Információ

7: Metabolizmus II – Biológia

7: Metabolizmus II – Biológia



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Az utolsó fejezetben azokra az anyagcsere utakra összpontosítottunk, amelyek fontos oxidatív/redukáló szerepet játszottak a sejtenergiához képest. Ebben a fejezetben az általunk tárgyalt útvonalaknak kisebb szerepük van energetikai szempontból, de fontos szerepük van a fehérjék és nukleinsavak építőelemeinek katabolizmusában és anabolizmusában, a nitrogén- és cukoregyensúlyban. Bizonyos értelemben ezeket a „konyhai mosogató” útvonalaknak tekinthetjük, de meg kell jegyezni, hogy minden sejtszintű út fontos. Az anyagcsere második szakaszában olyan anyagcsere-utakat ölelünk fel, amelyek nem fektetnek nagy hangsúlyt az oxidációra/ csökkentés.

  • 7.1: Szénhidráttárolás és lebontás
    A szénhidrátok fontos sejtek energiaforrásai. Gyorsan biztosítanak energiát a glikolízis és az intermedierek olyan útvonalakhoz való eljuttatása révén, mint a citromsavciklus, az aminosav-metabolizmus (közvetett módon) és a pentóz-foszfát-útvonal. Ezért fontos megérteni, hogyan készülnek ezek a fontos molekulák.
  • 7.2: Pentóz-foszfát útvonal
    A PPP egyes részei hasonlóak a növények Calvin-ciklusához, amelyet a fotoszintézis sötét reakcióinak is neveznek. Ezeket a reakciókat a következő részben külön tárgyaljuk. A PPP elsődleges funkciója a NADPH (anabolikus redukciókhoz), ribóz-5-foszfát (nukleotidok előállítására) és eritróz-4-foszfát (aromás aminosavak előállítására) előállítása. A glikolízis három molekuláris intermedierje bejuthat a PPP-be (vagy a glikolízisben szokásos módon használható).
  • 7.3: Calvin-ciklus
    A Calvin-ciklus kizárólag a fotoszintetikus szervezetekben fordul elő, és a fotoszintézis része, amelyet „sötét ciklusnak” neveznek. A folyamatnak ebben a részében a szén-dioxidot a légkörből veszik fel, és végül beépül a glükózba (vagy más cukrokba). Noha a szén-dioxid glükózzá redukálásához végső soron tizenkét NADPH-molekulából (és 18 ATP-ből) származó elektronokra van szükség, egy redukció 12-szeresére (1,3 BPG-re G3P-re) történik, hogy elérjék az egy glükóz előállításához szükséges redukciót.
  • 7.4: C4 Növények
    A Calvin-ciklus az az eszköz, amellyel a növények a légkörből származó szén-dioxidot végső soron glükózzá asszimilálják. A növények erre két általános stratégiát alkalmaznak. Az elsőt a C3 növényeknek nevezett növények (a legtöbb növény) alkalmazzák, és egyszerűen magában foglalja a fent leírt útvonalat. A növények másik osztálya, az úgynevezett C4 növények, új stratégiát alkalmaznak a CO2 koncentrálására az asszimiláció előtt.
  • 7.5: Karbamid ciklus
    Egy másik, a sejtekben fontos ciklikus út a karbamidciklus (7.5.1. ábra). A citoplazmán és a mitokondriumokon átívelő reakcióknál a karbamidciklus leginkább a májban és a vesében megy végbe. A ciklus fontos szerepet játszik a sejtek nitrogénegyensúlyában, és megtalálható azokban az organizmusokban, amelyek karbamidot termelnek a felesleges aminok kiválasztásának módjaként.
  • 7.6: Nitrogén rögzítés
    A nitrogénkötés folyamata fontos a földi élet számára, mivel a légköri nitrogén végső soron a fehérjékben és a DNS-ben található aminok forrása. Az ebben a folyamatban fontos szerepet játszó enzimet nitrogenáznak nevezik, és bizonyos típusú anaerob baktériumokban, úgynevezett diazotrófokban található meg. Egyes növények (például hüvelyesek) és a nitrogénmegkötő baktériumok közötti szimbiotikus kapcsolatok révén a növények csökkentett nitrogénhez jutnak.
  • 7.7: Aminosav-anyagcsere
    A fehérjékben használt aminosavak szintézisének és lebontásának útjai a legváltozatosabbak a biológiai építőelemeket szintetizáló reakciók között. Kezdjük néhány kifejezéssel. Először is, nem minden élőlény képes szintetizálni az összes szükséges aminosavat. Azokat az aminosavakat, amelyeket egy szervezet nem tud szintetizálni (és ezért az étrendjében szerepelnie kell), esszenciális aminosavaknak nevezzük. A fennmaradó aminosavakat, amelyeket a szervezet képes szintetizálni, nem esszenciálisnak nevezzük.
  • 7.8: Aminosav-katabolizmus
    A glutamin glutamináz általi lebontása a sejt ammónium-ionforrása. A másik termék a glutamát. A glutamát természetesen transzaminációs reakcióval alfa-ketoglutaráttá alakítható, amely a citromsav ciklusban oxidálható.
  • 7.9: Nukleotid-anyagcsere
    A ribonukleotidok szintézise de novo módszerrel két úton megy végbe – az egyik a purinok és a másik a pirimidinek esetében. Ami mindkét út esetében figyelemre méltó, az az, hogy a nukleotidok nagyon egyszerű építőelemekből épülnek fel.
  • 7.10: Pirimidin de novo bioszintézis
    A pirimidin bioszintézisének kiindulási anyagai közé tartozik a bikarbonát, a glutaminból származó amin és az ATP-ből származó foszfát a karbamoil-foszfát előállításához (hasonlóan a karbamidciklus reakciójához). A karbamoil-foszfát aszparaginsavhoz való kapcsolódását (karbamoil-aszpartátot képezve) a ciklus legfontosabb szabályozó enzime, az aszpartát-transzkarbamoiláz (más néven aszpartát-karbamoil-transzferáz vagy ATCáz) katalizálja.
  • 7.11: Purin de novo bioszintézis
    A purin nukleotidok szintézise alapvetően különbözik a pirimidin nukleotid szintézisétől abban, hogy a bázisok a ribózgyűrűn épülnek fel. A kiindulási anyag a ribóz-5-foszfát, amelyet PRPP-szintetáz foszforilál PRPP-vé az ATP-ből származó két foszfát felhasználásával. A PRPP amidotranszferáz katalizálja egy amincsoport átvitelét a PRPP-be, helyettesítve a pirofoszfátot az 1-es szénatomon. Ezzel megkezdődik a puringyűrű szintézise.
  • 7.12: Dezoxiribonukleotid de novo bioszintézis
    A dezoxiribonukleotidok de novo szintéziséhez egy érdekes enzimre van szükség, amelyet ribonukleotid reduktáznak (RNR) neveznek. Az RNR katalizálja a dezoxiribonukleotidok képződését ribonukleotidokból. Az RNR leggyakoribb formája az I. típusú enzim, amelynek szubsztrátjai ribonukleozid-difoszfátok (ADP, GDP, CDP vagy UDP), termékei pedig dezoxiribonukleozid-difoszfátok (dADP, dGDP, dCDP vagy dUDP). A timidin nukleotidokat a dUDP-ből szintetizálják.

Miniatűr: Metabolikus metrótérkép. A képet engedéllyel használták (CC BY-SA 4.0; Chakazul).​​​​​​


Mi az az anyagcsere, & Hogyan működik az emberi biológiában?

Az anyagcsere az élő szervezetek sejtjeiben zajló kémiai folyamatok vagy kémiai reakciók összessége, amely lehetővé teszi számukra az élet fenntartását.

Az anyagcsere 3 fő funkció összegzése: konvertálni étel energiává, átalakít élelmiszer az építőkockák a test számára, és megszünteti az anyagcsere-hulladékot.

Az anyagcsere magában foglalja az emésztést alkotó kémiai reakciókat és a különböző anyagok sejtek közötti szállítását is.

Ezek enzim által katalizált Az általunk "metabolizmusnak" nevezett kémiai reakciók lehetővé teszik az élőlények növekedését, szaporodását, sejtszerkezetek fenntartását és a környezeti ingerekre való reagálást.

Figyeljük meg, hogy az “enzim-katalizált” szót használtam az anyagcsere leírására. A fenti mondat összefüggésében ez azt jelenti, hogy az enzimek elég gyorsan felgyorsítják a sejt kémiai reakcióit az élet fenntartásához. Más szóval, az enzimek anyagcserénk kulcsfontosságú részét képezik. Enzimek nélkül az anyagcserénk túl lassú lenne, és nem tudnánk élni.

Katabolizmus és anabolizmus

Ezenkívül az anyagcsere két kategóriába sorolható: katabolizmus és anabolizmus.

A katabolizmus a szerves anyagok lebontása. Például a sejtlégzés során a glükóz piruváttá bomlik.

Az anabolizmus a sejtösszetevők felépítése. Például egy sejt fehérjéket és nukleinsavakat termel.

Általában az anyagok lebontása energiát szabadít fel, az anyagok felhalmozódása pedig energiát fogyaszt.

Jó példa erre a zsír, amikor a zsír lebomlik, energia szabadul fel. De ha túl sok energia van a szervezetben, azt a szervezet zsírként visszaraktározza.

Mi az az anyagcsereút?

A hiányzó enzim olyan, mint egy hiányzó dominó…

Végül hadd meséljek erről anyagcsere utak. Először is tudnod kell, hogy az anyagcsere kémiai reakciói az úgynevezett "anyagcsere-útvonalakba" szervezhetők. Az anyagcsere-útvonal pedig a sejten belül lejátszódó kémiai reakciók láncolata, amelyet gyakran enzimek (biológiai katalizátorok) segítenek. Az anyagcsereutak úgy vannak beállítva, hogy gyakran az egyik reakció terméke a következő kémiai reakció szubsztrátjaként szolgál.

Vegye figyelembe, hogy az anyagcsere nagymértékben az enzimekre támaszkodik, így az anyagcsereút megszakadhat, ha a sejt nem rendelkezik a szükséges enzimmel az útvonal egyik kémiai reakciójához sem.

Az enzimekről és útvonalakról való gondolkodás másik módja a dominó analógia. Ha kivesz egy dominót a dominósor közepéből, majd átnyomja az első dominót, akkor a dominósor nem fog leesni. De ehelyett álljon meg ott, ahol eltávolította a középső dominót. Az enzimek pedig olyanok, hogy a reakciók metabolikus láncolata leáll, ha hiányzik egy enzim.

Hulladéktermék-anyagcsere

Egy másik kémiai folyamat, amelyet "metabolizmusnak" nevezünk, az anyagcsere-hulladék eltávolítása. Az anyagcsere-hulladék olyan anyagcsere-folyamatokból, mint a sejtlégzésből visszamaradt anyagok. Ezek a visszamaradó anyagok vagy fölöslegesek, vagy mérgezőek, és a szervezet nem tudja felhasználni őket.

Az anyagcsere-hulladék példái közé tartoznak a nitrogénvegyületek, a víz, a CO2, foszfátok, szulfátok stb.

Az állatok ezeket az anyagcsere-hulladékokat választják ki. A növények azonban képesek megmenteni ezen anyagcsere-hulladékok egy részét, különösen a nitrogénvegyületeket (gondoljunk csak bele, miből készül a műtrágya). A talajbaktériumok pedig tovább tudnak bánni a visszamaradt anyagcsere-hulladékkal. Így láthatja, hogy van egy ökológiai körforgás, amikor az anyagcsere-hulladékról van szó.


