Információ

7.3: Összerakjuk – Sejtmembránok – Biológia


Térjünk vissza a cisztás fibrózisról szóló vitánkhoz. Ez viszont közvetlenül a CF számos tünetéhez vezet: sűrű, ragadós nyák, gyakori mellkasi fertőzések, köhögés vagy légszomj.

Kezelés

A cisztás fibrózis nehezen kezelhető betegség. Ahogy a modul elején említettük, a CF-ben szenvedő betegek gyakran szenvednek tüdőfertőzésekben, és néha tüdőtranszplantációra van szükségük. Ezen túlmenően sok CF-beteg folyamatosan egy vagy több antibiotikumot kap – még egészséges állapotban is – a fertőzés visszaszorítása érdekében. Számos mechanikai technikát alkalmaznak a köpet eltávolítására és köptetésének ösztönzésére. A kórházi környezetben mellkasi fizioterápiát alkalmaznak. A tüdőbetegség súlyosbodásával mechanikus légzéstámogatás válhat szükségessé. A kétoldali tüdőtranszplantáció gyakran válik szükségessé a cisztás fibrózisban szenvedő egyéneknél, mivel a tüdőfunkció és a terhelési tolerancia csökken.

A génterápiát a cisztás fibrózis lehetséges gyógymódjaként tárták fel. Ideális esetben a génterápia megkísérli a CFTR gén normál másolatát az érintett sejtekbe helyezni. A normál CFTR génnek az érintett hámsejtekbe történő átvitele az összes célsejtben működőképes CFTR termelődését eredményezné, mellékhatások vagy gyulladásos válasz nélkül. Tanulmányok kimutatták, hogy a cisztás fibrózis tüdőben megnyilvánuló megnyilvánulásainak megelőzéséhez a normál mennyiségű CFTR génexpressziónak mindössze 5-10 százalékára van szükség.

Végül számos olyan kis molekula fejlesztése van folyamatban, amelyek célja a CFTR gén különböző mutációinak kompenzálása. A CF-esetek körülbelül 10 százaléka a DNS korai stopkodonjának következménye, ami a fehérjeszintézis korai leállásához és a fehérjék csonkolásához vezet. A hibás receptor elleni küzdelem egyik megközelítése olyan gyógyszerek kifejlesztése, amelyek a riboszómát arra késztetik, hogy legyőzze ezt az idő előtti stopkodont, és egy teljes hosszúságú CFTR fehérjét szintetizáljon.


7.3: Összerakjuk – Sejtmembránok – Biológia

Количество зарегистрированных учащихся: 95 тыс.

Участвовать бесплатно

A TANFOLYAM LEÍRÁSA Ez a kurzus bemutatja a legerősebb mérnöki alapelveket, amelyeket valaha is elsajátíthat. Termodinamika: az energia egyik helyről vagy formából a másik helyre vagy formába történő átvitelének tudománya. Bemutatjuk az energiarendszerek elemzéséhez szükséges eszközöket a napelemektől a motorokon át a szigetelt kávésbögrékig. Pontosabban kitérünk a tömeg- és energiamegmaradási elvek, a tiszta anyagok kontrolltömeg- és szabályozótérfogat-rendszerek tulajdonságainak és viselkedésének első törvényszerű elemzésére, valamint az állandósult állapotú termodinamikai rendszerekre történő alkalmazásokra. A TANFOLYAM FORMÁTUMA Az óra előadásvideókból áll, amelyek átlagosan 8-12 percesek. A videók integrált videóba ágyazott kvízkérdéseket tartalmaznak. Az egyes részek végén kvízek is találhatók, amelyek olyan problémákat tartalmaznak, amelyek az elemző készségeinek gyakorlásához szükségesek, és amelyek nem részei a videó előadásoknak. Nincsenek vizsgák. ÉRTÉKELÉSI SZABÁLYZAT Minden kérdés 1 pontot ér. A helyes válasz +1 pontot ér. A helytelen válasz 0 pontot ér. Részleges hitel nincs. Minden kvízt 8 óránként legfeljebb háromszor kísérelhet meg, korlátlan számú kísérlettel. A helyes megválaszolásra váró kérdések száma minden kvíz elején megjelenik. A Mastery Learning modellt követve a hallgatóknak mind a 8 gyakorló vetélkedőn 80%-os vagy magasabb pontszámmal teljesíteniük kell a tanfolyam elvégzéséhez. BECSÜLT MUNKATERHELÉS Ha betartja a javasolt határidőket, az előadások és vetélkedők mindegyike kb.

