Məlumat

7.7A: Hüceyrə tənəffüsünün tənzimləyici mexanizmləri - Biologiya

7.7A: Hüceyrə tənəffüsünün tənzimləyici mexanizmləri - Biologiya


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.

Hüceyrə tənəffüsü müxtəlif tənzimləyici mexanizmlər vasitəsilə qlükoza mübadiləsinin hər mərhələsində idarə oluna bilər.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Hüceyrə tənəffüsünü tənzimləyən mexanizmləri izah edin.

Əsas Nöqtələr

  • GLUT zülalının müxtəlif formaları qlükozanın xüsusi toxumaların hüceyrələrinə keçməsini idarə edir və bununla da hüceyrə tənəffüsünü tənzimləyir.
  • Yalnız bir ferment tərəfindən kataliz edilən reaksiyalar tarazlığa gedə bilər, bu da reaksiyanın dayanmasına səbəb ola bilər.
  • Geri dönən reaksiya üçün iki fərqli ferment lazımdırsa, reaksiyanın sürətini idarə etmək üçün daha çox imkan var və nəticədə tarazlıq daha az əldə edilir.
  • Fermentlər çox vaxt bir molekulun zülaldakı allosterik sahəyə bağlanması ilə idarə olunur.

Əsas Şərtlər

  • ferment: bioloji kimyəvi reaksiyanı kataliz edən qlobulyar zülal
  • allosterik: aktiv olmayan bir yerə bağlanan, zülalın konformasiyasını dəyişdirərək fermentin fəaliyyətinə təsir edən birləşmə (aktivləşdirə və ya söndürə bilər)
  • maddələr mübadiləsi: canlı hüceyrələrdə baş verən kimyəvi reaksiyaların tam dəsti

Tənzimləmə Mexanizmləri

Hüceyrə tənəffüsünü idarə etmək üçün müxtəlif mexanizmlərdən istifadə olunur. Beləliklə, qlükoza mübadiləsinin hər mərhələsində bir növ nəzarət mövcuddur. Qlükozanın hüceyrəyə daxil olması qlükozanı daşıyan GLUT zülalları vasitəsilə tənzimlənə bilər. Bundan əlavə, GLUT zülalının müxtəlif formaları qlükozanın xüsusi toxumaların hüceyrələrinə keçidinə nəzarət edir.

Bəzi reaksiyalar iki fərqli fermentə malik olmaqla idarə olunur: hər biri geri çevrilən reaksiyanın iki istiqaməti üçün. Yalnız bir ferment tərəfindən kataliz olunan reaksiyalar reaksiyanı dayandıraraq tarazlığa gedə bilər. Əksinə, geri dönən reaksiya üçün iki müxtəlif ferment (hər biri müəyyən bir istiqamət üçün xüsusi) lazımdırsa, reaksiyanın sürətinə nəzarət etmək imkanı artır və tarazlıq əldə edilmir.

Yolların hər birində iştirak edən bir sıra fermentlər (xüsusilə, yolun ilk törədilmiş reaksiyasını kataliz edən ferment) bir molekulun zülaldakı allosterik (qeyri-aktiv) yerə bağlanması ilə idarə olunur. Bu sahə fermentin fəaliyyətinə təsir göstərir, çox vaxt zülalın konformasiyasını dəyişdirir. Bu qabiliyyətdə ən çox istifadə edilən molekullar ATP, ADP, AMP, NAD nukleotidləridir.+, və NADH. Allosterik effektorlar kimi tanınan bu tənzimləyicilər mövcud şəraitdən asılı olaraq fermentin sterik strukturunu dəyişdirərək, adətən aktiv sahənin konfiqurasiyasına təsir edərək fermentin aktivliyini artıra və ya azalda bilər. Zülalın (fermentin) strukturunda baş verən bu dəyişiklik reaksiyanın sürətini artıran və ya azaltan təsiri ilə onun substrata olan yaxınlığını ya artırır, ya da azaldır. Molekulun allosterik sahəyə bağlanması, əks əlaqəni təmin edərək fermentə siqnal göndərməyə xidmət edir. Bu əks əlaqə nəzarət növü ona təsir edən kimyəvi fermentə bağlı olduğu müddətcə təsirli olur. Kimyəvi maddənin ümumi konsentrasiyası azaldıqdan sonra o, zülaldan uzaqlaşacaq və nəzarət rahatlaşır.


Hüceyrə tənəffüsünün tənzimləyici mexanizmləri

Hüceyrə tənəffüsünü idarə etmək üçün müxtəlif mexanizmlərdən istifadə olunur. Qlükoza mübadiləsinin hər mərhələsində bir növ nəzarət mövcuddur. Qlükozanın hüceyrəyə daxil olması qlükozanı daşıyan GLUT (qlükoza daşıyıcısı) zülalları vasitəsilə tənzimlənə bilər. GLUT zülalının müxtəlif formaları qlükozanın xüsusi toxumaların hüceyrələrinə keçidinə nəzarət edir.

Bəzi reaksiyalar iki fərqli fermentlə idarə olunur - hər biri geri çevrilən reaksiyanın iki istiqaməti üçün. Yalnız bir ferment tərəfindən kataliz olunan reaksiyalar reaksiyanı dayandıraraq tarazlığa gedə bilər. Əksinə, geri dönən reaksiya üçün iki müxtəlif ferment (hər biri müəyyən bir istiqamət üçün xüsusi) lazımdırsa, reaksiyanın sürətinə nəzarət etmək imkanı artır və tarazlıq əldə edilmir.

Yolların hər birində iştirak edən bir sıra fermentlər, xüsusən də yolun ilk törədilmiş reaksiyasını kataliz edən ferment, bir molekulun zülaldakı allosterik yerə bağlanması ilə idarə olunur. Bu qabiliyyətdə ən çox istifadə olunan molekullar ATP, ADP, AMP, NAD+ və NADH nukleotidləridir. Bu tənzimləyicilər - allosterik effektorlar - mövcud şəraitdən asılı olaraq ferment aktivliyini artıra və ya azalda bilər. Allosterik effektor fermentin sterik strukturunu dəyişir, adətən aktiv sahənin konfiqurasiyasına təsir göstərir. Zülalın (fermentin) strukturunda baş verən bu dəyişiklik reaksiyanın sürətini artırmaq və ya azaltmaq təsiri ilə onun substrata olan yaxınlığını ya artırır, ya da azaldır. Qoşma fermentə siqnal verir. Bu bağlama fermentin fəaliyyətini artıra və ya azalda bilər, əks əlaqə mexanizmi təmin edir. Bu əks əlaqə nəzarət növü ona təsir edən kimyəvi maddə fermentə qoşulduqca təsirli olur. Kimyəvi maddənin ümumi konsentrasiyası azaldıqdan sonra o, zülaldan uzaqlaşacaq və nəzarət rahatlaşır.