7: Metabolizmus II – Biológia

1. A molekuláris biológia az élő folyamatokat az érintett kémiai anyagokkal magyarázza.

Az élőlényekben leggyakrabban előforduló kémiai elemek a következők:

  • Számos egyéb elemre van szükség az élő szervezeteknek, beleértve:
    • foszfor
    • kén
    • Vas
    • kalcium
    • nátrium

    2. A szénatomok négy kovalens kötést alkothatnak, lehetővé téve sokféle stabil vegyület létezését.

    3. Az élet szénvegyületeken alapul, beleértve a szénhidrátokat, lipideket, fehérjéket és nukleinsavakat.

    4. Az anyagcsere az összes enzim által katalizált reakció hálója egy sejtben vagy szervezetben.

    5. Az anabolizmus összetett molekulák szintézise egyszerűbb molekulákból, beleértve a makromolekulák képződését monomerekből kondenzációs reakciókkal.

    • kondenzációs szintézis
      • monomerek egymáshoz kapcsolva (=anabolizálva) polimereket képezve
      • H2O felszabadulásával
      • nukleotidcukor (pl. ADP-glükóz) által biztosított energiával

      monoszacharidok, diszacharidok és poliszacharidok:

      • A kondenzációs szintézis reakciók két monoszacharid monomert kapcsolnak össze
      • egy diszacharid- és egy H2O-molekulát képezve
      • monoszacharidok ismételt hozzáadásával poliszacharid keletkezik

      zsírsavak, glicerin és trigliceridek

      • három különálló kondenzációs szintézis reakció
      • három zsírsav monomert egyetlen glicerin monomerhez kapcsolni
      • egy triglicerid- és három H2O-molekulát képez

      aminosavak és polipeptidek:

      • két aminosav monomer kapcsolódik össze, és dipeptidet képez
      • egy H2O molekula szabadul fel
      • Az ismételt kondenzációs szintézis reakciók polipeptideket (=fehérjéket) termelnek

      6. A katabolizmus az összetett molekulák egyszerűbb molekulákká történő lebontása, beleértve a makromolekulák monomerekké történő hidrolízisét.

      • hidrolízis
        • polimerek lebomlanak (= katabolizálódnak) monomerekké (mint az emésztés során)
        • -H és egy -OH csoport forrásaként használt H2O-val
        • enzimek katalizálják
        • a poliszacharidok monoszacharidokra bonthatók
        • -H és a -OH csoportok forrásaként használt H2O molekulák
        • enzimek katalizálják

        zsírsavak, glicerin és trigliceridek:

        • egy triglicerid egy glicerinre és három zsírsavmolekulára bomlik
        • három H2O molekulával, amelyeket -H és a -OH csoportok forrásaként használnak
        • enzimek katalizálják

        aminosavak és polipeptidek:

        • egy polipeptid különálló aminosavmolekulákra bomlik le
        • a -H és a -OH csoportok forrásaként használt H2O molekulákkal
        • enzimek katalizálják

        Alkalmazások és készségek:

        • Alkalmazás: a karbamid, mint egy vegyület, amelyet élő szervezetek állítanak elő, de mesterségesen is előállíthatók.

        Készség: Glükóz, ribóz, telített zsírsav és általánosított aminosav molekuláris diagramjainak rajzolása.

        Készség: Biokémiai anyagok, például cukrok, lipidek vagy aminosavak azonosítása molekuláris diagramokból.

        Tanácsadás: A rajzokon csak a D-ribóz, az alfa-D-glükóz és a béta-D-glükóz gyűrűs formái számítanak.


        Alkohol fermentáció

        Egy másik ismert fermentációs folyamat az alkoholos erjesztés (2. ábra), amely etanolt, egy alkoholt termel. Az alkohol fermentációs reakciója a következő:

        2. ábra Az alkoholerjedést eredményező reakció látható.

        A piroszőlősav élesztő általi erjesztése során az alkoholos italokban található etanol keletkezik (3. ábra). Ha a reakció során keletkező szén-dioxidot nem engedik ki az erjesztőkamrából, például sörben és habzóborokban, akkor a nyomás megszűnéséig a közegben oldva marad. A 12 százalék feletti etanol mérgező az élesztőre, így a bor természetes alkoholtartalma legfeljebb 12 százalékban fordul elő.

        3. ábra A szőlőlé erjesztése bor előállításához CO-t termel2 melléktermékként. A fermentációs tartályok szelepekkel rendelkeznek, így a tartályok belsejében lévő nyomás felszabadul.

        Ennek a folyamatnak ismét nem az a célja, hogy etanolt állítsanak elő, hanem a NADH visszaalakítása NAD +-tá, hogy a glikolízis folytatódhasson.


        A légzés egy három lépésből álló folyamat, amely magában foglalja a glikolízist, a Krebs-ciklust és egy csomó elektront, amely a mitokondriumok membránja körül mozog. Együtt vonják ki ezt az energiát a cukorral kapcsolatos molekulákból. A glükóz oxigénnel kombinálódik, és hasznos energiát, szén-dioxidot és vizet szabadít fel.


        A sejtek használhatják ezt a pluszt energia funkcióik ellátására. Az energia nem csak úgy lebeg. Egy gerjeszthető vegyületben, az úgynevezett ATP (adenozin-trifoszfát). Az ATP az az erőmolekula, amelyet egy szervezet összes sejtje használ a másodlagos reakciók működtetésére, amelyek életben tartanak bennünket. Hallhat más erőmolekulákról is, mint például a NADH, NADPH vagy FADH. Ezek ugyanolyan fontosak, mint az ATP, de ritkábban használják őket. Légzés közben szén-dioxidot lélegzünk ki. Ez a CO2 a mitokondriumunkban lévő glükóz lebontásából származik. Ahogy az imént mondtuk, a növények felvehetik ezt a szén-dioxidot, és felhasználhatják cukrok előállítására. Tudtad, hogy a növények CO-t is termelnek?2? Lehet, hogy nem úgy lehelik ki, mint mi, de a növényeknek is szükségük van energiára. Lebontják a cukrokat a sejtjeikben, és CO-t bocsátanak ki2 csakúgy mint mi.

