Informacije

7.3: Sastavljanje - Ćelijske membrane - Biologija

7.3: Sastavljanje - Ćelijske membrane - Biologija


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.

Vratimo se našoj raspravi o cističkoj fibrozi. Ovo zauzvrat direktno dovodi do mnogih simptoma CF-a: guste, ljepljive sluzi, čestih infekcija grudnog koša i kašlja ili kratkog daha.

Tretman

Cistična fibroza je bolest koja se teško liječi. Kao što smo spomenuli na početku modula, pacijenti sa CF često pate od plućnih infekcija i ponekad im je potrebna transplantacija pluća. Pored toga, mnogi pacijenti sa CF stalno uzimaju jedan ili više antibiotika – čak i kada su zdravi – da bi suzbili infekciju. Nekoliko mehaničkih tehnika se koristi za izbacivanje sputuma i poticanje njegovog iskašljavanja. U bolničkim uslovima koristi se fizioterapija grudnog koša. Kako se bolest pluća pogoršava, mehanička podrška disanju može postati neophodna. Bilateralna transplantacija pluća često postaje neophodna za osobe sa cističnom fibrozom, jer funkcija pluća i tolerancija na fizičku aktivnost opadaju.

Genska terapija je istražena kao potencijalni lijek za cističnu fibrozu. U idealnom slučaju, genska terapija pokušava da postavi normalnu kopiju CFTR gena u zahvaćene ćelije. Prenošenje normalnog CFTR gena u zahvaćene epitelne ćelije rezultiralo bi proizvodnjom funkcionalnog CFTR u svim ciljnim stanicama, bez neželjenih reakcija ili odgovora na upalu. Studije su pokazale da je za sprečavanje plućnih manifestacija cistične fibroze potrebno samo 5-10 posto normalne količine ekspresije CFTR gena.

Konačno, u razvoju je niz malih molekula koji imaju za cilj kompenzaciju različitih mutacija CFTR gena. Oko 10 posto slučajeva CF rezultat je preranog stop kodona u DNK, što dovodi do ranog prekida sinteze proteina i skraćenih proteina. Jedan od pristupa u borbi protiv neispravnog receptora je razvoj lijekova koji natjeraju ribozom da savlada ovaj prijevremeni stop kodon i sintetizira CFTR protein pune dužine.


7.3: Sastavljanje - Ćelijske membrane - Biologija

Broj registrovanih učesnika: 95 tys.

Učastvovatʹ besplatno

OPIS PREDMETA Ovaj kurs pruža uvod u najmoćnije inženjerske principe koje ćete ikada naučiti - Termodinamika: nauka o prijenosu energije s jednog mjesta ili oblika na drugo mjesto ili oblik. Predstavićemo vam alate koji su vam potrebni za analizu energetskih sistema od solarnih panela, preko motora, do izolovanih šoljica za kafu. Konkretnije, pokrićemo teme principa očuvanja mase i energije prvog zakona analize svojstava sistema kontrolne mase i kontrolne zapremine i ponašanja čistih supstanci i primene na termodinamičke sisteme koji rade u uslovima stacionarnog stanja. FORMAT KURSA Čas se sastoji od video zapisa sa predavanja, čija je dužina u prosjeku 8 do 12 minuta. Videozapisi uključuju integrisana pitanja za kviz u videu. Na kraju svakog odjeljka nalaze se i kvizovi koji uključuju probleme za vježbanje analitičkih vještina koji nisu dio video predavanja. Nema ispita. POLITIKA OCJENJIVANJA Svako pitanje vrijedi 1 bod. Tačan odgovor vrijedi +1 bod. Netačan odgovor vrijedi 0 bodova. Nema djelimičnog kredita. Svaki kviz možete pokušati do tri puta svakih 8 sati, s neograničenim brojem pokušaja. Na početku svakog kviza prikazan je broj pitanja na koja je potrebno tačno odgovoriti da bi prošli. Prateći model Mastery Learning, studenti moraju položiti svih 8 praktičnih kvizova sa rezultatom od 80% ili više da bi završili kurs. PROCJENA OPTEREĆENJA Ukoliko se pridržavate predloženih rokova, predavanja i kvizovi će trajati otprilike

3 sata sedmično svaki, ukupno

6 sati sedmično. CILJNA PUBLIKA Student osnovnih osnovnih studija inženjerstva ili prirodnih nauka. ČESTO POSTAVLJANA PITANJA - Koji su preduslovi za pohađanje ovog kursa? Uvodna pozadina (nivo srednje škole ili prve godine fakulteta) iz hemije, fizike i matematike pomoći će vam da budete uspješni u ovom času. -Za šta će me ovaj čas pripremiti u akademskom svijetu? Termodinamika je preduslov za mnoge nastavne kurseve, kao što su prenos toplote, motori sa unutrašnjim sagorevanjem, pogon i gasna dinamika, da spomenemo samo neke. -Za šta će me ovaj čas pripremiti u stvarnom svetu? Energija je jedan od najvećih izazova sa kojima se suočavamo kao globalno društvo. Potrebe za energijom duboko su vezane za druge velike izazove čiste vode, zdravlja, resursa hrane i siromaštva. Razumijevanje načina rada energetskih sistema ključno je za razumijevanje kako zadovoljiti sve ove potrebe širom svijeta. Budući da se potrebe za energijom samo povećavaju, ovaj kurs također pruža osnovu za mnoge nagrađivane profesionalne karijere.

Polučaemye navyki

Energetika, Energetski sistemi, Mašinstvo, Energetska analiza

Recenzii

Margaret mama je uradila odličan posao. Lijepo osmišljeni sadržaji i video zapisi su zaista pomogli u rješavanju pitanja u zadacima. Hvala mami. i Molimo dodajte kurs o prijenosu topline.

Sjajne praktične informacije o termodinamičkim procesima i strojevima s mnogo izračunatih primjera. Malo lagano u vezi sa osnovnim definicijama, poput entropije, ali vrlo dobro za praktični rad.

U ovom modulu fokusiramo se na dubinsku analizu Rankine elektrane. Rankineova elektrana je osnovni dizajn za stacionarnu proizvodnju energije kada je radni fluid voda (ili para), a nosilac energije nuklearna energija, ugalj, plin ili termalna solarna energija. Također saznajemo da konvencionalne elektrane stvaraju mnogo otpadne topline! Kogeneracija je odličan način za korištenje te otpadne topline. Možete li se sjetiti nekoliko načina na koje biste mogli uhvatiti otpadnu toplinu i produktivno je koristiti? Tada biste mogli imati svoj sljedeći ekološki održiv poslovni poduhvat!

Prepodavateli

Margaret Wooldridge, Ph.D.

