Информация

5.1: Почему это важно - Клеточные мембраны - Биология

5.1: Почему это важно - Клеточные мембраны - Биология



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Зачем узнавать о клеточных мембранах?

Муковисцидоз (МВ) - это генетическое заболевание, которое в первую очередь поражает легкие, а также поджелудочную железу, печень и кишечник. Симптомы часто появляются в младенчестве и детстве, например непроходимость кишечника у новорожденных.

Наиболее серьезными симптомами МВ являются затрудненное дыхание и частые легочные инфекции. Часто при обострении МВ необходима трансплантация легких. Другие симптомы, включая инфекции носовых пазух, плохой рост и бесплодие, влияют на другие части тела.

Муковисцидоз возникает в результате неправильной работы одного мембранного переносчика. Как эта ошибка мембранного транспорта могла привести к такому заболеванию?


Липидные рафты

Вступление

Липиды не всегда смешиваются в мембранах равномерно, но могут образовывать микродомены. Определенный класс этих микродоменов был назван «липидными рафтами». Они обогащены холестерином и сфинголипидами. Плоты, вероятно, существуют в мембранах в жидкоупорядоченной фазе или фазе с аналогичными свойствами. Все больше данных свидетельствует о том, что богатые фосфолипидами жидкокристаллические фазовые домены и богатые сфинголипидами жидкоупорядоченные фазовые домены (рафты) могут существовать в равновесии в биологических мембранах, особенно в плазматической мембране. Предпочтительное разделение мембранных белков на рафты может влиять на функцию. Среди белков, нацеленных на рафты, есть белки, закрепленные во внешнем листке мембраны за счет ковалентного присоединения к специальному гликолипиду, гликозилфосфатидилинозитолу (GPI). Другие белки, которые связаны с насыщенными ацильными цепями, например, те, которые непосредственно ацилируются двумя или более цепями пальмитата, или цепью пальмитата и миристата, также нацелены на рафты. Нацеливание GPI-заякоренных белков и других белков на рафты играет роль в передаче сигнала, особенно в гемопоэтических клетках, и, возможно, также в сортировке внутриклеточных мембран и регуляции протеолиза клеточной поверхности в других клетках млекопитающих.


Обзор

ДНК - это светокопия жизни, которую можно найти почти во всех живых организмах. Эти организмы могут быть как простыми, как одноклеточные бактерии, так и сложными, как многоклеточный человек: человеческое тело содержит примерно 50 триллионов клеток. Есть два разных типа клеток: прокариоты и эукариоты. Пример прокариотического организма - бактерии. Прокариотические клетки не содержат ядерной мембраны и поэтому не имеют отдельного ядра. В этой лаборатории будут рассматриваться только эукариотические клетки, из которых состоят растения и животные. У эукариотических клеток есть отдельное мембраносвязанное ядро, которое изолирует ДНК от остальной части клетки. Структура растительных клеток отличается от клеток животных по структуре и клеточному составу. В этом эксперименте будут использоваться только растительные клетки.

Растительные клетки окружены клеточной стенкой. Обладает высокой механической прочностью и защищает клетку. Непосредственно под клеточной стенкой находится плазматическая мембрана (рис. 1), которая содержит цитозоль. Внутри цитозоля находятся различные клеточные органеллы, включая ядро. В ядре находится ДНК в виде хроматина.

Хроматин - это активная форма ДНК в клетке, когда она не готовится к делению клетки. Он состоит из ДНК, обернутой вокруг белковых частиц, называемых гистонами.


2. Философские представления об уровнях организации.

В литературе, посвященной уровням организации, часто встречается мотив жалоба на бессистемный или бессмысленный способ применения таких терминов, как & lsquohierarchy & rsquo или & lsquolevels & rsquo, и призыв к более точному анализу (например, Beckner 1974 Bunge 1977 Grene 1987 Korn 2002 Valentine & amp May 1996). Однако на удивление мало философов или ученых взяли на себя задачу разработки содержательной теории или описания уровней организации. В этом разделе мы обсуждаем три основных подхода, выдвинутых в философии науки, чтобы прояснить или постулировать, что такое уровни организации. Это учетная запись Пола Оппенгейма и Хилари Патнэм, учетная запись механиста, разработанная и защищенная Карлом Кравером (2007: глава 5, 2015) и Уильямом Бектелом (2008 год: глава 4), а также учетной записью Уильяма Вимсатта (1976a, 1976a, 1994). После этого мы также рассмотрим недавние скептические подходы к идее уровней организации.

Два наиболее заметных подхода в философии науки, & ldquolayer-cake & rdquo и & ldquomechanistic & rdquo, обозначают поляризованные взгляды на концепцию уровней. Описание слоеного пирога включает в себя всеобъемлющую концепцию, которая постулирует исчерпывающие пошаговые композиционные отношения между всеми составляющими природы и строгое соответствие между каждым предполагаемым уровнем и основной научной дисциплиной, изучающей составляющие, занимающие этот уровень. Механистический подход предлагает контекстуализированную концепцию онтологических уровней в природе, которые определяются в терминах конститутивной части внутри механизма (Craver 2007: 188 & ndash189 Kaplan 2015: 20). Третий отчет, счет Wimsatt & rsquos & ldquolocal maxima & rdquo, вероятно, получил меньше основного внимания в философии и постулирует более всеобъемлющую основу для концептуализации уровней в науке, охватывающую как эпистемологические, так и онтологические аспекты. Хотя в целом, учетная запись Wimsatt & rsquos не является исчерпывающей, допускает исключения и несколько различных критериев для характеристики уровней, которые соответствуют как локальным, так и глобальным концепциям.

2.1 Учетная запись Layer-Cake

В классической статье «Единство науки как рабочая гипотеза» (1958 см. Также статью «Единство науки») Оппенгейм и Патнэм (далее О & ampP) выдвинули систему уровней, которая стала очень влиятельной и до сих пор неявно присутствует в большинстве ссылок. до уровней. Эта модель & ldquolayer-cake & rdquo состоит из трех компонентов. Во-первых, их концепция уровней была всесторонний, что означает, что они хотели включить в свой отчет все случаи, когда можно было бы говорить о & lsquolevels & rsquo. Во-вторых, O & ampP постулировал, что уровни связаны через композиционные отношения, которые структурированы в пошагово мода. Иными словами, все составляющие объектов исследования одной отрасли науки или отраслевой & rsquos & ldquouniverse дискурса & rdquo исчерпывающе связаны как целое с частями, расположенными на следующем, прилегающем нижнем уровне, и как сами части с составляющими, встречающимися на следующем нижнем уровне. следующий соседний более высокий уровень. Этот компонент, вероятно, больше всего ответственен за прозвище & ldquolayer-cake & rdquo, которое продолжает появляться в обсуждениях уровней даже сегодня. Наконец, O & ampP предположил, что переписка между составляющими, составляющими уровень, и предикатами и теориями, связанными с этими составляющими, что означает, что уровни науки аккуратно отображаются на уровни природы, так что для каждого уровня в природе существует соответствующая наука или теория и наоборот (Craver 2007: 174 & ndash175 Brigandt 2010: 304 & ndash305).

