Informacije

Koji su procesi uključeni u proces koji se naziva ćelija koje same jedu?

Koji su procesi uključeni u proces koji se naziva ćelija koje same jedu?


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.

Čitam o atrofiji i razmišljam na koji način obrađuje izraz ćelije koje jedu same sebe referirati na.

Ćelijama je potrebno nešto da prežive ova teška vremena. Za smanjenje sinteze proteina kako bi preživjeli. Ako nema dovoljno, ćelije počinju same jesti. Zatim, put ubikvitin-proteosoma i put autofagije.

Nisam siguran je li to samo apoptoza. Ovdje se može odnositi na dužu kaskadu. Mislim da se to može barem odnositi na autofagiju gdje jedna ćelija razgrađuje svoje komponente.

Koje procese čini izraz ćelije same jedu uključiti?


Dakle:

procesi su spomenuti u citatu koji ste dali: "put ubikvitin-proteasom (napomena: to je proteAsome) i put autofagije". Koliko ja znam, apoptoza per se se ne koristi za recikliranje.


Definicija i objašnjenje koraka u endocitozi

Endocitoza je proces kojim ćelije internalizuju supstance iz svog spoljašnjeg okruženja. Tako ćelije dobivaju hranjive tvari potrebne za rast i razvoj. Tvari internalizirane endocitozom uključuju tekućine, elektrolite, proteine ​​i druge makromolekule. Endocitoza je također jedno od sredstava pomoću kojih bijela krvna zrnca imunološkog sistema hvataju i uništavaju potencijalne patogene, uključujući bakterije i protiste. Proces endocitoze može se sažeti u tri osnovna koraka.


Funkcija metamorfoze

Naučnici i dalje nisu sigurni zašto je došlo do metamorfoze. Za današnje životinje, njegova svrha je očita: ako se ne dogodi metamorfoza, punoglavci ne bi mogli postati žabe, a ličinke ne bi mogle postati odrasle odrasle odrasle osobe sposobne za reprodukciju. Bez reproduktivno zrelih članova, ove bi vrste brzo uginule.

Ali zašto bi ove vrste evoluirale da bi uopšte trebale ovaj dodatni korak? Zašto jednostavno ne izlegnete punopravne leptire ili žabe iz jaja?

Barem neke vrste metamorfoze nisu tako započele: najraniji insekti su se u osnovi izlegli kao odrasle odrasle jedinke. Ali prije nekoliko stotina miliona godina, neke vrste su naletjele na trik metamorfoze. Očigledno je da je to bilo iznimno uspješno. Smatra se da gotovo dvije trećine današnjih vrsta koristi metamorfozu kako bi postigle velike promjene između svojih odraslih i maloljetnih oblika.

Prednost metamorfoze može biti u njenoj sposobnosti da smanji konkurenciju. Predmetamorfne životinje obično troše potpuno različite resurse od svojih odraslih oblika. Punoglavci žive u vodi, jedu alge i biljke. Žabe žive na kopnu, udišu zrak i jedu insekte. Gusjenice jedu lišće leptiri žive od nektara. Itd ..

Ovo učinkovito sprječava starije pripadnike vrste da se natječu s mlađim članovima. To može dovesti do toga da više pripadnika vrste uspješno postigne spolnu zrelost, bez rizika da ih nadmudre stariji pripadnici svoje vrste.


Pet faza profaze I (mejoze)

Uz bolje razumijevanje terminologije, mnogo je lakše razumjeti komplicirani proces mejoze. Kao što je već spomenuto, mejoza I ima pet zasebnih faza.

Faza 1: Leptoten

U ovoj prvoj fazi Profaze I mejoze I hromozomi su vidljivi pod elektronskom mikroskopijom i izgledaju kao ‘ niz perli ’, gdje se perle nazivaju nukleozomi. Ako se potpuno ispruži, neka DNK može biti dugačka gotovo centimetar - previše velika za stanično jezgro. Stoga se pakuje pomoću posebnih proteina. Jezgra histona su ekvivalent kalemovima za šivanje niti oko kojih je namotana nit DNK. Kada je DNK dvaput omotana oko jezgra histona, ona stvara strukturu poznatu kao nukleosom. To daje niz zrna perlica, pri čemu odmotana DNK daje izgled niza, a rane nukleosome perle.

Svaka hromatida je izuzetno bliska drugoj i to često daje efekat jednog hromozoma. Također se razumije da se u fazi leptotena događaju dvostruki prekidi u DNK, pripremajući se za rekombinaciju. Rekombinacija je rezultat procesa u kojem se DNK jedne hromatide razbija i miješa s drugom nesestrinskom hromatidom kako bi se proizvela veća raznolikost alela u potomstvu. Rekombinacija je rezultat 'crossing overa'. Leptoten se često naziva u skladu sa sljedećom fazom kao tranzicija leptoten-zigoten, jer je prva faza sama po sebi vrlo kratak proces.

Slika ispod prikazuje svih pet faza profaze I, počevši od leptotena na vrhu. Primijetit ćete učinak niza perli.

Faza 2: Žigoten

Tetrada, ili dva homologna hromozoma koja se sastoje od četiri hromatide, povezana je da bi proizvela par hromozoma tokom mejoze. Da bi se spojili kao par, formira se sinapsa. Lestvičasti filamenti spajaju i vezuju par hromozoma na centralnoj tački. Ovi filamenti čine sinaptonemalni kompleks. Tek kada je par spojen može se nazvati tetradom ili bivalentnim. Prijelaz može doći do sinaptonemalnog kompleksa nakon što se formira, ali kod nekih organizama ovaj kompleks nije obavezan za rekombinaciju.

