Информация

10.11: Защо има значение - Клетъчно деление - Биология

10.11: Защо има значение - Клетъчно деление - Биология


We are searching data for your request:

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

Защо се описват и обясняват различните етапи на клетъчното делене?

Делението на клетките е ключът към живота: от момента, в който сме заченати, ние непрекъснато се променяме и растем. Делението на клетките се извършва чрез строг цикъл, с множество етапи и контролни точки, за да се гарантират нещата недей объркай се.

Може би най-важното е, че без клетъчно делене нито един вид не би могъл да се възпроизвежда – животът просто би свършил (или би свършил отдавна). Всеки човек, както и всеки сексуално възпроизвеждащ се организъм, започва живота си като оплодено яйце (ембрион) или зигота. Впоследствие се случват трилиони клетъчни деления по контролиран начин, за да се получи сложен, многоклетъчен човек. С други думи, тази оригинална единична клетка е предшественик на всяка друга клетка в тялото. Едноклетъчните организми използват клетъчното делене като метод за размножаване.

Резултати от обучението

  • Разберете структурата и организацията на хромозомите в еукариотните клетки
  • Идентифицирайте етапите на клетъчния цикъл чрез снимка и описание на основните етапи
  • Идентифицирайте и обяснете важните контролни точки, през които преминава една клетка по време на клетъчния цикъл
  • Идентифицирайте етапите на мейозата чрез снимка и описание на основните етапи; обяснява защо мейозата включва два кръга на ядрено делене
  • Опишете и обяснете редица механизми за генериране на генетично разнообразие
  • Изследвайте кариотипите и идентифицирайте ефектите от значителни промени в броя на хромозомите

Микробна индивидуалност: как едноклетъчната хетерогенност позволява стратегии на ниво популация

Генната експресия може да бъде изненадващо динамична и шумна.

Хетерогенността от клетка до клетка в състояние на генна експресия е широко разпространено явление.

Фенотипното разнообразие може да бъде генерирано както от стохастични, така и от детерминистични механизми.

Фенотипното разнообразие може да реализира функции на ниво популация.

Голяма част от познанията ни за живота на микробите са само описание на поведението на средната популация, но съвременните технологии предоставят по-приобщаващ поглед и разкриват, че микробите също имат индивидуалност. Сега се признава, че изогенната хетерогенност от клетка до клетка е често срещана сред организмите и при различни биологични процеси. Тази хетерогенност може да бъде регулирана и функционална, а не просто да отразява толерантността към шумната биохимия. Тук разглеждаме последните постижения в нашето разбиране за микробната хетерогенност, с акцент върху разпространението на хетерогенността, механизмите, които я поддържат и как хетерогенността позволява колективна функция.


11.11: Защо е важно - Мотивация

Карол е нов мениджър, който наскоро получи отговорност за екипа за финансови отчети за нейното подразделение. Тя обядва със Сам, който е по-опитен мениджър, и започва да споделя някои от скорошните си разочарования.

&ldquoНека ти кажа какво се случи днес, Сам,&rdquo започва тя. &ldquoИмах среща с моя вицепрезидент в 9:00 ч., за да прегледам месечните ни финансови резултати. Трябваше да прегледам част от информацията с Бил от моя екип и той отново се появи късно. В резултат на това месечният ми преглед не мина много добре.&rdquo

Сам пита, &ldquoЗа първи път ли Бил закъснява?&rdquo Карол отговаря: &ldquoНе, това&rsquos се случва често напоследък. Всъщност няколко човека от моя екип започват да закъсняват по-често. Изглежда, че не&rsquot не им пука да пристигнат на работа навреме.&rdquo

&ldquoЕ,&rdquo Сам прави пауза, преди да продължи. &ldquoИзглежда, че нивата на мотивация на екипа&rsquos са ниски. Трябва бързо да направите нещо по въпроса.&rdquo

Карол е загрижена и пита Сам: &ldquoМожеш ли да ми помогнеш? Съгласен съм, че това трябва да бъде разгледано сега.&rdquo Тя и Сам се съгласяват скоро да се съберат, за да обмислят идеи.

Мотивацията е ключов фактор, влияещ върху представянето, така че това е важна концепция, която лидерите да възприемат. В този модул ще обхванем ключови теории за мотивацията и вие&rsquoll ще научите как мениджърите могат да определят цели за своя екип, за да увеличат шансовете за успех.


Биологична сложност

Сложност в динамичните системи

„Цялото“, т.е. фенотипът или болестното състояние, което се опитваме да лекуваме и предотвратим, е по-голямо от сбора на неговите части. Ето защо сложните заболявания не могат да бъдат разбрани чрез изучаване на отделни гени, сигнални пътища, поведение или експозиция на околната среда, без да се наблюдават във функционален контекст. Появата на нови свойства се развива с увеличаване на нивото на сложност: от молекули към протеини, от протеини към тъкани и т.н. Хемоглобинът е добър пример. Частта от кръвта, която транспортира кислород, се състои от четири хемопротеина [7], които нямат способността да транспортират кислород. Въпреки това, когато се комбинират, някои от оригиналните им свойства и функции, като модели на хидратация, се губят. Това, което се появява, е свойство, което отделните молекули не са имали, а именно способността да транспортират кислород. Тази концепция е важна, защото е добра аналогия за сложни заболявания, които включват много взаимодействия ген-ген и ген-среда, които създават възникващи свойства, които не присъстват в отделните компоненти.

Клетките и организмите също са разсейващи, защото са отворени системи, които непрекъснато обменят енергия и материя със заобикалящата ги среда [8]. Този обмен, протичащ при постоянно променящи се условия, създава динамика в биохимията на тялото. Пример за това как състоянието на потока се проявява на молекулярно ниво може да бъде илюстрирано с конформер молекули. Тези молекули могат да приемат различни 3-измерни пространствени подреждания, без да прекъсват химичните си връзки, като части от молекулата просто се въртят около една връзка. Формата на конформера може да бъде повлияна от заобикалящата го среда. Когато е във вода, той ще скрие своите хидрофобни странични вериги в ядрото и ще изложи полярните си групи на разтворителя. Способността им да се колебаят по този начин зависи не само от околната среда, но и от химичния им състав (например химичните им връзки). Броят на възможните геометрични форми, които една молекула може да приеме, се нарича конформационно пространство[7], което представлява изразяване на различни характерни състояния или свойства на молекулата. „Флуктуацията на формата и функцията генерира редица молекулярни състояния, които са моментни снимки на молекулата в даден момент от време“ [7]. Диапазонът от възможни свойства се нарича имотна площ. При всяко ниво на сложност пространството на имотите се променя.

Тази гъвкавост служи за адаптивност на функцията, необходима за динамичното равновесие, което допринася за оцеляването на организма. Терминът „динамично равновесие“ се използва вместо „хомеостаза“, за да се илюстрира, че пространството на състоянията е ограничено, но не и статично при здрави индивиди (например, сърдечната честота остава в ограничен диапазон, но варира значително във времето). Това важи и за ДНК веригата (двойната спирала на базовите двойки), която е навита около 8 хистонови протеини и пакетирана в нуклеозоми, които имат способността да контролират достъпа до ДНК чрез полимерази и транскрипционни фактори. Това ефективно опаковане вписва ДНК в ядрото и контролира кога и в какъв контекст ще бъде експресиран генът. Въпреки това, съществува непрекъснат обмен между ядрото, клетката и извънклетъчната среда, която влияе върху формата на нуклеозомата, промоторите, транскрипционните фактори и други молекули. По този начин нуклеозомите са динамични и могат да претърпят конформационни флуктуации във времевия диапазон от секунди до микросекунди [9]. Състоянието на молекулата във всеки даден момент не се определя само от индивидуалните свойства на нейните подкомпоненти, а от системата като цяло. (За по-пълно обсъждане на динамиката на живите състояния, моля, вижте Agutter & Wheatley [10].

Това означава, че когато правим инвитро експериментирайте и излагайте ген, рецептор или сигнален път на специфично вещество, това, което наблюдаваме, е как се държи тази молекула, когато е изложена на това специфично вещество в този конкретен контекст (напр., инвитро, или in vivo в Drosophila или имунно-компрометирана мишка). Ако използваме животински модел, е много вероятно реакцията да варира в зависимост от това колко добре функционира имунната система и от начина на експозиция (например интраперитонеална инжекция, вдишване). Преходът от това как реагира гризачът към това как реагира човек е друг голям скок. Трябва да помним, че дори когато генът на гризача е много подобен на този на хората, самата мишка е много различна [11]. Това не намалява значението на инвитро или експерименти с животински модели, но изисква предпазливост в начина, по който ги тълкуваме. Индивидуален ген, рецептор или сигнален път може да бъде маркер за прогресия на заболяването или да увеличи способността ни да прогнозираме резултата на определен етап от заболяването, но все пак да не доведе до разбиране на това как този фактор взаимодейства системно по отношение на чувствителността или етиологията на гостоприемника. Ако не разбираме етиологията, тогава нашите методи за лечение може да се фокусират върху грешните цели. Колелата са значително свързани с движението на автомобил нагоре, но не обясняват способността на автомобила да ускорява. Без мотор колелата всъщност биха се въртели само в посока надолу. Така че, въпреки че колелата са неразделна част от структурата и функцията на автомобила, разглеждането на колело в изолация не предоставя достатъчно информация, която да ни помогне да разберем какво позволява на автомобила да ускорява. За да разберем това, имаме нужда от повече информация за това как колелата, двигателят, трансмисията и горивните системи работят заедно. С други думи, имаме нужда от знания за интегрираната функция на цялата система.

За да обобщим, ограничаването на изследванията до определено ниво, било то молекулярно, тъканно, животинско или популация, не е достатъчно за разкриване на сложни заболявания при хората. Става все по-очевидно, че само трансдисциплинарни изследвания с по-широк спектър от учебни проекти и нови методи, които улесняват разбирането на нелинейните системи, ще могат да постигнат това. Математическите инструменти продължават да се разработват, за да се справят с проблема за моделиране и разбиране на сложността на тези динамични взаимодействия.

Нелинейна динамика

Терминът нелинейна динамика се отнася до променящи се условия, които не се случват по пропорционален или линеен начин. Пример за линейна зависимост би била ситуация, при която всяко увеличение на броя на изпушените кутии цигари е свързано с пропорционално намаляване на месеците на преживяемостта на пушача. Нелинейна връзка може да бъде илюстрирана от лекарство, което насърчава здравето до определена доза, но което става токсично и може да доведе до смърт над този праг. Динамиката на химичните и биологичните системи е нелинейна, което има важни последици за функцията, тъй като те показват различни пространствено-времеви модели в зависимост от здравето на системата като цяло. Повечето от системите в тялото, включително мозъчни вълни, невроендокринни секрети, сърдечни ритми, химични процеси и епигенетични механизми, са нелинейни и също така динамични. Това им позволява да се колебаят в отговор на нуждите на тялото и различните изисквания на околната среда, за да осигурят оцеляване.