Hüceyrə tənəffüsünün tənzimləyici mexanizmləri: I. CELL M EMBRANLARININ ALESİ: U RANIUM I C ELLULAR TƏNƏFƏSİNİN NİBİSİYASI

E. S. Guzman Barron, John A. Muntz, Betty Gasvoda HÜCEYAR NƏFƏSİNİN TƏNZİMLƏNDİRİCİ MEXANİZMƏLƏRİ: I. C ELL M EMBRANLARININ İLƏSİ: U RANIUM I NHİBİSİYASI C ELLULAR Nəfəs alma. J Gen Physiol 20 noyabr 1948 32 (2): 163–178. doi: https://doi.org/10.1085/jgp.32.2.163

Uran UO kimi2(YOX3)2 zülallarla tərsinə birləşir. Bu birləşmənin dissosiasiya dərəcəsi, digər amillərlə yanaşı, H + konsentrasiyasından asılıdır. pH 7.3-də U-albumin kompleksi sitrat əlavə edildikdə asanlıqla dissosiasiya olundu, pH 3.8-də isə yox. Uran bir sıra ferment sistemlərini geri döndərən şəkildə maneə törədir.

Müəyyən hidroksipolikarboksilik turşuların (limon turşusu, α-hidroksiaspartik turşu, alma turşusu) əlavə edilməsi ilə uran fermentinin tormozlanması geri qaytarıla bilərdi, lakin heç bir halda fosfat heç bir təsir göstərməmişdir.

Hüceyrəsiz maya şirəsində qlükoza-heksosedifosfatın fermentasiyası UO tərəfindən inhibə edilmişdir.2(YOX3)2. Fosfat əlavə edildikdə cüzi reaktivləşmə baş verdi.

Canlı maya hüceyrələrində qlükoza fermentasiyası və oksidləşməsi kiçik miqdarda UO ilə maneə törədilib.2(YOX3)2 (7,7 mikroqram/mq quru çəki), sirkə turşusu, etil spirti, alma və limon turşularının oksidləşməsinə isə ümumiyyətlə təsir göstərməmişdir. Canlı maya hüceyrələrində pH 7.3-də U inhibisyonu, az miqdarda fosfat, adenozintrifosfat və sitrat əlavə edildikdə tamamilə sərbəst buraxıldı, pH 3.8 U inhibisyonu isə fosfat və sitrat tərəfindən buraxılmadı. Doyma zamanı bir maya hüceyrəsində 7,06 x 106 uran molekulu var idi. Qonokoklar tərəfindən laktik turşunun oksidləşməsi inhibə edilərkən, laktik dehidrogenaz U tərəfindən inhibə edilməmişdir. Fosfatın əlavə edilməsi bu inhibisyonu azad etdi. Qaraciyər suksinoksidazasının U inhibəsinə fosfat təsir etməmişdir, suksinatın oksidləşməsinin U inhibəsi isə E. coli fosfatla ayrıldı.

Bu təcrübələrdən belə bir nəticəyə gəlindi ki, hüceyrə mübadiləsinin U inhibəsi metalın hüceyrə membranının zülal hissəsi ilə birləşməsindən qaynaqlanır. Uran səthi inhibə nümunəsi kimi təqdim olunur.


Qlükoza nəqli

GLUT4 veziküllərdə saxlanılan qlükoza daşıyıcısıdır. Plazma membranındakı bir reseptorla insulinin bağlanması zamanı baş verən hadisələr şəlaləsi, qlükoza hüceyrəyə daşına bilməsi üçün GLUT4 tərkibli veziküllərin plazma membranı ilə birləşməsinə səbəb olur.

Bəzi reaksiyalar iki fərqli fermentə malik olmaqla idarə olunur: hər biri geri çevrilən reaksiyanın iki istiqaməti üçün. Yalnız bir ferment tərəfindən kataliz edilən reaksiyalar reaksiyanı dayandıraraq tarazlığa gedə bilər. Əksinə, geri dönən reaksiya üçün iki müxtəlif ferment (hər biri müəyyən bir istiqamət üçün spesifik) lazımdırsa, reaksiyanın sürətinə nəzarət etmək imkanı artır və tarazlıq əldə edilmir.

Yolların hər birində iştirak edən bir sıra fermentlər (xüsusilə, yolun ilk törədilmiş reaksiyasını kataliz edən ferment) bir molekulun zülaldakı allosterik (qeyri-aktiv) yerə bağlanması ilə idarə olunur. Bu yer fermentin fəaliyyətinə çox vaxt zülalın konformasiyasını dəyişdirərək təsir göstərir. Bu qabiliyyətdə ən çox istifadə edilən molekullar ATP, ADP, AMP, NAD+ və NADH nukleotidləridir. Allosterik effektorlar kimi tanınan bu tənzimləyicilər, mövcud şəraitdən asılı olaraq fermentin sterik strukturunu dəyişdirərək, adətən aktiv sahənin konfiqurasiyasına təsir edərək, ferment aktivliyini artıra və ya azalda bilər. Zülalın (fermentin) strukturunda baş verən bu dəyişiklik reaksiyanın sürətini artırmaq və ya azaltmaq təsiri ilə onun substrata olan yaxınlığını ya artırır, ya da azaldır. Molekulun allosterik sahəyə bağlanması, əks əlaqəni təmin edərək fermentə siqnal göndərməyə xidmət edir. Bu əks əlaqə nəzarət növü ona təsir edən kimyəvi fermentə bağlı olduğu müddətcə təsirli olur. Kimyəvi maddənin ümumi konsentrasiyası azaldıqdan sonra o, zülaldan uzaqlaşacaq və nəzarət rahatlaşır.