Faza 3: Pahitena

Nakon što se formira tetrada, može se nastaviti proces prelaska i rezultirajuća rekombinacija, gdje se zamjenjuje malo genetskog materijala iz roditeljske DNK sekvence kako bi se povećala varijacija gena. U ovom trenutku, sestre hromatide (dva hromatidna lanca koja čine jedan hromozom) počinju da se odvajaju jedna od druge, iako hromozomi ostaju vezani kao par. To ih čini mnogo prepoznatljivijima pod elektronskim mikroskopom. Donja slika prikazuje ukrštanje genetskog materijala između dvije nesestrinske kromatide unutar jednog para homolognih kromosoma. Hijazma (množina: chiasmata) je tačka povezivanja dvije ne-sestrinske kromatide koja omogućava razmjenu alela. Chiasmata se može formirati samo ako su sestrinske hromatide odvojene jedna od druge.

Faza 4: Diploten

Kad se sinaptonemalni kompleks počne raspadati, kao što se događa u fazi diplotena, parovi kromosoma počinju se udaljavati. Međutim, oni se ne mogu odmaknuti jedno od drugog jer ostaju vezani chiasmatama. Odbojna karakteristika dva kromosoma stvara preliminarni pomak prema suprotnim polovima još nepotpunog vretenastog aparata mejoze I, koji će biti završen tijekom prometne faze 1 neposredno nakon faze I.

Faza 5: Dijakineza

U dijakinezi, chiasmata veze stižu do krajeva kromatidnih krakova hromozoma. Taj dolazak se zove terminalizacija. U ovom trenutku, kromosomi su jako kondenzirani i još uvijek povezani hiasmatama ne mogu se dalje kretati prema polovima još nepotpune strukture vretena.

Kako bi se pripremile za sljedeću fazu mejoze I, dolazi do drugih strukturnih promjena. Nukleolus i nuklearna ovojnica se rastvaraju. Ovo omogućava da centriole (mikrotubule koje formiraju centrosome) koje doprinose formiranju vretena slobodno migriraju, zajedno sa ostacima vretena koji se formiraju tokom mitotičke deobe ćelija. Mikrotubule u ćelijskoj citoplazmi su dominantni gradivni elementi konstrukcije vretena.

Na donjoj slici se još jednom može vidjeti pet faza profaze I, ovog puta s drugim procesima mejoze I. Prikaz dijakineze jasno pokazuje vezivanje hijazmata i pomjeranje parova hromozoma koji su još vezani na suprotne polove.


Nobel odaje počast otkrićima o tome kako ćelije jedu same sebe

Ovogodišnja Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu dodijeljena je Yoshinoriju Ohsumiju, ćelijskom biologu iz Frontier Research Center-a Tokijskog instituta za tehnologiju, za njegov rad na autofagiji, procesu u kojem ćelije razgrađuju i recikliraju ćelijske komponente.

"Ohsumijeva otkrića dovela su do nove paradigme u našem razumijevanju načina na koji ćelija reciklira svoj sadržaj", kaže se u priopćenju Nobelove skupštine na Karolinskom institutu (KI) u Stockholmu. "Njegova otkrića otvorila su put ka razumijevanju temeljne važnosti autofagije u mnogim fiziološkim procesima, kao što je adaptacija na izgladnjivanje ili odgovor na infekciju. Mutacije u genima autofagije mogu uzrokovati bolest, a autofagični proces uključen je u nekoliko stanja, uključujući rak i neurološke bolesti. "

"Naravno, za istraživača nema veće časti", rekao je Ohsumi večeras na na brzinu sazvanoj konferenciji za novinare u kampusu Tokijskog instituta za tehnologiju.

"Ovo je odlična odluka", rekao je biokemičar Volker Haucke s Instituta za molekularnu farmakologiju Leibniz na jutrošnjem sastanku u Berlinu, gdje su naučnici uživo gledali objavu. "Uz Ohsumi, nagradu su dodijelili naučniku koji je istraživao fenomen u kvascu koji se smatrao nuspojavom, ali se ispostavilo da je on ključan za molekularnu medicinu", rekao je Haucke. "To je vrlo zasluženo. ... On je izvrstan primjer nekoga ko je proveo osnovna istraživanja i otkrio proces koji bi inače mogao ostati skriven decenijama. "

Pedesetih i šezdesetih godina prošlog stoljeća istraživači su prepoznali da neke životinjske stanice koriste autofagiju za recikliranje proteina i drugih staničnih mašina. Znali su da je proces posebno aktivan kada je ćelija pod stresom, na primjer kada nedostaje hranjivih tvari ili kada se organizam bori protiv infekcije. Ali kako je proces funkcionirao - pa čak i koje ćelije su koristile metodu - bilo je nejasno.

Ohsumi i njegove kolege krenuli su u istraživanje da li bi kvasac, jednostanični organizam koji ipak koristi mnoge iste biokemijske procese kao i životinjske ćelije, mogao pomoći u odgovoru na neka od neriješenih pitanja. ("Mislio sam da probam nešto na čemu drugi nisu radili, pa sam počeo istraživati ​​kvasac", objasnio je na svojoj konferenciji za novinare.) Ohsumi je razvio sojeve kvasca kojima su nedostajali ključni enzimi za koje se sumnjalo da igraju ulogu u autofagiji, nadajući se da će vidjeti šta se dogodilo sa ćelijama kada proces nije radio kako treba. Kada su izgladnjili kvasac, naučnici su otkrili da su ćelije razvile neobično velike vakuole, ćelijske deponije smeća koje sakupljaju materijale za recikliranje. Obično su vakuole kvasca bile premale da bi se mogle vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom, ali u mutantnom kvascu, postale su toliko velike da ih je bilo lako uočiti.

