Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Przeciąganie liny w mikroświecie

Recommended Posts

Każda komórka w świecie ożywionym przypomina złożoną fabrykę. I jak każda fabryka potrzebuje sprawnego systemu transportowego. Dla sprawnego działania tej biochemicznej maszynerii potrzebny jest szybki i wydajny układ przenoszący "surowce" (nazywane substratami) i produkty reakcji. Do tej pory niewiele było wiadomo na temat działania tego mechanizmu, lecz oczywistym było, że musi być wysoce zorganizowany. Badacze z niemieckiego Instytutu Maksa Plancka przeprowadzili komputerowe symulacje działania takiego systemu, jednak ich wyniki są dość zaskakujące. Okazuje się bowiem, że procesy te bardziej niż transport po drodze szybkiego ruchu przypominają... przeciąganie liny.

Większość substancji wewnątrz komórek wyższych organizmów transportowana jest na duże (oczywiście w skali pojedynczej komórki) odległości za pomocą włókien zwanych mikrotubulami. Są to nitkowate struktury obdarzone odmiennymi ładunkami elektrycznymi na obu końcach. Współpracują z nimi tzw. białka kroczące, z których najważniejsze dwa to kinezyna i dyneina. Każda z nich ma zdolność do zużywania energii wiązań chemicznych (zużywają do tego celu związek zwany ATP) i wykorzystywania jej do "kroczenia" po mikrotubuli tylko w jednym z kierunków (kinezyna zawsze kroczy w kierunku ładunku dodatniego, dyneina zaś przesuwa się do końca naładowanego negatywnie). Oba te białka posiadają też w swojej strukturze specjalne miejsce, do którego przyczepia się pęcherzyk zawierający transportowaną substancję. Dzięki temu możliwy jest wydajny transport substancji od miejsca wytworzenia do punktu, w którym są w danej chwili potrzebne. Okazuje się jednak, że białka te często konkurują ze sobą, zamiast współpracować. Dopiero po chwili "siłowania się" ze sobą zapada decyzja, w którym kierunku podąży pęcherzyk.

Melanie Müller, jedna z autorek symulacji, tłumaczy: "Przeciąganie liny" to najprostszy wyobrażalny mechanizm. Badania niemieckich naukowców sugerują, że na powierzchni mikrotubuli dochodzi do "próby sił", w której cząsteczki kinezyny i dyneiny starają się "wyrwać" pęcherzyk i przejąć kontrolę nad kierunkiem jego przenoszenia. W wyniku nagłego oderwania pęcherzyka od cząsteczki proteiny wyzwalana jest duża ilość energii (na podobnej zasadzie zwycięzca przeciągania liny często upada na plecy), która powoduje oderwanie "przegranego" od włókna, co umożliwia z kolei transport wzdłuż "oczyszczonego" włókna. Najprawdopodobniej jednak proces ten nie jest w stu procentach zdezorganizowany - przypuszcza się, że istnieją białka regulujące ostateczny kierunek przenoszenia ładunku.

Niemieccy badacze postanowili sprawdzić słuszność symulacji w warunkach in vivo czyli w żywych komórkach. Badali eksperymentalnie sposób transportu pęcherzyków tłuszczu wewnątrz komórek embrionu muszki owocowej (Drosophila melanogaster). Udało się ustalić, że proces ten nie jest jednostajny - rzeczywiście dochodzi do konkurencji pomiędzy molekułami kinezyny i dyneiny, której zwycięzca determinuje kierunek dalszej podróży ładunku.

Wspomniany system z pozoru może się wydawać marnotrawstwem energii. Okazuje się jednak, że może on znakomicie sprawdzać się jako regulator prędkości przesuwu pęcherzyka wzdłuż włókna, spowalniajac go, gdy jego zawartość nie jest chwilowo potrzebna w miejscu przeznaczenia. Dzięki konkurencji na powierzchni mikrotubuli jest także możliwe odwrócenie kierunku transportu, gdy ładunek przedostanie się dalej, niż powinien. Zachodzące przy okazji konkurencji odrywanie białek od rdzenia jest także sposobem, dzięki któremu komórka zabezpiecza się przed nadmiernym nagromadzeniem protein na jego końcach. Należy bowiem pamiętać, że każde z białek może przesuwać się tylko w jedna stronę, więc niemożliwe byłoby ich ponowne wykorzystanie po dotarciu do naładowanego elektrycznie zakończenia mikrotubuli. Dzięki temu, że co pewien czas są odrywane od włókna, mogą przylgnąć do niego ponownie w innym miejscu.

