com a DNA polimerase, ambas as bases, a que acabou de ser adicionada e a que está prestes a ser adicionada, são verificadas a cada rodada para garantir que as bases correspondem aos seus complementos no modelo. Em primeiro lugar, a última correspondência de modelo adicionado de base é & quotrechecked & quot antes de a cadeia crescer mais. Se a última base adicionada for a errada (talvez estivesse temporariamente na forma tautomérica errada e pareada com o modelo?), Então a enzima faz backup e remove a última base antes de tentar adicionar outra. Uma vez que a enzima verifica se a última base adicionada está ok, ela verifica a correspondência entre a base a ser adicionada e o modelo. Se houver correspondência, a enzima catalisa a formação da ligação fosfodiéster. Portanto, cada combinação de base - modelo é verificada duas vezes - uma vez quando a base está prestes a ser adicionada à cadeia crescente e uma vez antes da próxima base ser adicionada a ela.
            RNA pol. também contém 2 nucleotídeos que estão prestes a serem ligados por uma ligação fosfodiéster e o molde. Mas RNA pol. apenas verifica o emparelhamento entre a base a ser adicionada e seu complemento no modelo. Então, se a última base colocada estava errada, que fosse. Sem backup ou correções.

            6. FYI. Por que a leitura de prova afeta a capacidade de iniciar cadeias?

            A DNA polimerase não pode iniciar cadeias porque o local de ligação do substrato da DNA polimerase deve conter um nucleotídeo que já faz parte de uma cadeia (o que acabou de ser adicionado) e também o próximo nucleotídeo a ser inserido. Deve haver uma ligação fosfodiéster que já está feita, então a exonuclease 3 'a 5' terá algo para hidrolisar, apenas no caso de uma incompatibilidade. No início de uma cadeia, não há nenhum nucleotídeo já ligado ao final de uma cadeia - não há cadeia. Existem apenas dois nucleotídeos não anexados. Portanto, DNA pol. não consigo começar.
            Assumimos que RNA pol. pode iniciar cadeias porque seu local de ligação ao substrato não precisa conter um nucleotídeo que já está ligado a uma cadeia. Ele pode conter dois nucleotídeos e conectá-los.

            Um exemplo de leitura de prova (que você deve ser capaz de fazer) está no problema 6-14, parte B-4.

            Lembrete: Todos os tipos de RNA (tRNA, mRNA e amp rRNA) são feitos da mesma maneira a partir de um molde de DNA. O produto da transcrição pode ser um tRNA, mRNA ou rRNA. O RNA NÃO é usado como molde para fazer mais RNA. Então, como todos os três tipos de RNA "produzem proteínas?" Essa é a próxima pergunta.

            4. Detalhes de síntese / tradução de proteínas

            Quais são os grandes problemas? O mesmo que para todos os polímeros não repetitivos = Ordem, energia e enzimas !! Vamos nos concentrar primeiro no pedido.

            1. É lido em trigêmeos indo de 5 'a 3' . A leitura começa em um ponto fixo e, em seguida, o mRNA é lido um tripleto ou códon por vez na direção de 5 'para 3'.

            2. Tabela de códigos Consulte o folheto 13A ou textos para a tabela de códigos. Observe que a tabela lista códons = tripletos encontrados no mRNA (NÃO complementos de códons) e aminoácidos correspondentes. Um códon especifica um aminoácido. Por exemplo, CUA significa leucina, UUU significa fenilalanina, AUG significa metionina.

            3. Pontuação. Observe que alguns códons significam & quotstop & quot, não um aminoácido. O AUG tem uma função dupla como & quotstart & quot e & quotmetionina. & Quot A tradução começa em um AUG e termina quando atinge o primeiro códon de parada após o AUG. A forma como o AUG adequado é escolhido é diferente para procariotos e eucariotos.(Veja os textos se você estiver interessado nos detalhes.) Mais detalhes sobre paradas e partidas do amplificador na próxima vez.

            4. Líderes e trailers. A região antes do primeiro AUG não é traduzida. É chamado de líder, ou 5'UTR (região não traduzida) ou 5'UTS (sequência não traduzida). A tradução geralmente para antes do final do mRNA (em um códon de parada - UAG, UAA ou UGA). A região não traduzida após o códon de parada é chamada de trailer, ou 3 'UTR ou 3' UTS.

            5. Lendo Quadros. Há mais de uma maneira de ler uma sequência de ácido nucleico em grupos de três não sobrepostos, dependendo de onde você começar. As diferentes formas são chamadas de molduras de leitura diferentes. Se você começar com o primeiro, quarto ou sétimo. base, você obtém um quadro de leitura se começar com o 2 °, 5 ° ou 8 °. você obtém o segundo e assim por diante. Existem 3 quadros de leitura possíveis.

