Məlumat

Tardigradda istilik itkisini necə ölçmək olar

Tardigradda istilik itkisini necə ölçmək olar


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.

Mən tardiqradlarda maddələr mübadiləsini ölçmək istəyirəm (30 tardigraddan ibarət bir banka). Bilirəm ki, maddələr mübadiləsini ölçməyin asan yolu istilik itkisidir; Mən sadəcə olaraq suyun temperaturunu müəyyən müddətdən əvvəl və sonra ölçə bilirəm və fərqi götürə bilirəm. Bir neçə sualım var:

1) Bu əlverişli bir yoldurmu?

2) Mən tardiqradları idarə olunan sistemə yerləşdirməliyəmmi (yaxud xarici mühit sabitdir)?

3) Ölçmələr həqiqətən kiçik olacaqmı (buna görə mənə çox dəqiq termometr lazımdır?)

4) İki ölçmə arasında nə qədər gözləməliyəm?


1 və 2) Kalorimetr qurmalı/istifadə etməlisiniz: http://en.wikipedia.org/wiki/Calorimeter Məhdudiyyətlərinizdən asılı olaraq müxtəlif növlər mövcuddur.

3 və 4) Bu, sisteminizin ölçüsündən asılı olacaq.

Adiabatik kalorimetrdən istifadə etmək qərarına gəlsəniz: Əvvəlcə onların metabolizmasını təxmin edin (bax, məsələn, [1]), sonra istifadə edəcəyinizi düşündüyünüz müddətə sərf olunan enerjini malik olduğunuz suyun həcminin istilik tutumuna bölün. temperatur yüksəlişini əldə edin.

Flux kalorimetrindən istifadə edirsinizsə, o zaman müddətə çoxalmırsınız, ancaq kalorimetrin kifayət qədər həssas olacağını yoxlayın.


6.2C: Termodinamikanın İkinci Qanunu

  • Boundless tərəfindən töhfə
  • Sərhədsizdə Ümumi Mikrobiologiya

Termodinamikanın ikinci qanunu bildirir ki, hər bir enerji ötürülməsi istifadə edilə bilən enerjinin itirilməsi səbəbindən kainatın entropiyasını artırır.

  • Termodinamikanın ikinci qanununa baxmayaraq, canlı orqanizmlərin nizamlarını necə artıra biləcəyini izah edin

1. Onlar mikroskopikdir, lakin sadəcə olaraq

Tardigradlar əksər insan gözləri üçün görmə kənarına yaxındır. Tipik bir tardigrad təxminən 0,5 mm (0,02 düym) uzunluqdadır və hətta ən böyüklərinin uzunluğu 2 mm (0,07 düym) azdır. Bəzi daha böyük tardiqradlar çılpaq gözlə görünə bilər, lakin onlar da açıq olduğundan, ən azı aşağı güclü mikroskop olmadan yaxşı görüntü əldə edə bilməyəcəyik.


Süni intellekt riyaziyyatçıları əvəz edəcəkmi?

Əgər kompüterlər bizi şahmatda məğlub edə bilsələr, bəlkə riyaziyyatda da bizə qalib gələ bilərdilər.

  • Çoxları qorxur ki, nə vaxtsa onları robotlar və ya süni intellekt əvəz edəcək.
  • Riyaziyyat kimi yalnız kompüterlərin inkişaf etdirdiyi qaydalarla idarə olunan bir sahə robot inqilabı üçün yetişmiş görünür.
  • Süni intellekt riyaziyyatçıları əvəz etməyə bilər, əksinə daha yaxşı suallar verməyə kömək edəcək.

Aşağıdakılar "Forma" kitabından uyğunlaşdırılmış bir parçadır. Müəllifin icazəsi ilə yenidən çap olunur.

Maşınlar bizi əvəz edəcəkmi? Süni intellektin (AI) yaranmasından bəri insanlar kompüterlərin nəhayət (və ya hətta qaçılmaz olaraq!) hər cəhətdən insanın idrak qabiliyyətini üstələyəcəyindən narahatdırlar.

Süni intellektin qabaqcıllarından Oliver Selfridge, 1960-cı illərin əvvəllərində televiziyaya verdiyi müsahibədə dedi: "Mən əminəm ki, maşınlar bizim həyatımızda düşünə bilər və düşünəcəklər" - baxmayaraq ki, "qızımın heç vaxt kompüterlə evlənəcəyini düşünmürəm" ." (Görünür, elə bir mücərrəd texniki irəliləyiş yoxdur ki, insanlar bununla bağlı cinsi narahatlıq hiss etməsinlər.)


Giriş

Ecdysozoa superfilumu Prekembridə ortaya çıxdı və ekdizozoanlar yalnız erkən Kembri partlayışında üstünlük təşkil etmədilər, həm də bu gün də dominantdırlar (növlər, fərdlər və biokütlə baxımından). Ecdysozoa daxilində 8 filanın əlaqələri mübahisəli olaraq qalır, morfoloji qiymətləndirmələr, inkişaf təhlilləri və molekulyar filogenetik ziddiyyətli siqnallar verir [1-3]. Buğuğaqlıların, Onychophora (məxməri qurdlar) və Tardiqradanın (su ayıları və ya mamır donuzları) Panarthropoda [2] monofilini meydana gətirdiyi və Nematodaların (yumru qurdların) Nematomorpha (at tükü qurdları) ilə sıx müttəfiq olduğu və onlardan fərqli olduğu ümumiyyətlə qəbul edilmişdir. Panartropodlar. Bununla belə, molekulyar filogeniyalar tez-tez Tardiqrada nümayəndələrini Nematoda ilə bacı kimi yerləşdirmişdir [1,3], bu da Panarthropoda və mürəkkəb morfoloji əlamətlərin təkamül modellərini, məsələn, seqmentasiya, ardıcıl təkrarlanan yan əlavələr, triradiat farenks və üçtərəfli mərkəzi sinirin təkamül modellərini çətinləşdirir. sistemi [4,5].

Bu fikir ayrılıqlarında əsas takson filum Tardigradadır. 1200-ə yaxın tardiqrad növü təsvir edilmişdir [6]. Hamısı meiofaunanın üzvləridir - su qabığında və çöküntü dənələri arasındakı boşluqlarda yaşayan kiçik heyvanlardır [6]. Dəniz, şirin su və quru növləri var. Yerüstü tardiqradların bir çox növləri kriptobiotikdir: onlar hərəkətsiz vəziyyətə girərək ekstremal ekoloji çağırışlardan sağ çıxmaq qabiliyyətinə malikdirlər [7]. Bu müqavimətlər üçün ümumi olan bədən suyunun böyük hissəsini itirmək və ya xaric etmək qabiliyyətidir və anhidrobiotik tardiqradların yüksək və aşağı temperaturlara (donma daxil olmaqla), üzvi həlledicilərə, rentgen və qamma şüalarına, yüksək təzyiqə və kosmosun vakuumu [8-15]. Tardiqradlarda anhidrobiozun fiziologiyası geniş şəkildə tədqiq edilmişdir, lakin hazırda onun molekulyar əsasları haqqında çox az şey məlumdur [16,17]. Bəzi nematodlar və artropodlar [18] daxil olmaqla, bir çox başqa heyvanlar kriptobiotik qabiliyyətlərə malikdir və bu xüsusiyyətin müxtəlif müstəqil əldə edilməsində mexanizmlərin müqayisəsi əsas ümumi mexanizmləri aşkar edəcəkdir.

Kriptobioz üçün uyğun eksperimental modellərin inkişafının mərkəzində yüksək keyfiyyətli genomik resursların yaradılması dayanır. 2 tardiqradın genom birləşmələri, H. dujardini [19-21] və R. varieornatus [22], hər ikisi Hypsibiidae ailəsində nəşr edilmişdir. H. dujardini yetişdirilməsi asan olan limnoterrestrial tardiqraddır [23] isə R. varieornatus yerüstü tardiqraddır və ekoloji ekstremal təsirlərə yüksək dözümlüdür [24]. üçün eksperimental alətlər dəsti H. dujardini, o cümlədən RNT müdaxiləsi (RNAi) və in situ hibridləşmə inkişaf etdirilir [25]. H. dujardini ilə müqayisədə zəif kriptobiotikdir R. varieornatus. H. dujardini Kriptobioza yüksək sağ qalma qabiliyyəti ilə daxil olmaq üçün 85% nisbi rütubətdə (RH) 48 saat və daha 24 saat 30% RH-də [23] ilkin kondisioner tələb olunur. R. varieornatus 30% RH-də 30 dəqiqə ərzində tun (kriptobiotik forma) əmələ gətirə bilir [26].