Нелинейните математически методи са били успешни в обяснението на динамиката на химичните и биологични системи, както и на резултатите в клиничната медицина [12]. Дори на молекулярно ниво е доказано, че интроните (некодиращи ДНК последователности) имат забележително дълги корелации, които могат да се простират над хиляди базови двойки, докато кодиращите последователности не го правят [13, 14]. Клинично, нелинейните методи имат подобрена прогностична способност в областта на кардиологията (например, предсказване на кардиомиопатия [12]), внезапна смърт [15] и стареене [15]. Чрез подобряване на статистическите анализи на вероятността с математически методи от физиката, знанието и интерпретацията на вариациите в множество биологични сигнали са значително подобрени. Чрез този напредък научихме, че концепцията за хомеостаза, която преди е била използвана за описване на желаното състояние на телесните системи, е погрешна. Стазисът изобщо не е здравословно състояние. Здравето се поддържа от състояние на динамично равновесие, което позволява на тялото да се адаптира и реагира, като същевременно поддържа стабилност.

Една от областите на медицината, която е трудно да се разреши с линейни методи, е непредсказуемостта на системите, които внезапно преминават от клинично стабилни към клинично нестабилни (например пристъпи на астма, епилептични припадъци). Често се случва, че има малко видими индикации, че преходът е на път да се осъществи [16]. Неотдавнашен преглед на тези нелинейни преходи [16] описва състояние на „критично забавяне“, което изглежда е общо за всички системи. Преди критичните точки на преход (известни като „катастрофални бифуркации“) способността на системата да реагира на малки смущения намалява, отдалечавайки системата от гъвкавост към стазис. Критичното забавяне започва много преди точката на бифуркация, така че способността да се реагира на малки смущения може да се използва като индикатор за това колко близо е системата до критична точка. Въпреки това, в клинични ситуации като хронична астма, обикновено е невъзможно непрекъснато да се тестват реакциите на предварително определени стимули. Поради това е разработена техника за наблюдение на състоянието на биологична система с математически анализ на сигналите. Забавящият се процес в отговорите на системата показва, че флуктуациите на сигнала от момент до момент стават все по-сходни. По този начин автокорелациите във времевите модели могат да бъдат надежден индикатор за това колко близо е системата до критична промяна. Подобни техники могат да бъдат приети и за пространствени модели.

Системна биология

Повишаването на осведомеността за сложната динамика на живите системи доведе до нова област на изследване, наречена системна биология. Той еволюира отчасти поради необходимостта от изчислителни методи, които могат да се справят с нелинейността в сигналните пътища във взаимоотношенията между генотип и фенотип. Тази нужда се развива от осъзнаването, че генетичното разнообразие не отчита разнообразието от физиологични функции, нито пък го прави цис-регулаторният контрол на ДНК води директно до разбиране на функцията на организма [17]. Лошата възпроизводимост на кандидат-генните изследвания при прогнозиране на фенотипа и неспособността да се обясни променливостта на фенотипа чрез намаляване на системната сложност до свойствата на подкомпонентите доведе до признаването, че са необходими нови подходи. Въпреки че системната биология има тенденция да се фокусира върху молекулярните мрежи, тя се различава от традиционната молекулярна биология по това, че използва аналитични техники, предназначени да отчитат възникващите свойства, произтичащи от контекста, адаптивността и пластичността на функцията [18] в сигналните пътища, които допринасят за фенотипите на болестта и отзивчивост към лечението. Доказано е, че използването на нелинейни динамични мерки работи еднакво добре както за данните от „омика“, така и за биологичните ритми, представени от ЕКГ и ЕЕГ [19]. Въпреки че системната биология е дефинирана по различни начини, тя обикновено включва количествен анализ на динамичните взаимодействия между няколко компонента на една система (биологична, химична), с цел да се разбере поведението на системата като цяло, а не поведението на системата. отделни компоненти [20, 21].

Вместо да разделя отделните рискови фактори (например кръвно налягане или концентрации на липиди при ССЗ) и да ги третира така, сякаш са отделни и независими, системната биология изследва техните взаимодействия и сложността на системния отговор на лечението. Ключовата концепция е, че лечението, предназначено за един конкретен симптом (например туморен растеж), засяга множество други системи, следователно разбирането на тези взаимодействия е от съществено значение за ефикасността на лечението. Ако лечението намалява размера на тумора, но едновременно с това намалява имунологичната реакция, то може неволно да насърчи растежа на нов тумор. Ето защо подходът на системната биология е особено полезен при сложни заболявания, които включват множество системи от органи и етиологични фактори. Не би било необходимо или подходящо в прост случай на бактериална инфекция при млад и иначе здрав човек, когато е достатъчен обикновен антибиотик. Въпреки това, подобна инфекция при седемгодишна възраст с няколко съпътстващи заболявания, която се лекува с множество фармакологични режими, представлява по-сложна клинична картина и би имала полза от по-системно ориентиран подход.

Хроничните състояния, които се развиват в продължение на дълъг период от време и имат множество генетични и екологични фактори, не могат да бъдат правилно разбрани без изучаване на динамичните пространствени и времеви взаимодействия на засегнатите системи. Въпреки че тази статия се фокусира върху рака, концепциите се прилагат и за много други състояния (например сърдечно-съдови заболявания). Тези хронични състояния биха могли да се възползват много от подхода на мултидисциплинарната системна биология. Полезността на системната динамика за разбиране на чувствителността на гостоприемника и последващите последици за дизайна на изследвания, свързани с лечението, е от значение и за двете.


10.11: Защо има значение - Клетъчно деление - Биология

Въпреки че може да не преподава биология тази учебна година, Джеймс Стюарт, учител по природни науки в гимназията в Кеймбридж-Саут Дорчестър в Кеймбридж, Мериленд, планира да преподава за ваксини в своя час по екология.„В [11-ти клас] наука за околната среда говоря за динамиката на населението, общественото здраве и имунологията. Ваксинациите имат [връзки] с други здравословни проблеми. Обичам да включвам ефектите върху човешкия живот“, разказва той.

„Моята позиция като учител е да признавам гледните точки и да представям факти. [Както правя, когато преподавам за еволюцията], не казвам на учениците в какво да вярват. Представям факти и ги оставям да решат... Давам на учениците примери и ги оставям да изследват защо и как. Накарах учениците да търсят актуална информация и да им дам въпрос, за да проучат и да ги ангажирам“, твърди Стюарт.

В това време на пандемията на коронавирус той казва, че неговите ученици могат да търсят отговори на въпроси като „Защо сега нямаме ваксина [COVID-19]? Какво трябва да знаем, за да го получим?"

Някои студенти „взеха информация от новините. Насърчавам ги да разгледат изследванията зад ваксините, да разберат митовете зад тях“, обяснява той. Например, „някои знаменитости [изразиха] своята гледна точка [за вредните ваксини], но фактите говорят различно“, твърди той. „[Питвам учениците]: „Какво казват данните?“

„Винаги преподавам за ваксините. Още по-важно е нашите младежи да бъдат преподавани на истината за науката възможно най-рано“, казва Джудит Джоунс, учител по природни науки в гимназията в Уест Де Мойн, Айова. „Някога беше рядкост да имаш неваксинирани ученици. Сега е по-обикновено“, отбелязва тя.

„Все още се борим срещу последствията от дезинформацията“, твърди Джоунс. Обучавайки учениците за „фалшивия разказ за ваксините“ през тийнейджърските им години, „мога да стигна до семействата им“, след като учениците станат възрастни и имат свои собствени деца, твърди тя.

„Използвам също вредата, нанесена на репутацията на човек и репутацията на науката като цяло, като мои примери за тежките последици от неправомерно поведение/нечестност/предубеденост при експериментирането и събирането на данни/отчитането“, казва Джоунс, цитирайки опозорения британски бивш лекар Андрю Уейкфийлд, чиято дискредитирана книга свързва ваксините с аутизма.

„Открих, че в нашата учебна програма няма толкова много място за преподаване на човешкото тяло и системи, защото [това съдържание] е преместено на средно ниво“, посочва тя, „така че не е толкова обичайно да се преподава за ваксини в гимназията по биология. Можем да го включим със стандарта за йерархия в телесните системи. Учителите намират начини да го въведат."

Джоунс добавя: „Когато говоря за микроорганизми, мога да включа и ваксини. Можете да говорите за коронавирус във всеки клас [като] внесете текущи събития. Ще използвам COVID-19 като котвен феномен заради въздействието му върху целия ни живот.”

Тъй като се събират повече данни за вируса, „това, което смятахме за истина, може вече да не е вярно. Актуализирането на хипотеза, базирана на нови данни, е практика на учени“, а преподаването за нея предлага „прозорец към това, което учените правят през цялото време“, отбелязва Джоунс. По време на пандемията „наблюдаваме този процес на живо. Родителите може да са разочаровани, защото смятат, че първият отговор, който чуят от учени, е отговорът, но с повече данни трябва да променим нашия отговор. Тя добавя: „Моите ученици ми казват, че водят различни видове разговори у дома заради това, което са научили в клас. Сега преподаваме за научното инженерство и процеса на проектиране, както се случва в лабораторни условия в класната стая. Това е ново.”

Джоунс съветва преподавателите, които са нови в преподаването на ваксините, да „опознават общността си. Ако има много хора, които не са ваксинирани, разберете защо, за да сте подготвени за тези разговори и моделирайте това поведение и за учениците. Това улеснява студентите да водят тези разговори у дома.”

Тази година Джоунс казва: „Бих искал да добавя повече за това как се разработват ваксините. Надявам се, че ще има толкова много качествени ресурси. Очаквам с нетърпение да ги използвам.”

Джефри Шмид, учител по биология в гимназията Two Rivers в Two Rivers, Уисконсин, казва: „Като част от отдел за обществено здраве за моя клас по патология, използвам набор от уроци. Единият е Защита на стадото от NIH [Допълнение към учебната програма на Националните институти по здравеопазване] Възникващи и повторно възникващи инфекциозни болести, който учи за имунитета на стадото. Модифицирах го този семестър, за да използвам тази симулация на Annenberg Foundation вместо симулацията на разпространение на болестта в класа, която обикновено се използва. Също така накарах [студентите] да използват симулацията на имунитет на стадото на сайта на NIH, за да разбера [процента], необходим за получаване на имунитет на стадото срещу COVID-19. След това използвам модифицирана версия на урок от биоетика на NIH [Curriculum Supplement], който приканва учениците да разгледат данните за ваксините и да разработят държавна политика за ваксинация.

„След различен урок гледаме части от [програмата] Disease Warriors [програмата в сериала PBS] Rx for Survival, която описва кампанията за ваксинация срещу полиомиелит в Индия, заедно с това, което направиха с едра шарка и се надяват [да направят] за ХИВ . Ако времето позволява, аз също [преподавам] Трагични избори: аутизъм, морбили и казус с MMR ваксина от Националния център за преподаване на казуси в науката относно изследването на Wakefield. След това показвам някои други графики, които показват връзка с различни [състояния] и аутизъм, за да обсъдя, че корелацията не е причинно-следствена връзка."

Курсът по патология на Шмид е за юноши и възрастни и обхваща всички човешки заболявания, с раздели за бактериални заболявания, вируси, гъбички, паразити и генетика. Това е последвано от „звено по биология, след това едно по телесни заболявания, което има заболявания, които попадат в повече от една категория. Последното звено е Обществено здраве. През първата година гледахме филма Избухване“, разказва той.