Arthur F. Thurnau Profesor

Tekst video

U redu. Kad god pokušavamo definirati stanje, moramo uzeti informacije o procesu, i prije i nakon tog stanja, kada razmatramo ciklus. Dakle, za ovaj slučaj, zapamtite da smo tražili entalpiju na izlaznoj fazi prvih turbina. Dakle, ako je ovo država jedan, željeli smo informaciju u državi dva. Sada, od jedan do dva, znamo da je to izentropski proces, a zatim od dva do tri, znamo da je to izoberični proces. Dakle, da bismo definisali stanje dva, moramo shvatiti da je P2 dat. Znamo da je pritisak 25 bara i to je jednako P3. U ovom slučaju sam vam rekao da grijač ima ulazni pritisak od 25 bara i to je tačno P2. Obrnuto, mogao sam ti reći. Dogrijač ima izlazni tlak od 25 bara i trebali ste to uspješno mapirati s činjenicom da je to P3. tako da nam to daje informacije od 2 do 3. Zatim moramo pogledati uzvodno da odredimo ostatak informacija kako bismo u potpunosti definirali stanje i to je izentropska priroda procesa. I tako, koristimo entropiju koju smo pronašli iz našeg online parnog kalkulatora. A između te dvije informacije, pritisak i entropija su uvijek nezavisni. Kao što vidimo na našoj slici, i kao što pokazujemo ovde, stanje dva je u oblasti super toplote. I opet, naš nagovještaj ovdje je da ne volimo da parne turbine doživljavaju promjenu faze. I tako ćemo smatrati da su oni općenito uvijek super toplinski regioni. Dakle, otišli bismo potražiti naše parne tablice. Dakle, kada bismo imali opsežnije online kalkulatore, parne tablice na mreži, otkrili bismo da za pritisak od 25 bara i entropiju koja je data u stanju jedan od 6,9, tako da je S1 jednak 6,904 kilodžula po kilogramu kelvina. Što je jednako S2, dolazimo do entalpije od 3149 kilodžula po kilogramu. U redu, u ovom trenutku sada imamo vrijednosti entalpije za suštinski sve navedene informacije u svakom pojedinačnom stanju stanja u ovom procesu. Tako da možemo odrediti koju informaciju želimo. Naše prvobitno pitanje koje nam je postavljeno je da izračunamo efikasnost ciklusa elektrane. I mi ćemo to učiniti, i usput ćemo pokupiti neke različite informacije o dodavanju koje će biti vrlo informativne o tome da nam govore skalu, veličinu i kako možemo interpretirati informacije iz ove vrste ciklus. U redu, sljedeći korak je da pronađemo prijenos topline u ciklusu. Sada, zapamtite iz našeg dijagrama procesa hajdemo naprijed i nacrtamo to ponovo. Imamo naš generator pare. I ovdje dodajemo toplinu. I zapamtite, jer postoji ponovni grijač, postoje dvije točke u ovom ciklusu gdje dodajemo toplinu. Dakle, ovo je QN1. Imali smo prvu fazu turbine, a onda smo imali naš dogrijač. I tu smo dodali toplinu drugi put. Dakle, ovo je jedno državno. Ovo je stanje dva. Ovdje stanje tri, i opet da završim dijagram, evo mog drugog stupnja turbine, mog kondenzatora, a onda evo moje pumpe. I završili bismo naše etiketiranje, to izgleda tako. U redu, želimo da pronađemo prenos toplote u ciklusu. Pozvat ćemo se na sve pretpostavke koje obično radimo za ove vrste turbo mašina. Dakle, pretpostavit ćemo da imamo stabilno stanje. Stalan protok. Dakle, svi ti vremenski derivati ​​će ići na nulu. Smatrat ćemo da su kinetika, promjene kinetičke i potencijalne energije zanemarljive. I tako, ne moramo da brinemo o njima i to nas ostavlja za svaku od ovih komponenti. Podsjetimo, sve što ćemo morati uzeti u obzir je prijenos topline, prijenos rada i entalpija. U redu. Za turbine ćemo ih smatrati adijabatskim. Dakle, oni će imati posla iz turbine, ali sve turbine se smatraju adijabatskim. A za naše parne generatore, naravno, oni, izmjenjivači topline, dakle bilo koji izmjenjivač topline, nema prijenosa posla. U redu, pa ću pojednostaviti ovu analizu očuvanja energije da bude vrlo pojednostavljeni oblik koji smo ranije odredili. I preći ću pravo na stvar samo da bismo mogli brže doći do nekih brojeva. Dakle, ako uzmemo u obzir prijenos topline unutar, u generator pare, to će biti dato ravnotežom između entalpije na izlazu i entalpije na ulazu. Dakle, H1, minus H6. To je prijenos topline u sistem, tako da očekujemo da će ovaj broj biti veći od 0, jer je to naša konvencija o znaku. A ako nastavimo i uključimo brojeve koje ste prikupljali u prošlim jedinicama, imat ćemo entalpiju u stanju jedan od 3625,8 minus entalpiju u stanju 6 koja je 426,5. I opet, oni su normalizirani masovnim protokom tako da je ovo broj kilo džula po kilogramu i ako želimo biti precizni mogli bismo ovo označiti kao q, malim slovom q. Qn1 i ja volim da zadržimo, želim da ga zadržim normalizovanim po masenom protoku samo neko vreme. Zato što ćemo stvarno odrediti ovu brzinu protoka u samo nekoliko trenutaka, pa nekoliko više od nekoliko trenutaka. A ako nastavimo s matematikom, dobićemo broj od 3199,3 kilodžula po kilogramu. Dodaju se u generator pare. Dakle, ovo je količina energije na bazi mase, dodana vodi u generatoru pare. Prolazimo kroz isti proces za grijač da bismo odredili drugi dio topline koji je dodan našem sistemu. Dakle, za grijač, imamo dodatak topline u 2. To je ovaj ovdje. Opet ćemo sve normalizirati pomoću masenog protoka. I mi ćemo imati kada ubacimo vrijednosti ovdje, ovo će biti za H3 minus H2, entalpija u stanju 3 minus entalpija u stanju 2. I to će nam dati vrijednosti od 3686,8 minus 3149,0 na osnovicu kilodžula po kilogramu što nam daje ukupno 537,8 kilodžula po kilogramu. Dakle, da budemo vrlo precizni na našem jeziku, ovo je neto toplina koja nas ovdje zanima. Neto toplota u ciklus, što je zbir ova dva doprinosa. Doprinos generatora pare i doprinos grijača. Dakle Q ukupno. Opet, sve normalizovano na maseni protok, jednako je Q u 1 plus, što je zbir 3.199 i 538 kilodžula po kilogramu. Dajući nam neto vrijednost od 3.737,1 kilodžula po kilogramu dodaju se ciklusu, između ta dva izmjenjivača topline. U redu, mi ćemo uzeti tu informaciju. I zapamtite, da bismo odredili efikasnost ciklusa, moramo imati, zapamtiti efikasnost ciklusa. Samo ćemo vas podsjetiti na to. Da li je prijenos rada za ciklus podijeljen s prijenosom topline u. I sjećamo se prijenosa rada za ciklus, neto prijenos rada je identično jednak prijenosu topline za ciklus, podijeljen sa prijenosom topline unutra. U redu. Dakle, upravo smo pronašli nazivnik koji nam je potreban za ovaj proračun. Još nam je potreban brojilac. Možemo odrediti ili neto prijenos rada ili neto prijenos topline, jedno od to dvoje, ali ne moramo raditi oboje. Budući da smo već počeli s našim proračunima prijenosa topline, mislim da bismo trebali nastaviti raditi s prijenosima topline. Dakle, to je ono što ćemo uraditi. Dakle, naći ćemo neto prijenos topline za ciklus. Zapamtite, moramo znati sav prijenos topline unutra i sav izlaz topline. Opet, mi smo već pronašli sav prijenos topline. I opet, možemo ih napraviti na bazi stope. Sada treba da pronađemo prenos toplote. Postoji samo jedan izmjenjivač topline gdje odbijamo toplinu, to je kondenzator, pa ako želimo pronaći prijenos topline. Opet, normalizirano na osnovu mase, to je jednostavno razlika entalpije preko kondenzatora. Dakle, to će biti h5 minus h4. A ako nastavimo i zamijenimo vrijednostima koje smo odredili za te dvije entalpije, dobićemo 417,46 minus 2756,4 kilodžula po kilogramu. I dobićemo broj kada ga ukucamo u naš kalkulator, koji je minus 2,338,9. To je negativan broj, što je, kako bismo očekivali, jer zapamtite, ovo je prijenos topline iz sistema. Dakle, da bismo pronašli tu efikasnost ciklusa, baš kao što smo imali na prethodnom slajdu, moramo znati neto prenos toplote za ciklus podeljen sa neto prenosom toplote unutra. Samo napred i stavite ovo na osnovu stope. Sve je normalizirano jednim masovnim protokom koji je konzistentan za sve komponente u ovom primjeru. U ovom ciklusu, jer postoji samo jedna petlja. Dakle, imamo jedan prijenos mase u ovom sistemu. Opet, neto prijenos topline za ciklus je jednostavno zbir prijenosa topline unutra i van. Dakle, ako nastavimo i uradimo tu kalkulaciju, dobićemo 537,8 plus 3,199,3 minus 2,338,9 sve podeljeno sa neto prenosom toplote u, što je bilo 3737,1. Što je ovdje vrijednost u brojniku i taj prijenos topline je 1398,2 kilodžula po kilogramu. A onda imenilac, imamo 3737,1 kilodžula po kilogramu, tako da je naša efikasnost ciklusa dimenzionalna, kako bismo očekivali da bude. Dobijamo efikasnost ciklusa od 37,4%. U redu, sljedeći. Želim vam dati nešto za razmišljanje. I dalje ćemo raditi na ovom problemu. I dalje ćemo gledati brojeve. Ali prije nego što to učinimo, želim da razmislite o nekim problemima moći s kojima se suočavamo u Sjedinjenim Državama i inostranstvu. Ono što ovdje gledate je dijagram gdje se proizvodi električna energija iz uglja u Sjedinjenim Državama. A mi gledamo teravat sate ovdje na ovoj slici. Ali što je još važnije, ono što vidite je da se proizvodnja električne energije obično odvija pomoću uglja gdje postoje rezerve uglja. Dakle, ako niste svjesni toga, Illinois ima značajne rezerve uglja, kao i Srednji zapad, općenito, i Teksas. I tako, ono što vidite je proizvodnja energije iz uglja, naravno, tamo gde se generalno nalaze rezerve uglja. Turbo američki kapacitet energije je oko 340 gigavata tipične snage proizvedene u Sjedinjenim Državama. To je oko 50% proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama iz uglja. 90% ovih elektrana je starije od 25 godina. Očekuje se da će najmanje 25% ili 50 gigavata kapaciteta na ugalj biti povučeno u narednih deset godina. Oni su izvan bilo kakvih uslova ponovnog licenciranja tih objekata. Očekuje se da će nuklearna energija u Sjedinjenim Državama povući još 40 gigavata ili više energije u istom vremenskom periodu. Tako da će oko 90 gigavata snage biti isključeno u sljedećih deset godina. Šta će biti najvjerovatniji nosilac energije za novu ili sljedeću generaciju stacionarnih elektrana? I ovo je zaista pitanje, samo se opustite i razmislite o tome. Zaista još uvijek nemamo alate za identifikaciju koji će jedan od nositelja energije najvjerovatnije zamijeniti ili će se pojaviti na mreži u sljedećih deset godina. Ali o tome ćemo razgovarati kada sljedeći put počnemo, i nastavit ćemo gledati taj primjer parne elektrane. Hvala ti.


7.3: Sastavljanje - Ćelijske membrane - Biologija

C2006/F2402 '04 -- Pregled o imunologiji -- revidirano 25.4.03.

(c) 200 4 Dr. Deborah Mowshowitz Columbia University, New York, NY. Posljednje ažuriranje: 27.04.04 19:43 . Redoslijed tema u predavanju i redoslijed tema u zadacima se ne poklapaju, pa će vam možda biti lakše da uradite sve zadatke nakon pregleda predavanja. Do kraja bi trebalo da budete u stanju da uradite probleme od 13-4 do 13-12.

Glavni igrači u imunološkom sistemu:

Ćelije Izlučeni proteini Proteini ćelijske površine
B ćelije Antitijela (Ab ili imunoglobulini 5 klase) MHC
TC ćelije Perforin BCR
TH ćelije citokini (interleukini i interferoni) TCR
fagocitne ćelije CD4
APC-ovi CD8

Gornji grafikon sažima glavne igrače u imunologiji. Do kraja sljedećeg predavanja trebali biste biti u stanju opisati šta je svaka stavka, njen značaj i kako je povezana sa svim ostalim.

Materijal: 224A (Ćelije koje predstavljaju antigen i aktiviranje T ćelija) -- Objavljena verzija je iz prethodne godine, postoje neke manje razlike.
Materijal 24B nije na webu, a uključuje klonsku selekciju (Purves 19.7), interakcije T i APC ćelija (kao Purves 19.17) i aktivaciju B ćelija (kao Purves 19.18 (a) - o čemu će se raspravljati sljedeći put).

I. Specifični (ili stečeni) imuni odgovor – glavne karakteristike

A. Uvod. Koje su glavne komponente specifičnog imunog sistema?

1. Proteini -- antitela, TCR i MHC. Videti predavanje 23.

2. Koje ćelije su uključene? (Pogledajte donji dio 23B.) Bijela krvna zrnca (leukociti) -- ne sadrže hemoglobin. WBC podijeljen u dva glavna tipa

a. Fagociti -- makrofagi, dendritske ćelije, itd. (vidi Purves 19.2). Uključen u obradu antigena kao što će biti objašnjeno.

b. Limfociti. Nalazi se u limfnim čvorovima i drugdje. Limfociti (WBC) vrše stvarnu proizvodnju antitijela i/ili izvršavanje ćelijskog imunološkog odgovora. Podijeljen na B i T ćelije.

(1). Obje B i T ćelije potiču iz iste linije matičnih ćelija u koštanoj srži.

(2). B ćelije sazrevaju u koštanoj srži T ćelije u timusu

B. Specifični imuni sistem ima 2 grane

1. Humoralni odgovor -- vezivanje i uništavanje antigena koje vrše proteini u "humorima" = antitela u krvi i sekretu (npr. mleko, suze). Antitela koja stvaraju B ćelije.

2. Ćelijski ili ćelijski posredovani odgovor -- vezivanje i uništavanje antigena koje vrše čitave ćelije. Uništavanje koje vrše citotoksične T ćelije.

C. Glavne karakteristike 2 grane specifičnog imunog sistema -- pogledajte tabelu na materijalu 23B i posljednjem predavanju & ispod:

1. Djelovanje B stanica u borbi protiv infekcije:

B ćelije --> oslobađaju antitijelo --> Ab (antitijelo) vezuje Ag (antigen -- obično na površini mikroba) --> pokreću uništavanje mikroba (mikrobi su zahvaćeni fagocitima ili se liziraju) često uz pomoć komplementa. (Vidi Purves 19.12 i 19.3) Alergije su nuspojava ovog sistema.

2. Djelovanje (citotoksičnih) T ćelija

T ćelije --> se vežu za Ag na površini eukariotske ćelije inficirane virusom --> uništavaju ćeliju bilo lizom ili pokretanjem apoptoze. Za lizu, T ćelije koriste proteine ​​zvane perforini da naprave rupe i ubiju mete (uz pomoć drugih proteina). Napomena komplement je sličan, ali djeluje na prokariotske osvajače, perforini rade na skitnicama eukariotske stanice. (Vidi Purves 19.15) Zbog toga kalemti propadaju strane ćelije transplantata izgledaju kao inficirane (defektne?) ćelije i bivaju uništene. (*Pogledajte odjeljak o MHC ispod -- strani MHC izgleda kao domaćin MHC plus antigen.)