        2. rész: Mitokondriális metabolizmus és sejtdöntések

        00:00:08.09 Szia!
        00:00:09.22 A nevem Jared Rutter,
        00:00:11.00 és professzor vagyok a Biokémiai Tanszéken
        00:00:13.06 és a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója
        00:00:16.17 a Utah Egyetemen.
        00:00:18.03 És elmesélem sorozatom második részében
        00:00:20.28 a mitokondriumok szerintem nagyon fontos szerepéről,
        00:00:25.14 és anyagcseréjük,
        00:00:27.15 a sejtek döntéshozatalának szabályozásában.
        00:00:30.27 És ebben a beszédben néhány adatra fogok utalni
        00:00:34.25 generálta: Vettore Therapeutics,
        00:00:36.17 amely egy társaság, amelynek társalapítója voltam
        00:00:39.03 és eléggé benne vagyok.
        00:00:41.07 Szóval, ahogy az első részben utaltam rá,
        00:00:45.02 ennek a sorozatnak az első része,
        00:00:47.27 a laboratóriumom célul tűzte ki, hogy megértsem a
        00:00:52.24 nem jellemzett mitokondriális fehérjék
        00:00:55.10 amelyek az evolúció során konzerváltak.
        00:00:57.02 És ez arra késztetett bennünket, hogy sok különböző mitokondriális folyamatról gondolkodjunk
        00:01:02.06 és érdekes felfedezéseket teszünk
        00:01:04.27 a mitokondriumok működéséről
        00:01:08.06 és hogyan kommunikálnak a cella többi tagjával.
        00:01:10.16 És amit ma el fogok mesélni, az egy történet
        00:01:13.22 a metabolit transzportról.
        00:01:16.14 Tehát amikor glükózt juttatnak a sejtbe,
        00:01:19.03 a glikolízis hatására alakul át
        00:01:21.27 piruvátra.
        00:01:23.21 És az a piruvát, amely testünk legtöbb differenciált sejtjében található,
        00:01:27.06 a mitokondriumokba kerül,
        00:01:29.04 ahol acetil-CoA-vá alakul,
        00:01:31.02 amely azután a szénatomokat a TCA-ciklusnak adományozza.
        00:01:35.27 És ezen a folyamaton keresztül
        00:01:38.14 ez rendkívül hatékony ATP-termelést tesz lehetővé,
        00:01:41.01 ahogy arra az előadásom első részében részletesen utaltam.
        00:01:47.12 Tehát a testünk egyes sejtjei,
        00:01:50.10 ne csináld ezt olyan hatékonyan,
        00:01:52.27 és ehelyett piruvátot és más glikolitikus köztitermékeket alakítanak át
        00:01:56.24 építőelemekké, amelyek segítik az üzemanyagot
        00:02:01.07 sejtnövekedés és proliferáció.
        00:02:02.22 És ez a leghíresebb a rák kapcsán,
        00:02:05.02 ahol ezt Warburg-effektusként ismerik.
        00:02:07.23 És ismét azt gondoljuk, hogy ez lehetővé teszi
        00:02:10.20 építőelemek, amelyeket a cellába bevitt szénből kell előállítani,
        00:02:14.15 nem csak az ATP-termelést.
        00:02:18.16 Tehát ebben az összefüggésben arra is szeretnék rámutatni
        00:02:22.01 a piruvát egy része laktáttá alakítható,
        00:02:27.07 és hogy a laktátot exportálják.
        00:02:28.06 És ez nagyon fontos lesz
        00:02:30.22 ennek a beszélgetésnek a vége felé.
        00:02:34.10 Tehát vitathatatlanul ez a legismertebb,
        00:02:38.23 jól tanulmányozott anyagcsereútvonal az egész biológiában.
        00:02:42.03 De meglepő módon ennek az útvonalnak az egyik kötelező összetevője
        00:02:46.27 csak néhány évvel ezelőtt sikerült molekulárisan azonosítani,
        00:02:49.11 és ez az a folyamat, amelynek során
        00:02:52.21 piruvát belép a mitokondriumokba.
        00:02:54.25 A piruvát egy töltött molekula
        00:02:56.26 és önmagában nem megy át hatékonyan a membránokon.
        00:02:59.01 Ahhoz, hogy ez megtörténjen, fehérjére van szüksége.
        00:03:01.15 És ez a fehérje ismét
        00:03:03.24 néhány évvel ezelőttig molekulárisan nem azonosították,
        00:03:06.15 amikor kiderül, hogy a fehérjék közül kettő
        00:03:09.16 amit tanultunk
        00:03:11.23 mint erősen konzervált, de nem jellemzett mitokondriális fehérjék
        00:03:15.24 kiderült, hogy dimer komplexet alkot
        00:03:19.18 mitokondriális piruváthordozóként vagy MPC-ként ismert.
        00:03:23.15 Az MPC egy kötelező heterodimer.
        00:03:25.26 Van egy MPC1 fehérje és egy MPC2 fehérje.
        00:03:29.00 Ez a két fehérje összeér.
        00:03:31.14 Mindkettőre feltétlenül szükség van
        00:03:34.04 ennek a komplexumnak a funkciójához.
        00:03:35.28 És egyik vagy másik hiányában
        00:03:38.08 a másik egyszerűen leépül.
        00:03:40.12 És erre később utalni fogok, amikor az egereken végzett vizsgálatokról beszélünk.
        00:03:45.17 Egy végzős diák, John Schell,
        00:03:48.19 nagymértékben részt vett az MPC felfedezésében
        00:03:51.07 és ennek a komplexumnak a szerepeiről való gondolkodás korai munkája,
        00:03:54.26 és nagyszerűen bevezeti a felfedezést
        00:03:58.18 és ennek a fehérjének a fontosságát
        00:04:01.16 bizonyos metabolikus hatások közvetítésében
        00:04:04.01 amit a rákban látunk.
        00:04:05.25 És jó lenne nézni.
        00:04:08.25 De csak szeretném összefoglalni és elmondani
        00:04:11.20 azt az egy dolgot, amit John talált, talán nem meglepő módon,
        00:04:15.06 az, hogy sok sejt, amely ezt az úgynevezett Warburg-effektust váltja ki,
        00:04:19.00 ahol a piruvát a citoszolban megmarad,
        00:04:21.20 nem importálták a mitokondriumokba és oxidálódnak.
        00:04:26.02 sok ilyen sejt valójában rendelkezik
        00:04:30.02 az MPC alacsony expressziója.
        00:04:32.03 Vagy egyes rákos megbetegedések esetén
        00:04:34.08 mutációk vagy deléciók, amelyek rontják az MPC aktivitását.
        00:04:38.06 És ez gyakran magas kifejezéssel párosul
        00:04:41.28 ennek az MCT4 laktát exportőrnek
        00:04:44.24 amely eltávolítja a laktátot a citoszolból.
        00:04:48.22 De a kérdés valóban az, hogy ez számít?
        00:04:52.13 Számít, hogy azok a sejtek
        00:04:55.23 ez az MPC-alacsony/MCT4-magas helyzet,
        00:05:00.28 és ennek eredményeként anyagcsere-programjuk van
        00:05:04.27 amelyet aerob glikolízis jellemez, tehát sp.
        00:05:08.24 így ismert,
        00:05:11.14 szemben a szénhidrátok oxidációjával a mitokondriumokban?
        00:05:14.17 Tényleg számít ez az anyagcsere?
        00:05:17.07 ezeknek a sejteknek a viselkedése miatt?
        00:05:19.10 És a rendszer, amelyben ezt a legrészletesebben tanulmányoztuk
        00:05:22.28 látható itt, és ez az itt látható bélhám.
        00:05:27.11 És ennek a legfontosabb jellemzője, hogy ezek a bélrendszeri őssejtek.
        00:05:31.05 itt ülnek azok a bélrendszeri őssejtek
        00:05:35.03 a kripta alján,
        00:05:37.08 védett rekeszben,
        00:05:39.06 és szaporodni, majd megkülönböztetni
        00:05:41.29 ahogy felfelé haladnak a kriptában, és bejutnak a villusba,
        00:05:44.06 végül kialakítva az összes érett sejttípust
        00:05:46.20 a bélhám
        00:05:49.28 amelyek ellátják a gát funkciót és az összes többi lényeges funkciót
        00:05:54.02 amit ez a hám teljesít.
        00:05:57.04 Van még egy nagyszerű dolog a bélhám tanulmányozásában,
        00:06:01.05 és ez az, hogy nagyon jól szervezett.
        00:06:03.13 Az őssejtek a kripta alján ülnek,
        00:06:07.13 tudod, hol vannak, tudod, hogy néznek ki.
        00:06:10.08 És emellett nagyszerű ex vivo rendszerek is vannak ennek a rendszernek a tanulmányozására.
        00:06:15.09 És a bélrendszer őssejtrendszerének egy másik nagyszerű tulajdonsága
        00:06:19.19 a képesség. az a képesség, amit meg kell teremtenünk
        00:06:22.26 ezek az úgynevezett bélorganoidok, amint az itt látható,
        00:06:25.23 és ez két példa látható.
        00:06:27.25 Tehát ezek az organoidok lényegében egy bélhám
        00:06:31.23 amely vissza van hajtva önmagára, hogy létrehozzon
        00:06:34.28 egy zárt szerkezet, amely bélkriptákkal van kiegészítve,
        00:06:39.04 itt látható módon,
        00:06:41.01 ahol az őssejtek ismét
        00:06:42.25 ülj ennek a kriptának az alján,
        00:06:45.07 és ahogy szaporodnak és differenciálódnak
        00:06:47.01 ennek a kriptának a kihúzását
        00:06:50.01 abból, ami egyébként egy gömb alakú organoid lenne.
        00:06:53.03 Szóval, az egyik dolog, amit John meg akart tenni
        00:06:56.15 feltenni a kérdést, vajon ezek az őssejtek,
        00:07:00.10 amelyeknek általában alacsony az MPC expressziója,
        00:07:03.14 valójában megkövetelik az MPC alacsony kifejeződését
        00:07:05.29 őssejtekként viselkedni.
        00:07:07.27 Szóval, amit csinált, az meglehetősen egyszerű volt:
        00:07:10.12 arra kényszeríti ezeket az őssejteket, hogy magasabb szinten fejezzék ki az MPC-t
        00:07:14.27 és kérdezd meg, mi ennek a következménye?
        00:07:16.21 És azt találta, hogy lényegében ez okozza ezeket az őssejteket
        00:07:20.03 hogy ne működjenek többé őssejtekként.
        00:07:22.02 Elveszítik az új kripták készítésének képességét, amint az itt látható.
        00:07:26.06 Azok a sejtek nem pusztulnak el,
        00:07:28.21 de nem viselkednek úgy, mint őssejtek
        00:07:30.24 és még az őssejtek számos molekuláris markerének expresszióját is leállítják.
        00:07:33.26 És érdekes módon egy dolgot talált
        00:07:36.14 az MPC túlzott expressziójának ez a fenotípusa
        00:07:39.22 teljesen megfordult
        00:07:42.14 amikor ezeket az organoidokat MPC inhibitorral kezelte
        00:07:45.17 ez volt. közel 50 éve fedezték fel,
        00:07:48.22 és most már tudjuk, hogy egy egészen konkrét
        00:07:52.23 és nagyon hasznos inhibitora a mitokondriális piruvát hordozónak.
        00:07:57.16 Ráadásul John végzett egy másik kísérletet,
        00:08:00.17, amely az őssejteket kívánta izolálni ezekből a vad típusú organoidokból,
        00:08:04.21 tegyük újra őket,
        00:08:07.08 és kérik, hogy képesek legyenek új organoidot készíteni.
        00:08:10.07 És amit talált, az az MPC-gátló kezelés
        00:08:14.07 abban a kísérletben
        00:08:16.13 meglehetősen drámai növekedést okozott
        00:08:18.29 ezen őssejtek azon képességében, hogy új organoidot hozzanak létre,
        00:08:21.18 hasonló vagy még magasabb szintre
        00:08:25.00 mint a nagyon kanonikus, jól ismert drogok hatásai
        00:08:29.10 amelyeket a szárasság elősegítésére használnak:
        00:08:31.10 valproinsav és a GSK3-béta fehérje inhibitora,
        00:08:35.06 ami a Wnt/béta-catenin rendszer aktiválását okozza.
        00:08:40.15 És ehhez nem az adatokat mutatom meg, hanem a veszteséget.
        00:08:44.12 az MPC genetikai elvesztése a bél őssejtekben,
        00:08:46.27 in vivo egerekben,
        00:08:49.06 nem meglepő módon egy kitágult és hiperproliferatív őssejt-rekeszhez vezet
        00:08:54.20 in vivo.
        00:08:56.15 És később utalni fogok ennek néhány következményére, úgy gondoljuk.
        00:08:59.14 Tehát az MPC itt ül ebben a nagyon kritikus helyzetben,
        00:09:04.20 a sok őssejt és rákos sejt által működtetett anyagcsereprogramok között,
        00:09:10.25 amelyek piruvát metabolizmust igényelnek a citoszolban,
        00:09:15.26 és azok, amelyekre jellemző a piruvát oxidációja a mitokondriumokban.
        00:09:20.08 Ebben a kritikus helyzetben van.
        00:09:22.02 És hisszük, hogy ez az MPC tevékenység
        00:09:24.16 -- ennek a komplexnek a tevékenysége a mitokondriális piruvát behozatalának elősegítésében --
        00:09:28.22 aktív szerepet játszik a differenciálás elősegítésében
        00:09:31.27 és korlátozó eredet.
        00:09:35.15 És szeretnék egy kritikus pontot tenni.
        00:09:37.15 Gyakran gondoltunk erre,
        00:09:40.00 és az emberek mindig azt kérdezik tőlünk,
        00:09:41.22 Nos, ez azt jelenti, hogy ezeknek az őssejteknek nincs mitokondriumuk?
        00:09:44.18 Kiderült, amint arra utaltunk.
        00:09:47.25 sárga nyilakkal itt,
        00:09:50.07 ezek az őssejtek tele vannak mitokondriumokkal.
        00:09:53.08 Több mitokondriumuk van
        00:09:56.18 mint a körülöttük lévő differenciált sejtek,
        00:09:58.09 de úgy tűnik, hogy a mitokondriumok nem fókuszáltak
        00:10:02.08 mitokondriális piruvát oxidációról. Nagyon lenyűgöző belegondolni, mit csinálhatnak
        00:10:08.17 és hogyan szabályozzák ezt a mitokondriális funkciót.
        00:10:13.13 Tehát a kérdés az, hogy ez hogyan kapcsolódik
        00:10:17.09 az őssejtekben zajló jelzésekre,
        00:10:19.22 mert mindannyian ismerjük a jelzéseket
        00:10:22.12 amely azt mondja, hogy egy őssejtet őssejtként kell fenntartani.
        00:10:26.01 És ez az anyagcsereprogram hogyan kapcsolódik ehhez?
        00:10:30.09 És csak néhány kísérletre szeretnék rámutatni
        00:10:33.14 kollégáim készítettek,
        00:10:35.09 Roo Wisidagama, aki végzős hallgató volt Carl Thummel laboratóriumában
        00:10:38.11 a Utah Egyetem Humángenetikai Tanszékén.
        00:10:42.21 És a Drosophila rendszert használták
        00:10:45.16 és igazán elegáns munkát végeztek az MPC ottani hatásainak tanulmányozásával.
        00:10:52.04 És az általuk alkalmazott rendszer egy rendszer
        00:10:54.21 amely lehetővé teszi klónok létrehozását a Drosophila bélhámban
        00:10:58.10 hogy a génmanipulációval egyidejűleg
        00:11:01.15 is kapcsolja be a GFP kifejezést.
        00:11:05.06 Szóval, láthatsz egy klónt, azt. a kontroll állatokban,
        00:11:09.19 amely bizonyos számú sejt klónját hozza létre.
        00:11:13.02 És amikor az APC gén.
        00:11:15.03 két gén a Drosophilában.
        00:11:17.17 törlésre kerül, a klón sokkal nagyobb lesz.
        00:11:19.28 És az APC gén egy tumorszuppresszor,
        00:11:23.04 a vastagbélrák leggyakrabban mutált génje,
        00:11:25.29 ami konstitutív aktiválás révén hiperproliferációt okoz
        00:11:29.18 a Wnt/béta-catenin útvonalon.
        00:11:31.25 Ugyanez történik a legyeknél,
        00:11:34.08 és ennek eredményeként hiperproliferációt kap
        00:11:36.14 ezekből az őssejtekből és egy nagy klónból.
        00:11:40.13 És az általuk végzett kísérlet, sok más mellett,
        00:11:43.26 most az, hogy rákényszerítsük ezeket az őssejteket az MPC kifejezésére,
        00:11:48.24 és kérdezd meg, mi ennek a hatása?
        00:11:50.24 És ennek az a hatása, hogy azok az őssejtek
        00:11:54.04 lényegében megállítja a burjánzást.
        00:11:56.16 És nagyon érdekes módon ezek az őssejtek nem pusztulnak el.
        00:11:59.14 Egyszerűen abbahagyják a burjánzást, és ez itt számszerűsíthető.
        00:12:02.28 Csak abbahagyják a szaporodást.
        00:12:05.25 Szóval, bár a jelzés feltehetően
        00:12:10.06 utasítja ezeket az őssejteket, hogy szaporodjanak.
        00:12:12.17 Az APC mutálódott, az. az.
        00:12:16.02 feltehetően a transzkripciós program mozgatja a terjedést.
        00:12:19.08 De amikor az anyagcsere nem működik együtt,
        00:12:22.03 ezek az őssejtek nem szaporodnak.
        00:12:26.00 Azt hiszem, ez adja ezt a hatást
        00:12:29.11 a törzset és a differenciálódást szabályozó MPC