Badacze przewidują, że możliwe będzie zastosowanie wspomnianego mechanizmu w nanotechnologii. Uważają, że umiejętne wykorzystanie wewnątrzkomórkowego transportu może umozliwić transport drobnych cząsteczek do ściśle określonych miejsc w komórce. Melanie Müller tłumaczy: System 'przeciągania liny' mógłby zostać użyty do transportu mikroskopijnych 'laboratoriów na chipie'. Nasz model daje potencjalną możliwość optymalizacji tego procesu w zależności od potrzeb.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Najprawdopodobniej jednak proces ten nie jest w stu procentach zdezorganizowany

 

Proces ten polega na ,,najbardziej głodnych nakarmić'', albo wyrównać największe wachania rozkładu ładunku elektrycznego w komórce. 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tylko problem polega na tym, że nie wiadomo, skąd się bierze regulacja tego procesu. Hasło takie, jak Twoje, potrafi rzucić każdy. Problem, to znaleźć prawdziwą przyczynę.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest tymeknafali

Jakie to słodkie ;) , jak stare małżeństwo ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie powiedziałbym. Mało jest osób, których "to" nie ... irytuje.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Nudny jesteś już od dawna.

 

Człowiek się uczy całe życie, a ty jesteś za młody żeby zjeść choć trochę rozumu.

 

PS. Najwięksi na koniec mówili ,, teraz wiem że nic nie wiem'' 8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Widzisz, problem jest w czym innym... Żeby dowiedzieć się czegoś więcej, najpierw trzeba rozumnie spoglądać na fakty. Fakty, nie opinie. Dowody, a nie przypuszczenia. Konkrety, a nie gadanie.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dzięki, mam swoje sposoby. Lepsze, konkretne, oparte na faktach zamiast gadania o kwiatach na łące.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Dzięki, mam swoje sposoby. Lepsze, konkretne, oparte na faktach zamiast gadania o kwiatach na łące.

 