Tardiqrada anhidrobiozla əlaqəli bir neçə gen müəyyən edilmişdir. Katalazlar, superoksid dismutazlar (SODs) və glutatyon reduktazalar oksidləşdirici stressdən qoruya bilər [27] və istilik şoku zülalı 70 (HSP70) [28-30] kimi şaperonlar zülalları su itkisinin denaturasiya təsirindən qoruya bilər. [16,31,32]. Bundan əlavə, bir neçə tardiqrad-spesifik gen ailəsi, ifadə nümunələrinə əsaslanaraq, anhidrobiozda iştirak etmişdir. Sitozolik bol istilikdə həll olan (CAHS), ifrazatda bol istilikdə həll olunan (SAHS), gec embriogenezdə bol protein mitoxondrial (RvLEAM), mitoxondrial bol istilikdə həll olunan zülal (MAHS) və zərər supressor (Dsup) gen ailələri ilə əlaqədardır. R. varieornatus ekstremotolerans [22,33,34]. Bu gen ailələri subcellular yerləşdiyi yer və ya funksiyasına görə adlandırılmışdır və insan toxuma mədəniyyəti hüceyrə xətlərində MAHS və Dsup ifadəsi osmotik stresə və rentgen şüalanmasına (təxminən 4 Gy) qarşı yüksək dözümlülük səviyyələri ilə nəticələnmişdir. Təəccüblüdür ki, təhlillər R. varieornatus genom, peroksizom yolunda və stress siqnal yollarında geniş gen itkisi göstərdi, bu növün reaktiv oksigen müqaviməti və hüceyrə zədələnməsinin təmiri baxımından güzəştə getdiyini göstərir [22]. Bu yolların itirilməsi normal bir orqanizm üçün ölümcül olsa da, bu müqavimət yollarının itirilməsi anhidrobiozla əlaqəli ola bilər.

Bəzi taksonlarda qurutma anhidroprotektorların, hüceyrə mexanizmlərini sabitləşdirmək üçün hüceyrə suyunu əvəz edən kiçik molekulların istehsalına səbəb olur. Midges [35,36], nematodlar [37] və artemiya [38] anhidrobiozuna töhfə verdiyi göstərilən disakarid olan trehaloza tardiqradda mövcud deyil. Milnesium tardigradum [31]. bacarığı ilə birləşir R. varieornatus anhidrobioza sürətlə daxil olmaq üçün (yəni, geniş hazırlıq biosintezinə ehtiyac olmadan), bu, tardiqrad anhidrobiozun qoruyucu maddələrin induksiya edilmiş sintezinə etibar etmədiyini göstərir. Anhidrobioza daxil olma H. dujardini fiziologiyanı tənzimləmək üçün genetik proqramın aktivləşdirilməsini təklif edən ilkin şərtləşdirmə zamanı aktiv transkripsiya tələb edir. Antioksidativ stress yollarını induksiya edən FOXO transkripsiya faktorunun müsbət tənzimləyicisi olan PP1/2A-nın inhibəsi yüksək ölümcülliyə səbəb olmuşdur. H. dujardini anhidrobiozun induksiyası zamanı [23]. kimi R. varieornatus anhidrobioz üçün kritik sistemlər üçün əvvəlcədən şərtləndirmə tələb etmir R. varieornatus konstruktiv şəkildə ifadə oluna bilər.

H. dujardiniR. varieornatus nisbətən yaxından əlaqəlidir (hər ikisi Hypsibiidae üzvləridir) və hər ikisinin mövcud genom ardıcıllığı var. The R. varieornatus genom yüksək bitişikliyə malikdir və gen tamlığının bütün göstəricilərində yüksək bal alır [22]. üçün H. dujardini, 3 məclis nəşr edilmişdir. Biri aşağı bitişikliyə malikdir (N50 uzunluğu 17 kb) və təqribən 40 Mb bakterial ardıcıllıq daxil olmaqla yüksək nisbətdə çirkləndirici olmayan ardıcıllığı ehtiva edir və 212 Mb əhatə edir [19]. Hər ikisi təxminən 130 Mb [20,21] olan digər 2 məclis ən çox çirklənməni aradan qaldırdı, lakin tanınmamış heterozigotluq səbəbindən dağılmamış haploid seqmentləri ehtiva etdi. İlkin keyfiyyətsiz H. dujardini genom, bakteriyadan və digər taksonlardan tardiqrad genomuna geniş üfüqi gen transferi (HGT) iddiası və HGT-nin kriptobiozun təkamülünə töhfə verdiyinə dair bir təkliflə yanaşı nəşr edilmişdir [19]. Geniş HGT iddiası güclü şəkildə etiraz edildi [20,21,39-41], lakin HGT-nin kriptobioza töhfəsi ilə bağlı müzakirələr açıq olaraq qalır. Bu növlərin genomlarından tardiqradlarda sürətli qurutma və yavaş qurutma strategiyalarının mexanizmlərini, HGT-nin əhəmiyyətini və Ecdysozoa-nın dərin strukturunun həllini başa düşmək üçün istifadə edilə bilər. Bununla belə, mövcud genomlar ekvivalent keyfiyyətdə deyil.

üçün yüksək keyfiyyətli genom məclisi yaratdıq H. dujardini, tək tardiqrad ardıcıllığı [42] və uzun, tək molekullu oxunuşlar və heterozigotluqdan xəbərdar montaj metodundan istifadə [43,44] daxil olmaqla bir sıra məlumatlardan. Geniş RNT ardıcıllığı (RNT-Seq) məlumatları ilə gen tapma və annotasiya bizə möhkəm gen dəstini proqnozlaşdırmağa imkan verdi. Genlərinin çoxu (60%) isə H. dujardini üçün təkmilləşdirilmiş bir gen proqnozunda birbaşa ortoloqlara sahib idi R. varieornatus, sinteniyanın səviyyəsi çox aşağı idi. Potensial HGT-lərin diqqətəlayiq bir hissəsini müəyyən etdik. H. dujardini təsvir edildiyi kimi peroksizom və stress siqnal yollarının itkilərini göstərdi R. varieornatus, həmçinin əlavə unikal itkilər. Anhidrobiozun girişinin transkriptomik analizi daha yüksək səviyyədə tənzimləməni aşkar etdi H. dujardini müqayisədə R. varieornatus, proqnozlaşdırıldığı kimi, antistress və apoptoz funksiyaları olan genlərin tənzimlənməsi də daxil olmaqla. Tək nüsxə ortoloqlarından istifadə edərək, biz Tardiqradanın Ecdysozoa daxilindəki mövqeyini yenidən təhlil etdik və hətta nematomorfların, onikoforaların və digər ekdizozoan filaların transkriptomlarından alınan məlumatlar daxil edilsə belə, Tardigrad+Nematod təbəqəsi üçün güclü dəstək tapdıq. Bununla belə, nadir genomik dəyişikliklər ənənəvi Panartropodları dəstəkləməyə meyllidir. Nəticələrimizi diqqətdən kənarda qalan növlərin genomikasını, anhidrobiozun biologiyasını və ekdizozoa əlaqələrinin ziddiyyətli modellərini necə yaxşılaşdırmaq kontekstində müzakirə edirik.