        00:12:32.10 egy nagyon érdekes megvilágításba.
        00:12:35.24 Tehát emlősökre és legyekre vonatkozó adatokra utaltam.
        00:12:40.03 Vannak olyan adatok, amelyeket nem mutatok meg a halakban,
        00:12:43.00, amely hasonlóképpen mutatja,
        00:12:45.18 az MPC nagyon fontos szerepe.
        00:12:47.13 Mások ezt a hatást más őssejttípusoknál is kimutatták.
        00:12:50.13 Tehát ez valóban hatással van a daganatképződésre?
        00:12:54.09 Szabályozza-e az MPC ezen hatása az onkogenezist in vivo,
        00:13:00.03 a bélben?
        00:13:02.01 Szóval, Claire Bensard, egy jelenlegi MD-PhD hallgató a laborban,
        00:13:05.02 végzett egy kísérletet, amelyben kiiktatta az MPC-t.
        00:13:09.02 ismét, különösen a bélrendszeri őssejtekben,
        00:13:11.28 kiesett MPC1.
        00:13:14.01 Érdekes. Ez egy hetero. heterodimer fehérje.
        00:13:17.27 Tehát töröljük az MPC1 gént,
        00:13:20.10, és az MPC1 mRNS-e elvész.
        00:13:22.13 Az MPC2 nem.
        00:13:24.21 De érdekes módon ez egy kötelező heterodimer,
        00:13:27.04 és ennek eredményeként annak ellenére, hogy az MPC2
        00:13:31.10 feltehetően továbbra is kifejeződik,
        00:13:33.18 teljesen kiürül a bélhámból,
        00:13:36.18 feltehetően a degradáció miatt, mert partnere, az MPC1
        00:13:40.29 már nincs kifejezve.
        00:13:42.22 Tehát olyan helyzetbe kerülünk, amikor az MPC
        00:13:45.11 hiányzik a bélhámból.
        00:13:47.28 Szóval, milyen hatással van ez a daganatképződésre?
        00:13:51.03 Szóval Claire egy igazán szép kísérletet végzett
        00:13:54.09 ahol ezeket az egereket környezeti hatásoknak tette ki,
        00:13:58.01 onkológiai stressz a bélben
        00:14:00.25 és megkérdezték a képességeiket vagy a hajlamukat,
        00:14:03.13 daganatokat generálni a bélben.
        00:14:05.11 És amit megfigyelt, az egy dózisfüggő növekedés
        00:14:08.05 tumorigenezisben a vad típustól a heterozigótaig
        00:14:12.00 a genetikailag elveszett állatoknak,
        00:14:14.15 amint azt a rudak magassága mutatja --
        00:14:19.06 az állatonkénti elváltozások száma.
        00:14:21.15 És a piros színek jelzik.
        00:14:23.23 agresszívabb daganatokra utalnak,
        00:14:25.28 újra generálódik a. azokban az állatokban
        00:14:28.25 ahol az őssejtekből hiányzott az MP. az MPC.
        00:14:31.25 Tehát több daganat, és azok a daganatok agresszívebbek voltak.
        00:14:35.02 És megint csak a veszteség, ami itt történik
        00:14:38.10 ez a mitokondriális piruvát hordozó, kifejezetten az őssejtekben.
        00:14:42.12 Szerintem ez nagyon fontos következmény
        00:14:46.16 az MPC elvesztése.
        00:14:48.05 Tehát nem csak az MPC
        00:14:50.13 úgy tűnik, hogy közvetlenül korlátozza az eredetet,
        00:14:53.05 hanem az onkogenezis is.
        00:14:54.24 Valószínűleg a szárra gyakorolt ​​hatás közvetett hatása.
        00:14:58.13 És erről még nem beszéltem,
        00:15:01.11 de ez világossá válik a területen dolgozóktól
        00:15:04.22 hogy ez a folyamat is nagyon fontos szerepet játszik
        00:15:07.25 gyulladásban és fibrózisban.
        00:15:10.27 Tehát ez alapján
        00:15:13.00 úgy gondoltuk, hogy ez egy nagyszerű ötlet lenne
        00:15:15.24 talán megbirkózni néhány patológiával
        00:15:18.12 ezekkel a folyamatokkal kapcsolatban:
        00:15:21.18 onkogenezis, hipergyulladásos betegség, fibrotikus betegség.
        00:15:26.18 Így hát úgy döntöttünk, hogy céget alapítunk
        00:15:29.04 nagybátyámmal, Bill Rutterrel,
        00:15:30.29 és úgy döntött.
        00:15:33.18 találhatunk módot az MPC aktiválására?
        00:15:36.07 Úgy tűnik, ezt kell tennünk,
        00:15:38.03 hogy aktiválja ezt a folyamatot, megakadályozza az onkogenezist vagy visszafordítsa azt,
        00:15:41.28 és potenciálisan megelőzi a gyulladást és a fibrózist is.
        00:15:47.17 Szóval, ez. céget alapítottunk, és felvettünk egy fantasztikus tudóst
        00:15:50.27 a tudományos műveletek vezetése,
        00:15:53.01 Mark Parnell.
        00:15:54.27 És nagyon gyorsan rájöttünk, hogy aktiváljuk az MPC-t
        00:15:58.23 nem volt könnyű feladat.
        00:16:00.14 És a mai napig teljesen kudarcot vallottunk.
        00:16:02.11 De amit Mark tett helyette
        00:16:05.19 az volt, hogy rájöjjön a mód arra, hogy egy kapcsolódó anyagcsere-manipulációt hajtsanak végre
        00:16:10.11 aminek úgy tűnik, sok hasonló következménye van.
        00:16:13.26 És ez az MCT4 fehérje gátlásán keresztül történik.
        00:16:18.07 Tehát ismét egy laktátexportőr
        00:16:20.25 ami felveszi a citoszol piruvátból előállított laktátot
        00:16:25.22 és exportálja.
        00:16:28.10 És mi a helyzet.
        00:16:30.13, amikor az MCT4 gátolt,
        00:16:32.19 feltehetően citoszolos laktát halmozódik fel,
        00:16:34.27 citoszol piruvát halmozódik fel,
        00:16:36.19 és ez talán csak arra késztet, tömeges akciókkal,
        00:16:39.15 mitokondriális piruvát felvétel és anyagcsere.
        00:16:42.04 És a nettó hatás hasonló ahhoz, mintha.
        00:16:44.20 ahhoz, amit láttunk, amikor genetikailag túlzottan kifejeztük az MPC-t.
        00:16:50.04 Szóval, ezt próbáltuk megtenni:
        00:16:53.18 gátolja az MCT4 fehérjét.
        00:16:55.15 És Mark tudott fejlődni
        00:16:58.22 az MCT4 M. néhány nagyon erős és specifikus inhibitora,
        00:17:02.22 és statisztikáik itt láthatók.
        00:17:04.18 Ennek az a legfontosabb jellemzője, hogy az általa talált MCT4-inhibitor
        00:17:09.01 ez a VB253 vegyület,
        A 00:17:11.04 nagyon hatékony az MCT4 számára
        00:17:13.25 és szelektív a kapcsolódó MCT1 fehérjével szemben,
        00:17:17.19 amelyek gátlása úgy tűnik, némi toxicitást okoz.
        00:17:21.00 Szóval ez a fehérje. ez a VB253 molekula is.
        00:17:25.09 meglehetősen jó farmakológiai tulajdonságokkal rendelkezik
        00:17:27.24 és elég biztonságosnak tűnik.
        00:17:29.21 Szóval, megmutatok néhány adatot
        00:17:32.09 ami ezzel a vegyülettel keletkezett,
        00:17:34.11 ismét azzal a gondolattal, hogy ezeket az anyagcsere-utakat manipulálva
        00:17:37.16 talán sikerül újraindítani az anyagcserét,
        00:17:41.15 úgy változtassa meg a sejtek viselkedését, hogy az előnyös terápiás szempontból.
        00:17:47.25 Az egyik jele annak, hogy a legjobban érdeklődtünk
        00:17:51.22 amikor ezzel a VB253 vegyülettel próbálták kezelni
        00:17:55.28 az idiopátiás tüdőfibrózis.
        00:17:58.29 És még sok mindent meg kell érteni
        00:18:01.22 az IPF betegség patogeneziséről,
        00:18:06.26 de néhány dolog, amit tudunk.
        00:18:10.06 egyértelmű, hogy a fibroblasztok. a fibroblasztok aktiválódnak
        00:18:14.09 és ezt az úgynevezett myofibroblaszt sejttípust alkotják.
        00:18:18.09 És a myofibroblasztok, mint a rákos sejtek és az őssejtek
        00:18:22.11 amiről korábban beszéltünk,
        00:18:24.20 ezt az erősen glikolitikus fenotípust mutatják,
        00:18:26.20 alacsony MPC expresszió, magas MCT4 expresszió jellemzi.
        00:18:32.11 ismét, erre a metabolikus fenotípusra jellemző.
        00:18:36.05 És ez a betegség is közrejátszik
        00:18:40.00 pro-fibrotikus makrofágok,
        00:18:42.14 amelyek szintén ugyanazt az anyagcsere-profilt mutatják.
        00:18:46.16 Szóval ez lehet egy forgatókönyv
        00:18:49.12 ahol, ha gátolhatnánk ezt az MCT4 fehérjét ebben az összefüggésben,
        00:18:53.02 ez megfordíthatja e sejtek patogén viselkedését,
        00:18:58.11 korlátozza az extracelluláris mátrix lerakódását
        00:19:01.07 és tüdőfibrózis.
        00:19:03.10 Szóval, ezt próbáltuk ki.
        00:19:05.18 Szóval, csak hogy megmutassam néhány adatot az imént elmondottak mögött.
        00:19:08.23 tehát kiderült, hogy ezek a pro-fibrotikus myofibroblasztok
        00:19:12.18 nagy mennyiségben expresszálják ezt az MCT4 fehérjét,
        00:19:17.05 amint a festés itt látható,
        00:19:19.13, valamint ezek az aktivált makrofágok.
        00:19:21.17 Mindkettőn ez a magas MCT4 festődés látható.
        00:19:25.06 És ismét, ez a VB253 molekula célpontja.
        00:19:29.03 Tehát, ha ez a mol. ha ez a fehérje gátolt,
        00:19:31.26 van hatása?
        00:19:33.18 És kiderül, hogy igen.
        00:19:35.11 Szóval, amit itt nézel, az a kóros pontozás,
        00:19:38.03 a bal oldalon,
        00:19:40.21 az idiopátiás tüdőfibrózis egérmodelljéről,
        00:19:45.02 ahol az egerek bleomicint kapnak tüdőfibrózis kiváltására,
        00:19:48.09, majd a fibrózist pontozzák
        00:19:51.25 az idő függvényében.
        00:19:53.23 És érdekes módon itt először bleomicint adtak be,
        00:19:57.06 sérülést okozni,
        00:19:59.10, majd kezelje ezzel az MCT4 gátlóval.
        00:20:02.14 És annak ellenére, hogy ebben a sorrendben tette,
        00:20:05.05 ami egy nagyobb kihívást jelentő kísérleti paradigma,
        00:20:07.26 ez a VB253 molekula valójában csökkenti a fibrózis pontszámát,
        00:20:10.29 egy kicsit jobb, mint a jelenlegi betegek ellátási színvonala,
        00:20:15.12 ami egy pirfenidon nevű molekula.
        00:20:18.11 A jobb oldalon pedig azt a simaizom aktint látod,
        00:20:20.23 ami ismét a fibrózis markere,
        00:20:22.24, amelyet a VB253 szinte normalizál.
        00:20:29.11 Ezek csak példák a simaizom aktin festésére.
        00:20:32.02 Újra, innen. a kontrollhoz képest,
        00:20:35.04 A bleomicin drámai növekedést okoz
        00:20:39.00 simaizom aktinnal történő festésben,
        00:20:41.06 egybeesik a fibrózissal.
        00:20:44.10 Ezt a pirfenidon részben megfordítja,
        00:20:47.06 de úgy tűnik, hogy szinte teljesen megfordult
        00:20:50.00 az MCT4 gátlásával.
        00:20:52.09 És ez sejt autonómnak tűnik.
        00:20:55.04 És ez nagyon fontos eredmény volt számunkra.
        00:20:57.07 Itt fibroblasztokat vesznek el IPF-betegektől,
        00:21:01.16 in vitro tenyésztjük őket, ahol ők az egyetlen sejttípus az edényben,
        00:21:04.25 és ezzel összefüggésben az MCT4 gátlása
        00:21:08.18 a simaizom aktin termelődésének csökkenéséhez vezet.
        00:21:12.20 Ez azt mutatja, hogy ez a hatás csökkenti a simaizom aktinszintjét
        00:21:17.17 legalábbis részben megmagyarázható
        00:21:20.11 közvetlenül ezekre a fibroblasztokra hatva.
        00:21:22.22 Ez nem valami bonyolult dolog, ami az agyon vagy a májon megy keresztül
        00:21:26.21 vagy a vázizom.
        00:21:28.18 Úgy tűnik, ez helyileg, a tüdőben történik.
        00:21:31.21 Végül az utolsó adatdia, amit meg akarok mutatni
        00:21:36.06 az, hogy ez hatással van a tüdő képességére
        00:21:39.14 összehúzni a légzést.
        00:21:41.10 És ez az egész test pletizmográfia
        00:21:43.19 a hörgőelzáródás mértéke.
        00:21:46.25 És észre fogod venni, hogy mikor. bleomicin kezelés után,
        00:21:49.13 több a hörgőelzáródás,
        00:21:51.15 kisebb légzési kapacitás.
        00:21:53.11 Ezt talán egy kicsit csökkenti ez a két molekula,
        00:21:56.10 amelyek ismét az ellátás színvonalát jelentik
        00:21:59.07 emberi kezelésre engedélyezett.
        00:22:00.25 De az MCT4 gátlása egy kicsit jobban működik, még akkor is,
        00:22:03.11 csökkenteni ezt a hörgőelzáródást
        00:22:05.14 és elősegíti az egészséges tüdőműködést.
        00:22:08.03 Szóval nagyon izgatottak vagyunk az ötlettől, hogy az anyagcsere ilyen módon történő újrakapcsolása,
        00:22:13.25 az MCT4 gátlásával,
        00:22:16.16 megváltoztathatja ezeknek a sejteknek a viselkedését.
        00:22:19.14 Megint nincs bizonyítékunk arra, hogy ezek a fibroblasztok elhalnak
        00:22:23.10 vagy hogy ezek a makrofágok elpusztulnak.
        00:22:26.08 Csak megváltoztatják a viselkedésüket.
        00:22:28.09 És ez a megváltozott viselkedés csökkenti a termelést
        00:22:32.18 az extracelluláris mátrix, amely elősegíti a fibrózist
        00:22:35.24 és magának a fibrózisnak a csökkenéséhez vezet.
        00:22:39.18 És nagyon érdekel minket, hogy megpróbáljuk megérteni
        00:22:43.12 nem csak ennek alkalmazása az emberi betegségekben
        00:22:45.15 hanem alapvetően megértsd,
        00:22:47.21 hogy van az, hogy ezeknek a sejteknek az anyagcseréjét megváltoztatjuk
        00:22:52.02 ez megváltoztatja a viselkedésüket?
        00:22:54.29 És ez megint csak arra emlékeztet, hogy elmondjam ezt
        00:22:59.24 úgy gondoljuk, hogy ez történhet
        00:23:02.23 a mitokondriális piruvát hordozó hatásán keresztül.
        00:23:04.29 A mitokondriumokba kerülő piruvát végül átalakul
        00:23:08.26 nagyon fontos jelzőmolekulák,
        00:23:10.24, mint az acetil-CoA és más TCA ciklus közbenső termékek,
        00:23:14.13 amelyekről ismert, hogy fontos jelátviteli szerepet töltenek be a citoszolban és a sejtmagban.
        00:23:18.19 És talán az egyik ilyen molekula
        00:23:21.13 fontos szerepet játszik a sejt viselkedésének megváltoztatásában.
        00:23:23.21 Vannak nagyon fontos redox hatások is.
        00:23:26.04 Szóval, azt hiszem, kulcsfontosságú, hogy megértsük,
        00:23:28.23 hogyan érzékelik sejtjeink anyagcsere-állapotukat?
        00:23:32.25 És azt hiszem, most kezdjük megérteni.
        00:23:36.22 Honnan tudják, hogy milyen metabolitjaik vannak?
        00:23:39.10 És azt hiszem, ha ezt megértenénk,
        00:23:42.16 talán jobban megértjük
        00:23:46.06 milyen manipulációk, mint az MCT4 gátlása
        00:23:49.03 megváltoztatni a viselkedésüket.
        00:23:50.24 És talán még jobb manipulációkra is képesek lennénk,
        00:23:53.03 jobb gyógyszereket készíteni, amelyek jobban kezelnék az embereket.
        00:23:56.01 Szóval én is úgy gondolom. tudod, az MPC nem egyedülálló
        00:24:00.23 fontos anyagcsere-szabályozási pontként
        00:24:02.18 még sokan mások.
        00:24:04.12 És ha azonosítani tudjuk ezeket az anyagcsere-szabályozási pontokat és manipulálni tudjuk őket,
        00:24:06.13 talán még jobb manipulációkat készíthetünk
        00:24:08.25 hogy jobban megváltoztassuk a sejtek viselkedését
        00:24:13.21 az emberi egészség javítása érdekében.
        00:24:18.12 És meséltem egy kicsit az IPF-ről.
        00:24:20.20 Szerintünk sok megnyilvánulás létezik
        00:24:23.13 -- a rák az egyik, ami talán a legnyilvánvalóbb --
        00:24:26.12 ahol ennek az anyagcsere-programnak a modulálása,
        00:24:29.22 a piruvát diszpozíciója,
        00:24:32.00 fontos következményei lehetnek.
        00:24:34.05 És nagyon izgatottan próbáljuk megérteni
        00:24:37.00 ennek különböző felhasználási módjai.
        00:24:40.00 Szóval, csak köszönetet szeretnék mondani azoknak, akik elvégezték a munkát.
        00:24:42.16 Sokukra utaltam, amikor átmentünk.
        00:24:44.29 Fantasztikus munkatársak voltak,
        00:24:47.07 és köszönet azoknak, akik fizettek ezért a munkáért,
        00:24:50.19 és köszönöm, hogy meghallgattál.