Ohsumi je zatim upotrijebio kemikalije da izazove više mutacija u sojevima kvasca, tražeći stanice koje nisu uspjele stvoriti vidljive vakuole čak i kad su gladovale. On je zaključio da takvim ćelijama nedostaju geni važni za pravilno funkcioniranje autofagije. U ključnom radu objavljenom u FEBS Letters 1993., Ohsumi i njegov tim identificirali su 15 esencijalnih gena uključenih u proces. Daljnje studije su pokazale da vrlo slični geni kontroliraju proces u životinjskim i ljudskim stanicama, a također su pomogli da se sastavi dio kako geni rade zajedno kako bi centri za reciklažu stanica funkcionisali.

Od tada su Ohsumi i drugi pokazali da autofagija igra ključnu ulogu u razvoju embrija, ćelijskoj diferencijaciji i imunološkom sistemu. Slom autofagije može dovesti do širokog spektra bolesti, uključujući rak, dijabetes i Huntingtonovu bolest. Zdrav sistem autofagije povezan je s dugovječnošću, a neispravan može ubrzati simptome starenja.

"Jedan od razloga zašto je autofagija postala toliko važna je spoznaja da je to visoko reguliran proces, a ne samo neki automatski kvar", kaže Peter-Michael Kloetzel, voditelj Laboratorije za proteolitičke sisteme u univerzitetskom medicinskom centru Charite u Berlinu. Kako Daniel Klionsky, istraživač sa Univerziteta u Michiganu, Ann Arbor, objašnjava u ovom razigranom umjetničkom i naučnom videu o autofagiji, "ćelija izvodi ples proljetnog čišćenja 365 dana u godini".

Daniel Klionsky raspravlja o saradnji sa muzičarima i plesačima na oslikavanju autofagije.

"Mislim da je Ohsumi prava osoba" da dobije Nobelovu nagradu, kaže David Rubinsztein, koji proučava ulogu autofagije u neurodegenerativnim bolestima na Institutu za medicinska istraživanja Univerziteta Cambridge u Ujedinjenom Kraljevstvu. "Iako ima mnogo drugih ljudi koji su dali važan doprinos ovoj oblasti, on se opravdano smatra ocem polja", kaže on. "Njegova laboratorija je prva identificirala gene kvasca koji reguliraju autofagiju. Ta otkrića su nam omogućila da tada shvatimo koliko je autofagija važna u sistemima sisavaca, jer su geni kvasca vrlo dobro očuvani."

"Naravno, ova vrsta istraživanja nije nešto što samo jedna osoba može da uradi", rekao je danas Ohsumi, zahvalivši se diplomiranim studentima, postdoktorima i osoblju koji su "snažno trudili" u njegovoj laboratoriji 27 godina. (Ohsumi je "vrlo skroman čovjek", rekao je Haucke na sastanku u Berlinu.) Neke od naknadnih radova na autofagiji sisara radili su ljudi koji su trenirali u Ohsumijevoj laboratoriji, kao što su Tamotsu Yoshimori sa Univerziteta Osaka u Japanu i Noboru Mizushima na Univerzitetu u Tokiju. Oboje su "zaista bili uticajni", kaže Rubinsztein. "Jedna stvar za koju bi Ohsumi trebao zaslužiti je biti jako dobar mentor", kaže on. "Ne bih mogao biti sretniji", gledajući druge kako nadograđuju njegovo osnovno djelo, rekao je Ohsumi danas, dodajući: "Radujem se što ću vidjeti sve više svjetla za ovaj fenomen."

Nagrada dolazi u teško vrijeme za Nobelovu skupštinu KI -a, grupu od 50 profesora KI -a koja svake godine bira dobitnike Nobelove nagrade za fiziologiju ili medicinu. U februaru je razvojni genetičar Urban Lendahl napustio funkciju generalnog sekretara skupštine jer je očekivao da će biti istražen u skandalu oko bivšeg hirurga KI Paola Macchiarinija. Anders Hamsten i Harriet Wallberg-Henriksson, dvoje bivših prorektora u KI koji su također bili umiješani u aferu Macchiarini, najavili su ranije ove godine da će preskočiti razmatranje nagrade za 2016. Hamsten i Wallberg-Henriksson od kojih su oboje tražili da podnesu ostavke. skupštinu 6. septembra, ali se obojica i dalje pojavljuju na spisku članova skupštine. Katarina Le Blanc, imunolog koja je bila koautor na ključnom Macchiarinijevom papiru, i Hans-Gustaf Ljunggren, bivši dekan istraživanja KI-a, također su rekli da ove godine neće učestvovati u dodjeli nagrada.

Današnja objava je prva u sedmici punoj strogog scenarija neizvjesnosti za Nobelovu nagradu. Pobjednici u fizici bit će objavljeni sutra, a u hemiji u srijedu slijede Nobelova nagrada za mir i Nagrada za ekonomske nauke u petak, odnosno ponedjeljak. (Nije određen datum objavljivanja Nagrade za književnost za 2016.)


Kako se gusjenica pretvara u leptira?

Kao djeca, mnogi od nas uče o čudesnom procesu kojim se gusjenica pretvara u leptira. Priča obično počinje tako što se iz jajeta izleže vrlo gladna gusjenica. Gusjenica, ili ono što se naučnije naziva larva, puni se lišćem, raste punije i duže kroz niz linjanja u kojima odbacuje kožu. Jednog dana, gusjenica prestane da jede, visi naopačke s grančice ili lista i sama prede svilenkastu čahuru ili se linja u sjajnu krizalisu. Unutar zaštitnog kućišta, gusjenica radikalno transformira svoje tijelo, na kraju se pojavljujući kao leptir ili moljac.