            Para ter certeza de que você entendeu como usar a tabela de códigos, tente o problema 7-12, partes A e B.

            B. Estrutura / Função do tRNA Para um vídeo da demonstração da classe, veja o vídeo (arquivo de mídia do Windows) de Peter Sloane em http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2005/lectures/tRNA.wmv

            1. Função do adaptador - como a célula sabe que AUG foi encontrado e CUA é leu? Você tem o texto ou folheto com a tabela de códigos, mas a célula não.

            uma. RNA de transferência (tRNA) = adaptador . A célula usa tRNA para combinar o códon no mRNA (digamos AUG ou CUA) com o aminoácido correspondente (met ou leu, respectivamente).

            b. Carregando Enzimas. O adaptador deve conter o aminoácido correto. A célula usa enzimas de carregamento para colocar os aminoácidos corretos em seus respectivos tRNAs. Mais detalhes na próxima vez.

            • uma parte (no meio da cadeia) é complementar ao códon (= anticódon)

            • uma parte (na extremidade 3 ') é a extremidade aceitadora - coleta o aminoácido apropriado com a ajuda da enzima apropriada.

            • quando o tRNA é dobrado em 3D, a extremidade aceitadora e o anticódon estão nas extremidades opostas da molécula

            3. Como o tRNA é usado para alinhar os aminoácidos (AA)? 2 AA por vez são mantidos no lugar por tRNAs (para formar ligação peptídica) - consulte o folheto 13B. Por que 2? porque um ribossomo pode conter apenas 2 carregado tRNAs em um momento que são ligados por hidrogênio ao mRNA. (Veja os detalhes abaixo.)

            4. O emparelhamento tRNA / mRNA é antiparalelo - Todos os ácidos nucléicos se emparelham de maneira antiparalela. Portanto, se o mRNA é escrito da maneira usual (5 '& # 8594 3'), então o tRNA é alinhado da maneira oposta, 3 'e # 8594 5'. (Com o aminoácido ou cadeia à sua esquerda, extremidade 3 '.) Anticodonte é freqüentemente escrito como 3' e # 8594 5 'para deixar isso claro. Por exemplo, se o códon é CGG, o anticódon é geralmente escrito 3 'GCC 5' e não CCG (ou é escrito de cabeça para baixo como no folheto 13A).

            5. Como o tRNA e o AA estão conectados? O AA está ligado à extremidade 3 'de seu respectivo tRNA por uma ligação éster entre a extremidade COOH do AA e o OH 2' ou 3 'na ribose final (na extremidade 3'). Isso deixa o amino do AA livre.

            6. Carregando o tRNA. Em primeiro lugar, como você obtém o AA correto no tRNA correspondente e / ou como recarrega o tRNA depois que ele distribui seu AA? O carregamento requer enzimas e energia - examinaremos isso com atenção na próxima vez. Por agora, vamos apenas assumir que cada tRNA está carregado com seu respectivo aminoácido,

            C. Como a nova cadeia de peptídeos cresce? Consulte o folheto 13B ou Sadava fig. 14,16 (12.12) ou Becker fig. 22-10.

            Para um vídeo da demonstração da aula, veja o vídeo (arquivo do Windows Media) de Peter Sloane em http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2005/lectures/translation.wmv

            1. Cadeia adiciona ao mais novo AA. Quando cada ligação peptídica é feita, a cadeia em crescimento é transferida (do tRNA que a continha anteriormente) para o próximo aminoácido (ainda ligado ao seu tRNA), e não o contrário, por razões logísticas. O aminoácido mais recente não é adicionado à extremidade livre da cadeia. Em vez disso, a cadeia é adicionada ao aminoácido mais recente. (O sistema atual permite que a máquina de tradução deslize para baixo no mRNA lendo 2 códons adjacentes de cada vez. O contrário não.)

            O catalisador para a formação de ligações peptídicas é denominado peptidil transferase porque a cadeia crescente do peptídeo é transferida conforme descrito acima. Este catalisador faz parte do ribossomo.

            2. A cadeia peptídica cresce amino & # 8594 carboxil. Isso ocorre porque os aminoácidos são mantidos (ligados ao tRNA) por suas extremidades COOH. Portanto, se a cadeia deve ser adicionada à extremidade livre do próximo AA, deve ser adicionada à extremidade amino do próximo AA. (Nota para aqueles que tiveram orgânicos: do ponto de vista do mecanismo, os elétrons vão na direção oposta, os elétrons do amino atacam o carboxila.)

            3. Energia para a síntese de peptídeos. A energia derivada da divisão do tRNA

            cadeia) conduz a síntese de ligações peptídicas. Em outras palavras, a conexão AA-tRNA é uma ligação de alta energia. Como ele é formado em detrimento do ATP, será discutido na próxima vez. (Energia adicional é necessária para ligar o AA

            tRNA e mover o ribossomo para baixo no mRNA, mas iremos ignorar os detalhes de energia dessas etapas, bem como as proteínas necessárias para promovê-los.)