О & ampP & rsquos использование & lsquolevels & rsquo можно разделить на две роли в рамках их структуры. Первый касается использования ими «уровней» при объяснении редукции, то есть микровосстановления, что, в свою очередь, помогло сформулировать их тезис о единстве науки. Концепция сокращения O & ampP & rsquos охватывает три дополнительных понятия:

Редукция Кемени-Оппенгейма понимается как косвенная связь между редуцирующей теорией (или отраслью науки) T1 и редуцированной теорией (или отраслью) T2 относительно набора данных наблюдений, так что (a) обе теории содержат разный словарь, (b) T1 объясняет как минимум как много данных наблюдений как T2, но (c) T1 также «объясняет больше», чем T2 (1958: 5). Понятие о потенциальный микроредуктор дополняет это, фиксируя частичную и целую координацию между естественными сущностями, составляющими вселенные дискурса различных научных теорий или ветвей, посредством исчерпывающих материальных композиционных отношений (1958: 6). По сути, это обеспечивает эмпирическое сопоставление двух научных направлений. Микровосстановление затем объединяет эти два и, таким образом, составляет редукцию Кемени-Оппенгейма между двумя научными теориями плюс тот факт, что T1 находится на более низком композиционном уровне, чем T2.

В этой структуре O & ampP предлагает упорядочить отрасли наук таким образом, чтобы можно было определить основные потенциальные сокращения, стоящие между текущей ситуацией и объединенной наукой. С этой целью они предлагают шесть & ldquoreductive уровней & rdquo (1958: 9): Социальные группы (многоклеточные) живые существа Клетки Молекулы Атомы Элементарные частицы. Раздел науки с вещами данного уровня в качестве универсума дискурса является потенциальным микроредуктором ветви с вещами следующего более высокого уровня в качестве универсума дискурса (O & ampP 1958: 9).

О & ampP & rsquos Второе использование уровней касается оправдывающей роли, которую концепция играет для их структуры. Эта роль предвосхищена идеями О & ampP & rsquos о микровосстановлении и потенциальном микровосстановлении, и требует постулирования & lsquolevels & rsquo как существующих независимо от других элементов их структуры. Точнее: теория редукции O&P по существу предполагает существование определенных эмпирических фактов, зафиксированных потенциальными микроредукторами, которые затем учитываются, то есть оправдываются, постулируя существование & lsquolevels & rsquo. Компания O & ampP считала двойную эпистемологическую и онтологическую важность & lsquolevels значительным вкладом, внесенным их описанием слоеного пирога, помимо его роли в объяснении микровосстановления. Говоря об эпистемическом упорядочивании наук, они говорят:

Идея редуктивных уровней, использованная в нашем обсуждении, предлагает то, что можно правдоподобно рассматривать как естественный порядок наук. Для этого достаточно взять в качестве «фундаментальных дисциплин» отрасли, соответствующие нашим уровням. Понятно, что многие из хорошо известных порядков вещей имеют грубое сходство с нашими редуктивными уровнями, и что соответствующие порядки наук более или менее похожи на наш порядок шести «фундаментальных дисциплин». (O & ampP 1958: 28, курсив мой)

Это показывает, что О & ampP предположил, что структура наук следует структуре природы. Хотя они признают многочисленные прецеденты этого иерархического упорядочивания наук (например, пирамида наук Контера, 1958: 28), О & ampP считал, что их описание слоеного пирога выше этих других & ldquointuitive & rdquo смыслов порядка наук, поскольку существование самих уровней основано на ступенчатой ​​композиционной непрерывности природы:

[] Кажется, не было осознано, что эти упорядочения являются & lsquonatural & rsquo в более глубоком смысле, поскольку они основаны на отношении потенциального получения микроредуктора между отраслями науки. (1958: 28)

Проблемы со счетом слоеного пирога хорошо задокументированы (Craver 2007: 172 & ndash6 Eronen 2015 Kim 2002 Potochnik & amp McGill 2012 Rueger & amp McGivern 2010). Во-первых, если мы посмотрим на современную науку, то строгое соответствие между уровнями и научными областями сразу же нарушится: такие области, как когнитивная нейробиология, охватывают несколько уровней, а уровень многоклеточных организмов изучается множеством различных научных дисциплин (Craver 2005). Bechtel 2008: 145). Точно так же исчерпывающее пошаговое условие композиционных отношений между естественными составляющими, требующее, чтобы сущности на одном уровне состояли только из сущностей на следующем более низком уровне, в значительной степени является карикатурой (например, Kim 2002): подумайте о крови, номинально на уровне ткани. феномен, который состоит непосредственно из молекулярных компонентов, таких как витамины и вода, без компонентов смежного уровня, например клеток, играющих какую-либо промежуточную роль (Brooks 2017). Наконец, что наиболее важно, теория слоеного пирога стремится к всеобъемлющему понятию & lsquolevels & rsquo, которое сильно расходится с тем, как & lsquolevels & rsquo на самом деле используется в науке. Ученые часто работают с гораздо более ограниченным определением концепции уровней, которое либо (а) ограничено конкретным и локальным контекстом (см. Раздел 2.2), либо (б) оставляет место для исключений из того, что выражает & lsquolevels & rsquo. Многие биологические источники фактически полностью осведомлены о том, что уровни не отражают полностью однородную реальность, и иногда отмечают важные исключения из правил, установленных концепцией уровней. Это особенно заметно, когда мы говорим о «организмах» по частям, чтобы охватить как многоклеточные, так и одноклеточные формы жизни (Mader 2010: 2).

2.2 Уровни механизмов

Изложение «уровней механизмов», представленное Биллом Бектелем (2008) и Карлом Кравером (2007), недавно стало стандартным взглядом на уровни в философии нейробиологии. Контекст этого описания - парадигма «нового механизма», которая в настоящее время доминирует в философии нейробиологии и в большей части философии науки в целом (см. «Механизмы входа в науку»). На уровнях механизмов есть механизмы на более высоких уровнях и их компоненты на более низких уровнях. Механистический подход предлагает контекстуализированную концепцию (в отличие от всеобъемлющей концепции слоеного пирога), которая формулирует уровни в терминах конститутивной части в рамках механизма (Craver 2007: 188 & ndash189 Kaplan 2015: 20 см. Также Cummins 1975 для более раннего выражения этого идея). Этот подход предлагает несколько преимуществ по сравнению с методом «слоеного пирога»: во-первых, он отказывается от цели обеспечения глобального или всестороннего понимания уровней, которое однородно применимо ко всем системам в природе. Вместо этого цель состоит в том, чтобы конструировать уровни научно обоснованным образом, при этом демаркация уровней имеет смысл только на основе конкретных случаев (см. Также Love 2012 для местного подхода к уровням, который явно не привязан к понятию механизма). Механистический подход также полностью избегает всякого четкого соответствия между структурой естественного мира и структурой естественных наук: уровни механизмов являются уровни в природе, и нет прямого сопоставления этих уровней с теориями или областями науки (Craver 2007: 176). Наконец, механистический подход к уровням поддерживает позитивный взгляд на плюралистическое, многоуровневое объяснение, которое выступает в качестве мощной альтернативы объяснениям редукционизма в биологии (Craver 2005 cf. Brigandt 2010: 297).