Ali šta ta radikalna transformacija uključuje? Kako se gusjenica preuređuje u leptira? Što se događa unutar krizanisa ili čahure?

Prvo se gusjenica sama probavlja, oslobađajući enzime kako bi rastvorila sva svoja tkiva. Ako biste otvorili čahuru ili krizalisu u pravo vrijeme, juha od gusjenice bi iscurila. Ali sadržaj lutke nije u potpunosti amorfna zbrka. Određene visoko organizirane skupine stanica poznate kao imaginalni diskovi preživljavaju probavni proces. Prije izlijeganja, kada se gusjenica još razvija unutar svog jajeta, izrasta imaginalni disk za svaki od odraslih dijelova tijela koji će mu trebati kao zreli leptir ili moljac i diskovi za oči, za svoja krila, noge i tako dalje. U nekim vrstama ti zamišljeni diskovi ostaju uspavani tijekom cijelog života gusjenice, u drugih vrsta, diskovi počinju poprimati oblik dijelova tijela odraslih osoba čak i prije nego što gusjenica formira krizalicu ili čahuru. Neke gusjenice hodaju uokolo sa sićušnim rudimentarnim krilima uguranim u tijelo, iako to nikada ne biste saznali gledajući ih.

Nakon što je gusjenica raspala sva svoja tkiva osim imaginastih diskova, ti diskovi koriste juhu bogatu bjelančevinama svuda oko sebe kako bi potaknuli brzu diobu stanica potrebnu za formiranje krila, antena, nogu, očiju, genitalija i svih drugih značajki. odraslog leptira ili moljca. Imaginativni disk za krilo voćne mušice, na primjer, mogao bi početi sa samo 50 ćelija i do kraja metamorfoze povećati se na više od 50.000 ćelija. Ovisno o vrsti, određeni mišići gusjenica i dijelovi živčanog sistema uglavnom su očuvani kod odraslih leptira. Jedna studija čak sugerira da moljci pamte ono što su naučili u kasnijim fazama svog života kao gusjenice.

Ako pogledate ovu metamorfozu kako se događa, teško je uznemiriti gusjenicu u njenoj čahuri ili krizalici riskira neuspjeh u transformaciji. Ali Michael Cook, koji održava fantastičnu web stranicu o svilenim bubama, ima neke nevjerovatne fotografije svilenog moljaca Tussah (Antheraea penyi) koji nije uspio zavrtjeti čahuru. Možete vidjeti nježna, prozirna krila od žada, antene i noge lutke koja još nije sazrela u odraslog moljca & mdasha uvid u ono što obično ostaje skriveno.


Disanje je proces u tri koraka koji uključuje glikolizu, Krebsov ciklus i gomilu elektrona koji se guraju oko membrana mitohondrija. Zajedno uzimaju tu energiju iz molekula povezanih sa šećerom. Glukoza se u kombinaciji s kisikom oslobađa korisne energije, ugljičnog dioksida i vode.


Ćelije mogu to dodatno koristiti energije da ovladaju svojim funkcijama. Energija ne pluta samo uokolo. Pohranjen je u ekscitabilnom spoju tzv ATP (adenozin trifosfat). ATP je molekul moći koji koriste sve stanice organizma za pokretanje sekundarnih reakcija koje nas održavaju u životu. Možda ćete čuti i za druge molekule snage kao što su NADH, NADPH ili FADH. Oni su podjednako važni kao i ATP, ali se koriste rjeđe. Izdišemo ugljični dioksid dok dišemo. Taj CO2 dolazi od razgradnje glukoze u našim mitohondrijima. Kao što smo vam upravo rekli, biljke mogu uzeti taj ugljični dioksid i koristiti ga za proizvodnju šećera. Jeste li znali da biljke stvaraju i CO2? Možda neće izdisati kao mi, ali i biljkama je potrebna energija. Oni razgrađuju šećere u svojim ćelijama i oslobađaju CO2 baš kao i mi.

Uvod

Sposobnost reprodukcije u naturi je osnovna karakteristika svih živih bića. U naturi znači da potomci bilo kojeg organizma jako sliče svojim roditeljima ili roditeljima. Nilski konji rađaju tele nilskog konja Monterejski borovi proizvode sjemenke iz kojih izviru sadnice bora Monterey i odrasli flamingosi polažu jaja koja se izlegu u mladunce flaminga. U naturi generalno ne znači upravo isto. Dok mnogi jednostanični organizmi i nekoliko višestaničnih organizama mogu generirati genetski identične klonove kroz mitotičku diobu stanica, mnogi jednostanični organizmi i većina višestaničnih organizama redovito se razmnožavaju drugom metodom.

Seksualna reprodukcija je proizvodnja od strane roditelja haploidnih ćelija i fuzija haploidne ćelije od svakog roditelja u jednu, jedinstvenu diploidnu ćeliju. U višećelijskim organizmima, nova diploidna ćelija će tada biti podvrgnuta mitotičkim deobama ćelija da bi se razvila u odrasli organizam. Vrsta stanične diobe koja se zove mejoza dovodi do haploidnih stanica koje su dio seksualnog reproduktivnog ciklusa. Seksualna reprodukcija, posebno mejoza i oplodnja, unose varijacije u potomstvo koje mogu objasniti evolucijski uspjeh seksualne reprodukcije. Velika većina eukariotskih organizama može ili mora upotrijebiti neki oblik mejoze i oplodnje za reprodukciju.