        A GLIKOLÍZISEN TÚL TÚL ÉRZŐ METABOLIKUS ÚTVONALOK KÉPZÉSE

        A glutamin-anyagcsere képalkotása

        A glutamin, mint metabolikus szubsztrát potenciális fontosságának fokozott felismerése, amint azt fent leírtuk, ösztönözte a radioaktívan jelölt glutamin képalkotási célú kifejlesztését. A 18F- és 11C-vel jelölt glutamin szintéziséről először 2011-ben számoltak be (76,77). Mint kémiailag azonos vegyületek, a 11C-vel jelölt glutamin és a jelöletlen glutamin hasonló és összetett anyagcserét folytat. Mint ilyen, a 11C radioaktív jelzés gyorsan átkerül a metabolitokba, és számos sejtkompartmentben eloszlik bioszintézis, energiatermelés és kiválasztódás céljából. Az l-[5-11 C]-glutamint preklinikailag tanulmányozták egérglióma xenograftban és M/tomND spontán humán emlődaganatokat hordozó transzgenikus egerekben (77). Az ilyen összetettség és a viszonylag rövid felezési idő valószínűleg korlátozza a 11C-vel jelölt glutamint a kutatási alkalmazásokban.

        Egy fluor rész hozzáadása lényegesen megváltoztatja a glutamin eloszlását és metabolizmusát, ami lehetővé tette a transzlációt az emberi alkalmazások számára. 18 F-(2S,4RA )4-fluorglutamin (18F-Gln) ugyanazokkal a transzporterekkel rendelkezik, mint a natív glutamin, de korlátozott mértékben metabolizálódik. A 18 F-Gln felvételét kimutatták 9L tumor xenograftot hordozó patkányokban, valamint genetikailag módosított, feltételes myc génexpresszióval rendelkező egerekben (78). Emberekben a 18F-Gln-t számos daganatos megbetegedésben tanulmányozták, beleértve a gliomát, a hasnyálmirigyet és a mellrákot (79, 80). Három gliómás betegnél, akikről a klinikai betegség progresszióját mutatták be, a daganatok fokozott 18 F-Gln felvételt mutattak. A 3 stabil betegségben szenvedő betegnél a 18 F-Gln felvétele minimális vagy egyáltalán nem volt megfigyelhető. Ellentétben a 18F-FDG-vel, amely magas agyi háttérfelvételt mutat, a 18F-Gln-nek csak minimális a felvétele a normál agyban. Ezek az ígéretes korai eredmények azt sugallják, hogy a 18F-Gln hasznos lehet a progresszió kockázatának kitett gliómás betegek azonosításában (3A. ábra (79)).

        (A) A kontrasztos T1 súlyozott MRI minimális javulást mutat (nyílhegyek) a műtéti üreg mentén (szaggatott vonal) gliómás betegben. A megfelelő 18 F-FDG PET-kép a tumorban történő felvételt hátulról mutatja, de elölről nem (nyílhegyek). A megfelelő 18F-glutamin (Gln) PET-kép a tumor felvételét mutatja hátul és elöl egyaránt. Ennek a betegnek klinikailag progresszív betegsége volt. (A (79) engedélyével átdolgozva és újranyomva.) (B) A glutamin metabolizmus és a glutamináz inhibitorok hatásának vázlata. A glutamináz gátlásával a celluláris glutamin növekszik, míg a celluláris glutamát csökken. (C, tetején) A hármas negatív emlőrák xenograftról készült 18 F-glutamin PET felvételek fokozott 18F-glutamin felvételt mutatnak a glutamináz gátlás után, ami a megnövekedett glutaminkészlet méretét tükrözi. (C, alul) Ezzel szemben a receptor-pozitív emlőrák xenograft a 18F-glutamin magas felvételét mutatja a kiinduláskor, anélkül, hogy a glutamináz gátlás után növekedne, ami eredendően alacsony glutamináz aktivitást tükröz. (A (81) engedélyével átdolgozva és újranyomva.)