Nematodlar

Nematodların ilk dəfə 1700-cü illərdə qurumadan sağ qaldıqları bildirildi (Needham, 1743). John Needham, xarab olan buğda taxılına su əlavə etməyi və lif kimi qurdların canlandığını gördü:

…Məni çox təəccübləndirən odur ki, bu xəyali liflər sanki bir-birindən dərhal ayrıldılar, can aldılar, nizamsız olaraq, mütərəqqi deyil, fırlanan bir hərəkətlə hərəkət etdilər və doqquz-on saat ərzində belə davam etdilər. x2026 (Needham, 1743)

Needham “lifs-in reanimasiyasını kəşf etdikdən sonra, daha sonra bitki patogen nematodunun sürfələri kimi müəyyən ediləcək. Anguina tritici, qurumaya dözümlülük nematodların çoxsaylı növlərində, o cümlədən Aphelenchus avenae, Plectus murrayi, Panagrolaimus superbus, Ditylenchus dipsaci, və C. elegans (Keilin, 1959 Madin and Crowe, 1975 Wharton, 1996 Perry, 1999 Shannon et al., 2005 Adhikari et al., 2009 Erkut et al., 2011 Tyson et al., 2012). Bu qurdların bəziləri üçün, məsələn A. avenaeC. elegans, hüceyrədaxili suyun tərkibi xüsusi olaraq ölçüldü, demək olar ki, bütün hüceyrədaxili suyun itkisi ilə anhidrobiotik səviyyələrə tükənməni göstərir (Crowe et al., 1977 Erkut et al., 2011). Bir çox nematodlar qurumaya davamlılıq kontekstində tədqiq olunsa da, biz burada diqqəti cəlb edirik C. elegans və bəzi hallarda bu təhlili digər növlərlə əlavə edin.

Caenorhabditis elegans stres reaksiyalarının fiziologiyasını anlamaq üçün istifadə edilə bilən genetika, hüceyrə biologiyası və görüntüləmə üçün yaxşı işlənmiş metod və resurslara malik ümumi model orqanizmdir (Brenner, 1974). Anhidrobiotik metazoanlardan, C. elegans ən qaynaqlanmış molekulyar alətlər dəstini təklif edir (Wharton, 2011 Dickinson et al., 2013 Erkut and Kurzchalia, 2015 Nance and Frøkjær-Jensen, 2019). Baxmayaraq ki, digər nematodlar xoşlayır A. avenae uzun müddət anhidrobiotik qabiliyyətlərə malik olduğu təqdir edilmişdir, bu, nisbətən yaxınlarda olmuşdur C. elegans bədəndəki suyun 98%-dən çoxunu itirdikdən sonra qurumadan sağ qalan əsl anhidrobiot olduğu göstərilmişdir (Madin və Crowe, 1975 Erkut et al., 2011). Bəzi nematodlar bir çox həyat mərhələlərində qurumağa davam edə bilər, lakin C. elegans yalnız dauer vəziyyətində, qurdların qidalanmağı dayandırdığı xüsusi stresə davamlı alternativ sürfə mərhələsi olduqda qurumağa davamlıdır (Cassada və Russell, 1975 Erkut et al., 2011). Diapauzaya bənzəyir Artemiya kistalar, C. elegans Xüsusi kutikula sintezi, radial daralma və ağız üzərində tıxacın əmələ gəlməsi daxil olmaqla metabolik və morfoloji dəyişikliklərə məruz qalaraq pisləşən ətraf mühit şəraitinə cavab olaraq dauer diapauza daxil olurlar (Riddle et al., 1981 Hu, 2007).

Caenorhabditis elegans anhidrobiozda iştirak edən genləri müəyyən etmək üçün məhsuldar bir model olmuşdur. Tədqiqatlar əsasən iki yanaşma tətbiq etmişdir: (1) qurutma zamanı mRNT bolluğu dəyişən genləri müəyyən etmək üçün ifadə profilinin yaradılması və (2) qurumaya dözümlülük üçün tələb olunan genləri müəyyən etmək üçün namizəd genlərin funksiyalarının pozulması. Bu yanaşmalar qurumaya fizioloji uyğunlaşmaların heyrətamiz müxtəlifliyini təklif edən molekulları müəyyən etmişdir, bəzi görkəmli nümunələri aşağıdakı bölmələrdə müzakirə edəcəyik.

Trehaloza sintezi

Trehaloza bir neçə anhidrobiotik nematod növlərində toplanır (Madin və Crowe, 1975 Loomis et al., 1980 Behm, 1997 Shannon et al., 2005). Daxilində C. elegans, tədricən qurutma zamanı trehaloz sintezinin tənzimlənməsi qurdların qurumadan sağ qalması üçün vacibdir (Erkut et al., 2011). C. elegans trehaloza sintezi trehaloza 6-fosfat sintaza genlərini əhatə edən qlükoza və UDP-qlükozadan trehaloza yaradan iki mərhələli prosesdir (tps-1tps-2) və sonradan trehaloza 6-fosfatın kodlaşdırdığı zülalla fosforsuzlaşması gob-1 (Kormish və McGhee, 2005). Hər ikisinin silinməsi tps genlər qabiliyyətini məhdudlaşdırır C. elegans trehalozu sintez etmək və müvafiq membran lipid qablaşdırmasını saxlamaq və qurumadan sağ qalmaq (Erkut et al., 2011 Abusharkh et al., 2014). Trehaloza qocalma və aclıq müqaviməti də daxil olmaqla digər kontekstlərdə də fəaliyyət göstərir ki, bu da onun qoruyucu rolunun qurumağa tolerantlıqdan kənara çıxa biləcəyini göstərir (Honda et al., 2010 Hibshman et al., 2017 Seo et al., 2018).

Metabolik uyğunlaşmalar

Anhidrobioz zamanı maddələr mübadiləsi aydın şəkildə dayanır (Crowe et al., 1977). Bununla belə, tədricən qurutma zamanı bir sıra hazırlıq metabolik uyğunlaşmalar baş verir. Dauer vəziyyətinə daxil olmaq metabolik axının yenidən qurulmasına təkan verir (O’Riordan və Burnell, 1989, 1990 Burnell et al., 2005). Qurutma tolerantlığına nümayiş etdirilən təsiri olan ən əhəmiyyətli metabolik dəyişikliklərdən biri qlikoksilat şuntunun yuxarı tənzimlənməsidir (Madin və digərləri, 1985 Erkut və digərləri, 2016). İzositrat liaz və malat sintaza fermentlərini əhatə edən qlioksilat şunt, izositratı suksinat və malata çevirən TCA dövrünə alternativdir (Braeckman et al., 2009). Daxilində C. elegans, izositrat liaz və malat sintaza fermentinin fəaliyyəti bu funksiyaların hər ikisini həyata keçirən tək bir zülal olan ICL-1 tərəfindən həyata keçirilir (Liu et al., 1995). tükənməsi icl-1 RNT tərəfindən həssaslaşır C. elegans qurumağa (Erkut et al., 2016). Glyoxylate şunt fəaliyyətindən istehsal olunan malat, qurutma üçün ilkin hazırlıq zamanı qlükoneogenez və nəticədə trehalozun sintezi üçün enerjili bir giriş təmin edir (Şəkil 2) (Erkut və digərləri, 2016). Beləliklə, çox güman ki, qlikoksilat şuntunun yuxarı tənzimlənməsi kimi metabolik uyğunlaşmalar daxili qoruyucu qabiliyyətə malik olmaqdansa, ilk növbədə aşağı axın qoruyucularının istehsalına kömək edir. Qısacası, glyoxylate şunt, yağ turşularının qoruyucu kimi fəaliyyət göstərə bilən trehaloza kimi karbohidratlara çevrilməsini təşviq edir.

Şəkil 2. Qurumaya dözümlülükdə iştirak edən molekulyar komponentlərin və mexanizmlərin təsviri. Qurumağa dözümlülüyünə töhfə verən ümumi molekullar, göstərildiyi və ya işləməsi təklif olunan hüceyrəaltı bölmələrdə təsvir edilmişdir. Kiçik istilik şoku zülalları kimi bəzi komponentlər, p26-dan sübut edildiyi kimi, çoxlu hüceyrəaltı bölmələri tuta bilər. Artemiya. Qurutma zülalların yanlış qatlanmasına və yığılmasına səbəb ola bilər. Qurutma zamanı sHSP və LEA kimi zülallar aqreqasiyanı məhdudlaşdıra bilər və bərpa zamanı Hsp70 proteostazı bərpa etmək üçün bu zülalları yenidən qatlaya bilər. Tədricən qurutma zamanı qlioksilat şuntunun tənzimlənməsi və trehaloza istehsalı kimi metabolik preparatlar baş verir. Qurutma zamanı mühafizənin üç ümumi modeli də təsvir edilmişdir. Üç ayrı hissədə vurğulansa da, bu mexanizmlər çox güman ki, üst-üstə düşür. Qeyd edək ki, komponentlər miqyaslı deyil. LEA, gec embriogenezdə bol CAHS, sitozolik bol istilikdə həll olunan MAHS, mitoxondrial bol istilikdə həll olan SAHS, ifrazatda bol istilikdə həll olan Hsp40, 40 kilodalton istilik şok zülalı Hsp70, 70 kilodalton istilik şoku zülalı Hsf1,.