Една дейност, която учениците на Шмид извършват, е да пишат държавни разпоредби относно ваксинациите. „Говорим за шанса ваксината да помогне на хората спрямо шанса болестта да навреди на хората… Студентите научават „Не става въпрос само за мен, а за всички останали.“ Те осъзнават, че докато ваксините помагат на индивида, те помагат и на уязвимите хора [които] не могат да се ваксинират и да помогнат за контролиране на разпространението и икономическите разходи на болестта“, обяснява той.

„Преподавам най-задълбочено по ваксините в моя курс по човешка анатомия, тъй като навлизаме в много подробности за имунната система. Въпреки това, тази година с водещата ваксина срещу COVID-19, която е тРНК ваксина, добавих това към моето звено за синтез на ДНК/РНК/протеин във втория курс по биология“, казва Джордан Смит, учител по естествени науки в католическото училище „Св. Патрик“. в Портланд, Мичиган. Той казва, че е открил, че „на ниво гимназия учениците не знаят много за имунната система и телесните системи. Това е абстрактна концепция, която правя подходяща за студентите."

ИРНК ваксините включват „авангардна технология“ и са „нов тип ваксина, който най-малко се разбира от хората“, твърди Смит, добавяйки, „иРНК е обещаваща, защото имаме технологията за изкуствено отпечатване на РНК без клетъчни култури и инжектиране на яйца с жив вирус." Той отбелязва, че „иРНК е била използвана във ветеринарни ваксини“ и в изследвания на „ракова ваксина – идеята за иРНК, която тялото може да използва за производство на молекули от повърхността на раковата клетка. През пролетта ще изложа студентите си по биология от втори курс на това приложение на иРНК, пример от казус."

Два ресурса, които Смит препоръчва, са статия „отнасяща се до разнообразието от видове ваксини, които се преследват срещу COVID-19“ и „това видео от TED-Ed [разясняващо] по-общо как действат ваксините“.

Той съветва учителите да не се свенят да преподават за ваксините. „Учениците от гимназията са готови да изслушат доверен възрастен и ще гледат на вас като на надежден източник на информация. Никога не е имало по-важно време да бъдем добри в това, което правим, да помогнем на нашите ученици да разберат как работи науката и да ги вдъхновим сами да влязат в науката."

„Целта ми е да помогна на [учениците] да станат потребители на здравеопазване и да разберат как работят нещата, как да говоря с лекар и да разберат отговорите“, казва Кейси Милендер, учител по природни науки в гимназията Хановер в Хановер, Ню Хемпшир. „Опитвам се да се съсредоточа върху практическото. В гимназията фокусът е върху съдържанието и фактите, но ние [също] трябва да научим защо [те са] важни, защо това има значение” за учениците, твърди тя.

„В науката разглеждаме частите и функциите на дихателната система, след това физиологията на COVID-19, какво прави с тъканите ви и защо засяга хората по различен начин“, обяснява тя.

„Едно от обясненията за движението против ваксините е, че обществото не е трябвало да страда от страха и трагедията, причинени от тези болести. През 1918 г. хората можеха да видят страданието [причинено от испанския грип]. През 2020 г. сме премахнати от него, но не виждаме как се отразява на хората“, твърди Милендер. „[Тогава има] неразрушимата природа на тийнейджърския ум: те си мислят, че това няма да им се случи и не са на правила [като социалното дистанциране]. В Китай началните ученици носят шапки с антени, които им помагат да определят колко далеч да се дистанцират от другите.”

„Всички студенти знаят за приемането на витамин С при настинка, но това беше опровергано преди години“, посочва Милендер. „Те трябва да мислят критично за това, което чуват, да мислят отвъд новините… Има толкова много места за достъп до информация как можем да разберем кое е точно? Опитвам се да представя идеи от различни източници, за да могат те да видят припокриването на информацията“, поддържа тя.

„Миналата година по време на епидемията от морбили накарах моите студенти от A&P [анатомия и физиология] да гледат документалния филм Хилеман: Опасно търсене за спасяване на децата на света той си заслужава своите 66 минути! Моето училище закупи копие от това по-рано през годината, така че използвах това като предшественик на моите ученици да изследват болестите, за които сега имаме ваксини“, казва Милендер. Тя също така използва ваксини—Calling the Shots от научната поредица на PBS NOVA. „Той говори за ползите от ваксините и включва разбиране за стадния имунитет“, отбелязва тя.

„Всичко е в това да направим анатомията и физиологията по-реални“, заключава Милендер. „В края на отдела всички мои ученици бяха силни привърженици на ваксината!“


Често купувани заедно

Преглед

„Научните изследвания се промениха много през последния век, но начините, по които учениците са научили за науката, се промениха още по-драматично. В това завладяващо и широкообхватно изследване историкът Джон Рудолф проследява огромни педагогически промени, стремежите зад тях и защо те са важни за учените и гражданите днес.Дейвид Кайзер, Масачузетски технологичен институт

„Рудолф е… лазерно фокусиран върху „как“ на класната стая по природни науки – как нейната практика варира във времето, как нейното значение се обсъжда от реформаторите и как ролята му в образованието се променя с промяната на самите училища. И за тази дискусия няма по-добро ръководство."Кристофър Дж. Филипс, наука

„Отличното описание на Рудолф за ранното научно обучение е особено актуално днес, защото не сме напреднали много в това отношение. Откровено сме нещастни да преподаваме наука на студенти, дори пред лицето на най-важните технологични постижения в човешката история... Трябва, както ни насърчава Рудолф, да модифицираме грешките си в научното образование, като подчертаваме неговата абсолютна релевантност за нашето съществуване.Дженифър Шнелман, Times Higher Education

„Защо трябва да преподаваме наука? И как трябва да го научим? Джон Рудолф предоставя първата ни задълбочена история на многото начини, които американските педагози са си представяли и инструктирали на науката през миналия век. В момент, когато „STEM“ полетата се превърнаха в почти фетиш в американската култура и образование, се надявам, че можем да спрем достатъчно дълго, за да се запитаме защо. Никой няма да може да даде добър отговор, без първо да се консултира с тази майсторска книга.Джонатан Цимерман, Университет на Пенсилвания

Как преподаваме наука е провокативен разпит в преподаването на научния метод. Изтъквайки гоблен от влияния върху политиката и практиката, Джон Рудолф предоставя проницателен исторически преглед на колебливите институционални цели на научното образование, подчертавайки социалното напрежение около преподаването на природни науки през двадесети век.Ричард Душл, Южен методистки университет

„Предлага поглед върху постепенния преход на научното образование от лабораторния метод от края на 19-ти век към сегашните научни стандарти от следващо поколение… Важно е, че Рудолф също изследва как тези методи по различен начин не са успели да допринесат за научната грамотност и как преподавателите и реформаторите могат да продължат напред в бъдещето."Избор

„Добре проучено и информативно… Всеки, който се интересува от научно образование и публична политика, трябва да намери много от стойност… Никоя програма за преобразуване на преподаването на природни науки не трябва да се опитва без солидни познания за това, което е било преди. За това знание е малко вероятно да намерите по-добър източник от книгата на Рудолф.Патрик Луфкин, Техническа комуникация


Дарвинов възглед за живота

Преглед

Идеята за наблюдение на природен феномен, предлагане на проверима хипотеза за причинно-следствена връзка, за да се обясни това явление, и след това тестване на тази хипотеза, за да се определи нейната валидност, НЕ е бил формален метод за изследване през цялата човешка история. Въпреки че процесите на "проби и грешки" при решаването на механични проблеми почти изискват поне несъзнателен "научен" процес, обясненията за това как светът IS, или защо е така НАСАМ, са насърчавани от философите много преди да се развие инструментът на науката. Много кратък преглед на раждането на науката, тъй като се отнася до изучаването и обяснението на живота, следователно е важен и поучителен за разбирането защо идеите на Дарвин са едновременно революционни и все пак – в известен смисъл – исторически очаквани.

А. Гърците

1. Хипократ (450-377 г. пр. н. е.): Той цени наблюдението и тестването, а не чистата логика - "отрежи-отвори-виж" - Вярвал в употребата, неизползването и наследяването на придобитите черти, така приета промяна в "семейството" . - Близо до ембриологичен, еволюционен подход и днес лекарите почитат неговата философия "първо, не навреди" в Хипократовата клетва.

2. Платон (427-347 г. пр. н. е.): Платон е бил обучен в питагорейската школа и е по-скоро чист философ, отколкото „натуралист“ сам по себе си. Като такъв той беше по-впечатлен от обобщенията, а не от капризите и вариациите на индивидуалния опит, тези вариации, които са толкова важни за истинското разбиране на биологията.

УНИВЕРСАЛНА ФИЛОСОФИЯ (четири догми)

  • Есенциализъм: (същностният съвършен материален свят е несъвършено отражение на тези съвършени същности/„идеали“ (ейдос). Пример за триъгълник с аналогия на пещерата.
  • Универсална хармония: есенциите образуват перфектно цяло - не могат да се променят
  • Деми-порив: творческа сила, създала есенциите
  • Душа: нетелесна "искра на живота" в живите системи, максимизирана в хората.

- се превърна в основата на западната цивилизация за 2000 години! Ернст Майр, един от най-важните биолози на 20-ти век, заявява: „Отнеха повече от 2000 години на биологията, под влиянието на Дарвин, да избяга от парализиращата хватка на есенциализма. Възходът на съвременната биология е отчасти, еманципацията от платоническото мислене".

3. Аристотел (384-322 пр. н. е.): Аристотел е първият голям философ, интересуващ се от биология. Той описва 100 вида видове и вкаменелости и написа книги по анатомия, репродуктивна биология и история на живота. Той е бил ученик на Платон и учител на Александър Велики. Той беше по-скоро емпирик от Платон, използвайки наблюдението (а не само разума), за да отговори на някои въпроси за природния свят. Наистина, на него се приписва описанието на първите формални правила на дедуктивната и индуктивната логика. Той вярваше, че знанието може да бъде открито от наблюдения (индукция), но не включи експериментален компонент към своята методология - по-скоро оценката на алтернативни, "индуцирани" хипотези е само чрез логически декуктивни разсъждения. Той утвърждава платоновите идеали за хармонично, статично цяло, с фиксирани видове, създадени от „неподвижни движещи“ в редица от просто към сложно във велика верига от битие (Scala naturae) на нарастващо съвършенство.

4. Резюме: Има доста шизоидно биологично наследство от гърците. От една страна, Аристотел и Гален предоставят много правилно (погрешно) фактологично знание за природния свят, а приносът на Аристотел в логиката е в основата на научния метод. Платоновият есенциализъм обаче, който доминира във философията на природата, би попречил на разглеждането на еволюционните идеи, а акцентът върху разума като краен арбитър на истината попречи на експерименталния подход.

Б. Персите (латинизирано име, използвано на запад)

1. Ибн ал-Хайтам (Алхазен) (965-1040): Роден в Басра (сега в Ирак), на него се приписва представянето на първия официален процес на наблюдение, хипотеза, експериментален тест с помощта на количествено и математично изчисление и заключение. В основната си работа „Книга по оптика“ (1021) той описва своите експерименти, които фалшифицират идеята, че зрението се причинява от частици, които излъчват от окото (както твърди Птолемей) или излъчват от обекта (както твърди Аристотел).

