Maklumat

Bagaimanakah otot atrofi berbeza daripada otot biasa dengan cara kimia atau biologi?


Saya seorang penulis dengan soalan untuk cerita yang sedang saya jalankan. Di dalamnya, watak menderita atrofi otot kerana kerosakan tulang belakang. Agar saya dapat menggambarkannya dengan tepat, apa yang menyebabkan pembaziran jenis ini? Saya berharap ada perbezaan kimia atau biologi antara otot atrofi dan otot biasa.


Laluan isyarat yang memediasi hipertrofi dan atrofi otot rangka

Atrofi otot rangka adalah akibat serius dari banyak penyakit, termasuk barah dan AIDS. Rawatan yang berjaya untuk atrofi otot rangka dapat menyekat laluan degradasi protein yang diaktifkan semasa atrofi atau merangsang jalur sintesis protein yang disebabkan semasa hipertrofi otot rangka. Perspektif ini akan menumpukan pada jalur isyarat yang mengawal atrofi otot dan hipertrofi otot rangka, termasuk otot jari RING 1 ubiquitin ligases yang dikenali baru-baru ini (MuRF1) dan atrofi otot F-box (MAFbx), sebagai asas untuk mengembangkan sasaran untuk campur tangan farmakologi pada otot penyakit.


Perubahan penuaan pada tulang - otot - sendi

Perubahan postur dan gaya berjalan (corak berjalan) adalah perkara biasa dengan penuaan. Perubahan pada kulit dan rambut juga biasa.

Kerangka memberikan sokongan dan struktur pada badan. Sendi adalah kawasan di mana tulang bersatu. Mereka membiarkan kerangka menjadi fleksibel untuk pergerakan. Pada sendi, tulang tidak bersentuhan langsung antara satu sama lain. Sebaliknya, mereka dilindungi oleh tulang rawan pada sendi, membran sinovial di sekitar sendi, dan cecair.

Otot memberikan kekuatan dan kekuatan untuk menggerakkan badan. Koordinasi diarahkan oleh otak, tetapi dipengaruhi oleh perubahan pada otot dan sendi. Perubahan otot, sendi, dan tulang mempengaruhi postur dan berjalan, dan menyebabkan kelemahan dan pergerakan yang perlahan.

Orang kehilangan jisim atau kepadatan tulang ketika mereka meningkat usia, terutama wanita setelah menopaus. Tulang kehilangan kalsium dan mineral lain.

Tulang belakang terdiri daripada tulang yang disebut vertebra. Di antara setiap tulang terdapat kusyen seperti gel (disebut cakera). Dengan penuaan, bahagian tengah badan (batang) menjadi lebih pendek kerana cakera secara beransur-ansur kehilangan cecair dan menjadi lebih kurus.

Vertebra juga kehilangan sebahagian kandungan mineralnya, menjadikan setiap tulang lebih nipis. Lajur tulang belakang menjadi melengkung dan dimampatkan (dikemas bersama). Tulang tulang yang disebabkan oleh penuaan dan penggunaan keseluruhan tulang belakang juga boleh terbentuk pada tulang belakang.

Lengkungan kaki menjadi kurang jelas, menyumbang kepada penurunan ketinggian yang sedikit.

Tulang lengan dan kaki yang panjang lebih rapuh kerana kehilangan mineral, tetapi panjangnya tidak berubah. Ini menjadikan lengan dan kaki kelihatan lebih panjang jika dibandingkan dengan batang yang dipendekkan.

Sendi menjadi lebih kaku dan kurang lentur. Cecair pada sendi mungkin berkurang. Tulang rawan mungkin mula digosok dan hilang. Mineral boleh mendapan di dalam dan di sekitar beberapa sendi (kalsifikasi). Perkara ini biasa berlaku di bahu jalan.

Sendi pinggul dan lutut mungkin mula kehilangan tulang rawan (perubahan degeneratif). Sendi jari kehilangan tulang rawan dan tulang menebal sedikit. Perubahan sendi jari, selalunya bengkak tulang yang disebut osteophytes, lebih kerap berlaku pada wanita. Perubahan ini mungkin diwarisi.

Jisim badan tanpa lemak menurun. Penurunan ini sebahagiannya disebabkan oleh kehilangan tisu otot (atrofi). Kelajuan dan jumlah perubahan otot nampaknya disebabkan oleh gen. Perubahan otot sering bermula pada 20-an pada lelaki dan pada 40-an pada wanita.

Lipofuscin (pigmen yang berkaitan dengan usia) dan lemak disimpan dalam tisu otot. Serat otot mengecut. Tisu otot diganti dengan lebih perlahan. Tisu otot yang hilang boleh digantikan dengan tisu berserat yang sukar. Ini paling ketara di tangan, yang mungkin kelihatan kurus dan bertulang.

Otot kurang kencang dan kurang berkontraksi kerana perubahan pada tisu otot dan perubahan penuaan normal dalam sistem saraf. Otot boleh menjadi kaku seiring bertambahnya usia dan mungkin kehilangan nada, walaupun dengan senaman yang kerap.

Tulang menjadi lebih rapuh dan boleh pecah dengan lebih mudah. Tinggi keseluruhan menurun, terutamanya kerana batang dan tulang belakang memendek.

Keretakan sendi boleh menyebabkan keradangan, sakit, kekejangan, dan kecacatan. Perubahan sendi mempengaruhi hampir semua orang tua. Perubahan ini berkisar dari kekakuan ringan hingga arthritis yang teruk.

Postur badan boleh menjadi lebih tertutup (bengkok). Lutut dan pinggul boleh menjadi lebih lentur. Leher mungkin condong, dan bahu mungkin sempit semasa pelvis menjadi lebih lebar.

Pergerakan menjadi perlahan dan mungkin terhad. Corak berjalan (berjalan) menjadi lebih perlahan dan pendek. Berjalan boleh menjadi tidak stabil, dan lengan kurang berayun. Orang tua lebih mudah letih dan kurang bertenaga.

Kekuatan dan daya tahan berubah. Kehilangan jisim otot mengurangkan kekuatan.

Osteoporosis adalah masalah biasa, terutama bagi wanita yang lebih tua. Tulang patah dengan lebih mudah. Fraktur mampatan vertebra boleh menyebabkan kesakitan dan mengurangkan mobiliti.

Kelemahan otot menyumbang kepada keletihan, kelemahan, dan penurunan toleransi aktiviti. Masalah sendi bermula dari kekakuan ringan hingga arthritis yang lemah (osteoartritis) sangat biasa.

Risiko kecederaan meningkat kerana gaya berjalan, ketidakstabilan, dan kehilangan keseimbangan boleh menyebabkan jatuh.

Sebilangan orang tua mengalami refleks yang berkurang. Ini paling sering disebabkan oleh perubahan otot dan tendon, dan bukannya perubahan pada saraf. Refleks jerk lutut atau pergelangan kaki boleh menurun. Beberapa perubahan, seperti refleks Babinski positif, bukanlah bahagian penuaan yang normal.

Pergerakan yang tidak disengajakan (gegaran otot dan pergerakan halus yang disebut fasikulasi) lebih kerap berlaku pada orang tua. Orang tua yang tidak aktif mungkin mempunyai kelemahan atau sensasi yang tidak normal (parestesi).

Orang yang tidak dapat bergerak sendiri, atau yang tidak meregangkan otot dengan bersenam, mungkin mengalami kontraksi otot.

Bersenam adalah salah satu kaedah terbaik untuk melambatkan atau mencegah masalah pada otot, sendi, dan tulang. Program senaman sederhana dapat membantu anda mengekalkan kekuatan, keseimbangan, dan fleksibiliti. Senaman membantu tulang tetap kuat.

Bercakap dengan penyedia penjagaan kesihatan anda sebelum memulakan program senaman baru.

Penting untuk makan makanan yang seimbang dengan banyak kalsium. Wanita perlu berhati-hati untuk mendapatkan kalsium dan vitamin D yang mencukupi ketika mereka meningkat usia. Wanita dan lelaki pascamenopause yang berumur lebih dari 70 tahun harus mengambil 1,200 mg kalsium sehari. Wanita dan lelaki berusia lebih dari 70 tahun harus mendapatkan 800 unit antarabangsa (IU) vitamin D setiap hari. Sekiranya anda menghidap osteoporosis, berbincanglah dengan pembekal anda mengenai rawatan preskripsi.


Glosari ALS

Bahan kimia di otak yang bertindak sebagai neurotransmitter.

Gegaran tindakan

Gegaran yang meningkat ketika tangan bergerak secara sukarela.

Aktiviti kehidupan seharian (ADL)

Aktiviti penjagaan diri yang diperlukan untuk kehidupan seharian, seperti makan, mandi, dandanan, berpakaian, dan menggunakan tandas istilah yang sering digunakan oleh profesional penjagaan kesihatan untuk menilai keperluan dan / atau jenis perawatan yang mungkin diperlukan seseorang.

Arahan pendahuluan

Dokumen (seperti Kehendak Hidup) dilengkapkan dan ditandatangani oleh orang yang berkompeten secara sah untuk menjelaskan keinginan untuk mendapatkan rawatan perubatan sekiranya dia tidak dapat membuat keputusan tersebut di kemudian hari.

Kegelisahan

Gejala tidak spesifik dari satu atau lebih proses fizikal, atau psikologi di mana menjerit, menjerit, mengeluh, mengerang, mengutuk, mondar-mandir, gelisah atau mengembara menimbulkan risiko atau ketidakselesaan, menjadi mengganggu atau tidak selamat atau mengganggu penyampaian rawatan.

Agonis

Ubat yang meningkatkan aktiviti neurotransmitter dengan secara langsung merangsang reseptor sel saraf.

Akinesia
ALS (sklerosis lateral amyotrophic)

Penyakit kronik dan progresif yang ditandai dengan degenerasi sel saraf secara beransur-ansur di sistem saraf pusat yang mengawal pergerakan otot sukarela. Kelainan ini menyebabkan kelemahan otot dan gejala atrofi biasanya muncul pada usia pertengahan hingga akhir dewasa, dengan kematian dalam dua hingga lima tahun. Penyebabnya tidak diketahui, dan tidak ada penawar yang diketahui. Juga disebut Lou Gehrig's Disease, atau Motor Neuron Disease. Secara harfiah, sklerosis lateral amyotrophic bermaksud tanpa pemakanan otot, pengerasan sisi (saraf tunjang).

Penyakit Alzheimer

Satu bentuk penyakit otak degeneratif yang mengakibatkan kemerosotan mental progresif dengan disorientasi, gangguan ingatan dan kekeliruan. Alzheimer membawa kepada demensia progresif, sering disertai oleh disfasia dan / atau dispraksia. Keadaan ini juga boleh mengakibatkan kelemahan spastik dan kelumpuhan anggota badan, epilepsi dan tanda-tanda neurologi berubah-ubah lain.

Asid amino

Salah satu daripada 20 blok protein.

Antibodi

Protein pertahanan yang mengikat molekul asing untuk membolehkan penghapusan molekul asing.

Antigen

Bahan yang mampu menyebabkan penghasilan antibodi. Antigen mungkin atau mungkin tidak menyebabkan reaksi alergi.

Antioksidan

Sebatian kimia atau bahan yang menghalang pengoksidaan.

Arteriogram (angiogram)

Imbasan sinar-X arteri ke dan melalui otak. Pesakit yang mempunyai arteriogram terlebih dahulu disuntik dengan pewarna radiopaque.

Ujian

Kaedah untuk menganalisis atau mengukur bahan dalam sampel. Pengujian adalah analisis yang dilakukan untuk menentukan: 1. Kehadiran bahan dan jumlah bahan tersebut. 2. Keupayaan biologi atau farmakologi ubat.

Ataxia
Athetosis

Pergerakan tangan dan kaki yang perlahan dan tidak disengajakan.

Atrofi

Kehilangan jisim otot progresif, atau pembaziran, disebabkan oleh pengurangan ukuran atau bilangan sel otot. Ini adalah salah satu gejala ALS yang kemudian.

Penyakit autoimun

Penyakit di mana tubuh menghasilkan tindak balas imunogenik (iaitu sistem imun) terhadap beberapa penyusun tisu sendiri. Dengan kata lain sistem kekebalan tubuh kehilangan kemampuannya untuk mengenali beberapa tisu atau sistem di dalam badan sebagai "diri" dan menargetkan dan menyerangnya seolah-olah itu asing. Penyakit autoimun dapat diklasifikasikan menjadi penyakit di mana sebahagian besar organ terjejas (mis. Anemia hemolitik dan tiroiditis anti-imun), dan penyakit di mana proses penyakit autoimun disebarkan melalui banyak tisu (mis. Lupus eritematosus sistemik). Sebagai contoh, multiple sclerosis dianggap disebabkan oleh sel T yang menyerang selubung yang mengelilingi serat saraf otak dan saraf tunjang. Ini mengakibatkan hilangnya koordinasi, kelemahan, dan penglihatan kabur.

Sambungan sel saraf panjang yang menyerupai rambut yang membawa mesej ke sel saraf seterusnya.

Ganglia basal

Beberapa kumpulan sel saraf yang besar, termasuk striatum dan substantia nigra, jauh di dalam otak di bawah hemisfera serebrum.

Lumpuh Bell

Episod kelemahan otot lumpuh atau lumpuh yang tidak dapat dijelaskan yang bermula secara tiba-tiba dan semakin teruk.

Bioassay

Penentuan potensi atau kepekatan sebatian oleh pengaruhnya terhadap haiwan, tisu terpencil, atau mikroorganisma, dibandingkan dengan analisis sifat kimia atau fizikalnya.

Biokimia

Kimia biologi penerapan alat dan konsep kimia pada sistem hidup. Ahli biokimia mengkaji struktur dan sifat fizikal molekul biologi.

Bioinformatik

Proses mengembangkan alat dan proses untuk mengukur dan mengumpulkan data untuk mengkaji sistem biologi secara logik.

Kadar berkelip

Bilangan kali seminit menutup kelopak mata secara automatik - biasanya 10 hingga 30 per minit.

Penghalang darah-otak (BBB)

Penghalang pelindung yang terbentuk oleh saluran darah dan glia otak. Ini menghalang sebilangan zat dalam darah memasuki tisu otak.

Bradikkinesia
Bradyphrenia

Kelambatan proses pemikiran.

Serangan otak
Refleks cepat

Keadaan yang menggambarkan kemerosotan sel saraf motorik atas (neuron).

Batang bulat

Bulbar ALS adalah jenis di mana gejala permulaan pada otot muka, ucapan dan menelan.

Otot bulbar

Otot yang mengawal pertuturan, mengunyah dan menelan.

Penanda sel pada sel yang berasal dari sumsum tulang

Sistem saraf pusat (CNS)

Otak dan saraf tunjang digabungkan.

Cerebellum

Bahagian otak di bahagian belakang kepala antara serebrum dan batang otak. Ia bertanggungjawab untuk penyelarasan pergerakan dan keseimbangan.

Embolisme serebrum

Suatu keadaan di mana bekuan mengembara (embolus) atau beberapa zarah lain tersimpan di saluran darah di otak.

Pendarahan otak

Sejenis strok berlaku apabila arteri yang cacat di otak pecah, membanjiri tisu di sekitarnya dengan darah.

Trombosis serebrum

Jenis serangan otak yang paling biasa, ia berlaku apabila darah beku (trombus) terbentuk dan menyekat aliran darah di arteri yang membawa darah ke bahagian otak.

Analisis cecair serebro-spinal (keran tulang belakang)

Prosedur yang digunakan untuk mengasingkan cecair serebrospinal untuk penilaian atau diagnosis penyakit.

Analisis cecair serebro-spinal (keran tulang belakang)

Prosedur yang digunakan untuk mengasingkan cecair serebrospinal untuk penilaian atau diagnosis penyakit.

Serebrum

Dua lobus otak terbesar, paling kompleks dan paling maju. Permulaan dan koordinasi semua gerakan sukarela berlaku di dalam otak. Ganglia basal terletak di dalam serebrum.

Korea

Pergerakan badan yang cepat, tersentak, seperti tarian.

Kromosom

Pembawa maklumat genetik yang kelihatan.

Kronik

Ditandai dengan jangka masa panjang atau berulang berulang.

ALS klasik

Penyakit neurologi progresif yang dicirikan oleh kemerosotan sel saraf motorik atas dan bawah (neuron). Jenis ALS ini mempengaruhi lebih daripada dua pertiga daripada semua orang yang menghidap ALS.

Clodronate

Ubat yang digunakan untuk mengurangkan makrofag.

CNTF (faktor neurotropik eiliary)
Tomografi dikira (imbasan CT atau CAT)

Prosedur sinar-X yang tidak invasif yang mengambil gambar keratan rentas otak atau organ dalaman lain. Ia mengesan keabnormalan yang mungkin tidak muncul pada sinar-x biasa.

Darah tali pusat

Darah diambil dari tali pusat semasa kelahiran. Ia kaya dengan pelbagai sel stem. Untuk maklumat lebih lanjut, lihat http://www.alsa.org/research/article.cfm?id=1147.

Korteks

Lapisan luar serebrum, padat dengan sel-sel saraf.

Saluran kortikospinal

Kumpulan saraf yang menjangkau dari kawasan motor otak (lihat korteks) ke saraf tunjang, menghubungkan ke saraf yang keluar untuk mengawal otot.

Gen yang terlibat dalam pembelajaran dan ingatan. Tampaknya ini adalah pertukaran utama yang mengaktifkan sejumlah faktor pertumbuhan dan berpotensi beberapa gen anti-apoptosis. Kajian terkini menunjukkan bahawa CREB adalah neuroprotektif.

Cryothalamotomy

Prosedur pembedahan di mana probe supercooled dimasukkan ke dalam bahagian otak yang disebut thalamus untuk menghentikan gegaran.

CTLA4

Penanda sel di permukaan beberapa sel imun.

Khayalan

Keadaan di mana pesakit telah kehilangan hubungan dengan realiti dan mengalami halusinasi dan salah tanggapan.

Demensia

Bukan penyakit itu sendiri, tetapi sekumpulan gejala yang ditandai dengan penurunan fungsi intelektual yang cukup parah sehingga mengganggu kemampuan melakukan aktiviti rutin.