LEA zülalları

Heyvan LEA zülalının ilk hesabatı nematodda idi Aphelenchus avenae, burada qurumağa cavab olaraq yuxarı tənzimləndiyi göstərildi (Browne et al., 2002, 2004). C. elegans iki qrup 3 LEA protein kodlayan gen ehtiva edir, lea-1, və dur-1 (dauer up-rtənzimlənir) (Browne et al., 2004 Gal et al., 2004 Erkut et al., 2013). Bu genlərin hər biri qurutma nəticəsində yaranır və yıxılma qurdların qurumadan sağ qalma qabiliyyətini azaldır (Gal et al., 2004 Erkut et al., 2013). LEA zülalının ilkin kəşfi A. avenae Bunun ardınca müxtəlif heyvanlarda (o cümlədən Artemiya, artıq müzakirə edildiyi kimi) (Gal et al., 2004, 2006 Tunnacliffe et al., 2005 Hand et al., 2006 Kikawada et al., 2006). Bir çox heyvan LEA-larının müəyyən edilməsinə baxmayaraq, orqanizm kontekstində bu zülalların əksər tədqiqatları ekspressiya profili və nadir hallarda yıxılma ilə funksional yoxlama ilə məhdudlaşır. Kimi Artemiya LEA zülalları, nematod LEA zülalları da heterolog ifadə və ya vasitəsilə tədqiq edilmişdir in vitro tədqiqatlar. Bir LEA proteini A. avenae bir çox kontekstdə zülal yığılmasının qarşısını ala bilər və insan hüceyrələrinin osmotoleransını təvazökar şəkildə yaxşılaşdıra bilər (Goyal və digərləri, 2005 Chakrabortee və digərləri, 2007 Liu və digərləri, 2011). LEA-1-dən C. elegans həmçinin zülalların yığılmasını azalda bilər və bakteriyanın oksidləşdirici stresə və qurumaya qarşı müqavimətini yaxşılaşdıra bilər (Liu et al., 2019).

Gec embriogenezdə bol zülallar yüksək dərəcədə hidrofilikdir və məhlulda daxili nizamsızdır, zülalların funksional formalara qatlanmasına dair ənənəvi intuisiyanı qarışdırır (Tunnacliffe və Wise, 2007). Bununla belə, LEA zülallarının quruluşu hüceyrə daxilindəki şərtlərə yüksək dərəcədə cavab verir. Nematoddan LEA1 zülalının istifadəsi Aphelenchus avenae bir model olaraq, Goyal et al. (2003) qurutma zamanı ikincil strukturun artımını nümayiş etdirmişdir. Xüsusilə, LEA zülalları su olmadıqda amfipatik alfa sarmallarına qatlanır. Bunun üçün də göstərilib C. elegans LEA-1 (Liu və başqaları, 2019). Qurutma zamanı alfa spirallarına bükülmə (və ya oxşar eksperimental təqlid edilmiş şərtlər) nematodlar və heyvanlar da daxil olmaqla, müxtəlif LEA zülallarının və model peptidlərinin ümumi atributu olduğu sübut edilmişdir. Artemiya (Tolleter et al., 2007 Li və He, 2009 Boswell et al., 2014a Hand and Menze, 2015 LeBlanc et al., 2019). Amfipatik alfa sarmallarının, spiralın əks yüklü və qütb olmayan üzləri vasitəsilə müvafiq yük təmas yerlərini saxlamaqla molekulyar qarşılıqlı təsirləri sabitləşdirdiyi düşünülür (Giménez-Andrés et al., 2018). LEA zülalları həmçinin zülalların yığılmasının qarşısını almaq üçün hava və su arasında bir interfeys rolunu oynaya bilər (Yuen et al., 2019). LEA zülallarının amfipatik quruluşu müxtəlif funksiyaları yerinə yetirməyə imkan verir. LEA zülalları səhv qatlanmış zülalların yığılmasını məhdudlaşdırmaqla molekulyar qalxan rolunu oynayır, membranın sabitləşməsinə kömək edir və susuzlaşdıran hüceyrələr şüşələndikcə bioloji şüşələrin tərkib hissəsidir (Hand et al., 2011).

İstilik şoku zülalları

Qurutma zamanı transkripsiya dəyişikliklərini ölçən mikroarray tədqiqatında, kiçik istilik şoku protein kodlayan gen F08H9.4 mRNT səviyyəsini 700 dəfədən çox artıran ən çox tənzimlənən gen idi (Erkut et al., 2013). Digər iki sHSP kodlayan gen, F08H9.3hsp-12.6, həmçinin qurumağa cavab olaraq yuxarı tənzimləndi. Qurumadan sağ qalma funksiyası üçün sınaqdan keçirildikdə, an hsp-12.6 mutant sağ qalmağa təsir etmədi, lakin hər ikisində mutasiyalar F08H9.3 və ya F08H9.4 azaldılmış qurumaya dözümlülük, ilə F08H9.3 daha aydın təsirə malikdir (Erkut et al., 2013). Daxilində C. elegans hsp-70 qurutma zamanı transkripsiyaya görə yuxarı tənzimlənir və vəhşi tipli qurumaya dözümlülük səviyyələri üçün tələb olunur (Erkut et al., 2013). Üçün rol hsp-70 qurdların qurudulmasında sağ qalma, qurumaya dözümlülükdə proteostazın rolunu bir daha vurğulayır.

Oksidləşdirici Stress Cavab

Qurumanın ümumi xüsusiyyəti oksidləşdirici stressdir (Fran๺ et al., 2007). Reaktiv oksigen növləri (ROS) qurutma zamanı yığılaraq zülallara, membranlara və DNT-yə zərər verə bilər. Çoxlu nematod növləri qurutma zamanı antioksidan reaksiya genlərini tənzimləyir (Adhikari və digərləri, 2009 Tyson et al., 2012). Məsələn, in C. elegans Tədricən qurutma zamanı bir neçə antioksidant genin ifadə səviyyələri artır və superoksid dismutaz geninin (sod - 1), bir neçə glutatyon peroksidaza (gpx-2, gpx-6, gpx-7) və katalaza (ctl-1) desikasiyanın sağ qalması üçün tələb olunur, bu, bu genlərin (hamısı istisna olmaqla) yuxarı tənzimlənməsini təklif edir ctl-1 qurutma zamanı ifadəni artırdı) tədricən qurumağa adaptiv fizioloji cavabdır (Erkut et al., 2013).

Yağ turşularının desaturasiyası

Çoxlu yağ turşusu desaturazları qurumaya cavab olaraq transkripsiyaya uyğun olaraq yuxarı tənzimlənir (Erkut et al., 2013). Bundan əlavə, tam qurumaya dözümlülük üçün yağ turşularının desaturasiyası ilə məşğul olan çoxsaylı genlər lazımdır. Bunlara 㥉 yağ turşusu desaturazları daxildir (yağ - 5, yağ - 6, və yağ - 7), 㥆 desaturaza (yağ - 3) və 㥅 desaturaza (yağ - 4). Qeyd edək ki, 㲓 desaturaz, yağ - 1Araxidon turşusunun qurumaya qarşı müqavimətdə xüsusi rol oynaya biləcəyini təklif edən qurutma sağalmasına təsir göstərmir (Erkut et al., 2013). Yağ turşularının desaturasiyasının qurumaya qarşı müqavimətə necə gətirib çıxardığı açıq sualdır. Mümkündür ki, yağ turşularının parçalanması TCA dövrünün və oksidləşdirici fosforlaşmanın məhdud fəaliyyəti zamanı enerji ehtiyatını təmin edə bilər. Lipid iki qatında olan doymamış yağ turşularının membranın axıcılığına töhfə verməsi də mümkündür (Crowe et al., 1989). Üçüncü ehtimal, müxtəlif lipid növlərinin qurutma zamanı ROS üçün lavabo kimi fəaliyyət göstərən peroksidləşməyə məruz qala bilməsidir.

