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S2019_Lecture_13_Reading - Biología

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Glucólisis: una descripción general

Los organismos, ya sean unicelulares o multicelulares, necesitan encontrar formas de obtener al menos dos cosas clave de su entorno: (1) materia o materias primas para mantener una célula y construir nuevas células y (2) energía para ayudar con el trabajo de mantenerse con vida. y reproducción. Por ejemplo, los organismos que recolectan principalmente energía de la luz solar obtendrán materias primas para construir biomoléculas a partir de fuentes como el CO.2. Mientras tanto, algunos organismos (incluyéndonos a nosotros mismos), han evolucionado para obtener energía Y las materias primas para la construcción y el mantenimiento celular de fuentes a veces asociadas.

La glucólisis es la primera camino metabólico discutido en BIS2A; una vía metabólica es una serie de reacciones bioquímicas vinculadas. Debido a su ubicuidad en biología, se plantea la hipótesis de que la glucólisis fue probablemente una de las primeras vías metabólicas en evolucionar (más sobre esto más adelante). La glucólisis es una vía metabólica de diez pasos que se centra en el procesamiento de la glucosa tanto para la extracción de energía del combustible químico como para el procesamiento de los carbonos en la glucosa en varias otras biomoléculas (algunas de las cuales son precursoras clave de muchas biomoléculas mucho más complicadas). . Por lo tanto, nuestro estudio de la glucólisis se examinará utilizando los preceptos descritos en la rúbrica del desafío energético que nos pide que consideremos formalmente lo que sucede con la materia y la energía en este proceso de varios pasos.

La historia de la energía y el desafío de diseño de la glucólisis

Nuestra investigación de la glucólisis es una buena oportunidad para examinar un proceso biológico utilizando tanto la historia de la energía como las rúbricas y perspectivas del desafío del diseño.

La rúbrica del desafío de diseño intentará que piense de forma activa, amplia y específica sobre por qué estamos estudiando este camino: ¿qué tiene de importante? ¿Qué "problemas" permite que la vida resuelva o supere la evolución de una vía glucolítica? También querremos pensar en formas alternativas de resolver los mismos problemas y por qué pueden o no haber evolucionado. Más adelante, examinaremos una hipótesis sobre cómo esta vía, y otras vías vinculadas, pueden haber evolucionado realmente, y entonces será útil pensar en estrategias alternativas para satisfacer varias limitaciones.

En el contexto de la historia de la energía, le pediremos que piense en la glucólisis como un proceso del cual se puede aprender algo al analizar lo que sucede tanto con la materia como con la energía. Es decir, a pesar de que es una vía bioquímica de diez pasos, proponemos que se puede aprender algo de conocimiento examinando cuidadosamente el proceso como un conjunto de entradas y salidas de materia y energía, un proceso con un principio y un final.

Entonces, ¿qué es la glucólisis? Empecemos a averiguarlo.

Figura 1. Se muestran las diez reacciones bioquímicas de la glucólisis. Las enzimas están etiquetadas en azul. La estructura de cada compuesto derivado de azúcar se representa como un modelo molecular; otros reactivos y productos pueden abreviarse (por ejemplo, ATP, NAD +, etc.). El recuadro que rodea la reacción catalizada por gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa indica que esta reacción es de especial interés en el curso. Atribución: Marc T. Facciotti (obra original)

Tabla 1. Esta tabla muestra e glucolíticonzimas y mediciones de la energía en estado estándar (ΔG ° '/ (kJ / mol)) en comparación con las mediciones tomadas de una célula viva (ΔG / (kJ / mol)). En condiciones de temperatura y presión constantes, (ΔG ° '/ (kJ / mol)), las reacciones ocurrirán en la dirección que conduce a una disminución en el valor de la energía libre de Gibbs. Las mediciones celulares de ΔG pueden ser dramáticamente diferentes de las mediciones de ΔG ° 'debido a las condiciones celulares, tales como concentraciones de metabolitos relevantes, etc. Hay tres gotas grandes y negativas de ΔG en la célula en el proceso de glucólisis. Estas reacciones se consideran irreversibles y, a menudo, están sujetas a regulación.

EnzimaPasoΔG / (kJ / mol)ΔG ° '/ (kJ / mol)
Hexoquinasa1-34-16.7
Isomerasa de fosfoglucosa2-2.91.67
Fosfofructoquinasa3-19-14.2
Fructosa-bisfosfato aldolasa4-0.2323.9
Triosa fosfato isomerasa52.47.56
Gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa6-1.296.30
Fosfoglicerato quinasa70.09-18.9
Fosfoglicerato mutasa80.834.4
Enolasa91.11.8
Piruvato quinasa10-23.0-31.7

En general, la vía glucolítica consta de 10 pasos catalizados por enzimas. La entrada principal en esta vía es una sola molécula de glucosa, aunque descubriremos que las moléculas pueden entrar y salir de esta vía en varios pasos. Centraremos nuestra atención en (1) las consecuencias del proceso general, (2) varias reacciones clave que resaltan tipos importantes de bioquímica y principios bioquímicos que querremos llevar adelante a otros contextos, y (3) destinos alternativos de los intermedios y productos de esta vía.

Tenga en cuenta como referencia que la glucólisis es una anaeróbico proceso; no hay necesidad de oxígeno molecular en la glucólisis (el gas oxígeno no es un reactivo en ninguna de las reacciones químicas de la glucólisis). La glucólisis ocurre en el citosol o citoplasma de células. Para ver un breve video de YouTube (de tres minutos) sobre la glucólisis, haga clic aquí.

Primera mitad de la glucólisis: fase de inversión energética

Los primeros pasos de la glucólisis se denominan típicamente una "fase de inversión energética" de la vía. Esto, sin embargo, no tiene mucho sentido intuitivo (en el marco de un desafío de diseño; no está claro qué problema resuelve esta inversión energética) si uno solo mira la glucólisis como una vía "productora de energía" y hasta estos pasos de la glucólisis se colocan en un contexto metabólico más amplio. Intentaremos construir esa historia a medida que avanzamos, así que por ahora solo recuerde que mencionamos que algunos de los primeros pasos a menudo se asocian con la inversión en energía e ideas como "atrapar" y "compromiso" que se indican en la figura siguiente.

Paso 1 de la glucólisis:

El primer paso en la glucólisis, que se muestra a continuación en la Figura 2, es la glucosa catalizada por la hexoquinasa, una enzima con amplia especificidad que cataliza la fosforilación de azúcares de seis carbonos. La hexoquinasa cataliza la fosforilación de la glucosa, donde la glucosa y el ATP son sustratos para la reacción, produciendo una molécula llamada glucosa 6-fosfato y ADP como productos.

Figura 2. La primera mitad de la glucólisis se denomina fase de inversión energética. En esta fase, la célula gasta dos ATP en las reacciones. Facciotti (obra original)

Discusión sugerida

El párrafo anterior establece que la enzima hexoquinasa tiene una "amplia especificidad". Esto significa que puede catalizar reacciones con diferentes azúcares, no solo con glucosa. Desde una perspectiva molecular, ¿puede explicar por qué este podría ser el caso? ¿Desafía esto su concepción de la especificidad enzimática? Si busca en Google el término "promiscuidad enzimática" (no se preocupe; es seguro para el trabajo), ¿esto le da una apreciación más amplia de la selectividad y actividad enzimática?

La conversión de glucosa en glucosa 6-fosfato cargada negativamente reduce significativamente la probabilidad de que la glucosa fosforilada abandone la célula por difusión a través del interior hidrófobo de la membrana plasmática. También "marca" la glucosa de una manera que la etiqueta efectivamente para varios destinos posibles diferentes (ver Figura 3).

Figura 3. Tenga en cuenta que esta cifra indica que la glucosa 6-fosfato puede, dependiendo de las condiciones celulares, dirigirse a múltiples destinos. Si bien es un componente de la vía glucolítica, no solo participa en la glucólisis, sino también en el almacenamiento de energía como glucógeno (de color cian) y en la construcción de varias otras moléculas como los nucleótidos (de color rojo). Fuente: Marc T. Facciotti (trabajo original)

Como indica la Figura 3, la glucólisis es solo un posible destino para la glucosa 6-fosfato (G6P). Dependiendo de las condiciones celulares, G6P puede desviarse a la biosíntesis de glucógeno (una forma de almacenamiento de energía), o puede desviarse a la vía de las pentosas fosfato para la biosíntesis de diversas biomoléculas, incluidos los nucleótidos. Esto significa que G6P, aunque está involucrado en la vía glucolítica, no solo está marcado para oxidación en esta fase. Quizás mostrar el contexto más amplio en el que está involucrada esta molécula (además del razonamiento de que etiquetar la glucosa con un fosfato disminuye la probabilidad de que salga de la célula) ayude a explicar lo aparentemente contradictorio (si solo se considera la glucólisis como una "energía- proceso de producción) razón para transferir energía del ATP a la glucosa si solo se oxida más tarde, es decir, la glucosa no solo es utilizada por la célula para recolectar energía y varias otras vías metabólicas dependen de la transferencia del grupo fosfato.

Paso 2 de la glucólisis:

En el segundo paso de la glucólisis, un isomerasa cataliza la conversión de glucosa 6-fosfato en uno de sus isómeros, fructosa 6-fosfato. Un isomerasa es una enzima que cataliza la conversión de una molécula en uno de sus isómeros.

Paso 3 de la glucólisis:

El tercer paso de la glucólisis es la fosforilación de fructosa 6-fosfato, catalizada por la enzima fosfofructoquinasa. Una segunda molécula de ATP dona un fosfato a la fructosa 6-fosfato, produciendo fructosa 1,6-Bisfosfato y ADP como productos. En esta vía, la fosfofructoquinasa es una enzima limitante de la velocidad y su actividad está estrictamente regulada. Está alostéricamente activada por AMP cuando la concentración de AMP es alta y cuando está moderadamente inhibida alostéricamente por ATP en el mismo sitio. El citrato, un compuesto que discutiremos pronto, también actúa como un alostérico regulador de esta enzima. De esta manera, la fosfofructoquinasa monitorea o detecta indicadores moleculares del estado energético de las células y puede en respuesta actuar como un interruptor que enciende o apaga el flujo del sustrato a través del resto de la vía metabólica dependiendo de si hay "suficiente" ATP en el sistema. La conversión de fructosa 6-fosfato en fructosa 1,6-bisfosfato a veces se denomina un paso de compromiso de la célula con la oxidación de la molécula en el resto de la vía glucolítica al crear un sustrato y ayudar a impulsar energéticamente la siguiente. paso altamente endergónico (en condiciones estándar) de la vía.

Discusión sugerida

Discutimos la regulación alostérica de una enzima en módulos anteriores, pero lo hicimos en un contexto donde la enzima estaba "sola". Ahora consideremos la enzima en el contexto de una (s) vía (s) metabólica extendida. ¿Puede ahora expresar por qué la regulación alostérica es funcionalmente importante y cómo se puede utilizar para regular el flujo de compuestos a través de una vía? Intenta expresarte.

Paso 4 de glucólisis:

En el cuarto paso de la glucólisis, una enzima, la fructosa-bisfosfato aldolasa, escinde el 1,6-bisfosfato en dos isómeros de tres carbonos: dihidroxiacetona fosfato y gliceraldehído 3-fosfato.

Segunda mitad: fase de compensación energética

Si se observa en ausencia de otras vías metabólicas, la glucólisis hasta ahora le ha costado a la célula dos moléculas de ATP y ha producido dos pequeñas moléculas de azúcar de tres carbonos: fosfato de dihidroxiacetona (DAP) y fosfato de gliceraldehído 3 (G3P). Cuando se ve en un contexto más amplio, esta inversión de energía para producir una variedad de moléculas que se pueden usar en una variedad de otras vías no parece una inversión tan mala.

Tanto DAP como G3P ​​pueden pasar por la segunda mitad de la glucólisis. Ahora examinamos estas reacciones.

Figura 4. La segunda mitad de la glucólisis se denomina fase de compensación energética. En esta fase, la célula gana dos compuestos de ATP y dos NADH. Al final de esta fase, la glucosa se oxida parcialmente para formar piruvato. Facciotti (obra original).

Paso 5 de la glucólisis:

En el quinto paso de la glucólisis, una isomerasa transforma el fosfato de dihidroxiacetona en su isómero, gliceraldehído 3-fosfato. Por tanto, la glucosa de seis carbonos se ha convertido ahora en dos moléculas fosforiladas de tres carbonos de G3P.

Paso 6 de la glucólisis:

El sexto paso es clave y uno del que ahora podemos aprovechar nuestra comprensión de los diversos tipos de reacciones químicas que hemos estudiado hasta ahora. Si está concentrado en la energía, este es finalmente un paso de la glucólisis en el que se oxida parte del azúcar reducido. La reacción es catalizada por la enzima gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa. Esta enzima cataliza una reacción de varios pasos entre tres sustratos: gliceraldehído 3-fosfato, el cofactor NAD+y fosfato inorgánico (PI) —Y produce tres productos: 1,3-bisfosfoglicerato, NADH y H+. Se puede pensar en esta reacción como dos reacciones: (1) una reacción de oxidación / reducción y (2) una reacción de condensación en la que un fosfato inorgánico se transfiere a una molécula. En este caso particular, la reacción rojo / buey, una transferencia de electrones de G3P a NAD+, es exergónico y la transferencia de fosfato resulta ser endergónica. La red estándar el cambio de energía libre ronda el cero; más sobre esto más adelante. La enzima aquí actúa como un molecular acoplamiento agente para acoplar la energética de la reacción exergónica a la de la reacción endergónica, impulsando así a ambas hacia adelante. Este proceso ocurre a través de un mecanismo de múltiples pasos en el sitio activo de la enzima e involucra la actividad química de una variedad de grupos funcionales.

Es importante señalar que esta reacción depende de la disponibilidad de la forma oxidada del portador de electrones, NAD.+. Si consideramos que existe un grupo limitante de NAD+, entonces podemos concluir que la forma reducida del portador (NADH) debe oxidarse continuamente de nuevo a NAD+ para continuar con este paso. Si NAD+ no está disponible, la segunda mitad de la glucólisis se ralentiza o se detiene.

Paso 7 de la glucólisis:

En el séptimo paso de la glucólisis, catalizada por la fosfoglicerato quinasa (una enzima llamada así por la reacción inversa), el 1,3-bisfosfoglicerato transfiere un fosfato a ADP, formando una molécula de ATP y una molécula de 3-fosfoglicerato. Esta reacción es exergónica y también es un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato.