3. Uloga pomoćnih T ćelija -- potrebna za funkciju i B i citotoksičnih T ćelija, detalji u nastavku.

II. Imuni sistem -- Važne karakteristike koje treba objasniti

A. Specifičnost i raznolikost -- svaki Ab ili TCR je usmjeren protiv jednog epitopa ili antigenske determinante (= komad antigena -- vidjeti Purves 19.6), a postoji mnogo, mnogo različitih antigena. Kako možete napraviti toliko različitih Ab ili TCR-ova, svaki specifičan za određeni antigen ili njegov dio?

B. Memorija -- sekundarni odgovor je brži, veći, bolji od primarnog odgovora. U sekundarnom odgovoru, napravite više Ab, Ab je efikasniji (bolje se veže za Ag zbog malih promjena u aminokiselinskoj sekvenci Ab), a odgovor Ab traje duže. (Purves 19.8 [18.9]) Kako se to radi?

C. Tolerancija -- može razlikovati sebe/ne-sebe ili normalno/nenormalno -- praviti Ab samo od stranih/nenormalnih stvari (osim u bolesnim stanjima). Kako ovo funkcionira?

D. Odgovor je prilagodljiv -- odgovor zavisi od količine i vrste antigena. Kako "znati" koje antitijelo treba proizvesti kao odgovor na određeni antigen?

E. Trebate pomoćne T-ove kako bi i citotoksični T i B djelovali. Kako su pomoćnici T uključeni u humoralne i ćelijske imune odgovore?

III. Klonalna selekcija -- Kako objašnjavate "važne karakteristike" navedene gore?

A. B ćelije (Vidi Purves sl. 19.7)

1. Svaka ćelija se razlikuje --> proizvodi jednu vrstu Ab na površini ("djevica" ili "naivna" B). Svaka ćelija preuređuje svoju DNK tokom diferencijacije, tako da svaka ćelija ima jedinstven skup gena koji kodiraju Ab i pravi jedinstveno antitelo -- to jest, sa jedinstvenim skupom "grabica".

Napomena: Kako B ćelije sazrijevaju i specijaliziraju se, promjene u antitijelima koje stvaraju mogu nastati zbog alternativnog spajanja i/ili dodatnih preuređivanja DNK. O strukturi i preuređenju Ab kodirajućih gena i antitijela će se detaljno raspravljati sljedeći put.

2. Ab na površini ćelije djeluje kao "zamka". Površinsko antitelo (takođe nazvano BCR ili receptor antigena B ćelija) deluje kao zamka/receptor za Ag.

3. Aktivacija ili uništenje B ćelije se pokreće vezivanje Ag za površinu Ab (BCR)

a. Uništenje. Ako se Ag percipira kao "sam" --> ćelija uništena ili potisnuta (--> tolerancija).

b. Aktivacija. Ako se Ag percipira kao strana --> ćelijska podjela --> klonska ekspanzija, dalja diferencijacija u

(1). Efektorske ćelije -- kratkotrajne, ali luče mnogo Ab --> uništavaju ili inaktiviraju ciljnu grupu Ab određuje fine tačke. (U ranijem predavanju smo objasnili kako alternativno spajanje može omogućiti ćeliji da se prebaci sa stvaranja površinski vezanog Ab na izlučeni Ab.)

(2). Memorijske ćelije - dugovječne i specijalizovanije da natjeraju Ab da čeka sljedeći put (odgovorne za pamćenje).

c. Da li se antigen percipira kao "sam" ili "strani" zavisi od vremena izlaganja (embrionalni naspram odrasle osobe) i dodatnih faktora. (Ispostavilo se da je ovo veoma komplikovano, tako da ignorišemo "dodatne faktore".)

4. Koja je poenta?

a. Klonska selekcija: Svaka ćelija čini malo Ab prije bilo koji Ag prisutan. Svaka ćelija pravi drugačiji Ab. Ovo antitijelo ostaje na površini ćelije i djeluje kao BCR = zamka za antigen. Ag djeluje kao okidač -- vezivanje Ag-a za "zamku" stimulira samo one ćelije koje stvaraju Ab koji se veže za taj određeni okidač. (Ovo je dio odabira koji uzima u obzir specifičnost, raznolikost i prilagodljivost.)

b. Klonalna ekspanzija: ćelije izazvane vezivanjem Ag rastu i dijele se --> (više) efektorskih stanica i memorijskih ćelija. Obje vrste ćelija stvaraju samo antitijelo koje se vezuje za okidač Ag. (Ovo je dio klonske ekspanzije koji uzima u obzir toleranciju memorije i pojačavača -- memoriju kada Ag pokreće umnožavanje i toleranciju kada Ag pokreće uništavanje ili potiskivanje).

5. Zašto su vam potrebne T ćelije pomoćnice? Za većinu antigena, pomoćnik T mora da se veže za kompleks B ćelija-Ag da bi aktivirao B (korak 3b iznad, pogledajte dole za detalje).

Pokušajte sa problemom 13-4.

B. T ćelije -- sličan proces kao kod B ćelija -- dolazi do preuređivanja DNK tako da se po ćeliji stvara jedna vrsta proteina sa jedinstvenim mestom vezivanja -- ali postoje razlike/komplikacije kao što sledi:

  • Citokini su izlučeni proteini koji su potrebni za razvoj imunog sistema.

  • Citokini su općenito parakrini ili autokrini

  • Citokini koje luče WBC ponekad se nazivaju limfokini

  • Većinu citokina stvaraju pomoćne T ćelije. Međutim, mnoge različite ćelije imunog sistema, i neke neimune ćelije, luče citokine.

  • Mnogi od citokina se nazivaju IL-1, IL-2, itd. za interleukin 1, 2 itd. Interleukini su generalno citokini koje stvaraju WBC koji regulišu funkcije WBC.

  • Koji citokin nastaje zavisi od tipa ćelije (B, TH, TCitd.), antigen sa kojim se susreće i drugi faktori. Koji citokin nastaje utiče na sljedeći korak u imunološkom odgovoru, itd. Za detalje pogledajte tekstove.

  • Citokini su uključeni u druge (neimune) funkcije, na primjer proizvodnju eritrocita i zacjeljivanje rana.

5. Aktivacija T ćelija zahtijeva "Prezentaciju antigena." Antigen mora biti na površini druge ćelije (tzv. "ćelija koja predstavlja kvotantigen" ili APC). Ag mora biti vezan za određeni protein (MHC -- koji se nalazi samo kod eukariota) na površini "ćelije koja predstavlja". Vidi Purves 19.17. Drugim riječima, svi signali za aktiviranje T ćelija su jukstakrini - zahtijevaju interakcije površine ćelije.

a. Citotoksični T se aktiviraju antigenima na površini inficiranih ćelija -- ove inficirane ciljne ćelije "prisutne" virusne antigene na svojoj površini + MHC vidim ispod. Aktivirane citotoksične T ćelije zatim ubijaju inficiranu ciljnu ćeliju.

b. Pomoćne T se aktiviraju antigenima na površini makrofaga, B ćelija (i drugih imunih ćelija) -- ove ćelije "prisutne" antigene na svojim površinama + MHC II. Aktivirane pomoćne T ćelije pomažu efektornim imunim ćelijama u proizvodnji

C. Dva glavna tipa T ćelija (pogledajte materijal 24B, gore, za poređenje B, TH i TC ćelije, površinski proteini, itd.)

1. Postoje dvije vrste T ćelija -- pomoćnik T (TH) ili citotoksični T (CTL ili TC). Diskusija iznad bavi se samo pomoćnim T-ovima. Kako se upoređuju citotoksični T i pomoćni T?

2. Funkcije

a. Pomoćnik T je potreban za druga dva tipa ćelija (B i TC) da sazrije i odgovori na antigen. (Stoga su defekti u pomoćnim T-ovima veoma ozbiljni.)

b. Citotoksični T ubijaju inficirane ćelije (i možda ćelije raka) kao što je gore opisano.

Pokušajte sa problemom 13-7.

3. H kako razlikujete ove dvije vrste? Površinski proteini/markeri na T ćelijama i njihov značaj

a. TH imaju protein nazvan CD4 na svojoj površini (zato se kaže da je CD4+)

(1). CD4 pomaže normalnom djelovanju TH -- pomaže TH vezuje se za normalnu ciljnu ćeliju imunog sistema i pomaže aktivaciji imunoloških ćelija.

(2). CD4 služi kao identifikacioni marker za pomoćne T-ove.

(3). HIV se vezuje za CD4. Stoga CD4 (slučajno) djeluje kao HIV receptor (postoje i drugi ko-receptori) -- omogućava HIV-u da uđe u pomoćne T ćelije. HIV infekcija --> gubitak pomoćnih T-ova --> potpuni gubitak imunološke funkcije

(1). CD8 pomaže normalnoj funkciji TC -- pomaže TC da se veže za uobičajenu ciljnu ćeliju = zaraženu ili lažnu ćeliju.

(2). CD8 služi kao identifikacioni marker za citotoksične T.

4. (samo za vašu informaciju): postoji više od jedne vrste pomoćnih T. Trenutno se smatra da postoje dvije glavne vrste -- TH1 (uglavnom pomaže makrofagima i citotoksičnim T) i TH2 (pomaže B da funkcionišu). Detalji su izvan okvira ovog kursa, ali ovo je trenutno vruća oblast istraživanja.

5. Kako se dvije vrste T-ova poklapaju sa odgovarajućim metama?

a. CD8 ili CD4 se vezuju za odgovarajući protein na površini ciljne ćelije.

b. CD8 na citotoksičnom T se vezuje za protein - MHC I - koji se nalazi na površini inficiranih ćelija.

c. CD4 na pomoćniku T se vezuje za drugačiji protein - MHC II - na površini ćelija imunog sistema. Pa šta je MHC??

d. Kako citoksični T razlikuju normalne od inficiranih stanica? To je ono što je sljedeće!

Pokušajte sa problemom 13-6.

IV. Prezentacija antigena i glavni kompleks histokompatibilnosti (MHC) . Vidi materijal 24A. (Za bolje slike pogledajte Purves 19.18).

A. Šta je MHC?

1. MHC = vrlo varijabilni površinski protein. Postoje 2 glavne vrste i mnoge verzije svake vrste. Svaki pojedinac ima nekoliko različitih gena za svaki od dva glavna tipa MHC. Svaki od ovih gena ima 20-40 ili čak više varijanti (alela). Pošto postoji nekoliko gena po osobi i mnogo različitih alela svakog gena u populaciji, postoji mnogo varijacija u stvarnim MHC proteinima (i DNK) od osobe do osobe. Ovi geni, za razliku od gena za antitela i TCR-e, ne menjaju se tokom razvoja. Dakle, postoje varijacije od osobe do osobe, ali sve ćelije u jednoj osobi imaju iste MHC gene.