        Minimálisan metabolizálódó glutamin analógként, amely ugyanazokkal a transzporterekkel rendelkezik, mint a natív glutamin, a 18F-Gln felvételét a sejt glutaminkészletének mértékeként javasolták. A hármas negatív emlőrák-tumorkivonatokban, amelyekben eredendően magas glutamin-használat volt, az 1 H MRS viszonylag kis celluláris glutaminkészletet mutatott. A glutaminolitikus útvonal első enzime, a glutamináz gátlása után megnőtt a glutaminkészlet mérete. Ezzel szemben nagy glutaminkészletet figyeltek meg az ösztrogénreceptor-pozitív tumorkivonatokban alacsony glutaminhasználat mellett, anélkül, hogy a glutamináz gátlása után a medence mérete megváltozott volna. A tumor xenograftok 18 F-Gln PET leképezése alátámasztotta ezeket a megállapításokat, a tumor-vér arány, a 18 F-Gln eloszlási térfogat közelítő értéke, egybehangzó eredményeket mutatva (3B. és 3C. ábra (81)). A dinamikus képek kinetikai elemzése ugyanezen tumormodellekben a 18 F-Gln nagyrészt reverzibilis felvételét mutatta ki, és megerősítette a 18 F-Gln eloszlási térfogatát a glutaminkészlet méretének markereként (82). Ez a munka elméleti keretet ad a 18 F-Gln képértelmezéséhez, amely nagyban különbözik a csapdába esett 18 F-FDG elemzésétől. További vizsgálatok szükségesek a megfelelő képelemzés biztosításához, figyelembe véve a nyomjelző farmakokinetikáját. A 18F-Gln-nel a medence méretében bekövetkezett változások becslése lehetővé teszi a tumor glutaminolízisének in vivo következtetését, ami arra utal, hogy biomarkerként használják a betegek glutamináz terápiára történő kiválasztásához. A glutamináz terápia után a medence méretének változása mérheti a célzott glutamináz terápiára adott farmakodinámiás választ. Tekintettel a glutamin diszreguláció prevalenciájára bizonyos rákos megbetegedések esetén, a 18F-Gln-nel végzett PET-képalkotás széles körben alkalmazható a glutamináz-gátlókkal való célzott párosításon túl.

        Míg a korai klinikai vizsgálatok során a 18 F-Gln-nel végzett képalkotás nemrégiben jutott el humán betegekhez, az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság jóváhagyta az anti-1-amino-3-18 F-fluor-ciklobután-1-karbonsav (FACBC) szintetikus aminosav használatát. a visszatérő prosztatarák kimutatása 2016-ban (83). Ez a 4 szénatomos gyűrűvel rendelkező szintetikus aminosav (84) a természetes aminosavakkal közös transzportereket tartalmaz, ezek közül a legjelentősebb az alanin-szerin-cisztein transzporter 2 (ASCT2) (85). Az anti-1-amino-3-18F-fluor-ciklobután-1-karbonsav lehetővé teszi a tartós betegség kimutatását olyan férfiakban, akiknél biokémiailag visszatérő prosztatarák, kihasználva az aminosavhasználat megállapított diszregulációját ezekben a daganatokban (86).

        A 18 F-jelölt glutaminhoz hasonlóan a 18 F-jelölt glutamát analógokkal végzett képalkotás a korai klinikai vizsgálatok részévé vált. (4S)-4-(3-18F-fluorpropil)-l-glutamát transzportja kimutatható a cisztin/glutamát cserélő rendszeren keresztül xc − . Ez a transzporter, amely részt vesz a glutation bioszintézisében és a reaktív oxigénfajták szabályozásában, számos daganatban magas expressziós szinttel rendelkezik. Mint ilyen, ez a transzporter vonzó célpont a tumorképalkotás számára (87). Emberben a (4S)-4-(3-18F-fluor-propil)-l-glutamát emlő- és nem kis tüdőrákban, összefüggésben áll az x expressziójávalc − immunhisztokémiai transzporter (88). Tekintettel azonban a glutamát szubcelluláris lokalizációjára a citoszolban a glutation bioszintézishez és a glutamátnak a mitokondriumokban, miután glutaminból glutaminázon keresztül képződött (89), (4)SÚgy tűnik, hogy a )-4-(3-18F-fluorpropil)-l-glutamát nem képes teljes mértékben jellemezni a glutamin vagy a glutamát metabolizmusát rosszindulatú daganatokban, és hatékonyabb lehet a szabad gyökök szabályozásának biomarkereként.

        Hiperpolarizált MRI

        Megtörtént az 5-13 C-glutamin hiperpolarizációja, a klinikai transzlációt rövid T gátolja.1 és korlátozott polarizációs hatásfok. A korai munka bebizonyította, hogy képesek a hiperpolarizált glutamin glutamáttá való átalakulásának képére humán hepatocelluláris karcinóma sejtekben (90) és humán glióma sejtekben. Az utóbbi kísérletben egy deuterált glutamint hiperpolarizáltak, több mint megkétszerezve a T-t1 (33 s vs. 15 s a deuterálatlan vegyületben) (91). A közelmúltban az 5-13 C-glutamin dinamikus nukleáris polarizációját lefordították in vivo MRS képalkotásra patkányokban. A kiindulási szubsztrát metabolitja, glutamáttá történő metabolizmusát kimutatták patkány májdaganatban, normál májban azonban nem (92). Ezenkívül az 1-13 C-glutamátot sikeresen hiperpolarizálták, lehetővé téve az egyedülálló lehetőséget a glutamát és az α-ketoglutarát közötti fluxus mérésére a TCA ciklusban (93). Folyamatos technikai innovációval a glutamin vagy glutamát, valamint más metabolitok hiperpolarizációja magában rejtheti az emberi transzláció lehetőségét (71).

        A glutamát CEST képalkotását sikeresen lefordították az emberekre, bizonyítva, hogy képesek a halántéklebeny-epilepszia kimutatására olyan betegeknél, akiknél a hagyományos MRI-vel nem észlelhető elváltozás. A glutamát CEST négy epilepsziás beteg közül 4-ben azonosította a rohamok fókuszának oldalirányúságát (94). A rohamgócokban a megnövekedett glutamát mitokondriális és anyagcsere-károsodást jelez, ami egy önszaporodó folyamatban fellépő roham eredménye és oka lehet (95). A PET-hez hasonlóan a glutamin CEST is alkalmazható lehet az onkológiai képalkotásban a daganatos glutaminolízis mérésére a glutamátkészlet méretén alapulóan.

        Képalkotó acetát-anyagcsere

        Az acetáttal végzett képalkotó lehetőségek párhuzamosak metabolikus sorsával, ami lehetővé teszi a TCA metabolizmus mérését. Valójában az 1980-as évekre visszanyúló tanulmányok kimutatták, hogy a radioaktívan jelölt acetát-metabolizmus meg tudja becsülni a TCA ciklus fluxusát a szívizomban a szívizom energiametabolizmusának mértékeként, amely arányos az oxigénfogyasztással (96). Az acetát metabolizmusát a szívizomból való kiürülési sebességként mérik, ami a jelölt acetát metabolizmusára utal, amikor a radioaktív jelzés a downstream TCA molekulákhoz, és végül a radioaktívan jelölt CO-hoz jut.2, amely gyorsan kiürül a szövetekből (38). Szemben a szív metabolizmusával, amely szinte teljes egészében az acetátot használja fel az energiatermeléshez, a rákos sejtek acetátot is metabolizálnak a lipidszintézishez (97), amely a membránszintézis kulcsfontosságú összetevője, amely a proliferatív fenotípushoz szükséges (98). Az acetát energia-metabolizmusától eltérően az acetát lipidekbe és más biogenezishez használt molekulákba történő beépülése a 11 C-címke megkötését eredményezi, amely csapdázási fluxusállandóként mérhető (Kén) vagy statikus felvételi intézkedésekkel az injekció után későn (99). A 11 C-acetátot kiterjedten tanulmányozták prosztatarákban az elsődleges stádium meghatározására, a regionális nyirokcsomók érintettségének és a távoli metasztatikus betegségek értékelésére, valamint a biokémiai kiújulásra (98). A 11C-acetát kísérleti vizsgálata csontáttétekkel járó prosztatarákban korrelációt mutatott ki a 11C-acetáttal adott tumorválasz értékelése és a klinikai válasz között, ami arra utal, hogy ez a radioaktív nyomkövető felhasználható a kezelésre adott válaszra (4. ábra (100)). A 11 C-acetátot más rosszindulatú daganatokban is tanulmányozták, nevezetesen a húgyhólyag- és vesesejtes karcinómában, mivel a vizelet nem ürül ki, valamint a hepatocelluláris karcinómában (101). Ezek az adatok alátámasztják az acetát potenciális szerepét a rák metabolizmusának markereként, mivel a 11C-acetát nagy ígéretekkel rendelkezik, mint radioaktív nyomkövető, amely jelzi az energia-anyagcsere és a biogenezis egyensúlyát a TCA-ciklusban. Kihívást jelentett az energiametabolizmus és a bioszintetikus fluxus mérése rák esetén 11C-acetát segítségével, de lehetséges lehet alternatív megközelítésekkel (102), vagy esetleg a PET és a dinamikus magpolarizációs MRSI-módszerek kombinációjával, amelyek nyomon követhetik a a jelzett szubsztrát biokémiai sorsa metabolitjainak kimutatása révén (103).

        Csontvizsgálat, 18F-FDG PET és 11C-acetát PET összehasonlítása (A) androgénmegvonásos terápia előtt (B) és után (B) prosztatarákból származó csontmetasztázisban szenvedő betegeknél. A 11C-acetát reagál a kezelésre. A csontvizsgálat nem mutat szignifikáns változást, és a 18 F-FDG PET egyik időpontban sem képes kimutatni a csontos áttéteket. PSA = prosztata-specifikus antigén szint. (Újranyomva (100) engedélyével.)


        2. téma: Molekuláris biológia

        Ez a témakör az 1. és 2. cikkben az előfordulások 14%-át teszi ki.
        Az alábbiakban a 2. téma altémája található, és az elmúlt évek vizsgáin hány százaléka szerepel.

        Minden altéma fontos a vizsgán, de némelyiket gyakrabban látni, mint másokat.
        Itt talál néhány útmutatást a tartalomhoz, amelyre jobban kell összpontosítania.


        2.1 Az anyagcseréhez vezető molekulák: A legkevésbé gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A karbamid, mint például az élő szervezetek által termelt, de mesterségesen is előállítható vegyület
        • Glükóz, ribóz, telített zsírsav és általánosított aminosav molekuláris diagramjainak rajza
        • Biokémiai anyagok, például cukrok, lipidek vagy aminosavak azonosítása molekuláris diagramokból

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Általában azonosítják vagy megrajzolják a struktúrákat, például zsírsavakat, aminosavakat, keményítőt
        • Ismertesse a karbamid előállításának folyamatát!


        2.2 Víz: A legkevésbé gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A hidrogénkötések és a bipolaritás megmagyarázzák a víz kohéziós, tapadó, termikus és oldószeres tulajdonságait
        • Az anyagok lehetnek hidrofilek vagy hidrofóbok
        • A víz termikus tulajdonságainak összehasonlítása a metánéval
        • Víz használata hűtőfolyadékként izzadság esetén
        • A glükóz, aminosavak, koleszterin, zsírok, oxigén és nátrium-klorid szállítási módjai a vérben a vízben való oldhatóságuk függvényében

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • A víz tulajdonságai és a környezetre gyakorolt ​​hatása általában feleletválasztós vagy hosszú válaszkérdésként jelenik meg.

        2.3 Szénhidrátok és lipidek: közös téma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A zsírsavak lehetnek telítettek, egyszeresen telítetlenek vagy többszörösen telítetlenek
        • A trigliceridek három zsírsavból és egy glicerinből kondenzálódnak
        • A cellulóz és a keményítő szerkezete és funkciója a növényekben és a glikogén emberben
        • A lipidek alkalmasabbak hosszú távú energiatárolásra az emberben, mint a szénhidrátok
        • A testtömeg-index meghatározása számítással vagy nomogram használatával

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • A nomogram elemzése
        • Hasonlítsa össze a lipid energiáját a szénhidrátokkal
        • Határozza meg a különbséget a telített és a telítetlen között


        2.4 Fehérjék legkevésbé, közös altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A polipeptidek aminosavszekvenciáját gének kódolják
        • Egy fehérje állhat egyetlen polipeptidből vagy egynél több egymáshoz kapcsolt polipeptidből
        • Az aminosavszekvencia határozza meg a fehérje háromdimenziós konformációját
        • A fehérjék denaturálása hő hatására vagy a pH értékének az optimumtól való eltérésével

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Ismertesse a fehérjék elsődleges és harmadlagos szerkezetét!
        • Határozza meg, mikor denaturálódnak a fehérjék hő vagy pH hatására

        2.5 Enzimek, A legkevésbé gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A hőmérséklet, a pH és a szubsztrát koncentráció befolyásolja az enzimek aktivitási sebességét
        • Az enzimek denaturálhatók
        • Kísérletek tervezése a hőmérséklet, pH és szubsztrátkoncentráció enzimaktivitásra gyakorolt ​​hatásának vizsgálatára
        • Enzimaktivitást befolyásoló tényező kísérleti vizsgálata

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Az enzimek szerepe a különböző folyamatokban
        • Az enzimek denaturálása a környezettől függ.
        • Ismertesse az enzimaktivitást, a hőmérsékletet, a pH-t és a szubsztrátkoncentrációt befolyásoló tényezőket!