2. Ал-Бируни (973-1048 г.): Роден в днешния Узбекистан, ал-Бируни прилага научен метод в нови области, създавайки основно дисциплините на сравнителната социология (при изучаването и сравнението на културите) и експерименталната психология. Неговият принос към астрономията е още по-задълбочен, тъй като той разглежда хипотезата, че Земята се движи по елипса около слънцето и се върти около оста си ежедневно, и той измерва радиуса на Земята 600 години, преди да бъде направена правилна оценка в запад. Неговият най-ценен принос към напредъка на науката е неговото категорично разчитане на точното количествено определяне и многократните наблюдения. Той вярваше, че грешката, причинена от инстриментация или човешка грешка, може да бъде компенсирана, като се вземе средната стойност от многократните наблюдения.

3. Ибн Сена (Авицена) (980-1037): Също роден в днешния Узбекистан, Авицена е съвременник на Ал-Бируни и се смята за един от най-великите философи в историята.Въпреки че е по-близо до Аристотел, отколкото ал-Бируни, той все пак смята, че философията на Аристотел за индукция се нуждае от критичния елемент на експериментиране, за да провери заключенията. Авицена е известен преди всичко с това, че се основава на произведенията на Хипократ, Гален и Аристотел, като прави принос към медицината, използвана в цяла Европа през Средновековието.

4. Резюме: Персите са първите, които изрично описват и изучават природните явления на езика на математиката. Въз основа на аристотеловите идеи за индукция и формиране на хипотези, персите добавят критичната концепция за емпирично, количествено, репликирано експериментиране, за да проверят хипотезите. Това е научният метод.

В. Средновековието (476-1400)

1. Константин Велики (царуване 306-337 г. - Първият император на Свещената Римска империя) - Неговото обръщане към християнството сигнализира за промяна на запад от политеизма на древна Гърция и Рим към монотеизъм и принципите на едно, съвършено, статично творение се съчетават добре с доминиращата платонова философия на есенциализма.

2. Тома Аквински (1225-1274) – Аквински представи най-формалния логически аргумент за съществуването на Бог, използвайки до голяма степен телеологичния аргумент на замисъла. Събития или предмети, които се движат към цел (имат цел) първопричина „неподвижен двигател“ на Аристотел е християнският Бог на Тома. Тома изповядва "естествена теология", която предполага, че човек може да опознае повече за Бог, като изучава "Неговите дела" (природата).

3. Резюме: Обединението на политическата, религиозната и икономическата власт в Римо-католическата църква създава монолитен културен авторитет, който е устойчив на алтернативни възгледи. Църквата претендира за своя непогрешим авторитет от непогрешима Библия, така че фактите или идеите, които са в противоречие с Библията, са най-малкото погрешни, а най-много еретични алтернативни източници на истина и авторитет (като научни изследвания) са имплицитни предизвикателства за силата на църквата. През този период обаче няколко западни философи-теолози като Аквински и Робърт Гросетест (

1168-1253 преводач на Аристотел) и Роджър Бейкън (1220-1292) четат преводи на мюсюлмански философи и излагат Запада на силата на аристотеловата логика и експерименти.

Г. Ренесансът (1400 до 1700 г.)

1. Културен климат: Политическата и културна суматоха на протестантската реформация, формирането на англиканската църква и развитието на търговско съсловие и търговия, подкопават хегемонията на Римо-католическата църква и поставят по-голямо значение на познаването на механика и физическия свят. В същото време, пътешествията за откриване на Диас (1488 г.) - който заобикаля нос, без да изгори - и Колумб 1492 г.) разкриват нови видове и земи, които не са описани в Библията. Римските инквизиции, започнали през 16-ти век, са опити да се запази контрол над еретиците и техните идеи. На 16 февруари 1600 г. италианският философ Джордано Бруно е изгорен на клада за ерес - вероятно поради упоритото му насърчаване на логиката, разума и емпиризма като източник на истина, а не като религиозен авторитет. Неговата подкрепа за системата на Коперник също може да е изиграла роля. Протестантите бяха еднакво непреклонни в своите вярвания, а Джон Калвин накара Майкъл Сервет да бъде изгорен на клада за ерес през 1553 г.

2. 1543 г.: Публикуването на две произведения има дълбоко въздействие. на Николай Коперник De revolutionibus orbium coelestium (За оборотите на небесните сфери) описва хелиоцентричния модел на слънчевата система, противопоставяйки се на терасантния възглед, поддържан както от авторитета на древните (Птолемей и Аристотел), така и от Библията. Интересното е, че Коперник все още зависеше от философските предпочитания пред наблюдението – той си представяше, че планетите пътуват в кръгове, а не в елипси, защото кръгът е по-съвършена форма. По същия начин и на Андреас Везалий De humani corporis fabrica (За тъканта на човешкото тяло) е публикувана през 1543 г. Възползвайки се от ренесансовите разработки в изкуството и печата, Везалий успява да включи изящни рисунки на разчленени трупове. Чрез този емпиричен подход към човешката анатомия бяха разкрити много грешки на древните (в частност Гален). Накратко, както заключи Франсис Бейкън (1561-1626), знанието е непълно, не всичко се намира в Библията или в древните текстове, а новото знание може да се открие чрез процеса на емпирична проверка на хипотези.

3. Кеплер (1571-1630) и Галилей (1564-1642) са първите велики натурфилософи на запад, които наблягат и използват математически, експериментален подход, за да отговорят на въпроси за физическия свят. Наблюденията на Галилей за луните, обикалящи в орбита на Юпитер, и пълните фази на Венера (невъзможно за обяснение с птолемейски модел на Слънчевата система), осигуряват емпирична подкрепа за модела на Коперник. Галилей обаче все още беше обвързан с философския императив, че орбитите са перфектни кръгове. Кеплер атакува този възглед с обемни данни, събрани от него и неговия ментор Тихо Брахе. Използвайки елиптични орбити, Кеплер успя да създаде най-прецизните прогнозни модели на наличните орбити на планетите. Галилей е бил набожен католик, но е казал, че Библията казва на човек „как да отиде на небето, а не как отива небето“. В това и в стремежа си да „измери това, което е измеримо, и да направи измеримо това, което не е така“, той олицетворява количествения учен. В неговия Диалог относно двете главни световни системи (1632), той оповестява дебата за тези мирогледи. Римо-католическата църква го изправи на съд за ерес и в крайна сметка той беше принуден да се откаже от подкрепата си за модела на Коперник пред Генералния комисар на инквизицията в Рим през 1633 г. В крайна сметка той беше поставен под домашен арест (ограничен в дома си в Арчетри) до края на живота си.

4. Нютон (1642-1727): В Нютон Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) виждаме изпълнението на научния метод - формиране на проверяема обща теория. Нютон изгражда общ теоретичен модел на гравитацията и движението, който се превръща в класическа механика. Тази теория обяснява движението на земните обекти (падащи ябълки и снаряди) и елиптичния път на небесните тела. Виждаме кулминацията на императива на Аристотел както за индуктивно, така и за дедуктивно разсъждение – от конкретни наблюдения се изгражда обща хипотеза (индуктивно разсъждение). Сега използвате дедукция, за да създадете прогноза, която следва от тази хипотеза (АКО. ТОГАВА. ). И разбира се, вие подлагате прогнозата си на експериментален тест, при който е възможна фалшификация. Въпреки че други натурфилософи (терминът "учен" е въведен едва през 1830-те) са били на високо почит от някои нации, крале или покровители, Нютон е бил рицарски - което означава пълно културно приемане на този нов начин на изследване на физическия свят.

5. Резюме: През този период наблюдаваме развитието и прилагането на научния метод на запад. "Научната революция" имаше любопитен ефект върху изучаването на живота. Науката еманципира физиката, астрономията и химията от теологията, като описва постоянни, естествени, предсказващи закони и описвайки неизменната природа на елементите (алхимията е опровергана). Това потвърди платоновите възгледи за една неизменна вселена, създадена в съвършенство и оставена да работи като „часовников механизъм“. Но какво да кажем за нашето малко кътче на Вселената? Земята също ли е била статична от „началото“ и точно преди колко време е било това? Англиканският епископ Джеймс Ашър (1581-1656) прилага логическа строгост към Историята на Земята, както е разкрита в Библията, и преброява поколенията назад, определяйки, че сътворението е започнало на обяд, 23 октомври 4004 г. пр. н.е. (За страхотна книга за календарите прочетете книгата на Стивън Дж. Гулд Поставяне под въпрос на хилядолетието). Томас Бърнет (

1635-1715) пише Свещената теория на Земята (1680), разказ за земната история като буквален разказ на Битие 1. И така, и двамата заключиха, че Земята е млада, а повечето естествени философи също така заключиха, че видовете са били фиксирани от създаването им.

E. Просвещението (1700 S)

1. Културен климат: 1700-те години са бурен век в Европа, прекъснат от индустриалната революция, Американската революция и Френската революция. Идеологиите бяха разклатени до основи, а обещанието, предложено от науката, разума и индустриалната мощ, оспори идеите за социално-икономически застой и авторитарно управление.

2. Естествена теология – Следвайки мисленето на Аквински, възраждането на естественото богословие изрично разглежда богословския смисъл и релевантност на новите наблюдения, направени от науката. Основното предположение беше, че Бог е създал нещата с определена цел и че можем да разберем Божията цел, ако опишем по-пълно творението и неговото действие. Най-явната реконструкция на тези идеи е от теолога Уилям Пейли Естествена теология: или Доказателства за съществуването и атрибутите на божеството, събрани от явленията на природата (1802 г.). Тук той предоставя своя телеологически аргумент за съществуването на Бог, използвайки алегорията за "часникаря".