Dendrit

Sambungan dari badan sel neuron yang membawa maklumat ke badan sel. Saraf tunggal mungkin mempunyai banyak dendrit.

Salah satu daripada dua jenis molekul yang menyandikan maklumat genetik

Dopa decarboxylase

Enzim yang terdapat di dalam badan yang menukar levodopa menjadi dopamin.

Dopamin

Bahan kimia, neurotransmitter, terdapat di otak yang mengatur pergerakan, keseimbangan, dan berjalan.

Dynein

Protein dalam sel saraf yang membantu menggerakkan bahan ke dalam sel

Disarthria

Terjejas pertuturan dan bahasa kerana kelemahan atau kekakuan pada otot yang digunakan untuk bercakap.

Diskinesia

Pergerakan sukarela termasuk athetosis dan korea.

Disfagia
Dystonia

Pergerakan perlahan atau kekejangan yang berlanjutan dalam sekumpulan otot.

Distrofin

Protein, bahan kimia yang dibuat oleh serat otot.

Ujian elektrodiagnostik

Kajian termasuk elektromiografi (EMG) dan halaju konduksi saraf (NCV), yang menilai dan mendiagnosis gangguan otot dan neuron motorik. Elektrod dimasukkan ke dalam otot, atau diletakkan di kulit yang berada di atas otot atau kumpulan otot, dan aktiviti elektrik dan tindak balas otot direkodkan.

Electroencephalogram (EEG)

Kaedah merakam aktiviti elektrik berterusan otak dengan menggunakan elektrod yang melekat pada kulit kepala.

Embolus
Sel stem embrio

Sel stem embrionik adalah "slate kosong" organisma, yang mampu berkembang menjadi semua jenis tisu di dalam badan. Para saintis telah lama tertarik dengan potensi terapi sel stem embrio, yang mungkin digunakan suatu hari nanti untuk membuat tisu baru untuk pemindahan organ dan penggantian untuk sel yang dimusnahkan oleh penyakit seperti diabetes atau trauma seperti kecederaan saraf tunjang.

Ensefalitis

Jangkitan otak.

Enzim

Protein yang bertindak sebagai pemangkin dalam memediasi dan mempercepat tindak balas kimia tertentu.

Epilepsi

Gangguan otak yang melibatkan kejang berulang juga dapat disebut gangguan kejang.

Euforia

Perasaan kesejahteraan atau kegembiraan mungkin berkaitan dengan dadah.

Membangkitkan potensi

Prosedur untuk merakam tindak balas elektrik otak terhadap rangsangan visual, pendengaran dan deria.

Excitotoxic

Neuron yang menggembirakan yang dari masa ke masa boleh menyebabkan kematian neuron.

Dyspnea senaman

Keadaan yang dicirikan oleh sesak nafas semasa melakukan aktiviti fizikal.

Otot ekstensor

Mana-mana otot yang menyebabkan meluruskan anggota badan atau bahagian lain.

Sistem ekstrapiramidal (EPS)

Sel-sel saraf, saluran saraf dan jalur yang menghubungkan korteks serebrum, ganglia basal, thalamus, cerebellum, pembentukan retikular, dan neuron tulang belakang. EPS membantu mengatur pergerakan refleks seperti keseimbangan dan berjalan.

Keluarga ALS

Penyakit neurologi progresif yang menyerang lebih daripada satu anggota keluarga yang sama. Jenis ALS ini menyumbang sebilangan kecil orang dengan ALS di Amerika Syarikat (5 hingga 10 peratus).

Daya tarikan

Pengecutan serat otot individu yang kecil, tidak disengajakan, tidak teratur dan kelihatan. Selalunya dilihat pada kaki, lengan dan bahu PALS. Ini sering digambarkan oleh orang-orang dengan ALS sebagai "berterusan bergelombang di bawah kulit."

Pentadbiran Makanan dan Dadah A.S., cabang kerajaan persekutuan yang meluluskan ubat baru untuk dijual.

FDA 2000

Projek FDA 2000 adalah perpustakaan gabungan yang diluluskan oleh FDA berdasarkan kajian ujian yang diselesaikan oleh Steve Gullans di Harvard.

Perayaan

Berjalan dengan serangkaian langkah cepat, kecil dan mengocok seolah-olah bergegas ke depan untuk menjaga keseimbangan.

Otot lembap (juga hipotonik)

Keadaan yang dicirikan oleh penurunan atau kehilangan nada otot normal kerana kemerosotan sel saraf motorik bawah.

Otot lentur

Mana-mana otot yang menyebabkan lenturan anggota badan atau bahagian badan yang lain.

Kimia rumusan

Formulasi adalah proses di mana sebatian dibuat dalam bentuk yang sesuai untuk diberikan kepada haiwan atau manusia bergantung pada dos, laluan dan tisu sasaran.

Radikal bebas

Bahan kimia yang sangat reaktif dan dapat mengoksidakan molekul lain (iaitu Superoksida).

Genomik berfungsi

Fungsi genomik adalah bidang genetik yang memfokuskan pada menentukan fungsi maklumat genetik yang terdapat dalam sel atau fungsi genomnya.

Ganglion

Sekumpulan badan sel saraf.

GDNF (faktor neurotrofik yang berasal dari glial)

GDNF adalah faktor pertumbuhan yang berlaku secara semula jadi yang terbukti mampu melindungi dan mempromosikan kelangsungan hidup neuron motor dalam kajian haiwan. Faktor pertumbuhan adalah protein yang mendorong pertumbuhan yang terdapat di dalam tubuh manusia. Terdapat minat yang semakin meningkat terhadap protein yang berlaku secara semula jadi ini yang mempunyai peranan sokongan, reparatif atau pelindung untuk neuron motorik pada haiwan.

Gehrig, Lou

(1903-1941), pemain besbol profesional Amerika, juga dikenali sebagai Iron Horse kerana dia mencipta rekod untuk permainan paling berturut-turut yang dimainkan oleh pemain besbol profesional, muncul dalam 2130 permainan dari 1925 hingga 1939. Dari tahun 1923 hingga 1939 dia bermain pertama pangkalan untuk New York Yankees dari Liga Amerika. Gehrig dua kali terpilih sebagai pemain paling berharga liga (MVP). Diserang penyakit tulang belakang ALS, yang kemudian dikenal sebagai penyakit Lou Gehrig, dia bersara dari baseball pada tahun 1939.

Gen adalah unit biologi asas keturunan. Mereka terdiri daripada DNA.

Cip gen

Cip gen adalah kaedah mengautomasikan percubaan yang sebelumnya hanya dapat dilakukan satu demi satu. Ini adalah gambaran bagaimana RNA kelihatan pada satu ketika. Ribuan kepingan DNA dalam gen dilihat di permukaan kecil yang memungkinkan kita melihat perubahan profil ekspresi gen ribuan gen dalam satu eksperimen. Dengan membandingkan tisu dari pesakit ALS dengan tisu dari kawalan, kita dapat mengetahui gen mana yang berbeza tahap ekspresinya dalam penyakit ini.

Genom

Semua maklumat genetik keseluruhan genetik melengkapkan semua bahan keturunan yang dimiliki oleh organisma.

Glutamat

Glutamat adalah salah satu asid amino yang paling biasa terdapat di alam semula jadi. Ia adalah komponen utama banyak protein, dan terdapat di kebanyakan tisu. Glutamat juga dihasilkan di dalam badan dan memainkan peranan penting dalam metabolisme manusia. Ia adalah neurotransmitter utama pada CNS manusia. L-glutamat terdapat pada sebahagian besar sinaps. Over-stimulasi reseptor yang sama ini dianggap mencetuskan kerosakan neuron yang berkaitan dengan pelbagai penghinaan dan penyakit neurologi, termasuk sklerosis lateral amyotrophic (ALS), lathyrism, dan penyakit Alzheimer.

Ketoksikan glutamat

Ketoksikan akibat daripada sinaps glutamat berlebihan.

Bahan kelabu

Tisu berwarna gelap pada sistem saraf pusat. Di otak, bahan kelabu merangkumi korteks serebrum, thalamus, ganglia basal, dan lapisan luar cerebellum.

Faktor pertumbuhan

Bahan kimia protein yang berlaku secara semula jadi yang merangsang pembezaan dan percambahan pembahagian sel. Ia dihasilkan oleh sel normal semasa perkembangan embrio, pertumbuhan tisu dan penyembuhan luka.

Sindrom Guillain-Barre

Gangguan di mana sistem ketahanan badan menyerang sebahagian daripada sistem saraf.

Sakit kepala-primer

Termasuk ketegangan (pengecutan otot), vaskular (migrain), dan sakit kepala kluster yang tidak disebabkan oleh keadaan perubatan lain yang mendasari.

Sakit kepala-sekunder

Termasuk sakit kepala yang disebabkan oleh keadaan perubatan lain. Ini juga dapat disebut sebagai sakit kepala traksi atau sakit kepala yang meradang.

Ujian hidrogen peroksida

Ujian ini digunakan untuk mengenal pasti perubahan neuroprotektif yang dapat melindungi neuron dari kecederaan Hidrogen Peroksida.

Hiperfleksia

Tindak balas refleks otot yang berlebihan apabila rangsangan normal berlaku.

Hiporefleksia

Tindak balas otot yang lemah atau tidak ada semasa rangsangan normal digunakan.

IgG (Intrathecal Gamma Globulin)
IL3 (interleukin-3)

Protein kecil yang dikeluarkan oleh sel yang berperanan dalam percambahan dan pembezaan sel sumsum tulang.

Imun

Bebas dari mendapat penyakit berjangkit tertentu yang tahan terhadap penyakit berjangkit.

Sistem ketahanan badan

Sistem yang kompleks yang bertanggungjawab untuk membezakan kita dari segala yang asing bagi kita, dan untuk melindungi kita daripada jangkitan dan bahan asing. Sistem kekebalan berfungsi untuk mencari dan membunuh penjajah.

Imunologi

Kajian semua aspek sistem imun termasuk struktur dan fungsinya, gangguan sistem imun, perbankan darah, imunisasi dan pemindahan organ.

Imunosupresi

Pencegahan atau gangguan terhadap perkembangan tindak balas imunologi mungkin mencerminkan tindak balas imunologi semula jadi (toleransi) yang mungkin disebabkan oleh agen kimia, biologi, atau fizikal, atau disebabkan oleh penyakit.

Kejadian

Berlakunya kes baru keadaan. Kadar kejadian menggambarkan kekerapan kes dikenal pasti. Kejadian biasanya diukur dalam kes baru setiap 1.000 (atau 100,000) populasi yang berisiko, setiap tahun. Kejadian ALS biasanya berbeza antara 1 dan 4 diagnosis per 100,000 penduduk setiap tahun di negara-negara Barat.

Ketidaksinambungan

Pembuangan pundi kencing atau usus secara tidak sengaja.

Keradangan

Tindak balas imun yang tidak spesifik yang berlaku sebagai reaksi terhadap sebarang jenis kecederaan badan. Ini adalah tindak balas stereotaip yang serupa sama ada ejen cedera adalah organisma patogen, badan asing, iskemia, trauma fizikal, sinaran pengion, tenaga elektrik atau suhu yang melampau. Reaksi yang dihasilkan semasa keradangan dan pembaikan mungkin berbahaya (iaitu reaksi hipersensitiviti, proses yang menyebabkan arthritis rheumatoid, dan kemungkinan pengaktifan berlebihan mikroglial di ALS).

Penyakit keradangan

Penyakit yang dicirikan oleh pengaktifan sistem kekebalan tubuh ke tahap tidak normal yang membawa kepada penyakit.

Intratekal

Suntikan ke dalam membran paling dalam yang mengelilingi sistem saraf pusat. Biasanya dilakukan dengan tusukan lumbal.

Molekul

Unit terkecil bagi bahan yang boleh wujud sendiri dan mengekalkan sifat bahan tersebut.

Monoamine oksidase (MAO)

Enzim yang memecah dopamin. MAO terdapat dalam dua bentuk: A dan B. Dalam penyakit Parkinson, bermanfaat untuk menyekat aktiviti MAO B.

Neuron motor

Neuron yang menyampaikan impuls memulakan kontraksi otot atau rembesan kelenjar.

Penyakit neuron motorik (MND)

Sekumpulan gangguan di mana sel saraf motorik (neuron) di saraf tunjang dan batang otak merosot dan mati. ALS adalah penyakit neuron motorik yang paling biasa.

Sklerosis berganda (MS)

Penyakit degeneratif kronik sistem saraf pusat di mana pemusnahan myelin secara beransur-ansur berlaku di tambalan di seluruh otak atau saraf tunjang (atau kedua-duanya), mengganggu laluan saraf dan menyebabkan kelemahan otot, kehilangan koordinasi dan pertuturan dan gangguan visual. Ia berlaku terutamanya pada orang dewasa muda dan dianggap sebagai kecacatan pada sistem imun yang mungkin berasal dari genetik atau virus.

Otot

Otot adalah tisu badan yang terutama berfungsi sebagai sumber kekuatan. Terdapat tiga jenis otot di dalam badan. Otot yang bertanggungjawab untuk menggerakkan kaki dan kawasan luaran badan disebut "otot rangka." Otot jantung dipanggil "otot jantung." Otot yang berada di dinding arteri dan usus disebut "otot licin."

Atrofi otot

Kehilangan isipadu serat otot dicirikan oleh penurunan ukuran otot yang ketara. Ini berlaku kerana otot tidak lagi menerima impuls atau isyarat dari sel saraf.

Kekejangan otot, tidak dijangka

Pemendekan otot yang tidak disengajakan dan menyakitkan. Biasanya, simpul otot kelihatan.

Kelemahan otot

Kehilangan kekuatan otot dengan peningkatan keletihan, kehilangan koordinasi, kesukaran dengan kemahiran motor dan kekurangan keupayaan untuk melaksanakan kemahiran lain.

Distrofi otot

Nama yang diberikan kepada sekumpulan penyakit yang, sebahagian besarnya, ditentukan secara genetik dan yang menyebabkan pembaziran otot secara beransur-ansur dengan kelemahan dan kecacatan.

Mutasi

Perubahan kekal, perubahan struktur, dalam DNA atau RNA. Mutasi boleh disebabkan oleh banyak faktor termasuk penghinaan terhadap persekitaran seperti radiasi dan bahan kimia mutagenik. Mutasi kadang-kadang dikaitkan dengan kejadian kebetulan.

Myelogram

Prosedur yang menggunakan pewarna yang disuntikkan ke saluran tulang belakang untuk menjadikan struktur kelihatan jelas pada sinar-x.

Myoclonus

Menyentak, pergerakan tangan dan kaki secara tidak sengaja. Boleh berlaku secara normal semasa tidur.

Saraf

Sekumpulan gentian yang menggunakan isyarat elektrik dan kimia untuk menghantar maklumat sensori dan motor dari satu bahagian badan ke bahagian lain ..

Sistem saraf

Sistem sel, tisu dan organ yang mengatur tindak balas badan terhadap rangsangan dalaman dan luaran. Pada vertebra ia terdiri daripada otak, saraf tunjang, saraf, ganglia dan bahagian organ reseptor dan efektor.

Neuroimun

Dalam teori mikroglial ALS, tindak balas imunologi radang terhadap kecederaan CNS menyebabkan kerosakan pada ALS. Sekiranya teori ini betul, boleh dikatakan bahawa ALS adalah penyakit neuroimun.

Pakar neurologi

Seorang doktor yang pakar dalam sistem saraf dan gangguannya.

Neurologi

Ilmu perubatan yang menangani sistem saraf dan gangguan yang mempengaruhinya.

Neuromuskular

Yang berkaitan dengan, atau mempengaruhi saraf dan otot.

Neuron

Neuron adalah sel saraf yang membentuk sistem saraf pusat. Mereka terdiri daripada nukleus, akson tunggal yang menyampaikan isyarat elektrik ke neuron lain dan sejumlah dendrit yang menyampaikan isyarat masuk.

Reseptor neuron

Neuron menggunakan mekanisme isyarat kimia untuk berkomunikasi antara satu sama lain. Dorongan ini dihantar pada persimpangan khas yang disebut sinaps. Neuron penghantaran atau isyarat mencetuskan pembebasan neurotransmitter (atau bahan kimia) ke dalam celah sinaptik. Dari situ pemancar mengikat reseptor pada pasca sinaptik atau sel neuron penerima. Reseptor ini adalah penjaga gerbang sel-sel neuron dan mereka membuka dan menutup untuk menghantar atau menerima bahan kimia yang memberi isyarat yang mengarahkan tindakan dan reaksi sel. Sinapsis kimia boleh menjadi rangsangan atau penghambatan. Dalam sinaps penghambatan, pengikatan neurotransmitter menyebabkan perubahan kebolehtelapan ion yang cenderung menyekat penghasilan pembukaan membran plasma di sel penerima. Bagi kebanyakan kes, pengikatan neurotransmitter penghambat menyebabkan hiper-polarisasi dalam menutup membran postynaptic atau penerima.

Neuroprotektif

Sekiranya ejen memberi perlindungan kepada mana-mana bahagian sistem saraf badan, ia dikatakan memberi perlindungan saraf.

Neuroregenerative

Sekiranya agen memberikan pertumbuhan dan pertumbuhan semula ke mana-mana bahagian sistem saraf, ia dikatakan sebagai neuroregeneratif.

Ilmu saraf

Disiplin saintifik berkaitan dengan pengembangan, struktur, fungsi, kimia, farmakologi, penilaian klinikal dan patologi sistem saraf.

Neurosonografi

Prosedur yang menggunakan gelombang suara frekuensi tinggi untuk mengungkapkan corak aliran darah. Ia biasanya digunakan untuk mengesahkan strok.

Neurotransmitter

Bahan kimia yang membawa impuls dari satu sel saraf ke sel yang lain yang terdapat di ruang (sinaps) yang memisahkan terminal neuron pemancar (akson) dari terminal neuron penerima (dendrit).

Nigral

Dari atau merujuk kepada substantia nigra.

Norepinefrin

Neurotransmitter terdapat terutamanya di kawasan otak yang terlibat dalam mengawal aktiviti sistem saraf autonomi, terutamanya tekanan darah dan degupan jantung.