Heti 3 órában, összesen

heti 6 óra. CÉLKÖZÖNSÉG Alapfokú mérnöki vagy természettudományos hallgató. GYAKRAN FELTETT KÉRDÉSEK – Milyen előfeltételei vannak a tanfolyam elvégzésének? A kémiából, fizikából és számítástechnikából szerzett bevezető háttér (középiskolai vagy első éves főiskolai szint) segít abban, hogy sikeres legyen ezen az órán. -Mire készít fel ez az óra a tudományos világban? A termodinamika számos további tanfolyam előfeltétele, mint például a hőátadás, a belső égésű motorok, a meghajtás és a gázdinamika, hogy csak néhányat említsünk. -Mire készít fel ez az óra a való világban? Az energia az egyik legnagyobb kihívás, amellyel globális társadalomként szembe kell néznünk. Az energiaigények szorosan összefüggenek a tiszta víz, az egészség, az élelmiszerforrások és a szegénység többi fő kihívásával. Az energiarendszerek működésének megértése kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük, hogyan lehet kielégíteni ezeket az igényeket szerte a világon. Mivel az energiaigény csak növekszik, ez a tanfolyam számos kifizetődő szakmai karrier alapját is biztosítja.

Получаемые навыки

Energia, Energiarendszerek, Gépészet, Energiaelemzés

Рецензии

Margaret mama kiváló munkát végzett. A szépen megtervezett tartalom és a videók igazán hasznosak voltak a feladatokban szereplő kérdések megoldásában. Köszönet a mamának. és Kérjük, adjon hozzá tanfolyamot a hőátadásról.

Remek gyakorlati információ a termodinamikai folyamatokhoz és gépekhez, számos kiszámított példával. Kicsit világos az alapvető definíciókban, mint például az entrópia, de nagyon jó gyakorlati munkához.

Ebben a modulban egy Rankine erőmű mélyreható elemzésére összpontosítunk. A Rankine erőmű a helyhez kötött energiatermelés alapvető kialakítása, amikor a munkaközeg víz (vagy gőz), az energiahordozó pedig atomenergia, szén, gáz vagy termikus napenergia. Azt is megtudjuk, hogy a hagyományos erőművek sok hulladékhőt termelnek! A kapcsolt energiatermelés nagyszerű módja ennek a hulladékhőnek. El tud képzelni néhány módszert a hulladékhő megkötésére és produktív felhasználására? Akkor jöhet a következő környezeti szempontból fenntartható üzleti vállalkozás!

Преподаватели

Margaret Wooldridge, Ph.D.