Posible discusión

Si una transferencia de un fosfato de 1,3-BPG a ADP es exergónica, ¿qué dice eso acerca de la energía libre de hidrólisis del fosfato de 1,3-BPG en comparación con la energía libre de hidrólisis del fosfato terminal en ATP? ?

Paso 8 de la glucólisis:

En el octavo paso, el grupo fosfato restante en el 3-fosfoglicerato se mueve del tercer carbono al segundo carbono, produciendo 2-fosfoglicerato (un isómero del 3-fosfoglicerato). La enzima que cataliza este paso es una mutasa (isomerasa).

Paso 9 de la glucólisis:

Enolasa cataliza el noveno paso. Esta enzima hace que el 2-fosfoglicerato pierda agua de su estructura; esta es una reacción de deshidratación, que da como resultado la formación de un doble enlace que aumenta la energía potencial en el enlace fosfato restante y produce fosfoenolpiruvato (PEP).

Paso 10 de la glucólisis:

El último paso de la glucólisis es catalizado por la enzima piruvato quinasa (la enzima en este caso lleva el nombre de la reacción inversa de la conversión del piruvato en PEP) y da como resultado la producción de una segunda molécula de ATP por fosforilación a nivel de sustrato y el compuesto ácido pirúvico. (o su forma de sal, piruvato). Muchas enzimas en las vías enzimáticas reciben el nombre de reacciones inversas, ya que la enzima puede catalizar reacciones tanto directas como inversas (estas pueden haber sido descritas inicialmente por la reacción inversa que tiene lugar in vitro, en condiciones no fisiológicas).

Resultados de la glucólisis

Aquí hay un par de cosas a considerar:

Uno de los resultados claros de la glucólisis es la biosíntesis de compuestos que pueden entrar en una variedad de vías metabólicas. Asimismo, los compuestos que provienen de otras vías metabólicas pueden alimentar la glucólisis en varios puntos. Entonces, esta vía puede ser parte de un intercambio central de flujo de carbono dentro de la célula.

Si la glucólisis se ejecuta lo suficiente, la oxidación constante de glucosa con NAD+ puede dejar la célula con un problema: cómo regenerar NAD+ a partir de las dos moléculas de NADH producidas. Si el NAD+ no se regenera, todo el NAD de la célula se transformará casi por completo en NADH. Entonces, ¿cómo regeneran las células NAD?+?

El piruvato no está completamente oxidado; todavía queda algo de energía por extraer. ¿Cómo pudo pasar esto? Además, ¿qué debería hacer la célula con todo ese NADH? ¿Hay alguna energía que extraer?

Discusión / ejercicio fuertemente sugerido

¿Puede escribir una historia de energía para el proceso general de glucólisis? En términos de energía, solo preocúpese por describir las cosas en términos de si son exergónicas o endergónicas. Cuando digo "proceso general", me refiero proceso general: la glucosa debe aparecer en el lado del reactivo de la flecha y el piruvato debe aparecer en el lado del producto de la flecha.

Fosforilación a nivel de sustrato (SLP)

La ruta más simple para sintetizar ATP es la fosforilación a nivel de sustrato. Las moléculas de ATP se generan (es decir, se regeneran a partir de ADP) como resultado directo de una reacción química que se produce en las vías catabólicas. Se elimina un grupo fosfato de un reactivo intermedio en la ruta, y la energía libre de la reacción se usa para agregar el tercer fosfato a una molécula de ADP disponible, produciendo ATP. Este método muy directo de fosforilación se llama fosforilación a nivel de sustrato. Se puede encontrar en una variedad de reacciones catabólicas, más notablemente en dos reacciones específicas en la glucólisis (que discutiremos específicamente más adelante). Baste decir que lo que se requiere es un intermedio de alta energía cuya oxidación sea suficiente para impulsar la síntesis de ATP.

Figura 5. Aquí hay un ejemplo de fosforilación a nivel de sustrato que ocurre en la glucólisis. Hay una transferencia directa de un grupo fosfato del compuesto de carbono al ADP para formar ATP. Facciotti (trabajo propio)

En esta reacción, los reactivos son un compuesto de carbono fosforilado llamado G3P ​​(del paso 6 de la glucólisis) y una molécula de ADP, y los productos son 1,3-BPG y ATP. La transferencia del fosfato de G3P a ADP para formar ATP en el sitio activo de la enzima es fosforilación a nivel de sustrato. Esto ocurre dos veces en la glucólisis y una vez en el ciclo de TCA (para una lectura posterior).


Clase 30: Inmunología 1: diversidad, especificidad y células B

El profesor Martin introduce el tema de la inmunidad, definida como la resistencia a las enfermedades basada en una exposición previa. Comenzando con las vacunas como ejemplo, ofrece una descripción general del sistema inmunológico, seguido de sus propiedades de especificidad, diversidad y memoria.

Instructor: Adam Martín

Lección 1: Bienvenida Introdu.

Clase 2: Enlace químico.

Clase 3: Estructuras de Am.

Clase 4: Enzimas y Meta.

Clase 5: Carbohidratos an.

Clase 9: Remodelación de cromatina.

Clase 11: Cells, The Simpl.

Clase 16: ADN recombinante.

Clase 17: Genomas y ADN.

Clase 18: SNPs y humanos.

Clase 19: Cell Traffickin.

Clase 20: Señalización celular.

Clase 21: Señalización celular.

Clase 22: Neuronas, Acción.

Clase 23: Ciclo celular y.

Clase 24: Stem Cells, Apo.

Clase 27: Visualizando Lif.

Clase 28: Visualizando Lif.

Conferencia 29: Imagen celular Te.

Clase 32: Enfermedades Infecciosas.

Clase 33: Bacterias y An.

Clase 34: Virus y hormigas.

Clase 35: Reproductiva Cl.

ADAM MARTIN: Y hoy vamos a hablar de inmunidad, que es importante, especialmente en esta época del año. Entonces, la inmunidad es la resistencia a la enfermedad basada en una exposición previa. Basado en exposición previa. Y, por supuesto, este es el principio detrás de la vacunación.

Así que los seres humanos han estado utilizando las propiedades del sistema inmunológico para evitar contraer enfermedades durante siglos. Uno de los primeros ejemplos muy claros de esto se remonta al siglo XVIII cuando el médico inglés Edward Jenner y Edward Jenner descubrieron o se dieron cuenta de que los trabajadores agrícolas en las granjas, específicamente las lecheras, que estaban expuestas a una variante de la viruela de las vacas, que se conoce como viruela de las vacas, podría volverse inmune a la viruela.

Por tanto, la viruela bovina es una forma menos grave de la enfermedad. Y lo que hizo Jenner fue tomar pústulas de individuos que tenían la enfermedad de la viruela de las vacas e inyectarlas en un niño de ocho años, y luego infectar a ese niño con viruela para demostrar que el niño era inmune a la viruela después de haber recibido la viruela de las vacas. material. Y este es el primer ejemplo de la vacuna. Y debido a que la vacuna se derivó básicamente de alguien con viruela de la vaca, la palabra vacuna proviene de la raíz latina de vaca, que es vaca, así que de ahí viene la palabra vacuna, ¿de acuerdo?

Así que hoy, vamos a hablar sobre los sistemas que tienen nuestros cuerpos para combatir las enfermedades y hay varios niveles diferentes del sistema inmunológico. Así que voy a hablar de dos de ellos. Entonces hablaré de dos niveles de inmunidad. La primera que quiero mencionar es aquella con la que todos nacemos, que se conoce como inmunidad innata.

Salud. Entonces, la inmunidad innata, como su nombre lo indica, es algo con lo que nacemos, así que esto es innato.

Tampoco tiene un retraso en el momento en que se activa, ¿verdad? Entonces, si tiene una infección, esta es una especie de primera línea de defensa, ¿verdad? Hay una respuesta inmediata, y ese es el sistema inmunológico innato, por lo que esto es inmediato. Aquí, dejaré esto aquí. Es inmediato.

Por tanto, un ejemplo es el de una respuesta inmune innata. Esto no está en el cuerpo sino ex vivo, pero aquí se ve un neutrófilo humano, y los neutrófilos son parte de nuestro sistema inmunológico innato. Y los neutrófilos cazan y matan bacterias, ¿verdad? Ves ese neutrófilo persiguiendo a esa bacteria, y lo está haciendo. Realmente está tratando de conseguirlo, pero esa bacteria realmente quiere escapar, ¡pero lo consiguió! Vale genial.

Entonces, estos neutrófilos son parte del sistema inmunológico innato. Es innato, es inmediato. Y además, la respuesta del sistema inmunológico innato no cambia realmente si ha estado expuesto a un agente infeccioso antes de ... Está bien, entonces esto no cambia. Estoy usando el delta griego para cambiar. No cambia con la exposición previa. Bien, es como un mecanismo de vigilancia constante en tu cuerpo que irá tras agentes extraños, ¿de acuerdo?

Ahora, esto es muy diferente del siguiente nivel de inmunidad, que se conoce como inmunidad adaptativa. Y como lo implica el nombre de inmunidad adaptativa, este es un tipo de inmunidad que cambia. Se adapta, ¿de acuerdo? Y este tipo de inmunidad se adquiere, por lo que también se conoce como inmunidad adquirida, pero se adquiere con la exposición a un agente extraño, ¿de acuerdo?

Entonces, esto implica un cambio en la inmunidad, este no, pero la respuesta inmune innata es inmediata, mientras que la inmunidad adaptativa lleva tiempo. Hay un retraso, por lo que también se retrasa. También es muy específico, ¿de acuerdo? Por lo tanto, es muy específico de los agentes extraños con los que está infectado. El sistema inmunológico innato es menos específico. Reconocerá cosas como bacterias, pero no será capaz de distinguir necesariamente entre diferentes tipos de bacterias.

Entonces esto es más específico que el sistema inmunológico innato. Es por eso que todos los años debe vacunarse contra la gripe, porque el virus de la gripe cambia constantemente. Y nuestro sistema inmunológico es tan específico que, a menos que recibamos una nueva vacuna, nuestros cuerpos no podrán reconocerlo, ¿de acuerdo?

Así que esto es ... así que ahora voy a dividir la inmunidad adaptativa en dos ramas. Uno se conoce como inmunidad humoral, y la inmunidad humoral es básicamente mediada por proteínas, y hay proteínas que median esto se denominan anticuerpos. Estos anticuerpos son proteínas, y se llama humoral porque los anticuerpos pueden secretarse en los fluidos o humores de nuestro cuerpo, que es básicamente la sangre, ¿de acuerdo? Entonces hay inmunidad humoral.

El otro tipo de inmunidad adaptativa es mediada por células, y una cosa quiero señalar que los tipos de células que producen un anticuerpo se conocen como células B. Lo que significa B no es realmente importante, pero una cosa que es útil es que estas células maduran en la médula ósea y B significa médula ósea, ¿de acuerdo? Para que siempre puedas recordar dónde maduran. Ahora, la inmunidad mediada por células, por el contrario, involucra un tipo diferente de célula llamada célula T, y la célula T de la célula T significa timo porque estas células maduran en el timo.

Y solo quiero señalar de dónde provienen estas células. Así que hablamos antes de las células madre adultas, y en este caso, estos linfocitos T y B de aquí se derivan de una célula madre hematopoyética multipotente, que genera un montón de diferentes tipos de células. Muchos de ellos están involucrados en la respuesta inmune innata, pero este progenitor linfoide común aquí da lugar a linfocitos D-T y linfocitos B, que están involucrados en la inmunidad adaptativa. De acuerdo, entonces no es importante que recuerde de dónde, de dónde provienen todas estas células o qué les gusta, qué es el árbol, sino que estas células surgen de una célula progenitora común.

Bien, entonces estas dos ramas del sistema inmunológico adaptativo tienen lo que se conoce como receptores de antígenos. Abreviaré antígeno, AG. Entonces tienen receptores de antígenos, lo que significa que tienen cosas que reconocen antígenos específicos, y los antígenos son básicamente cosas que resultan en una respuesta inmune. Podrían ser proteínas.

Los antígenos son sustancias que activan el sistema inmunológico. Eso es solo el sistema inmunológico, ¿de acuerdo? Otra abreviatura que usaré es cuando me refiero a un anticuerpo, la abreviaré, AB.

Muy bien, tenemos estas dos ramas del sistema inmunológico, y cada una tiene el tipo de receptor de antígeno, así que ahora quiero analizar cómo se ven estos diferentes tipos de receptores de antígeno, ¿de acuerdo? Y comenzaré con el receptor de antígeno de células B, también conocido como anticuerpo, también conocido como inmunoglobulina. OK, entonces otro: todos son sinónimos, pero los verá en diferentes contextos. La inmunoglobulina se abrevia IG.

Y cómo se ve el anticuerpo estructuralmente, se ve así, y lo sacaré aquí abajo. Entonces estoy dibujando una bicapa lipídica que representa la membrana plasmática. El exterior de la celda va a estar arriba, así que ese es el exoplasma aquí arriba. El interior aquí abajo es el citoplasma. Y esto sería una célula B, entonces, estamos hablando aquí. Voy a dibujar solo un segmento de la membrana plasmática de las células B.

Y la B, el anticuerpo puede tener un dominio transmembrana que se extiende por la membrana plasmática, y luego hay dominios, y lo que estoy dibujando aquí es un círculo, es un dominio IG, por lo que esto va a ser igual a un dominio IG . Es solo un tipo de pliegue de proteínas que es modular, ¿de acuerdo? Entonces puedes ver mi diagrama aquí, ¿verdad? Usted ve estos como aquí, hay dos segmentos verdes etiquetados como V y C. Cada uno de ellos es un solo dominio IG. De acuerdo, es solo un pliegue modular que está separado de la otra parte de la proteína.

Bien, aquí tenemos: esta es una cadena polipeptídica que tiene un dominio transmembrana y se inserta en la membrana plasmática. El extremo N está aquí, el extremo C está aquí abajo, y cada proteína de anticuerpo tiene dos de estos péptidos largos. Y debido a que son la parte más larga de la molécula, se les conoce como cadenas pesadas, por lo que estas son las cadenas pesadas.

Y cada proteína de anticuerpo está compuesta por dos cadenas pesadas idénticas, ¿de acuerdo? Entonces estos son idénticos. Y luego también hay otro componente, que está presente aquí, y este es un polipéptido más corto. Y debido a que es cada vez más corta, se la conoce como cadena ligera. OK, esa es la cadena ligera.