Более конкретно, уровни механизмов были определены следующим образом:

На уровнях механизмов реляты - это механизмы поведения на более высоких уровнях и их компоненты на более низких уровнях. & hellip Межуровневые отношения следующие: Икс& rsquos & Phi-ing находится на более низком механистическом уровне, чем & Psi-ing, тогда и только тогда, когда Икс& rsquos & Phi-ing является компонентом механизма для S & rsquos & Psi-ing. Компоненты более низкого уровня организованы вместе, чтобы сформировать компоненты более высокого уровня. (Craver 2007: 189).

Внутри механизма соответствующими частями являются & hellip рабочие части & mdash части, которые выполняют операции, которые позволяют механизму реализовать интересующее явление. Они могут быть разных размеров, но их отличает тот факт, что они участвуют в функционировании механизма. Это набор рабочих частей, которые организованы и чьи действия скоординированы для реализации интересующего феномена, который составляет уровень. (Bechtel 2008: 146)

Пока что эти характеристики предполагают, что существует всего два уровня: уровень механизма и уровень его компонентов. Однако, когда мы принимаем во внимание, что компонент также может быть механизмом сам по себе, эта картина расширяется до многоуровневой иерархии: компоненты этого вложенного механизма затем образуют третий уровень, который на два уровня ниже, чем общий механизм (Bechtel 2008 : 147). Это механистическое разложение можно повторять столько раз, сколько необходимо, без априорного ограничения на количество уровней в механизме.

Стандартный пример уровней механизмов - это случай пространственной памяти и долговременной потенциации (LTP Craver 2007: 165 & ndash170). В механизме пространственной памяти можно выделить четыре уровня механизмов: уровень пространственной памяти, уровень формирования пространственной карты, клеточно-электрофизиологический уровень и, наконец, молекулярный уровень. В этой иерархии объекты на каждом более низком уровне являются компонентами механизма более высокого уровня. Например, рецептор NMDA на молекулярном уровне является компонентом механизма LTP на клеточном уровне, а механизм LTP, в свою очередь, является компонентом гиппокампального механизма консолидации памяти (на уровне формирования пространственной карты). Затем гиппокампальный механизм консолидации памяти вносит свой вклад в общий механизм на уровне пространственной памяти, который является высшим уровнем и включает такие вещи, как выполнение мышью поведенческих задач (например, перемещение по водному лабиринту).

Уровни механизмов имеют некоторые общие черты с более стандартными описаниями уровней организации: они по определению являются композиционными, сущности на более высоких уровнях обычно больше, чем сущности на более низких уровнях, а уровни механизмов потенциально могут составлять локальные пики регулярности и предсказуемости. (Craver 2007: 190 см. Следующий раздел). Однако уровни механизмов гораздо более ограничены и минималистичны, чем любые другие существующие подходы к уровням организации. Прежде всего, как уже упоминалось, уровни механизмов могут быть определены только в каждом конкретном случае, а разные механизмы могут иметь совершенно разные уровни. Например, набор уровней в механизме сворачивания белков сильно отличается от уровней в механизме пространственной памяти.

Более того, даже в рамках одного механизма вопрос о том, находятся ли два элемента на одном или разных уровнях, часто не имеет четко определенного ответа. Это связано с тем, что уровни определяются исключительно в терминах прямых отношений «часть-целое» (или «компонент-механизм»). Например, рецепторы NMDA и синаптические везикулы являются компонентами клеточных механизмов LTP, и поэтому можно сказать, что они находятся на одном уровне. Компоненты рецепторов NMDA, в свою очередь, включают такие вещи, как сайты связывания глутамата и ионы глутамата, тогда как компоненты синаптических везикул включают такие вещи, как транспортные белки. Однако, поскольку сайты связывания глутамата и транспортные белки не являются ни компонентами друг друга, ни прямыми компонентами одного (под) механизма, они не находятся ни на одном уровне, ни на разных уровнях (Bechtel 2008: 147). На вопрос, как они связаны по уровням, нет ответа в механистической структуре. Это означает, что даже внутри конкретного механизма уровни механизмов не образуют горизонтальных слоев, охватывающих механизм, а скорее представляют собой небольшие островки или прожекторы, образованные рабочими частями (под) механизма. Другое значение заключается в том, что даже идентичные объекты (например, молекулы NMDA) в одном механизме часто находятся на разных уровнях (Eronen 2013). Недавно Craver (2015) утверждал, что сама идея быть «на одном уровне» на самом деле неважна или даже бессмысленна в контексте уровней механизмов, достаточно того, что существует четкое представление о том, какие механизмы находятся на более высоком уровне по сравнению с их компоненты (а компоненты находятся на более низком уровне по сравнению с механизмом в целом), и для этого не требуется, чтобы компоненты или механизмы также образовывали горизонтальные уровни.

Еще одна проблема, которую механистическая учетная запись разделяет с учетной записью слоеного пирога, заключается в том, что она встроена в концептуальную основу, где & lsquolevels & rsquo определяются в терминах других технических терминов, которые являются более фундаментальными в этой структуре (Brooks 2017). Например, представление о слоеном пироге изначально было встроено в всеобъемлющий проект Оппенгейма и Патнэма по аргументации в пользу единства науки, и их понимание «уровней» было первоначально задумано отчасти для объяснения того, как работает микроредукция. Механистическое объяснение, со своей стороны, встроено в программу объяснения механистических объяснений и механизмов «Новый механизм», поскольку «уровни механизмов» в значительной степени пересекаются с техническими терминами, которые определяют, что такое механизм, и возникает закономерный вопрос, какое отдельное понятие «уровней» вообще дает не вытекает напрямую из понятия механизма (см. Eronen 2013).

В этом свете становится ясно, что уровни механизмов лишь отдаленно связаны с более ранними попытками прояснения уровней в науках о жизни и обладают многими особенностями, которые мы интуитивно не связали бы с идеей уровней (Eronen 2013, 2015). Однако нет сомнений в том, что взаимосвязи механистической композиции, которые отслеживают уровни механизмов, сами по себе критически важны для понимания и объяснения биологической организации.

Мари Кайзер (2015) пытается восстановить более общее понятие & lsquolevels & rsquo в соответствии с принципами механистического подхода таким образом, чтобы избежать ограничений & rsquos аккаунта. Кайзер & rsquos фокусируется здесь на том, чтобы смягчить условия, при которых мы рассматриваем что-либо как уровень (2015: 183 & ndash185): во-первых, вместо определения уровней в терминах рабочих компонентов механизмов, она предлагает думать об уровнях в терминах (биологических) частей и целого. связи в целом, то есть способом, который не вытекает из определения механизма. Во-вторых, Кайзер предполагает, что уровень может также включать в себя вещи, принадлежащие к тому же & ldquogenial биологическому виду & rdquo, что и некоторые части рассматриваемой системы более высокого уровня (2015: 183 & ndash185): Таким образом, уровни выходят за пределы границ организма или механизма. . Как этот подход позволяет избежать проблем общих уровней организации, обсуждаемых ниже (раздел 2.4), явно не указано. О дальнейших попытках расширения или развития понятия уровней механизмов см. Bertolaso ​​& amp Buzzoni (2017) и Harbecke (2015).