Brak ci konkretów o których pisałeś??  8)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wystawienie na oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez telefon komórkowy wpływa na rozwój mózgu płodu, co potencjalnie może doprowadzić do nadaktywności.
      Zespół z Uniwersytetu Yale prowadził badania na myszach. Wyniki badań ukazały się w Scientific Reports. To pierwszy eksperymentalny dowód, że ekspozycja płodów na fale radiowe z komórek wpływa [...] na zachowanie dorosłych - twierdzi dr Hugh S. Taylor.
      Nad klatką ciężarnych myszy umieszczano wyciszony telefon komórkowy, który w czasie eksperymentu nawiązywał połączenie. Gryzonie z grupy kontrolnej trzymano w takich samych warunkach, ale telefon nie działał.
      Amerykanie oceniali aktywność mózgu dorosłych myszy. Zbadano je też za pomocą baterii testów psychologicznych i behawioralnych. Okazało się, że zwierzęta, które jako płody poddawano oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego, były hiperaktywne, miały też zmniejszoną pojemność pamięciową. Wg Taylora, jest to skutkiem zaburzenia rozwoju neuronów z kory przedczołowej.
      Wykazaliśmy, że u myszy problemy behawioralne przypominające ADHD są spowodowane ekspozycją na promieniowanie elektromagnetyczne telefonów komórkowych. Wzrost częstości występowania zaburzeń zachowania u dzieci może [więc] po części być skutkiem ekspozycji na fale radiowe w okresie życia płodowego.
      Ekipa z Yale podkreśla, że potrzebne są badania na ludziach, by określić bezpieczny poziom ekspozycji w ciąży i lepiej zrozumieć wchodzący w grę mechanizm. Tamir Aldad podkreśla, że ciąża gryzoni trwa tylko 19 dni i młode rodzą się z mniej rozwiniętym mózgiem, dlatego należy sprawdzić, czy ewentualne ryzyko byłoby podobne. By oddać potencjalną ludzką ekspozycję, w ostatnim studium wykorzystano telefony komórkowe, ale w przyszłości do bardziej precyzyjnego zdefiniowania poziomu ekspozycji posłużymy się standardowymi generatorami pola magnetycznego.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Korzystanie z telefonu komórkowego sprawia, że chwilę potem ludzie stają się mniej prospołeczni.
      Prof. Anastasiya Pocheptsova i Rosellina Ferraro oraz student Ajay T. Abraham z University of Maryland przeprowadzili serię eksperymentów, w których ustalili, że po krótkim okresie korzystania z telefonu komórkowego badani wykazywali mniejszą chęć zostania wolontariuszem w lokalnej służbie społecznej, gdy ich o to poproszono. Poza tym szybciej przestawali się zajmować rozwiązywaniem zagadek słownych, mimo że wiedzieli, że poprawne odpowiedzi przekładają się na datek dla organizacji charytatywnej.
      Ograniczenie tendencji do skupiania się na innych następowało nawet wtedy, gdy uczestników studium proszono o narysowanie własnych telefonów komórkowych i pomyślenie o korzystaniu z nich.
      W eksperymentach wzięło udział kilka grup studentów college'u, a więc kobiety i mężczyźni tuż po dwudziestce. Możemy się [jednak] spodziewać podobnych efektów w innych grupach wiekowych. Biorąc pod uwagę coraz większe rozpowszechnienie komórek, należy się liczyć ze skutkami społecznymi na szeroką skalę - uważa Ferraro.
      Skąd bierze się spadek tendencji prospołecznych? Telefon komórkowy bezpośrednio wywołuje uczucie łączności z innymi, zaspokajając podstawową ludzką potrzebę przynależności. Później nie trzeba więc już podejmować wysiłków, by funkcjonować jako część społeczności czy pomagać innym. Psycholodzy ustalili, że łączność jest tu kluczem. Kiedy w jednym z eksperymentów porównywano użytkowników telefonów oraz Facebooka, okazało się, że za pośrednictwem komórki ludzie czuli się bardziej związani z otoczeniem.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed pięcioma laty informowaliśmy o stworzeniu przez Massachusetts Institute of Technology technologii bezprzewodowego przesyłania prądu - Witricity. Teraz firma o tej samej nazwie zapowiada, że jej pierwsze urządzenia trafią na rynek jeszcze w bieżącym roku.
      Eric Giler, prezes firmy, dokonał pokazu dla dziennikarzy. Skierował pilota na niewielki czarny panel przymocowany do ściany, a naciśnięcie przycisku spowodowało, że zapaliły się trzy lampki, a leżący na biurku komputer przenośny zaczął się ładować Panelu z lampkami i komputerem nie łączył żaden kabel, energia przesyłana była bezprzewodowo.