            4. Pára. A cadeia de peptídeos para de crescer quando a máquina de tradução chega a um códon de parada. Existem não tRNA's para os códons de parada, então não há como a cadeia continuar crescendo se um códon de parada vier a seguir. Veja Sadava fig. 14,17 (12,13) ​​ou Becker fig. 22-11.

            Para revisar a síntese de proteínas até agora e o papel do tRNA, tente o problema 7-21.

            D. Como os ribossomos se encaixam?

            1. Função. Você precisa de algo para manter o tRNA (dois carregados por vez) no mRNA enquanto os aminoácidos estão sendo conectados e você precisa fornecer as enzimas necessárias para fazer a ligação peptídica, etc. (Quantas ligações fracas mantêm um tRNA e mRNA juntos?)

            2. Ribossomo contém RNA e proteína. A retenção de tRNA etc. é feita por uma estrutura que contém RNA (s) e proteína (s). Qualquer coisa feita de ambos é chamada de RNP = ribonucleopproteína ou ribonucleoproteína partigo. Esta estrutura RNP particular = RNA ribossômico dentro dela é chamada de RNA ribossômico ou rRNA. Tenha cuidado para não confundir RNA ribossômico (rRNA) e ribossomos amp.

            Para fotos da estrutura do ribossomo, ver Sadava fig. 14,14 (12.10) e / ou Becker figs. 22-1 e amp 22-2 e tabela de amp 22-1. ) Detalhes moleculares da estrutura da próxima vez.

            3. Características Estruturais Importantes (Ver Becker, fig. 22-2 ou Sadava fig. 14.14 (12.10) Veja o folheto 13-A.

            uma. 1 local ou ranhura para mRNA.

            b. 2 locais para tRNA carregado (hibridizado com mRNA) por ribossomo - são chamados de A e P mais detalhes abaixo. Esses locais se ligam tanto ao mRNA quanto ao tRNA (carregado).

            c. Um local para tRNA descarregado Este local se liga a um tRNA vazio, usado antes de ser expulso do ribossomo. (Chama-se E para site de saída). Este site às vezes é omitido em diagramas de alongamento. (O local T mostrado na 7ª ed. De Purves provavelmente não existe e deve ser ignorado.) O local E liga o tRNA, mas não o mRNA.

            d. Todos os ribossomos são iguais. A proteína produzida não depende do ribossomo.

            4. Como os ribossomos Mover (Ver Becker fig. 22-7 e amp 22-10 ou Sadava fig. 14.16 (12.12)

            uma. instruções : O ribossomo se move para baixo do mRNA 5 'para 3' (ou o mRNA desliza através do ribossomo) conforme o peptídeo é transformado em amino em carboxila. Tanto os peptídeos quanto os ácidos nucléicos são feitos / lidos como escritos, da esquerda para a direita.
            Como o mRNA é feito e como ele é traduzido acontecem estar na mesma direção, mas a transcrição e a tradução são dois processos separados (que geralmente são acoplados em procariotos, mas não em eucariotos).

            b. Sites A & amp P. Os dois locais de ligação para o tRNA carregado são diferentes - 1 chamado A liga-se umaminoacil tRNA e amp 1 chamado P liga pARNt de eptidilo.

            c . Translocação - Movimento de mRNA (& amp tRNA's) em relação ao Ribossomo.

            (1). As diferenças entre os locais A & amp P permitem o movimento unidirecional.Antes da ligação peptídica ser formada, o AA-tRNA está no local A e o peptidil-tRNA está no local P. Assim que a ligação peptídica é formada, o tRNA no local A torna-se um peptidil-tRNA, e o tRNA no local P torna-se o tRNA descarregado ou vazio, uma vez que os tipos "errados" de tRNA agora estão nos locais A e P, o ribossomo não se ajusta mais adequadamente e se move um códon, deslocando o peptidil-tRNA para o local P, o tRNA vazio para o local E e deixando o local A vazio para conter o próximo AA-tRNA. Quando o próximo AA-tRNA chega, o tRNA vazio ou não carregado é então liberado para ser recarregado e usado novamente.

            (2) Qual parte realmente se move? Ribossomo ou mRNA?

            mRNA e ribossomo amp: Mova um códon em relação ao outro. No folheto 13B, nas etapas 5 e 6, parece que o ribossomo move um códon em direção à extremidade 3 'da mensagem. Provavelmente, o ribossomo permanece na posição fixa e o mRNA avança um códon através do ribossomo na direção 5 ', como mostrado na etapa 2 e # 8594 3. (Em outras palavras, se desenhado corretamente, o mRNA se move para a esquerda em vez de ribossomo movendo-se para a direita.)