Nəticələr

Ümumilikdə, 45 unikal məqalədən 262 məlumat nöqtəsi toplanmış və bu meta-analizə daxil edilmək üçün normallaşdırılmışdır. Cədvəl 1-də müəyyən edilmiş kateqoriyaların və ölçülərin alt kateqoriyalarının hər birinə eksperimental məlumat nöqtəsi və məqalə paylanması göstərilir. Hüceyrə tənəffüsü üçün zəruri olan komponentlərin ölçülərini ehtiva edən mitoxondrial mexanizmlər kateqoriyası 10 unikal məqalədən 67 dəyəri ehtiva edir. Qiymətləndirilmiş tənəffüs dərəcəsini və ATP və ADP-nin hüceyrədaxili konsentrasiyalarını ehtiva edən hüceyrə tənəffüsü 12 unikal məqalədən 59 dəyəri ehtiva edir. Oksidləşdirici markerlər və antioksidləşdirici HSP-ləri ehtiva edən oksidləşdirici stress kateqoriyası 14 unikal məqalədən cəmi 73 dəyərə malikdir. Hüceyrədaxili kalsium homeostazını araşdıran tədbirləri ehtiva edən hüceyrədaxili kalsium 15 unikal məqalədən 63 məlumat nöqtəsini ehtiva edir.

CƏDVƏL 1. Daxil edilmiş eksperimental məlumatların təsnifatı, paylanması və mənbələri.

Hüceyrə tənəffüsü bütün ömrü boyu depressiyaya uğrayır

Bu meta-analiz tədqiqatında tapılan ən maraqlı tendensiyalar arasında ATP istehsalının ümumi tənəffüs nisbətləri ilə birlikdə SOD1 G93A siçanının bütün ömrü boyunca depressiyaya uğradığı aşkar edilmişdir (Şəkil 1). ALS-də tənəffüs dərəcələrinin aşağı düşdüyü yaxşı sənədləşdirilmiş olsa da (Kawamata və Manfredi, 2010 Cozzolino və Carri, 2012 Peixoto et al., 2013) hətta fiziki patologiyalar inkişaf etməzdən əvvəl (Browne et al., 2006), bu meta-analiz bu fenomenin ən azı yüksək nüsxə SOD1 G93A transgen siçan modelində doğuşdan bəri mövcud olan bir tendensiya olduğu iddiasını dəstəkləyir. Yəni, SOD1 G93A siçanlarında simptomların başlanmasından xeyli əvvəl hüceyrə energetikasında nəzərəçarpacaq depressiya var və bu depressiya xəstəliyin irəliləməsi boyunca qalır.

ŞƏKİL 1. Hüceyrə tənəffüsü SOD1 G93A transgenik siçan modelinin ömrü boyu depressiyaya məruz qalır.. SOD1 G93A-nın vəhşi tipə (SOD1 G93A/yabanı tip) nisbəti adenozin trifosfat (ATP), adenozin difosfat (ADP) və ümumi tənəffüs dərəcəsinin eksperimental ölçüləri üçün zamanla qurulur. Möhkəm xətlər proqnozlaşdırılan trend xətlərini göstərir. Vizuallaşdırma məqsədləri üçün, in vitro məlumatlar -20 gündə tərtib edilir və in vivo vaxt nöqtələri onların müvafiq post-natal qiymətləndirmə günündə, 0� gündür. Gözlənilən vəhşi növü və ya homeostatik dəyəri göstərmək üçün boz nöqtəli xətt verilir. Trend xətləri normallaşdırılmış məlumat nöqtələrinin Qauss ortalamasına əsasən yaradılır.

Şəkil 1-də transgen siçanın vəhşi tipli siçana nisbəti eksperimental olaraq ölçülən hüceyrədaxili ATP, ADP və tənəffüs dərəcəsi səviyyələrini göstərir. Bütün in vitro Hüceyrədaxili ATP konsentrasiyası və tənəffüs dərəcəsi üçün toplanmış hüceyrə məlumatları (Şəkil 1-də -20 gün kimi təsvir edilmişdir) vəhşi tipli həmkarlarından xeyli aşağı düşür. -nin riyazi ortasının tədqiqi in vitro ATP və tənəffüs dərəcəsinin ölçülməsi göstərir ki, SOD1 G93A səviyyələri vəhşi tipdə müşahidə olunanların təxminən 70%-ni təşkil edir ki, bu da 30% azalmaya bərabərdir.

Doğuşdan sonrakı in vivo SOD1 G93A siçanlarında hüceyrədaxili ATP və tənəffüs dərəcəsinin qiymətləndirilməsi də vəhşi tip siçanlarla müqayisədə əhəmiyyətli depressiya göstərir. SOD1 G93A siçanının ömrü boyu ATP və tənəffüs dərəcəsi aşağı düşsə də, xəstəliyin gedişatında kiçik dalğalanmalar olduğu görünür. Bununla belə, bu kiçik dalğalanmaların statistik və ya mexaniki cəhətdən mənalı olub olmadığını müəyyən etmək üçün daha çox məlumat lazımdır. Xəstəliyin son nöqtəsində ATP ən aşağı səviyyədədir, burada ATP səviyyələri vəhşi tipin yalnız 30%-nə yaxınlaşır (Şəkil 1). Maraqlıdır ki, ADP-nin temporal tendensiyası ATP və tənəffüs sürətindən bir qədər fərqlidir. Xəstəliyin gedişatının çox hissəsi üçün ADP, ATP və tənəffüslə eyni şəkildə depressiyaya məruz qalır. Bununla belə, SOD1 G93A siçanlarında ADP səviyyələri xəstəliyin son nöqtəsi yaxınlığında baş verən vəhşi tip nəzarət siçanlarının üzərində maraqlı bir yüksəliş göstərir. ADP-də ölümə yaxın olan bu artım, hüceyrələrin ADP-ni ATP-yə çevirə bilməməsi ilə əlaqələndirilə bilər ki, bu da ADP-ni artıq buraxacaq. Əslində, ATP/ADP nisbətinin azalmasında eyni tendensiya klinik xəstələrdə də müşahidə olunur (Ghiasi et al., 2012).