      Witricity zapewnia, że pierwszy produkt firmy, urządzenie służące do bezprzewodowego zasilania elektroniki przenośnej, znajdzie się w sklepach jeszcze w bieżącym roku. Za rok lub dwa właściciele samochodów elektrycznych dostaną do swoich rąk urządzenie, które pozwoli na ładowanie akumulatorów bez potrzeby podłączania samochodu kablami. Później mogą pojawić się urządzenia do bezprzewodowego ładowania rozruszników serca i innych implantów.
      Pomysł na bezprzewodowe przesyłanie prądu nie jest nowy. Pierwsze urządzenia prezentował Nikola Tesla przed stu laty. Od pewnego czasu są dostępne np. specjalne maty, które zapewniają energię myszkom komputerowym. Jednak wszystkie tego typu sprzedawane już urządzenia mają poważną wadę - wymagają fizycznego kontaktu z ładowanym urządzeniem. Nie jest to zatem dużo wygodniejsze niż podłączanie urządzenia do prądu.
      Przesyłanie prądu na odległość zakłada wykorzystanie pola magnetycznego. Przepuszcza się prąd przez cewkę, co powoduje powstanie takiego pola. Gdy w bezpośrednim sąsiedztwie mamy podobną cewkę, również i w niej pojawia się pole magnetyczne, generujące prąd elektryczny. Wystarczy jednak obie cewki od siebie odsunąć, by wydajność tej metody przekazywania energii gwałtownie spadła. Dlatego też wymagany jest obecnie bezpośredni kontakt urządzenia ładującego z ładowanym.
      Witricity radzi sobie z tym problemem dobierając precyzyjnie częstotliwość drgań każdej cewki, dzięki czemu straty są minimalne. Odległość, na jaką można w ten sposób przekazać energię zależy od wielkości cewki. Małe cewki, mieszczące się np. w telefonach komórkowych, pozwolą na efektywne ładowanie ich z odległości kilkunastu centymetrów. Witricity pokazało jednak prototypy pozwalające na przesyłanie energii na odległość około metra. Co prawda można przesyłać też energię za pomocą laserów i mikrofal, jednak po pierwsze oba urządzenia muszą znajdować się wówczas na wprost siebie, a po drugie są do metody niebezpieczne. Możliwe jest także zwiększenie odległości używając dodatkowych cewek pośredniczących. Podczas pokazu urządzonego przez Gilera cewki umieszczono też pod dywanem pomieszczenia, co pozwoliło na ładowanie komputera i zapalanie lampek na większą odległość.
      Witricity opracowało też prototypowy stół ładujący położone na nim urządzenia nawet wówczas, gdy znajdują się w torbie czy pudełku. Stworzyło też prototypową myszkę i klawiaturę ładowaną bezprzewodowo z monitora komputerowego. Firma podpisała wielomilionowy kontrakt z Toyotą na opracowanie systemu do bezprzewodowego ładowania samochodów elektrycznych.
      Witricity to jedna z wielu firm pracujących nad tego typu technologiami. Co więcej powstają nawet pomysły ładowania samochodów elektrycznych będących w ruchu. Utah State University otrzymało federalny grant w wysokości 2,7 miliona dolarów, dzięki któremu na przystankach autobusowych w Utah powstają urządzenia bezprzewodowo ładujące autobusy. Z kolei badacze z Oak Ridge National Laboratory i Stanford University pracują nad systemem cewek wbudowanych w drogi. Zapewniałyby one przejeżdżającemu pojazdowi wystarczająco dużo energii, by mógł dojechać do kolejnego zestawu cewek znajdującego się milę dalej. Umieszczone przy cewkach urządzenie wykrywałoby nadjeżdżający pojazd i rozpoczynało jego ładowanie. Specjaliści oceniają, że każdy z takich zestawów cewek kosztowałby mniej niż milion dolarów.
      Bezprzewodowe ładowanie pojazdów elektrycznych jest niezwykle wygodne. Nie musisz zmagać się z kablami, nie przejmujesz się pogodą, nawet nie musisz pamiętać o tym, by załadować samochód. Myślę, że ten pomysł szybko chwyci - mówi John Miller z Oak Ridge.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Komórki z kolana osoby z chorobą zwyrodnieniową stawów (łac. osteoarthritis, OA) mają anormalnie skrócone telomery, czyli ochronne sekwencje z nukleotydów, które zabezpieczają przed "przycinaniem" chromosomów po ich podwojeniu w czasie podziału komórki. Im bliżej uszkodzonego rejonu wewnątrz stawu, tym wyższy odsetek komórek z bardzo krótkimi telomerami.