Bien, así es más o menos lo que parece un anticuerpo. La parte de este receptor de antígeno que reconoce el antígeno son las puntas aquí, por lo que aquí es donde se une el antígeno, y puede unirse en este lado o en este lado. Esta molécula es lateralmente simétrica. Un lado es idéntico al otro, ¿de acuerdo?

Ahora, el receptor de células T tiene un aspecto diferente y el receptor de células T tiene menos nombres. Se llama simplemente receptor de células T, o TCR, para abreviar. Y el receptor de células T es estructuralmente muy diferente, así que ahora estoy dibujando aquí una membrana plasmática de células T. Aquí está la membrana plasmática. El exoplasma, de nuevo, está activo. El citoplasma está debajo de esta membrana plasmática.

Y el receptor de células T tiene dos cadenas. Uno se llama alfa y el otro es beta, y tiene menos repeticiones de inmunoglobulina, de modo que puede ver que solo tiene este tipo de sistema más pequeño aquí, donde tiene una cadena alfa y beta. Y en este caso, esta región reconoce el antígeno, ¿de acuerdo? Entonces, básicamente, el receptor de células T, o su punta, interactúa con el antígeno.

Ahora, el receptor de células B, o el anticuerpo, tiene diferentes formas, así que hablemos de las diferentes formas. Y estos se muestran en mi diapositiva de arriba, ¿verdad? Así que aquí ve, aquí hay un anticuerpo que tiene un dominio transmembrana y está anclado en la membrana plasmática, pero hay otra forma que carece de ese dominio transmembrana, y en lugar de ser una proteína de membrana integral, se secreta en la sangre, de acuerdo. ?

Entonces, las formas del receptor de células B son una forma unida a la membrana, que es inicialmente la forma en que se presenta este anticuerpo, pero más adelante, puede secretarse, y esto a menudo cambia cuando hay una infección, ¿de acuerdo? Entonces, una vez que tiene un virus o una bacteria en su sistema, entonces las células B bombean la forma secretada del anticuerpo para combatir la infección, ¿de acuerdo? Por el contrario, para el receptor de células T. Para el receptor de células T, solo hay una forma, que es la forma unida a la membrana, ¿de acuerdo? Entonces, para los receptores de células T, es solo de membrana.

Bien, otra cosa que difiere entre estos receptores de centros de antígenos son los tipos de antígenos que se reconocen. Entonces, los anticuerpos pueden reconocer todo tipo de moléculas diferentes, ¿de acuerdo? Son muy promiscuos, pero ... y un anticuerpo determinado no es promiscuo. Un anticuerpo dado reconocerá una estructura muy específica, pero la posibilidad de los anticuerpos es que puedan reconocer moléculas pequeñas. Pueden reconocer proteínas, pueden reconocer ADN, pueden reconocer carbohidratos, entiendes la idea, ¿verdad? Realmente pueden reconocer una amplia gama de diferentes tipos de moléculas.

Por el contrario, el receptor de células T está más restringido porque los receptores de células T reconocerán péptidos o secuencias cortas de aminoácidos. Entonces reconoce péptidos, y estos péptidos se presentan a la célula T en un tipo de molécula presentada por el complejo MHC. Hay dos clases, 1 y 2, y hablaremos de esto en detalle en la conferencia del viernes. Así que solo quiero señalar la diferencia en los tipos de antígenos que se pueden reconocer aquí, y hablaremos exactamente de lo que eso significa el viernes.

Bien, ahora tenemos que hablar sobre las asombrosas propiedades del sistema inmunológico. La primera es qué tan específico es, su especificidad, y creo que esta es una propiedad realmente asombrosa, la capacidad de discriminar realmente entre moléculas muy relacionadas, ¿verdad? Y esto es esencial para que la inmunidad funcione bien. Quiere reconocer cosas que nuestros agentes extranjeros que han invadido su sistema. No desea reconocer proteínas y estructuras que están presentes de forma nativa en su cuerpo, porque si su sistema inmunológico hiciera eso, tendría una enfermedad autoinmune, por lo que esta especificidad es realmente crucial para la función del sistema inmunológico.

Así que ahora quiero hablar de cómo es que el sistema inmunológico alcanza niveles tan altos de especificidad, y la forma en que quiero ilustrar esto es que quiero reducir esto rápidamente. Entonces, si consideramos la estructura del anticuerpo, estos diferentes dominios son diferentes en eso, en cuán variables son, por lo que algunos son variables. Entonces, este dominio aquí para la cadena pesada es el dominio variable de la cadena pesada, que simplemente abreviaré VH, y luego estos otros dominios de inmunoglobulina son constantes, lo que significa que no tienen mucha variación en la secuencia. Al igual que la cadena pesada, hay un dominio variable para la cadena ligera, que abreviaré VL, y luego hay un dominio constante para la cadena ligera, ¿de acuerdo?

Entonces, lo que quiero hacer ahora es considerar cuál es la variación de secuencia aquí en este anticuerpo, es la misma aquí. Esto es lo mismo aquí. Tiene un dominio variable para la cadena pesada y un dominio variable para la cadena ligera. Así que consideremos la secuencia de aminoácidos de la molécula de anticuerpo específicamente en esa parte variable de la proteína.

Entonces, digamos que podríamos tomar anticuerpos individuales y definir su secuencia desde el extremo hasta el extremo C-terminal. Eso sería desde la punta hasta el final aquí. Entonces, si tomamos varios anticuerpos diferentes y alineamos su secuencia de aminoácidos, entonces, lo que soy, no estoy escribiendo una secuencia de aminoácidos, solo estoy ilustrando como un tipo particular de experimento computacional que podrías hacer .

Entonces, estas serían secuencias de aminoácidos alineadas donde cada una de ellas representa un anticuerpo diferente, digamos, un polipéptido de cadena pesada que se produce a partir de una célula B diferente, ¿de acuerdo? Entonces, cada uno de estos es un anticuerpo diferente de una célula B única. Y luego solo consideramos el número de residuo y cuánto varía cada residuo de aminoácido a lo largo de esta secuencia.

Entonces, si alineáramos tramos de genes de anticuerpos como este y observamos cuánta variación hay, obtendría un gráfico que se ve así, ¿de acuerdo? Entonces, el eje y es la cantidad de variación y el eje x aquí es el número de residuos a lo largo de esta secuencia de polipéptidos. Y lo que ves, probablemente incluso sin el color aquí, es que hay estas tres regiones donde hay mucha variación en la secuencia de diferentes anticuerpos, ¿de acuerdo?

Así que aquí ves que el segmento azul aquí tiene mucha variación, el segmento amarillo tiene mucha variación y el segmento rojo aquí tiene posiblemente la mayor variación. Y lo que se conoce como regiones hipervariables, lo que significa que exhiben mucha variación. Otro nombre para ellos es que son regiones determinantes de la complementariedad. Complementariedad. Determinante de la complementariedad. Determinando regiones, o CDR, y hay tres de ellas, 1, 2 y 3, ¿de acuerdo?

Entonces, hay regiones en esta molécula de anticuerpo que son mucho más variables que otras, ¿de acuerdo? Entonces, ¿qué son estas regiones? Bueno, esta es una especie de estructura cristalina de ... de un anticuerpo, y puedes ver cómo se une el antígeno al final. Ese sería este extremo de la molécula o este extremo de la molécula. Y aquí puede ver un diagrama de cinta de la estructura del anticuerpo, y las regiones determinantes de complementariedad complementaria son las regiones que entran en contacto con el antígeno.

Y lo que son básicamente son aquí un pliegue IG, todo esto, y hay estos tres bucles que se extienden fuera del extremo de esta molécula, y puedes pensar en ellos como tres dedos, ¿de acuerdo? Entonces estos dedos pueden estirarse y agarrarse como una partícula extraña y / o cualquier partícula y pegarse a ella, ¿de acuerdo? Entonces, estas son las regiones variables y tienen diferencias en los aminoácidos, en la secuencia de aminoácidos, e incluso diferencias muy pequeñas en la secuencia de aminoácidos en esta parte particular del anticuerpo pueden tener un gran efecto sobre si son o no. capaz de pegarse a algo, ¿verdad? Puedes imaginar si perdiera mi pulgar, entonces ahora mismo, no puedo seguir con eso, ¿de acuerdo?

Por lo tanto, pequeñas diferencias en la secuencia de aminoácidos dan como resultado grandes cambios en la afinidad de este anticuerpo por un antígeno. Y los anticuerpos tienen secuencias diferentes, lo que significa que pueden unirse a sustancias específicas de manera diferente. Entonces, si un anticuerpo tiene un conjunto de secuencia, podría reconocer una estructura. Si tiene otra secuencia, podría reconocer otra estructura. Entonces, el simple hecho de cambiar la secuencia en estas regiones determinantes de la complementariedad tiene una gran influencia sobre a qué se unirán estas proteínas, ¿de acuerdo?

Ahora, cada célula B expresa un anticuerpo único y solo un anticuerpo único. Entonces, cada célula B de nuestro cuerpo expresa una y solo una proteína de anticuerpo, y esa proteína de anticuerpo tiene una secuencia única en la región CDR, y este anticuerpo tiene una especificidad única para un antígeno, ¿de acuerdo?

Así que aquí pueden ver en mi diagrama, tengo un montón de células B aquí. Todos expresan un anticuerpo diferente, y puede ver que la forma en que podría obtener más de un anticuerpo dado es expandir clonalmente una de estas células, y todas las células que resultan de esa expansión colonial expresarán exactamente el mismo anticuerpo. Y cuando tienes una población clonal de una célula que tiene el mismo anticuerpo, eso se conoce como monoclonal, ¿de acuerdo? Entonces, cada célula B tendrá un receptor de células B o un anticuerpo con una especificidad única.

Así que ahora la pregunta es, está bien, le dije cómo se obtiene la especificidad, pero para tener un sistema inmunológico en funcionamiento, debe tener muchas células diferentes que expresen cada una un receptor celular diferente, por lo que debe haber una manera para generar diversidad. Y la respuesta a cómo generamos diversidad tiene una conexión con el MIT. La investigación no se realizó en el MIT, pero la persona que descubrió el mecanismo ahora está en el MIT. Esta investigación fue realizada por Susumu Tonegawa, y el profesor Tonegawa, por su trabajo sobre cómo se genera esta diversidad, recibió el Premio Nobel de Medicina en 1987. Está bien, entonces el profesor Tonegawa hizo esta investigación en otro lugar, pero ahora es miembro de la facultad aquí. en el MIT.

Muy bien, diversidad. El problema de la diversidad, ¿no? Tenemos millones de células B que tienen un anticuerpo único.De acuerdo, entonces una solución a este problema sería que tenemos un millón de genes de anticuerpos diferentes, y cada clon de células B expresa uno de ellos. OK, ¿cuántos genes tenemos? ¿Alguien sabe, aproximadamente, en el orden de magnitud? ¿Tenemos un millón? ¿Que es eso?

ADAM MARTIN: Exactamente. Sí, entonces el Sr. George ha sugerido ... Miles, creo. Sí, está bien. Miles sugirió 30.000, que es el límite superior bueno, ¿verdad? Entonces, tener un millón de genes de anticuerpos suena un poco inviable, ¿de acuerdo? Entonces, básicamente, es imposible para nosotros expresar tantos genes de anticuerpos o tener tantos genes de anticuerpos como anticuerpos tenemos. Simplemente no tenemos suficiente espacio en nuestro genoma, ¿de acuerdo?

Pero hay otra solución para generar diversidad, que es esencialmente una forma de barajar. Así que tenemos un solo gen de cadena pesada para los anticuerpos y tenemos dos genes para la cadena ligera, pero estos genes están compuestos por múltiples segmentos de genes. Hay múltiples segmentos de genes. Específicamente, los segmentos que componen - que generan este dominio variable están compuestos por múltiples segmentos de genes, y estos segmentos en forma de genes se barajan durante el desarrollo de la célula B para dar lugar a diferentes proteínas. Bien, entonces estos segmentos de genes se mezclan para generar esta diversidad.

Bien, ahora les muestro en la parte superior aquí, este es el locus de la cadena pesada de inmunoglobulina humana aquí. Puedes ver que es bastante grande. Hay muchos componentes. Quiero que te concentres en esto.

Así que hay ... ves en naranja, hay un segmento de gen variable y hay 45 segmentos de gen variable aquí. Aquí está esta diversidad, o segmento D, de los cuales hay 23, y luego hay seis de estos segmentos de unión o J. Bien, todas estas son partes distintas del gen. Son todas partes distintas del exón que codifica esta región variable del anticuerpo, ¿de acuerdo?

Entonces tienes múltiples segmentos de genes V, D y J. Y para generar un anticuerpo funcional, una V debe combinarse con una D, que debe combinarse con una J para esa cadena pesada, ¿de acuerdo? Entonces, tiene múltiples segmentos del gen V-D, y deben unirse para formar un anticuerpo funcional. Bien, eso se ilustra aquí. Así que aquí ven que esta es la cadena ligera. Para la cadena ligera, solo hay segmentos de genes V y J. V Para la cadena pesada, están V, D y J.

Y así, la mayoría de las células de nuestro cuerpo y las células de nuestra línea germinal, en las etapas más tempranas de desarrollo, todas tienen esta disposición, en la que todo sigue intacto. Pero durante el desarrollo de los linfocitos, específicamente en los linfocitos, hay un evento de recombinación que une los segmentos V y J o los segmentos V, D y J, ¿de acuerdo? Entonces, esto está mediado por la recombinación en los genes de cadena pesada y ligera para ese anticuerpo, ¿de acuerdo?

Entonces, esto es muy diferente de la recombinación de la que hablamos anteriormente en el semestre, donde la recombinación ocurre durante la meiosis y la formación de los gametos, ¿verdad? En ese caso, se produce una recombinación entre cromosomas homólogos. Aquí no estamos hablando de recombinación entre cromosomas homólogos. Estamos hablando de una recombinación que une y elimina segmentos a lo largo de un solo cromosoma para unir estos segmentos V y J, ¿de acuerdo? Así que esta es una especie de recombinación intracromosómica, que elimina las secuencias intermedias y une estos segmentos de genes para formar una proteína de anticuerpo funcional.

Entonces, este proceso se conoce como recombinación V (D) J, y esto es específico de linfocitos. Está bien, y eso se debe a que durante el desarrollo de las células B y T, hay una inducción de recombinasas que median esta recombinación. Entonces, en este caso, hay recombinación, que está mediada por los genes 1 y 2 que activan la recombinación, llamados RAG1 y 2, ¿de acuerdo? Entonces, estas son recombinasas específicas de linfocitos que median este reordenamiento, que unen segmentos V, D y J únicos, ¿de acuerdo?