Qurutma Müqavimətinin Tənzimlənməsi

Caenorhabditis elegans qurumadan sağ qalması üçün tələb olunan qoruyucuları tənzimləmək üçün tədricən ilkin şərtləşdirməyə əsaslanır (Erkut et al., 2011). Beləliklə, C. elegans (və digər çoxhüceyrəli heyvanlar) tədricən su itkisini tanımaq və yuxarıda təsvir edilən reaksiyaları təhrik etmək üçün mexanizmlərə malik olmalıdırlar. Hətta tam qurumaya dözə bilməyən meyvə milçəkləri kimi heyvanlar da rütubəti hiss edə və reaksiya verə bilər (Sayeed və Benzer, 1996). Rütubət qradiyenti ilə yuxarı və ya aşağı miqrasiya qabiliyyəti olan Hygrotaxis, qurumadan ilk qorunma xəttini təklif edir, çünki heyvan sadəcə qurutma şəraitindən qaça bilər. C. elegans rütubətin effektiv monitorinqinin əlavə göstəricisi olan higrotaksis davranışı nümayiş etdirir (Russell et al., 2014).

Qurumaya qarşı müqavimətdə iştirak edən bir neçə gen, higrosensasiyada iştirak edən bəzi mexanizmlərin ilkin planını təklif edir. Sensor neyron keçici reseptor potensialı (TRP) kanal genində mutasiya, osm-9, qurumadan sağ qalma müddətini məhdudlaşdırır (Colbert et al., 1997 Erkut et al., 2013). TRP kanalları Drosophila fərdi sökülməsinə baxmayaraq, antenalar hygrosensing tənzimləyir osm-9 və ya digər TRP kanallarından hər hansı biri C. elegans higrotaksisə təsir etmir (Sayeed və Benzer, 1996 Liu et al., 2007 Russell et al., 2014 Enjin et al., 2016). Daxilində C. elegans, mexanosensory neyronlar higrotaksisi tənzimləmək üçün cuticle və ya epidermisdə rütubətdən asılı uzanma aşkar edə bilər (Russell et al., 2014). Bundan əlavə, cGMP qapılı kanal (vergi - 4) termosensor neyronlarda higrotaksisi tənzimləyir (Russell et al., 2014). Genlərin bəyənməsi bir qədər təəccüblüdür osm-9 desikasiyanın sağ qalmasına təsir göstərə bilər, lakin higrotaksisə təsir etmir. Mümkündür ki, yalnız qismən üst-üstə düşən sistemlər hiqrotaksisin neyronal tənzimlənməsi və qurumaya qarşı müqavimət üçün zəruri olan həssas reaksiya üçün istifadə olunur.

Rütubətdəki dəyişikliklərin ilkin tədqiqindən başqa, bu məlumat bütün orqanizmə müəyyən formada ötürülməlidir və çox güman ki, transkripsiya faktorunun fəaliyyətinin dəyişməsi və qurutma ilə əlaqəli genlərin transkripsiya tənzimlənməsi ilə nəticələnməlidir. Bu cür siqnalla bağlı anlayışımız azdır, lakin bəzi ipuçları çentikli liqand (OSM-11), yamaqlı əlaqəli protein (DAF-6) və mitogenlə aktivləşdirilmiş protein kinaz (MAPK) siqnalı üçün mümkün rolları əhatə edir (Banton və Tunnacliffe, 2012). Erkut və başqaları, 2013). Xüsusi transkripsiya faktorlarının qurumaya dözümlülüyünə təsir edən bir çox gen və yolların ifadəsini tənzimlədiyi məlumdur. Misal üçün, hsf-1 istilik şok reaksiyasını və bir çox şaperonu tənzimləyir, skn-1/Nrf2 oksidləşdirici stress reaksiyasının əsas tənzimləyicisidir və daf-16/FOXO, aclıq zamanı qlikoksilat şunt və trehaloz sintezində iştirak edən bir çox geni transkripsiya ilə tənzimləyir (Hsu et al., 2003 Park et al., 2009 Brunquell et al., 2016 Hibshman et al., 2017). Bununla belə, qurutma zamanı bu tanınmış transkripsiya faktorlarından bəzilərinin rolunu xüsusi olaraq sınayan tədqiqatlar hələ aparılmamışdır. Mövcud alətlər C. elegans qurutma reaksiyasını qurmaq üçün tələb olunan siqnalın məkan və zaman xarakterini araşdırmaq üçün onu ideal bir heyvan modeli sistemi edin.

Nematodlardan dərslər

Genetik sistemdə qurumaya dözümlülüyün tədqiqi, qurumaya dözümlülüklə əlaqəli daha çox genin aşkar edilməsini asanlaşdırdı. Artemiya və tardiqradlar. Qurumaya dözümlülükdə yuxarıda müzakirə ediləndən daha çox gen rol oynayır. Bu genlər (Erkut et al., 2013) Cədvəl 1-ə daxil edilmişdir. Baxmayaraq ki C. elegans tədqiqatlar çoxlu sayda yeni molekulyar oyunçunu ortaya çıxardı, bu genlərin çoxunun sağ qalmağa kömək etdiyi mexanizmlər qaranlıq olaraq qalır. haqqında əlavə tədqiqat C. elegans qurumaya qarşı müqavimət qoruyucu maddələrin davamlı kəşfinə və sağ qalmağa kömək edən siqnal yollarının müəyyənləşdirilməsinə və ümumiyyətlə heyvanlar tərəfindən istifadə edilən mexanizmlərin daha yaxşı başa düşülməsinə məhsuldar olmalıdır. Müəyyən edilmiş molekulyar mexanizmlər C. elegans ehtimal ki, digər nematodlar arasında qorunub saxlanılır, çünki gen ifadəsi üzrə tədqiqatlar yuxarıda göstərildiyi kimi oxşar qoruyucu maddələrin qurudulması zamanı yuxarı tənzimləmə tapır. Misal üçün Panagrolaimus superbus qurumağa cavab olaraq kiçik bir istilik şoku zülalının, bir LEA proteininin və bir neçə antioksidantın ifadəsini artırır (Tyson et al., 2012).


NƏTİCƏLƏR

Ümumi bolluğuna və kosmopolit yayılmasına baxmayaraq, Tardiqrada onurğasız zooloqlar tərəfindən nisbətən laqeyd qalmışdır. Orqanizmlərin toplanması və becərilməsi ilə bağlı çətinliklər və onların insanlar üçün açıq-aşkar iqtisadi əhəmiyyəti olmaması səbəbindən tardiqradlar haqqında məlumatımız digər qruplarınkindən geri qalır. Bununla belə, onların Metazoaların, xüsusən də artropodların filogeniyasının aydınlaşdırılmasında əhəmiyyəti son vaxtlar bu qrupa marağı artırmışdır. Bundan əlavə, onların inkişafı və ekologiyası zəif başa düşülür və tardiqrad növlərini müəyyən etməkdə bacarıqlı taksonomistlərin düzgün təlimi sistematik, ekoloji və molekulyar analizlər üçün vacibdir.

Cədvəl 1. Yaşayış Təsnifatları ilə Filum Tardigrada bölməsi (Nelson, 2001)


İçindəkilər

Konveksiya mayenin üzmə qüvvələrindən başqa vasitələrlə (məsələn, avtomobil mühərrikindəki su nasosu) hərəkəti ilə "məcburi" ola bilər. Mayelərin istilik genişlənməsi də konveksiyanı məcbur edə bilər. Digər hallarda, maye qızdırıldıqda mayenin hərəkəti üçün yalnız təbii üzmə qüvvələri tamamilə məsuliyyət daşıyır və bu proses "təbii konveksiya" adlanır. Buna misal olaraq bir bacada və ya hər hansı bir yanğının ətrafındakı qaralamadır. Təbii konveksiyada temperaturun artması sıxlığın azalmasına səbəb olur ki, bu da öz növbəsində müxtəlif sıxlıqlı mayelərə cazibə qüvvəsinin (və ya hər hansı g-qüvvəsinin) təsirinə məruz qaldıqda təzyiq və qüvvələr hesabına mayenin hərəkətinə səbəb olur. Məsələn, su sobada qızdırıldıqda, tavanın dibindən qaynar su qalxır, daha soyuq daha sıx mayeni yerindən çıxarır və bu da düşür. Qızdırma dayandırıldıqdan sonra bu təbii konveksiyadan qarışma və keçirmə nəticədə demək olar ki, homojen sıxlıq və hətta temperaturla nəticələnir. Cazibə qüvvəsi olmadan (və ya hər hansı bir g-qüvvəsinə səbəb olan şərtlər) təbii konveksiya baş vermir və yalnız məcburi konveksiya rejimləri işləyir.