Fenomena on-off kesan on-off

Perubahan dalam keadaan pesakit, dengan kadang-kadang turun naik yang cepat antara pergerakan yang tidak terkawal dan pergerakan normal, biasanya berlaku setelah penggunaan levodopa jangka panjang dan mungkin disebabkan oleh perubahan kemampuan untuk bertindak balas terhadap ubat ini.

Permulaan

Masa munculnya gejala pertama keadaan, sebelum mencari diagnosis.

Hipotensi ortostatik

Penurunan tekanan darah yang besar semasa berdiri boleh mengakibatkan pingsan.

Tekanan oksidatif

Pengumpulan molekul pemusnah yang disebut radikal bebas boleh menyebabkan kematian neuron motor. Radikal bebas merosakkan komponen membran sel, protein atau bahan genetik dengan "mengoksidasi" mereka - tindak balas kimia yang sama yang menyebabkan besi berkarat. Beberapa pesakit dengan ALS keluarga mempunyai mutasi pada gen untuk superoksida dismutase jenis 1 (SOD1). SOD1 biasanya memecah radikal bebas, tetapi SOD1 mutan tidak dapat melakukan fungsi ini. Radikal bebas ini dapat dihasilkan apabila enzim superoksida disutase tidak berfungsi (sama ada kerana mutasi genetik atau kerana persekitaran kimia sel-sel saraf), atau ia mungkin dihasilkan sebagai akibat dari eksitotoksisitas glutamat, atau atas sebab lain. Banyak pesakit ALS mengambil antioksidan bebas seperti Coenzyme Z Q10 dan Vitamin E dalam usaha meneutralkan radikal bebas.

Pallidotomi

Prosedur pembedahan di mana bahagian otak yang disebut globus pallidus lesi untuk memperbaiki gejala gegaran, kekakuan, dan bradikkinesia.

Lumpuh

Kelumpuhan otot atau kumpulan otot.

Penyakit Parkinson

Bentuk Parkinson yang paling biasa perlahan-lahan berkembang dan merosot, biasanya dikaitkan dengan gejala berikut. Semua ini disebabkan oleh kehilangan sel otak penghasil dopamin: gegaran atau gegaran lengan, rahang, kaki, dan kekakuan muka atau kekakuan anggota badan dan bradikkinesia batang? kelambatan pergerakan ketidakstabilan postur, atau gangguan keseimbangan dan koordinasi.

Parkinsonisme

Nama yang diberikan kepada sekumpulan gangguan dengan ciri yang serupa - empat gejala utama (gegaran, ketegaran, ketidakstabilan postur, dan bradykinesia) yang merupakan hasil daripada kehilangan sel-sel otak penghasil dopamin.

Tiub PEG

Tiub gastrostomi endoskopi perkutan - tiub yang diletakkan terus ke perut melalui dinding perut untuk memberi cara lain untuk menerima khasiat dan cecair.

Peristalsis

Pengecutan seperti gelombang yang menggerakkan makanan melalui saluran pencernaan.

Fagosit

Sel yang boleh menelan zarah seperti bakteria, mikroorganisma lain, sel darah merah yang berumur, bahan asing, dll.

Farmakokinetik

Kajian metabolisme dan tindakan ubat-ubatan dengan penekanan khusus pada masa yang diperlukan untuk penyerapan, tempoh tindakan, pengedaran dalam badan dan kaedah perkumuhan.

Sifat farmakologi

Separuh hayat ubat, berat molekul, kebolehtelapan, struktur kimia dan kaedah tindakan melalui jalan yang dipengaruhi olehnya.

Farmakologi

Kajian mengenai ubat-ubatan dan asal usulnya, sifat, sifat dan kesannya terhadap organisma hidup.

Fenotip

Ekspresi gen yang ada pada seseorang individu. Ini mungkin dapat dilihat secara langsung (warna mata) atau kelihatan hanya dengan ujian khusus (jenis darah). Beberapa fenotip seperti kumpulan darah sepenuhnya ditentukan oleh keturunan, sementara yang lain mudah diubah oleh ejen persekitaran.

Plasmid

Lingkaran DNA replikasi diri (autonomi) yang berbeza dengan genom kromosom bakteria. Plasmid mengandungi gen yang biasanya tidak penting untuk pertumbuhan atau kelangsungan hidup sel. Beberapa plasmid dapat menyatu ke dalam genom inang, dibina secara buatan di makmal dan berfungsi sebagai vektor (pembawa) dalam pengklonan.

Sel stem yang pelbagai

Sel induk pluripoten manusia adalah sumber saintifik dan perubatan yang unik. Mereka dapat berkembang menjadi sebahagian besar sel dan tisu tubuh yang khusus, seperti sel otot, sel saraf, sel hati, dan sel darah, dan mereka diperbaharui sendiri, menjadikannya mudah untuk penyelidikan, dan berpotensi, untuk tujuan rawatan . Para saintis memperoleh sel-sel unik ini dari embrio manusia dan dari tisu janin

Imbasan tomografi pelepasan positron (PET)

Teknik pengimejan berasaskan komputer yang memberikan gambaran mengenai aktiviti otak dan bukannya strukturnya. Teknik ini mengesan tahap glukosa yang disuntik yang dilabelkan dengan pelacak radioaktif.

Sklerosis lateral primer (PLS)

Penyakit neurologi progresif di mana sel saraf motor atas merosot. Sekiranya neuron motor bawah tidak terjejas dalam dua tahun, penyakit ini biasanya kekal sebagai penyakit motor atas.

Palsy bulbar progresif (PBP)

Keadaan yang bermula dengan kesukaran bercakap, mengunyah dan menelan kerana kemerosotan sel saraf motorik (neuron) yang lebih rendah. Gangguan ini mempengaruhi kira-kira 25 peratus daripada semua orang dengan ALS.

Atrofi otot progresif (PMA)

Penyakit neurologi progresif di mana sel saraf motorik bawah (neuron) merosot.

Protein

Protein adalah molekul besar yang diperlukan untuk struktur, fungsi, dan pengaturan sel, tisu, dan organ tubuh. Setiap protein mempunyai fungsi yang unik. Protein adalah komponen penting otot, kulit, tulang dan badan secara keseluruhan. Protein juga merupakan salah satu daripada tiga jenis nutrien yang digunakan sebagai sumber tenaga oleh tubuh.

Proteomik

Kajian dan pengenalpastian protein yang dihasilkan oleh petunjuk genetik yang dibawa oleh sel.

Protokol

Rancangan yang tepat dan terperinci untuk kajian masalah bioperubatan atau untuk rejimen terapi eksperimen.

Kelumpuhan pseudobulbar

Keadaan yang dicirikan oleh kesukaran bercakap, mengunyah dan menelan. Gejala ini menyerupai gejala bulbar palsy, tetapi keadaan ini juga dicirikan oleh tangisan dan ketawa yang spontan atau tidak bermotivasi.

Laluan piramidal

Kumpulan saluran saraf yang bergerak dari korteks serebrum melalui piramid medulla oblongata di batang otak ke saraf tunjang. Di dalam piramid medula, serat melintasi dari satu sisi otak ke sisi yang bertentangan dengan saraf tunjang, laluan piramidal utuh dalam penyakit Parkinson.

Sinaran

Sinaran tenaga. Istilah "radiasi" juga merujuk pada penggunaan gelombang tenaga untuk mendiagnosis atau merawat penyakit.

Radicava

Ubat preskripsi yang diluluskan oleh Pentadbiran Dadah Persekutuan (FDA) untuk merawat orang dengan ALS. Juga dikenali sebagai edaravone. Radicava memerlukan preskripsi dari profesional penjagaan kesihatan anda.

Julat pergerakan

Sejauh mana sendi akan bergerak dari pemanjangan penuh ke lenturan penuh.

Gegaran rehat

Gegaran, pada anggota badan, meningkat ketika anggota badan dalam keadaan rehat.

Retropulsion

Kecenderungan untuk melangkah ke belakang jika terbongkok dari depan atau ketika memulakan berjalan, biasanya terlihat pada pesakit yang cenderung condong ke belakang kerana masalah keseimbangan.

Ketegaran

Peningkatan daya tahan terhadap pergerakan pasif anggota badan.

Rilutek

Ubat yang diluluskan oleh FDA pertama yang tersedia untuk merawat ALS. Ia menghalang pembebasan glutamat, dan memperpanjang umur kira-kira tiga bulan. Riluzole adalah nama generik Rilutek.

Rantai panjang, biasanya hanya sehelai. Fungsi utama RNA adalah sintesis protein dalam sel. Walau bagaimanapun, RNA terlibat dalam pelbagai cara dalam proses penyataan dan penindasan maklumat keturunan.Tiga jenis molekul RNA yang berbeza secara fungsional adalah: (1) RNA messenger (mRNA) yang terlibat dalam penghantaran maklumat DNA, (2) RNA ribosom (rRNA) yang membentuk mesin fizikal proses sintetik, dan ( 3) transfer RNA (tRNA) yang juga merupakan bahagian fungsional lain dari mesin sintesis protein.

Laluan pentadbiran

Cara yang berbeza di mana ubat dapat disampaikan (iaitu intravena, intrathecally, intramuscularly, oral).

Sklerosis

Pengerasan dalam sistem saraf, terutama otak dan saraf tunjang, disebabkan oleh degenerasi unsur-unsur saraf seperti selubung myelin.

Serotonin

Neurokimia penting yang kesannya pada otak manusia termasuk peningkatan mood. Pengeluaran serotonin di otak ditingkatkan dengan pengambilan triptofan asid amino (prekursor kimia kepada serotonin) dan Prozac anti-depresan farmasi (produk tanda dagang Eli Lilly & amp Company). Pada tahun 1997, Marianne Regard dan Theodor Landis mendapati bahawa manusia yang menderita lesi hemoragik di otak (penyebab pengaktifan / pengeluaran serotonin yang tidak normal) sering menjadi "penggemar kuliner yang bersemangat."

Sialorea
Kesan sampingan

Tindakan atau kesan ubat selain yang diinginkan. Biasanya ia adalah kesan yang tidak diingini seperti mual, sakit kepala, insomnia, reaksi toksik akut atau interaksi ubat.

Ujian SOD

Bob Brown di Massachusetts General Hospital sedang menyiapkan projek ini. Ujian SOD menggunakan gen SOD mutan dan serangkaian ubat yang disampaikan kepada sel SOD yang berupaya mencegah kematian sel. Dia telah meneliti kira-kira 400 ubat dan sejauh ini mempunyai 14 hits. Ujian ujian ini masih dijalankan.

Somatostatin

Bahan kimia yang diperlukan untuk komunikasi antara sel saraf.

Kekejangan

Keadaan di mana otot atau sekumpulan otot berkontrak secara tidak sengaja.

Saraf tunjang

Sebahagian daripada sistem saraf pusat memanjang dari pangkal tengkorak melalui vertebra pada ruang tulang belakang. Ini berterusan dengan batang otak, dan seperti otak ia terbungkus dalam selubung tiga selaput. Tiga puluh satu pasang saraf tunjang timbul dari sisi saraf tunjang. Saraf tulang belakang membawa maklumat dari saraf badan ke otak dan isyarat dari otak ke badan.

Atrofi otot tulang belakang (SMA)

Penyakit neurologi keturunan di mana hanya sel saraf motorik bawah yang terjejas.

Pemindahan sel stem

Pemindahan sel stem dari pelbagai sumber telah memberikan peningkatan dalam model penyakit neurodegeneratif tulang belakang haiwan seperti strok, epilepsi, Parkinson dan kecederaan saraf tunjang. Percubaan manusia menjanjikan, tetapi tidak lengkap.

Sel stem

Sel yang dapat dibezakan menjadi banyak jenis sel yang berbeza apabila dikenakan isyarat biokimia yang betul. Sel stem adalah pendekatan terapi baru yang menjanjikan untuk merawat gangguan CNS. Sel induk yang paling serba boleh, disebut sel induk pluripoten, terdapat pada hari-hari pertama setelah telur disenyawakan oleh sperma. Para penyelidik percaya bahawa mereka dapat membujuk sel induk untuk menjadi tisu apa sahaja yang diperlukan oleh pesakit. Sel stem berasal dari embrio, sumsum tulang dan tali pusat. Lihat STEM CELL GLOSSARY untuk mengetahui lebih lanjut

Striatum

Sebahagian daripada ganglia basal, ia adalah sekumpulan besar sel saraf, yang terdiri daripada nukleus caudate dan putamen, yang mengawal pergerakan, keseimbangan, dan berjalan neuron dari striatum memerlukan dopamin berfungsi.

Strok

Juga disebut "serangan otak" dan berlaku ketika sel-sel otak mati kerana aliran darah yang tidak mencukupi. 20% kes adalah pendarahan di otak yang disebabkan oleh pecah atau kebocoran dari saluran darah. 80% kes juga dikenali sebagai "stroke schemic", atau pembentukan bekuan darah di dalam kapal yang membekalkan darah ke otak.

Pendarahan subarachnoid

Serangan otak yang berlaku ketika saluran darah di permukaan otak pecah dan berdarah ke ruang antara otak dan tengkorak (tetapi tidak ke otak itu sendiri).

Substantia nigra

Sekumpulan kecil sel saraf berpigmen hitam di otak yang menghasilkan dopamin. Mesej dari substantia nigra dihantar ke striatum.

Superoksida disutase

Enzim yang merosakkan superoksida. Satu bentuk enzim mengandungi mangan dan yang lain mengandungi zink. Superoksida adalah bentuk oksigen yang sangat reaktif. Untuk ALS, 20% daripada jumlah populasi pesakit mempunyai mutasi pada gen tembaga / zink superoksida dismutase jenis SOD1. SOD1 biasanya memecah radikal bebas, tetapi SOD1 mutan tidak dapat melakukan fungsi ini. Untuk maklumat lebih lanjut, lihat http://www.alsa.org/research/about-als-research/sod1.html.

Gegaran berterusan (postural)

Gegaran anggota badan yang meningkat apabila anggota badan diregangkan.

Sinaps

Jurang kecil antara hujung serat saraf di mana impuls saraf berlalu dari satu neuron ke neuron yang lain pada sinaps, impuls menyebabkan pelepasan neurotransmitter, yang meresap di celah dan memicu impuls elektrik pada neuron seterusnya.

Indeks terapi

Kaedah umum untuk mengukur dos berkesan ubat dan ketoksikannya.

Trombus
Ketoksikan

Tahap, kualiti atau tahap keracunan.

Toksikologi

Bahagian sains perubatan dan biologi yang berkaitan dengan dadah. Para saintis mengkaji tindakan kimia dan farmakologi mereka, dan menetapkan penawar dan rawatan manifestasi toksik, pencegahan keracunan, dan kaedah untuk mengawal pendedahan kepada bahan berbahaya.

Toksin

Bahan beracun dari haiwan atau tumbuhan.

Transgenik

Organisma yang sperma atau telurnya mengandungi bahan genetik yang berasal dari organisma selain daripada ibu bapa atau sebagai tambahan kepada bahan genetik ibu bapa.

Rawatan

Pengurusan perubatan atau pembedahan pesakit. Apa-apa prosedur khusus yang digunakan untuk menyembuhkan atau memperbaiki penyakit atau keadaan patologi.

Gegaran

Gegaran berirama anggota badan, kepala, mulut, lidah atau bahagian badan yang lain secara semula jadi.

Faktor Trofik

Salah satu kelas protein yang membantu menjaga kesihatan sel.

Tirosin

Asid amino dari mana dopamin dibuat.

Neuron motor atas

Sel saraf (motor neuron) berasal dari korteks motor otak dan berjalan melalui saraf tunjang.

Vaksin

Apa-apa bahan, yang mengandungi antigen di permukaannya, yang menyebabkan pengaktifan sistem imun haiwan tanpa menyebabkan penyakit sebenarnya. Komponen sistem imun haiwan (mis. Antibodi) kemudian disiapkan untuk dengan cepat menghilangkan patogen tertentu ketika mereka kemudian memasuki tubuh.

Vektor

Ejen itu digunakan (oleh penyelidik) untuk membawa gen baru ke dalam sel. Plasmid pada masa ini adalah vektor pilihan, walaupun virus dan bakteria lain semakin banyak digunakan untuk tujuan ini.

Jirim putih

Tisu saraf berwarna pucat daripada bahan kelabu kerana mengandungi serat saraf dengan sejumlah besar bahan penebat (myelin). Bahan putih tidak mengandungi sel saraf. Di otak, bahan putih terletak di lapisan kelabu korteks serebrum.

Wobbler

Wobbler adalah model penyakit neurodegeneratif yang muncul secara kebetulan di tikus makmal. Oleh kerana ia mempunyai fenotip yang sangat berharga yang meniru ALS dan penyakit neuron motorik lain, ia dijaga dengan pembiakan. Oleh kerana ia adalah mutasi yang muncul secara spontan, saat ini kami tidak memiliki informasi di mana genom tikus terdapat mutasi penghasil ALS. Pada masa ini penyiasat sedang berusaha untuk mengenal pasti lokasi mutasi pada tetikus. Pelbagai terapi telah diuji dalam model ini dan kebanyakan ubat yang berfungsi dalam model ini juga berfungsi dalam model ALS genetik (SOD1G93A). Oleh itu, nampaknya ini adalah model yang baik untuk pemeriksaan dadah.

ZVAD-FMK

Ubat yang memperpanjang umur tikus ALS sebanyak 21 peratus. Kajian menyimpulkan bahawa walaupun zVAD-FMK membantu tikus, ubat ini terlalu toksik untuk digunakan oleh manusia. Ini adalah penghambat caspase (bunuh diri sel) dan protease (enzim yang memotong protein menjadi cincang untuk dikitar semula) dan ALS-TDF kini bekerjasama dalam pengembangan ubat-ubatan yang lebih selamat yang mempengaruhi jalan yang sama. Terdapat dua versi baru zVAD-FMK yang kini dalam ujian perumusan di Yayasan.