            RNA mensageiro e tRNA: eles não se movem em relação um ao outro, mas são unidos.

            Observe que o efeito é o mesmo se o ribossomo ou o mRNA (e tRNAs anexados) se movem - o ribossomo e o mRNA são deslocados um códon em relação ao outro e todos os tRNAs deslocam-se para um local. De qualquer maneira, o resultado geral é:

            • O tRNA vazio se move para o local E,
            • O peptidil tRNA se move para o local P, e
            • O local A fica vazio, pronto para o próximo AA-tRNA.

            (3). A síntese de proteínas consome muita energia . O movimento e a ligação do tRNA requerem energia que estamos ignorando. Você provavelmente precisará de pelo menos 5 P's separados do ATP (ou GTP) por AA adicionado se contar todas as etapas envolvidas, não apenas o crescimento da cadeia peptídica. Portanto, fazer proteínas é um procedimento muito caro e fazer proteínas desnecessárias é um grande desperdício. Como resultado, tem havido uma forte seleção para a regulação eficiente da síntese de proteínas, como a regulação funciona será explicada na próxima vez. (Para o envolvimento de GTP na tradução, ver Becker figs. 22-8 e amp 22-10.)

            Para revisar como os sites A & amp P se encaixam, tente o problema 7-12, parte C.

            5. Como os ribossomos se ligam ao mRNA

            uma. Acessório. Quando não estão em uso, os ribossomos se dividem em subunidades. A célula contém um conjunto de subunidades. Quando a tradução começa, uma pequena subunidade e uma grande subunidade se prendem ao mRNA para formar um ribossomo e começar a tradução. Quando a tradução termina, as duas subunidades se separam, caem do mRNA e retornam ao pool - prontas para serem usadas novamente.

            b. Polissomos - Mais de um ribossomo pode ler uma única mensagem ao mesmo tempo.
            O primeiro ribossomo se conecta próximo à extremidade 5 'do mRNA. Em seguida, o ribossomo se move (veja a nota abaixo) para baixo no mRNA em direção à extremidade 3 ', produzindo a proteína. Depois que o ribossomo se move para baixo o suficiente, um segundo ribossomo pode ser anexado atrás dele (no lado 5 ') e seguir o primeiro ribossomo na mensagem. À medida que cada ribossomo se move em direção à extremidade 3 ', produzindo proteína, outro ribossomo se anexa a ele até que todo o mRNA esteja coberto com ribossomos. O mRNA permanece coberto com ribossomos, embora alguns ribossomos terminem e caiam na extremidade 3 ', outros continuamente se fixem na extremidade 5'. O mRNA coberto por vários ribossomos é chamado de polirribossomo ou polissomo abreviado. Sadava fig. 14,18 (12,14).

            Nota: Esta descrição assume que os ribossomos se movem para baixo no mRNA, 5 'para 3'. O resultado é o mesmo se você assumir que os ribossomos permanecem imóveis enquanto o mRNA se move através dos ribossomos, a extremidade 5 'primeiro. (O que é mais provável.) Depois que mRNA suficiente deslizou pelo primeiro ribossomo, um segundo ribossomo pode se anexar ao espaço na extremidade 5 'e o mRNA pode passar por aquele próximo, e assim por diante.

            Para revisar polissomos, tente o problema 7-16, parte B.

            E. Peptidil Transferase é uma Ribozima

            A peptidil transferase faz parte do ribossomo. A atividade catalítica é uma propriedade do rRNA na subunidade grande, não uma proteína, então esta não é realmente uma enzima (catalisador feito de proteína), mas uma ribozima (catalisador feito de RNA). Presume-se que seja uma relíquia do "mundo do RNA" que existia antes que o DNA e a proteína assumissem muitas das funções iniciais do RNA (que tem propriedades catalíticas e informativas). A peptidil transferase não é a única ribozima - outros RNAs catalíticos são conhecidos.
            Para obter mais detalhes, consulte http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5481/878 Você pode acessar este site de qualquer computador Columbia. Não sei se você pode obtê-lo de um computador pessoal se você não são assinantes do Science Online. Observe que este site contém & quot; quothypernotes & quot; que listam muitos sites úteis para biólogos moleculares. Se você achar algum desses úteis, por favor, diga à Dra. M. para que ela possa contar a outros alunos. (O site pode carregar lentamente, mas o link funciona.)

            Próxima vez: Todos os detalhes acima não chegamos, além de alguns detalhes mais importantes para encerrar a tradução. Então (1) o que acontece quando a síntese macromolecular comete erros e (2) como a síntese de proteínas é regulada em procariotos?

            Copyright 2010 Deborah Mowshowitz e Lawrence Chasin Departamento de Ciências Biológicas da Universidade de Columbia, Nova York, NY