а. Карл Лин (1707-1778) - "Linneaus" (той латинизира собственото си име) беше "великият каталогизатор" и публикува първото издание на Systema Naturae през 1735 г. Едва през 1753 г., обаче, в Species Plantarum (Видове растения), той формализира своята процедура за използване на две имена за идентифициране на вид - латинското биномен (напр. Хомо сапиенс). Първото име е РОД, а второто се нарича „специфичен епитет“, който описва този вид и го отличава от други подобни видове, поставени в същия род. Линей също така групира тези родове (множествено число на „род“) в разряди, класове и царства въз основа на допълнителни морфологични прилики. При растенията той разчита на приликите в репродуктивните структури, тъй като много натуралисти приемат, че видовете са видове, които се възпроизвеждат само със себе си. В 10-то издание на Systema Naturae (1758), той прилага тази система и към всички животни. Най-старите научни имена на видове, използвани днес, датират от тези две произведения. Между другото, думата „вид“ е както в единствено, така и в множествено число. Няма „вид“. FYI :)

б. Жорж Луи Леклерк, граф дьо Бюфон (1707-1788) Буфон издава първия том от своята енциклопедия Histoire Naturelle през 1749 г. Ернст Майр смята Буфон за най-големия биолог на 18-ти век и Майр пише: „Няма разлика кой от авторите от втората половина на 18-ти век ще чете – техните дискусии са, в крайна сметка, просто коментари върху работата на Буфон. С изключение на Дарвин и Аристотел, не е имало друг изследовател на организмите, който да е имал толкова мащабно влияние." Той се противопостави на идеята за класификация, ако видовете са създадени отделно, тогава каква е ползата от всяка система за класификация? Той е наясно с възможността за еволюция, но я отхвърля:
„Не само магарето и конят, но и човекът, маймуните, четириногите и всички животни могат да се разглеждат като съставляващи само едно семейство. Ако се приеме, че задника е от семейството на коня и е различен от коня само защото се е отклонил от първоначалната форма, може също така да се каже, че маймуната е от семейството на човека, че е дегенерат човек, че човекът и маймуната имат общ произход, че всъщност всички семейства, както растенията, така и животните, произлизат от един и същ род и че всички животни произлизат от едно животно, от което са произлезли хода на времето, в резултат на прогрес или дегенерация, всички други раси животни. Защото, ако веднъж се докаже, че сме оправдани да създаваме тези семейства, ако се приеме, че сред животните и растенията е имало (казвам няколко вида), но дори и един, който е бил произведен в хода на пряко достойнство от друг вид, ако, например, беше вярно, че задника е само дегенерация от коня - тогава вече нямаше да има граници за силата на природата и не бива да грешим, като предположим, че с достатъчно време тя е успял от едно същество да изведе всички други организирани същества. Но това в никакъв случай не е правилно представяне на природата. Ние сме уверени от авторитета на откровението, че всички животни са участвали еднакво в благодатта на прякото Сътворение и че първата двойка от всеки вид се е появила напълно оформена от ръцете на Създателя. Histoire Naturelle (1753)

° С. Жан Батист Пиер Антоан дьо Моне, Шевалие дьо Ламарк (1744-1829) - Първоначално ботаник и учител на сина на Буфон, той става експерт по безгръбначните и вкаменелостите от мекотели от Парижкия басейн. чрез тази работа първоначалната му вяра във фиксираността на видовете се промени. В своята кулминационна работа Зоологическа философия (1809), той предполага, че видовете се променят с течение на времето, изкачвайки Scala Naturae от прости форми към сложни. Най-простите форми се произвеждат непрекъснато чрез спонтанно генериране, а видовете не са изчезнали - те еволюирали в по-сложни форми за дълги периоди от време. В допълнение към тази вертикална прогресия, те също могат да се разминават като следствие от реакцията на околната среда и предаването на чертите, които са придобили в резултат на действието на тази среда. Структурите, които са били използвани в среда, ще бъдат разработени (използване и неизползване), а след това тези новоразработени структури се предават на потомството (наследяване на придобити черти). Еволюционните идеи на Ламарк обясняват новите наблюдения на фосилното разнообразие и очевидното изчезване. В съзнанието на Ламарк изчезванията са теологически невъзможни, тъй като той вярва в пълно, хармонично творение от доброжелателен създател. Защо един доброжелателен, целенасочен създател би оставил творенията да изчезнат и няма ли загубата на някои видове да направи съвършенството на първоначалното творение несъвършено? За Ламарк видовете, които се променят в други видове, запазват цялото творение. „Може ли да не е възможно въпросните вкаменелости да принадлежат на все още съществуващи видове, но които са се променили от това време и са били превърнати в подобен вид, който сега всъщност откриваме?“ Ламарк с право се смята за първия "биолог" (той беше първият, който използва термина), който предложи истинска еволюционна хипотеза и проверим, натуралистичен механизъм, за да я обясни. За съжаление механизмът беше грешен.

д. Жорж Кювие (1769-1832) - Кювие също беше интелектуален гигант във Франция и беше врагът на Ламарк. Страхотен анатом, Кювие основа сравнителния подход в анатомията и също така основа палеонтологията на гръбначните животни. За разлика от Ламарк, той вярва, че е настъпило изчезване и той подкрепя това твърдение, като показва, че големите бозайници от миналото (мамути, гигантски земни ленивци и т.н.) не са имали съвременни живи форми (Кювие заключи, че слоновете и мамутите са различни видове, а мамутите бяха наистина изчезнали.) За разлика от идеите на Ламарк за постепенно променящи се видове, отговарящи на околната среда, Кювие насърчава идеята, че има периодични катаклизми („революции“), които убиват местната фауна и изискват повторно заселване от другаде. Тази идея стана известна като „катастрофизъм“ и застана в опозиция на „униформитаризма“ на постепенната промяна, поддържан от Ламарк и други. Кювие също така разрушава идеята за scala naturae, като я заменя с четири „разклонения“ на живота, разделени един от друг. Накрая Кювие каза, че междинните продукти, предсказани от градуалистичния еволюционен модел на Ламарк, не съществуват, и напомни на научната общност, че спонтанното поколение е било опровергано (поне за насекомите) след експериментите на Франческо Реди през 1668 г.! Той беше истински есенциалист, виждайки прекъсване във времето и през таксоните. Кювие надживя Ламарк и продължи да критикува него и идеите му. В резултат на това еволюционните идеи изпаднаха в немилост.


Защо трябва да се случи репликация на ДНК?

ДНК е като ръководството с инструкции за изграждане и експлоатация на клетка.

Обяснение:

Репликацията на ДНК трябва да се случи, защото съществуващите клетки се делят, за да произведат нови клетки.

Всяка клетка се нуждае от пълно ръководство за експлоатация, за да работи правилно. Така че ДНК трябва да бъде копирана преди клетъчното делене, така че всяка нова клетка да получи пълен набор от инструкции!

Ето видео, което използва анимиран урок, за да обясни процеса на репликация на ДНК.

Предимно за клетъчно делене

Обяснение:

По принцип всеки път, когато една клетка претърпи митоза (един вид клетъчно делене), различни ензими работят, за да разделят всяка ДНК верига наполовина и след това да заменят липсващата половина на отделените вериги със съответните нуклеотиди, оставяйки ви с две идентични вериги. Когато се копира целият геном на клетката (заедно с всички органели), клетката може да се раздели на две дъщерни клетки.
Представете си, че се разрязвате по средата и се разделяте наполовина, а след това използвате всяка половина от вас като шаблон, за да пресъздадете другата половина.
Това е биологията зад това, но изводът е, че ДНК се възпроизвежда, за да се възпроизвежда.


Клетъчно дишане и АТФ

понеделник 6 ноем
QFD: Ако нещата се объркат, не тръгвайте с тях." Роджър Барет

Основен въпрос на деня: Как диша животното? Какви органи и системи участват в този процес? Кои молекули са необходими за осъществяване на клетъчното дишане?
Академичен език: АТФ, клетъчно дишане, гликолиза, цикъл на Креб и окислително фосфорилиране

Тази седмица учебна цел: NGSS LS 1-5 Използвайте модел, за да илюстрирате как фотосинтезата трансформира светлинната енергия в съхранявана химическа енергия.
.
Учениците ще знаят и могат да разберат:
Живите организми осъществяват жизнени процеси, за да оцелеят
както е показано от: вземане на правилни бележки на Корнел,
Фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми на Земята, както е показано от техните брошури
Обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (например рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравнявайки и противопоставяйки фотосинтезата и реакциите на клетъчното дишане
Определете кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
Клетките извършват химични трансформации, които използват енергия за синтеза или разграждането на органични съединения

Днешната цел за ефективност:
1) студентите ще вземат бележки на Корнел относно процеса на клетъчно дишане
2) учениците ще наблюдават своите биоми и записват наблюдения
3) Студентите ще видят филмов клип за клетъчното дишане и пълни въпроси относно процеса на клетъчно дишане и ще обяснят взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (рециклиране на кислород и въглероден диоксид),
И да може да сравнява и контрастира фотосинтезата и клетъчното дишане
Домашна работа: напишете параграф, за да определите кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
http://www.ehow.com/how-does_5466091_role-enzymes-cellular-respiration.html


вторник 7 ноем
QFD: Доверете се на себе си. Знаеш повече, отколкото си мислиш.” — д-р Бенджамин Спок

Основен въпрос на деня: Анализирайте кои молекули са от съществено значение за осъществяването на аеробното дишане? Защо ? Обяснете с няколко изречения
Академичен език: клетъчна енергия, ферментация, цикъл на Кребс, верига за транспорт на електрони

Тази седмица учебна цел: NGSS LS 1-5 Използвайте модел, за да илюстрирате как фотосинтезата трансформира светлинната енергия в съхранявана химическа енергия.
NGSS 1-6 Учениците, които демонстрират разбиране, могат да конструират и преразгледат обяснение въз основа на доказателства за това как въглеродът, водородът и кислородът от захарните молекули могат да се комбинират с други елементи, за да образуват аминокиселини и/или други големи въглеродни молекули.

Учениците ще знаят и могат да разберат:
Живите организми осъществяват жизнени процеси, за да оцелеят
както е показано от разследване, създаване и изграждане на биом за настаняване на растение и животно за 21 дни.
Фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми на Земята, както е показано от техните брошури
Обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (например рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравнявайки и противопоставяйки фотосинтезата и реакциите на клетъчното дишане
Определете кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
Клетките извършват химични трансформации, които използват енергия за синтеза или разграждането на органични съединения

Днешната цел за ефективност:
1) Студентите ще прочетат и проучат процеса на фотосинтезното клетъчно дишане и образуването на АТФ, като изпълнят уеб търсене (задача в класната стая на Google)

ср. 8 ноем
QFD: „Бездействието поражда съмнение и страх. Действието поражда увереност и смелост. Ако искаш да победиш страха, не седи вкъщи и не мисли за него. Излезте и се заемете.” -Дейл Карнеги
Съществен въпрос на деня: Обяснете как фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми и обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (напр. рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравняване и контрастиране на фотосинтезата и реакции на клетъчното дишане
Академичен език: всички предишни думи за този раздел

Тази седмица учебна цел: NGSS LS 1-5 Използвайте модел, за да илюстрирате как фотосинтезата трансформира светлинната енергия в съхранявана химическа енергия.
Учениците ще знаят и могат да разберат:
Живите организми осъществяват жизнени процеси, за да оцелеят
както е показано от разследване, създаване и изграждане на биом за настаняване на растение и животно за 21 дни.
Фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми на Земята, както е показано от техните брошури
Обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (например рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравнявайки и противопоставяйки фотосинтезата и реакциите на клетъчното дишане
Определете кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
Клетките извършват химични трансформации, които използват енергия за синтеза или разграждането на органични съединения

Днешната цел за ефективност:
1) учениците ще завършат тест за фотосинтеза, клетъчно дишане, осмоза и дифузия и ще постигнат 70% или по-добър резултат

четвъртък 9 ноем
QFD: Защо трябва да ме интересува какво мислят другите за мен? Аз съм такъв какъвто съм. И кой искам да бъда.” -Аврил Лавин

Основен въпрос на деня: Опишете как енергията се влива в живите същества

Учебна цел за тази седмица: NGSS LS 1-6 Учениците, които демонстрират разбиране, могат да конструират и преразгледат обяснение въз основа на доказателства за това как въглеродът, водородът и кислородът от захарните молекули могат да се комбинират с други елементи, за да образуват аминокиселини и/или други големи въглеродни молекули базирани молекули.
Учениците ще знаят и могат да разберат:
Живите организми осъществяват жизнени процеси, за да оцелеят
както е показано от разследване, създаване и изграждане на биом за настаняване на растение и животно за 21 дни.
Фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми на Земята, както е показано от техните брошури
Обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (например рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравнявайки и противопоставяйки фотосинтезата и реакциите на клетъчното дишане
Определете кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
Клетките извършват химични трансформации, които използват енергия за синтеза или разграждането на органични съединения