2. Dva tipa MHC

a. Sve ćelije sa jezgrom imaju MHC I na svojoj površini.

b. Ćelije imunog sistema (svi APC) imaju MHC II na svojoj površini. (Nemaju sve T ćelije u svakom trenutku MHC II, i pretpostavićemo da T ćelije nemaju MHC II.)

B. Šta su ćelije koje predstavljaju antigen (APC)? APC = Ćelije koje imaju antigene vezane za MHC na svojim plazma membranama. Kako dobijaju svoje antigene/epitope i vezuju ih za MHC prikazano je na vrhu 24A. T ćelije se vezuju za kompleks MHC-Antigen, kao što je prikazano u sredini brošure. (Vidi Purves 19.17)

1. APC ne predstavljaju čitave antigene -- APC-ovi prisutni fragmenti antigena koji se nazivaju epitopi ili antigenske determinante. Vidi vrh 1/2 od 24A & Vidi Purves 19.16

(1). Obične ćelije (ne iz imunog sistema) predstavljaju fragmente bilo kojih proteina koje prave (+ MHC I). Ovi epitopi potiču od napravljenih proteina unutra sam APC, a zatim se djelimično digestira u proteosomima.

(2). Ćelije imunog sistema (B ćelije, dendritične ćelije i makrofagi = "klasični" APC) predstavljaju fragmente svega što su progutali ili endocitozirali (+ MHC II) -- Purves 19.16. Ovi epitopi potiču od proteina koji su prvobitno bili vani APC i djelimično su digestirani u lizosomima/endosomima.

2. Svaki APC predstavlja mnogo različitih epitopa odjednom (čak i ako su svi izvedeni iz jednog antigena).

3. Kako epitopi dopiru do površine ćelije?

a. Endogeni fragmenti digestirani u proteosomima ulaze u ER (posebnim transporterom) i kombinuju se sa novonastalim MHC molekulima (u ER membrani). Kompleks se transportuje do površine ćelije kroz ER, Golgi, itd. na isti način kao i bilo koji protein površine ćelije.

b. Egzogeni fragmenti digestirani u lizosomima/endosomima kombinuju se sa novonastalim MHC u lizosomima/endosomima i kompleks stiže do površine ćelije na isti način na koji se korišćeni receptori recikliraju na površinu.

C. Zašto su vam potrebni MHC i APC?

1. T ćelije su "MHC ograničene" B ćelije nisu

a. B ćelije prepoznaju obični Ag = Antitijela se vezuju za Ag u plazmi ili na bakterijskim/virusnim površinama.

b. T ćelije prepoznaju samo Ag koji je vezan za MHC na (euk.) ćelijskoj površini (Purves 19.17 i materijal 24B.)

(1). T ćelijski receptori se vezuju za varijabilni dio MHC-Ag kompleksa = vezuju se za sam Ag

(2). CD4 ili CD8 se vezuje za konstantni deo odgovarajućeg MHC.

2. Dva tipa T prepoznaju (vezu se za) Ag povezan sa različitim MHC-ovima -- ovo je način na koji T ćelije razlikuju imune ćelije i inficirane (obične) ćelije. Vidi materijal 24B.

a. Citotoksični T (CD8 + ) prepoznaju Ag + MHC I (rečeno je da je "MHC I ograničeno") -- imajte na umu da cilj mora imati MHC I i Ag.

b. Pomoćni T-ovi (CD4 + ) prepoznaju Ag + MHC II (rečeno je da je "MHC II ograničeno") -- imajte na umu da meta mora imati MHC II i Ag.

Poenta: T ćelije prepoznaju svoje mete (djelimično) prema vrsti MHC-a koji imaju -- inficirane ćelije imaju MHC I, a imunološke ćelije imaju MHC II.

V. Stavljajući sve zajedno -- Purves 19.18 ili brošura 24A

A. T ćelija je aktivirana (sredina 24A)

1. Potrebno je vezivanje za APC -- bilo

a. Vezivanje za klasični APC (B ćelija ili fagocitna ćelija -- makrofag ili dendritična ćelija) za aktivaciju TH

(1). U primarnom odgovoru, APC je vjerovatno fagocitna stanica (nije specifična za bilo koji određeni antigen)

(2). U sekundarnom odgovoru, APC će vjerovatno biti B ćelija (sa antitijelom specifičnim za taj antigen)

b. Vezivanje za inficiranu ćeliju radi aktivacije TC.

2. T ćelija - APC ćelijsko vezivanje zahtijeva podudaranje

a. APC mora imati Ag (epitop) + MHC

b. T ćelija mora imati TCR koji odgovara Ag, i CD4 ili CD8 da bi odgovarao ispravnom MHC.

Napomena: Slika na brošuri prikazuje epitop u sredini, između oba MHC APC i TCR T ćelije. Epitop je čvrsto vezan za MHC i ostaje u APC-u kada T ćelija završi aktivaciju i odvoji se. Aktivirana T ćelija sada ima prazan TCR i vezat će se za drugi (B) ćelija sa istim epitopom.

3. Citokini se moraju obezbijediti za aktivaciju -- da se veže za receptore na T ćeliji.

a. Citokin (IL-1) iz APC-a je potreban za aktiviranje TH .

b. Različiti citokin (IL-2) iz TH potrebno za aktiviranje TC. (Zato vam je potreban THje za citotoksični T odgovor.)

4. Aktivacija --> klonska ekspanzija (više TH ćelija) I veća specijalizacija T ćelija. Ove aktivirane T ćelije mogu da se odvoje od APC-a i pronađu drugu ćeliju koja će "pomoći"

B. Šta je aktiviralo TH ćelija radi (pogledajte donji dio materijala 24A)

1. Humoralni odgovor: aktiviran TH ćelija se zatim deli i/ili aktivira B ćeliju -- aktivira isti APC koji ju je upravo aktivirao ili pronalazi novu B ćeliju.

2. Ćelijski posredovani odgovor: aktiviran TH ćelija dijeli i/ili pomaže u aktiviranju TC ćelija (pružanjem citokina) -- detalji o tome nisu razmatrani.

C. Šta je aktiviralo TC ćelija radi (pogledajte na dnu brošure): Dijeli i/ili ubija zaraženu ćeliju.

Pokušajte sa problemima 13-9 i 13-10. Da pregledate svu terminologiju do sada, pokušajte 13-11.

VI. Kako se T i B ćelije aktiviraju? Zamotati. Vidi materijal 24A. i tema V iznad. -- O tome će se raspravljati sljedeći put.


7.3 Normalizacija dekonvolucijom

Kao što je prethodno spomenuto, pristranost sastava će biti prisutna kada postoji bilo kakva neuravnotežena diferencijalna ekspresija između uzoraka. Razmotrite jednostavan primjer dvije ćelije u kojima je jedan gen (X) pojačan u jednoj ćeliji (A) u odnosu na drugu ćeliju (B). Ova upregulacija znači da je ili (i) više resursa sekvenciranja posvećeno (X) u (A) , čime se smanjuje pokrivenost svih drugih gena koji nisu DE kada je ukupna veličina biblioteke svake ćelije eksperimentalno fiksirana (npr. zbog kvantifikacije biblioteke) ili (ii) veličina biblioteke (A) se povećava kada se (X) dodijeli više čitanja ili UMI-ova, povećavajući faktor veličine biblioteke i dajući manje normalizirane vrijednosti ekspresije za sve gene koji nisu DE. U oba slučaja, neto efekat je da će se ne-DE geni u (A) činiti pogrešno reguliranim u odnosu na (B).

Uklanjanje pristranosti sastava je dobro proučen problem za analizu podataka sekvenciranja masovne RNK. Normalizacija se može izvršiti pomoću funkcije procjeneSizeFactorsFromMatrix() u DESeq2 paket (Anders i Huber 2010 Love, Huber i Anders 2014) ili sa funkcijom calcNormFactors() (Robinson i Oshlack 2010) u edgeR paket. Oni pretpostavljaju da većina gena nije DE između ćelija. Pretpostavlja se da svaka sistematska razlika u veličini broja u većini gena ne-DE između dvije ćelije predstavlja pristrasnost koja se koristi za izračunavanje odgovarajućeg faktora veličine za njegovo uklanjanje.

Međutim, jednoćelijski podaci mogu biti problematični za ove metode masovne normalizacije zbog dominacije niskog i nultog brojanja. Da bismo to prevazišli, objedinjujemo brojanja iz mnogih ćelija kako bismo povećali veličinu broja za preciznu procjenu faktora veličine (Lun, Bach i Marioni 2016). Faktori veličine zasnovani na skupu se zatim „dekonvoluiraju“ u faktore zasnovane na ćelijama za normalizaciju profila ekspresije svake ćelije. Ovo se izvodi pomoću funkcije CalculateSumFactors() from scran, kao što je prikazano ispod.

Koristimo korak prethodnog grupisanja sa quickCluster() gdje su ćelije u svakom klasteru odvojeno normalizirane, a faktori veličine se promjenjuju kako bi bili uporedivi među klasterima. Time se izbjegava pretpostavka da većina gena nije DE u cijeloj populaciji - potrebna je samo ne-DE većina između parova klastera, što je slabija pretpostavka za visoko heterogene populacije. Po defaultu, quickCluster() će koristiti približni algoritam za PCA zasnovan na metodama iz irlba paket. Aproksimacija se oslanja na stohastičku inicijalizaciju tako da moramo postaviti nasumično sjeme (preko set.seed() ) radi ponovljivosti.

Vidimo da faktori veličine dekonvolucije pokazuju odstupanja specifična za tip ćelije od faktora veličine biblioteke na slici 7.2. Ovo je u skladu s prisustvom pristranosti sastava koje se unose snažnom diferencijalnom ekspresijom između tipova ćelija. Upotreba faktora veličine dekonvolucije prilagođava se ovim predrasudama kako bi se poboljšala tačnost normalizacije za nizvodne aplikacije.

Slika 7.2: Faktor veličine dekonvolucije za svaku ćeliju u Zeisel skupu podataka mozga, u poređenju sa ekvivalentnim faktorom veličine izvedenim iz veličine biblioteke. Crvena linija odgovara identitetu između dva faktora veličine.

Tačna normalizacija je najvažnija za procedure koje uključuju procjenu i interpretaciju statistike po genu. Na primjer, pristranosti sastava mogu ugroziti DE analize sistematskim pomjeranjem log-fold promjena u jednom ili drugom smjeru. Međutim, ima tendenciju da pruži manje koristi u odnosu na jednostavnu normalizaciju veličine biblioteke za analize zasnovane na ćelijama, kao što je grupisanje. Prisustvo pristranosti sastava već implicira velike razlike u profilima ekspresije, tako da je malo vjerovatno da će promjena strategije normalizacije utjecati na ishod procedure grupiranja.