Mitokondrial mexanizmlərin depressiyası

Bundan əlavə, tənəffüs və ATP istehsalı üçün zəruri olan mitoxondrial mexanizmlərin və siqnalların ölçüləri xəstəliyin bütün gedişində eyni şəkildə depressiyaya məruz qalır. Şəkil 2A hüceyrə tənəffüsü üçün zəruri olan dörd müxtəlif mitoxondrial mexanizmin ölçülməsi və siqnallarının temporal meyllərini göstərir: kompleks I, COX, ümumi ferment aktivliyi və sitoxrom C. In vitro tədbirlər yalnız ATP səviyyələrində müşahidə edilənə bənzər depressiyanı göstərən ferment fəaliyyəti üçün əldə edilə bilərdi. Doğuşdan sonrakı in vivo SOD1 G93A siçanlarının qiymətləndirilməsi göstərir ki, bütün dörd mitoxondrial mexanizm ölçmələri vəhşi tiplə müqayisədə ümumiyyətlə depressiyaya məruz qalır. The in vivo depressiya doğuş zamanı və xəstəliyin bütün müddəti ərzində mövcuddur. Mitoxondrial mexanizmin eksperimental tədbirləri vəhşi tipdən aşağı qalsa da, Qauss orta tendensiya xətləri xəstəliyin başlanğıcına yaxın (təxminən 80 gün) mitoxondrial mexanizmin fəaliyyətində potensial kiçik zərbəni müəyyən edir ki, bu da tənzimləyici kompensasiya mexanizmini təmsil edə bilər. bu kiçik qabarıqlığın xəstəliyin inkişafında mümkün statistik və ya mexaniki təsirləri var. Nəhayət, mitoxondrilərin ATP istehsal etmək qabiliyyəti pozulduqda, mitoxondrial ferment komplekslərində, xüsusilə Kompleks II, III, IV-də kompensasiyaedici artım müşahidə olunur (Nalbandian et al., 2015). Mitoxondrial fermentlərdə bu yüksəliş tendensiyası Şəkil 2A-da başlanğıcdan sonrakı və xəstəliyin son nöqtəsinə yaxın görünür.

ŞƏKİL 2. SOD1 G93A transgenik siçan modelində mitoxondrial mexanizmlərin, oksidləşdirici tənzimləmənin və kalsiumun tənzimlənməsinin müvəqqəti meylləri. SOD1 G93A-nın vəhşi tipə nisbəti (SOD1 G93A/vəhşi tip) hər bir eksperimental tədbir üçün zamanla qurulur. Vizuallaşdırma məqsədləri üçün, in vitro data -20 gün, embrion data -5 gün qrafiki, və in vivo vaxt nöqtələri onların müvafiq post-natal qiymətləndirmə günündə, 0� gündür. Gözlənilən vəhşi növü və ya homeostatik dəyəri göstərmək üçün boz nöqtəli xətt verilir. Trend xətləri normallaşdırılmış məlumat nöqtələrinin Qauss ortalamasına əsasən yaradılır. (A) Mitoxondrial mexanizmlər (Kompleks I, COX, ferment aktivliyi və sitokrom c). (B) Oksidləşdirici markerlər (8OH2𠌭G, MDA, H2O2) və qoruyucu istilik şoku zülalları (HSP). (C) Kalsiumun tənzimlənməsi (giriş, həssaslıq, çökmə və sitozolik konsentrasiya).

Başlamaya yaxın oksidantların yüksəlməsi

Oksidləşdirici səviyyələrin ALS-nin müxtəlif mərhələlərində yüksəldiyi sənədləşdirilmişdir (Liu və digərləri, 2002 Mattiazzi və digərləri, 2002 Martin et al., 2007), başlanğıcdan əvvəl (təxminən 40 gün), başlanğıc (80 gün), və xüsusilə son mərhələ (120+ gün). Şəkil 2B-də biz SOD1 G93A siçanlarında (8OH2𠌭G, MDA və H2O2). Şəkil 2B-də təqdim olunan məlumatlar göstərir ki, SOD1 G93A hüceyrədaxili oksidant səviyyələri ilkin olaraq doğuş zamanı vəhşi tipdən bir qədər yuxarı olan səviyyəyə bənzəyir. Bununla belə, başlanğıcdan əvvəl səviyyələr bir qədər yüksəlir və başlanğıc və son nöqtədə oksidləşdirici səviyyələr vəhşi tiplə müqayisədə əhəmiyyətli dərəcədə artır. In vitro oksidləşdiricilərin qiymətləndirilməsi yüksəklik kimi aydın aşkar edilmir in vivo qiymətləndirmələr. In vivo oksidləşdiricilərin qiymətləndirilməsi simptomun başlanğıcı (80 gün) ətrafında vəhşi tiplə müqayisədə oksidantların 1,5 faktor artımını ortaya qoyur. In vivo SOD1 G93A xəstəliyinin son nöqtəsi yaxınlığındakı qiymətləndirmə (120+ gün) vəhşi tip nəzarət siçanlarında müşahidə ediləndən 2 dəfə çox olan oksidləşdirici səviyyələri aşkar edir.

Antioksidləşdirici təsirə malik olan istilik şoku zülalları da Şəkil 2B-də göstərilmişdir. SOD1 G93A siçanlarında HSP-lərin ilkin olaraq vəhşi tip səviyyələrindən əhəmiyyətli dərəcədə böyük olduğu aşkar edildi, lakin xəstəlik irəlilədikcə dəyişkən bir azalma nümayiş etdirdi. Bununla belə, xəstəlik simptomatik mərhələyə (təxminən 80 gün) daxil olduqdan sonra HSP-də təkrarlanan gecikmiş artım var. Bu dalğalanma daha əvvəl təsvir edilmişdir. HSP səviyyələrinin oksidant artımını dayandırmaq üçün kifayət etmədiyi fərz edilir. Beləliklə, azalmış HSP səviyyələri əslində ALS-də motor neyron itkisindən əvvəl olur (Maatkamp et al., 2004).

Hüceyrədaxili kalsiumun dəyişməsi

Kalsium homeostazı həm funksional sinir həyəcanlılığı, həm də normal hüceyrə siqnalı üçün vacibdir. Kalsium tənzimləmə ölçmələrinin dörd əsas eksperimental növü vardır: kalsiumun daxil olması (kalsiumun ion kanalları vasitəsilə daxil olması), kalsiumun həssaslığı (hüceyrənin kalsiuma reaksiya dərəcəsinin ölçülməsi), kalsium qəbulu (hüceyrədaxili kalsiumun bağlanması və saxlanması, o cümlədən tamponlar, daşıyıcıları və hüceyrədaxili mağazalar) və faktiki kalsium konsentrasiyası (sərbəst hüceyrədaxili konsentrasiya). Bu tədbirlərin hər biri hüceyrədaxili kalsiumun balansına və ya homeostazına kömək edir.