Entonces, la diversidad proviene del hecho de que cada uno de estos segmentos V, D y J, cada segmento V, podría, esto también se aplica a los segmentos D y también a los segmentos J, tiene una secuencia única. Entonces codifica una secuencia de aminoácidos única, lo que significa que si juntas diferentes combinaciones de Vs, Ds y Js, obtienes una proteína distinta, ¿de acuerdo? Ahora, incluso si tuvieras todas las combinaciones de V, D y J, todavía no tienes la diversidad que vemos en el cuerpo humano.

Entonces, hay otro proceso que genera aún más diversidad, que es el hecho de que cuando estos segmentos se mezclan, es impreciso en que los nucleótidos se pueden insertar o eliminar a medida que estos segmentos se unen, lo que genera una mayor diversidad de aminoácidos, y esto se llama- - se llama imprecisión de unión. Entonces, esta recombinación no es precisa, pero conduce a la inserción o eliminación de nucleótidos de nucleótidos. Y si hay un múltiplo de 3 nucleótidos insertado o eliminado, entonces obtienes un anticuerpo funcional.

¿Por qué tiene que ser múltiplo de 3? Jeremy?

AUDIENCIA: De lo contrario, terminará con una mutación de cambio de marco.

ADAM MARTIN: Exactamente. ¿Derecha? Esto es y el-- esto es más parecido al lado N-terminal del gen, ¿verdad? Entonces, si inserta un nucleótido entre V y J, entonces la parte aguas abajo del gen, la parte aguas abajo del marco de lectura abierto estaría fuera de marco y no generaría una proteína funcional. Bien, entonces tiene que ser un múltiplo de 3. ¿Sí, Georgia?

PÚBLICO: ¿Cómo son los linfocitos de precisión funcional específicos? ¿O no es así?

ADAM MARTIN: Es solo que RAG1 y RAG2 se encienden específicamente en los linfocitos a medida que maduran.

PÚBLICO: ¿Y eso también afecta la inserción, el borrado?

ADAM MARTIN: Bueno, si no tienes recombinación, no puedes obtener precisión de unión, ¿verdad? Entonces la imprecisión de la unión ... o la imprecisión de la unión. La imprecisión de la unión es una consecuencia del proceso de recombinación en sí, ¿verdad? Entonces, si no tiene recombinación, no tiene ninguna imprecisión de unión porque no está generando una unión.

Bien, ahora hay una cosa más que es importante aquí, que es algo que sucede no como consecuencia de este proceso de recombinación sino como consecuencia de la activación de la respuesta de las células T, que es que además de estas variaciones, también hay algo conocido como somático. mutación. Entonces, hay una tasa de mutación elevada en el locus IG que aumenta aún más la diversidad de la secuencia de aminoácidos en estas regiones variables del anticuerpo, ¿de acuerdo? Otra forma en que se hace referencia a esto es porque puede aumentar la afinidad del anticuerpo por un antígeno, también se conoce como maduración por afinidad, por lo que son sinónimos. Maduración. Maduración. De acuerdo, entonces, y esto depende de la célula T, la rama mediada por células de la inmunidad adaptada, por lo que está mediada por células T.

Entonces, otro aspecto de este proceso del que quiero hablar es que hasta que ocurra esta recombinación, el gen de la inmunoglobulina no se expresa, por lo que es esta recombinación la que conduce a la expresión del gen de la cadena pesada o de la cadena ligera, de acuerdo. ? Y eso se debe a que el potenciador es una especie de cadena descendente en el gen, y al eliminar la secuencia intermedia aquí, se coloca el promotor en el rango del potenciador, y ahora este gen se expresa, ¿de acuerdo? Pero recuerde que tiene dos copias de cada uno de estos genes. Tienes una copia de los padres y una copia de la madre, y otra característica de este sistema es que existe lo que se conoce como exclusión alélica.

Entonces, el sistema es tal que una célula B expresa solo un anticuerpo, por lo que si ambos alelos se expresan, ese no sería el caso, ¿de acuerdo? Entonces, la exclusión alélica hace que si obtiene un evento de recombinación que conduce a un anticuerpo funcional para uno de sus tipos de copias heredadas del gen, uno de sus alelos, suprime la recombinación en el otro, ¿de acuerdo? Por lo tanto, solo obtendrá uno de estos genes, una cadena pesada y una cadena ligera, expresados ​​por célula B. Bien, entonces solo se expresó un gen, de modo que cada célula B solo tiene un anticuerpo.

Bien, solo quería señalar, finalmente, que estas uniones entre los segmentos V-D y J caen justo en esta región CDR-3, por lo que son responsables del alto nivel de variabilidad en la CDR o región 3 hipervariable. De acuerdo, y debido a la exclusión alélica, cada célula B expresa solo un anticuerpo, ¿de acuerdo? Entonces, todas las proteínas de anticuerpos expresadas por esa célula serán exactamente iguales.

Bien, ahora la última propiedad del sistema inmunológico de la que tenemos que hablar es la memoria. Entonces, el sistema inmunológico necesita poder recordar los agentes infecciosos pasados ​​que ha experimentado, y por eso necesita ... Supongo que estamos personificando aquí, pero necesita algún tipo de memoria, ¿verdad? Necesita la capacidad de recordar esto, ¿de acuerdo? Y este es el principio detrás de la vacunación, ¿verdad?

La forma en que funcionan las vacunas es poner uno de estos agentes extraños atenuados o inactivados, de modo que su cuerpo pueda recordar eso más adelante, cuando obtenga el trato real, y pueda combatirlo, ¿de acuerdo? Entonces el cuerpo tiene que poder recordar. Y de varias formas en que esto se manifiesta, si comparamos una infección primaria, la primera vez que ve un agente infeccioso, versus una infección secundaria, tienen respuestas muy diferentes desde el punto de vista del sistema inmunológico adaptativo, ¿de acuerdo?

Entonces, si consideramos el retraso antes de que su sistema inmunológico adaptativo realmente despegue, la respuesta primaria demora entre cinco y 10 días, por lo que se retrasa un poco, mientras que la respuesta secundaria puede ser de uno a tres días, ¿de acuerdo? Entonces es más rápido. Es capaz de reaccionar más rápido cuando ve un agente infeccioso por segunda vez. Si también consideramos la magnitud de la respuesta considerando la cantidad de anticuerpos, la concentración de anticuerpos que se coloca en su sistema, entonces la respuesta primaria es menor y la magnitud de la respuesta secundaria es mayor.

Básicamente, tu cuerpo puede producir más anticuerpos contra un agente infeccioso la segunda vez que lo ve. No solo la cantidad de anticuerpos es mejor la segunda vez, sino que los anticuerpos en sí mismos son mejores anticuerpos, ¿de acuerdo? Y podemos demostrarlo si pensamos en la afinidad del anticuerpo, que es la precisión con la que el anticuerpo reconoce el antígeno, y le daré números que representan la constante de disociación de un anticuerpo frente a un antígeno determinado. Entonces, cuanto menor sea ese número, más apretada será la unión.

Entonces, para la infección primaria, la afinidad del anticuerpo es más débil del orden de 10 al séptimo molar negativo en términos de KD, y esta infección secundaria genera anticuerpos que son funcionalmente bastante mejores. Se unen mucho más fuerte. Puede ser inferior a 10 elevado al 11º molar negativo, que es subnanomolar. ¿Derecha? Esa es una interacción muy estrecha entre dos moléculas. Entonces los anticuerpos, obtienes más de ellos, y son mejores anticuerpos, ¿de acuerdo?

Entonces, lo que hace que esto sea memorable es que cuando ... lo que perdura en su cuerpo desde la primera vez que ve al agente hasta la siguiente es que hay un tipo de célula B conocida como célula B de memoria, y esta célula B de memoria expresará un anticuerpo determinado. , y ese anticuerpo será específico de la sustancia que vio anteriormente. Y debido a que la recombinación es ... esta recombinación es irreversible, entonces esa célula B recordará ese anticuerpo porque todavía está codificado en el genoma.

Entonces, la memoria resulta de que la recombinación V (D) J es irreversible y del hecho de que estas células B de memoria permanecen en su cuerpo, incluso si el antígeno no está presente, por lo que también permanecen en el cuerpo. De acuerdo, las vacunas tan efectivas generan este tipo de células, estas células B de memoria. De acuerdo, eso es importante si desea una vacuna eficaz, que tenga estas células B que retienen información sobre la infección pasada.

Muy bien, entonces, ¿qué es exactamente lo que hacen los anticuerpos? Así que hablaré sobre las funciones efectoras de los anticuerpos. Entonces, los anticuerpos pueden unirse a una sustancia extraña e interferir con la función normal, ¿verdad? Si tiene una bacteria y tal vez el anticuerpo se une a alguna parte de la bacteria para interferir con la entrada de esa bacteria en la célula, este tipo de efecto se conoce como neutralización. Si tuviera un anticuerpo que se uniera a algo como una bacteria, también podría hacer que reclutara células fagocíticas para internalizar esa bacteria y, por lo tanto, también podría inducir la fagocitosis.

Además, los anticuerpos, cuando se unen a una sustancia extraña, si esa sustancia extraña es una célula, entonces podría reclutar una célula asesina para matar esa célula, por lo que también hay un aspecto asesino en esto, ¿de acuerdo? Entonces, ¿qué hay en este diagrama aquí? Es un tipo de célula conocida como célula asesina natural que está matando a su célula objetivo, por lo que puedes pensar en esta célula como Terminator, ¿de acuerdo? Así que bien, si la célula asesina natural reconoce este objetivo aquí, entonces es hasta la vista, cariño, y esa célula está muerta, ¿de acuerdo?

Solo quiero señalar una cosa que mencioné antes, y es que los anticuerpos se pueden aprovechar para generar tratamientos para ciertos tipos de enfermedades. Y hablamos de un medicamento llamado Herceptin, o no un medicamento, sino un, es un anticuerpo, pero es un tratamiento para el cáncer de mama HER2 positivo, por lo que se usa para tratar el cáncer de mama HER2 positivo. Y realmente ha sido una buena historia de éxito en el campo del cáncer porque lo que esto, lo que es Herceptin, se derivó de un anticuerpo de ratón, por lo que este es un anticuerpo monoclonal de ratón que reconoce este receptor del factor de crecimiento HER2, que se sobreexpresa en 30% de los cánceres de mama humanos.

Y lo que es Herceptin es que los investigadores tomaron este anticuerpo de ratón y diseñaron un anticuerpo humano para tener la secuencia del ratón en sus regiones determinantes de la complementariedad, de modo que tenga un anticuerpo humano que no será eliminado por el sistema inmunológico humano, pero que sí lo hará. reconocer HER2 y reclutar células inmunes humanas a células HER2 positivas, posiblemente matando esas células o uniéndose a HER2 y de alguna manera neutralizando la actividad de HER2 en estas células cancerosas. Por lo tanto, los anticuerpos pueden ser muy útiles para la terapéutica, además de ser útiles en nuestro propio cuerpo para mediar la inmunidad.


Programa del curso

Horas de oficina: 4: 00-5: 00pm los jueves con cita previa. Se están organizando oportunidades adicionales para horas de oficina remotas.

Ubicación de la clase: Salón Byerly 013

Formato de clase: El curso se ofrecerá en el campus con una opción en línea. La logística del curso está diseñada para acomodar la participación de los estudiantes en línea, ya sea en vivo o con grabaciones de las conferencias.

Visión general: Este curso emprende una exploración multidisciplinaria de la función reproductiva en humanos, incluida la fisiología y la evolución, así como el impacto en el comportamiento y la sociedad. Los ejemplos en otras especies que van desde la fisiología reproductiva estacional y el comportamiento de los ciervos hasta los efectos de la testosterona en las vocalizaciones y el comportamiento de los pájaros cantores ayudan a proporcionar perspectivas sobre el complejo proceso de reproducción humana y la complejidad de su regulación por hormonas. La capacidad de los humanos para comprender y manipular la influencia de estas hormonas ha tenido un impacto en nuestras vidas, el sistema de salud y la sociedad. El impacto en la sociedad varía desde avances significativos en la salud de la mujer hasta controversias apasionadas sobre la limitación de la reproducción y escándalos relacionados con el uso de andrógenos en los deportes. Los diferentes impactos de los andrógenos y los estrógenos en la cognición y el comportamiento son un campo en evolución en la neurociencia, los negocios y la política.

Las conferencias serán interactivas e incluirán actividades en grupos pequeños para la resolución de problemas.

Horario de conferencias con asignaciones de lectura:

Nota: Las lecturas asignadas a cada conferencia deben leerse antes de la lectura. La excepción será el folleto de oxitocina que se puede leer después de la conferencia. Gran parte de la lectura es fisiología básica que será necesaria para comprender completamente la conferencia. La información que ya conoces en la lectura se puede hojear.

  • Resumen del curso.
  • Evolución y reproducción.
  • ¿Por qué tener reproducción sexual?
  • Descripción general de endocrinología y reproducción.
    • Los ejes hipotalámico-pituitario-gonadal.
    • El sistema suprarrenal
    • El eje de la hormona del crecimiento
    • Metabolismo energético, leptina y reproducción.
    • Fisiología de las hormonas y sus receptores.
    • Evolución de la estrategia reproductiva humana:
    • Formación de los gametos
    • Diferenciación sexual.
    • Leer: HRB Capítulo 5 HWDI Capítulo 3.
    • Fisiología de los mecanismos de ovulación para los nacimientos únicos impactos del control de la fecundidad de la natalidad múltiple: anticoncepción y terapia de fertilidad y sus impactos sociales.
    • Influencia de la nutrición y el estrés en el ciclo ovulatorio.
    • Leer: HRB Cap 2 (pp23-40 excepto Trastornos ováricos pp33-34 y Trastornos uterinos pp35-38) OFG Surviving the First Cut HWDI Cap 5.