Днешната цел за ефективност:
1) учениците ще демонстрират разбирането си чрез създаване на ppt презентация
2) регистрация в биома
HW : Създайте концептуална карта, която демонстрира клетъчното дишане

петък 10 ноем
QFD: Вървете уверено в посоката на мечтите си и живейте живота, който сте си представяли.” — Хенри Дейвид Торо
Основен въпрос на деня: опишете как въглеродните молекули могат да се сглобят в по-големи молекули и да се използват в човешкото тяло

Учебна цел за тази седмица: NGSS 1-6 Учениците, които демонстрират разбиране, могат да конструират и преразгледат обяснение въз основа на доказателства за това как въглеродът, водородът и кислородът от захарните молекули могат да се комбинират с други елементи, за да образуват аминокиселини и/или други големи въглеродни молекули молекули.
Учениците ще знаят и могат да разберат:
Живите организми осъществяват жизнени процеси, за да оцелеят
както е показано от разследване, създаване и изграждане на биом за настаняване на растение и животно за 21 дни.
Фотосинтезата и клетъчното дишане са допълващи се процеси, необходими за оцеляването на повечето организми на Земята, както е показано от техните брошури
Обяснете взаимовръзката между процесите на фотосинтезата и клетъчното дишане (например рециклиране на кислород и въглероден диоксид), сравнявайки и противопоставяйки фотосинтезата и реакциите на клетъчното дишане
Определете кои фактори влияят върху процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане (т.е. интензитет на светлината, наличие на реагенти, температура)
Клетките извършват химични трансформации, които използват енергия за синтеза или разграждането на органични съединения