In vitro sərbəst hüceyrədaxili kalsium konsentrasiyasını araşdıran məlumatlar ziddiyyətlidir, məlumat nöqtələrinin təxminən yarısı vəhşi tiplə müqayisədə yüksək kalsium, yarısı isə aşağı hüceyrədaxili kalsium göstərir (Şəkil 2C-də -20 gündə verilmiş nöqtələr). Bu açıq ziddiyyətlər in vitro hüceyrədaxili kalsium konsentrasiyası müxtəlif toxuma növlərinin istifadəsi ilə izah edilə bilər in vitro qiymətləndirmə (bax: Toxuma Mənbələri). Ölçmələri in vitro kalsium yuvaları vəhşi tip siçanlarda görülən 60-80% arasında dəyişən vəhşi tiplə müqayisədə depressiyaya məruz qalır və kalsium həssaslığı vəhşi tipin təxminən 30% -ni təşkil edir. Doğuşdan sonrakı in vivo doğuş zamanı hüceyrədaxili kalsium və kalsium qəbulunun qiymətləndirilməsi vəhşi tipdən əhəmiyyətli dərəcədə yüksək səviyyələri aşkar edir. Bununla belə, sərbəst kalsium və kalsium girişi başlanğıcdan əvvəl normal səviyyələrə yaxın görünür. SOD1 G93A siçanlarının kalsiumun daxil olması və başlanğıcdan son nöqtəyə qədər konsentrasiyası ilə bağlı məhdud məlumat var, lakin mövcud məlumatlar göstərir ki, kalsium başlandıqdan sonra kəskin şəkildə yüksəlir və nəticədə xəstəliyin son nöqtəsi hüceyrədaxili kalsium konsentrasiyası vəhşi tipdən 1,5 əmsal çoxdur. In vivo SOD1 G93A siçanlarında kalsium yuvalarının və kalsium həssaslığının qiymətləndirilməsi, doğuşdan xəstəliyin son nöqtəsinə qədər vəhşi tiplə müqayisədə depressiya səviyyəsini göstərir. İntuitiv olaraq, kalsiumun enmə trend xəttinin ən yüksək olduğu nöqtə kalsium konsentrasiyasının və ya sərbəst üzən kalsiumun ən aşağı olduğu vaxt nöqtələri ilə üst-üstə düşür.


Müzakirə

45 məqalənin sistematik təhlili və meta-analizimizin nəticələri SOD1 G93A transgen ALS siçan modelində hüceyrə tənəffüsünün, oksidləşdirici markerlərin, mitoxondrial mexanizmlərin və kalsiumun tənzimlənməsinin müvəqqəti tendensiyalarına yeni işıq salır. Məlumatları toplamaqla, hüceyrə tənəffüsünün və müvafiq mitoxondrial mexanizmin SOD1 G93A siçanının bütün ömrü boyunca pozulduğunu göstəririk. Oksidləşdirici markerlər ilkin olaraq vəhşi tipə bənzəyir, lakin qoruyucu HSP-lərin doğuşdan sonrakı erkən yüksəlməsinə baxmayaraq, simptomların başlanması zamanı vəhşi tipdən iki dəfə çox olur. Kalsium tənzimlənməsinin bütün aspektləri erkən pozğunluqları göstərir, baxmayaraq ki, yabanı tip səviyyələrə nəzərəçarpacaq və ehtimal olunan kompensasiya yaxınlaşması 40 ilə 80 gün arasında baş verir və bu, simptomların başlanmasından sonra fərqlilik ilə müşayiət olunur.

Bu sistematik baxış aydın şəkildə göstərir ki, SOD1 G93A siçanları uzunmüddətli metabolik çatışmazlıq nümayiş etdirir, lakin bu simptomlar digər ALS siçan modellərində də mövcuddur. Dupuis və başqaları. (2004) mitoxondrial funksiyadakı oxşarlıqları nümayiş etdirmək üçün həm G93A, həm də G86R siçanları üzərində metabolik təcrübələr aparmışdır. G37R siçanları da ATP istehsalında əhəmiyyətli azalma göstərir (Coussee et al., 2011). Nəhayət, əhəmiyyətli metabolik pozğunluqlar SOD olmayan transgen siçanlarda, o cümlədən TDP-43, FUS, VCP-də mutasiyaları olan siçanlar da sənədləşdirilmişdir (Carri et al., 2015).

Tənəffüs-Oksidləşmə-Kalsium Triadası daxilində qarşılıqlı təsirlər

Hüceyrə tənəffüsü, kalsium tənzimlənməsi və oksidləşdirici tənzimləmə triadası arasında bir çox əks əlaqə var. Bu meta-analizdə tədqiq edilən ölçmələrin kateqoriyaları və alt kateqoriyaları arasındakı qarşılıqlı əlaqələr aşağıda təsvir edilmişdir. Şəkil ​ Şəkil3 3 . Qırmızı qutular vəhşi tiplə müqayisədə SOD1 G93A siçanlarında aşağı olan parametrləri, yaşıl qutu isə SOD1 G93A siçanlarında vəhşi tiplə müqayisədə daha yüksək olan parametrləri göstərir. Eynilə, oxların rəngi ya müsbət əlaqəni (yaşıl), ya da mənfi əlaqəni (qırmızı) göstərir və onların ölçüsü əlaqənin nisbi gücünü göstərir. Bu qarşılıqlı təsirlərin biologiyası aşağıda ümumiləşdirilmişdir.

Mitoxondrial mexanizmdə qarşılıqlı əlaqələr-oksidləşdirici tənzimləmə-kalsium tənzimləmə triadası hüceyrə tənəffüsü ətrafında mərkəz.. SOD1 G93A siçanlarında qiymətləndirilən kateqoriyanın 0-dan 150 günə kimi vəhşi növlə müqayisədə orta hesabla daha yüksək (yaşıl) və ya aşağı (qırmızı) olması əsasında hər kvadrat rənglənir. Okun rəngi əlaqənin əlamətini, ölçüsü isə nisbi böyüklüyünü göstərir.