Kao Amazon saradnik zarađujemo od kvalifikovanih kupovina.

Želite citirati, podijeliti ili izmijeniti ovu knjigu? Ova knjiga je Creative Commons Attribution License 4.0 i morate pripisati OpenStax.

    Ako redistribuirate cijelu ili dio ove knjige u štampanom formatu, tada morate na svakoj fizičkoj stranici uključiti sljedeće atribucije:

  • Koristite informacije u nastavku za generiranje citata. Preporučujemo korištenje alata za citiranje kao što je ovaj.
    • Autori: Samantha Fowler, Rebecca Roush, James Wise
    • Izdavač/web stranica: OpenStax
    • Naslov knjige: Koncepti biologije
    • Datum objave: 25. april 2013
    • Lokacija: Houston, Texas
    • URL knjige: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/1-introduction
    • URL odjeljka: https://openstax.org/books/concepts-biology/pages/7-introduction

    © 12. siječnja 2021. OpenStax. Sadržaj udžbenika koji proizvodi OpenStax licenciran je pod licencom Creative Commons Attribution License 4.0. Naziv OpenStax, logotip OpenStax, naslovnice knjiga OpenStax, naziv OpenStax CNX i logotip OpenStax CNX ne podliježu licenci Creative Commons i ne smiju se reproducirati bez prethodnog i izričitog pisanog pristanka Univerziteta Rice.


    Lekcija Ćelijsko disanje i bioremedijacija

    Jedinice služe kao vodiči za određeni sadržaj ili predmetnu oblast. Pod jedinicama su lekcije (ljubičastom) i praktične aktivnosti (plavom).

    Imajte na umu da neće sve lekcije i aktivnosti postojati u okviru jedinice, već mogu postojati kao "samostalni" nastavni plan i program.

    TE Newsletter

    Dijagram ćelije.

    Sažetak

    Inženjerska veza

    U bioremedijaciji bakterije probavljaju otrovne spojeve i razlažu ih na bezopasne nusproizvode u procesu koji je analogan načinu na koji ljudi jedu, dišu i stvaraju otpad. Inženjeri mogu pratiti da li dolazi do bioremedijacije mjerenjem smanjenja onoga što bakterije "udišu" i povećanja onoga što "izdišu". Mjerenje ovih rezultata ćelijskih funkcija općenito je lakši proces od pokušaja praćenja stvarne količine toksičnog materijala koji postoji. U bioremedijaciji inženjeri potiču rast stanica koje razgrađuju toksične spojeve u bezopasne nusprodukte. Razumijevajući kako ćelije "dišu", inženjeri mogu pratiti rast ćelija mjerenjem promjena u koncentraciji kemikalija koje bakterije "udišu" i "izdišu".

    Ciljevi učenja

    Nakon ove lekcije učenici bi trebali biti u stanju:

    • Objasnite svrhu staničnog disanja.
    • Opišite bioremedijaciju.
    • Navedite primjere kada inženjeri koriste bioremedijaciju za čišćenje okoliša.

    Obrazovni standardi

    Svaki TeachEngineering lekcija ili aktivnost povezana je s jednim ili više obrazovnih standarda K-12 znanosti, tehnologije, inženjerstva ili matematike (STEM).

    Pokriveno je svih 100.000+ K-12 STEM standarda TeachEngineering prikupljaju, održavaju i pakuju Mreža standarda postignuća (ASN), projekat od D2L (www.achievementstandards.org).

    U ASN-u, standardi su hijerarhijski strukturirani: prvo prema izvoru npr., po stanju unutar izvora po tipu npr., nauka ili matematika unutar vrste po podvrstu, zatim po razredu, itd.

    NGSS: Naučni standardi sljedeće generacije - Nauka
    • Unutar pojedinih organizama, hrana se kreće kroz niz kemijskih reakcija u kojima se razgrađuje i preuređuje u nove molekule, za rast ili oslobađanje energije. (6. - 8. razred) Više detalja

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    • Stanično disanje u biljkama i životinjama uključuje kemijske reakcije s kisikom koje oslobađaju pohranjenu energiju. U ovim procesima, složene molekule koje sadrže ugljik reagiraju s kisikom kako bi proizvele ugljični dioksid i druge materijale. (6. - 8. razred) Više detalja

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    • Složene i mikroskopske strukture i sistemi mogu se vizualizirati, modelirati i koristiti za opisivanje kako njihova funkcija ovisi o odnosima među dijelovima, stoga se složene prirodne strukture/sistemi mogu analizirati kako bi se utvrdilo kako funkcioniraju. (6. - 8. razred) Više detalja

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    Međunarodno udruženje edukatora tehnologije i inženjerstva - Tehnologija
    • Studenti će razviti razumijevanje utjecaja tehnologije na okoliš. (K-12) Više detalja

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    Državni standardi
    Kolorado - Nauka
    • Fotosinteza i stanično disanje važni su procesi pomoću kojih organizmi dobivaju i koriste energiju (7. razred) Više detalja

    Slažete li se s ovim usklađivanjem? Hvala na povratnim informacijama!

    Više ovakvog kurikuluma

    Studenti uče o fotosintezi i staničnom disanju na atomskom nivou i proučavaju osnovne principe elektromikrobiologije - novo polje istraživanja koje može omogućiti inženjerima da iskoriste energiju na molekularnom nivou.