        2.6 A DNS és az RNS szerkezete, a legkevésbé gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A DNS különbözik az RNS-től a jelenlévő szálak számában, az alapösszetételben és a pentóz típusában
        • A DNS egy kettős hélix molekula, amely két antiparallel nukleotidszálból áll, amelyeket hidrogénkötés köt össze a komplementer bázispárok között.
        • Egyszerű diagramok rajzolása a DNS és az RNS egyes nukleotidjainak szerkezetéről, körök, ötszögek és téglalapok felhasználásával a foszfátok, pentózok és bázisok ábrázolására

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Különbség a DNS és az RNS szerkezete között
        • Tudjon nukleotidokat és DNS szerkezetet rajzolni


        2.7 DNS-replikáció, transzkripció és transzláció: Nagyon gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A DNS replikációja félig konzervatív, és a komplementer bázispárosodástól függ
        • A Helicase feltekercseli a kettős hélixet, és a hidrogénkötések megszakításával elválasztja a két szálat
        • A DNS-polimeráz összekapcsolja a nukleotidokat, hogy új szálat képezzen, a már meglévő szálat templátként használva
        • A transzkripció a DNS-bázisszekvenciákról az RNS-polimeráz által lemásolt mRNS szintézise
        • A transzláció a polipeptidek szintézise a riboszómákon
        • A polipeptidek aminosavszekvenciáját az mRNS határozza meg a genetikai kódnak megfelelően
        • Az mRNS-en három bázisból álló kodonok felelnek meg egy polipeptid egy aminosavának
        • A transzláció az mRNS kodonjai és a tRNS antikodonjai közötti komplementer bázispárosodástól függ
        • Használja a genetikai kód táblázatát, hogy következtessen, melyik kodon(ok) melyik aminosavnak felel meg
        • Meselson és Stahl eredményeinek elemzése a DNS félig konzervatív replikációjának elméletéhez
        • Használja az mRNS kodonokat és a megfelelő aminosavakat tartalmazó táblázatot az ismert bázisszekvenciájú rövid mRNS-szál által kódolt aminosavak szekvenciájának megállapításához
        • Az mRNS-szál DNS-bázisszekvenciájának levezetése

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Az mRNS transzkripciója és kodonok leolvasása aminosavakra
        • Magyarázza el a DNS replikációját és transzlációját, a riboszómák fontosságát.
        • Az mRNS kódokat megadják, és a tanulóknak le kell következtetniük a DNS-bázisszekvenciára
        • Magyarázza el a Meselson és Stahl eredményeit, és azt, hogy hogyan támogatja a félig konzervatív replikációt.


        2.8 Sejtlégzés, Nagyon gyakori altéma
        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A sejtlégzés az energia szabályozott felszabadítása a szerves vegyületekből ATP előállításához
        • A sejtlégzésből származó ATP azonnal rendelkezésre áll energiaforrásként a sejtben
        • Az anaerob sejtlégzés kis mennyiségű ATP-t ad a glükózból
        • Az aerob sejtlégzés oxigént igényel, és nagy mennyiségű ATP-t ad a glükózból
        • Laktáttermelés emberben, ha anaerob légzést alkalmaznak az izomösszehúzódások erejének maximalizálására

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Azonosítsa a sejtlégzés reagenseit és termékeit
        • Ismertesse a sejtlégzés különböző szakaszait!
        • Ismerje meg az aerob és az anaerob folyamat közötti különbséget


        Koncentráljon jobban ezekre a megértésekre, alkalmazásokra és készségekre:

        • A fotoszintézis szénvegyületek előállítása a sejtekben fényenergia felhasználásával
        • A látható fénynek több hullámhossza van, a legrövidebb az ibolya, a leghosszabb a vörös
        • A klorofill a leghatékonyabban nyeli el a vörös és kék fényt, és jobban visszaveri a zöld fényt, mint más színek
        • Az oxigén a fotoszintézis során a víz fotolízise során keletkezik
        • A hőmérséklet, a fényintenzitás és a szén-dioxid-koncentráció lehetséges korlátozó tényezők a fotoszintézis sebességében
        • A klorofill abszorpciós és a fotoszintézis hatásspektrumának felrajzolása
        • Fotoszintetikus pigmentek szétválasztása kromatográfiával

        Az ezekkel kapcsolatos kérdések a következők:

        • Legyen képes megrajzolni vagy azonosítani a hatás- és abszorpciós spektrumot
        • Magyarázza el a fényfüggő és -függő folyamatát!
        • A fotoszintézist befolyásoló tényezők azonosítása és magyarázata.

        Levertnek érzi magát?

        Értjük! Ez az elemzés egy ingyenes e-mail tanfolyam része. Regisztráljon alább, hogy napi 1 témát kapjon a postaládájába.
        Regisztrálj ingyen

        Próbálja ki online átdolgozási tanfolyamunkat

        Ezen az elemzésen alapuló videoelőadásokat kap, egy kérdésbankot vetélkedőkkel minden témához, valamint videót a megoldott korábbi dolgozatokról (lépésről lépésre). Próbáld ki ingyen


        Biológia - Gombák

        A gombák az eukarióta szervezetek tagjai, amelyek közé tartoznak a mikroorganizmusok, például a penészgombák, élesztőgombák és gombák.

        A gombák nem fotoszintetizálnak, hanem az oldott molekulák felszívódásával szerzik meg táplálékukat, általában úgy, hogy emésztőenzimeket választanak ki környezetükbe.

        A gombák a világ szinte minden részén megtalálhatók, és az élőhelyek széles skáláján növekedhetnek, a szélsőséges környezettől (például sivatagok) az enyhe (például mérsékelt égövi)ig.

        A legtöbb ökológiai rendszerben a gombák az elsődleges lebontók.

        A gombák tanulmányozása ún mikológia.

        A gombák membránhoz kötött citoplazmatikus organellákkal, például mitokondriumokkal, szterintartalmú membránokkal és riboszómákkal rendelkeznek.

        A gombáknak sejtfaluk és vakuólumuk is van (a növények sajátja).

        A gombáknak nincs kloroplasztiszuk és heterotróf organizmusok (állatok tulajdona), a gombák növényi és állati tulajdonságokkal is rendelkeznek.


        Hivatkozások

        Baddal, B., Muzzi, A., Censini, S., Calogero, R. A., Torricelli, G., Guidotti, S. és munkatársai. (2015). Nem tipizálható kettős RNS-szekvencia Haemophilus influenzae a gazdasejt-transzkriptomok pedig új betekintést engednek a gazda-patogén keresztbeszédbe. mBio 6, e01765�. doi: 10,1128/mBio.01765-15

        Bazzani, S., Hoppe, A. és Holzhütter, H. G. (2012). A metabolikus gyógyszercélpontok szelektivitásának hálózatalapú értékelése Plasmodium falciparum az emberi máj metabolizmusát illetően. BMC Syst. Biol. 6:118. doi: 10.1186/1752-0509-6-118

        Bordbar, A., Lewis, N. E., Schellenberger, J., Palsson, B. Ø. és Jamshidi, N. (2010). Betekintés az emberi alveoláris makrofágokba és M. tuberculosis kölcsönhatások metabolikus rekonstrukción keresztül. Mol. Syst. Biol. 6:422. doi: 10.1038/msb.2010.68

        Bumann, D. (2009). A Salmonella metabolizmusának rendszerszintű elemzése a fertőzés során. Curr. Opin. Microbiol. 12, 559�. doi: 10.1016/j.mib.2009.08.004

        Cesur, M. F., Abdik, E., Güven-Gülhan, Ü., Durmuş, S. és ౺kir, T. (2018). � fertőzések metabolizmusának számítási rendszerbiológiája” in Metabolikus kölcsönhatás fertőzésben, Experientia Supplementum, vol. 109, szerk.: R. Silvestre és E. Torrado (Cham: Springer), 235�. doi: 10.1007/978-3-319-74932-7_6

        Damron, F. H., Oglesby-Sherrouse, A. G., Wilks, A. és Barbier, M. (2016). A dual-seq transzkriptomika felfedi a vasért vívott harcot Pseudomonas aeruginosa akut egér tüdőgyulladás. Sci. Ismétlés. 6:39172. doi: 10.1038/srep39172

        Dunphy, L. J. és Papin, J. A. (2018). Humán kórokozók genom léptékű metabolikus hálózat rekonstrukcióinak orvosbiológiai alkalmazásai. Curr. Opin. Biotechnol. 51, 70�. doi: 10.1016/j.copbio.2017.11.014

        Durmuş, S., ౺kir, T., Özgür, A. és Guthke, R. (2015). Áttekintés a kórokozók és gazdaszervezetek interakcióinak számítógépes rendszerbiológiájáról. Elülső. Microbiol. 6:235. doi: 10.3389/fmicb.2015.00235

        Fernandes, M. C., Dillon, L. A., Belew, A. T., Bravo, H. C., Mosser, D. M. és El-Sayed, N. M. (2016). Kettős átírási profilalkotás Leishmania- A fertőzött humán makrofágok eltérő átprogramozási jeleket tárnak fel. mBio 7, e00027�. doi: 10,1128/mBio.00027-16

        Fleming-Davies, A., Jabbar, S., Robertson, S. L., Asih, T. S. N., Lanzas, C., Lenhart, S. és munkatársai. (2017). “MA tápanyag-verseny és a bélmikrobióta epesav-metabolizmusának a kolonizációs rezisztenciára gyakorolt ​​hatásának matematikai modellezése Clostridium difficile,” be Nők a matematikai biológiában, szerk.: A. Layton és L. Miller (New York, NY: Springer), 137�. doi: 10.1007/978-3-319-60304-9_8

        Garza, D. R., van Verk, M. C., Huynen, M. A. és Dutilh, B. E. (2018). A környezeti metabolom előrejelzése felé a metagenomikából mechanikus modellel. Nat. Microbiol. 3, 456�. doi: 10.1038/s41564-018-0124-8

        Griesenauer, B., Tran, T. M., Fortney, K. R., Janowicz, D. M., Johnson, P., Gao, H. és munkatársai. (2019). Egy extracelluláris bakteriális kórokozó és az emberi gazdaszervezet közötti interakciós hálózat meghatározása. mBio 10, e01193�. doi: 10,1128/mBio.01193-19

        Horswill, A. R., Dudding, A. R. és Escalante-Semerena, J. C. (2001). Propionát toxicitási tanulmányok Salmonella enterica azonosítani a 2-metil-citrátot a sejtnövekedés erős inhibitoraként. J. Biol. Chem. 276, 19094�. doi: 10.1074/jbc.M100244200

        Hossain, M. U., Omar, T. M., Alam, I., Das, K. C., Mohiuddin, A. K. M., Keya, C. A. és munkatársai. (2018). Pathway alapú terápiás célpontok azonosítása és interaktív adatbázis fejlesztése, a CampyNIBase of Campylobacter jejuni RM1221 a nem redundáns fehérje adatkészleten keresztül. PLoS ONE 13:e0198170. doi: 10.1371/journal.pone.0198170