Mitoxondriya əsas hüceyrədaxili kalsium anbarı olan endoplazmik retikulum (ER) ilə yüksək interaktiv dinamikaya malikdir. Mitoxondriya kalsiuma həssas mitoxondrial uniporter vasitəsilə kalsiumu qəbul edir. Bununla belə, davamlı sərbəst sitozolik kalsium uniporteri təsirsiz hala gətirir və kalsiumun daha çox udulmasının qarşısını alır (Moreau və digərləri, 2006). Mitoxondriyada yığılmış kalsium daha sonra natrium kalsium və hidrogen kalsium dəyişdiriciləri vasitəsilə yenidən sitozola buraxıla bilər (Fuchs et al., 2013). İntramitoxondrial kalsium müəyyən bir səviyyədən yuxarı qalxdıqdan sonra, mitoxondrial keçid məsamələri açılır və apoptotik və ya nekrotik siqnal kaskadlarına başlayır (Leung və Halestrap, 2008). AMPA reseptorlarının aktivləşdirilməsi və/və ya membran keçiriciliyinin patoloji artması nəticəsində yaranan kalsiumun kalsiumun ER-dən mitoxondriyaya keçidi ilə nəticələndiyi düşünülür. ER-nin səthindəki rianodin reseptorları ER-dən kalsium vasitəsilə kalsium ifrazını daha da gücləndirir, bu da öz növbəsində AMPA-nın aktivləşdirilməsini daha da gücləndirə bilər (Berridge, 2002). ER-dən kalsiumun sərbəst buraxılmasını gücləndirən ikinci reseptor kalsiumla aktivləşdirilmiş IP3R-dir.

Kollektiv olaraq, ER-dən, mitoxondriyadan və digər hüceyrədaxili anbarlardan kalsiumun hüceyrədaxili sərbəst buraxılması başlanğıca yaxın müşahidə olunan hüceyrədaxili sitozolik kalsium konsentrasiyasının artımını izah edə bilər (

100 gün), bu, hüceyrədənkənar kalsium qəbulunun paradoksal azalması ilə əks olunur (bax. Şəkil ​ Şəkil2C 2C ). Bu aşkar paradoksun başqa bir töhfəçisi, ALS siçanlarında sitozolik kalsiumun artması ilə nəticələndiyi təklif edilən kalbindin D28K və parvalbumin (Celio, 1990) kimi kalsium bağlayıcılarının ifadəsində azalma ola bilər (Appel et al., 2001). Chin və başqaları. (2014) oxşar şəkildə SOD1 G93A siçanlarında parvalbüminin azalmasını, eləcə də SERCA1 daxil olmaqla sarkoplazmik/ER Kalsium ATPase zülallarının azalmasını göstərir. Qeyd edək ki, bu meta-analizdə kalsium udma kateqoriyasına daxil olan kalsium bağlayıcıları hüceyrədaxili kalsium artımının vaxtına da uyğun gələn cüzi bir eniş göstərir (Şəkil ​ Şəkil2C 2C ).

Kalsiumun sərbəst buraxılması ROS istehsalı ilə iki istiqamətli əlaqəyə malikdir, çünki ROS homeostazı Ca 2+ siqnalı və Ca 2+ asılı yollar vasitəsilə təmin edilir. Kalsium NO sintezini stimullaşdırır və Kompleks III-də ROS istehsalına səbəb olur (Feissner et al., 2009). Üstəlik, rianodin reseptoru sarkoplazmatik və ER-lərlə tetramer əmələ gətirdiyi üçün endogen superoksid qruplarının geri çevrilən oksidləşməsi sarkoplazmatik retikulumdan əlavə kalsiumun sərbəst buraxılması ilə nəticələnə bilər (Fill və Copello, 2002). Nəhayət, peroksid kimi oksidləşdirici maddələr birbaşa IP3R vasitəsilə ER-dən kalsiumun sərbəst buraxılmasına səbəb olur (Wesson və Elliott, 1995). Xülasə, sərbəst radikallar ryanodin reseptoru, Ca 2+ sızma kanalları və inositol 1,4,5-trifosfat reseptorları vasitəsilə sitozolda kalsiumun sızmasına səbəb olur və əksinə, hüceyrədaxili kalsium konsentrasiyası NOX və NOS-u aktivləşdirir, bu da əlavə artıqlıq əmələ gətirir. ROS və RNS, müvafiq olaraq (Chin et al., 2014). Nəhayət, yüksək daxili kalsium, kalsium və oksidləşdirici stressi apoptoz nöqtəsinə qədər davamlı olaraq artıran dövri bir irəliləmə mexanizmi yaradır (Chin et al., 2014).

Aşağı tənəffüs dərəcələri və nəticədə aşağı hüceyrədaxili ATP konsentrasiyası, nəticədə apoptotik kaskadları başlada bilən mitoxondrial potensialın azalmasına birbaşa kömək edir. Aşağı ATP konsentrasiyasının oksidləşdirici və kalsium balanssızlığına təsiri iki yönlüdür, oksidləşdiricilərin artması və kalsium vasitəsilə kalsium salınması mitoxondrial funksiyanı, xüsusən də ATP istehsalının əsas tərkib hissəsi olan Kompleks 1-i daha da pisləşdirir (Cassina et al., 2008 Cozzolino və Carri, 2012 Lautenschlager et al., 2013). Daha az birbaşa yol vasitəsilə oksidləşdirici stressin artması da mitoxondriyanın şişməsinə səbəb ola bilər ki, bu da ATP istehsalını daha da maneə törədir (Martin et al., 2007). Nəhayət, ATP-nin daha aşağı konsentrasiyası kalsium-ATPazanın sərbəst kalsiumun sitozoldan çıxarılmasına və ya kalsiumun saxlanmaq üçün ER-yə qaytarılmasına mane olur (Kaplan et al., 2003 Fuchs et al., 2013).

Zamanlamanın deşifrə edilməsi: Səbəb, Nəticə və Qeyri-sabitlik

Böyük ölçüləri və anadangəlmə xassələri səbəbindən motoneyronlar homeostatik qeyri-sabitliyə həssasdırlar. Əvvəllər göstərilmişdir ki, motoneyronlar, hətta fizioloji vəziyyətdə olsalar da, böyük kalsium axınlarını bufer etmək üçün kifayət qədər mitoxondrial qabiliyyətə malik deyillər. Kalsium tamponlama çatışmazlığının qeyri-motoneyronlarla müqayisədə həcm başına mitoxondrial sıxlığın azalması ilə əlaqədar olduğu düşünülür (Grosskreutz et al., 2007). Buna görə də, mitoxondrial disfunksiyanın və pozulmuş kalsium homeostazının motoneyronların seçmə həssaslığını hesablamaq üçün fərziyyə edildiyi güman edilir (Jaiswal və Keller, 2009 Jaiswal et al., 2009). Motoneruonların selektiv həssaslığının başqa bir töhfəçisi mitoxondrilərin 1 m-ə qədər çox uzun məsafələrdə aksonal daşınması tələbidir (Mitchell and Lee, 2009, 2012a Lee and Mitchell, 2015). Nəhayət, motoneyronların somatik giriş emalının dinamikası ALS-də sürətli bükülmə liflərinin daha erkən ölümünü izah edə bilər (Mitchell və Lee, 2011).