Konveksiya istilik ötürmə rejimi bir mexanizmdən ibarətdir. Xüsusi molekulyar hərəkət (diffuziya) səbəbindən enerji ötürülməsinə əlavə olaraq, enerji mayenin kütləvi və ya makroskopik hərəkəti ilə ötürülür. Bu hərəkət, hər an çoxlu sayda molekulların birlikdə və ya aqreqat şəklində hərəkət etməsi ilə əlaqələndirilir. Belə bir hərəkət, temperatur gradientinin mövcudluğunda, istilik ötürülməsinə kömək edir. Ümumilikdə molekullar təsadüfi hərəkətlərini saxladıqları üçün ümumi istilik ötürülməsi molekulların təsadüfi hərəkəti və mayenin kütləvi hərəkəti ilə enerji nəqlinin superpozisiyasına bağlıdır. Bu kumulyativ nəqliyyata istinad edərkən konveksiya terminindən və kütləvi maye hərəkəti ilə əlaqədar nəqliyyata istinad edərkən adveksiya terminindən istifadə etmək adətdir. [1]

Konvektiv istilik ötürmənin iki növünü ayırd etmək olar:

    : mayenin hərəkəti mayedə istilik ± temperaturun dəyişməsi nəticəsində sıxlığın dəyişməsi nəticəsində yaranan üzmə qüvvələrindən yarandıqda. Daxili mənbə olmadıqda, maye isti səthlə təmasda olduqda, onun molekulları ayrılır və səpilir, bu da mayenin daha az sıx olmasına səbəb olur. Nəticədə, soyuducu maye sıxlaşarkən və maye batarkən maye yerdəyişir. Beləliklə, daha isti həcm istiliyi həmin mayenin daha soyuq həcminə ötürür. [2] Familiar examples are the upward flow of air due to a fire or hot object and the circulation of water in a pot that is heated from below. : when a fluid is forced to flow over the surface by an internal source such as fans, by stirring, and pumps, creating an artificially induced convection current. [3]

In many real-life applications (e.g. heat losses at solar central receivers or cooling of photovoltaic panels), natural and forced convection occur at the same time (mixed convection). [4]

Internal and external flow can also classify convection. Internal flow occurs when a fluid is enclosed by a solid boundary such as when flowing through a pipe. An external flow occurs when a fluid extends indefinitely without encountering a solid surface. Both of these types of convection, either natural or forced, can be internal or external because they are independent of each other. [ sitat lazımdır ] The bulk temperature, or the average fluid temperature, is a convenient reference point for evaluating properties related to convective heat transfer, particularly in applications related to flow in pipes and ducts.

Further classification can be made depending on the smoothness and undulations of the solid surfaces. Not all surfaces are smooth, though a bulk of the available information deals with smooth surfaces. Wavy irregular surfaces are commonly encountered in heat transfer devices which include solar collectors, regenerative heat exchangers, and underground energy storage systems. They have a significant role to play in the heat transfer processes in these applications. Since they bring in an added complexity due to the undulations in the surfaces, they need to be tackled with mathematical finesse through elegant simplification techniques. Also, they do affect the flow and heat transfer characteristics, thereby behaving differently from straight smooth surfaces. [5]

For a visual experience of natural convection, a glass filled with hot water and some red food dye may be placed inside a fish tank with cold, clear water. The convection currents of the red liquid may be seen to rise and fall in different regions, then eventually settle, illustrating the process as heat gradients are dissipated.

Convection-cooling is sometimes loosely assumed to be described by Newton's law of cooling. [6]

Newton's law states that the rate of heat loss of a body is proportional to the difference in temperatures between the body and its surroundings while under the effects of a breeze. The constant of proportionality is the heat transfer coefficient. [7] The law applies when the coefficient is independent, or relatively independent, of the temperature difference between object and environment.

In classical natural convective heat transfer, the heat transfer coefficient is dependent on the temperature. However, Newton's law does approximate reality when the temperature changes are relatively small, and for forced air and pumped liquid cooling, where the fluid velocity does not rise with increasing temperature difference.

The basic relationship for heat transfer by convection is:

The convective heat transfer coefficient is dependent upon the physical properties of the fluid and the physical situation. Dəyərləri h have been measured and tabulated for commonly encountered fluids and flow situations.


175 Homeostasis

Bu hissənin sonunda aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Homeostazı müəyyənləşdirin
  • Homeostaza təsir edən amilləri təsvir edin
  • Homeostazda istifadə olunan müsbət və mənfi rəy mexanizmlərini müzakirə edin
  • Endotermik və ektotermik heyvanların termorequlyasiyasını təsvir edin

Heyvan orqanları və orqan sistemləri homeostaz ("sabit vəziyyət") adlanan proses vasitəsilə daim daxili və xarici dəyişikliklərə uyğunlaşır. Bu dəyişikliklər qanda qlükoza və ya kalsium səviyyəsində və ya xarici temperaturda ola bilər. Homeostaz bədəndə dinamik tarazlığı qorumaq deməkdir. Dinamikdir, çünki bədən sistemlərinin qarşılaşdığı dəyişikliklərə daim uyğunlaşır. Bu tarazlıqdır, çünki bədən funksiyaları müəyyən diapazonlarda saxlanılır. Hətta aktiv olmayan bir heyvan belə bu homeostatik tarazlığı qoruyur.

Homeostatik proses

The goal of homeostasis is the maintenance of equilibrium around a point or value called a set point . Təyin edilmiş nöqtədən normal dalğalanmalar olsa da, bədənin sistemləri adətən bu nöqtəyə qayıtmağa çalışacaq. Daxili və ya xarici mühitdəki bir dəyişiklik bir stimul adlanır və bir reseptor tərəfindən algılanırsa, sistemin cavabı sapma parametrini təyin olunan nöqtəyə uyğunlaşdırmaqdır. Məsələn, bədən çox istiləşərsə, heyvanı sərinləmək üçün düzəlişlər edilir. Yeməkdən sonra qanda qlükoza yüksəlirsə, qidanı ehtiyac duyan toxumalara daxil edərək və ya daha sonra istifadə etmək üçün saxlayaraq qan qlükoza səviyyəsini aşağı salmaq üçün düzəlişlər edilir.

Homeostazın idarə edilməsi

Bir heyvanın mühitində dəyişiklik baş verdikdə, düzəliş edilməlidir. Reseptor ətraf mühitdəki dəyişikliyi hiss edir, sonra idarəetmə mərkəzinə (əksər hallarda beyin) siqnal göndərir, bu da öz növbəsində effektora siqnal olan cavab yaradır. Efektor, əzələ (büzülən və ya rahatlayan) və ya ifraz edən bir vəzidir. Homeostatsis mənfi rəy döngələri ilə qorunur. Müsbət geribildirim döngələri əslində orqanizmi homeostazdan daha da uzaqlaşdırır, ancaq həyatın baş verməsi üçün lazım ola bilər. Homeostaz məməlilərin sinir və endokrin sistemi tərəfindən idarə olunur.

Mənfi Əlaqə Mexanizmləri

Any homeostatic process that changes the direction of the stimulus is a negative feedback loop . O, stimulu artıra və ya azalda bilər, lakin stimulun reseptor onu hiss etməsindən əvvəl olduğu kimi davam etməsinə icazə verilmir. Başqa sözlə, bir səviyyə çox yüksəkdirsə, bədən onu aşağı salmaq üçün bir şey edir və əksinə, bir səviyyə çox aşağıdırsa, bədən onu yüksəltmək üçün bir şey edir. Buna görə mənfi rəy termini. Bir nümunə, heyvanın qan qlükoza səviyyəsini qorumasıdır. Heyvan yedikdən sonra qanda qlükoza səviyyəsi yüksəlir. Bunu sinir sistemi hiss edir. Pankreasın xüsusi hüceyrələri bunu hiss edir və insulin hormonu endokrin sistem tərəfindən sərbəst buraxılır. Insulin causes blood glucose levels to decrease, as would be expected in a negative feedback system, as illustrated in (Figure). Ancaq heyvan yeməyibsə və qanda qlükoza səviyyəsi azalırsa, bu, mədəaltı vəzinin başqa bir hüceyrə qrupunda hiss olunur və qlükaqon hormonu ifraz olunur və qlükoza səviyyəsinin artmasına səbəb olur. Bu, hələ də mənfi rəy döngəsidir, lakin “mənfi” terminindən gözlənilən istiqamətdə deyil. Geribildirim döngəsi nəticəsində artımın başqa bir nümunəsi qan kalsiumuna nəzarətdir. Kalsium səviyyəsi azalırsa, paratiroid bezindəki xüsusi hüceyrələr bunu hiss edir və paratiroid hormonunu (PTH) ifraz edir, bu da bağırsaq və böyrəklər vasitəsilə kalsiumun daha çox udulmasına və kalsiumun sərbəst buraxılması üçün sümük parçalanmasına səbəb olur. PTH-nin təsiri elementin qan səviyyələrini yüksəltməkdir. Mənfi geribildirim döngələri homeostazda istifadə olunan əsas mexanizmdir.