    Učenici koriste jednostavan pH indikator za mjerenje koliko se CO2 proizvodi tokom disanja, u mirovanju i nakon vježbanja. Započinju usporedbom nekih uobičajenih rješenja za domaćinstvo kako bi se utvrdila promjena boje indikatora.

    Učenici promatraju komponente ćelija i njihove funkcije. Lekcija se fokusira na razliku između prokariotskih i eukariotskih ćelija.

    Ova lekcija pokriva proces fotosinteze i povezane funkcije biljnih stanica kao što su transpiracija i ćelijsko disanje. Studenti uče kako inženjeri mogu posmatrati prirodni proces fotosinteze kao uzoran model složenog, ali efikasnog procesa za pretvaranje sunčeve energije u hemijsku.

    Uvod/Motivacija

    Jeste li znali da sve stanice, čak i biljne, rastu i razmnožavaju se putem ćelijskog disanja? Ćelije dobivaju energiju iz hrane razbijanjem na vodu i ugljični dioksid. Ćelije zahtijevaju kisik za disanje i izvore hrane na bazi ugljika iz okoline da dobiju energiju. Evo pojednostavljene kemijske reakcije koja se koristi za opisivanje staničnog disanja (napišite ga na ploču):

    Ova jednadžba nam govori da su stanicama potrebna hrana i kisik da bi dobile energiju iz svog okoliša. Energija koju hrana i kisik pomažu u proizvodnji koriste se za rast, život i reprodukciju stanice. Ćelije zapravo mogu koristiti mnogo različitih vrsta hrane u ovoj jednačini, hrana samo treba biti bazirana na ugljiku.

    Tri glavna koraka u staničnom disanju su: glikoliza, Krebsov ciklus i transportni lanac elektrona. Glavna svrha svih ovih složenih koraka je da se dobije energija za organizam za rast, preživljavanje i reprodukciju. Koraci staničnog disanja odvijaju se u citoplazmi prokariotskih stanica i citoplazmi i mitohondrijama eukariotskih stanica.

    Inženjeri su razvili način korištenja ćelija koje vole jesti zagađenje (kao izvor hrane) za čišćenje okoliša. Ove ćelije mogu pomoći u čišćenju zagađenog tla i vode jedući zagađivače. Da li je neko čuo riječ bioremedijacija prije? Bioremedijacija je kada se nešto živo, poput mikroorganizama, gljiva ili zelene biljke, koristi za vraćanje zagađenog okoliša u nezagađeno, izvorno stanje. Bioremedijacija je proces koji inženjeri zaštite životne sredine koriste za čišćenje zagađenih područja. Neki primjeri zagađivača za koje se bioremedijacija može koristiti za čišćenje su ulje, gorivo, otrovni metali i sredstva za čišćenje. Pogledajte aktivnost Ćelije disanja kako biste učenicima omogućili da provedu vlastiti praktični eksperiment kako bi istražili bioremedijaciju i varijable koje utječu na proces.

    Bioremedijacija se može klasificirati na dva načina: in situ, kada se nešto unese u zagađeno područje, ili ex situ, kada se kontaminirani materijali uklone i bioremedijacija obavi na drugom mjestu. Mikroorganizmi se često koriste za bioremedijaciju ulja i deterdženata. Mikroorganizmi se ne mogu koristiti za neke stvari, uključujući teške metale. U slučaju kontaminacije metalima kao što su olovo i živa, biljke se koriste za bioremedijaciju jer mogu skladištiti teške metale u dijelovima biljke koji se nalaze iznad zemlje, a zatim se mogu sakupiti za uklanjanje.

    Pozadina lekcije i koncepti za nastavnike

    Koraci u staničnom disanju

    Tri koraka do ćelijskog disanja su: glikoliza, Krebsov ciklus (koji se naziva i ciklus limunske kiseline) i lanac transporta elektrona.

    U glikoliza, ćelija pretvara izvor hrane na bazi ugljika u ATP (adenozin 5 trifosfat) za energiju i druge nusprodukte. Ovaj dio ciklusa ne zahtijeva kisik, a također je dio anaerobnog staničnog metabolizma.

    Nusprodukti glikolize se u Krebsovom ciklusu pretvaraju u više ATP -a. The Krebsov ciklus se odvija u mitohondrijima ćelije. Enzimi se koriste za daljnju razgradnju hrane i proizvodnju ATP -a.

    U završnom dijelu staničnog disanja, lanac transporta elektrona, ćelija koristi kiseonik da nadoknadi molekule potrebne za održavanje Krebsovog ciklusa. Ćelija se oslobađa dodatnih elektrona proizvedenih u Krebsovom ciklusu. O2 se pretvara u CO2.

    Svi dijelovi ćelijskog disanja koriste enzime. Enzimi su proteini koje proizvodi ćelija i koji pomažu ćeliji da prekine veze u molekulama hrane za stvaranje energije za stanični rast i reprodukciju.

    Povezane aktivnosti

    • Ćelije za disanje - Učenici koriste sok od kupusa kao pokazatelj za određivanje pH nekoliko otopina. Zatim promatraju pH jer na njega utječe disanje. Oni proširuju svoje znanje na stanično disanje i upotrebu mikroorganizama i biljaka u bioremedijaciji.