    17 de febrero:

    • Fisiología del embarazo:
      • fertilización
      • implantación y formación del feto y la placenta
      • evolución de la placenta y fisiología de la placenta
      • el desarrollo fetal
      • endocrinología del parto

      24 de febrero: (Conferencista invitado: Profesor Peter Ellison)

      • Repensar el dilema obstétrico en la evolución humana.
      • Lectura: Dunsworth et al. 2012 (artículo de investigación, se encuentra en el enlace "diapositivas de conferencias y lecturas del curso" en la página de inicio del curso Revisión OFG A Time to Be Born y HWDI Capítulo 5.
      • Repetición del parto
      • Embarazo y cultivo en humanos
      • Fisiología de la enfermería
        • leche y su producción
        • endocrinología de enfermería
        • efectos hormonales sobre el vínculo materno-infantil
        • efectos de la enfermería en el espaciamiento de los nacimientos: implicaciones para la supervivencia infantil y la densidad de población
        • Efectos conductuales de las hormonas implicadas en la reproducción femenina.
        • Fisiología de la reproducción masculina y andrógenos:
          • producción de esperma y andrógenos
          • Los diversos efectos de los andrógenos relacionados con la fertilidad.
          • la búsqueda de una fuente de juventud
          • esteroides en el deporte, exógenos y endógenos

          30 de marzo: (Conferenciante invitada: Profesora Meredith Reiches)

          • Ecología reproductiva: Influencia del balance energético en la reproducción.
          • Lectura: Reiches et al. 2009 (PDF que se encuentra en las lecturas del curso) OFG Acto de equilibrio
          • Estrategias de apareamiento.
          • Lectura: No hay nuevas lecturas. Del 3 de febrero, reseña Cómo lo hacemos Capítulo 3 (Del apareamiento a la concepción) y las lecturas de la semana pasada, Reiches et al. 2009 (el PDF se encuentra en las lecturas del curso) OFG Acto de equilibrio.

          13 de abril: (Conferenciante invitada: Profesora Carole Hooven)

          • Su cerebro con esteroides: cómo las hormonas moldean la cognición.
          • Lectura: Hines 2010 y McIntire & amp Hooven (ambos PDF se encuentran en la pestaña de lecturas del curso).
          • El comienzo y el final de la vida reproductiva:
          • Pubertad
          • Envejecimiento reproductivo en mujeres y hombres
          • Menopausia
          • Leer:

          27 de abril: (Conferencista invitado: Profesor Peter Ellison)

          • La endocrinología de las transiciones de la historia de la vida humana
          • Lectura: Capítulo 8 de HWDI (las páginas 204-213 son opcionales)

          4 de mayo: Conferencia invitada (Dra. Carole Hooven)

            • Su cerebro con esteroides: cómo las hormonas moldean la cognición.
            • Lectura: Hines 2010 y McIntire & amp Hooven (ambos PDF se encuentran en la pestaña de lecturas del curso).

            11 de mayo: Examen final (2h cubre todas las conferencias del curso pero solo la lectura del 23 de marzo al 27 de abril).

            Las conferencias se grabarán y estarán disponibles para su revisión.

            30% (30%) Realice pruebas en casa, reflexiones de lectura y resolución de problemas grupales en línea.

            Estudiantes universitarios: Para los estudiantes que toman el curso para obtener crédito de pregrado, las calificaciones se basarán en el examen parcial y el final, así como en las tareas para llevar a casa. Las conferencias serán seguidas por las tareas para llevar a casa que se describen a continuación. Cada tarea para llevar a casa vencerá antes de la medianoche del día anterior a la próxima conferencia.

            Graduados. Los estudiantes que tomen el curso para obtener crédito de posgrado deberán escribir una revisión de un tema en un área de su elección en el curso, explorando la literatura con más detalle en una dirección que comenzamos a abordar durante la clase.

            • Las opciones de temas serán proporcionadas por el instructor después de la 5ª conferencia (25 de febrero). Los estudiantes pueden solicitar la aprobación de un tema fuera de la lista proporcionada.
            • La revisión debe abordar en profundidad la fisiología endocrina detrás del tema seleccionado, incluidos los desarrollos recientes en el área, las preguntas pendientes y la aplicación de la fisiología a la vida real.
            • La selección del tema, incluida la solicitud de aprobación de un tema alternativo, debe enviarse antes del 9 de marzo.
            • El documento debe incluir una página de título, cuerpo y referencias.
            • El cuerpo debe tener entre 8 y 12 páginas a doble espacio, en letra Arial tamaño 11 y comenzar con una Introducción y terminar con una Conclusión. Debe incluir de 5 a 15 referencias clave.
            • El 20 de abril debe entregar un esquema detallado o un borrador del documento para que el instructor lo revise, que debe incluir al menos 3 referencias clave.
            • El artículo se calificará por minuciosidad y claridad en lugar de por extensión. La importancia y relevancia de las referencias es más importante que el número de referencias.

            Estudiantes sin créditos son bienvenidos a tomar exámenes y hacer trabajo para llevar a casa, pero esto no es obligatorio.

            Tareas para llevar a casa: Cada conferencia, excepto la última (5 de mayo), será seguida de una tarea para llevar a casa, un cuestionario a libro abierto, una tarea de resolución de problemas o una reflexión sobre la tarea de lectura. Las tareas para llevar a casa se asignarán al final de una conferencia y se entregarán antes de la medianoche del día anterior a la siguiente conferencia (es decir, 17 ½ horas antes de la próxima clase). Las preguntas del cuestionario estarán en forma de opción múltiple, complete el espacio en blanco o una respuesta corta e incluirá material tanto de la conferencia como de la lectura.

            Los ejercicios de resolución de problemas se asignarán cada dos trabajos y se realizarán en línea con los estudiantes que trabajan en colaboración en pequeños grupos asignados por su asistente técnico. La calificación del grupo se basará en la discusión / respuesta final enviada por su grupo. Las calificaciones individuales serán las calificaciones grupales ajustadas por la participación del individuo en el grupo. La participación será evaluada por los miembros del grupo. Las asignaciones plantearán una cuestión de la vida real que se resolverá en base al material presentado en clase, la lectura y su razonamiento. Por lo general, no habrá una sola respuesta correcta. Sin embargo, la respuesta debe tener sentido con respecto al material presentado en clase y la lectura asignada. Si su respuesta tiene un sentido absoluto según el material de la clase, pero no es la respuesta utilizada en la vida real, aún obtendrá crédito. De hecho, algunos de ustedes pueden encontrar respuestas mejores que las que se usan en la vida real. Las respuestas se calificarán según tengan sentido con respecto al material de la clase, minuciosidad, concisión y falta de material extraño o incorrecto.

            Exámenes: Los exámenes están destinados a ser tanto una experiencia de aprendizaje como una evaluación del conocimiento que adquiere en el curso (y cómo puede aplicarlo). Los exámenes incluirán preguntas de opción múltiple, completar el espacio en blanco, coincidencia, respuesta corta y respuesta larga. La mayoría de las preguntas serán de opción múltiple, coincidencia y respuesta corta. Las preguntas de respuesta larga plantearán una situación específica y le pedirán que describa cómo responderá un sistema endocrino a esa situación o cómo podría manipular un sistema para lograr un resultado específico. La mayoría de las preguntas provendrán de conferencias con algunas preguntas de las lecturas asignadas. Las preguntas de Vander incluirán solo material que también se cubrirá en clase. Leer el material y escuchar las conferencias proporcionará una comprensión complementaria del material. Los exámenes estarán diseñados para evaluar sus conocimientos en lugar de lo rápido que puede responder preguntas.

            Los exámenes se llevarán a cabo en el aula con arreglos remotos también disponibles de acuerdo con la política de Extension School.

            Actualizaciones: Solo los exámenes completados con bolígrafo serán aceptables para volver a calificar. Todas las solicitudes de recalificación deben realizarse dentro de una semana de la devolución del examen calificado.

            Participación en clase: Se recomienda encarecidamente la participación en clase en forma de preguntas durante la clase, tanto para aclaraciones como para ampliar la discusión en clase. También se espera la participación en sesiones de resolución de problemas en grupos pequeños durante la clase. Cada semana, se formarán pequeños grupos de miembros de la clase para crear soluciones a los problemas fisiológicos relacionados con las conferencias de esa semana.

            Sesiones de revisión: Se proporcionarán sesiones de revisión antes de cada examen y en otros momentos que la clase considere útiles. Las revisiones previas al parcial y al final se llevarán a cabo el sábado anterior al examen y se llevarán a cabo en vivo en persona y por acceso remoto. Estas sesiones se grabarán y estarán disponibles para su posterior visualización. Se ofrecerán sesiones de revisión adicionales con la frecuencia y el formato decididos con la clase.

            Política tardía: No se aceptarán tareas tardías para llevar a casa o revisiones de graduados sin aprobación previa. Si se aprueba de antemano, todavía habrá una reducción de ½ grado (por ejemplo, A- a B +) por día tarde. Esta sanción puede no aplicarse debido a circunstancias atenuantes, incluidos problemas de salud o emergencias familiares. Los exámenes parciales en otras clases no se considerarán una circunstancia atenuante.

            Textos requeridos:

            Richard E. Jones y Kristin H. Lopez, Biología de la reproducción humana (4ª edición), Elsevier, 2014

            Robert Martin, Cómo lo hacemos: la evolución y el futuro de la reproducción humana, Libros básicos, 2013

            Peter T. Ellison, En tierra fértil: una historia natural de la reproducción humana, Prensa de la Universidad de Harvard 2001

            Lectura adicional:

            También se asignarán artículos relevantes durante el curso.

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


            Características

            Personalice el aprendizaje con MasteringBiology ™.

            MaestríaBiología es el sistema líder de tareas, tutoriales y evaluaciones en línea, diseñado para mejorar los resultados al ayudar a los estudiantes a dominar conceptos rápidamente. Los estudiantes se benefician de las oportunidades para practicar habilidades básicas de alfabetización científica, utilizando recursos interactivos que crean experiencias de aprendizaje atractivas. Las actividades efectivas en MasteringBiology ayudan a los estudiantes a visualizar y comprender más los procesos biológicos complejos. Las herramientas integrales para el instructor incluyen opciones de asignación de MasteringBiology.

            Ayude a los estudiantes a desarrollar y practicar habilidades básicas de alfabetización científica en la vida cotidiana.

            • ¡NUEVO! Cinco nuevos módulos de 2 páginas en el Capítulo 1 exploran el proceso de la ciencia en mayor profundidad, incluida una discusión oportuna sobre cómo el pensamiento científico puede distinguirse de otras formas de ver el mundo, y los gráficos y tablas se utilizan para comunicar información científica.
            • ¡NUEVO! Actividades de pensamiento científico ayudar a los estudiantes a desarrollar una comprensión de cómo se lleva a cabo la investigación científica. Los temas incluyen preguntas de investigación como "¿Pueden los científicos utilizar datos de expresión genética para personalizar el tratamiento del cáncer?" y "¿Los microorganismos de nuestro tracto digestivo juegan un papel en la obesidad?"
            • ¡NUEVO! Evaluación de la ciencia en los medios Las actividades de coaching guían a los estudiantes a través de un proceso paso a paso para evaluar la autoridad, motivación y confiabilidad de las fuentes de información científica en línea. Los temas incluyen organismos genéticamente modificados, lesiones en la cabeza, bronceado y cáncer de piel, y más.
            • ¡NUEVO! Actividades basadas en la realidad desafíe a los estudiantes a aplicar las habilidades de alfabetización científica en un escenario real, como leer e interpretar una etiqueta nutricional e interpretar datos de la Sociedad Estadounidense del Cáncer.
            • Interpretación de las actividades de coaching de datos Rete a los estudiantes a practicar habilidades básicas de interpretación y análisis de datos.
            • Tú decides las actividades de coaching Explore los datos detrás de los temas candentes para guiar a los estudiantes a través de un proceso para tomar decisiones informadas.
            • GraphIt! Ocupaciones contienen preguntas de opción múltiple que se pueden asignar, calificar y rastrear en el libro de calificaciones de MasteringBiology.

            Aclare los conceptos generales y enfatice cómo la biología es relevante para la vida cotidiana.

            • ¡EXPANDIDO! Visitas guiadas en video de los módulos clave están narrados por el autor Eric Simon y presentan una breve "mini-conferencia" diseñada para guiar a los estudiantes a través del contenido del módulo, tal como se presenta en el texto. Las 21 visitas guiadas en video se pueden asignar como una actividad de entrenamiento con comentarios personalizados. Los nuevos recorridos en video para la segunda edición presentan el método científico, el crecimiento celular y la división celular, la taxonomía y clasificación, y más.
            • ¡NUEVO! Actividades del video de biología cotidiana brevemente explorar temas de biología interesantes y relevantes que se relacionen con conceptos que los estudiantes aprenden en clase. Estos 20 videos, producidos por la BBC, se pueden asignar en MasteringBiology con preguntas de evaluación y complementan las actividades de video de ABC News en la biblioteca de artículos.
            • ¡ACTUALIZADO! Actividades de actualidad se actualizan dos veces al año y contienen enlaces a artículos del New York Times.
            • ¡NUEVO! Cortometrajes del HHMI son películas con calidad de documental del Instituto Médico Howard Hughes que exploran temas desde el descubrimiento de la doble hélice hasta la evolución, con preguntas asignables.

            Logre una comprensión básica de la biología y cubra los resultados de aprendizaje de los cursos que no son de especialización.

            Texto electrónico de Pearson es una experiencia de lectura personalizada, optimizada para dispositivos móviles y fácil de usar, disponible en Mastering Biology. Permite a los estudiantes resaltar, tomar notas y revisar vocabulario clave, todo en un solo lugar, incluso sin conexión. Los videos perfectamente integrados y otros medios enriquecidos atraen a los estudiantes y les brindan acceso a la ayuda que necesitan, cuando la necesitan. Los educadores pueden compartir fácilmente sus propias notas con los estudiantes para que vean la conexión entre su texto electrónico y lo que aprenden en clase.

            Prepare experiencias memorables de aprendizaje en el aula utilizando un extenso material de apoyo para el instructor.

            Nuevo en esta edición

            MaestríaBiología es el sistema líder de tareas, tutoriales y evaluaciones en línea, diseñado para mejorar los resultados al ayudar a los estudiantes a dominar conceptos rápidamente. Los estudiantes se benefician de las oportunidades para practicar habilidades básicas de alfabetización científica, utilizando recursos interactivos que crean experiencias de aprendizaje atractivas. Las actividades efectivas en MasteringBiology ayudan a los estudiantes a visualizar y comprender más los procesos biológicos complejos. Las herramientas integrales para el instructor incluyen opciones de asignación de MasteringBiology.