Zatražite dozvolu za ponovnu upotrebu sadržaja sa ove stranice

1 It&rsquos mali, mali svijet: kratka istorija biološke korelativne mikroskopije 1
Christopher J. Guérin, Nalan Liv i Judith Klumperman

1.1 Sve je počelo s fotonima 1

1.2 Elektron zauzima svoje mjesto 2

1.3 Sastavljanje, od 1960-ih do 1980-ih 3

1.4 CLEM sazrijeva kao naučni alat 1990. do 2017. 4

2 Izazovi za CLEM iz perspektive svjetlosne mikroskopije 23
Kurt Anderson, Tommy Nilsson i Julia Fernandez‐Rodriguez

2.1.1 Elektronska i svjetlosna mikroskopija 23

2.1.2 Korelativna mikroskopija: sudaraju se dvije kulture 25

2.2 Mikroskopski multikulturalizam 26

2.2.1 Kada rezolucija mikroskopije fluorescentne svjetlosti nije dovoljna 26

2.2.2 Fluorescentna mikroskopija (FM), lokalizacija igle/plasta sijena 27

2.2.3 Elektronska mikroskopija, vizualizacija ultrastrukture 27

2.2.4 Pronalaženje koordinata 28

2.3 Premošćivanje jaza između svjetlosne i elektronske mikroskopije 29

2.3.1 Pronalaženje iste ćelijske strukture u svjetlosnim i elektronskim mikroskopima 29

2.3.2 Učiniti fluorescentne naljepnice vidljivim u elektronskom mikroskopu 29

2.3.3 Vizualizacija trgovine membranama pomoću CLEM 30

2.4 Buduće CLEM aplikacije i modifikacije 31

2.4.1 Korelativna refleksijska kontrastna mikroskopija i elektronska mikroskopija u presjecima tkiva 31

2.4.2 Dinamičke i funkcionalne sonde za CLEM 32

3 Važnost obrade uzorka za korelativnu sliku (ili, smeće u, smeće van) 37
Christopher J. Peddie i Nicole L. Schieber

3.2 Traženje korelativne elektronske mikroskopije Utopija 40

3.3 Obrada uzorka za korelativnu sliku: Primer za prve korake 40

3.4 Ubrzati (Želimo više brzine, više brzine&hellip) 42

3.6 Održavanje regije od interesa na vidiku 45

3.7 Korelacija i premještanje sa sondama dvostrukog modaliteta 48

3.8 Integracija modaliteta snimanja i in‐ fluorescencije smole 49

3.9 Racionalizacija korelativnih pristupa budućnosti: SmartCLEM 51

3.10 Koliko duboko ide zečja rupa? 52

3.11 Zadrži tu misao, iako &minus je li sve ovo potpuno neophodno? 53

3.12 Poboljšanje pristupačnosti korelativnim tokovima rada 54

4 3D CLEM: Korelacija volumena svjetlosti i elektronske mikroskopije 67
Saskia Lippens i Eija Jokitalo

4.3 Komparativna i korelativna LM i EM slika 69

4.4 CLEM je više od LM + EM 69

4.6 Dva toka rada za 3D CLEM 71

4.7 Kamo CLEM ide u budućnosti? 74

5 Može li korelativna mikroskopija ikada biti laka? Tačka gledišta nizove tomografije 81
Irina Kolotuev i Kristina D. Micheva

5.2 Zašto niz tomografija? 81

5.3 Tomografija niza obilnih subćelijskih struktura: sinapse 82

5.4 Tomografija niza rijetko raspoređenih struktura: Cisternalna organela 84

5.5 Tomografija malih modela organizama: C. elegans 87

5.6 Da rezimiramo: Pronalaženje pravog AT pristupa 90

5.7 Oblasti poboljšanja 91

5.7.2 Serijski ultratanki preseci 91

5.7.4 EM kompatibilni fluorofori 92

5.7.5 Detektori i EM rezolucija 92

5.7.6 Alati za registraciju i poravnanje slike 93

6 Korelativna mikroskopija pomoću mikroskopa sa skenirajućim sondom 99
Georg Fantner i Frank Lafont

6.3 Korelativni pristupi AFM i optičke mikroskopije 103

6.4 Korelacija sa CLSM 104

6.5 Korelacija sa ćelijskom mehanikom 104

6.5.1 Korelacija sa super‐ svjetlosnom mikroskopijom (SRLM) 105

6.5.2 Buduća dešavanja 107

6.6 AFM i korelacija sa elektronskom mikroskopijom 109

6.6.1 Korelacija koja uključuje AFM, EM i hemijsku površinsku karakterizaciju 110

6.6.2 Buduća dešavanja 113

6.7 Budući razvoji koji uključuju korelacionu mikroskopiju koristeći HS‐AFM 113

6.8 Završne napomene 114

7 Integrirana svjetlosna i elektronska mikroskopija 119
R. I. Koning, A. Srinivasa Raja, R. I. Lane, A. J. Koster i J. P. Hoogenboom

7.2 Mikroskopija velikih‐razmjera i velike‐propusnosti (zapremnine) 120

7.2.1 Prednosti i izazovi za veliki‐Scale EM 120

7.2.2 Prednosti CLEM-a za velike‐razmjere EM 121

7.2.3 Izgledi za integrisanu mikroskopiju 121

7.3 Super‐Fluorescentna mikroskopija 123

7.3.1 Prednosti i izazovi za CLEM sa super‐ fluorescencijom 123

7.3.2 Implementacija SR‐FM sa CLEM 124

7.3.3 Izgledi za integrirani SR‐CLEM 124

7.4 Cryo‐Elektronska mikroskopija 125

7.4.1 Prednosti CryoEM 125

7.4.2 Mogućnosti i izazovi za korelativnu krio‐mikroskopiju 126

7.4.2.1 Super‐Fluorescentna cryo‐Mikroskopija: Sonde i instrumenti 126

7.4.2.2 Prijenos cryo‐ uzoraka između mikroskopa 127

7.4.2.3 Debljina uzorka 127

7.4.2.4 Brzina prikupljanja podataka 128

7.4.3 Integrisani sistemi za CryoCLEM 129

7.4.4 Izgledi za integriranu krio‐mikroskopiju 129

8 Cryo‐Korelativna svjetlosna i elektronska mikroskopija: prema in situ Strukturna biologija 137
Tanmay A.M. Bharat i Wanda Kukulski

8.2 Cryo‐CLEM za podršku analize jedne čestice pročišćenih makromolekula 138

8.3 Snimanje strukturne dinamike in vitro Rekonstituisani sistemi 141

8.4 Identificiranje makromolekula u potopljenim‐Zamrznutim cijelim ćelijama 142

8.5 Makromolekularne strukture u razređenim uzorcima iz područja debelih ćelija 144

8.6 Omogućavanje strukturne biologije u višećelijskim organizmima i tkivima od Cryo‐CLEM 145

9 Correlative Cryo Soft X‐ray Imaging 155
Eva Pereiro, Francisco Javier Chichón i Jose L. Carrascosa

9.1 Uvod u Cryo Soft X‐ray mikroskopiju 155

9.2 Cryo‐SXT Korelacija s mikroskopijom vidljivog svjetla 159

9.3 Cryo‐SXT Korelacija sa Cryo X‐ fluorescencijom 160

9.4 Cryo‐SXT Korelacija sa TEM 163

9.5 Višestruka korelacija i integracija metoda 165

10 Korelativna svjetlosna‐ i tekućina‐ Transmisiona elektronska mikroskopija za skeniranje faze za proučavanje funkcije proteina u cijelim stanicama 171
Niels de Jonge

10.2 Ograničenja državnih‐‐umjetničkih metoda 172

10.3 Princip tekućeg STEM 173

10.3.1 Primjer 1: Određivanje stehiometrije podjedinice ORAI kanala vizualizacijom pojedinačnih molekula pomoću STEM 175

10.3.2 Primjer 2: Novi uvidi u ulogu HER2 179

10.4 Prednosti Liquid STEM 182

11 Korelacija podataka iz modaliteta snimanja 191
Perrine Paul‐Gilloteaux i Martin Schorb

11.2 Registracija tokom CLEM faza 194

11.2.1 Registracija za vođenje pripreme uzorka 194

11.2.2 Registracija za vođenje nabavke 195

11.2.2.1 Softverski paketi 195

11.2.2.2 Tipične karakteristike i vidna polja 195

11.2.3 Post‐Registracija nabavke (precizno premještanje) 196

11.2.3.1 Softver i pristupi za post‐ registraciju nabavke 196

11.2.4 Pouzdanje u poravnanje: tačnost u praksi 198

11.3 Paradigma registracije 198

11.3.1 Funkcije slike za vođenje registracije 198

11.3.2 Funkcija udaljenosti 199

11.3.3 Osnove transformacije 199

11.3.4 Strategija optimizacije 200

11.4 Predviđeni budući razvoji 201

11.4.1 Integrativna mikroskopija naspram korelativne mikroskopije 201

11.4.2 Ugraditi a priori znanje o uzorku 202

11.4.3 Prema upotrebi mašinskog učenja 202

11.5 Vizualizacija korelacije 204

12 Veliki podaci u korelativnoj slici 211
Ardan Patwardhan i Jason R. Swedlow

12.2 Banka podataka o proteinima 212

12.3 Resursi za Cryo‐EM 212

12.4 Izvori podataka svjetlosne mikroskopije 214

12.6 IDR: Izvor podataka o prototipu slike 216

12.7 Javni resursi za korelativnu sliku 217

12.7.1 CLEM formati podataka 217

12.8 Buduća uputstva 218

12.8.1 Arhiva bioslika 218

12.8.2 Cjevovodi za dostavljanje podataka CLEM 219

12.8.3 Skaliranje volumena podataka i upotreba 219

12.8.4 Usvajanje u zajednici i međunarodni angažman 220

13 Budućnost CLEM-a: sažetak 223
Lucy Collinson i Paul Verkade


Studenti i istraživači u oblasti biomedicinskog inženjerstva, računarske biologije, matematike, računarstva i prirodnih nauka koji su zainteresovani za razumevanje i primenu matematičkog modeliranja

Jedinica 1 Uvod u modeliranje korištenjem diferencijalnih jednačina
1.1 Modeli s diskretnim vremenom
1.1.1 Rješenja diferencijalnih jednačina prvog reda
1.1.2 Upotreba linearne regresije za procjenu parametara
1.2 Stavljajući sve zajedno: Ždral-hupaj
1.3 Studija slučaja 1: Biogeografija ostrva
1.3.1 Pozadina
1.3.2 Formulacija modela
1.3.3 Rakata priča
1.3.4 Savremeni pristup: podaci o poreklu
1.3.5 Povratak na MacArthur i Wilson: Efekti udaljenosti i površine
1.4 Studija slučaja 2: Farmakokinetički model
1.4.1 Pozadina
1.4.2 Formuliranje modela
1.4.3 Razumijevanje modela
1.4.4 Procjena parametara
1.4.5 Evaluacija/analiza modela
1.4.6 Dalje istraživanje
1.5 Studija slučaja 3: Invazivne biljne vrste
1.5.1 Pozadina
1.5.2 Formulacija modela
1.5.3 Procjena parametara
1.5.4 Predviđanja modela
1.5.5 Strategije upravljanja
1.6 Wet Lab: Logistički model rasta dinamike bakterijske populacije
1.6.1 Uvod
1.6.2 Modeliranje populacija
1.6.3 Eksperiment
1.6.4 Kalibracija i analiza modela
1.6.5 Eksperiment 2. dio: Učinak promjene medija