Arthur F. Thurnau professzor

Текст видео

Oké. Amikor megpróbálunk meghatározni egy állapotot, információt kell szereznünk a folyamatról, az állapot előtt és után is, amikor egy ciklust fontolgatunk. Tehát ebben az esetben ne feledje, hogy az első turbinák kilépési szakaszában kerestük az entalpiát. Tehát, ha ez az első állapot, akkor az információt a második állapotban akartuk. Most egytől a kettőig tudjuk, hogy ez egy izoberikus folyamat, majd kettőtől háromig tudjuk, hogy ez egy izoberikus folyamat. Tehát a kettes állapot meghatározásához fel kell ismernünk, hogy P2 adott. Tudjuk, hogy a nyomás 25 bar, és ez egyenlő P3-mal. Ebben az esetben mondtam, hogy az utánfűtő bemeneti nyomása 25 bar, és ez pontosan P2. Fordítva, elmondhattam volna. Az utófűtő kimeneti nyomása 25 bar, és ezt sikeresen hozzá kellett volna rendelnie ahhoz a tényhez, hogy az's P3. így a 2-től 3-ig terjedő információt kapjuk. Ezután felfelé kell néznünk, hogy meghatározzuk az információ többi részét, hogy teljes mértékben meghatározzuk az állapotot, és ez a folyamat izentropikus jellege. Tehát az entrópiát használjuk, amelyet az online gőzkalkulátorunkból találtunk. És e két információ között a nyomás és az entrópia mindig független. Amint az ábránkon látjuk, és ahogy itt is bemutatjuk, a második állapot a szuperhő régióban van. És megint csak arra utalunk, hogy nem szeretjük, ha a gőzturbinák fázisváltozást tapasztalnak. Ezért ezeket általában mindig szuperhős régiónak fogjuk tekinteni. Szóval felnéznénk a gőzasztalainkba. Tehát ha kiterjedtebb online számológépeink, gőztábláink lennének online, azt találnánk, hogy 25 bar nyomás és 6,9-es entrópia esetén az S1 6,904 kilojoule per kilogramm kelvin. Ami S2-vel egyenlő, kilogrammonként 3149 kilojoule entalpiát kapunk. Rendben, ezen a ponton lényegében az összes kimondott információ entalpiaértékei vannak a folyamat minden egyes állapotállapotában. Így bármilyen információt meghatározhatunk, amit akarunk. Eredeti kérdésünk, amit feltettünk, az az erőmű ciklushatékonyságának kiszámítása. És ezt meg is fogjuk tenni, és az út során különféle kiegészítő információkat fogunk felvenni, amelyek nagyon informatívak lesznek a léptékről, a nagyságrendről és arról, hogy hogyan értelmezhetjük az ilyen típusú információkból származó információkat. egy ciklus. Rendben, a következő lépés az, hogy megkeressük a hőátadást a ciklusban. Most ne feledje, hogy a folyamatábra alapján menjünk előre, és rajzoljuk meg újra. Megvan a gőzfejlesztőnk. És itt adjuk hozzá a hőt. És ne feledje, mivel van egy utánfűtő, ennek a ciklusnak két pontja van, ahol hőt adunk hozzá. Tehát ez a QN1. Megvolt a turbina első fokozata, majd megvolt az utánfűtőnk. És ott adtunk hőt másodszor is. Tehát ez az első állapot. Ez a kettes állapot. Állítsd be a hármat, és a diagram teljessé tételéhez itt van a turbina második fokozata, a kondenzátorom, majd itt a szivattyúm. És befejeznénk a címkézést, úgy néz ki. Oké, tehát meg akarjuk találni a hőátadást a ciklusban. Minden olyan feltevésre hivatkozunk, amelyet általában az ilyen típusú turbógépek esetében teszünk. Tehát azt feltételezzük, hogy állandósult állapotunk van. Egyenletes áramlás. Tehát mindazok az időbeli származékok nullára fognak menni. Úgy fogjuk tekinteni, hogy a kinetika, a kinetikai és potenciális energia