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            • ¡NUEVO! Actividades de pensamiento científico ayudar a los estudiantes a desarrollar una comprensión de cómo se lleva a cabo la investigación científica. Los temas incluyen preguntas de investigación como "¿Pueden los científicos utilizar datos de expresión genética para personalizar el tratamiento del cáncer?" y "¿Los microorganismos de nuestro tracto digestivo juegan un papel en la obesidad?"
            • ¡NUEVO! Evaluación de la ciencia en los medios Las actividades de coaching guían a los estudiantes a través de un proceso paso a paso para evaluar la autoridad, motivación y confiabilidad de las fuentes de información científica en línea. Los temas incluyen organismos genéticamente modificados, lesiones en la cabeza, bronceado y cáncer de piel, y más.
            • ¡NUEVO! Actividades basadas en la realidad desafíe a los estudiantes a aplicar las habilidades de alfabetización científica en un escenario real, como leer e interpretar una etiqueta nutricional e interpretar datos de la Sociedad Estadounidense del Cáncer.
            • Interpretación de las actividades de coaching de datos Rete a los estudiantes a practicar habilidades básicas de interpretación y análisis de datos.

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            • ¡EXPANDIDO! Visitas guiadas en video de los módulos clave están narrados por el autor Eric Simon y presentan una breve "mini-conferencia" diseñada para guiar a los estudiantes a través del contenido del módulo, tal como se presenta en el texto. Las 21 visitas guiadas en video se pueden asignar como una actividad de entrenamiento con comentarios personalizados. Los nuevos recorridos en video para la segunda edición presentan el método científico, el crecimiento celular y la división celular, la taxonomía y clasificación, y más.
            • ¡NUEVO! Actividades del video de biología cotidiana brevemente explorar temas de biología interesantes y relevantes que se relacionen con conceptos que los estudiantes aprenden en clase. Estos 20 videos, producidos por la BBC, se pueden asignar en MasteringBiology con preguntas de evaluación y complementan las actividades de video de ABC News en la biblioteca de artículos.
            • ¡ACTUALIZADO! Actividades de actualidad se actualizan dos veces al año y contienen enlaces a artículos del New York Times.
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            • Así es como funciona: los estudiantes completan un conjunto de preguntas con un formato de respuesta único que también les pide que indiquen su nivel de confianza.
            • Las preguntas se repiten hasta que el alumno pueda responderlas todas correctamente y con seguridad. Una vez completados, los Módulos de estudio dinámico explican el concepto utilizando materiales del texto.
            • Estos están disponibles como tareas calificadas antes de la clase y se puede acceder a ellas en teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras.

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            Programa del curso

            Laboratorio: 8 secciones en 3151 USB (consulte su horario individual). Los laboratorios comienzan la semana del 1/11.

            Instructores:

            Dr. Kim Seed ([email protected]). Horas de oficina (cuando el Dr. Seed está dando una conferencia: Unidades 2, 4): Lunes, 4: 00-6: 00pm en 2109A Nat. Sci. (pase por la puerta del laboratorio, 2095 Nat. Sci. para llegar a la oficina) o con cita previa

            Dr. Gary Huffnagle ([email protected]). Horas de oficina (cuando el Dr. Huffnagle está dando una conferencia: Unidades 1, 3): miércoles, 3: 00-5: 00pm en 6220B MSRBIII (pase por la puerta del laboratorio, 6240 MSRBIII, para llegar a la oficina) o con cita previa

            Dr. Marc Ammerlaan ([email protected]). Horas de oficina (todo el trimestre) M10-12 en 4138C USB

            Instructores de estudiantes graduados:

            Angy Perez Martinez ([email protected]). Horas de oficina durante todo el semestre: martes, 12: 00-2: 00 pm en el 2do piso del USB Science Learning Center (2165 USB).

            Greyson King ([email protected]). Horas de oficina durante todo el semestre: miércoles, 10: 00-11: 30 am en 3091 Kraus (Nat Sci) Bldg.

            John Guittar ([email protected]). Horas de oficina durante todo el semestre: viernes, 12: 00-1: 30pm en 2010B Kraus (Nat Sci) Bldg.

            Kat Wiles ([email protected]). Horario de oficina durante todo el semestre: lunes de 11:00 a.m. a 12:30 p.m. en 2037 Kraus (Nat Sci) Bldg.

            Los GSI asistirán a todas las conferencias y también te ayudarán con los laboratorios. Los verá a menudo. Por lo tanto, considere sus GSI como fuentes primarias para preguntas sobre el material del curso.

            Estructura del curso:

            Las clases magistrales de este curso se dividirán en cuatro apartados principales, correspondientes a cada examen:

            Unidad 1: Crecimiento microbiano y metabolismo del amplificador (clases 1-7)

            Unidad 2: Genética microbiana y viral / Biología molecular (clases 9-14)

            Unidad 3: Ecología microbiana y simbiosis de amplificador (clases 16-21)

            Unidad 4: Microbiología médica y epidemiología (clases 23-27)

            Antes de cada conferencia, las diapositivas de las conferencias, así como el material de lectura complementario requerido, se publicarán en el sitio de Biology 207 Canvas. Es posible que desee imprimir diapositivas de conferencias antes de venir a clase para tomar notas.

            El laboratorio funciona al mismo tiempo que las conferencias y ayuda a reforzar el material en las conferencias; sin embargo, la clasificación del laboratorio es independiente de la de las conferencias (ver más abajo). El plan de estudios del laboratorio se distribuirá el primer día de su laboratorio.

            Usaremos i & gtclickers durante la conferencia para fomentar el compromiso con el material y para hacernos saber cuándo aclarar conceptos que pueden no haber sido completamente entendidos. Las preguntas de i & gtclicker representarán una pequeña parte de su calificación (ver más abajo).

            Materiales del curso y sitios web:

            1. La opción más económica es comprar eText. Se puede comprar en esta URL, con dos opciones, para alquiler de 180 días o "sin vencimiento":

            Tenga en cuenta que esta opción NO incluirá una copia impresa del texto. Las opciones B y C a continuación le proporcionarán una copia en papel y un texto electrónico.

            1. La siguiente opción más asequible es comprar el texto de hojas sueltas (“a la carta”), a través de las librerías de la universidad (ISBN 13: 9780321928351). Tenga en cuenta que esta opción también le dará acceso al eText.
            1. La última opción es adquirir el texto impreso en tapa dura a través de las librerías universitarias (ISBN 9780321897398). Tenga en cuenta que esta opción también le dará acceso al eText.
            1. Aplicaciones microbiológicas de Benson: Manual de laboratorio en microbiología general, 13a edición (versión corta). Esto se utilizará en el componente de laboratorio del curso.
            1. Acceda al sitio web del curso principal a través de Canvas. A través de Canvas, podrá acceder a versiones revisadas del programa de estudios, material de lectura adicional obligatorio, material de lectura "recreativo" adicional, anuncios de cursos, información de laboratorio, calificaciones y más. Probablemente revisaremos el material de lectura requerido durante el transcurso del semestre. Intentaremos anunciar cuando esto ocurra, sin embargo, es responsabilidad del estudiante verificar si hay material de lectura / programa de estudios actualizado.
            1. Compre un i & gtclicker si aún no tiene uno. Debe registrar su i & gtclicker a través del sitio Canvas del curso.

            Lectura asignada:

            El programa de estudios enumera los capítulos del libro como parte de la lectura asignada para el curso. Durante la conferencia, se destacarán las subsecciones específicas del capítulo que se cubrirán durante el examen. Durante el semestre, podemos revisar el material de lectura asignado en el programa de estudios, ya sea eliminando subsecciones específicas de la tarea y / o publicando lecturas adicionales en el sitio web de Canvas para el curso.Se publicará nuevo material de lectura antes de la conferencia para ese material y se notificará a los estudiantes de la publicación. Los programas de estudios revisados ​​se publicarán en el sitio web y los cambios se anotarán en la conferencia.

            Preguntas de i & gtClicker:

            Ocasionalmente puede haber varias preguntas de i & gtclicker cerca del comienzo de la clase sobre el material de lectura. Estas preguntas de i & gtclicker tienen como objetivo animarle a familiarizarse con el material antes de la conferencia. Tenga en cuenta que debe estar presente para poder participar en estas preguntas y recibir puntos por ellas. A lo largo de cada clase, los instructores se detendrán periódicamente para hacer preguntas a i & gtclicker sobre el material. Aunque el número de preguntas de i & gtclicker para cada clase variará, en total, representarán el 5% de la calificación del curso (20 puntos en total) durante el semestre. Recibirá crédito completo por una respuesta correcta y 80% por una respuesta incorrecta. Además, dejaremos puntos por sus cuatro "días más bajos". Estos pueden ser días en los que no pudo asistir a la conferencia si asiste a todas las conferencias, lo que significa que se eliminarán sus cuatro puntajes más bajos de i & gtclicker. Debido a esta flexibilidad incorporada en el sistema, no habrá oportunidades de recuperación para los puntos i & gtclicker. Le conviene venir a dar conferencias con regularidad y participar plenamente. Si lo hace, debería poder lograr la mayoría o todos los puntos ofrecidos por la participación de i & gtclicker.

            Exámenes (conferencias):

            Los exámenes serán una combinación de preguntas de opción múltiple y / o de respuesta corta. El material cubierto en los exámenes se extraerá principalmente del material discutido en clase, sin embargo, las preguntas se pueden extraer tanto del material de la conferencia (en diapositivas) como del material de las lecturas (incluso si no se cubrió en la clase). Nota: habrá secciones del material de lectura asignado que se resaltan en la conferencia pero no se cubren. Serás responsable de ese material en la prueba.

            TODOS Los exámenes se llevarán a cabo durante el horario regular de clases. Los exámenes NO ser de naturaleza integral. Debido a que los exámenes se llevan a cabo durante el horario de clases, no programamos exámenes alternativos. Si debe solicitar un examen de recuperación debido a una ausencia justificada, debe informar a sus instructores al menos dos semanas antes del examen para hacer los arreglos necesarios. Si pierde un examen debido a una emergencia o enfermedad inesperada, debe comunicarse con sus instructores antes de las 5:00 pm del día después del examen. Si no cumple con este plazo para notificar a sus instructores, no podrá reponer el examen.

            Calificación:

            Habrá 400 puntos posibles para la conferencia y el laboratorio combinados. El desglose es el siguiente:

            70% de la calificación total (280 puntos en total, los exámenes 1 y 2 son 75 puntos cada uno, los exámenes 3 y 4 tienen 65 puntos cada uno). No hay una final completa para este curso, y no se eliminarán las calificaciones de los exámenes.

            25% de la calificación total (100 puntos en total)

            5% de la calificación total (20 puntos en total)

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

            Estudiantes con discapacidades:

            Si desea solicitar adaptaciones especiales para una o más discapacidades, comuníquese con uno de los instructores del curso lo antes posible. Específicamente, si necesita adaptaciones especiales para el examen, informe a un instructor del curso al menos dos semanas antes del primer examen. Si aún no se ha registrado en la Oficina de Servicios para Estudiantes con Discapacidades (G-664 Haven Hall 763-3000), le recomendamos que lo haga para obtener una verificación de discapacidad y determinar las adaptaciones adecuadas. Haremos todo lo posible para hacer los arreglos necesarios para usted y su información se mantendrá estrictamente confidencial.


            S2019_Lecture_13_Reading - Biología


            C2005 / F2401 '10 - Conferencia # 13 - Síntesis de proteínas de ARN y amp

            2010 Deborah Mowshowitz y Lawrence Chasin Departamento de Ciencias Biológicas Universidad de Columbia Nueva York, NY. Última edición 26/10/2010 09:32 AM

            Folletos: 13A - tabla de códigos y estructura de tRNA amp.
            13B - Síntesis de proteínas
            12B - de la última conferencia - síntesis de ADN vs síntesis de ARN

            Nota: Para esta conferencia, la fig. y números de tabla en la sexta y séptima ed. de Becker son todos iguales. En la quinta edición, la traducción está en el cap. 20 en lugar de 22, pero la fig. y los números de tabla son los mismos.

            I. Síntesis de ADN vs síntesis de ARN. La forma más fácil de repasar la síntesis de ARN, dado que hemos hablado en profundidad de la síntesis de ADN, es comparar la síntesis de ADN y ARN. Vea el folleto 12-B.

            A. ¿Qué es lo mismo? Ver lección 12.

            • El crecimiento de la cadena de ADN es catalizado por la ADN polimerasa (y enzimas asociadas)

            • El crecimiento de la cadena de ARN está catalizado por la ARN polimerasa.

            • RNA pol. utiliza trifosfatos de ribonucleósidos (que contienen U, no T).

            • DNA pol utiliza trifosfatos de desoxirribonucleósido (que contienen T, no U).

            • El ADN es largo y de doble hebra.

            • El ARN es corto y monocatenario.

            • Plantilla = sección corta, una hebra a la vez (para sintetizador de ARN) frente a todas las dos hebras (para sintetizador de ADN)

            • ¿Por qué? Porque los arranques y las paradas son diferentes. Arranques y paradas de amplificador = secuencias en el ADN reconocidas por las enzimas = lugares donde comienza (o termina) la replicación o transcripción. Deben ser diferentes para las dos enzimas..

            • Nombres de las secuencias de inicio = sección donde se une la polimerasa
              Comienza para la síntesis de ADN = Orígenes. ADN pol. reconoce (se une a) señales de inicio para la replicación llamadas orígenes (ori).
              Comienza para la síntesis de ARN = Promotores. RNA pol. reconoce (se une a) señales de inicio para la transcripción llamadas promotores (P).

            Ver problema 7- 6

            • Síntesis de ADN: la horquilla de replicación se mueve hacia abajo, haciendo complementos de ADN para ambos hebras una nueva hebra se hace de forma continua y una discontinua. La ligasa es necesaria para la síntesis de la hebra rezagada.

            • Síntesis de ARN: la ARN polimerasa desciende por el ADN y se complementa con una hebra. o el otro (en cualquier región en particular). Por lo tanto, la síntesis de ARN es continua y no necesita ligasa.

            Consulte los problemas 7-3, 7-4, 7-8 y 7-9.

            1. Los promotores determinan la dirección de la transcripción. El promotor y la enzima son asimétricos, por lo tanto, una vez que la enzima se une, el extremo catalítico del ARN pol. está "orientado" en una dirección, y eso determina la dirección de la transcripción (y, por lo tanto, qué hebra será la plantilla).

            2. El promotor será una secuencia de doble hebra al final del gen donde comienza la ARN polimerasa (= en el extremo 3 'de la hebra molde = en el extremo 5' de la hebra sentido). Yendo a lo largo de la cadena de sentido, la forma en que generalmente se escribe el gen (5 'a 3', de izquierda a derecha), el promotor está "corriente arriba" del gen.