Müsbət Əlaqə Döngəsi

Müsbət rəy döngəsi stimulun istiqamətini qoruyur, bəlkə də onu sürətləndirir. Müsbət əks əlaqə dövrələrinin bir neçə nümunəsi heyvan orqanizmlərində mövcuddur, lakin bunlardan biri qanın laxtalanması və ya laxtalanması ilə nəticələnən kimyəvi reaksiyalar kaskadında tapılır. Bir laxtalanma faktoru aktivləşdirildikdə, bir fibrin laxtası əldə olunana qədər növbəti faktoru ardıcıl olaraq aktivləşdirir. İstiqamət saxlanılır, dəyişdirilmir, buna görə də bu müsbət rəydir. Another example of positive feedback is uterine contractions during childbirth, as illustrated in (Figure). Endokrin sistem tərəfindən istehsal olunan oksitosin hormonu uşaqlığın daralmasını stimullaşdırır. Bu, sinir sistemi tərəfindən hiss edilən ağrı yaradır. Oksitosini aşağı salmaq və ağrını azaltmaq əvəzinə, sancılar doğuş üçün kifayət qədər güclü olana qədər daha çox oksitosin istehsal olunur.


Aşağıdakı proseslərin hər birinin müsbət və ya mənfi rəy döngəsi ilə tənzimləndiyini bildirin.

  1. Böyük bir yemək yedikdən sonra insan doymuş hiss edir.
  2. Qanda çoxlu qırmızı qan hüceyrələri var. Nəticədə, yeni qırmızı qan hüceyrələrinin istehsalını stimullaşdıran bir hormon olan eritropoetin artıq böyrəkdən ayrılmır.

Ayar nöqtəsi

Sistemin müəyyən nöqtəsini tənzimləmək mümkündür. Bu baş verdikdə, əks əlaqə dövrəsi yeni parametri saxlamaq üçün işləyir. Buna bir nümunə qan təzyiqidir: zaman keçdikcə qan təzyiqinin davamlı artması nəticəsində qan təzyiqi üçün normal və ya təyin olunmuş nöqtə arta bilər. Bədən artıq yüksəlişi anormal olaraq tanımır və aşağı nöqtəyə qayıtmaq cəhdi edilmir. Nəticə bədənə zərərli təsir göstərə biləcək yüksək təzyiqin saxlanılmasıdır. Dərman qan təzyiqini aşağı sala bilər və sistemdəki təyin olunan nöqtəni daha sağlam bir səviyyəyə endirə bilər. This is called a process of alteration of the set point in a feedback loop.

Başqa bir sistemdə müəyyən bir nöqtəni qorumaq üçün bir qrup orqan sistemi sistemində dəyişikliklər edilə bilər. This is called acclimatization . This occurs, for instance, when an animal migrates to a higher altitude than that to which it is accustomed. Yeni hündürlükdə aşağı oksigen səviyyələrinə uyğunlaşmaq üçün bədən toxumalara adekvat oksigen çatdırılmasını təmin etmək üçün qanda dövran edən qırmızı qan hüceyrələrinin sayını artırır. İklimləşmənin başqa bir nümunəsi, paltolarında mövsümi dəyişikliklər olan heyvanlardır: qışda daha ağır palto adekvat istilik saxlamağı təmin edir, yayda isə yüngül palto bədən istiliyinin zərərli səviyyələrə qalxmamasına kömək edir.

Geribildirim mexanizmləri bir yarış avtomobili yol boyunca sürmək baxımından başa düşülə bilər: müsbət və mənfi rəy döngələri haqqında qısa bir video dərsinə baxın.

Homeostaz: termorequlyasiya

Bədən istiliyi bədənin fəaliyyətinə təsir göstərir. Ümumiyyətlə, bədən istiliyi yüksəldikcə fermentlərin fəaliyyəti də yüksəlir. Temperaturun hər on dərəcə santigrad yüksəlişi üçün ferment aktivliyi iki dəfə artır, bir nöqtəyə qədər. Bədən zülalları, o cümlədən fermentlər, yüksək istiliklə (məməlilər üçün təxminən 50 o C) denatürasiya etməyə başlayır və funksiyalarını itirir. Bir neçə istisna olmaqla, temperaturun donma nöqtəsinə qədər hər on dərəcə düşməsi üçün fermentin fəaliyyəti yarıya qədər azalacaq. Bəzi balıqlar bərk donmağa tab gətirə bilir və əriməsi ilə normal vəziyyətinə qayıdırlar.

Müxtəlif heyvanlarda bu prosesin təsvirlərini görmək üçün termoregulyasiya ilə bağlı bu Discovery Channel videosuna baxın.

Endotermlər və ektotermlər

Animals can be divided into two groups: some maintain a constant body temperature in the face of differing environmental temperatures, while others have a body temperature that is the same as their environment and thus varies with the environment. Animals that do not control their body temperature are ectotherms. This group has been called cold-blooded, but the term may not apply to an animal in the desert with a very warm body temperature. In contrast to ectotherms, which rely on external temperatures to set their body temperatures, poikilotherms are animals with constantly varying internal temperatures. Ətrafdakı dəyişikliklər qarşısında bədən istiliyini sabit saxlayan bir heyvana homeoterm deyilir. Endotherms are animals that rely on internal sources for body temperature but which can exhibit extremes in temperature. These animals are able to maintain a level of activity at cooler temperature, which an ectotherm cannot due to differing enzyme levels of activity.

Heat can be exchanged between an animal and its environment through four mechanisms: radiation, evaporation, convection, and conduction ((Figure)). Radiation is the emission of electromagnetic “heat” waves. Heat comes from the sun in this manner and radiates from dry skin the same way. Heat can be removed with liquid from a surface during evaporation. This occurs when a mammal sweats. Convection currents of air remove heat from the surface of dry skin as the air passes over it. Heat will be conducted from one surface to another during direct contact with the surfaces, such as an animal resting on a warm rock.


Heat Conservation and Dissipation

Heyvanlar müxtəlif yollarla istiliyi saxlayır və ya yayırlar. In certain climates, endothermic animals have some form of insulation, such as fur, fat, feathers, or some combination thereof. Animals with thick fur or feathers create an insulating layer of air between their skin and internal organs. Qütb ayıları və suitilər dondurulmuş mühitdə yaşayır və üzürlər və bununla belə sabit, isti, bədən istiliyini saxlayırlar. The arctic fox, for example, uses its fluffy tail as extra insulation when it curls up to sleep in cold weather. Məməlilərin titrəməsindən və artan əzələ fəaliyyətindən qalıcı bir təsiri var: Arktor pili əzələləri "qaz zərbələrinə" səbəb olur və soyuq olduqda kiçik tüklərin ayağa qalxmasına səbəb olur, bu da bədən istiliyinin artması deməkdir. Mammals use layers of fat to achieve the same end. Loss of significant amounts of body fat will compromise an individual’s ability to conserve heat.