változása elhanyagolható. Így ezek miatt nem kell aggódnunk, és ez minden egyes összetevőre hagyatkozik. Emlékezzünk vissza, csak a hőátadást, a munkaátvitelt és az entalpiát kell figyelembe vennünk. Oké. A turbinák esetében ezeket adiabatikusnak fogjuk tekinteni. Tehát a turbinán dolgoznak, de minden turbinát adiabatikusnak tekintenek. És természetesen a gőzfejlesztőinknél, a hőcserélőknél, tehát minden hőcserélőnél nincs munkaátadás. Rendben, akkor le fogom egyszerűsíteni az energiamegmaradás elemzését, hogy az legyen az a nagyon leegyszerűsített forma, amelyet korábban meghatároztunk. És én csak belevágok a hajszába, hogy gyorsabban elérhessünk néhány számot. Tehát ha figyelembe vesszük a hőátadást a gőzfejlesztőbe, akkor ezt a kijáratnál és a bejáratnál lévő entalpia egyensúlya adja. Tehát H1, mínusz H6. Ez a hőátadás a rendszerbe, ezért azt várjuk, hogy ez a szám nagyobb legyen 0-nál, mert ez az előjelkonvenciónk. És ha továbblépünk, és beillesztjük azokat a számokat, amelyeket az elmúlt egységekben gyűjtöttél, akkor az első állapot entalpiája 3625,8 mínusz a 6. állapot entalpiája, amely 426,5. És még egyszer, ezeket a tömegáramlási sebességek normalizálják, így ez egy kilogramm szám, és ha pontosak akarunk lenni, akkor ezt q-ként, kis q-ként jelölhetjük. A Qn1 és én szeretem megtartani, szeretném a tömegáramlási sebességgel normalizálva tartani csak egy kis ideig. Mert ténylegesen meg fogjuk határozni ezt a tömegáramlási sebességet néhány pillanat alatt, jóval több, mint néhány pillanat alatt. És ha előre megy a matek, 3199,3 kilojoule-t kapunk kilogrammonként. A gőzfejlesztőbe adagolják. Tehát ez a gőzgenerátorban lévő vízhez hozzáadott energia tömegre vonatkoztatva. Pontosan ugyanezen a folyamaton megyünk keresztül az újramelegítőnél, hogy meghatározzuk a rendszerünkhöz hozzáadott hő második részét. Tehát az utánmelegítőhöz a 2-ben van hozzáadott hő. Ez itt az. Ismét mindent normalizálunk a tömegáramlási sebességgel. És ha beillesztjük az itt található értékeket, akkor ez a H3 mínusz H2 érték lesz, a 3. állapot entalpiája mínusz a 2. állapot entalpia. És ez 3686,8 mínusz 3149,0 értéket ad nekünk. a kilojoule kilogrammonkénti alapon, ami összesen 537,8 kilojoule-t ad kilogrammonként. Szóval, hogy nagyon pontos legyek a mi nyelvünkön, ez az a nettó hőség, amelyre itt vagyunk kíváncsiak. A ciklus nettó hője, amely e két hozzájárulás összege. A gőzfejlesztő hozzájárulása és az újramelegítő hozzájárulása. Tehát Q összesen. Ismét minden tömegáramra normalizálva egyenlő Q 1 pluszban, ami a 3199 és az 538 kilojoule kilogrammonkénti összege. 3737,1 kilojoule/kg nettó értéket adunk hozzá a ciklushoz a két hőcserélő között. Rendben, átvesszük ezt az információt. És ne feledje, hogy a ciklus hatékonyságának meghatározásához rendelkeznünk kell a ciklus hatékonyságával. Csak emlékeztetni fogunk erre. A ciklus munkaátadása osztva a bemeneti hőátadással. És emlékszünk a ciklus munkaátvitelére, a nettó munkaátvitel megegyezik a ciklus hőátadásával, osztva a bemeneti hőátadással. Oké. Tehát most találtuk meg a nevezőt, amelyre szükségünk van a számításhoz. Még mindig szükségünk van a számlálóra. Meghatározhatjuk a nettó hőátadást vagy a nettó hőátadást, a kettő közül az egyiket, de nem kell mindkettőt megtenni. Mivel már elkezdtük a hőátadási