Jedinica 2 Diferencijalne jednadžbe: formulacija modela, nelinearna regresija i odabir modela
2.1 Biološka pozadina
2.2 Matematička i R pozadina
2.2.1 Formulacija modela zasnovana na diferencijalnoj jednadžbi
2.2.2 Rješenja običnih diferencijalnih jednačina
2.2.3 Istraživanje parametarskog prostora
2.2.4 Nelinearno uklapanje
2.3 Odabir modela
2.4 Studija slučaja 1: Kako se stope razgradnje listova razlikuju s antropogenim taloženjem dušika
2.4.1 Pozadina
2.4.2 Podaci
2.4.3 Formulacija modela
2.4.4 Procjena parametara
2.4.5 Procjena modela
2.5 Studija slučaja 2: Istraživanje modela za opisivanje stopa rasta tumora
2.5.1 Pozadina
2.5.2 Podaci
2.5.3 Formulacija modela
2.5.4 Procjena parametara
2.5.5 Evaluacija modela: Deskriptivna moć
2.5.6 Evaluacija modela: moć predviđanja
2.6 Studija slučaja 3: Odgovori predatora na gustoću plijena variraju s temperaturom
2.6.1 Pozadina
2.6.2 Analiza podataka funkcionalnog odgovora: određivanje parametara
2.6.3 Istraživanje funkcionalnih reakcija kao funkcije temperature
2.7 Mokri laboratorij: Enzimska kinetika katehol oksidaze
2.7.1 Pregled aktivnosti
2.7.2 Uvod u kinetiku reakcije katalizirane enzima
2.7.3 Izvođenje modela
2.7.4 Procjena KM i Vmax
2.7.5 Naš enzim: katehol oksidaza
2.7.6 Eksperiment: Prikupljanje početnih stopa za Michaelis-Menten model
2.7.7 Efekti inhibitora na kinetiku enzima
2.7.8 Eksperiment: Mjerenje efekata dva inhibitora katehol oksidaze, feniltiouree i benzojeve kiseline

Jedinica 3 Diferencijalne jednadžbe: Numerička rješenja, kalibracija modela i analiza osjetljivosti
3.1 Biološka pozadina
3.2 Matematička i R pozadina
3.2.1 Numerička rješenja diferencijalnih jednačina
3.2.2 Kalibracija: Prilagođavanje modela podacima
3.2.3 Analiza osjetljivosti
3.2.4 Stavljanje svega zajedno: dinamika ćelija koje inficiraju virusom ebole
3.3 Studija slučaja: Gripa: prilagođavanje klasičnog SIR modela pandemiji gripe iz 2009.
3.3.1 Pozadina
3.3.2 SIR model
3.3.3 Kumulativni broj predmeta
3.3.4 Prag epidemije
3.3.5 Javnozdravstvene intervencije
3.3.6 Pandemija gripa H1N1 2009

3.4 Studija slučaja 2: Rak prostate: optimizacija imunoterapije
3.4.1 Pozadina
3.4.2 Formulacija modela
3.4.3 Implementacija modela
3.4.4 Procjena parametara
3.4.5 Protokoli vakcinacije i model predviđanja
3.4.6 Analiza osjetljivosti
3.4.7 Simulacija drugih strategija liječenja
3.5 Studija slučaja 3: Određivanje kvoruma
3.5.1 Uvod
3.5.2 Formulacija modela
3.5.3 Procjena parametara
3.5.4 Simulacije modela
3.5.5 Analiza osjetljivosti
3.6 Mokri laboratorij: Hormoni i homeostaza—održavanje koncentracije glukoze u krvi stabilnom
3.6.1 Pregled aktivnosti
3.6.2 Uvod u regulaciju glukoze u krvi i njen značaj
3.6.3 Razvoj modela
3.6.4 Eksperiment: Mjerenje koncentracije glukoze u krvi nakon gutanja glukoze
3.6.5 Analiza
3.6.6 Razmišljanja o potencijalnim naknadnim eksperimentima

Jedinica 4 Tehničke napomene za laboratorijske aktivnosti
4.1 Uvod
4.2 Porast stanovništva
4.3 Kinetika enzima
4.3.1 Napomene o drugim enzimima ili sličnim eksperimentima
4.4 Napomene instruktora za Laboratoriju za praćenje glukoze u krvi
4.4.1 Savjeti za praćenje glukoze
4.4.2 Ostale laboratorijske aktivnosti


Kompleksna impedansa AC kruga, dio 3: spajanje svega

U prvom dijelu ove serije, To je samo prolazna faza, definisali smo sinusni valni oblik najčešćih AC signala, ilustrovali kako AC napon i struja variraju kao sinusni valni oblik u AC krugovima, i ispitali smo koncept faznih uglova u opisivanju poravnanja (ili njegovog nedostatka) između napona sinusni talas i strujni sinusni talas.

U drugom dijelu, Lijepo reagirati, ispitali smo malo dinamike napona i struje unutar kondenzatora i induktora da bismo dobili uvid u to kako ove komponente nameću fazne uglove između napona i strujnih sinusnih valova. Opisali smo koncept reaktanse i ilustrovali proračune kapacitivnih i induktivnih reaktancija.

Vraćajući se na glavne tačke navedene u 1. i 2. dijelu:

  1. Napon i struja primijenjeni na AC kola su predstavljeni glatko promjenjivim sinusnim valnim oblicima jednake frekvencije, koji oslikavaju regularne promjene smjera i glatke promjenjive veličine svakog od njih.
  2. Primijenjeni naponski i strujni sinusni valovi često ne odgovaraju jedni drugima, tako da dvije reprezentacije više ne osciliraju zajedno, kao da je jedan sinusni val pomjeren ispred ili iza drugog u vremenu ili fazi.
  3. Količina odstupanja između naponskog i strujnog sinusnog signala u strujnom kolu opisuje se faznim uglom između dva signala, u jedinicama stepeni.
  4. Pomaci faznog ugla između napona i struje su nametnuti vrstom suprotnosti strujnom toku koja se naziva reaktanca u komponentama kola naizmenične struje, posebno induktivna reaktanca i kapacitivna reaktancija, merena u jedinicama oma.
  5. Induktivna i kapacitivna reaktansa se na složen način kombinuju sa otporom u kolu kako bi se odredila ukupna impedancija kola.
  6. Kompleksna impedansa je opisana i sa veličinom u omima i faznim uglom u stepenima, a postoje dve primarne skraćene metode pismenog predstavljanja kompleksne impedanse (pravougaoni i polarni oblici).
  7. Veličina impedanse i fazni ugao utiču na ponašanje AC kola, posebno u pogledu prenosa snage i rezonancije, kao u RF antenskim krugovima, oscilatorskim krugovima, mrežama za usklađivanje, strujnim krugovima i mnogim drugima.

U prvom dijelu smo pokrili tačke od 1 do 3. U 2. dijelu smo se fokusirali na tačku 4. Sada ćemo upotpuniti ovu seriju razradom tačaka 5, 6 i 7. Ovo zaista sve spaja!

Kompleksna impedansa: Možda se sećate da je impedansa (Z) definisana kao suprotnost protoku struje u AC kolu. Impedansa kombinuje efekte jednostavnog otpora sa reaktancijom zbog kapacitivnih i induktivnih komponenti u kolu. Međutim, odnos između otpora, kapacitivne reaktancije i induktivne reaktancije je složeniji od jednostavnog dodavanja svakog faktora. Razmotrimo interakcije između otpora i reaktansi detaljnije na putu do razumijevanja i izračunavanja impedancije kola.

Prvo, otpor u kolu sa kondenzatorima i/ili induktorima će uticati na fazni ugao između napona i struje. “Čisti” slučajevi samo kapacitivnosti ili samo induktivnosti koje smo razmatrali u drugom dijelu su samo idealni modeli koji pružaju savršen fazni ugao od 90 stepeni između napona i strujnih sinusnih valova. Sva stvarna kola će imati određeni otpor zbog žica i komponenti, a često će imati i komponentne otpornike, od kojih svi pomiču fazni ugao kada se kombinuju sa kondenzatorima i/ili induktorima. Dakle, fazna razlika između napona i struje može biti uglovi manji od 90 stepeni, a precizan fazni ugao zavisi od relativnih vrednosti otpora i reaktanse u AC kolu.

Otpor utiče na fazni ugao između napona i struje u AC krugovima koji sadrže kapacitivnu i induktivnu komponentu.

Drugo, otpor i reaktancija se kombinuju kao vektori, a ne jednostavnim sabiranjem. Uskoro ćemo ispitati "sabiranje vektora" koristeći grafikone ispod.

Treće, induktivna i kapacitivna reaktancija imaju suprotne efekte na fazni ugao. Zapamtite, induktivna reaktanca čini da napon vodi struju, dok kapacitivna reaktanca čini da struja vodi napon.Kada se induktivna i kapacitivna komponenta kombiniraju u serijskom kolu, ove suprotne reaktanse negiraju jedna drugu, djelomično ili u cjelini, određujući tako rezultantnu reaktanciju serijskog kola i utječući na ukupnu impedanciju kola.

Induktivna reaktancija i kapacitivna reaktancija u serijskom krugu naizmjenične struje međusobno se pomiču.

Impedansa serijskog kola: Trenutno ćemo razmatrati samo slučajeve serijskih kola. Paralelna kola zahtijevaju malo zaokreta u serijskom kućištu i razmotrit ćemo ih kasnije u ovom članku. Uzmimo primjer problema niza kola izveden iz skupa pitanja Extra Class i riješimo ga pomoću vektorskog grafa kola, uz objašnjenje na putu.

P. Kolika je impedansa kola koje se sastoji od otpornika od 400 Ω u seriji sa induktorom koji ima reaktanciju od 300 Ω?

Kao što smo gore napomenuli, otpor i reaktansa se sabiraju kao vektori. Ovo možemo grafički prikazati koristeći zajedničku pravokutnu koordinatnu ravan i crtajući vektor za otpor i reaktanciju. Po standardnoj konvenciji, iscrtaćemo vrednost otpora duž X ose (horizontalna osa), a reaktansu ćemo nacrtati duž Y (vertikalna osa).

U ovom prvom primjeru imamo otpor od 400-Ω, tako da ćemo nacrtati vektor od početka (0, 0) duž horizontalne ose otpora do 400, odnosno položaja u koordinatnoj ravni (400, 0).

Vrijednost otpora prikazana kao vektor.

Zatim moramo nacrtati induktivnu reaktanciju od 300 Ω. Da bismo dodali ova dva vektora, moramo započeti ovaj vektor induktivne reaktanse na čelu već nacrtanog vektora otpora, ili u tački (400, 0). Po standardnoj konvenciji, sva induktivna reaktancija je iscrtana u pozitivnoj vertikalnoj osi, ili "nagore" u koordinatnoj ravni.

Pošto je induktivna reaktancija 300-Ω, crtamo vektor pravo nagore od (400, 0) položaja na poziciju 300 jedinica iznad. Tačka do koje smo došli je koordinata (400, 300).

Vektor induktivne reaktanse dodan vektoru otpora.

Sada dovršavamo vektorski dijagram povezujući ishodište sa rezultantnom pozicijom vektora, ili vektorom koji se proteže od (0, 0) do (400, 300).