Keluarga TGF-β

Pembaikan otot rangka dikendalikan oleh pelbagai faktor ekstraselular, misalnya, HGF, FGFs, IGFs, PDGF dan TGF-β (Brzoska et al., 2011 Ciemerych et al., 2011 Philippou et al., 2012). Antaranya faktor pertumbuhan hepatosit (HGF) mencetuskan pengaktifan sel satelit sepi dan juga mendorong angiogenesis (Miller et al., 2000 Karalaki et al., 2009). Ahli keluarga faktor pertumbuhan Fibroblast (FGF) (iaitu, FGF-1, -2, -4, -6 dan -9) ditunjukkan untuk mendorong percambahan myoblast dan fibroblas yang sudah diaktifkan dan juga untuk mempromosikan angiogenesis (Floss et al., 1997) Kastner et al., 2000). Sayafaktor pertumbuhan seperti nsulin I dan II (IGFs I dan II) merangsang percambahan dan pembezaan myoblas (Adams dan McCue, 1998 Mourkioti dan Rosenthal, 2005 Ciemerych et al., 2011). Keluarga TGF-β merangkumi beberapa faktor yang mengawal spektrum luas kejadian selular - dari pembahagian sel hingga pembezaan dan pematangan tisu. Sebilangan TGF-β, seperti TGF-β1, diketahui mendorong perkembangan fibrosis yang berkaitan dengan penyembuhan luka dan turut serta dalam tindak balas keradangan (McLennan dan Koishi, 2002 Mauviel, 2005 Li et al., 2006 Kollias dan McDermott, 2008 MacDonald) dan Cohn, 2012).

Anggota keluarga TGF-β pertama ditemui pada awal tahun 80-an sebagai hasil kajian barah di mana Roberts et al. (1980) berusaha mengasingkan polipeptida yang bertanggungjawab untuk transformasi sel. Hasilnya, polipeptida baru, yang awalnya disebut faktor pertumbuhan sarkoma (SGF) yang mampu mendorong perubahan morfologi koloni fibroblas tikus - mereka menjadi lebih besar, dikenal pasti. Penyelidikan lebih lanjut menyebabkan kesimpulan bahawa aktiviti SGF dapat dikaitkan dengan sekurang-kurangnya dua faktor yang dicirikan oleh fungsi yang berbeza. Sebagai rujukan kepada sifat transformasi mereka, mereka dipanggil mengubah faktor pertumbuhan α dan β (TGF-α dan TGF-β) (Anzano et al., 1982 Roberts et al., 1983). TGF-α pada mulanya diakui sebagai mitogen hepatosit yang kuat (Mead dan Fausto, 1989), sementara TGF-β kerana dapat mendorong pertumbuhan fibroblas dan pengeluaran kolagen (Roberts et al., 1986 Sporn et al., 1986).

Pada masa ini, keluarga TGF-β terbahagi kepada dua subkumpulan - BMP / GDF (protein morfogenetik tulang / faktor pertumbuhan dan pembezaan) dan TGF-β / aktivin. Pembahagian tersebut berdasarkan perbezaan aktiviti dan corak ekspresi mereka. Subkumpulan BMP / GDF merangkumi faktor-faktor seperti BMP2, BMP4, osteogenin dan myostatin, yang digambarkan sebagai faktor-faktor yang mendorong tidak hanya perkembangan tulang rawan dan tulang, seperti yang disarankan oleh namanya, tetapi juga proses lain, seperti pembezaan neuron dan organogenesis jantung dan ginjal. Subkumpulan TGF-β / activin mengandungi tiga isoform TGF-β (TGF-β1, TGF-β2 dan TGF-β3) dan aktivin, iaitu, aktivin A dan inhibin (Mauviel, 2005 Stern, 2005 Tsumaki dan Yoshikawa, 2005 Wan dan Cao, 2005 Zimowska, 2006 Makanji et al., 2014). Faktor-faktor ini terbukti dapat mengawal banyak proses, termasuk misalnya, pembentukan myotube, pengembangan dan pemeliharaan neuron motorik atau pengembangan fibrosis.


Pengaruh Penyakit Ginjal pada Metabolisme Protein dan Asid Amino

B. Workeneh, William E. Mitch, dalam Pengurusan Pemakanan Penyakit Ginjal, 2013

Myostatin dan Peraturan Pembaziran Protein Otot

Myostatin adalah anggota faktor pertumbuhan transformasi-β (keluarga TGF-β protein yang dirembeskan) tetapi tidak seperti TGF-β myostatin terutama dinyatakan dalam otot rangka (tahap rendah terdapat pada otot jantung dan tisu adiposa). Pada otot rangka, prekursor myostatin, prepromyostatin, dibelah menjadi promyostatin, yang berfungsi menghasilkan "kompleks laten" yang tidak aktif. Myostatin dibebaskan dari kompleks ini dan kemudian boleh mengikat reseptor aktivin jenis-2 afinitas tinggi (ActRIIB) yang terdapat pada membran otot [58]. Pengaktifan reseptor ini membawa kepada fosforilasi faktor transkripsi SMAD yang mengatur transkripsi gen. Terutama, ahli keluarga TGF-β yang lain (misalnya, activin A) dapat mengikat ActRIIB dan merangsang jalur isyarat intraselular yang sama (Rajah 1.2).

RAJAH 1.2. Myostatin dan activin memberi isyarat pada otot. Myostatin atau activin mengikat reseptor activin jenis IIB (ActRIIB) pada membran otot dan apabila ia menjadi redup, terdapat pengambilan dan pengaktifan transmembran kinase reseptor activin jenis I (ALK4 atau ALK5). Kinase memulakan lata isyarat intraselular: Smad2 dan Smad3 menjadi fosforilasi untuk membentuk heterodimer dan merekrut Smad4 menjadi kompleks yang berpindah ke inti untuk mengikat Elemen Pengikat Smad yang mengatur transkripsi gen tindak balas hilir. Di sebelah kanan, faktor transkripsi forkhead (FoxO) disfosforilasi, masukkan nukleus dan aktifkan transkripsi ligase E3 khusus atrofi MuRF1 dan Atrogin1. Ligase ubiquitin E3 ini memberikan kekhususan yang membawa kepada penurunan protein kontraktil otot oleh proteasome.

(Gambar dari Isu dalam Dialisis, Disunting oleh Stephen Z. Fadem, Nova Science Publishers, Inc., New York, 2012, halaman 157, Rajah 2). Angka ini dihasilkan semula dengan warna di bahagian plat warna.

Terdapat banyak bukti genetik bahawa myostatin memainkan peranan penting dalam mengatur massa dan fungsi otot rangka. Sebagai contoh, penghapusan gen myostatin pada tikus menyebabkan peningkatan dramatik dalam ukuran dan bilangan serat otot rangka [46]. Selain fenotip tikus, lembu, domba, anjing dan manusia yang mengalami mutasi myostatin kehilangan fungsi akan menunjukkan peningkatan besar dalam jisim otot [59-61]. Mutasi myostatin ini dapat mempengaruhi prestasi atletik: anjing whippet yang mempunyai satu salinan mutasi myostatin adalah antara anjing terpantas dalam perlumbaan [60]. Tetapi, whippets yang mempunyai dua salinan mutasi yang sama dicirikan oleh banyak otot, mereka tidak memenangi perlumbaan. Begitu juga, polimorfisme myostatin pada kuda berketurunan elit menunjukkan bahawa kuda-kuda ini mempunyai kelebihan yang menentukan dari segi kepesatan [62]. Oleh kerana kekurangan myostatin menghasilkan hipertrofi otot dan dapat meningkatkan prestasi fizikal, pembaziran otot mungkin disekat dengan memanipulasi myostatin dan ini boleh menjadi asas untuk strategi terapi.


CH103: Kimia Kesihatan Bersekutu

Teks ini diterbitkan di bawah perlesenan Creative Commons. Untuk merujuk karya ini, sila klik di sini .

7.1 Apa itu Metabolisme?

7.2 Jenis Reaksi Biologi yang Biasa

7.3 Reaksi Pengoksidaan dan Pengurangan dan Penghasilan ATP

7.4 Spontaniti Reaksi

7.5 Tindakbalas Perantaraan Enzim

7.6 Pengenalan Farmakologi

7.7 Ringkasan Bab

7.8 Rujukan

7.1 Apa itu Metabolisme?

Metabolisme adalah sekumpulan tindak balas kimia yang dapat bertahan hidup dalam organisma. Kami telah melihat contoh proses metabolik dalam metabolit primer dan sekunder yang dibahas dalam Bab 6. Secara keseluruhan, tiga tujuan utama metabolisme adalah: (1) penukaran makanan menjadi tenaga untuk menjalankan proses selular (2) penukaran makanan / bahan bakar untuk membina blok untuk protein, lipid, asid nukleik, dan karbohidrat dan (3) penghapusan produk sisa. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini membolehkan organisma tumbuh dan berkembang biak, mengekalkan strukturnya, dan bertindak balas terhadap persekitarannya. (Kata metabolisme juga dapat merujuk kepada jumlah semua reaksi kimia yang terjadi pada organisma hidup, termasuk pencernaan dan pengangkutan zat ke dalam dan antara sel yang berlainan, dalam hal ini kumpulan reaksi yang dijelaskan di atas disebut sel metabolisme menengah. )

Reaksi metabolik boleh dikategorikan sebagai katabolik& # 8211 yang mogok sebatian (misalnya, pemecahan protein menjadi asid amino semasa pencernaan) atau anabolik & # 8211 yang membina (sintesis) sebatian (seperti protein, karbohidrat, lipid, dan asid nukleik). Biasanya, katabolisme membebaskan tenaga, dan anabolisme menghabiskan tenaga.

Rajah 7.1 Reaksi Katabolik dan Anabolik. Reaksi katabolik melibatkan pemecahan molekul menjadi komponen yang lebih kecil, sedangkan reaksi anabolik membina molekul yang lebih besar dari molekul yang lebih kecil. Reaksi katabolik biasanya membebaskan tenaga sedangkan proses anabolik biasanya memerlukan tenaga.

Reaksi kimia metabolisme disusun menjadi jalur metabolik, di mana satu bahan kimia diubah melalui serangkaian langkah menjadi bahan kimia lain, setiap langkah difasilitasi oleh enzim tertentu. Enzim sangat penting untuk metabolisme kerana enzim bertindak sebagai pemangkin & # 8211 mereka membenarkan tindak balas berjalan lebih cepat. Sebagai tambahan, enzim dapat menyediakan mekanisme sel untuk mengatur kadar reaksi metabolik sebagai tindak balas terhadap perubahan dalam lingkungan sel atau isyarat dari sel lain, melalui pengaktifan atau penghambatan aktiviti enzim. Enzim juga membolehkan organisma mendorong reaksi yang diingini yang memerlukan tenaga yang tidak akan berlaku dengan sendirinya, dengan menggabungkannya dengan reaksi spontan yang melepaskan tenaga. Bentuk enzim sangat penting untuk fungsi enzim kerana ia menentukan pengikatan spesifik suatu reaktan. Ini boleh berlaku oleh a kunci dan model kunci di mana reaktan adalah bentuk yang tepat dari tempat pengikatan enzim, atau oleh model fit teraruh, di mana hubungan reaktan dengan protein menyebabkan bentuk protein berubah untuk mengikat pada reaktan.

Rajah 7.2 Mekanisme Pengikatan Substrat Enzim. (A) Dalam Model Kunci dan Kunci, substrat masuk ke tapak aktif enzim tanpa perlu dilakukan pengubahsuaian lebih lanjut terhadap bentuk enzim. (B) Dalam Model Fit Induced, interaksi substrat dengan enzim menyebabkan bentuk enzim berubah agar lebih sesuai dengan substrat dan memediasi reaksi kimia.

Gambar 7.2A diubahsuai dari Socratic dan Gambar 7.2B diubahsuai dari Concepts in Biology

7.2 Jenis Reaksi Biologi yang Biasa

Dalam sistem biologi terdapat enam kelas reaksi biokimia utama yang dimediasi oleh enzim. Ini termasuk reaksi pemindahan kumpulan, pembentukan / penyingkiran ikatan rangkap karbon-karbon, reaksi isomerisasi, reaksi ligasi, reaksi hidrolisis, dan reaksi pengurangan oksidasi. Bahagian ini akan memberi anda pengenalan ringkas mengenai enam jenis tindak balas ini dan kemudian bahagian berikut akan memfokuskan lebih mendalam mengenai pengurangan pengoksidaan dan bagaimana mereka penting untuk pembentukan bentuk utama tenaga selular, adenosin trifosfat (ATP) . Perhatikan bahawa semua jenis tindak balas ini memerlukan pemangkin enzim (biasanya protein tertentu) untuk mempercepat kadar tindak balas dalam sistem biologi.

Reaksi Pemindahan Kumpulan

Dalam reaksi pemindahan kumpulan, kumpulan berfungsi akan dipindahkan dari satu molekul yang berfungsi sebagai molekul penderma ke molekul lain yang akan menjadi molekul akseptor.Pemindahan kumpulan fungsian amina dari satu molekul ke molekul yang lain adalah contoh biasa dari jenis tindak balas ini dan ditunjukkan dalam Rajah 7.3 di bawah.

Rajah 7.3 Pemindahan Kumpulan Berfungsi Amine. Reaksi pemindahan kumpulan yang biasa dalam sistem biologi adalah reaksi yang digunakan untuk menghasilkan asid α-amino yang kemudian dapat digunakan untuk sintesis protein. Dalam tindak balas ini, satu asid α-amino berfungsi sebagai molekul penderma dan asid α-keto (molekul ini mengandungi kumpulan fungsi asid karboksilik dan kumpulan fungsional keton yang dipisahkan oleh satu α-karbon) berfungsi sebagai penerima. Dalam molekul akseptor, oksigen karbonil digantikan dengan kumpulan fungsi amina, sedangkan dalam molekul penderma, kumpulan fungsi amina digantikan oleh oksigen yang membentuk kumpulan fungsi keton baru.

Pembentukan / Pembuangan Ikatan Berkembar Karbon-Karbon

Reaksi yang memediasi pembentukan dan penyingkiran ikatan berganda karbon-karbon juga sering berlaku dalam sistem biologi dan dikatalisis oleh kelas enzim yang disebut lyases. Pembentukan atau penyingkiran ikatan berganda karbon-karbon juga digunakan dalam reaksi kimia organik sintetik untuk membuat molekul organik yang diinginkan. Salah satu jenis reaksi ini dipanggil a tindak balas penghidrogenan, di mana molekul hidrogen (H2) ditambahkan merentas ikatan berganda C-C, mengurangkannya menjadi ikatan tunggal C-C. Sekiranya ini dilakukan dengan menggunakan minyak tak jenuh, lemak tak jenuh dapat ditukar menjadi lemak tepu (Gambar 7.4). Jenis tindak balas ini biasanya dilakukan untuk menghasilkan minyak hidrogenasi separa yang mengubahnya dari cecair pada suhu bilik menjadi pepejal. Marjerin yang diperbuat daripada minyak sayuran dibuat dengan cara ini. Malangnya, hasil sampingan dari tindak balas ini adalah pembentukan TAGS yang mengandung trans ikatan berganda. Setelah bahaya kesihatan memakan lemak trans diakui, Pentadbiran Makanan dan Dadah (FDA) melarang kemasukan trans lemak dalam produk makanan. Larangan ini dilaksanakan pada musim panas 2015 dan memberi tiga tahun kepada pembuat makanan untuk menghilangkannya dari bekalan makanan, dengan tarikh akhir 18 Jun 2018.

Rajah 7.4 Hidrogenasi Minyak untuk Menghasilkan Margarin. Minyak tak jenuh dapat dihidrogenasi sebahagian atau sepenuhnya untuk menghasilkan asid lemak tepu untuk menghasilkan marjerin yang akan tetap padat pada suhu bilik. Penambahan atom hidrogen baru untuk menghasilkan hidrokarbon tepu ditunjukkan dengan warna kuning pada produk akhir.

Foto atas disediakan oleh Cottonseed Oil dan gambar bawah disediakan oleh Littlegun

Reaksi Isomerisasi

Dalam tindak balas isomerisasi satu molekul disusun sedemikian rupa sehingga mengekalkan formula molekul yang sama tetapi kini mempunyai susunan ikatan atom yang berbeza membentuk struktur atau stereoisomer. Penukaran glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat adalah contoh reaksi isomerisasi yang baik dan ditunjukkan dalam gambar 7.5

Rajah 7.5 Isomerisasi Glukosa 6-fosfat kepada Fruktosa 6-fosfat.

Reaksi Ligasi

Reaksi ligasi gunakan tenaga ATP untuk bergabung bersama dua molekul. Contoh tindak balas semacam ini adalah penggabungan asid amino dengan molekul RNA pemindahan (tRNA) semasa sintesis protein. Semasa sintesis protein, molekul tRNA membawa setiap asid amino ke ribosom di mana ia dapat dimasukkan ke dalam urutan protein yang baru tumbuh. Untuk melakukan ini, molekul tRNA mesti dilekatkan pada asid amino yang sesuai. Enzim khusus boleh didapati dipanggil amino acyl & # 8211 tRNA synthetases yang menjadi penghasil reaksi ini. Enzim synthetase menggunakan tenaga ATP untuk melekatkan asid amino secara kovalen ke molekul tRNA. Gambarajah proses ini ditunjukkan dalam Rajah 7.6. Untuk setiap 20 asid amino, terdapat molekul tRNA dan enzim synthetase tertentu yang akan memastikan lampiran asid amino yang betul dengan molekul tRNAnya.

Rajah 7.6 Reaksi Ligasi Melampirkan Methionine secara kovalen dengan tRNA yang sesuai. Enzim sintetase amino-acyl tRNA untuk metionin (ditunjukkan dengan warna biru) melampirkan kovalen metionin (merah jambu muda) dengan molekul metionin tRNA (merah jambu gelap). Tindak balas ini memerlukan tenaga yang diberikan dari pemecahan molekul ATP menjadi AMP, melepaskan tenaga dengan pemecahan ikatan fosfat menjadi dua ion fosfat bukan organik (2 Pi).