        Humphrys, M. S., Creasy, T., Sun, Y., Shetty, A. C., Chibucos, M. C., Drabek, E. F. és munkatársai. (2013). Baktériumok és gazdasejtjeik egyidejű transzkripciós profilalkotása. PLoS ONE 8:e80597. doi: 10.1371/journal.pone.0080597

        Huthmacher, C., Hoppe, A., Bulik, S. és Holzhütter, H. G. (2010). A malária elleni gyógyszer célpontjai Plasmodium falciparum szakasz-specifikus metabolikus hálózatelemzés előrejelzi. BMC Syst. Biol. 4:120. doi: 10.1186/1752-0509-4-120

        Jacobsen, U. P., Nielsen, H. B., Hildebrand, F., Raes, J., Sicheritz-Ponten, T., Kouskoumvekaki, I. és munkatársai. (2013). Az emberi gazdaszervezet és a genetikailag meghatározott bélmetabotípusok közötti kémiai interakciós tér. ISME J. 7, 730�. doi: 10.1038/ismej.2012.141

        Jacobson, A., Lam, L., Rajendram, M., Tamburini, F., Honeycutt, C., Pham, T. és munkatársai. (2018). A bélben kommenzálisan termelt metabolit közvetíti a kolonizációs rezisztenciát a Salmonella fertőzéssel szemben. Sejtgazda mikroba 24, 296�. doi: 10.1016/j.chom.2018.07.002

        Jacquet, R., LaBauve, A. E., Akoolo, L., Patel, S., Alqarzaee, A. A., Lung, T. W. F. et al. (2019). A kettős génexpressziós elemzés azonosítja a kapcsolódó tényezőket Staphylococcus aureus virulencia cukorbeteg egerekben. Megfertőzni. Immun. 87, e00163�. doi: 10.1128/IAI.00163-19

        Jamshidi, N. és Raghunathan, A. (2015). Sejtléptékű gazda-patogén modellezés: egy másik ág a kényszer alapú módszerek evolúciójában. Elülső. Microbiol. 6:1032. doi: 10.3389/fmicb.2015.01032

        Jenior, M. L., Leslie, J. L., Young, V. B. és Schloss, P. D. (2017). Clostridium difficile megtelepedik az alternatív tápanyagrésekben a fertőzés során a különböző egérbél-mikrobiómák között. mSystems 2, e00063�. doi: 10.1128/mSystems.00063-17

        Kiedrowski, M. R., Gaston, J. R., Kocak, B. R., Coburn, S. L., Lee, S., Pilewski, J. M. és munkatársai. (2018). Staphylococcus aureus A cisztás fibrózis légúti epiteliális sejtjein a biofilm növekedése fokozódik a légúti syncytialis vírus együttes fertőzése során. mSphere 3, e00341�. doi: 10.1128/mSphere.00341-18

        Kim, H. U., Sohn, S. B. és Lee, S. Y. (2012). Metabolikus hálózat modellezése és szimulációja a gyógyszercélzáshoz és -felfedezéshez. Biotechnol. J. 7, 330�. doi: 10.1002/biot.201100159

        Li, P., Xu, Z., Sun, X., Yin, Y., Fan, Y., Zhao, J. et al. (2017). közötti immunológiai kölcsönhatások transzkriptumprofilja Actinobacillus pleuropneumoniae a 7-es szerotípust és a gazdaszervezetet kettős RNS-szekvenciával. BMC Microbiol. 17:193. doi: 10.1186/s12866-017-1105-4

        Machado, D., Andrejev, S., Tramontano, M. és Patil, K. R. (2018). Mikrobafajok és közösségek genomléptékű metabolikus modelljeinek gyors automatizált rekonstrukciója. Nucleic Acids Res. 46, 7542�. doi: 10.1093/nar/gky537

        Magnúsdóttir, S., Heinken, A., Kutt, L., Ravcheev, D. A., Bauer, E., Noronha, A., et al. (2017). Genomléptékű metabolikus rekonstrukciók generálása az emberi bélmikrobióta 773 tagjához. Nat. Biotechnol. 35, 81�. doi: 10.1038/nbt.3703

        Mazumder, M. és Gourinath, S. (2016). A cisztein bioszintetikus folyamat kulcsfontosságú enzimje, az O-acetil-szerin-szulfhiláz inhibitorainak szerkezet-alapú tervezése. Curr. Top. Med. Chem. 16, 948�. doi: 10.2174/1568026615666150825142422

        McHan, F. és Shotts, E. B. (1993). A rövid szénláncú zsírsavak hatása a növekedésre Salmonella typhimurium egy an in vitro rendszer. Avian Dis. 37, 396�. doi: 10.2307/1591664

        Minhas, V., Aprianto, R., McAllister, L. J., Wang, H., David, S. C., McLean, K. T. és társai. (2019). In vivo A kettős RNS-seq elemzés feltárja a klinikai izolátumok differenciális szöveti tropizmusának alapját Streptococcus pneumoniae. bioRxiv 862755. doi: 10.1101/862755

        Muñoz, J. F., Delorey, T., Ford, C. B., Li, B. Y., Thompson, D. A., Rao, R. P. és társai. (2019). Koordinált gazda-patogén transzkripciós dinamika kimutatható rendezett szubpopulációk és egyedi makrofágok segítségével fertőzött Candida albicans. Nat. Commun. 10:1607. doi: 10.1038/s41467-019-09599-8

        Niemiec, M. J., Grumaz, C., Ermert, D., Desel, C., Shankar, M., Lopes, J. P. et al. (2017). Az azonnali neutrofil kettős transzkriptomja és Candida albicans kölcsönhatás. BMC Genomics 18:696. doi: 10.1186/s12864-017-4097-4

        Nuss, A. M., Beckstette, M., Pimenova, M., Schmühl, C., Opitz, W., Pisano, F., et al. (2017). A szöveti kettős RNS-szekvencia lehetővé teszi a fertőzés-specifikus funkciók és riboregulátorok gyors felfedezését, amelyek alakítják a gazdaszervezet kórokozójának transzkriptómáit. Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 114, E791�. doi: 10.1073/pnas.1613405114

        Olson, W. J., Stevenson, D., Amador-Noguez, D. és Knoll, L. J. (2018). A kettős metabolomikus profilalkotás feltárja a gazdaszervezet metabolómának toxoplazmás manipulációját és egy új parazita metabolikus képesség felfedezését. bioRxiv 463075. doi: 10.1101/463075

        Petrucelli, M. F., Peronni, K., Sanches, P. R., Komoto, T. T., Matsuda, J. B., da Silva, W. A. ​​és mtsai. (2018). Kettős RNS-Seq elemzése Trichophyton rubrum és a HaCat Keratinocyte co-kultúra kiemeli a gomba-gazdaszervezet kölcsönhatás szempontjából fontos géneket. Gének 9:362. doi: 10.3390/genes9070362

        Pittman, K. J., Aliota, M. T. és Knoll, L. J. (2014). Egerek kettős transzkripciós profilozása és Toxoplasma gondii akut és krónikus fertőzések során. BMC Genomics 15:806. doi: 10.1186/1471-2164-15-806

        Raghunathan, A. és Jamshidi, N. (2018). “Iintegrált gazda-patogén metabolikus rekonstrukciók” Metabolikus hálózat rekonstrukció és modellezés, szerk.: M. Fondi (New York, NY: Humana Press), 197�. doi: 10.1007/978-1-4939-7528-0_9

        Rienksma, R. A., Schaap, P. J., dos Santos, V. A. M. és Suarez-Diez, M. (2019). Gazda-patogén kölcsönhatás modellezése az intracelluláris metabolikus gyógyszerválasz tisztázása érdekében Mycobacterium tuberculosis. Elülső. Sejt. Megfertőzni. Microbiol. 9:144.doi: 10.3389/fcimb.2019.00144

        Sewankambo, N., Gray, R. H., Wawer, M. J., Paxton, L., McNaim, D., Wabwire-Mangen, F. és munkatársai. (1997). Abnormális hüvelyflóra morfológiával és bakteriális vaginózissal összefüggő HIV-1 fertőzés. Gerely 350, 546�. doi: 10.1016/S0140-6736(97)01063-5

        Tucey, T. M., Verma, J., Harrison, P. F., Snelgrove, S. L., Lo, T. L., Scherer, A. K. és munkatársai. (2018). A glükóz homeosztázis fontos az immunsejtek életképessége szempontjából a Candida fertőzés során és a gazdaszervezet túlélése szempontjából a szisztémás gombás fertőzések során. Cell Metab. 27, 988�. doi: 10.1016/j.cmet.2018.03.019

        Uddin, R., Tariq, S. S., Azam, S. S., Wadood, A. és Moin, S. T. (2017). A hiszton-deacetiláz (HDAC) azonosítása az MRSA elleni gyógyszercélpontként a fehérje-fehérje kölcsönhatás előrejelzésének interológ módszerével. Eur. J. Pharm. Sci. 106, 198�. doi: 10.1016/j.ejps.2017.06.003

        Vayssier-Taussat, M., Albina, E., Citti, C., Cosson, J. F., Jacques, M. A., Lebrun, M. H. és munkatársai. (2014). A paradigma eltolása a kórokozókról a patobiómára: új fogalmak a meta-omika tükrében. Elülső. Sejt. Megfertőzni. Microbiol. 4:29. doi: 10.3389/fcimb.2014.00029

        Westermann, A. J., Barquist, L. és Vogel, J. (2017). Gazdálkodó–patogén kölcsönhatások feloldása kettős RNS-szekvenciával. PLoS Pathog. 13:e1006033. doi: 10.1371/journal.ppat.1006033

        Zimmermann, M., Kogadeeva, M., Gengenbacher, M., McEwen, G., Mollenkopf, H. J., Zamboni, N. és munkatársai. (2017). A metabolomika és a transzkriptomika integrálása egy összetett étrendet tár fel Mycobacterium tuberculosis korai makrofág fertőzés során. mSystems 2, e00057�. doi: 10.1128/mSystems.00057-17

        Kulcsszavak: fertőző betegségek, genom léptékű metabolikus hálózatok, patogén-gazda kölcsönhatások, transzkriptom, metabolóma, bélmikrobióta, kettős omika

        Idézet: ౺kır T, Panagiotou G, Uddin R és Durmuş S (2020) Novel Approaches for Systems Biology of Metabolism-Oriented Pathogen-Human Interactions: A Mini-Review. Elülső. Sejt. Megfertőzni. Microbiol. 10:52. doi: 10.3389/fcimb.2020.00052

        Beérkezett: 2019. október 22. Elfogadás: 2020. január 27
        Közzétéve: 2020. február 13.

        Philip R. Hardwidge, Kansas State University, Egyesült Államok

        Marat R. Sadykov, University of Nebraska Medical Center, Egyesült Államok
        Ví, Antonio Garc໚-Angulo, Chilei Egyetem, Chile

        Copyright © 2020 ౺kır, Panagiotou, Uddin és Durmuş. Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, amelyet a Creative Commons Attribution License (CC BY) feltételei szerint terjesztenek. A felhasználás, terjesztés vagy más fórumokon történő sokszorosítás megengedett, feltéve, hogy az eredeti szerző(k) és a szerzői jog tulajdonosa(i) szerepelnek, és az ebben a folyóiratban megjelent eredeti publikációra hivatkoznak, az elfogadott tudományos gyakorlatnak megfelelően. Tilos a jelen feltételeknek nem megfelelő felhasználás, terjesztés vagy sokszorosítás.


        Nézd meg a videót: Biológia, 7. osztály, 4. óra (Augusztus 2022).