Rezultantni vektor impedanse prikazuje magnitudu i fazni ugao.

U govoru o pravokutnim koordinatama poput ove, koristimo sljedeću skraćenicu da predstavimo ovu sliku impedance:

Z = 400 + j300 Ω

Da biste izrazili kompleksnu impedanciju (Z) u pravokutnom obliku, prvo navedite vrijednost otpora (400) i dodajte vrijednost reaktancije (+300) malim slovom ‘j’ koji prethodi njemu, kao što je gore prikazano. Uzmite u obzir j kao poseban oznaka za označavanje da je vrijednost koja slijedi reaktanca.

Rezultantni vektor na slici pravougaonog koordinatnog sistema predstavlja kompleksnu impedanciju serijskog kola. Možemo to izraziti u pravougaonoj stenografiji iznad ili možemo pretvoriti u polarnom obliku notacija. Primijetite da rezultantni vektor ima dužinu koja predstavlja veličinu impedanse u omima i da ima ugao izmjeren u smjeru suprotnom od kazaljke na satu od horizontalne ose otpora koji predstavlja fazni ugao između napona i struje. Da bismo pravilno izrazili kompleksnu impedanciju kola u polarnom obliku, moramo izračunati i veličinu (dužinu) i ugao.

Pozovite matematiku iz srednje škole s Pitagorinom teoremom koja radi za sve pravokutne trouglove poput onog koji proizlazi iz naših vektorskih dijagrama. Strana naspram pravog ugla (ugao od 90 stepeni) je uvek hipotenuza i uvek je najduža stranica pravouglog trougla. Ovo je strana koja prikazuje veličinu impedanse. Tu stranu ćemo nazvati 'C'. Druge dvije strane nazvat ćemo 'A' i 'B'. Teorema kaže, kao što sam siguran da ćete se sada sjetiti...

A 2 + B 2 = C 2

Znate vrijednosti strana A i B iz otpora i reaktancije koje ste nacrtali, tako da možete riješiti ovaj problem za stranu C malim algebarskim preuređivanjem jednadžbe kako biste dobili

Proračun veličine vektora impedanse i proračun faznog ugla.

Ubacite vrijednosti A i B da biste riješili kao

To znači da je veličina impedanse za kolo 500-Ω.

Izračunavanje faznog ugla je malo složenije i zahtijeva vrlo osnovnu trigonometriju. Ali to je zaista prilično jednostavno. Koristićemo koncept trigonometrije tangenta koji povezuje dotični ugao sa dve strane trougla koje smo nacrtali kao vektore za otpor i reaktanciju. Konkretno, koristimo inverznu tangentu, ili "arktangens". (Ovo se ponekad na kalkulatorima prikazuje kao tan -1.)

Prvo, izračunavamo vrijednost tangenta faznog ugla kao "suprotne strane preko susjedne strane". Strana suprotna željenom uglu je strana koju smo nacrtali kao induktivnu reaktanciju, jednaku 300-Ω. Strana uz željeni ugao (a to nije strana hipotenuze) je vektor koji smo nacrtali za otpor, jednak 400-Ω. dakle,

Tangent faznog ugla = 300 / 400 (frakcija: reaktansa / otpor).
Tangent faznog ugla = 0,75

Sada možemo odrediti ugao u stepenima uzimajući inverznu tangentu, ili arktangens, od 0,75. Na većini kalkulatora sa trigonometrijskim funkcijama ovo je tipka “shift” iza koje slijedi tipka “tan”. (Uvjerite se da je odabran način rada „stepeni“, a ne „radijani“.)

Fazni ugao = 37 stepeni

Sada možemo navesti kompleksnu impedanciju (Z) kola u polarnom obliku kao 500-Ω na 37 stepeni. Budući da je ovaj fazni ugao rezultat induktivne reaktancije, znamo da napon vodi struju za 37 stepeni. Ovaj induktivni slučaj možemo prepoznati i zato što je ugao pozitivna vrijednost. Odražavajući se nazad na dijagrame odnosa napon-struja valnog oblika koje smo koristili u prvom dijelu, fazni ugao od 37 stepeni izgleda kako slijedi:

Napon prednjači struju za 37 stepeni, što je naznačeno proračunom faznog ugla za
Z = 400 + j300 Ω

Polarni oblik impedanse navodi veličinu u omima i fazni ugao u stepenima.

Sada razmotrimo kapacitivnu reaktanciju i serijski otpor. Vrlo je sličan slučaju induktivne reaktanse.

P. Kolika je impedansa kola koje se sastoji od otpornika od 300 Ω u seriji sa kondenzatorom koji ima reaktanciju od 400 Ω?

Opet, konstruišemo vektorski dijagram koji će nam pomoći da ispravimo scenario. Otpor od 300 Ω je prikazan kao vektor od početka duž ose otpora. Zatim crtamo kapacitivnu reaktanciju od 400 Ω počevši od glave vektora otpora.

Ali ovaj put crtamo vektor reaktanse prema dolje umjesto prema gore. Standardnom konvencijom sve kapacitivne reaktancije su naznačene u –Y smjeru i negativnim faznim uglovima. U pravougaonom obliku ovaj scenario je:

Z = 300 – j400 Ω

Jednom kada povežemo rezultujući vektor od početka do glave vektora reaktanse, ponovo imamo veličinu i fazni ugao za izračunavanje da bismo ih pretvorili u polarni oblik.

Vektorski dijagram otpora i kapacitivne reaktancije, te rezultantni vektor impedance.

Magnituda se izračunava istom metodom kao i ranije, samo što ovaj put treba uključiti negativnu vrijednost (-400).

Opet imamo impedanciju veličine 500-Ω. Međutim, fazni ugao će se razlikovati...

Tangent faznog ugla = -400 / 300
Tangent faznog ugla = -1,333

Ponovo koristeći funkciju arktangenta nalazimo:

Fazni ugao = -53 stepena

Dakle, Z = 500-Ω na -53 stepena je definicija polarnog oblika ove kompleksne impedanse. To znači da struja prednjači napon za 53 stepena (ICE), a reaktanca mora biti kapacitivna.

U pravougaonoj koordinatnoj ravni induktivna reaktancija je ucrtana u pozitivnom Y smjeru, a kapacitivna reaktanca u negativnom Y smjeru, a to je označeno znakom dijela reaktancije (j) pravokutnog oblika ili znakom faze ugao u polarnom obliku.

Šta kažete na scenarij u kojem serijski krug sadrži otpor (R) i induktivnu (L) i kapacitivnu (C) reaktanciju, takozvani RLC serijski krug? Još jedan primjer za ilustraciju slučaja RLC:

P. Kolika je impedansa kola koje se sastoji od 4Ω otpornika u seriji sa induktorom sa 4Ω reaktanse i kondenzatorom sa 1Ω reaktanse?

Ponovo možemo početi s pravokutnim koordinatama crtanjem vektora otpora od 4Ω.

Međutim, moramo izračunati jednu vrijednost reaktancije da bismo nacrtali u vertikalnom smjeru. Ovdje dolazi do izražaja negacija induktivnih i kapacitivnih reaktansi. Možete jednostavno oduzeti kapacitivnu reaktanciju od induktivne reaktancije i nacrtati rezultat, bilo pozitivan (gore, induktivni) ili negativan (dolje, kapacitivni). Također možete grafički zamisliti iscrtavanje vrijednosti induktivne reaktanse prema gore od glave vektora otpora, a zatim iscrtavanje vrijednosti kapacitivne reaktanse prema dolje od glave vektora induktivne reaktancije.

Induktivna i kapacitivna reaktansa se međusobno pomiču na vertikalnoj osi.

U ovom primjeru rezultat reaktancije pomaka je: X = 4Ω – 1Ω, ili X = 3Ω. Ovo je neto induktivna reaktansa (pozitivna vrijednost) i trebamo upotpuniti vektorski dijagram vektorom do rezultantne tačke (4, 3). Zapis pravougaonog oblika ovdje je:

Uzimajući u obzir rezultantni vektor impedanse, možemo izračunati njegovu veličinu i fazni ugao kao i ranije za polarni oblik.

(veličina)

Arktan (3/4) = 37 stepeni (fazni ugao)

Z = 5Ω na 37 stepeni.

Uz impedanciju serijskog kola ispod vašeg pojasa, spremni ste da razmotrite zaokrete koji dolaze s paralelnim krugovima.

Impedansa paralelnog kola: Pozabavit ćemo se nekoliko primjera paralelnih kola, ali prvo moramo uvesti koncept prijem. Admitansa je inverzna impedansi i možete je misliti kao mjeru koliko će lako strujno kolo moći da teče.

Razmislite o kapacitivnom kolu u kojem se AC visoke frekvencije lako propušta (niska impedancija) i gdje AC niske frekvencije doživljava visoku impedanciju. Mjera admitanse za kolo bila bi upravo suprotna – admitansa visokih frekvencija je velike vrijednosti, a admitansa niskih frekvencija je male vrijednosti.

Admitansa je označena sa 'Y' i može se izračunati kao Y = 1/Z. Jedinica za prijem je siemens (S).

Slično, postoje komponente inverzne mjere za otpor i reaktanciju, svaka u jedinicama simensa. Inverzni otpor se naziva provodljivost (G), izračunato kao G = 1/R. Inverzna reaktansa (X) naziva se susceptansa (B), a B = 1/X.

Admitansa (Y) je inverzna impedansi. Y=1/Z
Vodljivost (G) je inverzna otporu. G=1/R
Susceptansa (B) je inverzna reaktanciji. B=1/X

Ove inverzne mjere, koje se općenito nazivaju admitanse, su korisne za paralelna kola. Zašto? Prijave paralelno se jednostavno zbrajaju. Dakle, da bismo odredili impedanciju paralelnog kola, možemo izvesti ove korake:

  1. Invertirajte vrijednosti otpora i reaktancije u provodljivost i susceptansu
  2. Zbrojite ove ulaznice zajedno
  3. Vratite zbrojene vrijednosti nazad na impedanciju

Voila! Jednostavno! Pa, postoji jedna nijansa u vezi faznog ugla ili pravokutnog oblika'j’ dio. Svaki put kada invertujete vrijednost reaktancije znak ugla (znak j) prebacuje na suprotan predznak. To jest, + postaje –, ili – postaje + u toku bilo kakvog invertnog ili povratnog izračunavanja između reaktanse i susceptanse.

Pokušajmo na primjeru da ovo bude jasno.

P. Kolika je impedansa kola koje se sastoji od otpornika od 300 Ω paralelnog sa induktorom koji ima reaktanciju od 400 Ω?

Prvo: Pretvorite impedanse u admitanse.

G = 1/R [Konduktivnost je inverzna otporu]
G = 1/300-Ω
G = 0,0033 S

BL = 1/XL [Susceptansa je inverzna reaktanciji]
BL = 1/j400 [Reaktansa bi trebala uključivati j, pozitivan ili negativan]
BL = –j0.0025 [Kada invertujete reaktansu, obrnite j znak]

Drugo: saberite gore izračunate admitanse.

Y = 0,0033 – j0,0025 S

Treće: Izračunajte admitansu (Y) u polarnom obliku koristeći isti metod kao za impedanciju.