2.3 Учетная запись Wimsatt & rsquos & ldquoLocal Maxima & rdquo

И слоеный пирог, и механистический подход к уровням нацелены на определение уровней в смысле предоставления хотя бы необходимых условий для того, что составляет уровень. Уильям Вимсатт (1976a, 1994) использует другой подход и намеревается охарактеризовать ключевые особенности, которые уровни организации обычно (но не обязательно) проявляют в разных случаях. Его цель - очертить основные структурные или организационные особенности природы, из которых уровни организации являются наиболее заметными. Во-первых, уровни являются композиционными и образуют вложенные иерархические структуры, так что целое на более низких уровнях функционирует как части на более высоких уровнях. Во-вторых, уровни организации - это

глубокая, непроизвольная и чрезвычайно важная особенность онтологической архитектуры нашего естественного мира и почти наверняка любого мира, который мог бы производить и быть населенным или понятым разумными существами.. (Wimsatt 1994 [2007: 203])

Другими словами, Вимсатт рассматривает уровни как единицы, которые «разъединяют природу на ее стыках» (1976a: 237).

Еще одна особенность уровней организации состоит в том, что они

состоящие из семейств объектов, обычно сопоставимого размера и динамических свойств, которые обычно взаимодействуют в первую очередь друг с другом.. (Wimsatt 1994 [2007: 204])

Полезная метафора, которую использует Вимсатт, чтобы проиллюстрировать это, заключается в том, что мы можем думать о теориях или моделях конкретных уровней как о ситах разных размеров, которые отсеивают предметы с соответствующими размерами и динамическими свойствами (Wimsatt 1976a: 237). Таким образом, теории на уровне организмов выделяют объекты размером примерно с организм, способные к воспроизводству и в первую очередь взаимодействующие друг с другом.

Наконец, и это, пожалуй, самое главное,

[1] Уровни организации можно рассматривать как локальные максимумы регулярности и предсказуемости в фазовом пространстве альтернативных способов организации материи.. (1976a: 209 см. Также 1976a: 238)

Этот пункт & ldquot; самый близкий к тому, что [Wimsatt] придет к определению & rdquo (1976a: 209), и требует некоторого объяснения. Идея примерно состоит в том, что закономерности и закономерности, которые можно использовать в качестве основы для предсказания и объяснения, сгруппированы вокруг определенных масштабов, и такие кластеры указывают на уровни организации. Таким образом, если мы построим график регулярности и предсказуемости по шкале (размера), то уровни организации будут отображаться в виде пиков на графике (см. Рисунок). Сущности, которые мы находим в этих «кратких максимумах», будут демонстрировать стабильные закономерности в силу критериев (размер, скорость, динамические свойства и т. Д.), По которым они сгруппированы по уровням, и эти закономерности также могут служить основой для надежной предсказуемости. Более того, уровни организации включают & ldquote наиболее вероятно состояний материи & rdquo (1976a: 239), что означает, что если бы мы могли изменять начальные условия, в ряде условий естественный отбор или другие процессы отбора привели бы к одним и тем же уровням (Wimsatt 1976a: 238 & ndash239). Например, если уровень молекул - это уровень организации в смысле Вимсатта, то должен быть пик регулярности и предсказуемости в масштабе (ах), где расположены молекулы, и молекулы должны быть наиболее вероятным способом организации материи. при различных условиях.

Фигура. Wimsatt, созданный в 1973 году, используется с разрешения.

Wimsatt указывает на многие другие особенности, которые могут иметь уровни: например, процессы на более высоких уровнях имеют тенденцию происходить медленнее, чем процессы на более низких уровнях, свойства более высокого уровня обычно многократно реализуются свойствами более низкого уровня, а причинно-следственные связи более высокого уровня динамически автономным в том смысле, что он в значительной степени независим от того, что происходит на нижних уровнях. То, что отличает разные уровни, также будет варьироваться в зависимости от конкретного случая и может включать в себя различия между частями и целым, величину сил, с помощью которых вещи взаимодействуют, или, прагматически, соображения размера различных составляющих. Важно отметить, что Вимсатт также утверждает, что в контекстах, где отношения между частями и целыми становятся слишком сложными, например, в организации биологических систем, уровни организации нарушаются, и в этих случаях более подходящим организационным понятием является & ldquoperspective & rdquo (Wimsatt 1994 [2007: 227] ]). Перспективы - это (неполные) отчеты о системах, основанные на наборе переменных, и, в отличие от уровней, не обязательно должны иметь какую-либо частичную структуру. Например, мы можем подходить к организмам с анатомической, физиологической или генетической точки зрения, причем каждая точка зрения имеет собственный набор переменных.

Включая так много предостережений и возможных, но ненужных характеристик уровней, Вимсатт делает свою учетную запись чрезвычайно универсальной и широкой по охвату, но в то же время открытой для обвинений в неопределенности или непоследовательности (см. Craver 2007: 182 & ndash183). Он содержит множество критериев, которым уровни могут, но не обязательно должны удовлетворять, так что можно сказать, что почти любой набор объектов, которые в некотором отношении похожи друг на друга, образуют уровень. Более того, отдельные критерии как таковые также вызывают много вопросов. Например, как мы должны понимать & ldquolocal максимумы регулярности и предсказуемости & rdquo? Какие виды закономерностей мы должны включать только каузальные обобщения или также закономерности, описывающие ассоциативные или композиционные отношения (Craver 2007: 182 & ndash183)? Как подсчитать или оценить количество закономерностей по заданной шкале? Как эти пики соотносятся с другими предложенными критериями, такими как частичная или целая организация уровней?

Эти опасения в некоторой степени снимаются, если принять во внимание важную исходную идею подхода Wimsatt & rsquos: уровни организации и сущности, которые их занимают, должны быть крепкий, что означает, что они должны быть обнаруживаемыми, измеряемыми, выводимыми, определяемыми и т. д. в различных независимый способами (1981 [2007: 63 & ndash4] 1994 [2007: 210]). Другими словами, они должны демонстрировать избыточность между независимыми средствами доступа, обнаружения или определения их и, следовательно, не должны зависеть от какого-либо одного критерия или определяющей функции. Таким образом, если уровни организации устойчивы, выбор критериев или проблемы отдельных критериев не будут иметь решающего значения. Однако вопрос о том, насколько устойчивы уровни организации в природе, остается открытым.

2.4 Уровни скептицизма и дефляционные счета

Несмотря на то, что ученые и философы знакомы с концепцией уровней, призывы к ее отклонению или ослаблению акцента в научном лексиконе становятся все более распространенными (Eronen 2013, 2015 Guttman 1976 Ladyman & amp Ross 2007 Potochnik & amp McGill 2012 Rueger & amp McGivern 2010 Thalos 2013 для опровержения также DiFrisco 2017 Brooks 2017). Во-первых, природа может быть слишком грязной, чтобы соответствовать любой картине в стиле слоеного пирога. Рассмотрим в качестве иллюстрации предполагаемый уровень «организмов». И голубые киты, и дрожжевые клетки явно являются организмами и, следовательно, должны номинально располагаться на этом уровне, но каждый из них включает в себя радикально разные виды сущностей с радикально разными свойствами (Potochnik & amp McGill 2012). Это все еще может быть приятным, но когда мы рассматриваем следующий более низкий уровень, а именно тот, который обозначен компонентами этих организмов, картина уровней как аккуратных горизонтальных слоев полностью разрушается. Компоненты синих китов включают такие вещи, как органы, ткани и клетки, тогда как дрожжевые клетки состоят из таких вещей, как клеточная мембрана, ядро ​​и митохондрии (см. Potochnik & amp; McGill 2012). Кроме того, кит частично состоит из различных симбионтов, включая кишечные бактерии. Такие симбионты одновременно являются составными частями кита и самих организмов. Таким образом, компоненты разных видов организмов не образуют какого-либо однородного «уровня».