            II. Sentido y amplificador Antisentido

            A. ¿Por qué usar solo una hebra en una región?

            1. El argumento de la función: El ARN mensajero debe ser monocatenario para encajar en un ribosoma y ser traducido. Si estuviera presente ARN complementario al ARNm, ¿qué pasaría? El ARNm "sentido" y el ARN complementario "quotanti-sentido" se hibridarían. El bicatenario resultante ARN no sería traducido. Entonces, aunque el gen estuviera presente y se transcribiera, su producto proteico no se produciría. Esto es lo que sucedería si se transcribieran ambos capítulos.

            2. El argumento evolutivo: Si ambas hebras se utilizan para producir ARNm, no se puede optimizar una sin estropear la otra y viceversa. Si la selección natural favorece la secuencia de una hebra para que tenga una función o actividad de codificación óptimas, eso determina automáticamente la secuencia de la otra hebra. La selección natural no puede seleccionar simultáneamente las secuencias óptimas de ambas hebras (si cada hebra tiene una función independiente).

            1. ¿De qué sirve el ARN antisentido? La terapia génica (agregar ADN) debería permitirle reemplazar un gen defectuoso que está produciendo un producto ineficaz. Pero, ¿qué se puede hacer con un gen que produce demasiado producto o lo produce cuando no debería? En otras palabras, ¿cómo se silencia un gen hiperactivo? Ésta es una pregunta importante, porque se cree que la expresión inapropiada o excesiva de genes es un factor importante en la enfermedad, por ejemplo, al permitir que las células cancerosas se multipliquen cuando no deberían. El uso de tecnología anti-sentido debería permitirle silenciar un gen hiperactivo o inapropiadamente activo. (Por lo general, se añade ARN bicatenario corto en lugar de ARN antisentido monocatenario, como se explica a continuación. Véanse las figuras 23-35 y 23-36 de Becker o la figura 18.8 (16.14) de Sadava.

            2. ¿Cómo introducir ARN antisentido en las células? Hay 3 formas de hacerlo:

            una. Se puede agregar ARNm antisentido a las células . Dado que el ARN se degrada fácilmente, se utilizan ARN modificados, más resistentes a la hidrólisis, en lugar de los ARN ordinarios.

            B. Se puede producir ARNm antisentido en la célula a partir de una segunda copia del gen. La segunda copia se agrega mediante métodos de ingeniería genética y se invierte (en relación con el promotor), de modo que la segunda copia del gen se transcribe en la orientación opuesta a la copia original. Invertir un gen en relación con su promotor es equivalente a mover el promotor al extremo opuesto del gen (y darle la vuelta) invirtiendo así la dirección de la transcripción. La copia original se transcribe a partir de la hebra de plantilla habitual (transcrita) para producir ARNm, la segunda copia se transcribe a partir de la hebra complementaria (sentido) para producir ARN antisentido. Los dos ARN se hibridan entre sí y ninguno de los ARN se traduce.

            C. El ARN bicatenario (ds) puede generar ARN antisentido - Véase la fig. De Becker. 23-35 (6ª o 7ª ed no en 5ª).

            • Se puede agregar ARN ds a la célula (o la célula puede producir algo de ARN ds a partir de su ADN, ya sea de forma natural, ver ** a continuación, o debido a la ingeniería genética, como se indicó anteriormente).
            • Las células tienen enzimas normales que cortan el ARN ds largo en trozos cortos de ds, llamados ARN interferente corto (ARNip).
            • Otras enzimas degradan la hebra 'sentido' del ARN ds corto
            • El fragmento corto restante de ARN antisentido se hibrida con el ARNm y bloquea la traducción y / o desencadena la degradación del ARNm por las enzimas celulares.
            • Este fenómeno se denomina interferencia de ARN o ARNi.

            ** Las células también pueden producir su propio ARN bicatenario "normal". (Está hecho como una sola hebra, pero se dobla sobre sí mismo para formar una horquilla relativamente corta). Luego, las enzimas cortan la horquilla para generar un ARN corto que bloquea la traducción como se indicó anteriormente. Estos ARN antisentido cortos se denominan microARN en lugar de ARN de interferencia. Véase la fig. De Becker. 23-36 (6ª o 7ª ed no en la 5ª).

            3. ¿Por qué ARNi y amp / o microARN? ¿Por qué las células tienen enzimas para hacerlo y los laboratorios las usan?

            una. Las células utilizan el ARNi como defensa contra muchos virus. (La replicación de muchos virus genera ARN bicatenario largo).

            B. Regulación de la traducción en organismos multicelulares. Ésta es la función de los microARN. Se fabrican ARN precursores que se pliegan sobre sí mismos para formar horquillas. Las horquillas de doble hebra son procesadas por las enzimas celulares utilizadas en el ARNi para producir ARN "antisentido" muy cortos (aquí llamados microARN). Los microARN se hibridan con los ARNm e inhiben la traducción. Este tipo de regulación parece ser muy importante durante el desarrollo en organismos muticelulares normales.

            El premio Horowitz 2009 fue otorgado (por Columbia U.) a dos de los descubridores de microARN. Los premiados dieron conferencias el pasado mes de noviembre. Para obtener más información sobre el premio, las conferencias y la investigación de los premiados, visite http://www.cumc.columbia.edu/horwitz/

            C. El ARNi se utiliza en laboratorios para bloquear la producción (expresión de "derribo") de proteínas específicas. Se añaden ARN bicatenarios muy cortos a las células, o las células se modifican genéticamente para producir ARN bicatenarios. Es más fácil y eficaz bloquear la traducción con ARNi (ARN ds corto) que con ARN antisentido (ARN más largo, ss). El ARNi se ha utilizado ampliamente (en experimentos de laboratorio) para silenciar genes eucariotas específicos y ver qué sucede (para determinar la función de los genes).

            D. Usos terapéuticos. Actualmente se están probando muchos usos posibles y se han obtenido resultados prometedores para el tratamiento de la degeneración macular. Para una revisión de los posibles usos terapéuticos de RNAi, haga clic aquí. (Es posible que deba usar una computadora CU para acceder a este sitio). Encontrará información adicional en el sitio de Nova / PBS.

            El premio Nobel de fisiología y medicina de 2006 fue otorgado a Fire & amp Mello por el descubrimiento de la interferencia de ARN. Para obtener más información sobre RNAi, pruebe el sitio de Nova / PBS o el sitio de Ambion. Para ver un diagrama de cómo funciona, haga clic aquí.

            Para comprobar su comprensión del antisentido, consulte el problema 7-16, parte C.

            III. Corrección de pruebas. Esto se introdujo la última vez. Aquí hay una revisión y una descripción más larga. Esto no se discutirá extensamente en clase, ya que ya se han señalado los puntos principales.

            1. ¿Qué es la corrección de pruebas?

            ADN pol. puede retroceder e hidrolizar (romper) los enlaces de fosfodiéster que acaba de formar (si se colocó la base incorrecta). A esto se le llama corrección de pruebas. (En algunos textos antiguos se denomina edición, pero el término "edición" ahora se reserva normalmente para un proceso diferente). Cuando DNA pol. lecturas de prueba, cataliza la siguiente reacción:

            rxn A: cadena (n + 1 unidades de largo) + H2Cadena O & # 8596 (n unidades de largo) + XMP

            2. Recordatorio: la corrección de pruebas no es lo mismo que catalizar el reverso de la reacción de polimerización.

            3. La ADN polimerasa puede realizar una lectura de prueba, pero el ARN pol. probablemente no

            La ADN polimerasa tiene actividad exo de 3 'a 5' pero generalmente se asume que el ARN pol. no lo hace: una vez que la ARN polimerasa cataliza la formación de un enlace fosfodiéster, el enlace no puede ser hidrolizado por el ARN pol. (Pero vea ** a continuación). La lectura de pruebas permite que la ADN polimerasa haga una copia de seguridad y elimine las bases (en realidad, los nucleótidos) que se insertaron por error. Si se agrega una G al final de una cadena en crecimiento donde debería haber estado una A (frente a una T en la plantilla), la enzima puede retroceder y romper la G. Luego puede intentar agregar la base correcta (en este caso una A). Esto permite que la ADN polimerasa mantenga baja la tasa de error, como corresponde a una enzima que replica la copia de archivo de la información genética. Ver Sadava fig. 13,21 A (11,22 A). Generalmente se asume que el ARN pol. no necesita revisión, porque las moléculas de ARN son copias funcionales que pueden tolerar algunos errores (y pueden ser reemplazadas por nuevas copias transcritas del ADN).

            ** Nota: Existe alguna evidencia de que algunas ARN polimerasas pueden realizar copias de seguridad y corregir (aunque mediante un mecanismo algo diferente). No se ha determinado qué tan extendido es esto y qué tan importante es para reducir los errores (en comparación con la corrección de pruebas de ADN). Es bien sabido que la tasa de error en la síntesis de ADN es significativamente menor que la tasa de error en la síntesis de ARN. (La diferencia es de al menos un orden de magnitud y puede ser mucho mayor). Si está interesado en la evidencia experimental para la corrección de pruebas de ARN, haga clic aquí. Dado que la corrección de pruebas de ARN no está bien establecida, la ignoraremos.

            4. La lectura de pruebas y la capacidad de iniciar cadenas están vinculadas

            La tabla del folleto 12-B dice que la ADN polimerasa corrige y no puede iniciar nuevas cadenas La ARN polimerasa no corrige y puede comenzar nuevas cadenas. Estas propiedades están ligadas, porque la estructura de la ADN polimerasa que permite la corrección le impide iniciar nuevas cadenas. Dado que la ADN polimerasa puede agregarse a cadenas preexistentes, pero no puede iniciarlas por sí misma, se requiere un cebador (o primasa) para comenzar.

            Las dos secciones restantes, 5 y 6, son solo para su información. Están aquí en caso de que esté interesado, no se le harán preguntas sobre estos detalles. Si quieres saber más, consulta un texto avanzado.

            5. FYI. ¿Cómo funciona la corrección de pruebas?

            Cada polimerasa tiene un sitio de unión al sustrato que incluye la plantilla, el último nucleótido agregado a la cadena en crecimiento y el siguiente dXTP que se agregará. Con la ADN polimerasa, ambas bases, la que se acaba de agregar y la que está a punto de agregarse, se verifican en cada ronda para asegurarse de que las bases coincidan con sus complementos en la plantilla. Primero, la última coincidencia de plantilla agregada base se "vuelve a verificar" antes de que la cadena siga creciendo. Si la última base agregada resulta haber sido incorrecta (¿quizás estaba en la forma tautomérica incorrecta temporalmente y mal emparejada con la plantilla?), Entonces la enzima retrocede y elimina la última base antes de intentar agregar otra. Una vez que la enzima verifica que la última base agregada esté bien, verifica la coincidencia entre la base que se agregará y la plantilla. Si hay una coincidencia, la enzima cataliza la formación del enlace fosfodiéster. Por lo tanto, cada coincidencia de base-plantilla se verifica dos veces: una cuando la base está a punto de agregarse a la cadena de crecimiento y una vez antes de que se agregue la siguiente base.
            ARN pol. también contiene 2 nucleótidos que están a punto de unirse mediante un enlace fosfodiéster y la plantilla. Pero el ARN pol. Solo comprueba el emparejamiento entre la base a añadir y su complemento en la plantilla. Entonces, si la última base puesta estaba mal, que así sea. Sin copias de seguridad ni correcciones.

            6. FYI. ¿Por qué la corrección de pruebas afecta la capacidad para iniciar cadenas?

            La ADN polimerasa no puede iniciar cadenas porque el sitio de unión del sustrato de la ADN polimerasa debe contener tanto un nucleótido que ya forma parte de una cadena (el que se acaba de agregar) como el siguiente nucleótido que se va a colocar. Debe haber un enlace fosfodiéster que ya sea hecho, por lo que la exonucleasa 3 'a 5' tendrá algo que hidrolizar, en caso de un desajuste. Al comienzo de una cadena, no hay un nucleótido ya unido al final de una cadena, no hay cadena. Solo hay dos nucleótidos no unidos. Entonces DNA pol. no puedo empezar.
            Suponemos que el ARN pol. puede iniciar cadenas porque su sitio de unión al sustrato no necesita contener un nucleótido que ya está unido a una cadena. Puede contener dos nucleótidos y conectarlos.

            Un ejemplo de corrección de pruebas (que debería poder hacer) está en el problema 6-14, parte B-4.

            Recordatorio: Todos los tipos de ARN (ARNt, ARNm y ARNr amp) se elaboran de la misma manera a partir de una plantilla de ADN. El producto de la transcripción puede ser un ARNt, ARNm o ARNr. El ARN NO se usa como molde para producir más ARN. Entonces, ¿cómo los tres tipos de ARN "producen proteínas"? Esa es la siguiente pregunta.

            IV. Detalles de la síntesis / traducción de proteínas

            ¿Cuáles son los grandes problemas? Lo mismo que para todos los polímeros no repetidos = ¡¡Orden, energía y enzimas !! Primero nos centraremos en el orden.

            1. Se lee en trillizos yendo de 5 'a 3' . La lectura comienza en un punto fijo y luego el ARNm se lee un triplete o codón a la vez en la dirección 5 'a 3'.

            2. Tabla de códigos Consulte el folleto 13A o los textos para ver la tabla de códigos. Tenga en cuenta que la tabla enumera codones = tripletes encontrados en el ARNm (NO complementos de codones) y los aminoácidos correspondientes. Un codón especifica un aminoácido. Por ejemplo, CUA significa leucina UUU significa fenilalanina, AUG significa metionina.

            3. Puntuación. Tenga en cuenta que algunos codones significan & quotstop & quot, no un aminoácido. AUG cumple una doble función como "inicio" y "metionina". La traducción comienza en un AUG y finaliza cuando alcanza el primer codón de parada después del AUG. La forma en que se elige el AUG adecuado es diferente para procariotas y eucariotas.(Vea los textos si está interesado en los detalles). Más detalles sobre paradas y arranques la próxima vez.

            4. Líderes y remolques de amplificador. La región anterior al primer AUG no se traduce. Se llama líder, o 5'UTR (región no traducida) o 5'UTS (secuencia no traducida). La traducción generalmente se detiene antes del final del ARNm (en un codón de terminación: UAG, UAA o UGA). La región no traducida después del codón de terminación se denomina remolque, o 3 'UTR o 3' UTS.

            5. Marcos de lectura. Hay más de una forma de leer una secuencia de ácido nucleico en grupos de tres que no se superponen, dependiendo de dónde empiece. Las diferentes formas se denominan diferentes marcos de lectura. Si comienza con el primero, cuarto o séptimo. base, obtiene un marco de lectura si comienza con el segundo, quinto u octavo. obtienes el segundo, y así sucesivamente. Hay 3 posibles marcos de lectura.