Reaksi Hidrolisis

Pengelasan bagi tindak balas hidrolisis merangkumi kedua-dua reaksi ke depan yang melibatkan penambahan air ke molekul untuk memecahnya atau reaksi sebaliknya yang melibatkan penyingkiran air untuk bergabung molekul bersama-sama, disebut sintesis penyahhidratan (atau pemeluwapan)(Gambar 7.7) .Apabila air ditambahkan ke molekul untuk memecahnya menjadi dua molekul reaksi ini dipanggil hidrolisis. Istilah & # 8216lisis& # 8216 bermaksud berpisah, dan istilahnya & # 8216hydro& # 8216 merujuk kepada air. Oleh itu, istilah hidrolisis bermaksud berpisah dengan air. Kebalikan dari reaksi itu melibatkan penyingkiran air dari dua molekul untuk menyatukannya menjadi molekul yang lebih besar. Oleh kerana kedua molekul kehilangan air, mereka berada dehidrasi. Oleh itu, pembentukan molekul melalui penyingkiran air dikenali sebagai sintesis penyahhidratan. Oleh kerana air juga merupakan hasil sampingan dari reaksi ini, mereka juga biasa disebut sebagai reaksi kondensasi. Seperti yang telah kita lihat dalam Bab 6, pembentukan kelas utama makromolekul dalam tubuh (protein, karbohidrat, lipid, dan asid nukleik) terbentuk melalui sintesis penyahhidratandi mana air dikeluarkan dari molekul (Rajah 7.x). Semasa pencernaan normal molekul makanan kita, makromolekul utama dipecah menjadi blok bangunan mereka melalui proses hidrolisis.

Rajah 7.7 Sintesis Hidrolisis dan Dehidrasi. Tindak balas hidrolisis memantapkan pemecahan polimer yang lebih besar ke dalam blok bangunan monomer mereka dengan penambahan air ke molekul. Sebaliknya tindak balas adalah sintesis dehidrasi, di mana air dikeluarkan dari blok bangunan monomer untuk membuat struktur polimer yang lebih besar.

Seperti yang anda pelajari dalam Bab 6, makromolekul utama dibina dengan mengumpulkan subunit monomer berulang melalui proses sintesis dehidrasi. Menariknya, unit fungsi organik yang digunakan dalam proses sintesis dehidrasi untuk setiap jenis makromolekul utama mempunyai persamaan antara satu sama lain. Oleh itu, adalah berguna untuk melihat reaksi bersama (Rajah 7.8)

Rajah 7.8 Reaksi Sintesis Dehidrasi Terlibat dalam Pembentukan Makromolekul. Tindak balas organik utama yang diperlukan untuk biosintesis lipid, asid nukleik (DNA / RNA), protein, dan karbohidrat ditunjukkan. Perhatikan bahawa dalam semua tindak balas, terdapat kumpulan berfungsi yang mengandungi dua kumpulan penarik elektron (asid karboksilik, asid fosforik dan hemiacetal masing-masing mempunyai dua atom oksigen yang melekat pada atom karbon atau atom fosforus). Ini membentuk atom pusat yang reaktif sebahagiannya positif (karbon dalam hal asid karboksilat dan hemiacetal, atau fosforus dalam hal asid fosforik) yang boleh diserang oleh oksigen atau nitrogen elektronegatif dari kumpulan berfungsi alkohol atau amina.

Pembentukan ester dan sebatian yang berkaitan, amida, fosforester, dan asetal dibentuk oleh sintesis dehidrasi, yang melibatkan kehilangan air. Mekanisme tindak balas untuk setiap tindak balas ini sangat serupa. Mari & # 8217s melihat pembentukan hubungan ester sebagai contoh (Rajah 7.9).

Rajah 7.9 Mekanisme Tindak Balas Pembentukan Ester. (1) Mekanisme tindak balas ini disusun berdasarkan sifat kumpulan fungsi asid karboksilik. Kehadiran oksigen karbonil dan kumpulan fungsional alkohol menimbulkan keadaan penarikan elektron, di mana atom oksigen elektronegatif menarik elektron menjauh dari atom karbon pusat. Ini menimbulkan situasi yang sangat polar, di mana karbon pusat mempunyai watak positif separa yang kuat. (2) Karakter positif separa atom karbon pusat asid karboksilik menarik salah satu kumpulan elektron pasangan tunggal dari kumpulan berfungsi alkohol, ditunjukkan dengan warna merah. Ini membolehkan ikatan kovalen baru terbentuk antara kumpulan berfungsi alkohol dan kumpulan fungsi asid karboksilik. Ini mewujudkan perantaraan yang mempunyai lima ikatan yang melekat pada karbon pusat dan tiga ikatan yang melekat pada atom oksigen alkohol yang masuk. (3) Perantaraan dengan lima ikatan dengan karbon pusat tidak stabil dan biasanya tidak akan terbentuk, namun kehadiran oksigen karbonil menjadikan reaksi lebih baik. Ia akan dapat menyerap potensi elektron tambahan di sekitar atom karbon pusat buat sementara waktu, kerana sifat elektronegatifnya dan ikatan berganda akan beralih sementara ke oksigen pusat membentuk pasangan tunggal sebagai perantaraan. (4) Pasangan ekstra tunggal pada oksigen karbonil beralih ke bawah untuk mereformasi ikatan berganda dengan karbon pusat. (5) Ini menyebabkan pasangan elektron bersama antara atom karbon pusat dan kumpulan fungsi alkohol asal beralih ke alkohol, memutuskan ikatan kovalen. (6) Pasangan elektron bebas tunggal pada kumpulan alkohol bebas mengambil proton dari kumpulan alkohol masuk baru yang membentuk molekul air dan struktur ester terakhir.

Semua reaksi sintesis dehidrasi yang ditunjukkan untuk makromolekul utama mempunyai mekanisme tindak balas yang serupa dengan yang ditunjukkan untuk pembentukan ikatan ester. Perhatikan bahawa sebaliknya tindak balas menunjukkan hidrolisis hubungan ikatan dengan penambahan molekul air merentasi ikatan. Ini mengembalikan kumpulan berfungsi yang asal, asid karboksilik dan alkohol dalam kes ester.

Reaksi Pengoksidaan-Pengurangan

Seorang tindak balas pengurangan pengoksidaan (redoks) adalah sejenis tindak balas kimia yang melibatkan pemindahan elektron antara dua atom atau sebatian. Bahan yang kehilangan elektron dikatakan teroksidasi, sementara zat yang memperoleh elektron dikatakan berkurang. Redoksreaksi selalu berlaku bersama. Sekiranya satu molekul dioksidakan, maka molekul lain harus dikurangkan (iaitu. Elektron tidak keluar dari udara nipis untuk ditambahkan ke sebatian, mereka mesti selalu datang dari suatu tempat!).

Perubahan komposisi elektron dapat dinilai dalam perubahan keadaan pengoksidaan (atau bilangan)atom. Oleh itu, sebuah tindak balas pengurangan pengoksidaan adalah tindak balas kimia di mana keadaan pengoksidaan (bilangan) molekul, atom, atau ion berubah dengan memperoleh atau kehilangan elektron. Kami akan belajar bagaimana menilai keadaan pengoksidaan molekul dalam bahagian ini. Secara keseluruhan, reaksi redoks adalah perkara biasa dan penting bagi beberapa fungsi asas kehidupan, termasuk fotosintesis, pernafasan, pembakaran, dan kakisan atau karat.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.10, mnemonik yang mudah untuk membantu anda mengingati anggota mana yang memperoleh elektron dan anggota mana yang kehilangan elektron adalah & # 8216LEO singa mengatakan GER & # 8217, di mana LEO bermaksud Lose Ekuliah = Oxidized dan GER bermaksud Gain Ekuliah = Rterpelajar.

Rajah 7.10. Peraturan Pengoksidaan dan Pengurangan. Mnemonic LEO singa mengatakan GER adalah cara yang berguna untuk mengingati konsep utama reaksi Pengoksidaan-Pengurangan, mencatat bahawa ketika molekul Loses Esekatan itu Oxidized (LEO, dan apabila molekul Gains Epensyarah itu Rterpengaruh (GER).

Peraturan untuk Menetapkan Negara Pengoksidaan

The keadaan pengoksidaan unsur sepadan dengan bilangan elektron, e & # 8211, bahawa atom kehilangan atau bertambah semasa ikatan ion, atau kelihatan kehilangan / butir ketika bergabung dalam ikatan kovalen dengan atom lain dalam sebatian. Dalam menentukan keadaan pengoksidaan atom, terdapat tujuh garis panduan untuk diikuti:

  1. Keadaan pengoksidaan atom dalam bentuk unsurnya adalah 0. (Ini termasuk bentuk unsur yang berlaku sebagai molekul diatom. Contohnya, setiap oksigen dalam molekul O2, mempunyai keadaan pengoksidaan = 0.)
  2. Keadaan pengoksidaan total semua atom dalam a spesies neutral ialah 0 dan dalam ion sama dengan cas ion. (Contohnya, keadaan pengoksidaan keseluruhan NaCl = 0, walaupun keadaan pengoksidaan Na + dalam ikatan ini adalah +1 dan keadaan pengoksidaan atom klorin, Cl & # 8211, adalah -1. Apabila anda menambahkannya bersama-sama mereka sama dengan 0. Dalam kes ion, cas keseluruhan selalu ditunjukkan. Contohnya, cas keseluruhan ion OH & # 8211 adalah -1, sementara oksigen dalam OH & # 8211 mempunyai keadaan pengoksidaan -2 dan hidrogen mempunyai keadaan pengoksidaan +1.)
  3. Logam Kumpulan 1 mempunyai keadaan pengoksidaan +1 dan Kumpulan 2 keadaan pengoksidaan +2 apabila mereka terlibat dalam ikatan ion.
  4. Keadaan pengoksidaan fluor adalah -1 dalam sebatian
  5. Hidrogen umumnya mempunyai keadaan pengoksidaan +1 dalam sebatian
  6. Oksigen secara amnya mempunyai keadaan pengoksidaan -2 dalam sebatian
  7. Dalam sebatian logam binari, unsur Kumpulan 17 (atau 7A) mempunyai keadaan pengoksidaan -1, Kumpulan 16 (atau 6A) -2, dan Kumpulan 15 (atau 5A) -3.
  8. Keadaan pengoksidaan atom lain dikira berdasarkan peraturan 1-7.

Pembakaran reaksi hampir selalu melibatkan oksigen dalam bentuk O2, dan hampir selalu eksotermik, bermaksud mereka menghasilkan haba. Reaksi kimia yang mengeluarkan cahaya dan haba disebut sebagai & # 8220 pembakaran & # 8221 Pembakaran lengkap sebatian karbon menghasilkan pengeluaran karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). Perhatikan bahawa karbon boleh wujud dalam pelbagai keadaan pengoksidaan, biasanya dari -4 hingga +4. Pembakaran bahan bakar yang memberikan tenaga untuk mengekalkan peradaban kita dan metabolisme makanan yang membekalkan tenaga yang membuat kita hidup baik melibatkan reaksi redoks.

Semua tindak balas pembakaran juga merupakan tindak balas redoks. Formula umum untuk tindak balas pembakaran adalah:

C x H y + O 2 → C O 2 + H 2 O

Satu contoh khusus ialah pembakaran asetilena (C2H2dalam obor:

2C2H2 + 5O2 → 4CO2 + 2H2O

Oksigen (dalam bentuk unsurnya) adalah reaktan penting dalam reaksi pembakaran, dan juga terdapat dalam produk. Reaksi pembakaran dapat dinilai untuk potensi redoksinya dengan memberikan nombor pengoksidaan pada setiap elemen dalam tindak balas:

Secara keseluruhan dalam tindak balas pembakaran, hidrokarbon (dalam kes ini, asetilena) dioksidakan oleh oksigen molekul untuk menghasilkan karbon dioksida dan air. Dalam prosesnya, oksigen dikurangkan.

Dalam pernafasan, proses biokimia di mana oksigen yang kita sedut di udara mengoksidasi bahan makanan menjadi karbon dioksida dan air, reaksi redoks memberikan tenaga kepada sel hidup. Reaksi pernafasan yang biasa adalah pengoksidaan glukosa (C6H12O6), gula sederhana.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Di dalam badan, reaksi dikawal untuk menuai tenaga yang dikeluarkan sehingga dapat dimanfaatkan untuk pengeluaran ATP. Sebilangan tenaga yang dikeluarkan juga digunakan untuk menghasilkan haba bagi organisma, tetapi tidak dalam bentuk cepat reaksi pembakaran yang menghasilkan api. Perhatikan bahawa dalam tindak balas redoks yang melibatkan hidrokarbon, hidrogen tersebut biasanya dikeluarkan dengan elektron. Oleh itu, mereka dapat digunakan sebagai indikator molekul yang dioksidakan dan mana yang dikurangkan. Sebagai contoh, dalam tindak balas di atas molekul glukosa (C6H12O6kehilangan hidrogen kerana diubah menjadi karbon dioksida. Oleh kerana glukosa kehilangan hidrogen, ia juga kehilangan elektron dan dengan itu, glukosa adalah komponen teroksidasi. Begitu juga, oksigen di bahagian reaktan ditukar menjadi air di sisi produk di mana ia memperoleh hidrogen, dan juga memperoleh elektron. Oleh itu, dalam reaksi ini, oksigen dikurangkan menjadi air.

Perhatikan bahawa klasifikasi reaksi juga boleh bertindih dan termasuk dalam lebih dari satu kategori. Sebagai contoh, tindak balas penghidrogenan dikemukakan di atas dalam penghapusan ikatan berganda karbon-karbon juga merupakan contoh tindak balas redoks. Dalam tindak balas itu, hidrokarbon memperoleh hidrogen dan juga elektron, kerana ikatan berganda dikeluarkan membentuk hidrokarbon tepu. Oleh itu, TAG dikurangkan dalam reaksi ini. Dalam kes ini, komponen teroksida (H2) digunakan sepenuhnya dalam proses ini.

7.3 Reaksi Pengoksidaan dan Pengurangan dan Penghasilan ATP

Seperti yang dilihat di atas, molekul organik yang mengandungi banyak ikatan karbon dan hidrogen mempunyai potensi tenaga tinggi dan kemampuan untuk dioksidakan menjadi CO2 dan air. Dari semua makromolekul utama, lemak mempunyai kandungan hidrokarbon tertinggi dan dengan itu, mengandungi potensi tenaga terbesar (9 Cal / g). Protein dan karbohidrat mempunyai lebih banyak heteroatom, seperti oksigen dan nitrogen yang dimasukkan ke dalam strukturnya dan mempunyai potensi tenaga yang kurang (4 Cal / g untuk protein dan karbohidrat). Dalam bahagian ini, kita akan membahas potensi pengoksidaan molekul organik dengan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen.

Kumpulan Berfungsi Alkohol

Kumpulan berfungsi alkohol mengandungi potensi oksidatif terbesar dari semua kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen. Kereaktifan alkohol bergantung pada bilangan atom karbon yang melekat pada atom karbon tertentu yang melekat pada kumpulan -OH. Alkohol boleh dikelompokkan menjadi tiga kelas berdasarkan ini.

  • Alkohol primer (1 °) adalah alkohol di mana atom karbon (berwarna merah) dengan kumpulan OH dilampirkan satu atom karbon lain (berwarna biru). Formula amnya ialah RCH2OH.

  • Alkohol sekunder (2 °) adalah alkohol di mana atom karbon (berwarna merah) dengan kumpulan OH dilampirkan dua atom karbon lain (berwarna biru). Formula amnya ialah R2CHOH.

  • Alkohol tersier (3 °) adalah alkohol di mana atom karbon (berwarna merah) dengan kumpulan OH dilampirkan tiga atom karbon lain (berwarna biru). Formula amnya ialah R3COH.

Sebilangan alkohol boleh mengalami reaksi pengoksidaan. Ingat dalam tindak balas redoks, komponen tindak balas yang sedang dioksidasi kehilangan elektron (LEO) sementara molekul yang menerima elektron dikurangkan (GER). Dalam tindak balas organik, aliran elektron biasanya mengikuti aliran atom hidrogen. Oleh itu, molekul yang kehilangan hidrogen biasanya juga kehilangan elektron dan merupakan komponen teroksidasi. Molekul yang memperoleh elektron dikurangkan. Untuk alkohol, alkohol primer dan sekunder dapat dioksidakan. Alkohol tersier, sebaliknya, tidak dapat dioksidakan. Dalam banyak tindak balas pengoksidaan, agen pengoksidaan ditunjukkan di atas anak panah tindak balas sebagai [O]. Ejen pengoksidaan boleh menjadi logam atau molekul organik lain. Dalam tindak balas, agen pengoksidaan adalah molekul yang dikurangkan atau menerima elektron.

Dalam tindak balas pengoksidaan alkohol, hidrogen dari alkohol dan hidrogen yang melekat pada karbon yang mempunyai alkohol melekat, bersama dengan elektronnya, dikeluarkan dari molekul oleh agen pengoksidaan. Penyingkiran hidrogen dan elektronnya menghasilkan pembentukan kumpulan berfungsi karbonil. Sekiranya alkohol primer, hasilnya adalah pembentukan aldehid.Sekiranya alkohol sekunder, hasilnya adalah pembentukan keton. Perhatikan bahawa untuk alkohol tersier, bahawa karbon yang melekat pada kumpulan berfungsi alkohol tidak mempunyai atom hidrogen yang melekat padanya. Oleh itu, ia tidak dapat mengalami pengoksidaan. Apabila alkohol tersier terkena agen pengoksidaan, reaksi tidak akan berlaku.

Perhatikan bahawa untuk alkohol utama yang mengalami pengoksidaan, ia masih mengekalkan atom hidrogen yang melekat pada karbon karbonil dalam aldehid yang baru terbentuk. Molekul ini dapat mengalami reaksi pengoksidaan sekunder dengan agen pengoksidaan dan air, untuk menambahkan atom oksigen lain dan mengeluarkan atom hidrogen karbonil. Ini menghasilkan pembentukan asid karboksilik.

Masalah Contoh:

Tuliskan persamaan untuk pengoksidaan setiap alkohol. Gunakan [O] di atas anak panah untuk menunjukkan agen pengoksidaan. Sekiranya tidak ada reaksi, tulis "tidak ada reaksi" selepas anak panah.

Penyelesaian

Langkah pertama adalah mengenali kelas setiap alkohol sebagai primer, sekunder, atau tinggi.

Alkohol ini mempunyai kumpulan OH pada atom karbon yang hanya terpasang satu atom karbon lain, jadi ia adalah alkohol utama. Pengoksidaan membentuk pertama aldehid dan pengoksidaan selanjutnya membentuk asid karboksilik.