Endotermlər bədən istiliyini qorumaq üçün qan dövranı sistemlərindən istifadə edirlər. Vasodilation brings more blood and heat to the body surface, facilitating radiation and evaporative heat loss, which helps to cool the body. Vazokonstriksiya, periferik damarlarda qan axını azaldır, qanı nüvəyə və orada olan həyati orqanlara məcbur edir və istiliyi qoruyur. Some animals have adaptions to their circulatory system that enable them to transfer heat from arteries to veins, warming blood returning to the heart. Buna əks cərəyan istilik mübadiləsi deyilir, soyuq venoz qanın ürəyi və digər daxili orqanlarını soyutmasını maneə törədir. This adaption can be shut down in some animals to prevent overheating the internal organs. The countercurrent adaption is found in many animals, including dolphins, sharks, bony fish, bees, and hummingbirds. In contrast, similar adaptations can help cool endotherms when needed, such as dolphin flukes and elephant ears.

Some ectothermic animals use changes in their behavior to help regulate body temperature. Məsələn, səhra ektotermik heyvanı çox istiləşməmək üçün səhrada günün ən isti vaxtında sadəcə sərin ərazilər axtara bilər. Eyni heyvanlar soyuq bir səhra gecəsində istiliyi tutmaq üçün qayaların üzərinə çıxa bilərlər. Some animals seek water to aid evaporation in cooling them, as seen with reptiles. Other ectotherms use group activity such as the activity of bees to warm a hive to survive winter.

Many animals, especially mammals, use metabolic waste heat as a heat source. When muscles are contracted, most of the energy from the ATP used in muscle actions is wasted energy that translates into heat. Severe cold elicits a shivering reflex that generates heat for the body. Many species also have a type of adipose tissue called brown fat that specializes in generating heat.

Termoregulyasiyanın sinir nəzarəti

The nervous system is important to thermoregulation , as illustrated in (Figure). Homeostaz və temperatura nəzarət prosesləri inkişaf etmiş heyvan beyninin hipotalamusunda cəmləşmişdir.


Bakteriyalar leykositlər tərəfindən məhv edildikdə, pirogenlər qana buraxılır. Pirojenlər bədənin termostatını daha yüksək temperatura qaytarır, nəticədə qızdırma yaranır. Pirogenlər bədən istiliyinin yüksəlməsinə necə səbəb ola bilər?

The hypothalamus maintains the set point for body temperature through reflexes that cause
vasodilation and sweating when the body is too warm, or vasoconstriction and shivering when the body is too cold. Bədəndən gələn kimyəvi maddələrə cavab verir. Bir bakteriya faqositik lökositlər tərəfindən məhv edildikdə, endogen pirogenlər adlanan kimyəvi maddələr qana buraxılır. Bu pirogenlər hipotalamusa dolaşır və termostatı sıfırlayır. Bu, bədənin hərarətinin adətən qızdırma adlanan bir vəziyyətdə artmasına imkan verir. Bədən istiliyinin artması dəmirin saxlanmasına səbəb olur ki, bu da bakteriyaların ehtiyac duyduğu qidanı azaldır. Bədən istiliyinin artması heyvanın fermentlərinin və qoruyucu hüceyrələrinin aktivliyini artırır, eyni zamanda istila edən mikroorqanizmlərin fermentlərini və fəaliyyətini maneə törədir. Nəhayət, istilik özü də patogeni öldürə bilər. Əvvəllər infeksiyanın ağırlaşması hesab edilən qızdırma indi normal müdafiə mexanizmi kimi başa düşülür.

Bölmənin xülasəsi

Homeostasis is a dynamic equilibrium that is maintained in body tissues and organs. It is dynamic because it is constantly adjusting to the changes that the systems encounter. It is in equilibrium because body functions are kept within a normal range, with some fluctuations around a set point for the processes.

Vizual əlaqə sualları

(Figure) State whether each of the following processes are regulated by a positive feedback loop or a negative feedback loop.

  1. Böyük bir yemək yedikdən sonra insan doymuş hiss edir.
  2. Qanda çoxlu qırmızı qan hüceyrələri var. Nəticədə, yeni qırmızı qan hüceyrələrinin istehsalını stimullaşdıran bir hormon olan eritropoetin artıq böyrəkdən ayrılmır.

(Figure) Both processes are the result of negative feedback loops. Negative feedback loops, which tend to keep a system at equilibrium, are more common than positive feedback loops.

(Figure) When bacteria are destroyed by leuckocytes, pyrogens are released into the blood. Pirojenlər bədənin termostatını daha yüksək temperatura qaytarır, nəticədə qızdırma yaranır. Pirogenlər bədən istiliyinin yüksəlməsinə necə səbəb ola bilər?

(Figure) Pyrogens increase body temperature by causing the blood vessels to constrict, inducing shivering, and stopping sweat glands from secreting fluid.

Review Questions

Ətraf mühitin temperaturunun qəfil azalması ilə qarşılaşdıqda, endotermik heyvan:

  1. bədən istiliyində bir azalma hiss edir
  2. aşağı düşdüyünü görmək üçün gözləyin
  3. istilik yaratmaq üçün əzələ fəaliyyətini artırmaq
  4. izolyasiyanı artırmaq üçün xəz və ya yağ əlavə edin

Mənfi rəy nümunəsi hansıdır?

  1. yeməkdən sonra qan qlükozasının azalması
  2. zədədən sonra qan laxtalanması
  3. hemşirelik zamanı laktasiya
  4. doğuş zamanı uterusun daralması

Mənbə ilə heyvan arasında birbaşa təmas zamanı hansı istilik mübadiləsi üsulu baş verir?

Bədənin termostatı ________-də yerləşir.

Aşağıdakılardan hansıdır yox true about acclimatization?

  1. Acclimatization allows animals to compensate for changes in their environment.
  2. Acclimatization improves function in a new environment.
  3. Acclimatization occurs when an animal tries to reestablish a homeostatic set point.
  4. Acclimatization is passed on to offspring of acclimated individuals.

Aşağıdakılardan hansıdır yox a way that ectotherms can change their body temperatures?

  1. Sweating for evaporative cooling.
  2. Adjusting the timing of their daily activities.
  3. Seek out or avoid direct sunlight.
  4. Huddle in a group.

Critical Thinking Questions

Bədən homeostazını idarə etmək üçün niyə mənfi rəy döngələrindən istifadə olunur?

Daxili və ya xarici mühitdəki dəyişikliyə uyğunlaşma, stimulun istiqamətinin dəyişməsini tələb edir. Mənfi rəy döngəsi bunu yerinə yetirir, müsbət əks əlaqə isə stimulu davam etdirəcək və heyvana zərər verəcəkdir.

Bakterial infeksiya zamanı qızdırma niyə “yaxşı bir şeydir”?

Məməlilər fermentləri aktivliyi denatürasyona qədər artırır və iştirak edən hüceyrələrin kimyəvi aktivliyini artırır. Bakterial fermentlər ən səmərəli fəaliyyətləri üçün xüsusi temperatura malikdirlər və daha yüksək və ya aşağı temperaturda inhibə olunurlar. Qızdırma, bədənin müdafiəsinin effektivliyini artıraraq və bakterial maddələr mübadiləsini maneə törətməklə işğalçı bakteriyaların məhv edilməsinin artması ilə nəticələnir.

Diabet kimi bir vəziyyət insanlarda müəyyən bir nöqtənin uğursuzluğuna necə yaxşı bir nümunədir?

Diabet tez -tez insulin istehsalının olmaması ilə əlaqələndirilir. İnsulin olmadan qanda qlükoza səviyyəsi yeməkdən sonra yüksəlir, lakin heç vaxt normal səviyyəyə düşmür.

On a molecular level, how can endotherms produce their own heat by adjusting processes associated with cellular respiration? If needed, review Ch. 7 for details on respiration.

Animals are capable of thermal uncoupling when they need to generate heat to maintain their body temperatures. In this process, an uncoupling protein provides a channel in the inner mitochondrial membrane that allows protons to leave the lumen without moving through the ATP synthase. This generates heat rather than chemical energy as the final product of cellular respiration.

Lüğət


Təşəkkürlər

Thanks are due to Eva-Maria Huber, Irina Panchuk, Roman Volkov and Markus Wunderlich for their help with the real-time quantification technique,Karl-Heinz Helmer for the SEM images and to Eva Schwörtzer for general assistance. We also wish to thank Alan Tunnacliffe and Jim Clegg for their helpful advice and critical discussion on the manuscript and Marcelo Sánchez-Villagra for proofreading. This study was financed by the Wilhelm Schuler Foundation, Tübingen, Germany.


Videoya baxın: Təzyiq ölçən cihaz: Diagnostic DM 600 IHB (Dekabr 2022).