      Normalnie telomery ulegają skróceniu podczas każdego kolejnego podziału (lepiej, by utracie podlegały właśnie one niż znacznie cenniejsze sekwencje, czyli geny), jednak zmniejszenie długości bywa także wynikiem nagłego uszkodzenia komórki, np. przez stres oksydacyjny.
      Ponieważ wyniki wcześniejszych badań hodowli komórkowych wskazywały, że w chorobie zwyrodnieniowej stawów spada średnia długość telomerów, duński zespół posłużył się nową metodą macierzy długości pojedynczego telomeru (ang. Universal single telomere length assay), by zbadać komórki pobrane z kolan pacjentów, którzy przeszli operację wszczepienia endoprotezy.
      Zauważyliśmy zarówno zmniejszoną długość telomerów, jak i związany z natężeniem OA, bliskością najbardziej uszkodzonego fragmentu stawu oraz starością wzrost liczby komórek z ultrakrótkimi telomerami. [...] Stara chrząstka w obrębie stawów nie jest w stanie prawidłowo się naprawić. Sprawa z telomerami pokazuje nam, że w OA zachodzą równolegle dwa procesy. Zwykłe związane z wiekiem skrócenie telomerów, które odpowiada za niezdolność komórek do podziałów i starość oraz ultraskrócenie telomerów, najprawdopodobniej wywołane naprężeniem uciskającym podczas użytkowania, które z kolei prowadzi do [...] wyeliminowania zdolności samoregeneracji stawu. Sądzimy, że drugie z wymienionych zjawisk jest najważniejsze w przebiegu OA. Uszkodzona chrząstka może potem zwiększać stres mechaniczny i krąg się zamyka - wyjaśnia Maria Harbo.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W pełni dojrzałe komórki wątroby laboratoryjnych myszy można bezpośrednio przekształcić w działające neurony. Wystarczy za pomocą wirusa wprowadzić do hepatocytów 3 geny. Komórek nie trzeba nawet wcześniej przeprogramowywać, by uzyskać jako etap przejściowy indukowane komórki macierzyste (Cell Stem Cell).
      Przed 2 laty ta sama grupa naukowców ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda zademonstrowała, że da się przeprowadzić bezpośrednią transformację mysich fibroblastów (najliczniejszych komórek tkanki łącznej właściwej) do neuronów.
      Dr Marius Wernig podkreśla, że w przechodzących przemianę hepatocytach dochodzi jednocześnie do wyciszenia typowego dla wątroby profilu ekspresji genów. [Nowe komórki] nie są więc hybrydami; one całkowicie zmieniają swoją tożsamość.
      Do analizy profilu ekspresji genetycznej naukowcy wykorzystali metodę stworzoną przez doktora Stephena Quake'a (także z Uniwersytetu Stanforda). W ten sposób mogli wykazać, że przekształcane fibroblasty i hepatocyty nie tylko wyglądają i funkcjonują jak neurony, ale i całkowicie zastopowują ekspresję związaną z wcześniejszymi tożsamościami tkankowymi. Amerykanie bezsprzecznie potwierdzili, że nowe neurony rzeczywiście powstały z hepatocytów. Dodatkowo ustalili, że nawet w prawdziwych neuronach ma miejsce niewielka ekspresja genów wątroby; przypisano to szumowi transkrypcyjnemu, nazywanemu też szumem genomowym.
      Na razie nie wiadomo, na jakiej zasadzie zachodzi wyciszenie wcześniejszych profili ekspresji. Dopiero gdy uda się to ustalić, naukowcy będą mogli powiedzieć, czy komórki transróżnicowane, czyli przejmujące fenotyp innej zróżnicowanej komórki, wyjaśniają coś w kwestii różnych chorób i czy można je bezpiecznie stosować w terapii. Główny autor studium dr Samuele Marro i Werning tłumaczą, że przeważa nowy program genowy, lecz nadal można obserwować szczątkową "pamięć komórkową". Nie ma ona jednak znaczenia funkcjonalnego.
      Hepatocyty lepiej nadają się do przekształcania niż fibroblasty; są m.in. bardziej homogeniczną grupą komórek. To wielki sukces, że Amerykanom udało się przetransformować komórki pochodzenia endodermalnego (hepatocyty) w komórki ektodermalne (neurony).
      Badacze z Uniwersytetu Stanforda wprowadzili do hepatocytów dokładnie te same geny, co do fibroblastów: Brn2, Ascl1 i Myt1l. Jak fibroblasty, w ciągu 2 tygodni hepatocyty zaczęły przejawiać cechy neuronów, a w ciągu 3 tyg. dochodziło do ekspresji neuronalnych genów. W tym samym czasie doszło do stłumienia ekspresji genów wątrobospecyficznych.
×
×
  • Create New...