Alkohol ini mempunyai kumpulan OH pada atom karbon yang melekat pada tiga atom karbon yang lain, jadi alkohol tersier. Tiada reaksi berlaku.

Alkohol ini mempunyai kumpulan OH pada atom karbon yang melekat pada dua atom karbon yang lain, jadi oksidasi alkohol sekunder memberikan keton.

Lebih Banyak Amalan:

Tuliskan persamaan untuk pengoksidaan setiap alkohol. Gunakan [O] di atas anak panah untuk menunjukkan agen pengoksidaan. Sekiranya tidak ada reaksi, tulis "tidak ada reaksi" selepas anak panah.

Kumpulan Fungsi Aldehid dan Ketone

Seperti yang ditunjukkan di atas dalam bahagian alkohol, aldehid dapat mengalami pengoksidaan untuk menghasilkan asid coarboxylic. Ini kerana atom karbonil masih mengekalkan atom hidrogen yang dapat dikeluarkan dan diganti dengan atom oksigen. Keton sebaliknya, tidak mengandungi atom hidrogen yang terikat pada atom karbonil. Oleh itu, mereka tidak dapat mengalami pengoksidaan lebih lanjut. Seperti yang dinyatakan di atas, keton yang terdedah kepada agen pengoksidaan tidak akan mempunyai reaksi.

Reaksi Pengurangan

Reaksi pengurangan dengan aldehid dan keton mengubah sebatian ini menjadi alkohol primer dalam kes aldehid dan alkohol sekunder dalam kes keton. Ini pada dasarnya adalah reaksi terbalik dari reaksi pengoksidaan alkohol.

Contohnya, dengan aldehid, etanal anda mendapat alkohol utama, etanol:

Perhatikan bahawa ini adalah persamaan yang dipermudahkan di mana [H] bermaksud & # 8220 hidrogen dari agen pengurangan & # 8221. Secara umum, pengurangan aldehid membawa kepada alkohol utama.

Pengurangan keton, seperti propanon akan memberi anda alkohol sekunder, seperti 2-propanol:

Pengurangan keton membawa kepada alkohol sekunder.

Terhadap Kesihatan Anda: Kesan Fisiologi Alkohol

Metanol cukup beracun bagi manusia. Pengambilan metanol sebanyak 15 mL boleh menyebabkan kebutaan, dan 30 mL (1 oz) boleh menyebabkan kematian. Walau bagaimanapun, dos maut biasa adalah 100 hingga 150 mL. Sebab utama ketoksikan metanol adalah kerana kita mempunyai enzim hati yang menjadi pemangkin pengoksidaannya kepada formaldehid, ahli keluarga aldehid yang paling sederhana:

Formaldehid bertindak balas dengan cepat dengan komponen sel, membekukan protein dengan cara yang sama seperti memasak membeku telur. Properti formaldehid ini menyumbang kepada banyak ketoksikan metanol.

Persamaan organik dan biokimia sering ditulis yang menunjukkan hanya bahan reaktan organik dan produk. Dengan cara ini, kita menumpukan perhatian pada bahan dan produk permulaan organik, dan bukannya menyeimbangkan persamaan rumit.

Etanol dioksidakan dalam hati kepada asetaldehid:

Asetaldehid seterusnya dioksidakan menjadi asid asetik (HC2H3O2), penyusun normal sel, yang kemudian dioksidakan menjadi karbon dioksida dan air. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa asetaldehid beracun dan boleh meningkat ke tahap berbahaya dengan penggunaan alkohol yang kronik dan tinggi. Hati adalah tempat utama metabolisme alkohol, oleh itu, minum kronik boleh menyebabkan sirosis hati, penyakit berbahaya yang mengubah tisu hati normal menjadi tisu parut yang tidak lagi dapat berfungsi.

Etanol itu sendiri juga boleh menjadi toksik bagi manusia. Pengambilan cepat 1 pt (kira-kira 500 mL) etanol tulen akan membunuh kebanyakan orang, dan keracunan etanol akut membunuh beberapa ratus orang setiap tahun — selalunya mereka yang terlibat dalam pertandingan minum. Etanol bebas masuk ke otak, di mana ia menekan pusat kawalan pernafasan, mengakibatkan kegagalan otot pernafasan di paru-paru dan oleh itu sesak nafas. Etanol dipercayai bertindak pada membran sel saraf, menyebabkan penurunan pertuturan, pemikiran, kognisi, dan penilaian.

Walaupun penggunaan alkohol yang tinggi meningkatkan risiko penyakit hati dan untuk beberapa bentuk barah, beberapa laporan menunjukkan bahawa penggunaan alkohol sederhana (tidak lebih daripada 1 minuman / hari untuk wanita dari mana-mana umur dan lelaki berusia 65 tahun ke atas tidak lebih dari 2 minuman untuk lelaki di bawah umur 65 tahun) boleh mempunyai beberapa faedah dalam mengurangkan risiko penyakit jantung dan strok iskemia. Untuk maklumat lebih lanjut, Mayo Clinic mempunyai laman web terperinci yang menggariskan risiko dan potensi pengambilan alkohol.

Gosok alkohol biasanya merupakan larutan berair 70% alkohol isopropil. Ia mempunyai tekanan wap yang tinggi, dan penyejatannya yang cepat dari kulit menghasilkan kesan penyejukan. Ia toksik ketika dimakan tetapi, dibandingkan dengan metanol, kurang mudah diserap melalui kulit dan boleh digunakan secara topikal untuk sakit otot.

Secara keseluruhan, proses pengoksidaan dan pengurangan sangat penting untuk kehidupan. Ini kerana pengoksidaan molekul makanan kita memberikan tenaga yang cukup bagi sel-sel di dalam badan kita untuk mengitar semula sumber tenaga utama untuk metabolisme sel dan reaksi bertenaga lain yang diperlukan untuk hidup, adenosin trifosfat (ATP) (Gambar 7.11). Ini juga merupakan blok utama biosintesis RNA. Apabila ikatan fosfat dihidrolisiskan untuk menghasilkan ADP dan air, terdapat pembebasan tenaga yang besar. Keupayaan ikatan fosforester ATP menjalani hidrolisis adalah sebab ia merupakan sumber tenaga yang hebat! Hidrolisis ikatan fosfat terakhir membebaskan tenaga paling banyak dan paling sering digabungkan dengan tindak balas lain yang memerlukan tenaga (seperti yang dilihat dengan proses Pam Na + / K + ATPase semasa penjanaan potensi rehat negatif dalam neuron dalam Bab 3). Setelah molekul ATP dipecah menjadi adenosin diphosphate (ADP), ia perlu dikitar semula kembali ke molekul ATP. Rata-rata manusia biasanya akan menggunakan berat badan mereka dalam ATP setiap hari (60-75 kg) !! Walau bagaimanapun, jumlah ATP / ADP dalam manusia rata-rata hanya kira-kira 0.10 mol. Ini bermaksud bahawa setiap molekul ATP mesti dikitar semula antara 500-750 kali setiap hari! Ini memerlukan input tenaga yang besar yang berasal dari elektron (e-) dan proton (H +) yang diambil semasa pengoksidaan molekul makanan kita (Rajah 7.11).

Rajah 7.11 Kitar Semula ATP / ADP. ATP adalah sumber tenaga utama dalam badan. Pembelahan ikatan fosfat tenaga tinggi membebaskan sejumlah besar tenaga yang digunakan untuk fungsi neuron, pengecutan otot, dan proses metabolik lain dalam badan. Sebenarnya, begitu banyak tenaga diperlukan untuk menjalankan tubuh manusia sehingga setiap molekul ATP mesti dikitar semula rata-rata 500-750 kali sehari.

Soalan pemikiran 1: Sekiranya terdapat 0.1 mol ATP dalam badan pada satu-satu masa, berapakah bilangan molekul ATP yang terdapat di dalam tubuh manusia? Sekiranya setiap molekul ini dikitar semula 750 kali (pada hari yang sangat aktif), berapa banyak tindak balas kimia yang berlaku hanya untuk menjana semula sumber tenaga ini?

Soalan pemikiran 2: Sekiranya terdapat 0.1 mol ATP dalam badan pada satu masa dan jisim molar ATP 507.181 g / mol, berapakah jisim dalam gram ATP yang terdapat di dalam badan?

Sebilangan besar molekul ATP dikitar semula di dalam mitokondria. Mitokondria adalah organel kecil di dalam sel yang dianggap berasal dari simbion bakteria di dalam sel (Gambar 7.12). Mitokondria mempunyai membran ganda, dengan membran dalam sangat berbelit-belit dan dilipat, menyediakan banyak permukaan permukaan untuk protein membran tertanam. Mitokondria juga mengandungi DNA bulat mereka sendiri yang mengingatkan kepada asal bakteria mereka.

Rajah 7.12 Struktur Asas Mitokondria. Mitokondria biasanya dikenal sebagai pusat kekuatan sel, kerana ini adalah lokasi utama di mana ADP dikitar semula menjadi ATP.

Ketika makanan dicerna, makromolekul besar (protein, karbohidrat, dan lipid) dicerna ke dalam unit monomernya. Unit monomer, seperti glukosa dari pati atau asid lemak dari TAG, dihantar ke sel-sel di mana ia dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk menghasilkan semula ATP dari ADP. Proses penjanaan semula ini dipanggil fosforilasi oksidatif. Istilah oksidatif digunakan kerana molekul makanan dioksidakan sepenuhnya menjadi karbon dioksida (CO2) semasa proses membebaskan tenaga. Fosforilasi adalah proses penambahan kumpulan fosfat ke molekul. Dalam kes ini, tenaga yang diperoleh daripada pengoksidaan molekul makanan, khususnya elektron dan proton, digunakan untuk memfosforilasi ADP kembali ke ATP (Gambar 7.13).

Sebilangan besar reaksi pengoksidaan dalam pemecahan molekul makanan berlaku di bahagian dalam mitokondria, yang disebut matriks.Elektron (e-) dan proton (H +) yang dituai dalam proses ini diangkut oleh molekul pembawa ke membran dalaman mitokondria (Rajah 7.13). Sebaik sahaja mereka mencapai lapisan dalam, elektron dihantar ke rangkaian protein pam proton. Dengan menggunakan tenaga elektron, pam proton bergerak H + terhadap kecerunan kepekatannya ke ruang antara lapisan dari mitokondria. The ruang antara lapisan adalah kawasan di antara dua membran mitokondria (lapisan dalam dan bahagian luar).

Oleh kerana ruang intermembran penuh dengan proton, ini mewujudkan a potensi kecerunan. Anda boleh memikirkan a potensi kecerunandengan cara yang serupa bahawa manusia akan menggunakan kuasa air di empangan untuk menjana elektrik. Air empangan menahan tenaga berpotensi apabila terdapat air yang tinggi di empangan. Apabila empangan dibuka dengan cara terkawal untuk membolehkan air mengalir keluar, daya air empangan yang bergerak dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah digunakan untuk memutar turbin yang dapat menghasilkan elektrik. Begitu juga, di mitokondria, proton yang tertumpu di ruang intermembran juga mempunyai potensi tenaga. Tenaga dari kecerunan proton ini digunakan untuk menghasilkan ATP melalui protein saluran proton yang disebut Sintase ATP. Apabila ATP synthase terikat pada ADP dan ion fosfat (PO4 3-), saluran dibuka membolehkan aliran ion H + bergerak melalui saluran. Pergerakan ion H + melalui protein menyebabkan protein berpusing seperti roda gigi atau turbin. Proses putaran ini membolehkan ADP dan PO4 3- disatukan bersama membentuk ATP.

Elektron yang telah digunakan untuk menghasilkan kecerunan proton akhirnya mengurangkan oksigen molekul (O2) ke dalam air (H2O). Oksigen yang dibekalkan untuk proses ini adalah oksigen yang kita nafas melalui paru-paru kita. Oleh itu, proses fosforilasi oksidatif juga dikenali sebagai pernafasan selular. Ini sebenarnya, mengapa pernafasan sangat penting untuk kelangsungan hidup kita. Tanpa bekalan oksigen yang stabil untuk menerima elektron yang bergerak melalui rantai pengangkutan elektron pam proton, elektron akan kembali dan tersekat di dalam pam proton seperti kesesakan lalu lintas, menyekat pergerakan proton ke ruang antarmembran. Tanpa kecerunan proton, penghasilan ATP tidak akan dapat dilakukan lagi. Organ pertama yang kehabisan ATP semasa kekurangan oksigen adalah otak. Sekiranya anda menyekat aliran darah yang membawa oksigen ke otak, seseorang akan keluar dalam masa 5 & # 8211 10 saat sahaja!

Ringkasan proses fosforilasi oksidatif ditunjukkan dalam Rajah 7.13.

Rajah 7.13 Fosforilasi Oksidatif di Mitokondria. (1) Elektron dari molekul makanan dibawa ke pam protein di dalam membran dalaman mitokondria. (2) Dengan menggunakan tenaga elektron, pam protein menggerakkan proton (H +) ke ruang antarmembran, di mana proton menjadi pekat. (Perhatikan bahawa proton juga berasal dari molekul makanan semasa proses pengoksidaan & hidrogen dan elektron # 8211 sering bergerak bersama semasa pengoksidaan!). (3) Elektron disalurkan melalui semua pam sehingga sebahagian besar tenaga yang tersimpan di dalamnya habis. Kemudian digunakan bersama dengan proton, untuk mengurangkan oksigen (O2) ke dalam air (H2O). (4) Kecerunan H + membawa potensi tenaga, sama seperti air yang telah dibendung. Apabila mengalir melalui protein ATP synthase, protein berpusing seperti roda gigi dan mampu menjana semula ATP.

Gambar ini diadaptasi dari: Geraldine Adele Lewis

7.4 Spontaniti Reaksi

Pada bahagian sebelumnya, anda telah mempelajari kaedah penting mengenai reaksi kimia: Dalam semua jenis tindak balas kimia, ikatan dipecah dan dipasang semula menjadi produk baru. Anda juga telah mengetahui bahawa tenaga disimpan dalam ikatan kimia. Ini adalah daya tarikan antara atom yang terlibat dalam ikatan kimia dan disebut sebagai tenaga ikatan. Oleh itu, untuk memutuskan ikatan kimia memerlukan tenaga (iaitu daya tarikan atom antara satu sama lain harus diatasi untuk menariknya). Begitu juga, apabila ikatan baru terbentuk, tenaga dilepaskan kerana pembentukan ikatan mewujudkan keadaan yang lebih stabil bagi setiap atom yang terlibat dalam ikatan tersebut. Secara keseluruhan,

Memecahkan Ikatan = Memerlukan Tenaga

Membentuk Ikatan = Membebaskan Tenaga

Perlu diperhatikan, bahawa tidak semua ikatan kimia dibuat sama. Kami telah mengetahui dalam bab-bab sebelumnya bahawa beberapa atom cenderung membentuk ikatan ionik di mana mereka akan sepenuhnya menderma atau menerima elektron antara atom yang terlibat dalam ikatan tersebut. Yang lain membentuk ikatan kovalen di mana mereka berkongsi elektron antara atom dan kadangkala perkongsian ini tidak sama mewujudkan ikatan kovalen polar. Oleh itu, untuk setiap jenis ikatan kimia, tenaga ikatan akan berbeza. Setiap molekul akan mempunyai tenaga ikatan yang tersendiri. Faktor lain yang mempengaruhi keseluruhan tenaga yang diperlukan untuk tindak balas adalah keadaan fizikal reaktan dan produk (iaitu pepejal, cair, atau gas), suhu tindak balas, dan jumlah reaktan dan produk yang ada. Oleh itu, semasa menilai apakah reaksi akan diteruskan atau tidak secara spontan, adalah perlu untuk menentukan sisi tenaga persamaan mana yang diperlukan atau dilepaskan. Sekiranya tindak balas memerlukan lebih banyak tenaga untuk memutuskan ikatan di sisi reaktan daripada yang terbentuk di sisi produk maka tindak balas dikatakan endergonik dan akan memerlukan input tenaga. Jenis reaksi ini akan berlaku tidak menjadi spontan. Sekiranya tindak balas yang dihasilkan oleh pembentukan ikatan baru di sisi produk lebih banyak tenaga yang diperlukan untuk memutuskan ikatan kimia pada sisi reaktan persamaan, maka tindak balas akan membebaskan tenagadan dikatakan eksergonik. Reaksi eksergonik akan berlaku secara spontan. Spontaniti tindak balas dapat dinilai secara grafik untuk tindak balas kimia menggunakan gambarajah Tenaga Bebas Gibb & # 8217s (Rajah 7.14). Dengan mengukur Perubahan dalam Tenaga Bebas Gibbs (ΔG) antara produk dan reaktan tindak balas adalah mungkin untuk menentukan jumlah tenaga bebas yang ada untuk melakukan kerja yang berguna. Sekiranya ΔG adalah negatif tindak balasnya secara spontan, dan sekiranya ΔG positif reaksi tidak spontan. Sekiranya ΔG = 0 tindak balas berada dalam keadaan keseimbangan, bermaksud bahawa tindak balas maju berlaku pada kadar yang sama dengan tindak balas terbalik dan tidak ada keuntungan atau kehilangan bersih reaktan dan produk.

Perhatikan bahawa spontaniti reaksi tidak bergantung pada kehadiran atau ketiadaan enzim (iaitu kehadiran enzim tidak boleh ubah reaksi tidak spontan menjadi reaksi spontan.)

Rajah 7.14 Gambarajah Tenaga Bebas Gibbs. Apabila reaksi spontan dan melepaskan tenaga (eksergonik) ΔG akan menjadi negatif (grafik tangan kiri), sedangkan apabila reaksi tidak spontan dan memerlukan tenaga untuk ditambahkan pada reaksi (endergonik) ΔG akan positif (grafik tangan kanan).