Днешната цел за ефективност:
1) ) Учениците ще завършат ppt презентации

HW: завършване на ppt презентации в понеделник


Част 2: Изграждане на полимер: Динамика на микротубулите

00:00:01.11 Здравейте, казвам се Тони Хайман. Аз съм директор на института Макс Планк
00:00:05.14 в Дрезден, Германия. И за втората част на моя разговор,
00:00:09.29 Бих искал да ви разкажа за полимерите: микротубули.
00:00:13.21 които са завладяваща част от митотичното вретено,
00:00:16.27 които илюстрирах тук в тази малка карикатура.
00:00:21.06 Ако си спомняте, в последния разговор, когато обсъждахме мащаба в биологичния анализ,
00:00:27.23 микротубулите са организация от протеинови молекули, наречени тубулин, показани тук.
00:00:35.10 И тубулиновите молекули се събират, за да организират тези микротубулни полимери.
00:00:41.19 Сега можете да разгледате микротубулите, растящи в клетките,
00:00:44.20 и в този филм можете да видите краищата на микротубулите, които растат в нашия ембрион на C. elegans.
00:00:49.25 Краищата на микротубулите са маркирани с протеин, наречен EB1,
00:00:54.02, за който е известно, че следва и разпознава само началото на микротубулите,
00:00:58.11 растящи от центрозоми.
00:01:03.09 Микротубулите имат интересна организация,
00:01:07.17 Най-отгоре ви показах димери. Ние знаем структурата на димера в детайли,
00:01:12.08 от редица различни конструктивни техники,
00:01:14.14 като кристалография, а също и от електронна микроскопия.
00:01:17.28 И димерите образуват подреждане от главата до опашката на протофиламентите,
00:01:23.01, които показах тук, използвайки техника, наречена атомно-силова микроскопия.
00:01:27.05 Но тогава тези протофиламенти се свързват една до друга,
00:01:32.11 и оформете тръба. И in vivo има около 13 протофиламента на микротубула.
00:01:38.19 И в долната част виждате микротубула чрез техника, известна като стъкловиден лед,
00:01:43.13 където можете да видите отделните протофиламенти.
00:01:46.12 Интересното при микротубулите е, че те растат от краищата си.
00:01:52.13 И така, имате полимер, който е тръба,
00:01:54.21 и отделни подединици идват в краищата и напускат краищата,
00:01:58.23 и следователно имате процент на тубулинови субединици,
00:02:02.00 и отстъпка. И растежът на микротубулите се определя от тези различни скорости.
00:02:07.21 Другото интересно нещо за микротубулите е, че те имат полярност.
00:02:12.03 И така, имате тубулинов димер, а димерът е хетеродимер,
00:02:16.09 с две различни субединици: алфа и бета.
00:02:19.22 И тези алфа-бета субединици създават полярност в микротубулата,
00:02:25.01 с бета субединицата в плюс края.
00:02:28.04 И така, бета субединицата маркира плюс края на микротубулата,
00:02:32.14 и в клетката плюсовите краища са склонни да са навън в периферията на клетката,
00:02:38.11 и минусовите краища са концентрирани в центрозомата.
00:02:42.04 И така, микротубула ще се зароди от центрозомата, ще израсне през клетката,
00:02:46.01 с плюс завършва водещо.
00:02:48.05 И така, има динамика, но има и полярност.
00:02:51.17 Сега можем да разгледаме микротубулите, растящи in vitro.
00:02:56.00 Можете да изолирате тубулин от клетките. Едно от ключовите места, от които го изолираме, е мозъкът
00:03:00.19, защото има огромно количество тубулин в мозъка, защото съставлява всички наши неврони.
00:03:06.05 И тогава можем да изследваме микротубули, растящи в епруветка, както показах в този филм.
00:03:11.26 Голямата структура тук е центрозома, която също сме изолирали от клетката.
00:03:16.21 Изолирахме тубулин и можете да го видите как расте по протежение на покривното стъкло,
00:03:20.17 просто от самите тубулинови молекули.
00:03:25.09 Така че, на теория, микротубулите не изискват никакви други протеини, за да растат.
00:03:30.19 Това са прости полимерни системи.
00:03:32.29 Но микротубули in vivo. в клетката.
00:03:38.21 имат много различно поведение от микротубулите в епруветка.
00:03:43.11 И ключовата разлика е, че за всяка конкретна концентрация на тубулин,
00:03:48.13 микротубулите растат по-бързо in vivo, отколкото в епруветка.
00:03:52.16 Те растат много по-бързо.. понякога 10 пъти по-бързо, отколкото бихте очаквали.
00:03:57.03 Другото е, че те са склонни да се обръщат по-бързо в клетките, отколкото в епруветка.
00:04:02.02 И така, това, което илюстрирах тук, е интересно поведение тук, известно като динамична нестабилност,
00:04:07.21 където можете да видите как микротубулата расте,
00:04:09.14 и на някои етапи преминава в състояние на свиване,
00:04:13.23 и след това започва да расте отново.
00:04:16.10 И това, което можете да видите, както in vivo, така и in vitro,
00:04:19.14 микротубулите се преобръщат поради динамична нестабилност,
00:04:22.14, но те са много по-динамични в клетките, отколкото в епруветка.
00:04:27.12 И това е нещо, което интересува учените през последните 25 години,
00:04:31.16 от откриването на различните свойства на микротубулите
00:04:36.10 in vitro и тези in vivo.
00:04:38.13 И ние искаме да разберем как микротубулите се регулират в клетката в контекст in vivo
00:04:44.28, защото тази регулация е ключова за тяхната активност в клетката.
00:04:48.03 Изграждане на митотично вретено, например,
00:04:50.11 изисква да се регулира активността на микротубулите.
00:04:54.15 Един от въпросите, които можете да зададете, и ние винаги имаме като биолози,
00:05:01.05, ако се интересувате от подобен проблем. Гледате вашите микротубули, които растат в клетка
00:05:05.00 и след това си казвате: "Интересувам се от този проблем."
00:05:08.01 "Как ще стигна до това?"
00:05:09.13 И първото нещо, което сте склонни да си задавате в биологията, е
00:05:12.00 Колко сложно е?
00:05:13.23 Това разрешим проблем ли е? Мога ли да се справя?
00:05:15.24 И ето рецензия от Ребека Хийлд, илюстрираща броя на различните протеини
00:05:23.00, за които е известно, че участват в регулирането на микротубулите.
00:05:25,200 --> 00:05:25,200 И като погледнете това, изглежда доста ужасяващо.
00:05:28.17 Има толкова много различни молекули, участващи в различните процеси.
00:05:31.06 И така, решихме да отидем и да попитаме колко сложен е растежът на микротубулите
00:05:38.27 в ембриона на C. elegans?
00:05:39.29 Просто решихме да се съсредоточим върху един конкретен проблем, който е.
00:05:42.29 Колко протеина са необходими, за да се направи плюс края на микротубула
00:05:47.22 да растат далеч през цитоплазмата?
00:05:49.15 Ако си спомняте, казах, че расте около 10 пъти по-бързо in vivo, отколкото in vitro,
00:05:54.17, така че можете да попитате колко протеини са необходими за това.
00:05:58.07 Направихме това, като се възползвахме от нашия RNAi екран за целия геном.
00:06:03.04 Споменах този екран във въведението и този екран е екран за РНК интерференция,
00:06:10.29, където можем да търсим гени, необходими за растежа на микротубулите.
00:06:14.16 И за да направим това, взехме последния набор от 800 гена,
00:06:18.09 и решихме да прегледаме подмножества от тях
00:06:22.03 за тези, които са повлияли на растежа на микротубулите.
00:06:25.18 И така, помните, че първият ни екран използваше микроскопия на Номарски,
00:06:28.11 и не можахме да видим микротубули.
00:06:29.28 Щеше да е твърде сложно за нас по това време,
00:06:32.09 да скринирам всичко чрез флуоресцентна микроскопия.
00:06:34.28 Но с нашата подгрупа от гени можем да попитаме,
00:06:37.22 кои от тях имат ефект върху ембриона
00:06:40.12, защото пречат на микротубулите да растат правилно?
00:06:44.00 И ето един филм, където можете да видите края на плюса
00:06:47.20 на микротубули, растящи от EB1, както споменах.
00:06:50.22 И ние също можем да проследим тези краища на микротубулите автоматично,
00:06:53.27 което помага много по отношение на разглеждането на фенотипа.
00:06:56.20 Така че, по същество, това е очертанието на нашия екран сега,
00:07:01.16 взехме DIC екрана -- екрана на Номарски --
00:07:05.05 и ние сме взели редица гени, и тук имаме набор от гени
00:07:11.20 необходими за клетъчно делене. Така че вярваме. нашата хипотеза е
00:07:16.10 че е вероятно всеки ген, който влияе върху растежа на микротубулите
00:07:20.05, за да накара ембриона да не се раздели правилно.
00:07:23.22 И така, ние взехме тези гени и направихме биоинформатика, за да подселим гените
00:07:31.01 за да намалим количеството работа, която трябва да свършим,
00:07:32.07 и след това правим нашия флуоресцентен вторичен екран
00:07:34.27 използвайки различни различни флуоресцентни маркери,
00:07:37.29 и търсим броя на гените, необходими за растежа на микротубулите.
00:07:41.29 И когато направихме това, резултатите бяха наистина доста интересни,
00:07:47.00, защото те всъщност показаха, че не са необходими много гени, за да расте микротубула.
00:07:53.06 Ако погледнете тази доста сложна диаграма тук,
00:07:57.03 белите линии показват скоростта на растеж на микротубулите.
00:08:01.00 И така, на тази конкретна ос имаме скоростта на растеж на микротубулите,
00:08:04.24 и можете да видите, че този слой тук е за скоростта на растеж на микротубули от див тип.
00:08:09.27 И така, тогава можете да кажете, нека да преминем през гените
00:08:13.05 и попитайте кои генотипове вече не растат с див тип скорост?
00:08:17.16 И аз ги поставих в кръга. Можете да видите, че тук има набор от гени -- два --
00:08:23.08 които очевидно са необходими за растежа на микротубулите.
00:08:27.20 Има някои други гени, които също влияят на растежа на микротубулите, но ние знаем
00:08:31.13, че те са необходими, за да направят самия тубулинов димер.
00:08:36.00 Така че, очевидно, ако нямате достатъчно тубулин, няма да растете.
00:08:39.12 Не се интересуваме от тези за този конкретен разговор.
00:08:43.02 Всъщност искаме да знаем кога е направен тубулинът,
00:08:45.19 какви протеини са необходими, за да накарат микротубулите да растат?
00:08:47.25 И тук, цялата тази работа, измислихме два протеина, които изглежда са необходими за това --
00:08:52.13 TACC и Zyg9, за които случайно знаем, че всъщност са в комплекс.
00:08:58.19 И така, има комплекс от протеини, които са необходими за растежа на микротубулите.
00:09:03.10 Оказва се, че този протеин, който е в средата тук, Zyg9,
00:09:07.29 е част от семейство протеини. XMAP е един от основателите на висшите еукариоти.
00:09:15.00 Има Stu2 в cerevisiae и има Dis1 в pombe.
00:09:20.04 И всеки проучван досега организъм. всяка изследвана досега животинска клетка
00:09:24.02 има член на това семейство.
00:09:27.10 И те имат тези много интересни домейни в тях, наречени TOG домейни.
00:09:30.14 Както можете да видите тук, XMAP има 5 TOG домейна, C. elegans има 3 TOG домейна,
00:09:36.05 тези дрожди имат 2 TOG домейна, но се смята, че са в димер.
00:09:40.02 И така, досега това, което направихме, е, че тогава открихме, че всъщност в ембрионална система,
00:09:47.10 контролирането на скоростта на растеж на микротубулите е доста просто.
00:09:52.05 Имате нужда от тези два протеина.
00:09:54.04 И това е първата част от всеки конкретен проект в опит да се работи върху всеки биологичен процес.
00:10:01.04 Направихме това, което е известно като генетичен екран
00:10:03.18 използвайки РНК интерференция, за да опитаме да изследваме гените, необходими за този процес.
00:10:08.20 Какъв е каталогът?
00:10:09.12 Но тогава винаги идва проблемът, пред който се сблъсква всеки биолог
00:10:12.27 е какъв е механизмът, чрез който тези протеини карат микротубулите да растат?
00:10:18.09 И така, как може да се работи върху механизма на активността на тези различни протеини?
00:10:25.16 Оказва се, че една от ключовите стъпки напред за нас беше всъщност да отидем
00:10:32.11 работят върху протеина в различен организъм,
00:10:35.02 който беше в Ксенопус.
00:10:37.28 Биолозите обичат да се движат между различни системи
00:10:41.09, за да намерят системата, която е най-подходяща за проблема, от който всъщност се интересуват.
00:10:45.08 И така, в този конкретен случай, ние използваме Xenopus, защото можете да направите екстракти от цитоплазма
00:10:53.00 където можете да премахнете мембраните.
00:10:56.05 Всеки път, когато работите върху клетка, имате същия проблем, който е
00:11:00.04 как да прекарам компоненти през мембраната?
00:11:02.17 Мембраната на клетката е еволюирала в продължение на много милиони години
00:11:05.24, за да изключи повечето неща, които не му харесват.
00:11:08.01 Така че, вие винаги се борите като биолог, за да прехвърлите нещата през мембраната.
00:11:10.29 Ето защо е много полезно да можете да направите екстракт от цитоплазма
00:11:16.11 без мембрани, а в Xenopus всъщност можете да направите
00:11:21.13 много концентрирани екстракти от цитоплазма, в които повечето от нещата всъщност.
00:11:26.08 много от събитията по клетъчна биология и клетъчно делене, които ни интересуват
00:11:30.28 всъщност все още функционира.
00:11:33.12 И така, това е показано тук. Имаме няколко жаби. Взимаш яйцата.
00:11:36.20 Раздробявате яйцата в центрофуга и след това имате концентрирана цитоплазма.
00:11:40.24 Можете да добавите центрозоми към тази цитоплазма и да наблюдавате растежа на микротубулите.
00:11:45.08 И когато направихме това, открихме
00:11:48.20 микротубули, растящи в цитоплазмата.
00:11:50.16 Но интересното е, че тогава успяхме да премахнем XMAP от
00:11:55.01 екстракти, така че можем да изследваме активността на XMAP в тези екстракти.
00:12:00.24 Тук имаме микротубули, израстващи от центрозома в нетретирания екстракт,
00:12:08.07 и можете да видите много микротубули, растящи в цялата цитоплазма.
00:12:12.25 Но тогава това, което можем да направим с Xenopus, е да направим антитяло срещу протеина,
00:12:15.15 и можем да го изчерпим от екстракта,
00:12:17.19 и тогава можете да видите, че почти нямате никакъв растеж на микротубулите.
00:12:21.01 И така, както в Xenopus, така и в C. elegans,
00:12:24.27 XMAP е ключов протеин, необходим за растежа на микротубулите.
00:12:27.14 И така, тогава бихме искали да разберем как XMAP кара микротубулите да растат?
00:12:32.24 И за да направите това, първото нещо, което трябва да направите,
00:12:35.27 е, че трябва да направите протеина в епруветка.
00:12:38.20 И тогава можете да го изучавате самостоятелно.
00:12:41.04 И точно това направихме. Направихме XMAP в епруветка,
00:12:44.27 и ние също успяхме да го маркираме с GFP,
00:12:47.27 зелен флуоресцентен протеин в епруветката,
00:12:50.19, за да можем да разгледаме и активността на протеина
00:12:53.15, както и неговата локализация.
00:12:55.24 Работата, за която ще говоря с вас, е извършена заедно с Джо Хауърд,
00:12:59.29 който ми е близък сътрудник и по-голямата част от работата от последния
00:13:02.25 10 години върху микротубули бяха направени заедно с Джо,
00:13:06.26 който е запален фен на крикет.
00:13:08.20 И ние бихме искали да разгледаме ролята на XMAP в контролирането на скоростта на растеж на микротубулите.
00:13:15.22 Сега, за да направим това, трябва да разгледаме растежа на микротубулите
00:13:19.22 в епруветка и искаме да разгледаме по-специално растежа на плюсовите краища.
00:13:23.20 И ние можем да наблюдаваме това в епруветката с помощта на флуоресцентна микроскопия.
00:13:29.05 Можете да видите червения сегмент, който маркира минус края,
00:13:32.00 и зеленият сегмент маркира плюс края.
00:13:34.10 И можете да видите как зеленият сегмент расте от червения минус сегмент.
00:13:40.23 Това, което ще забележите, е, че червеният сегмент е стабилен.
00:13:43.25 Не расте и се свива. И можете да се запитате как е това?
00:13:48.01 Това е ключът към нашия анализ. Като стабилизираме минуса, можем да изолираме растежа на плюс края
00:13:52.25 и вижте как е регулирано това.
00:13:55.18 Сега просто искам да вляза в, малко за вас, как вървим
00:13:58.02 стабилизиране на минус края, защото е интересно и двете да се мисли за анализа,
00:14:01.05, но също така ни дава малко повече разбиране за самата биология на микротубулите и тубулините.
00:14:08.09 И така, това, което правим в този случай, е, че правим маркирани с полярност микротубули.
00:14:15.08 Това, което правим, е да приемаме ярко обозначен тубулин тук.
00:14:18.27 И ние маркирахме тубулин в епруветка с родаминово багрило.
00:14:22.22 химически прикрепен родамин към тубулин.
00:14:26.00 След това го затопляме и правим микротубули.
00:14:29.13 Следващото нещо, което правим, е да вземем слабо обозначен тубулин,
00:14:34.01 и ние отглеждаме това от семената и когато правим това,
00:14:37.21 в крайна сметка имаме слабо обозначения тубулин, растящ от семената,
00:14:41.10 Затопляме го за още 15 минути и след това имаме тези маркирани с полярност микротубули,
00:14:46.12 със светъл минус тук долу и тъмен край, който е израснал от края му.
00:14:52.05 Забелязвате, че казах, че семената са стабилни.
00:14:55.16 И така, как да ги направим стабилни?
00:14:57.12 Е, има няколко начина, но най-важният и интересен начин,
00:15:02.17 е да модулира цикъла на GTP-хидролиза на самия тубулин.
00:15:07.18 И така, оказва се, че тубулинов димер има две молекули GTP:
00:15:12.05 алфа има GTP молекула, а бета има GTP молекула.
00:15:15.11 Но когато тубулинът полимеризира в микротубула,
00:15:19.26 само бета хидролизира GTP до GDP.
00:15:24.16 Има аналози на GTP, които могат да повлияят на този цикъл.
00:15:32.01 И така, цикълът, показан тук, където се включва тубулиновият димер
00:15:36.02 до края на микротубулата и докинг.
00:15:37.17 Когато се скачва, това завършва хидролизния джоб в бета субединицата,
00:15:42.13 така че GTP сега хидролизира.
00:15:43.25 И така, ние смятаме, че основно това е просто краят на микротубулата, който има нехидролизиран GTP.
00:15:50.09 И така, какво ще стане, ако блокираме хидролизата на GTP?
00:15:54.13 Е, можем да направим това с помощта на аналози на GTP, както споменах.
00:15:59.20 Има редица различни начини за създаване на аналози на GTP.
00:16:02.13 Ако си спомняш химията си в гимназията, имаш гуанозин,
00:16:07.16 и имате свободни фосфати
00:16:08.25 в края на всеки нуклеотид. И всеки от тях има алфа-кислородна връзка между тях
00:16:16.18 различните фосфатни групи.
00:16:20.00 Това, което се оказа, че успяхме да направим, е, че можете да промените GTP,
00:16:26.09 така че алфа-бета кислородът е въглерод.
00:16:30.17 И можете да видите името на тази молекула по-горе: GMPCPP,
00:16:34.01 или гуаналил алфа-бета-метилен дифосфонат.
00:16:37.15 И се оказа, че тази молекула е много, много добра
00:16:43.14 при имитация на GTP състоянието на тубулин,
00:16:48.13 и когато тубулинът отиде в микротубули, това, което открихме
00:16:51.16 е, че GMPCPP вече не е хидролизиран и затова ви позволява да попитате
00:16:59.14 какъв е ефектът от предотвратяването на хидролизата на GTP
00:17:03.02 върху динамиката на микротубулите?
00:17:06.12 И когато направихме това, получавате този много интересен резултат,
00:17:09.20 което е, че ако погледнете GTP микротубула, тя расте и се свива,
00:17:14.09 и след това нараства отново, както можете да видите на тази графика на дължината на микротубулите спрямо времето.
00:17:18.04 Но GMPCPP микротубулите нарастват със същата скорост като GTP-тубулин,
00:17:23.04, но те никога не преминаха към свиване.
00:17:26.20 И това потвърди стари наблюдения с други нуклеотиди
00:17:32.16 че ролята на хидролизата на GTP в микротубулите
00:17:36.07 е да ги дестабилизира.
00:17:37.27 Не се нуждаете от GTP хидролиза на микротубулите, за да расте,
00:17:40.11, но имате нужда от хидролиза на GTP, за да се свият микротубулите.
00:17:44.23 И така, това, което правим, разбира се, е да правим нашите семена с помощта на GMPCPP, който е стабилен.
00:17:53.01 И по този начин имаме следния анализ с GMPCPP семена,
00:17:56.16 и тубулинът, растящ от края на това стабилно семе.
00:18:01.22 И така, сега имаме нашия анализ. Как ще анализираме ролята на XMAP?
00:18:06.24 Е, трябва да използвате специален вид микроскопия, за да направите това,
00:18:12.15 което е микроскопия с пълно вътрешно отражение (TIRF).
00:18:15.25 И лабораторията на Джо Хауърд разработи начини да направи това, за да разгледа
00:18:20.06 динамиката на микротубулите с помощта на микроскопия с пълно вътрешно отражение,
00:18:24.15, което е начин просто да разгледаме молекули, които са много близо до повърхността на покривното стъкло.
00:18:30.16 Сега, ако вземете растящата си микротубула,
00:18:33.26 и след това взимате етикетиран XMAP и го добавяте към епруветката,
00:18:39.05 това, което виждате, е, че XMAP има много интересно поведение. Процесивен е.
00:18:44.16 Или сърфира в края на микротубулите.
00:18:47.08 Така че, ако погледнете тази цифра тук,
00:18:51.08 можете да видите, че XMAP в края на микротубулата остава с края
00:18:55.18 докато расте. Обича да е в плюс,
00:18:58.14 и обича да остава с тях, докато растат.
00:19:01.26 И така, можете да започнете да питате какви са динамичните свойства
00:19:09.19 на XMAP в краищата на микротубулите
00:19:13.24 като разгледаме единични молекули на GFP-XMAP.
00:19:16.19 Можете да правите техники с една молекула с помощта на TIRF.
00:19:19.20 И можете да започнете да задавате въпроси като,
00:19:21.03 знаем, че XMAP е отговорен за бързото нарастване на микротубулите,
00:19:26.27 и така, как се държат отделните XMAP молекули
00:19:31.11 кога микротубулите растат?
00:19:32.22 Ако направим такъв експеримент,
00:19:36.03 всъщност можете да видите краищата на микротубулите, докато растат,
00:19:40.28 с GFP-XMAP, така че когато използваме този анализ,
00:19:44.13 можем да разгледаме GFP молекули, растящи в краищата на микротубулите.
00:19:49.19 И тогава можем да попитаме колко време остават отделните молекули
00:19:54.12 в краищата на микротубулите преди да се дисоциират?
00:19:56.15 И това, което открихме, беше, че средно XMAP молекула остава около 4 секунди
00:20:03.02 в края на микротубула, която е около 25 тубулинови димера.
00:20:07.03 И така, по някакъв начин XMAP остава в края на микротубула,
00:20:10.25 и помага на тубулина да стигне до края на микротубулата.
00:20:14.24 И как може това да работи? Как може XMAP молекулата да остане в края на микротубулата
00:20:20.21 и помогнете на тубулина да се добавя по-бързо,
00:20:24.14 което е необходимо, за да растат по-бързо микротубулите?
00:20:26.27 Една от уликите за това беше, че TOG домейните свързват тубулин.
00:20:30.29 Сега си спомняте, че ви казах в началото на разговора, че XMAP
00:20:34.21 е молекула с много различни от тези TOG повторения.
00:20:37.16 И така, лабораторията на Стив Харисън реши структурата на домейн TOG
00:20:42.09 и успя да покаже, че TOG домейните свързват тубулин.
00:20:45.27 И всъщност успяхме да покажем, че XMAP свързва средно един тубулинов димер.
00:20:53.22 И така, тогава можете да попитате как става, че XMAP, като седи в краищата на микротубулите,
00:21:00.01 помага на тези тубулинови молекули да стигнат до краищата на микротубулата?
00:21:06.01 Едно от нещата, които разгледахме е, че XMAP действа като ензим,
00:21:11.09 за катализиране на добавянето на тубулинови молекули към края на микротубулата.
00:21:17.18 И има две неща, които трябва да се случат
00:21:20.03 ако ензимът работи в този конкретен случай.
00:21:24.08 ако XMAP работи като ензим.
00:21:25.17 Първото нещо е, че той също трябва да може да накара микротубулите да се деполимеризират
00:21:32.29 ако там няма тубулин.
00:21:34.25 И това е класическа характеристика на всички ензими, върху които работите.
00:21:38.23 Те вървят в една посока, ако имат субстанция там,
00:21:42.09, но ако отнемете субстрата, те ще отидат в другата посока.
00:21:45.05 Така че синтетичните ензими често се превръщат в разграждащи ензими
00:21:48.12 ако вземете субстрата.
00:21:51.08 И така, това трябва да е същото за микротубулите.
00:21:53.14 Ако XMAP действа като катализатор, ако отнемем тубулина,
00:21:59.03 може да се очаква, че ще започне да деполимеризира микротубулите.
00:22:02.17 И точно това открихме.
00:22:06.21 Ако добавите XMAP към микротубулите в отсъствието на тубулин,
00:22:09.11 след това микротубулите започват да се свиват,
00:22:13.11 и това беше забелязано за първи път от лабораторията на Мичисън през 2003 г.
00:22:17.25 Второто нещо е, че критичната концентрация на растеж не трябва да се променя.
00:22:25.15 И споменавам това, само за да обясня какво имаме предвид под критична концентрация
00:22:28.25 на растежа на микротубулите свършва, защото понякога чувате този термин,
00:22:33.16 и понякога е доста объркващо да се разбере какво означава.
00:22:36.26 Спомням си, когато за първи път чух за това,
00:22:38.04 Имах много проблеми да разбера какво всъщност означава това.
00:22:41.00 И начинът да мислим за това е да се върнем и да погледнем нашата микротубула,
00:22:46.04 и смятам, че тубулинът има изключена и включена скорост.
00:22:50.19 Отклонението е скоростта, с която тубулиновите молекули се отделят,
00:22:56.12 и скоростта на включване е скоростта, с която тубулиновите молекули продължават.
00:22:58.27 Сега, ако намалите концентрацията на тубулин, намалявате скоростта на включване,
00:23:04.17 докато в крайна сметка скоростта на включване и скоростта на изключване се съпоставят,
00:23:08.00 и това по същество е критичната концентрация за растеж.
00:23:09.27 Точно над тази концентрация микротубулите ще започнат да растат.
00:23:15.07 И така, можем да се върнем и да попитаме какъв е ефектът на XMAP върху критичната концентрация,
00:23:22.05, защото за катализатор, ако повишите скоростта на изключване, ще увеличите и скоростта на включване,
00:23:26.13 и следователно критичната концентрация няма да се промени,
00:23:29.12 и точно това открихме тук.
00:23:30.24 Можете да видите критичната концентрация на растеж,
00:23:33.05 можете да видите точката, в която отива над 0,
00:23:35.13 е точно същата точка.
00:23:37.08 И така, това, което заключаваме от тези експерименти,
00:23:41.17 е, че XMAP действа като полимераза, като ензим.
00:23:44.25 И мисля, че ключовият експеримент, който направихме, за да покажем това, е да покажем, че ако отнемете тубулина,
00:23:49.17 микротубулите се свиват. Ако добавите малко тубулин,
00:23:52.22 микротубулите просто започват да растат и ако добавим още, те започват да растат още по-бързо.
00:23:57.09 И така, цикълът на растеж на микротубулите изглежда е модулиран
00:24:00.02 от количеството на този XMAP протеин в цикъла.
00:24:04.12 И така, тогава смятаме, че XMAP действа като полимераза.
00:24:10.18 И аз ви преведох през тази история, за да илюстрирам редица различни неща.
00:24:15.29 В началото ви показах как можем да използваме генетични екрани
00:24:19.10, за да разберете сложността на всяка конкретна система.
00:24:23.07 Но след това се гмурнах в малко повече подробности, за да кажа, че след като получите тази молекула,
00:24:29.07 това не е достатъчно. След това трябва да отидете и да работите върху механизма
00:24:33.07, чрез което има своите ефекти.
00:24:34.29 И това е целта, която всички имаме, в крайна сметка,
00:24:37.16 да се опитам да работим върху механизъм
00:24:39.11 чрез които тези отделни протеини и техните протеинови комплекси
00:24:42.28 засягат тяхната конкретна дейност.
00:24:48.01 И ако си спомняте в началото,
00:24:49.11 Казах, че микротубулите са тези много интересни комплекси
00:24:51.21 от протеини, които растат и се свиват в клетката.
00:24:55.18 И можете да видите как е взаимодействието между тези протеинови комплекси
00:24:59.13 и други протеинови комплекси
00:25:01.02 модулира друга дейност, за да се случи правилната биология.
00:25:06.17 Бих искал да благодаря. споменати са двама души, които са били ключови за тази работа:
00:25:12.07 Има Гари Брухард и Джеф Стеър,
00:25:14.03 които бяха ключови за този конкретен експеримент и мисля, че това е класически пример за работа в екип,
00:25:20.05 където двамата са работили заедно и мисля, че е много важно да запомните
00:25:23.11, че тези сложни видове експерименти
00:25:25.07 обсъждахме XMAP и микротубулите
00:25:28.13 зависи много от този вид екипна работа,
00:25:31.14 на хора, работещи заедно за обща цел.