Qarşılıqlı təsir göstərən çoxlu dəyişənlər olduğundan, depressiyaya uğramış hüceyrə tənəffüsünün patofizioloji tsiklik kaskadlarına, kalsium homeostazındakı disbalanslara və ALS-də oksidantların hüceyrədaxili yüksəlməsinə sadəcə təsir edən parametr(lər)in başlanğıcını müəyyən etmək çətindir. Təqdim olunan məlumatlar göstərir ki, yüksəlmiş oksidantlar SOD1 G93A-nın həyat müddətində daha sonra, xəstəliyin başlanğıcına yaxın görünür. Bununla belə, həm kalsium, həm də hüceyrə tənəffüsü/mitoxondrial mexanizmlər erkən defisitlər göstərir. Çox köhnə suala bənzəyir: “Əvvəlcə nə gəldi, toyuq, yoxsa yumurta?” Bu meta-analiz belə bir sual doğurur: “Əvvəlcə nə olur? düzgün olmayan kalsium homeostazı və ya depressiya hüceyrə tənəffüsü?”

Hər iki mövqe üçün elmi əsaslandırılmış arqumentlər irəli sürülə bilər. Artan kalsium keçiriciliyi və ya sub-para hüceyrə tənəffüsündən ATP tükənməsi və ya hər ikisinin birləşməsi ALS fenotipi ilə nəticələnən motoneyronda dinamik qeyri-sabitliyə səbəb ola bilər. Bu meta-analizdə təqdim olunan tendensiya xətləri homeostazı yenidən sabitləşdirməyə cəhd edən, lakin nəticədə uğursuz olan potensial kompensasiya mexanizmlərinin mövcudluğunu ortaya qoyur. Məsələn, 0 ilə 20 gün arasında HSP-lərdə artım və kalsium həssaslığında tədricən artım var. Mitoxondrial mexanizmlərdə/hüceyrə tənəffüsündə “light ”” başlanğıcda ən aşağı hüceyrədaxili kalsium səviyyələri ilə üst-üstə düşür. Homeostazı yenidən sabitləşdirmək cəhdləri potensial olaraq görünən kiçik dalğalanmalara uyğun ola bilər. Şəkillər ​ Şəkillər1 1 ​ 2 2 , baxmayaraq ki, onların statistik əhəmiyyətini qəti şəkildə müəyyən etmək üçün daha çox məlumat tələb olunur.

SOD1 G93A siçan modelinin dinamik meta-analizində patofizioloji geribildirim döngələri daxilində riyazi qeyri-sabitliklər artıq müəyyən edilmişdir (Mitchell və Lee, 2012b). Qeyri-sabit patoloji dinamikası faktiki əsas günahkardırsa, kaskadı ilk dəfə hansı mexanizmin başlatmasının əslində heç bir əhəmiyyəti olmaya bilər (Gələcək istiqamətlərə baxın). Tək mexanizmli müalicələrdən istifadə edərək mənalı müvəffəqiyyət əldə etmək üçün həm preklinik, həm də klinik uğursuzluqlar bu nöqtənin potensial etibarlılığını göstərir. Çoxlu nümunələr arasında: astrositlərdə mitoxondrial tənəffüs qabiliyyətini bərpa etməyə çalışan dikloroasetat (Miquel et al., 2012), N.-asetil-qlükaqonabənzər peptid-1 (Sun və digərləri, 2013), insulin sintezini və ifrazını təşviq etməklə metabolizmi endogen şəkildə tənzimləyir və kreatini (Groeneveld və digərləri, 2003 Snow və digərləri, 2003 Beal, 2011) ATP sintezini gücləndirdiyi məlumdur. Bununla belə, hüceyrə enerjisini hədəf alan heç bir müalicə, insanlar üçün effektiv müalicəyə çevriləcək qədər təsirli olmamışdır (Tadic et al., 2014).

Bu meta-analizdə biz müəyyən etdik ki, bəzi kiçik dalğalanmalar olsa da, hüceyrə tənəffüsü bütün SOD1 G93A ALS siçan ömrü boyu depressiyaya məruz qalır. Maraqlıdır ki, ALS xəstələri, ALS başlamazdan əvvəl, yaş, cins və coğrafiyaya uyğun gələn nəzarət subyektlərindən daha sağlam (məsələn, daha az keçmiş xəstəlik) olduğu aşkar edilmişdir (Mitchell et al., 2015). Bununla belə, belə xəstələrdə hələ də onların əsas motoneyron tənzimlənməsində asemptomatik pre-ALS variasiyaları ola bilər ki, bu da onları qeyri-sabitliyə daha həssas edir. Hipervigilant tənzimləmə, xəstələrin yuxarıdakı orta ALS-dən əvvəlki sağlamlığının ALS-i başlatan daha sonra, sabitliyi pozan motoneyron pozğunluğu ilə necə əlaqələndirilə biləcəyini izah etmək üçün bir imkan olaraq ortaya qoyuldu (Mitchell et al., 2015). “Hipersayıq tənzimləmə” əsas tənzimləmə prosesləri homeostazdan qaynaqlanan balanssızlıqları düzəltmək üçün aqressiv şəkildə həddən artıq reaksiya verərək, onları narahatlığa qarşı “hipersayıq” edir (nəzarət nəzəriyyəsində, çox yüksək rəy qazancı kimi adlandırılır). While hypervigilant regulation would initially be overall protective, it could also result in greater later susceptibility to destabilization, especially in highly susceptible motoneurons (Mitchell et al., 2015). The temporal calcium, oxidant, and HSP fluctuations identified in this study, in combination with the oscillatory behavior of other previously identified parameters (Mitchell and Lee, 2012b) such as axonal transport (Mitchell and Lee, 2012a) and excitability (Delestree et al., 2014), are suggestive of the possible role of regulatory and homeostatic impairments as being the �use” of ALS.