Эти проблемы возникают не только из-за трудностей определения того, что такое организм. Подобные проблемы возникают, когда мы рассматриваем компоненты клеток, такие как клеточная мембрана и митохондрии, и их подкомпоненты (например, липидные молекулы и внешняя митохондриальная мембрана соответственно) также демонстрируют слишком большую неоднородность, чтобы сформировать аккуратный & ldquolevel & rdquo (см. Eronen 2013). Более того, одни и те же вещи могут входить в состав очень разных целых более высокого уровня: например, ионы водорода могут быть автономными компонентами в механизме окислительного фосфорилирования, который включает клеточную мембрану в качестве компонента, но они также могут быть компонентами the lipid molecules that make up the cell membranes (Bechtel 2008: 147).

More generally, Potochnik and McGill (2012) argue that &lsquolevels&rsquo imposes a radically false, rigid uniformity onto nature:

В Основная идея [behind &lsquolevels&rsquo] is that higher-level entities are composed of (and only of) lower-level entities, but the prevalent concept of hierarchical organization involves stronger claims as well. The compositional hierarchy is often taken to involve stratification into discrete and universal levels of organization. It is also often assumed that levels are nested, that is, that an entity at any level is composed of aggregated entities at the next lower level. (Potochnik & McGill 2012: 121 emphasis added)

This identifies these problem with the &ldquobasic idea&rdquo of the levels concept itself. They continue:

Действительно, very notion of stratified levels depends on not only the ubiquity, but also the uniformity, of part-whole composition. For strata to emerge, atoms must always compose molecules, populations must always compose communities, and so forth. But the uniformity of composition needed for stratified levels simply does not exist. (2012: 126 emphasis added see also Guttman 1976: 113 Thalos 2013: 10)

This comprehensive, uniform rigidity in turn undermines other features attributed to levels of organization. One of these features is the supposed epistemic merit (or fault) inherently exhibited by natural constituents due to their position at a particular level (Potochnik & McGill 2012. 129&ndash30). For instance, reductionists frequently argue that molecular-level explanations are generally more secure, more fundamental, or otherwise superior to explanations citing higher-level structures like chromosomes or cells (and conversely, anti-reductionists claim that higher-level constituents are often necessary for producing adequate explanations). However, as has been pointed out by many authors, blanket attributions of significance like these are deeply misleading (e.g., Wimsatt 1976a Jackson & Pettit 1992 cf. Potochnik & McGill 2012: 129 Noble 2012: 56 Craver 2007: 191). One reason for this is that particular levels exhibit epistemic merit only in regard to what is being investigated. As such, what is taken to be the relevant level will shift depending on what structures or processes comprise the focus of scientists&rsquo investigative tasks, and hence no level will have inherent or principled epistemic superiority. Moreover, epistemic products like explanations and theories in biology rarely exhibit a monolevel structure, but rather include multiple levels simultaneously (e.g., Schaffner 1993: 97&ndash8, 387 Mitchell 2003: 147 Craver 2007).

The basic conclusion that Potochnik and McGill and other levels skeptics draw from this is the following. The levels concept precludes a sophisticated discussion of philosophical and scientific issues by imposing an overly simplistic representation of science and nature. So, although perhaps no one would deny the attractiveness of &lsquolevels&rsquo in seeking to make complex natural systems tractable to analysis, depicting these systems using the concept seems to do far more harm than good. Burton S. Guttman is very clear on this, stating that &ldquoif it is stated in any but the sloppiest and most general terms, [the concept of levels] is a useless and even misleading concept&rdquo (Guttman 1976: 112). Similarly, Miriam Thalos emphasizes &ldquothe conceit of levels&rdquo and argues that &ldquothe notion of levels provides no useful philosophical ideas whatever&rdquo (Thalos 2013: 13).

This levels-skepticism has also a more constructive side. Several authors have suggested replacing or reinterpreting levels talk in terms of other concepts, most importantly scale (Eronen 2013, 2015 Noble 2012 Potochnik & McGill 2012 see also P.S. Churchland & Sejnowski 1992 McCauley 2009 Rueger & McGivern 2010). The motivation behind this is that the problems associated with levels of organization can be avoided if more well-defined notions are applied instead. For instance, the notion of шкала arguably does not lead to the same kinds of problems as the idea of levels of organization. All that it is needed for arranging things on a scale is measuring some quantitative property of those things. Scales also have the advantage of being entirely continuous, while levels require placing things at distinct and discrete positions in the hierarchy (Eronen 2015 Potochnik & McGill 2012). The scale that is the most obviously relevant one in this context is the size scale, which is based on how big things are: Organisms are usually (though not always) bigger than cells, which are bigger than molecules, which are bigger than atoms, and so on. However, also the time scale (the rate at which processes occur) is crucially important for understanding biological organization (Simon 1962 DiFrisco 2017): Interactions between organisms (e.g., sexual reproduction) take place at much slower rates than interactions between cells (e.g., synaptic communication), which again are slower than interactions between molecules (e.g., receptor binding).

This &ldquodeflationary&rdquo approach (Eronen 2013, 2015), where levels are reduced or deflated to more well-defined concepts, is also consistent with the idea that at some scales we may find peaks of regularity or predictability (Wimsatt 1994), or clusters of causal relationships (Potochnik & McGill 2012). However, to what extent such peaks or clusters can be discerned in biological systems is an open question. It also remains to be seen whether the deflationary approach is sufficient for accounting for the role of levels of organization in biological theories and explanations.


5.1: Why It Matters- Cell Membranes - Biology

Surface-to-Volume Ratios in Biology

Вступление:
The purpose of this lab is to introduce you to the biological importance of surface-to-volume ratios (abbreviated S/V). Surface area (SA), which is expressed in squared units (e.g., mm 2 , m 2 ), is the amount of an object that is directly exposed to the environment. For a cell, it would represent the area of the plasma membrane and for a person it would represent the amount of skin. Volume is a rough measure of the size of a structure and the amount of space it occupies. Volume is expressed by cubic units (e.g., mm 3 , cm 3 = milliliters). The surface-to-volume ratio (S/V) refers to the amount of surface a structure has relative to its size or stated in a slightly more gruesome manner, S/V ratio is the amount of "skin" compared to the amount of "guts." To calculate the S/V ratio, simply divide the surface area by the volume.

The reason that surface-to-volume ratios are important is because a cell or organism continuously exchanges materials, such as food, waste, water, and heat, with its environment. Depending on the circumstances, it may be advantageous to have a small S/V while at other times a large S/V is an advantage. Thus, optimizing S/V ratios has been a driving force in the evolution of all organisms. Since S/V is a function of both size and shape, these have also been under strong evolutionary pressure.