    Zatvaranje lekcije

    Ko mi može reći šta je ćelijama potrebno za život ili za potpuno ćelijsko disanje? (Odgovor: potrebna im je voda, kisik i izvor hrane na bazi ugljika.) Dakle, danas smo saznali da ćelije razgrađuju "hranu" tokom staničnog disanja kako bi dobile energiju za rast, opstanak i reprodukciju. Inženjeri koriste svoje razumijevanje ćelija i ćelijskog disanja kako bi očistili kontaminaciju u okolišu kroz proces koji se naziva bioremedijacija. Bioremedijacija uključuje mikroorganizme, gljivice i biljke čije ćelije mogu "pojesti" zagađenje radi hrane kako bi uklonile to zagađenje iz tla i vode. Ove ćelije pretvaraju kontaminante u energiju putem ćelijskog disanja koju zatim koriste za održavanje svog života. U slučaju nekih vrsta zagađivača, poput otrovnih metala, metali se ne pretvaraju u energiju hrane, već se jednostavno skladište u organizmu (na primjer, neki metali biljke mogu ukloniti iz tla, a zatim se skladište u biljkama) lišće, ovo lišće se tada može ubrati i sigurno odložiti).

    Vokabular/definicije

    ćelijsko disanje: Proces u kojem ćelije pretvaraju hranu u energiju za metaboličke procese.

    transport elektrona: Treći korak u staničnom disanju proces u kojem ćelije pretvaraju energiju u ATP koju ćelije zatim mogu koristiti za pokretanje metaboličkih procesa.

    glikoliza: prvi korak u staničnom disanju pri čemu se molekule ugljika (hrana) ćelijom pretvaraju u energiju.

    Krebsov ciklus: Drugi korak u ćelijskom disanju u kojem se molekuli ugljika pretvaraju u ATP, vodu i CO2.

    fotosinteza: Biljke formiraju molekule ugljikohidrata koje ćelija kasnije može koristiti kao izvor energije iz CO2, sunčeve svjetlosti i vode.

    Procjena

    Pitanje za diskusiju: Postavite pitanje za diskusiju kako biste naveli učenike da razmisle o predstojećoj lekciji. Nakon traženja odgovora, objasnite da će se na ova pitanja odgovoriti tokom lekcije.

    Pitanje/odgovor: Postavite učenicima pitanja i neka ih podignu da odgovore. Napišite njihove odgovore na tabli.

    • Šta je ćelijsko disanje? (Odgovor: Proces u kojem ćelije pretvaraju hranu u energiju za rast i reprodukciju.)
    • Koja vrsta izvora hrane je ćeliji potrebna za stanično disanje? (Odgovor: Izvor hrane na bazi ugljika.)
    • Kako inženjeri koriste ćelijsko disanje za čišćenje okoliša? (Odgovor: Inženjeri koriste stanično disanje putem bioremedijacije za čišćenje okoliša. Bioremedijacija je proces u kojem se stanice koriste za uklanjanje toksina iz tla i vode.)
    • Šta ćelije rade sa zagađivačima tokom bioremedijacije? (Odgovor: Ćelije probavljaju zagađivače i pretvaraju izvor na bazi ugljika u energiju za rast i reprodukciju. Ćelije pomažu u uklanjanju zagađivača iz okoline.)

    Procjena sažetka lekcije

    Inženjerski bioremedijacijski utjecaji: Neka učenici razmisle o utjecajima inženjerske bioremedijacije na pojedince, društvo i okoliš. Kao razred navedite prednosti i nedostatke bioremedijacije u čišćenju zagađenog okoliša.

    Aktivnosti proširenja lekcije

    Neka učenici istraže različite vrste bioremedijacije koje se danas koriste. Neki primjeri uključuju bioventing, fitoremedijaciju, bioreaktore, kompostiranje, biostimulaciju i rizofiltraciju.

    Neka učenici nauče više o korištenju biljaka za bioremedijaciju. Koje su biljke najuspješnije u bioremedijaciji? Neki primjeri uključuju suncokret, ambroziju, topole i šećernu repu. Koje vrste zagađivača okoliša su uspješno uklonjene pomoću biljaka?

    Ova lekcija se može kombinirati s lekcijom o fotosintezi jer su suprotnosti. Ćelijsko disanje troši proizvode fotosinteze i obrnuto. Važno je napomenuti da biljke obavljaju i stanično disanje i fotosintezu, dok životinje samo stanično disanje.


    Vrste i faze procesa fermentacije &ndash Objašnjeno!

    Ovaj članak baca svjetlo na tri vrste procesa fermentacije. Proces fermentacije sastoji se od četiri faze. Četiri faze su: (1) Čuvanje inokuluma (2) Nakupljanje inokuluma (3) Kultura prije fermentacije i (4) Fermentacija u proizvodnji.

    U nastavku se ukratko raspravlja o klasifikaciji koja se temelji na stvaranju proizvoda u odnosu na energetski metabolizam (slika 19.15).

    Fermentacija tipa I:

    When the product is formed directly from the primary metabolism used for energy production, it is referred to as type I and may be represented as.

    Substrate A → B → C → D → Product

    Growth, energy metabolism and product formation almost run in a parallel manner (Fig. 19.15A). In this type, trophophase and iodophase are not separated from each other e.g. production of ethanol, gluconic acid and single-cell protein.

    Type II fermentation:

    In type II category, the product is also formed from the substrate used for primary energy metabolism. However, the product is produced in the secondary pathway, as illustrated below.

    Substrate A → B → C → D ….Primary metabolism

    At the beginning, the growth of the microorganisms is accompanied by high substrate utilization with little or no product formation. Now the growth is slowed down but the substrate consumption is high, and this is coupled with product formation. As is evident from Fig. 19.15B, in type II fermentation, the trophophase and idiophase are separate. Production of some amino acids, citric acid and itaconic acid are good examples of type II fermentation.