7.5 Tindakbalas Perantaraan Enzim

Satu-satunya sifat enzim yang paling penting adalah keupayaan untuk meningkatkan kadar tindak balas kimia yang berlaku pada organisma hidup, sifat yang dikenali sebagai aktiviti pemangkin. Enzim mempercepat kadar tindak balas kerana menurunkan tenaga yang diperlukan untuk sampai ke keadaan peralihan tindak balas. Keadaan peralihan tindak balas adalah struktur perantaraan yang tidak stabil yang terbentuk semasa proses tindak balas. Sebagai contoh, dalam Rajah 7.9 menunjukkan mekanisme tindak balas pembentukan ester, langkah 3 yang mengandungi 5 ikatan ke atom karbon pusat mewakili keadaan peralihan tidak stabil tindak balas ini. Keadaan peralihan mempunyai tenaga tindak balas tertinggi dan dicatat pada Diagram Tenaga Bebas Gibbs sebagai puncak & # 8216hill & # 8217 yang berlaku antara tenaga reaktan dan produk (Rajah 7.15). Apabila enzim atau pemangkin hadir, tenaga keadaan peralihan diturunkan yang seterusnya mempunyai kesan eksponen pada kadar tindak balas (Gambar 7.15). Oleh itu, enzim dapat meningkatkan kadar tindak balas dengan banyak urutan magnitud.

Rajah 7.15 Diagram Tenaga Bebas Gibbs bagi Reaksi yang Dimediasi Enzim. Tenaga tindak balas tindak balas tidak dikatalisis ditunjukkan dengan warna merah. Perhatikan bahawa keadaan peralihan tindak balas adalah bahagian reaksi yang paling tidak stabil dan dengan demikian, adalah kedudukan pada grafik dengan tenaga bebas tertinggi. Perbezaan tenaga antara keadaan peralihan dan reaktan disebut tenaga pengaktifan bebas Gibbs, biasanya dikenal sebagai tenaga pengaktifan (Δ G ‡) . Dengan adanya enzim (garis biru) Tenaga pengaktifan diturunkan yang menyebabkan peningkatan kadar tindak balas eksponen. Perhatikan bahawa kehadiran enzim tidak mengubah Tenaga Bebas Gibbs dari reaktan atau produk. Oleh itu, kehadiran atau ketiadaan enzim TIDAK tentukan spontaniti tindak balas.

Oleh kerana kebanyakan enzim adalah protein, aktivitinya dipengaruhi oleh faktor yang mengganggu struktur protein, dan juga oleh faktor yang mempengaruhi pemangkin secara umum. Faktor-faktor yang mengganggu atau mengubah struktur protein merangkumi faktor suhu dan pH yang mempengaruhi pemangkin secara umum termasuk kepekatan reaktan (substrat) dan kepekatan enzim. Kegiatan enzim dapat diukur dengan memantau sama ada kadar substrat hilang atau kadar produk terbentuk.

Kepekatan Substrat

Dengan adanya jumlah enzim tertentu, kadar tindak balas enzimatik meningkat apabila kepekatan substrat meningkat sehingga kadar pembatasan dicapai, setelah itu peningkatan kepekatan substrat tidak menghasilkan perubahan yang signifikan dalam kadar reaksi (bahagian (a) Rajah 7.16. Pada ketika ini, terdapat banyak substrat yang pada dasarnya semua tapak aktif enzim mempunyai substrat yang terikat dengannya. Dengan kata lain, molekul enzim tepu dengan substrat. Molekul substrat yang berlebihan tidak dapat bertindak balas sehingga substrat sudah terikat kepada enzim telah bertindak balas dan dilepaskan (atau dilepaskan tanpa bertindak balas).

Rajah 7.16 Kepekatan berbanding Kadar Reaksi (a) Grafik ini menunjukkan kesan kepekatan substrat pada kadar tindak balas yang dikatalisis oleh sejumlah enzim yang tetap. (b) Grafik ini menunjukkan kesan kepekatan enzim terhadap kadar tindak balas dalam sistem biologi pada tahap substrat yang tetap. Perhatikan bahawa dalam sistem biologi bahawa kepekatan enzim jauh lebih kecil daripada jumlah substrat yang ada. Oleh itu, peningkatan kepekatan enzim tidak akan sampai ke titik tepu dalam sistem biologi.

Mari kita pertimbangkan analogi. Sepuluh teksi (molekul enzim) sedang menunggu di teksi untuk membawa orang (substrat) dalam perjalanan 10 minit ke dewan konsert, satu penumpang pada satu masa. Sekiranya hanya 5 orang yang hadir di tempat kejadian, kadar ketibaan mereka di dewan konsert adalah 5 orang dalam 10 minit. Sekiranya jumlah orang di tempat berdiri meningkat kepada 10 orang, kadarnya akan meningkat menjadi 10 orang kedatangan dalam 10 minit. Dengan 20 orang yang berdiri, harga tetap 10 ketibaan dalam 10 minit. Teksi telah "jenuh." Sekiranya teksi boleh membawa 2 atau 3 penumpang setiap satu, prinsip yang sama akan berlaku. Kadarnya hanya lebih tinggi (20 atau 30 orang dalam 10 minit) sebelum turun.

Kepekatan Enzim

Apabila kepekatan enzim jauh lebih rendah daripada kepekatan substrat (seperti yang berlaku dalam sistem biologi), kadar tindak balas yang dikatalisis enzim secara langsung bergantung pada kepekatan enzim [bahagian (b) pada Gambar 7.16]. Ini berlaku untuk setiap pemangkin kadar tindak balas meningkat apabila kepekatan pemangkin meningkat.

Suhu

Satu peraturan umum bagi kebanyakan tindak balas kimia ialah kenaikan suhu 10 ° C lebih kurang dua kali ganda kadar tindak balas. Untuk tahap tertentu, peraturan ini berlaku untuk semua reaksi enzimatik. Namun, setelah titik tertentu, peningkatan suhu menyebabkan penurunan kadar tindak balas, disebabkan oleh denaturasi struktur protein dan gangguan pada tapak aktif [bahagian (a) dari Gambar 7.17]. Bagi banyak protein manusia, denaturasi berlaku antara 45 ° C hingga 55 ° C. Perhatikan bahawa tubuh manusia mengekalkan suhu tetap 37 o C. Oleh itu, kebanyakan protein telah berkembang menjadi aktiviti maksimum di sekitar suhu ini. Pada suhu tinggi, enzim akan mencair dan memudaratkan menyebabkan hilangnya fungsi, sedangkan pada suhu yang lebih rendah, protein tidak dapat bergerak secara kinetik secepat untuk memediasi reaksi. Spesies lain, seperti yang terdapat di lubang termal laut dalam, akan mempunyai enzim yang khusus untuk persekitaran tersebut dan mempunyai julat suhu optimum yang berbeza.

Rajah 7.17 Suhu dan pH berbanding Kadar Reaksi (a) Grafik ini menggambarkan kesan suhu pada kadar tindak balas yang dikatalisis oleh sejumlah enzim yang tetap. (b) Grafik ini menggambarkan pengaruh pH pada kadar tindak balas yang dikatalisis oleh sejumlah enzim yang tetap.

Pada suhu 0 ° C dan 100 ° C, kadar tindak balas pemangkin enzim hampir sifar. Fakta ini mempunyai beberapa aplikasi praktikal. Kami mensterilkan objek dengan meletakkannya di dalam air mendidih, yang menafikan enzim bakteria yang ada di dalamnya. Kami mengawet makanan kami dengan menyejukkan atau membekukannya, yang melambatkan aktiviti enzim. Apabila haiwan mengalami hibernasi pada musim sejuk, suhu badan mereka turun, menurunkan kadar proses metaboliknya ke tahap yang dapat dipertahankan oleh jumlah tenaga yang tersimpan dalam simpanan lemak dalam tisu haiwan.

Kepekatan ion hidrogen (pH)

Kerana kebanyakan enzim adalah protein, mereka sensitif terhadap perubahan kepekatan atau pH ion hidrogen (H +). Enzim boleh didenaturasi oleh tahap ion hidrogen yang melampau (sama ada tinggi atau rendah) ada perubahan pH, walaupun kecil, mengubah tahap pengionan kumpulan sampingan berasid dan asas enzim dan komponen substrat juga. Kumpulan sampingan yang dapat diionkan yang berada di laman aktif mesti mempunyai cas tertentu untuk enzim mengikat substratnya. Meneutralisasi bahkan salah satu daripada caj ini mengubah aktiviti pemangkin enzim.

Enzim menunjukkan aktiviti maksimum pada julat pH sempit di mana molekul wujud dalam bentuknya yang betul. Nilai median bagi julat pH ini dipanggil pH optimum enzim [bahagian (b) Rajah 7. 17]. Dengan pengecualian jus gastrik (cairan yang dikeluarkan di dalam perut), kebanyakan cairan tubuh mempunyai nilai pH antara 6 dan 8. Tidak menghairankan, kebanyakan enzim menunjukkan aktiviti yang optimum dalam julat pH ini. Walau bagaimanapun, sebilangan enzim mempunyai nilai pH optimum di luar julat ini. Sebagai contoh, pH optimum untuk pepsin, enzim yang aktif di dalam perut, adalah 2.0.

7.6 Pengenalan Farmakologi

Farmakologi adalah cabang perubatan yang berkaitan dengan penggunaan, mod dan mekanisme tindakan molekul ubat. Istilah mekanisme tindakan (MOA) merujuk kepada interaksi biokimia tertentu yang mana bahan ubat menghasilkan kesan farmakologinya. Mekanisme tindakan biasanya merangkumi penyebutan sasaran molekul tertentu yang mengikat ubat, seperti enzim atau reseptor. Laman reseptor mempunyai pertalian khusus untuk ubat berdasarkan struktur kimia ubat, serta tindakan khusus yang berlaku di sana. Dadah yang tidak mengikat reseptor menghasilkan kesan terapeutik yang sesuai dengan hanya berinteraksi dengan sifat kimia atau fizikal di dalam badan. Contoh ubat yang biasa berfungsi dengan cara ini adalah antasid dan julap. Dalam perbandingan, kaedah tindakan (MoA)menerangkan perubahan fungsional atau anatomi, pada tahap sel, yang terhasil daripada pendedahan organisma hidup terhadap suatu zat.

Bahagian ini akan memberi tumpuan terutamanya pada MOA ubat biasa. Dadah boleh bertindak pada sasaran molekul dari mana-mana kumpulan makromolekul utama atau dari campuran kumpulan yang berbeza. DNA dan RNA sering membentuk kompleks dengan protein dan banyak reseptor sel diubahsuai dengan struktur karbohidrat membentuk glikoprotein dan glikolipid. Dadah boleh memberi kesan melalui pengikatan sasaran molekul yang sangat ditentukan lokasi dalam sel seperti yang digambarkan dalam Gambar 7.18

Gambar 7.18 Sasaran Dadah Selular. Molekul ubat dapat mengikat pelbagai jenis sasaran selular untuk memediasi kesannya. Beberapa ditunjukkan dalam rajah di atas.

Antagonis

Antagonis dapat dibahagikan lagi kepada subkategori berdasarkan mekanisme perencatannya. Ini termasuk perencat yang kompetitif, tidak bersaing, dan tidak dapat dipulihkan(Gambar 7.19) Perencat persainganakan mengikat secara terbalik pada penglihatan yang sama dengan ligan / substrat biasa. Mereka akan bergerak masuk dan keluar dari laman aktif bersaing dengan pengikatan substrat normal dan dengan itu mengurangkan keseluruhan aktiviti reseptor / enzim. Oleh kerana perencat persaingan tidak mengubah bentuk sasaran ubat dan tidak menyekat tapak aktif sasaran ubat secara kekal, penghambatan yang ditimbulkannya dapat diatasi dengan menambahkan substrat tambahan.

A perencat tidak kompetitif akan mengikat secara terbalik ke sasaran ubat di tempat yang jauh dari laman aktif dan menyebabkan perubahan konformasi yang akan menghalang pengikatan atau pengaktifan sasaran oleh substrat normal. Oleh kerana perencat tidak bersaing menyebabkan perubahan konformasi pada sasaran ubat, penghambatan yang ditimbulkannya tidak dapat diatasi dengan menambahkan lebih banyak substrat normal. Walau bagaimanapun, sasaran ubat tidak akan diubah secara kekal. Setelah perencat dimetabolisme, sasaran ubat akan mendapatkan kembali bentuknya yang betul dan akan mengekalkan aktivitinya. Jenis pengikatan dan perubahan konformasi ini dikenali sebagai pengikatan alosterik. Seorang laman web pengikatan alosterik adalah mana-mana laman web yang mengikat jauh dari laman aktif sasaran ubat.

Akhirnya, perencat yang tidak dapat dipulihkansecara kovalen akan mengikat sasaran ubat dan mengubah secara kekal sama ada tapak aktif secara langsung, atau bentuk konformasi sasaran ubat sehingga tidak lagi berfungsi.

Rajah 7.19 Mekanisme Perencatan Sasaran Dadah. Dalam penghambatan kompetitif, antagonis mengikat ke tapak aktif sasaran ubat dan secara terbalik menghalang pengikatan substrat normal. Dalam penghambatan yang tidak bersaing, antagonis mengikat di lokasi alosterik pada sasaran ubat di mana ia menyebabkan perubahan konformasi dalam bentuk sasaran ubat dan mencegah substrat normal sama ada daripada mengikat pada sasaran ubat (seperti yang ditunjukkan di atas) atau ia mempengaruhi keberkesanannya substrat normal dengan mengurangkan pengaktifan sasaran ubat oleh substrat normal. Inhibitor yang tidak bersaing mengikat sasaran ubat secara terbalik dan tidak mengubah sasaran ubat secara kekal. Inhibitor yang tidak dapat dipulihkan mengikat kovalen pada sasaran ubat dan mengubah aktivitinya secara kekal.

Angka ini diadaptasi dari BioNinja

7.7 Ringkasan Bab

Metabolisme adalah sekumpulan tindak balas kimia yang dapat bertahan hidup dalam organisma. Reaksi metabolik boleh dikategorikan sebagai katabolik - yang mogok sebatian, atau anabolik - yang membina (sintesis) sebatian. Sebilangan besar reaksi metabolik dalam badan memerlukan aktiviti pemangkin enzim. Bentuk enzim sangat penting untuk berfungsi. Enyzmes mengikat substratnya melalui Model Kunci dan Kunciatau Model Fit Teraruh.

Jenis reaksi enzimatik yang biasa berlaku di dalam badan, termasuk: Reaksi Pemindahan Kumpulanyang dimediasi oleh Enzim Transferase,Pembentukan atau penyingkiran Bon Berkembar Karbon-Karbonoleh Lyase Enzim,Reaksi Isomerisasidimediasi oleh Enzim Isomerase,Reaksi Ligasiyang menggabungkan dua substrat bersama dan dimediasi oleh Enzim Ligase,Tindak balas hidrolisisyang melibatkan penyisipan atau penyingkiran air dari substrat dan dimediasi oleh a Enzim Hidrolase, dan Reaksi Pengoksidaan dan Penguranganyang melibatkan pergerakan elektron dari satu sebatian ke sebatian yang lain oleh oksidoriduktase.

Sintesis dehidrasi (dimediasi oleh enzim hidrolase) digunakan untuk membuat semua makromolekul utama dalam badan. Lipiddibentuk dengan menggabungkan gliserol dan asid lemak bersama dengan ikatan ester(asid karboksilik + alkohol= ester).Karbohidratdibentuk dengan menggabungkan monomer gula bersama dengan glikosidik ikatan(hemiacetal + alkohol= asetal).Protein dibentuk dengan menggabungkan asid amino bersama dalam ikatan peptida(asid karboksilik + amina =amide).Asid Nukleik (DNA / RNA)dibentuk dengan menghubungkan nukleotida bersama dalam ikatan fosfodiester(asid fosforik + alkoholà fosfester).

Reaksi pengoksidaan dan pengurangan organik biasanya melibatkan sebatian yang mengandungi oksigen. Berkenaan dengan pengoksidaan, Alkohol Utamaboleh dioksidakan menjadi Aldehidyang boleh dioksidakan lagi menjadi Asid Karboksilik.Alkohol Sekunderboleh dioksidakan menjadi Keton.Alkohol dan Keton TersierTIDAK BOLEH dioksidakan. Berkenaan dengan pengurangan, Aldehidboleh dikurangkan menjadi Alkohol Utama.Ketonboleh dikurangkan menjadi Alkohol Sekunder.

ATP adalah mata wang tenaga utama dalam sel. Ia terdapat di dalam tubuh manusia pada kepekatan yang sangat rendah (

250 g) Walau bagaimanapun, rata-rata manusia akan menggunakan berat badan mereka (50 - 75 kg) dalam ATP setiap hari! Oleh itu, ATP mesti dikitar semula secara berterusan di dalam tubuh manusia secara bergantian antara ADP dan ATP. ATP dikitar semula di mitokondria dalam proses yang disebut fosforilasi oksidatif. Dalam proses ini, tenaga diambil dari molekul makanan melalui pengoksidaan. Elektron yang ditarik dari molekul makanan dapat digunakan sebagai sumber tenaga untuk membuat ATP dengan fosforilasi ADP. Secara khusus, elektron dari makanan digunakan dalam rantai pengangkutan elektron untuk membuat a proton (H+) kecerunandi ruang intermembran mitokondria. Kecerunan proton, mengalir seperti sungai melalui saluran protein synthase ATP dan mendorong pengeluaran ATP.

Ikatan kimia antara atom menyimpan tenaga yang dikenali sebagai tenaga ikatan. Setiap molekul mempunyai tenaga ikatan yang tersendiri. Oleh itu, semasa memutuskan ikatan kimia, tenaga perlu ditambah untuk mengatasi tenaga ikatan antara dua atom. Apabila ikatan baru terbentuk mereka melepaskan tenaga.

Untuk tindak balas kimia spontan, reaksi perlu eksergonik, atau melepaskan tenaga sebagai produk tindak balas. Sekiranya tindak balas memerlukan input tenaga, dikatakan demikian endergonik dan TIDAK akan berlaku secara spontan. Spontaniti dapat diukur dengan menggunakan Perubahan dalam Tenaga Bebas Gibbs (ΔG). Ini juga dapat ditunjukkan secara grafik. SekiranyaΔG adalah negatif, tenaga akan dibebaskan dan tindak balasnya secara spontan, sedangkan sekiranyaΔG positif, tindak balas memerlukan input tenaga dan TIDAK spontan. SekiranyaΔG = 0, tindak balas berada pada keseimbangandan tidak ada pergerakan bersih ke kedua arah.