To begin our studies we will examine the effects of both size and shape on surface-to-volume ratios. Then, we will use this information to answer fundamental questions about cell size and metabolic rate. Finally, we will apply our experiences to a variety of biological situations.

Exercise 1. The Relationship between Volume, SA, and S/V Ratio

In this exercise we will explore the mathematical relationship between volume, surface area, and the S/V ratio. Consider a cube that is one unit on a side. If it increases in size, obviously both the surface area and volume will increase. But, by how much? And, how will this affect the surface-to-volume ratio? In this exercise we will calculate the surface area, volume and s/v ratio for a series of cubes, graph the results, and then attempt to answer these questions and others. First, let s make a few predictions.

Hypothesis 1.1: As a cube gets larger, its S/V ratio will (select one: decrease / remain the same / increase).

Hypothesis 1.2: As a cube gets larger, the surface area of the cube will increase by (select one: twice / the square of / the cube of) the linear dimension.

Hypothesis 1.3: As a cube gets larger, the volume of the cube will increase by (select one: three times / the square of / the cube of) the linear dimension.

Метод: Complete Table 1 for a series of cubes of varying size (уравнения):


Poxviruses provide ample opportunities to understand complex life processes

Of the dozens of poxviruses, each has a DNA genome encoding hundreds of genes that support a complex replication cycle [3]. Many of the poxviruses’ encoded enzymes are utilized as tools for molecular biology and biotechniques. A number of commercialized biotechnology products have been successfully developed based on enzymes identified from vaccinia virus, exemplified by the vaccinia capping system for in vitro synthesized RNA and TOPO cloning which is based on vaccinia DNA topoisomerase [45, 46]. It will not be surprising to see more poxvirus-based biotechnology products in the future. In addition, although poxviruses are “old” viruses, many mechanisms of their replication cycle are still poorly understood, partially because of their complex virion and life cycle. For example, vaccinia virus needs a complex comprising 11 proteins for cell fusion and entry [47] the most complex fusion-entry system among known mammalian viruses. The mechanism of entry is still largely unknown. Many other aspects of poxvirus virion assembly, membrane morphogenesis, and egress are also still poorly understood. Therefore, poxviruses provide phenomenal scientific opportunities for investigators in the field of virology.

Although poxviruses encode hundreds of genes, similar to other viruses, they still rely on host cells to complete their replication cycle and have complex interactions with their hosts. Eukaryotic cells, including mammalian cells, have a well-developed innate immune system to detect, respond to, and limit viral pathogens. It is estimated that more than one third of the over 200 vaccinia virus-encoded genes are dedicated to modulating innate immune response as a strategy to evade host antiviral immunity. Vaccinia’s viral proteins can counteract almost all known innate immune mechanisms. An outstanding review by Smith et. al. summarized these vaccinia virus immunomodulatory proteins nicely [48]. More vaccinia virus innate immunomodulatory proteins continue to be described and characterized. For example, B2 and F17 use distinct mechanisms to evade the cGAS-STING DNA sensing pathway [49, 50]. Yet, the functions and mechanisms of action of many of these poxvirus immunomodulators are unknown. Many of the remaining poxvirus non-immunomodulators also interact with cellular processes to facilitate virus entry, DNA replication, gene expression, viral envelop membrane morphogenesis, assembly, egress, and spreading. Research on these poxvirus gene functions will provide molecular tools to decipher aspects of cellular processes, in addition to understanding viral replication strategies. Work in the author’s laboratory has recently focused on vaccinia virus factors that interact with host cell protein synthesis and metabolism machinery [51,52,53,54,55,56,57], with the rational that the study of virus interactions with these host house-keeping functions is critical to elucidate the poxvirus replication strategy and the associated fundamental cellular processes.


Evolutionary Processes Have Resulted In Approximately

Evolution is the change in the characteristics of a species over several generations and relies on the process of natural selection. Start studying Chapter 26.

Adaptive Radiation The Definitive Guide Biology Dictionary

What are the four processes that lead to evolution.

Evolutionary processes have resulted in approximately. Answer the following questions True T or False F. Zoologists must understand evolutionary processes if they are to understand what an animal is and how it originated. Mutation changes in genes cause population to evolve create genetic diversity.

The main goal of the science of Darwinian Medicine is to investigate human disease disorders and medical complications from an evolutionary perspective. Ideas concerning the theory of organic evolution were published and supported with convincing evidence by Charles Darwin in. Process by which modern organisms have descended from ancient organisms decent with modification fossil record the geological record of organisms on earth that have been preserved in the rock in a chronological.

The splitting of lineages into two or more species has occurred. Stude nts were asked to. Question 2 asks students to work with scientific theory and evidence to explain how the processes of natural selection and evolution could have resulted in different photosynthetic organisms absorbing light within different ranges of the visible light spectrum.

A The trait must be the result of environmental conditions. C The trait must impact the social rank of its possessor. Evolutionary mechanism that increases genetic diversity in populationsDo not occur to increase or decrease fitness but alleles can be deleterious beneficial or neutral.

The evolution of species has resulted in enormous variation in form and function. Sometimes evolution gives rise to groups of organisms that become tremendously different from each other. Humans live up to like 115ish years when very lucky and a generation is on average calculated to be 20 years.

For a theory that is a central tenet in the understanding of biology evolution is also perhaps the most misunderstood abused and contentious of theories. _____ Organisms existing today are the result of evolutionary processes that have occurred over millions of years. Evolutionary change proceeds rapidly and is.

Darwins four theories of evolution include each of the following EXCEPT. Genetic drift is random fluctuations basically anti-selection one form is bottleneck effect. Also the evolutionary process that leads to development or persistence of such a trait.

Mutations are also heritable and affect an organisms genetic makeup. Slow as an evolutionary mechanism in comparison to selection genetic drift and gene flow. When two species evolve in diverse directions from a common point it is called divergent evolution.

Change in a kind of organism over time. Natural selection is the primary cause of evolutionary change. Evolution Study Questions TrueFalse Questions.

It is the process by which modern organisms have descended from anc view the full answer. Evolution may have result observation but not process observation. Home Science Math History Literature Technology Health Law Business All.

_____ Evolution is a scientifically valid theory 2. Over 1 million animal species have been described Many more about 90 existed in the past and have become extinct. List and define the four evolutionary processes covered in this lesson.

B The trait must be genetically based. Primary source of genetic variation and are alterations in an organisms DNA sequencing. Учите словарный запас и многое другое с помощью карточных игр и других средств обучения.

They can be complemented with evolutionary explanations that describe the evolutionary processes and principles that have resulted in human biology we study today. Gene flow sometimes called migration population to evolve create genetic diversity. Which of the following characteristics must be true in order for a trait to be impacted by the forces of natural selection and then play a role in the process of biological evolution.

Mutation Natural Selection Migration and Genetic Drift. In evolutionary biology a particular structure physiological process or behavior that makes an organism better able to survive and reproduce. These processes have resulted in an estimated 4 to 100 million species of animals living today.

So it would be hard to sit around and watch. We will explore the richness of evolutionary and biological processes that have resulted in the biodiversity of life on planet Earth. Depends on what is evolving.