Ugao Y = Arktan (-0,0025 / 0,0033)
Ugao Y = -37 stepeni.

Y = 0,00414 na -37 stepeni S

Četvrto: Vratite admitansu (Y) nazad na impedanciju.

Z = 1/Y
Z = 1/0,00414 na – (-37 stupnjeva) [okrenite znak ugla]

Z = 240 na 37 deg Ω

I evo ga! Možete vidjeti kako će ista tehnika raditi za otpornik i kondenzator paralelno, samo znak j ili će kut biti suprotan od primjera paralelnog induktora iznad.

Nadalje, u složenijim slučajevima gdje je više serijskih komponenti raspoređeno paralelno s drugim serijskim komponentama, koristite metodu serijskog izračunavanja da biste dobili ukupnu impedanciju za svaki od serijskih komponenti, a zatim kombinirajte rezultate serije paralelnom metodom.

Rezime pravila za proračune

  1. Serijske impedanse se zbrajaju.
  2. Induktivna reaktancija i kapacitivna reaktancija se međusobno poništavaju ili kompenzuju jednostavnim oduzimanjem.
  3. Admitansa je inverzna, ili recipročna, impedanse. Y=1/Z
  4. Paralelna primanja se zbrajaju.
  5. Znak od j ili se predznak faznog ugla obrće sa svakom konverzijom između impedanse i admitanse.

Impedance Matching Wrap-Up

Iako nećemo ulaziti u velike detalje o nijansama usklađivanja impedanse, vjerovatno ste svjesni da je usklađivanje impedanse vrlo važno za izvlačenje maksimuma iz vašeg sistema predajnik-antena. Nepodudaranja impedanse u dalekovodu uzrokuju refleksije snage koje smanjuju efektivni prijenos snage. Želite da vaš predajnik, napojna linija i tačka napajanja antene budu blisko usklađeni u impedansi kako biste izbjegli visoke vrijednosti SWR-a koje ukazuju na prisustvo takvih refleksija.

Sada možete shvatiti da usklađivanje impedanse mora uključivati ​​više od samo osiguravanja da je veličina impedance blisko usklađena. Da, u većini predajnika i antenskih sistema zasnovanih na koaksijalnim kablovima koristimo impedanciju od 50 Ω i tražimo impedanciju tačke napajanja antene blizu te veličine. Ali usklađivanje impedanse također uključuje fazni ugao ili reaktanciju j dio impedanse. U idealnom slučaju, željeli bismo da impedansa tačke napajanja na anteni bude uglavnom otporna i da ima malo reaktivne komponente. To jest, impedansa sa malom ili nultom vrednošću od j je najlakše upariti. Usklađivanje je jednostavnije ako postoji mala ili nikakva razlika u faznom uglu s kojom se treba raspravljati.

Završit ćemo raspravu s jednim principom prijenosa snage koji se može shvatiti s prirodom kompleksne impedanse sada čvrsto na umu. Kada izlazna impedancija izvora napajanja (predajnika) ima značajnu reaktivnu komponentu (veliku j dio koji pokazuje razliku faznog ugla), maksimalna moguća snaga se isporučuje na opterećenje (antena) ako je impedansa opterećenja jednaka kompleksni konjugat impedanse izvora napajanja. Šta je kompleksni konjugat, pitate se?

Maksimalna moguća snaga se prenosi na opterećenje ako su impedancije izvora i opterećenja složeni konjugati.

Kompleksni konjugat je par brojeva, svaki poput oblika pravokutnog zapisa kompleksne impedancije, s identičnim vrijednostima, ali suprotnim predznacima za j dio. Na primjer:

Z = 53 + j12 Ω

Kompleksni konjugat ove impedanse bi bio

Z = 53 – j12 Ω

Uređaji za usklađivanje impedanse, kao što su takozvani antenski tjuneri, mogu koristiti uparene mreže kondenzatora i induktora za obavljanje složenog usklađivanja konjugirane impedanse kako bi pomogli prijenos snage. Možda ste intuitirali da kompleksni konjugati obezbeđuju odgovarajuću kompenzaciju za razlike faznih uglova, optimizujući prenos snage za određene uslove impedanse.

Kompleksna impedansa je jedan od najtežih koncepata radionauke koji vam može obuhvatiti um. Nadam se da vam je naša rasprava u 1., 2. i 3. dijelu pomogla da bolje shvatite kako kompleksna impedansa funkcionira i zašto je važna za električne i RF sisteme. Sretno sa studiranjem! 73.


Pitanja za pola ispita iz biologije

Arheje: prokariotski, jednoćelijski organizmi, nemaju jezgro ograničeno membranom, razmnožavaju se aseksualno, mnogi su autotrofni kemosintezom, neki su heterotrofni putem apsorpcije, jedinstvena bazna sekvenca rRNA, prepoznatljiva plazma membrana i hemija ćelijskog zida

Jedinjenje je tvar koja se sastoji od dva ili više različitih elemenata kombiniranih u fiksnom omjeru.

Fluorid se dodaje ljudskoj prehrani kako bi se smanjio karijes, dodaje se u vodu za piće i zubne proizvode.

Elektron je subatomska čestica s jednim negativnim nabojem.

neutron je električno neutralan. Da je atom veličine bejzbol stadiona, jezgro bi bilo veličine muhe u središnjem polju, a elektroni bi bili poput dvije malene komarke koje zuje oko stadiona.

Elektroni se kreću oko jezgra samo na određenim energetskim nivoima, koji se nazivaju elektronske ljuske.

To je broj elektrona u najudaljenijem omotaču, koji se naziva valentna ljuska, koji određuje hemijska svojstva atoma.

U polarnoj kovalentnoj vezi, povlačenje zajedničkih, negativno nabijenih elektrona bliže elektronegativnijem atomu čini taj atom djelomično negativnim, a drugi atom djelomično pozitivnim.

Kada privlačenje dva jona sa suprotnim nabojem drži ione zajedno, to se naziva jonska veza.

Početni materijali su reaktanti, a proizvodi su materijali nastali kemijskom reakcijom.

Adhezija - Privlačenje između različitih vrsta molekula.

Temperatura – Mjera intenziteta topline u stepenima, koja odražava prosječnu kinetičku energiju molekula

Rastvarač – Sredstvo za otapanje rastvora. Voda je najsvestraniji poznati rastvarač.

Ugljovodonici: jedinjenja sastavljena samo od ugljenika i vodonika

Ugljični skelet: Ugljični skelet je lanac atoma ugljika koji se može razlikovati po dužini i biti ravan, razgranat ili raspoređen u prstenove.

Ovih pet grupa su polarne, tako da su spojevi koji ih sadrže tipično hidrofilni (vodoljubivi) i topljivi u vodi.

•Razmotrićemo tri vrste lipida:
1. masti,
2. fosfolipidi, i
3.steroidi.

•Mast je veliki lipid napravljen od dvije vrste manjih molekula:
•glicerol i
•masne kiseline.

•Masna kiselina se može povezati sa glicerolom reakcijom dehidracije.
•Mast sadrži jedan glicerol vezan za tri masne kiseline.
•Masti se često nazivaju trigliceridima zbog njihove strukture.
-zasićene i nezasićene (prikazano vodikovom vezom koja savija masnu kiselinu)

•veoma raznolik, sa desetinama hiljada različitih proteina, svaki sa specifičnom strukturom i funkcijom, u ljudskom tijelu.

•Proteini se sastoje od različitih rasporeda zajedničkog skupa od samo 20 monomera aminokiselina.
• služe kao katalizatori i

•regulišu gotovo sve hemijske reakcije unutar ćelija.

• Druge vrste proteina uključuju
•transport proteina ugrađenih u ćelijske membrane, koji pomiču molekule šećera i druge hranljive materije u vaše ćelije,
•odbrambeni proteini, kao što su antitela imunog sistema,
•proteini signala kao što su mnogi hormoni i drugi hemijski glasnici koji pomažu u koordinaciji aktivnosti tijela,
• Druge vrste proteina uključuju (nastavak)

receptorski proteini, ugrađeni u ćelijske membrane, koji primaju i prenose signale u vaše ćelije,

•kontraktilni proteini koji se nalaze u mišićnim ćelijama,

•strukturni proteini poput kolagena, koji formiraju duga, jaka vlakna vezivnog tkiva, i

• Polipeptidni lanac sadrži stotine ili hiljade aminokiselina povezanih peptidnim vezama.

Skenirajući elektronski mikroskop (SEM) - proučavanje detaljne površine ćelija. 100x bolji od LM. Površinu organizma premažite zlatom koje ubija organizam

Transmisioni elektronski mikroskop (TEM) - Može proučavati detalje unutrašnje strukture ćelije. Mrlje sa atomima teških metala, koje ubijaju organizam

Uvećanje - Koliko je veći organizam projektovan

Kompartmentalizacija ćelije u različitim lokalizovanim okruženjima tako da se više nekompatibilnih funkcija može odvijati unutar ćelije u isto vreme

Oblik okrugli <pravokutni>
(nepravilan oblik) <(fiksni oblik)>

Vakuola 1+ (mala) <Jedna, velika centralna>
vakuole <vacuole - zauzima 90% ćelije>

Centriole Prisutne u svim <Samo u donjem>
životinjske ćelije <biljni oblici>

Hloroplasti Nema <Prisutni>
Citoplazma prisutna <Present>

Retikulum> i Rough
Ribosomi prisutni <Present>
Mitohondrije Present <Present>
Plastidi odsutni <Prisutni>
Golgijev aparat Present <Present>
Prisutna plazma membrana <Da +ćelijski zid>

Nukleolus - Istaknuta struktura jezgra gdje se sintetizira ribosomalna RNK (rRNA) prema uputama iz DNK.

Nuklearni omotač - Dvostruka dvoslojna membrana koja pokriva jezgro, kontrolira protok materijala u i iz jezgre

rRNA - formira podjedinice ribozoma.

- Slobodno plutajući ribozomi su strukturno identični, ali prave proteine ​​za upotrebu u citosolu

Vezikule - povezuje vrećice endomembranskog sistema napravljene od membrane koje prenose membranske segmente između sebe

Endoplazmatski retikulum - Najveća komponenta endomembranskog sistema, to je široka mreža spljoštenih vrećica i tubula. Ona dijeli ćeliju na funkcionalne odjele

Smooth ER - sintetizira lipide i obrađuje toksine

Grubi ER - Uzima upute od mRNA za proizvodnju membrane, ribozomi na njenoj površini stvaraju membranu i sekretorne proteine

Golgijev aparat - Slojevi spljoštenih naslagača djeluju kao odjeljenje za sortiranje proizvoda ER-a. Služi i kao centar za transport do drugih organela i površine ćelije

Lizozomi - membranom zatvorena vrećica digestivnih enzima, također razgrađuje oštećene organele. Pruža kiselo okruženje za enzime i sigurno ih čuva od ostatka ćelije

Vakuole - velike vezikule sa različitim funkcijama poput kontrakcije. Biljne ćelije sadrže veliku centralnu vakuolu koja skladišti molekule, otpad i olakšava rast


Pogledajte video: TRANSPORT KROZ ĆELIJSKU MEMBRANU (Februar 2023).