Banyak faktor akan mempengaruhi kadar tindak balas kimia yang dimediasi oleh pemangkin enzim. Ini termasuk:

  • Kepekatan substrat - peningkatan substrat akan meningkatkan kadar tindak balas sehingga semua enzim tepu dengan substrat.
  • Peningkatan kepekatan enzim akan meningkatkan kadar tindak balas
  • Mengubah suhu atau pH akan mengubah kadar reaksi reaksi yang dikatalisis enzim. Lipatan dan pergerakan enzim dipengaruhi oleh kedua-dua parameter ini. Oleh itu, enzim mempunyai julat pH dan suhu yang optimum.

Farmakologi mengkaji kaedah dan mekanisme tindakan molekul ubat. Molekul ubat boleh bertindak melalui beberapa mekanisme yang berbeza di dalam sel, yang dikenali sebagai mekanisme tindakan (MOA). Dadah boleh menjadi pengantara kesannya dengan bertindak sebagai para agonis (yang meniru mekanisme tindak balas normal badan) atau antagonis (yang menghalang mekanisme tindak balas normal badan). Dadah pertalian merujuk kepada seberapa baik ubat mengikat molekul sasarannya, sedangkan keberkesanan adalah ukuran seberapa baik ubat mengaktifkan sasarannya.

Antagonismenghalang reaksi menggunakan tiga mekanisme utama.

  • Perencatan Persaingan
  • Inhibisi Tidak Bersaing
  • Perencatan yang tidak dapat dipulihkan

Dalam Penghambatan daya saing,perencat mengikat secara terbalik dengan tapak aktif enzim dan dapat diatasi dengan menambahkan lebih banyak substrat. Inhibitor tidak bersaing,sebaliknya, ikat pada laman web alosterikenzim, jauh dari tapak aktif. Oleh itu, mereka tidak dapat diatasi dengan menambahkan lebih banyak substrat. Kedua-dua mekanisme ini adalah proses penghambatan yang boleh dibalikkan. Perencat yang tidak dapat dipulihkanikat secara kovalen ke enzim dan mengubah bentuk dan fungsi secara kekal.


Bahan dan Kaedah

Spesimen manusia

Otot rangka dari empat pesakit myopathy GNE yang mempunyai mutasi pada gen GNE (Pesakit 1, D207V / V362A Pesakit 2, c.832 + 4A & gt G / V603L Pesakit 3, M60R / V603L Pesakit 4, D207V / W544X Pesakit 5, c. 1474 + 5G & gt A / V603L) digunakan. Jawatankuasa etika Pusat Nasional Neurologi dan Psikiatri meluluskan kajian ini dan penggunaan subjek manusia untuk kajian ini (A2011-081). Otot biopsied dari pesakit GNE dan pesakit berpenyakit dan kawalan, diperoleh dengan persetujuan yang dimaklumkan.

Penjanaan dari Gne-tikus yang tidak dikenali yang menzahirkan manusia GNE mutasi D207V (Gne - / - hGNED207V-Tg) telah dijelaskan sebelumnya (13). Garis tikus miopati GNE yang sama (Gne - / - hGNED207V-Tg) dan tikus littermate (Gne +/- jGNED207V-Tg) sebagai kawalan digunakan sepanjang kajian. Semua eksperimen tikus yang dilakukan dalam kajian ini telah diluluskan (No. Persetujuan 2011003 dan 2014004) oleh Jawatankuasa Kajian Etika mengenai Penjagaan dan Penggunaan Tikus di Institut Neurosains Nasional, Pusat Nasional Neurologi dan Psikiatri.

Pengenalpastian S-Protein nitrosilasi

Protein S-nitrosilasi dianalisis oleh S-Nitosylated Protein Detection Assay Kit (Cayman Chemical). Protein otot yang mengandungi sistein berlabel biotin dari S-nitrosocysteines (53) dibuat dari otot anterior tibialis dari pesakit myopathy GNE manusia dan otot bisep brancii dari individu kawalan yang berpenyakit, dan otot gastrocnemius dari tikus myopathy GNE. Kemudian protein yang disediakan dipisahkan pada PAGE tunggal dan dua dimensi. Untuk pengesanan dan pengukuran intensiti jalur, ImageQuant LAS 4000 dan ImageQuant TL (GE penjagaan kesihatan) digunakan. Untuk percubaan PAGE dua dimensi, Immobiline Drystrip (pH3-10, GE Healthcare) digunakan untuk pemisahan dimensi pertama. Untuk pengukuran sebanyak S-Protein nitrosilasi, protein berlabel biotin disucikan menggunakan manik-manik Neutravidin (Thermo Scientific) setelah penambahan biotinilasi-ribonuklease A sebagai standard dalaman untuk pembetulan pemulihan protein. Analisis senapang massa LC-tandem terhadap pecahan yang dimurnikan dari otot anterior tibialis dari 5 pesakit myopathy GNE manusia dan otot gastrocnemius dari tikus myopathy GNE, dilakukan dengan Mascot Server oleh Aproscience. Protein yang dikesan disenaraikan dalam jumlah yang banyak seperti yang diramalkan oleh jumlah serpihan yang ditentukan. Pada western blotting, anti-rangka otot actin (Sigma), anti-otot creatine kinase (Genetex), anti-aldolase A (Genetex) antibodi, anti-fast myosin heavy chain (Novocastra), anti-carbonic anhydrase 3 (Abcam) dan Antibodi anti-triosephosphate isomerase (Abcam) dan antibodi sekunder berlabel alkali fosfatase (Teknologi Isyarat Sel) digunakan. Anti-nitrotyrosine antibody (Sigma) dan Oxidized Protein Western Blot Detection Kit (Abcam) juga digunakan untuk mengesan tirosin-nitrosilasi dan karbonilasi protein, masing-masing.

Analisis kuantitatif RT-PCR dan mikroarray

Total RNA diekstrak dari otot trisep brachii menggunakan reagen TRIzol dan kemudian dirawat dengan DNase I (Invitrogen). cDNA disintesis menggunakan SuperScript VILO cDNA Synthesis Kit (Invitrogen). Eksperimen Microarray dilakukan dengan menggunakan CodeLink Mouse Whole Genome Bioarray (Applied Microarrays Inc.) di Filgen Inc. Array ini diimbas menggunakan GenePix 4000A Array Scanner (Molecular Devices Inc. ). Data dianalisis dengan menggunakan Microarray Data Analysis Tool versi 3.2 (Filgen Inc.). Untuk PCR kuantitatif, prob TaqMan digunakan dalam kombinasi dengan Campuran Master Ekspresi Gene TaqMan (Biosystem Gunaan) dalam reaksi total 20 μl.StepOnePlus Real-Time PCR System (Applied Biosystems) digunakan untuk mengukur ekspresi mRNA. Ekspresi relatif mRNA dinormalisasi ke kawalan dalaman (GAPDH) dan ditentukan sebagai perubahan lipatan dalam nilai ekspresi purata otot littermate. Probe TaqMan yang digunakan adalah seperti berikut: F-box protein 32 (Fbxo32), Mm00499523_m1 motif tripartit yang mengandungi 63 (Trim63), Mm01185221_m1 Sulfiredoxin1 homolog (Srxn1), Mm00769566_m1 metallothionein 1 (Mt1), Mm00496660_g1 metallothionein 2 (Mt2), Mm00809556_s1 metallothionein 3 (Mt3), Mm00496661_g1 protein berkaitan mikrotubulus 1 rantai cahaya 3 (Peta1lc3b), Mm00782868_sH.

Dalam vivo pengukuran radikal hidroksil

Radikal hidroksil pada otot hidup dari tikus diukur dengan kaedah perangkap salisilat yang digabungkan dengan mikrodialisis (54, 55). Asid 2,5-Dihydroxybenzoic (DHBA) yang dihasilkan dari salisilat dalam cecair mikrodialisis diukur sebagai indeks reaksi dengan radikal hidroksil (56). Anestesia disebabkan pada tikus dengan pentobarbital sodium intraperitoneal (50 mg per kg berat badan) dan dikekalkan dengan dos tambahan. Probe mikrodialisis OP-100-075 (Eicom) dimasukkan ke dalam otot gastrocnemius anggota badan kiri dan disempurnakan dengan 5 mM salisilat dalam larutan Ringer (8,6 g NaCl, 0,25 g CaCl2 dan 0.3 g KCl dalam 1 liter air ultrapure) pada kadar aliran 1 μl / min. Semua saluran aliran cecair terlindung dari pendedahan cahaya untuk mengelakkan pengoksidaan. Microdialysates dikumpulkan setiap 20 min sehingga menghasilkan total 20 μl dialysate setiap koleksi. Berikutan 80 hingga 100 min koleksi mikrodialisis dasar, otot gastrocnemius kiri mengalami kontraksi oleh rangsangan elektrik permukaan elektrod. Otot dirangsang untuk berkontrak pada 40 Hz dengan denyutan 3 ms untuk 300 kereta api pada 50 V. Berikutan penguncupan, sekurang-kurangnya 5 koleksi microdialysate 20 minit lagi diambil. DHBA dalam microdialysates dikesan oleh sistem pengesanan elektrokimia HPLC (Eicom) dan kromatogram dianalisis menggunakan perisian PowerChrom (eDAQ).

Analisis kultur sel dan myotube

Myosit dari Gne - / - hGNETikus dan kawalan tikus D207V-Tg ditanam dalam DMEM yang mengandungi 20% FBS dan 1% ekstrak embrio ayam dalam 5% CO2 dan dibezakan dalam medium bebas serum, OptiPRO TM SFM (Gibco), untuk menjadikan sel-sel hiposialilasi. Sekiranya dinyatakan, myotube dirawat dengan NeuAc 5 mM (Japan Food and Liquor Alliance) atau 5 mM N-acetylcysteine ​​(Sigma) selama 72 jam. Untuk analisis ROS intraselular, digunakan probe berasaskan pendarfluor, 2 ', 7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate (57, 58). Sel dimuat dengan 5 μM dichlorodihydrofluorescein diacetate (Invitrogen) dalam PBS selama satu jam dan pulih dengan DMEM bebas fenol (Gibco) selama 30 min pada suhu 37 ° C dalam 5% CO2 inkubator. Sel-sel kemudian diletakkan di dalam pembaca plat pendarfluor multi-sumur CytoFluor Series 4000 (PerSeptive Biosystems) dengan suhu dikekalkan pada 37 ° C. Penapis pengujaan ditetapkan pada 485 nm dan penapis pelepasan ditetapkan pada 530 nm. Pendarfluor dari setiap telaga ditangkap dan direkodkan.

Untuk menilai generasi ROS di bawah pro-oksidan, myotube yang dikultur dalam setiap keadaan dimuatkan dengan 5 μM dichlorodihydrofluorescein diacetate selama 1 jam dan pulih dalam kepekatan H yang berbeza2O2 atau medium yang mengandungi menadione. Setelah 30 minit inkubasi dalam gelap pada suhu 37 ° C, plat mikro yang mengandungi sel dengan pro-oksidan diletakkan di pembaca plat dan pendarfluor ditangkap pada setiap 5 minit sehingga sampai ke dataran tinggi. Pendarfluor maksimum setiap telaga digunakan untuk analisis.

Untuk ujian daya maju sel, myotube terdedah kepada H2O2 selama 24 jam dan ke menadione selama 6 jam sebelum pewarnaan. Pewarnaan nuklear dengan Hoechst 33342 (Thermo Scientific) dan propidium iodide (Dojindo) digunakan untuk penilaian morfologi apoptosis dengan mikroskopi pendarfluor (59). Minimum 200 nukleus dihitung dan daya maju sel dikira dengan mengecualikan nukleus propidium iodida yang berwarna dari nukleus Hoechst 33342.

N-protokol rawatan acetylcysteine

Gne - / - hGNETikus D207V-Tg secara rawak dibahagikan kepada dos tinggi (n = 13), dos rendah (n = 13) N-acetylcysteine ​​dirawat, atau kawalan yang tidak dirawat (n = 17) kumpulan. Untuk kumpulan rawatan, tikus diberi akses secara bebas ke air minum yang mengandungi dos tinggi (1.0% w / v) atau dos rendah (0.1% w / v) N-acetylcysteine ​​(Sigma), yang memberikan dos purata 1.5 g / kg untuk kumpulan dos tinggi dan 0.15 g / kg untuk kumpulan dos rendah setiap hari. Tidak ada perbezaan penggunaan air antara tikus yang menerima N- air tambahan acetylcysteine ​​atau air minuman biasa. Kami memulakan rawatan dari usia rata-rata 26 minggu sehingga tikus mencapai sekurang-kurangnya 55 minggu. Tiga kumpulan littermate (dos tinggi n = 7, dos rendah n = 7, atau kawalan yang tidak dirawat n = 6) diperlakukan dengan cara yang sama.

Analisis prestasi motor

Prestasi motor dinilai menggunakan latihan treadmill seperti yang dilaporkan sebelumnya (9, 10) dengan sedikit pengubahsuaian. Secara ringkas, setelah 7 hari aklimasi di treadmill, dua ujian latihan dilakukan pada hari yang berasingan. Uji prestasi dimulakan dengan kelajuan 10 m / min selama 5 min dan kelajuannya meningkat secara beransur-ansur sebanyak 10 m / min setiap min sehingga tetikus habis dan tidak dapat lagi berjalan. Waktu keletihan digunakan untuk mengira jarak keseluruhan tikus berlari semasa latihan. Latihan ketahanan terdiri daripada larian treadmill 60-min pada 20 m / min dengan lereng 7 °, di mana bilangan rehat atau rehat rasuk dicatatkan. Kedua-dua ujian dilakukan dua kali dengan rehat 2 d di antara.

Analisis sifat kontraktil otot

Kami mengukur sifat kontraktil otot anterior gastrocnemius dan tibialis mengikut protokol sebelumnya (14, 15).

Analisis diameter gentian

Tisu otot diproses mengikut protokol sebelumnya (13–15). Untuk analisis morfometri, kami mengecat bahagian melintang beku (6 μm) otot gastrocnemius dengan antibodi poliklonal arnab terhadap guaolin 3 (BD ​​Transduction Laboratories), diikuti oleh antibodi IgG kambing fluor-konjugasi Alexa kepada arnab (Invitrogen). Lima gambar yang dipilih secara rawak setiap tetikus digunakan untuk mengukur diameter serat menggunakan perisian ImageJ (NIH). Diameter dalaman minimum 1,000 myofiber dari setiap tetikus diukur.


Fakta Lain Mengenai Tisu Otot

Orang dewasa mempunyai sejumlah sel otot. Melalui senaman, seperti mengangkat berat, sel membesar tetapi jumlah keseluruhan sel tidak bertambah. Otot rangka adalah otot sukarela kerana kita mempunyai kawalan terhadap penguncupannya. Otak kita mengawal pergerakan otot rangka. Walau bagaimanapun, reaksi refleks otot rangka adalah pengecualian. Ini adalah reaksi sukarela terhadap rangsangan luaran. Otot viseral tidak disengajakan kerana, sebahagian besarnya, mereka tidak dikawal secara sedar. Otot licin dan jantung berada di bawah kawalan sistem saraf periferi.


Bagaimanakah otot atropik berbeza daripada otot normal dengan cara kimia atau biologi? - Biologi

Dalam gambarajah otot berkedut dapat dilihat tempoh pendam, jangka masa beberapa ms merangkumi kejadian kimia dan fizikal sebelum pengecutan sebenar.

[Ini tidak sama dengan tempoh tahan api mutlak, tempoh yang lebih ringkas apabila sarcolemma depolarisasi dan tidak dapat dirangsang. The tempoh tahan api relatif berlaku selepas ini apabila sarcolemma secara ringkas hiperpolarisasi dan memerlukan rangsangan yang lebih besar daripada biasa. Lihat Gambarajah Masa Refractory]

Pameran otot pengecutan berperingkat dengan dua cara:

1) Penjumlahan Kuantal atau Pengambilan - ini merujuk kepada peningkatan bilangan sel yang berkontrak. Ini dilakukan secara eksperimen dengan meningkatkan voltan yang digunakan untuk merangsang otot, sehingga mencapai ambang sel yang semakin banyak. (Lihat Penjumlahan Kuantal). Dalam penjumlahan tubuh manusia dilakukan oleh sistem saraf, merangsang peningkatan jumlah sel atau unit motor untuk meningkatkan daya penguncupan.

2) Penjumlahan Gelombang (a.k.a. penjumlahan frekuensi) dan Tetanisasi- ini disebabkan oleh rangsangan sel otot sebelum ia mereda dari rangsangan sebelumnya. Ini mungkin kerana fasa pengecutan dan relaksasi jauh lebih lama daripada tempoh tahan api. Ini menyebabkan kontraksi saling membina antara satu sama lain menghasilkan corak gelombang atau, jika rangsangan frekuensi tinggi, pengecutan berterusan yang disebut tetani atau tetanus. (Istilah tetanus juga digunakan untuk penyakit yang disebabkan oleh toksin bakteria yang menyebabkan kontraksi otot rangka.) Bentuk tetanus ini adalah normal dan sebenarnya adalah cara anda mengekalkan kontraksi yang berterusan.

Sel otot, seperti yang lain, menggunakan ATP sebagai mata wang tenaga mereka. (Lihat Rajah 2.22 diubah suai). Tetapi beberapa sel otot mesti menunjukkan tahap aktiviti di mana mereka tidak dapat membuat ATP secepat yang dimakan. Jadi sel otot mempunyai beberapa mekanisme untuk menyediakan ATP yang mereka perlukan.

Pada akhirnya asid laktik mesti ditukar menjadi asid piruvik dan dimetabolismekan secara aerobik, sama ada di sel otot itu sendiri, atau di hati. Oksigen yang "dipinjam" oleh glikolisis anaerob dipanggil hutang oksigen dan mesti dibayar balik. Hutang oksigen sebahagiannya adalah simpanan oksigen di paru-paru, tisu, dan myoglobin di paru-paru (hutang oksigen alactacid). Tetapi kebanyakannya adalah jumlah oksigen yang diperlukan untuk memetabolismekan asid laktik yang dihasilkan.


Tonton videonya: Разкъсан мускул (Januari 2022).