Evolutionary processes have resulted in approximately _____ million species of which 14 million species have been described.

Life Evolution And The History Of Life On Earth Britannica

Cultural Evolutionary Theory How Culture Evolves And Why It Matters Pnas

Human Evolution Timeline Human Evolution Human Evolution Tree Evolution Art

Pin By Joseph Salamea On Ark Dinosaurios Ark Survival Evolved Ark Evolution Dragon Artwork

Darwin S Theory Of Evolution Definition Evidence Live Science

Process Orchestration Market Size Industry Trends Share And Forecast 2019 2025 Hcl Technologies Cisco Systems Marketing

Validate User Insect Species Insect Orders Positivity

Life Evolution And The History Of Life On Earth Britannica

Timeline Of Human Evolution Google Search Human Evolution Human Evolution Tree Phylogenetic Tree

Darwin S Theory Of Evolution Worksheet Chapter 15 Theory Of Evolution Worksheet Evolution Worksheet Template Scientific Method Worksheet

Natural Selection How Evolution Works Howstuffworks

Psy 7510 Week 1 Written Assignment Evolution Assignment Ashford Assignments Evolution Ashford

Biological Evolution An Overview Sciencedirect Topics

To Sympan Apoteleitai Apo Plhrofories Arbre Phylogenetique Charles Darwin Science

4 Adaptation Natural Selection Evolution National 5 Biology

A Big Boom By Itself Does Not A Cosmic Bloom Make Creationism Science Bible Truth Apologetics

Cultural Evolutionary Theory How Culture Evolves And Why It Matters Pnas

Evolutionary Cell Biology Two Origins One Objective Pnas


The importance of the ratio of omega-6/omega-3 essential fatty acids

Several sources of information suggest that human beings evolved on a diet with a ratio of omega-6 to omega-3 essential fatty acids (EFA) of approximately 1 whereas in Western diets the ratio is 15/1-16.7/1. Western diets are deficient in omega-3 fatty acids, and have excessive amounts of omega-6 fatty acids compared with the diet on which human beings evolved and their genetic patterns were established. Excessive amounts of omega-6 polyunsaturated fatty acids (PUFA) and a very high omega-6/omega-3 ratio, as is found in today's Western diets, promote the pathogenesis of many diseases, including cardiovascular disease, cancer, and inflammatory and autoimmune diseases, whereas increased levels of omega-3 PUFA (a low omega-6/omega-3 ratio) exert suppressive effects. In the secondary prevention of cardiovascular disease, a ratio of 4/1 was associated with a 70% decrease in total mortality. A ratio of 2.5/1 reduced rectal cell proliferation in patients with colorectal cancer, whereas a ratio of 4/1 with the same amount of omega-3 PUFA had no effect. The lower omega-6/omega-3 ratio in women with breast cancer was associated with decreased risk. A ratio of 2-3/1 suppressed inflammation in patients with rheumatoid arthritis, and a ratio of 5/1 had a beneficial effect on patients with asthma, whereas a ratio of 10/1 had adverse consequences. These studies indicate that the optimal ratio may vary with the disease under consideration. This is consistent with the fact that chronic diseases are multigenic and multifactorial. Therefore, it is quite possible that the therapeutic dose of omega-3 fatty acids will depend on the degree of severity of disease resulting from the genetic predisposition. A lower ratio of omega-6/omega-3 fatty acids is more desirable in reducing the risk of many of the chronic diseases of high prevalence in Western societies, as well as in the developing countries, that are being exported to the rest of the world.


Electrically Active Cell Membranes

Most cells in the body make use of charged particles (ионы) to create electrochemical charge across the cell membrane. In a prior chapter, we described how muscle cells contract based on the movement of ions across the cell membrane. For skeletal muscles to contract, due to excitation–contraction coupling, they require input from a neuron. Both muscle and nerve cells make use of a cell membrane that is specialized for signal conduction to regulate ion movement between the extracellular fluid and cytosol.

As you learned in the chapter on cells, the cell membrane is primarily responsible for regulating what can cross the membrane. The cell membrane is a phospholipid bilayer, so only substances that can pass directly through the hydrophobic core can diffuse through unaided. Charged particles, which are hydrophilic, cannot pass through the cell membrane without assistance (Figure 12.5.1). Specific transmembrane channel proteins permit charged ions to move across the membrane. Several passive transport channels, as well as active transport pumps, are necessary to generate a transmembrane potential, and an action potential. Of special interest is the carrier protein referred to as the sodium/potassium pump that uses energy to move sodium ions (Na + ) out of a cell and potassium ions (K + ) into a cell, thus regulating ion concentration on both sides of the cell membrane.

Figure 12.5.1 – Cell Membrane and Transmembrane Proteins: The cell membrane is composed of a phospholipid bilayer and has many transmembrane proteins, including different types of channel proteins that serve as ion channels.

The sodium/potassium pump requires energy in the form of adenosine triphosphate (ATP), so it is also referred to as an ATPase pump. As was explained in the cell chapter, the concentration of Na + is higher outside the cell than inside, and the concentration of K + is higher inside the cell than outside. Therefore, this pump is working against the concentration gradients for sodium and potassium ions, which is why it requires energy. The Na + /K + ATPase pump maintains these important ion concentration gradients.

Ion channels are pores that allow specific charged particles to cross the membrane in response to an existing electrochemical gradient. Proteins are capable of spanning the cell membrane, including its hydrophobic core, and can interact with charged ions because of the varied properties of amino acids found within specific regions of the protein channel. Hydrophobic amino acids are found in the regions that are adjacent to the hydrocarbon tails of the phospholipids, where as hydrophilic amino acids are exposed to the fluid environments of the extracellular fluid and cytosol. Additionally, ions will interact with the hydrophilic amino acids, which will be selective for the charge of the ion. Channels for cations (positive ions) will have negatively charged side chains in the pore. Channels for anions (negative ions) will have positively charged side chains in the pore. The diameter of the channel’s pore also impacts the specific ions that can pass through. Some ion channels are selective for charge but not necessarily for size. These nonspecific channels allow cations—particularly Na + , K + , and Ca 2+ —to cross the membrane, but exclude anions.

Some ion channels do not allow ions to freely diffuse across the membrane, but are gated вместо. А ligand-gated channel opens because a molecule, or ligand, binds to the extracellular region of the channel (Figure 12.5.2).

Figure 12.5.2 – Ligand-Gated Channels: When the ligand, in this case the neurotransmitter acetylcholine, binds to a specific location on the extracellular surface of the channel protein, the pore opens to allow select ions through. The ions, in this case, are cations of sodium, calcium, and potassium.

А mechanically-gated channel opens because of a physical distortion of the cell membrane. Many channels associated with the sense of touch are mechanically-gated. For example, as pressure is applied to the skin, mechanically-gated channels on the subcutaneous receptors open and allow ions to enter (Figure 12.5.3).

Figure 12.5.3 – Mechanically-Gated Channels: When a mechanical change occurs in the surrounding tissue (such as pressure or stretch) the channel is physically opened, and ions can move through the channel, down their concentration gradient.