            Para asegurarse de que comprende cómo usar la tabla de códigos, intente con el problema 7-12, partes A y B.

            B. Estructura / función del ARNt Para ver un video de la demostración de la clase, vea el video (archivo de Windows Media) de Peter Sloane en http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2005/lectures/tRNA.wmv

            1. Función de adaptador - ¿Cómo sabe el celular que se cumple AUG y CUA es leu? Tiene el texto o el folleto con la tabla de códigos, pero la celda no.

            una. Transferir ARN (tRNA) = adaptador . La célula usa ARNt para hacer coincidir el codón en el ARNm (digamos AUG o CUA) con el aminoácido correspondiente (met o leu, respectivamente).

            B. Carga de enzimas. El adaptador debe llevar el aminoácido correcto. La célula usa enzimas de carga para poner los aminoácidos correctos en sus respectivos ARNt. Más detalles la próxima vez.

            • una parte (en el medio de la cadena) es complementaria al codón (= anticodón)

            • una parte (en el extremo 3 ') es el extremo aceptor: recoge el aminoácido apropiado con la ayuda de la enzima adecuada.

            • cuando el ARNt se pliega en 3D, el extremo aceptor y el anticodón están en los extremos opuestos de la molécula

            3. ¿Cómo se usa el ARNt para alinear los aminoácidos (AA)? 2 AA a la vez se mantienen en su lugar mediante ARNt (para formar un enlace peptídico) - vea el folleto 13B. ¿Por qué 2? porque un ribosoma puede contener solo 2 cargado ARNt a la vez que están unidos por hidrógeno al ARNm. (Vea los detalles abajo.)

            4. El emparejamiento de ARNt / ARNm es antiparalelo - Todos los ácidos nucleicos se emparejan de forma antiparalela. Entonces, si el ARNm se escribe de la manera habitual (5 'y # 8594 3'), entonces el ARNt se alinea de la manera opuesta, 3 'y # 8594 5'. (Con el aminoácido o la cadena a su izquierda, extremo 3 '.) Anticodon se escribe a menudo 3' y # 8594 5 'para aclarar esto. Por ejemplo, si el codón es CGG, el anticodón generalmente se escribe 3 'GCC 5' no CCG (o está escrito al revés como en el folleto 13A).

            5. ¿Cómo se conectan el ARNt y el AA? El AA está unido al extremo 3 'de su ARNt respectivo mediante un enlace éster entre el extremo COOH del AA y el OH 2' o 3 'en la ribosa final (en el extremo 3'). Esto deja libre el amino del AA.

            6. Carga de tRNA. ¿Cómo se obtiene el AA correcto en el ARNt correspondiente en primer lugar y / o cómo se recarga el ARNt una vez que entrega su AA? La carga requiere enzimas y energía; lo veremos detenidamente la próxima vez. Por ahora, asumiremos que cada tRNA está cargado con su respectivo aminoácido,

            C. ¿Cómo crece la nueva cadena de péptidos? Consulte el folleto 13B o la fig. De Sadava. 14,16 (12,12) o Becker fig. 22-10.

            Para ver un video de la demostración de la clase, vea el video (archivo multimedia de Windows) de Peter Sloane en http://www.columbia.edu/cu/biology/courses/c2005/lectures/translation.wmv

            1. Cadena se suma al AA más nuevo. Cuando se forma cada enlace peptídico, la cadena en crecimiento se transfiere (del ARNt que lo contenía anteriormente) al siguiente aminoácido (todavía unido a su ARNt), y no al revés, por razones logísticas. El aminoácido más nuevo no se agrega al extremo libre de la cadena. En cambio, la cadena se agrega al aminoácido más nuevo. (El sistema actual permite que la maquinaria de traducción se deslice hacia abajo por el ARNm leyendo 2 codones adyacentes a la vez. La otra forma no lo hace).

            El catalizador para la formación de enlaces peptídicos se denomina peptidil transferasa porque la cadena peptídica en crecimiento se transfiere como se describió anteriormente. Este catalizador es parte del ribosoma.

            2. La cadena de péptidos crece amino & # 8594 carboxilo. Esto se debe a que los aminoácidos son retenidos (unidos al ARNt) por sus extremos COOH. Entonces, si la cadena debe agregarse al extremo libre del siguiente AA, debe agregarse al extremo amino del próximo AA. (Nota para aquellos que han tenido orgánicos: desde el punto de vista del mecanismo, los electrones van en sentido contrario, los electrones del amino atacan al carboxilo).

            3. Energía para la síntesis de péptidos. La energía derivada de la división del ARNt.

            cadena) impulsa la síntesis de enlaces peptídicos. En otras palabras, la conexión AA-tRNA es un enlace de alta energía. Cómo se forma a expensas de ATP se discutirá la próxima vez. (Se requiere energía adicional para unir el AA

            tRNA y mover el ribosoma por el mRNA, pero ignoraremos los detalles energéticos de esos pasos, así como las proteínas necesarias para promoverlos).

            4. Se detiene. La cadena de péptidos deja de crecer cuando la máquina de traducción llega a un codón de parada. Existen no ARNt para los codones de parada, por lo que no hay forma de que la cadena pueda seguir creciendo si sigue un codón de parada. Ver Sadava fig. 14,17 (12,13) ​​o Becker fig. 22-11.

            Para revisar la síntesis de proteínas hasta ahora y el papel del ARNt, intente el problema 7-21.

            D. ¿Cómo encajan los ribosomas?

            1. Función. Necesita algo para mantener el ARNt (dos cargados a la vez) en el ARNm mientras se conectan los aminoácidos y debe proporcionar las enzimas necesarias para formar enlaces peptídicos, etc. (¿Cuántos enlaces débiles mantienen juntos un ARNt y ARNm?)

            2. El ribosoma contiene ARN y proteínas. La retención de tRNA, etc. se realiza mediante una estructura que contiene tanto RNA (s) como proteína (s). Cualquier cosa hecha de ambos se llama RNP = ribonorteucleopagrotein o ribonorteucleoproteína pagartículo. Esta estructura particular de RNP = ARN ribosómico en su interior se llama ARN ribosómico o ARNr. Tenga cuidado de no confundir el ARN ribosómico (ARNr) y los ribosomas amp.

            Para imágenes de la estructura del ribosoma, ver Sadava fig. 14,14 (12,10) y / o Becker figs. 22-1 y amp 22-2 y tabla de amp 22-1. ) Detalles moleculares de la estructura la próxima vez.

            3. Características estructurales importantes (Ver Becker, fig. 22-2 o Sadava fig. 14.14 (12.10) Consulte el folleto 13-A.

            una. 1 sitio o surco para ARNm.

            B. 2 sitios para ARNt cargado (hibridado con ARNm) por ribosoma: estos se denominan A y P, más detalles a continuación. Estos sitios se unen tanto al ARNm como al ARNt (cargado).

            C. Un sitio para ARNt descargado Este sitio se une a ARNt vacío y usado antes de que sea expulsado del ribosoma. (Se llama E para sitio de salida). Este sitio a veces se omite en los diagramas de alargamiento. (El sitio T que se muestra en la 7ª edición de Purves probablemente no existe y debería ignorarse). El sitio E se une al ARNt pero no al ARNm.

            D. Todos los ribosomas son iguales. La proteína que se produce no depende del ribosoma.

            4. Cómo los ribosomas Moverse (Ver Becker fig. 22-7 y amp 22-10 o Sadava fig. 14.16 (12.12)

            una. Direcciones : El ribosoma se mueve hacia abajo del ARNm de 5 'a 3' (o el ARNm se desliza a través del ribosoma) a medida que el péptido se convierte en amino a carboxilo. Tanto los péptidos como los ácidos nucleicos se fabrican / leen como está escrito, de izquierda a derecha.
            La forma en que se fabrica el ARNm y cómo se traduce sucede en la misma dirección, pero la transcripción y la traducción son dos procesos separados (que generalmente están acoplados en procariotas pero no en eucariotas).

            B. Sitios A & amp P. Los dos sitios de unión para el ARNt cargado son diferentes: uno llamado A se une amino acyl tRNA & amp 1 llamado P se une pageptidil tRNA.

            C . Translocación - Movimiento de ARNm (y ARNt) en relación con el ribosoma.

            (1). Las diferencias entre los sitios A y P permiten el movimiento unidireccional.Antes de que se forme el enlace peptídico, el AA-tRNA está en el sitio A y el peptidil-tRNA está en el sitio P. Tan pronto como se forma el enlace peptídico, el ARNt en el sitio A se convierte en un peptidil-ARNt, y el ARNt en el sitio P se descarga o se vacía ARNt. Dado que los tipos de ARNt "incorrectos" se encuentran ahora en los sitios A y P, el ribosoma ya no encaja correctamente y se desplaza. un codón, cambiando el peptidil-tRNA al sitio P, el tRNA vacío al sitio E y dejando el sitio A vacío para contener el siguiente AA-tRNA. Cuando llega el siguiente AA-tRNA, el tRNA vacío o descargado se libera para ser recargado y utilizado de nuevo.

            (2). ¿Qué parte se mueve realmente? ¿Ribosoma o ARNm?

            ARNm y ribosoma: mueven un codón entre sí. En el folleto 13B, en los pasos 5 y 6, parece que el ribosoma se mueve un codón hacia el extremo 3 'del mensaje. Probablemente, el ribosoma permanece en una posición fija y el ARNm avanza un codón a través del ribosoma en la dirección 5 ', como se muestra en el paso 2 y # 8594 3. (En otras palabras, si se dibuja correctamente, el ARNm se mueve hacia la izquierda en lugar del ribosoma moviéndose hacia la derecha.)

            ARN mensajero y ARNt amp: no se mueven entre sí, sino que se juntan.

            Tenga en cuenta que el efecto es el mismo si el ribosoma o el ARNm (y los ARNt unidos) se mueven: el ribosoma y el ARNm se desplazan un codón entre sí y todos los ARNt se desplazan hacia abajo en un sitio. De cualquier forma que se mire, el resultado general es:

            • El ARNt vacío se mueve hacia el sitio E,
            • El peptidil tRNA se mueve hacia el sitio P y
            • El sitio A queda vacío, listo para el siguiente AA-tRNA.

            (3). La síntesis de proteínas consume mucha energía . El movimiento y la unión del ARNt requieren energía que ignoramos. Probablemente necesite dividir al menos 5 P de ATP (o GTP) por AA agregado si cuenta todos los pasos involucrados, no solo el crecimiento de la cadena de péptidos. Por lo tanto, la producción de proteínas es un procedimiento muy costoso y la producción de proteínas innecesarias es un desperdicio. Como resultado, ha habido una fuerte selección para la regulación eficiente de la síntesis de proteínas, cómo funciona la regulación se explicará la próxima vez. (Para la participación de GTP en la traducción, véanse las figuras 22-8 y 22-10 de Becker).

            Para revisar cómo encajan los sitios A & amp P, intente el problema 7-12, parte C.

            5. Cómo se unen los ribosomas al ARNm

            una. Adjunto. Cuando no están en uso, los ribosomas se dividen en subunidades. La celda contiene un conjunto de subunidades. Cuando comienza la traducción, una subunidad pequeña y una subunidad grande se sujetan al ARNm para formar un ribosoma y comenzar la traducción. Cuando finaliza la traducción, las dos subunidades se separan, se desprenden del ARNm y regresan al grupo, listas para usarse nuevamente.

            B. Polisomas - Más de un ribosoma puede leer un solo mensaje a la vez.
            El primer ribosoma se adhiere cerca del extremo 5 'del ARNm. Luego, el ribosoma se mueve (ver nota a continuación) por el ARNm hacia el extremo 3 ', produciendo proteína. Una vez que el ribosoma se ha movido lo suficiente hacia abajo, un segundo ribosoma puede adherirse detrás de él (en el lado de 5 ') y seguir al primer ribosoma hacia abajo en el mensaje. A medida que cada ribosoma se mueve hacia el extremo 3 ', produciendo proteína, otro ribosoma se une después hasta que todo el ARNm está cubierto de ribosomas. El ARNm permanece cubierto de ribosomas, aunque algunos ribosomas terminan y se caen del extremo 3 ', otros se adhieren continuamente al extremo 5'. El ARNm cubierto con múltiples ribosomas se llama polirribosoma o polisoma para abreviar. Sadava fig. 14,18 (12,14).

            Nota: Esta descripción asume que los ribosomas bajan por el ARNm, de 5 'a 3'. El resultado es el mismo si asume que los ribosomas permanecen quietos mientras el ARNm se mueve a través de los ribosomas, el extremo 5 'primero. (Lo que es más probable). Una vez que se ha deslizado suficiente ARNm a través del primer ribosoma, un segundo ribosoma puede adherirse al espacio en el extremo 5 'y el ARNm puede pasar a través del siguiente, y así sucesivamente.

            Para revisar los polisomas, intente el problema 7-16, parte B.

            E. La peptidil transferasa es una ribozima

            La peptidil transferasa es parte del ribosoma. La actividad catalítica es una propiedad del ARNr en la subunidad grande, no una proteína, por lo que no es realmente una enzima (catalizador hecho de proteína) sino una ribozima (catalizador hecho de ARN). Se presume que es una reliquia del "mundo del ARN" que existía antes de que el ADN y las proteínas asumieran muchas de las primeras funciones del ARN (que tiene propiedades tanto catalíticas como informativas). La peptidil transferasa no es la única ribozima, se conocen otros ARN catalíticos.
            Para obtener más detalles, consulte http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/289/5481/878. Puede acceder a este sitio desde cualquier computadora Columbia. No sé si puede obtenerlo desde una computadora personal si no está suscrito a Science Online. Tenga en cuenta que este sitio tiene & quothypernotes detallados que enumeran muchos sitios útiles para los biólogos moleculares. Si encuentra alguno de estos útiles, por favor dígaselo a la Dra. M. para que pueda contárselo a otros estudiantes. (El sitio puede tardar en cargarse, pero el enlace funciona).

            La próxima vez: No llegamos a ningún detalle de lo anterior, además de algunos detalles más importantes para terminar la traducción. Entonces (1) ¿qué sucede cuando la síntesis macromolecular comete errores y (2) cómo se regula la síntesis de proteínas en los procariotas?

            Copyright 2010 Deborah Mowshowitz y Lawrence Chasin Departamento de Ciencias Biológicas Universidad de Columbia Nueva York, NY