Сърцето е много важен орган, който е с размерите на юмрук. Неговата задача е да изпомпва кръв през цялото ни тяло. Той седи между белите ни дробове и е защитен от гръдния ни кош. Важно е всички части на тялото ни да получават кръв, защото кръвта носи кислород и клетките на нашето тяло се нуждаят от кислород, за да останат живи.

Удивителното при сърцето е, че то работи само по себе си. Това се казва неволно - когато не е нужно да мислим за това, за да го накараме да работи.

Сърцето има четири камери, две отгоре се наричат предсърдие и двама отдолу се обадиха вентрикули.


Кръвта се изпомпва от сърцето чрез артерии и отнесени към останалата част от тялото. Тази кръв е богата на кислород и изглежда червена. Кръвта се изпомпва от сърцето с голямо налягане, така че артериите трябва да имат дебели стени, за да не се счупят. След това кръвта се връща в сърцето от тялото вени. Тази кръв не е богата на кислород, поради което вените изглеждат синкави.


Здраво сърце

Ако сърцата ни не работят правилно, телата ни ще получат всичко необходимо. Важно е сърцето да е силно и здраво. Здравословната храна и ежедневните упражнения са полезни за сърцето. Нездравословното хранене и липсата на движение са вредни за сърцето. Пушенето на цигари е основен рисков фактор за сърдечни заболявания.


Гледай видеото: Развитие эмбриона с момента оплодотворения in vitro и до 5-6 дня развития реальное видео (Декември 2022).