Future Directions

Perhaps instead of focusing on mechanistic initiation, treatments should focus on treating the underlying instability, itself (Mitchell and Lee, 2008, 2012b). Whether in engineering process or in biology, treating instability typically requires impacting multiple targets or feedback loops, which may or may not have directly initiated the destabilizing perturbation or event. Combination treatments can leverage synergistic interactions to increase treatment effect size. Multiple experimentalists have attempted combinatory treatments on the SOD1 G93A mouse model (Waibel et al., 2004 Feng et al., 2008 Del Signore et al., 2009 Del Barco et al., 2011). For example, Waibel et al. (2004) experimented with rasagiline, an anti-apoptotic with neuroprotective properties, combined with riluzole, a sodium channel blocker, to reduce excitotoxicity. The combinatory treatment did exhibit a statistically significant improvement compared to control and compared to Riluzole alone.

In addition to exploiting synergistic interactions to increase effect size, combination treatments could potentially be used to re-stabilize the system to homeostasis. Theoretical SOD1 G93A ALS models of combination treatments have shown this exciting possibility (Mitchell and Lee, 2012b). In fact, of the several thousand computationally assessed combination treatment permutations, a few percent of 2 and 3-way treatment strategies were able to mathematically stabilize the ALS pathophysiology (Mitchell and Lee, 2012b). Interestingly, energetics was one of the pathophysiological categories that most frequently appeared in synergistic or stabilizing treatment combinations. Given the early and lasting depression of ATP and respiration rates identified in the present study, it is not surprising that energetics was previously predicted to have the greatest single-category effect size (Mitchell and Lee, 2012b).

Based on the results of the present study, it would appear that therapeutics leveraging the strong interactions within the calcium-respiration-oxidation triad could be promising. Göründüyü kimi Figures ​ Figures1 1 ​ 2 2 , prior to onset, it appears the SOD1 G93A physiology temporarily compensates toward decreasing intracellular calcium, increasing anti-oxidative HSPs, and slightly increasing respiration rate thus, treatment to amplify these existing compensatory mechanisms would seem intuitive. However, like spinal cord injury (Mitchell and Lee, 2008), such treatments would likely have to be initiated very early in the disease process to have a meaningful effect. In fact, in the case of instability, the timing of treatment may be the most important parameter, especially given human patients will not be treated until after ALS symptoms appear. Obtaining a finer point on the timing and statistical significance of fluctuations in intracellular calcium, ATP concentration, and free radicals, is critical to devising combination treatments that have clinically significant results. An additional essential research path is better assessment of homeostatic regulation. Modulation of regulatory pathways may prove more fruitful for re-stabilization than direct physical or chemical manipulation of cellular elements.


 Bruce Bochner Lab

The Bochner lab studies cells and siglec receptors (especially Siglec-8 and Siglec-F) involved in allergic inflammation, focusing mainly on eosinophils, mast cells and basophils in humans and mice.

Our primary research interests are in eosinophil- and mast cell-associated diseases, including asthma, hypereosinophilic syndromes and systemic mastocytosis. We have a particular interest and focus on understanding the function of Siglec-8, an inhibitory and sometimes pro-apoptotic receptor expressed on human eosinophils, basophils and mast cells and how it can be targeted for clinical benefit. Animal models are used to study its closest counterparts, such as Siglec-F. In studies involving carbohydrate biochemistry and glycoproteomics, the lab is isolating and characterizing potential glycan ligands for Siglec-F and Siglec-8. Finally, we are interested in food allergy and anaphylaxis and are exploring new ways to prevent allergic reactions in vitro and in vivo. 


Chapter 37 - Multiple Organ Dysfunction

A number of common clinical conditions are associated with severe inflammation, including sepsis and major surgery. The excessive inflammatory response results in shock states and ‘multiorgan dysfunction syndrome’ (MODS), which is often the final common pathway before death.

Məqsəd

To understand the mechanisms that underlie MODS and to identify potential therapeutic options

Evidence Review

A systematic literature search of MEDLINE was conducted to identify suitable studies and reviews. Date restrictions were not applied. The last search update was in August 2016. In addition to searching electronic databases, previous review articles on the subject were hand-searched for further references.

Finding

MODS is a clinically heterogeneous condition with a number of common underlying pathophysiological processes. These include cellular hypoxia, dysoxia, and a dysregulated host metabolic response. The host immune system is non-specifically activated by pathogen-associated molecular patterns and damage-associated molecular patterns arising from the host. The prolonged inflammatory result can result in decreased mitochondrial activity resulting in cellular and eventually organ dysfunction. Following a period of MODS, improving organ functional parameters often identifies recovery.

Conclusion and Relevance

Critical illness represents a dynamic process where multiple pathways are simultaneously affected and marked fluctuations occur over time. MODS may represent an adaptive response early in critical illness. This response may, however, become maladaptive with inadequate cellular functionality to sustain life. Understanding the significance and timing of these changes may allow a personalized medicine approach where patients can be individually targeted by relevant biomarkers to receive appropriate therapies given at optimal dose and duration.


What are the best books for the IIT-JAM biological sciences exam? [closed]

Want to improve this question? Update the question so it focuses on one problem only by editing this post.

I'm from India and i'm preparing for a competitive exam called the Joint Admissions Test for a Masters admission.

I need help in finding books to read from for these chapters:

Ümumi biologiya: Taxonomy and physiology, Pro-and eukaryotic organism cell organelles and their function multicellular Organization energy transformations internal transport systems of plants respiration regulation of body fluids and excretory mechanisms cellular reproduction Mendelian genetics and heredity biology and populations and communities evolution genesis and diversity of organism animal behaviour, plant and animal diseases.

Basics of Biochemistry, Biophysics, Molecular Biology: Buffers trace elements in biological systems enzymes and proteins vitamins biological oxidations, carbohydrates and lipids and their metabolisms digestion and absorption detoxifying mechanisms plant and animal hormones and their action, nervous system, nucleic acids, nature of gene and its function, Genetic code, synthesis of nucleic acids and proteins. Enzyme mechanisms and kinetics, nucleic acid metabolism, photo synthesis.

Structure of Biomolecules: intra and intermolecular forces thermodynamics and kinetics of biological systems, principles of x-ray diffraction, IR and UV spectroscopy and hydrodynamic techniques.