А voltage-gated channel is a channel that responds to changes in the electrical properties of the membrane in which it is embedded. Normally, the inner portion of the membrane is at a negative voltage. When that voltage becomes less negative and reaches a value specific to the channel, it opens and allows ions to cross the membrane (Figure 12.5.4).

Figure 12.5.4 – Voltage-Gated Channels: Voltage-gated channels open when the transmembrane voltage changes around them. Amino acids in the structure of the protein are sensitive to charge and cause the pore to open to the selected ion.

А leak channel is randomly gated, meaning that it opens and closes at random, hence the reference to leaking. There is no actual event that opens the channel instead, it has an intrinsic rate of switching between the open and closed states. Leak channels contribute to the resting transmembrane voltage of the excitable membrane (Figure 12.5.5).

Figure 12.5.5 – Leak Channels: These channels open and close at random, allowing ions to pass through when they are open.


The name game

'Mad' is an evocative name, which is why it is used for at least four entirely unrelated proteins (the transcriptional repressor Mad, the spindle checkpoint protein Mad, the metabolic enzyme myoadenylate deaminase, and the stunningly named Дрозофила меланогастер transcription factor Mothers against Decapentaplegic), as well as for an X-ray crystallographic technique (multiwavelength anomalous dispersion) and a cell type (mesenchymal adipocyte-like default cells). Another high profile example is APC, which can refer to both the anaphase-promoting complex and the tumour suppressor adenomatous polyposis coli, both the subject of particularly intense study. This means that dissection of the relevant literature can become a real challenge.

Welcome to the nomenclature nightmare. Have you ever delved deeper and deeper into a paper on your favourite gene/protein, getting increasingly excited about the entirely new role proposed, until you realize that the paper is dealing with an entirely different molecular entity, unhappily labelled with the same short acronym that you cherish? Worse still, papers on the same gene/protein can sometimes appear simultaneously, or even back to back in the same journal, and yet refer consistently to different names. This happens most frequently with newly identified proteins. It is understandable that researchers feel protective about their name, as it appears to support their claim to first discovery and hence academic credit. One example is the pro-apoptotic protein named SMAC and DIABLO, published back to back in a prominent journal, where it was near impossible to tell, short of sequence comparison, that both papers referred to the same protein. Further confusion can be caused by splice variant nomenclature: a recent example is phosphatidylinositol phosphate kinase type 1, referred to variously as PtdInsPKIγ-90 (denoting molecular weight) and PIPKIγ-661 (denoting amino acid position) in two Природа papers last month.

Much of the confusion arises as research communities traditionally framed around model organisms converge on the study of orthologous proteins. It is quite a challenge, for example, for mammalian cell biologists interested in the Wnt pathway to know that the transcription factor TCF is called pangolin in the fruit fly, whereas β-catenin goes by the name of броненосец.

Another aggravating factor is that once a name is established or officially accepted and replaces older terminology, there is a risk of discrimination against chunks of the early literature on a protein or gene. The protease interleukin-1β-converting enzyme (ICE), for example, is now officially known as caspase1 (CASP1), and the protein kinase SAKP1 or JNK1 by the slightly less glamorous name MAPK8.

Nature Cell Biology is attempting to wade into the turgid acronym soup in an effort to distill the flow of our papers down to a digestible form. As a matter of policy, we will make it a precondition for publication in this journal that all synonyms established within a given species in the community for a certain gene/protein are noted the first time the gene/protein is mentioned. We will insist that the approved gene/protein name is mentioned in the abstract to allow papers to be captured by searches. It is acceptable thereafter to employ the preferred nomenclature in a consistent manner (we ask authors to stick to a single acronym to avoid confusion associated with the ambiguous use of solidi). However, we strongly encourage our authors to follow the guidance provided by established bodies for deciding how to refer to a gene/protein. For human genes this is the HUGO Gene Nomenclature Committee (HGNC at http://gene.ucl.ac.uk/nomenclature/), although the database GeneCards (http://bioinformatics.weizmann.ac.il/cards/) is another useful resource using HUGO approved nomenclature. For mouse genes, the definitive resource is Jackson labs (www.informatics.jax.org/mgihome/nomen/) for Дрозофила it is Flybase (http://flybase.bio.indiana.edu/) for Caenorhabditis elegans Wormbase (http://www.wormbase.org/) for the yeast Saccharomyces cerevisiae в Saccharomyces Genome database (http://genome-www.stanford.edu/Saccharomyces/) and GeneDB (http://www.genedb.org/genedb/cerevisiae/index.jsp), and for Schizosaccharomyces pombe the GeneDB database (http://www.genedb.org/genedb/pombe/index.jsp). The LocusLink database hosted by NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/LocusLink/) provides a multispecies entry to officially approved nomenclature. In communities with no established nomenclature policy, the emergence of genome sequencing projects annotated by official consortia should serve as a guide for nomenclature, such as TAIR for Arabidopsis thaliana (http://www.arabidopsis.org/home.html). Further information is available on our guide to authors (http://www.nature.com/ncb/authors/).

It is clear that we will have to live with multiple names, especially when dealing with orthologues, as well as redundant names, for some time to come. Meanwhile, we hope that a consistent approach to naming, which is cultivated both by authors and scientific journals, will keep science accessible. In the future, we will be able to rely on help from ontology projects, such as the Gene Ontology consortium (GO www.geneontology.org), to provide all the necessary links to know what is what.

A new section for the new year

We have decided to create a new format for the publication of primary research in Nature Cell Biology. This section will be called 'letters', in the tradition of our sister journal Природа. Letters will take the form of full research papers with up to five figures, 2,000 words and supplementary information. This section will therefore de facto replace our current 'Brief Communications' section.

However, we will now also occasionally publish papers that we feel better reflect the name Brief Communication: exciting singular observations that stand without a detailed mechanistic or physiological context, but that are nevertheless provocative and enticing cutting-edge discoveries. It is our opinion that such observations deserve to be published in a suitable format to spur on research in less developed territory. Too often, such data gather dust away from the public eye, as projects remain too underdeveloped for a full paper. It should be emphasized that this is not a 'letters light' section findings published in this format will not be full papers that 'didn't quite make it'. The tight format of the section is designed to allow concise but thorough documentation of findings that fulfill these criteria (please see our guide to authors, http://www.nature.com/ncb/authors/). It should be added that although these findings are often too preliminary to warrant full papers, they are certainly not premature, as the data presented is as solid and reproducible as that in any full paper. They are also subjected to the same thorough peer review and revision process established at this journal.

You may also notice that we have modified the pagination system for the front section of this journal, which was initially established to facilitate the production process.

This month sees the launch of our Cell of the Month competition (see page 15). Cell biology research generates some of the most visually stunning images of any branch of science, and yet such images rarely make it into a formal publication. In an effort to open up this visual treasure trove to a wider audience, we will publish one selected image (unpublished elsewhere) every month. Anyone with a beautiful image is invited to submit it online via the NCB homepage. Each month, the editors of both Nature Cell Biology а также Nature Reviews Molecular Cell Biology, in conjunction with two external scientists, will pick a winning image to be published in both journals. So if you think you have a better snap than this month's winner, don't just keep it hidden, send it in!


Смотреть видео: Рекомендуем к просмотру! Как устроены клеточные мембраны (August 2022).