    Type III fermentation:

    There is a clear distinction between the primary metabolism and product formation in type III fermentation (Fig. 19.15C) as they occur at separate times. Substrate consumption and rapid growth occur in the first phase and the product formation occurs in the second phase. The product is formed from amphibolic metabolic pathways and not from primary metabolism e.g. production of vitamins and antibiotics.

    Overlap of different types of fermentations:

    Types I, II and III fermentations, originally categorized by Garden (in 1959) are not very rigid. There are intermediate forms based on the composition of the nutrient culture medium, strain of the microorganism used and product formation. For instance, industrial production of lactic acid falls between type I and II, while production of the antibiotic amyloglycoside is intermediate between types II and III.

    It is sometimes difficult to categorize the industrial fermentations under any one of these types (I, II, III) due to complex nature of the process e.g. mycelium producing microorganisms in relation to antibiotic production.

    The Fermentation Process:

    The fermentation process basically consists of inoculum preservation, inoculum build-up, pre-fermenter culture and finally production fermentation. A brief account of the four stages of fermentation is given below.

    Inoculum preservation (culture maintenance):

    The preservation of high-yielding strains of microorganisms for fermentation is very important for product formation in substantial amounts. The ultimate purpose of preservation is to maintain the strains, as long as possible, without cell division. There are different methods of preservation.

    Storage at low (2-6°C) temperature:

    In this method, the microorganisms can be stored in a refrigerator in liquid culture or as stab culture. Although this is the easiest method of preservation, there is a high risk of contamination.

    The microbial cultures can be frozen and preserved for several years. In the freezers, the preservation can be done at -18°C or, at -80°C. For preservation at -196°C, liquid nitrogen must be used. It is very important that the freezing (and later thawing when required) is done slowly (usually with a change of 1°C/min) to prevent damage and killing of the microorganisms. If proper care is not taken, as many as 95% of the cells may be killed by freezing and thawing.

    Storage by lyophilization:

    Preservation of microorganisms by lyophilization (i.e., freeze drying) is the best method, although, it requires special equipment. In fact, lyophilization is the method of choice by many fermentation biotechnologists.

    The storage of microorganisms can be done by any one of the three techniques described above. However, for each method, optimal conditions for preservation must be worked out for each strain separately. In general, the preserved master strains are cultivated once in two years for checking of their activity. When needed for use, the working strains can be obtained from the master strains.

    Inoculum builds up:

    The preserved cultures have to be revived for their industrial use. This can be done by growing the cultures in liquid or on solid media. The actual process and the conditions used for inoculum build-up largely depend on the preservation technique used. There are wide variations in the growth times which depend on the type of preservation and the organisms used as given below.

    Refrigerated cultures (2-6°C):

    Frozen cultures (18°C, -80°C, -196°C):

    For all organisms 4-10 days

    For proper growth, and to obtain sufficient quantity of inoculum, a series of cultures are prepared. For good fermentation yield, the number of cells and spores, nutrient medium, temperature and age of the inoculum are important.

    The inoculum build-up is suspended in a surface-active agent such as Tween 80 and transferred to the bioreactor for fermentation.

    Pre-fermenter culture:

    Fermenter pre-culture or pre-fermenter culture is often required for inoculating large sized bioreactors. Inadequate quantity of inoculum will not only delay the product formation, but also reduce the yield drastically. By culturing the microorganisms (the inoculum build-up) in small fermenters, the size of the inoculum can be increased for large-scale industrial use.

    Biotechnologists have worked out the requisite inoculum concentrations for optimal fermentation e.g., for bacterial fermentation, the inoculum concentration should be between 0.2 to 3.0% for fungal fermentation, it is in the range of 5-10%.

    Production fermentation:

    The general features and the different types of bioreactors are already described (See p. 239-244). The size of the fermenter used mainly depends on the product. For example, a small bioreactor (1-20 litre size) can be used for producing diagnostic enzymes and substances for molecular biology by recombinant microorganisms, while large bio­reactors (≥450 litres) are employed for producing single-cell protein and amino acids.

    A diagrammatic representation of a generalized fermentation process is depicted in Fig. 19.16.

    For appropriate production by fermentation, several parameters need to be carefully considered and optimized. These include composition of nutrient medium, carbon and nitrogen sources, batch to batch variations, effect of sterilization on nutrients and on pH, and alterations in temperature and aeration. The parameters—temperature, pressure, aeration and stirring are briefly described.

    The temperature must be so maintained that there occurs maximal growth of microorganisms with optimal product formation, although this is not always possible. In general, there are two temperature ranges to run the fermentations a mesophile range (20-45°C) and a thermophile range (> 45°C).

    Sometimes, two different temperatures are used for the same fermentation process—a higher temperature is employed for good growth (in trophophase), and then the temperature is decreased for optimizing product formation (in idiophase).

    Appropriate maintenance of hydrostatic pressure, particularly in large sized bioreactors is very important. This is because pressure influences the solubility of O2 i CO2 in the culture medium. An overpressure in the range 0.2-0.5 bar is generally used.

    A bioreactor gets aerated by the supply of O2 and therefore, adjustment must be made to furnish required amount of O2 to the microorganisms. Usually, the aeration rate is in the range of 0.25-1.25 vvm (volume of air/volume of liquid/minute).

    The type and the speed of impellers determine the stirring rate in a fermenter. In general, the impeller speed decreases as the size of the fermenter increases. Thus, for a small bioreactor (size 1-20 litres), the impeller speed is in the range of 250-350 rpm, while for a large bioreactor (size around 450 litres, the impeller speed is 60-120 rpm.


    Pogledajte video: Moja škola - 7. razred čas 1. Biologija - Građa ćelije obradaGrađa ćelije utvrđivanje (Februar 2023).