számításokat, úgy gondolom, hogy a hőátadásokkal kell tovább dolgoznunk. Tehát ezt fogjuk tenni. Tehát meg fogjuk találni a ciklus nettó hőátadását. Ne feledje, tudnunk kell az összes hőátadást és az összes hőátadást. Most ismét megtaláltuk az összes hőátadást. És ismételten elkészíthetjük ezeket díjszabás alapján. Most meg kell találnunk a hőátadást. Csak egy hőcserélő van, ahol visszautasítjuk a hőt, ez a kondenzátor, és így, ha meg akarjuk találni a hőátadást. Ismét tömegalapon normalizálva, ez egyszerűen a kondenzátor entalpiakülönbsége. Tehát ez h5 mínusz h4 lesz. És ha továbblépünk és behelyettesítjük a két entalpiára meghatározott értékeket, kilogrammonként 417,46 mínusz 2756,4 kilojoulet kapunk. És akkor kapunk egy számot, amikor ezt beütjük a számológépünkbe, ami mínusz 2338,9. Ez egy negatív szám, ami a várakozásoknak megfelelően, mert ne feledje, ez hőátadás a rendszerből. Tehát a ciklus hatékonyságának meghatározásához, ahogy az előző dián is, ismernünk kell a ciklus nettó hőátadását osztva a bemeneti nettó hőátadással. Folytasd, és tedd ezeket ráta alapján. Mindent az egyetlen tömegáramlási sebesség normalizál, amely konzisztens ebben a példában az összes komponensre. Ebben a ciklusban, mert csak egy hurok van. Tehát ebben a rendszerben egyetlen tömegtranszfer van. A ciklus nettó hőátadása ismét csak a be- és kimenő hőátadás összege. Tehát ha ezt a számítást elvégezzük, 537,8 plusz 3199,3 mínusz 2338,9-et kapunk, osztva a nettó hőátadással, ami 3737,1 volt. Ez itt egy érték a számlálóban, és a hőátadás 1398,2 kilojoule kilogrammonként. És akkor a nevező, 3737,1 kilojoule kilogrammonként, tehát a ciklus hatékonysága dimenziós, ahogyan azt elvárnánk. És a ciklus hatékonysága 37,4%. Oké, következő. Elgondolkodtatót szeretnék adni. Továbbra is dolgozunk ezen a problémán. Továbbra is figyelni fogjuk a számokat. De mielőtt ezt megtennénk, azt szeretném, ha gondolnának néhány hatalmi problémára, amellyel az Egyesült Államokban és külföldön szembesülünk. Amit itt nézel, az egy diagram arról, hogy hol folyik a szénnel történő villamosenergia-termelés az Egyesült Államokban. És ezen az ábrán terawattórákat nézünk. De ami még fontosabb, amit lát, az az, hogy az energiatermelés jellemzően szénnel történik ott, ahol vannak szénkészletek. Tehát ha nem tud róla, Illinois jelentős széntartalékokkal rendelkezik, így általában a Közép-Nyugat és Texas is. Tehát, amit lát, az az energiatermelés szénnel, természetesen általában ott van, ahol a szénkészletek vannak. A turbó USA éves energiateljesítménye körülbelül 340 gigawatt, az Egyesült Államokban termelt tipikus teljesítmény. Ez az Egyesült Államokban az energiatermelés mintegy 50%-a szénnel történik. Ezen erőművek 90%-a 25 év feletti. A széntüzelésű kapacitás legalább 25%-a vagy 50 gigawatt a következő tíz évben várhatóan megszűnik. Túllépnek ezen létesítmények újraengedélyezésének minden feltételén. Az Egyesült Államokban a nukleáris energia várhatóan további 40 gigawattot vagy még több energiát von le ugyanebben az időszakban. Tehát a következő tíz évben körülbelül 90 gigawatt teljesítmény válik elérhetővé. Mi lesz a legvalószínűbb energiahordozó az új, vagy következő generációs helyhez kötött erőművek számára? És ez tényleg egy olyan kérdés, dőljön hátra, és gondolja át. Valójában még nem rendelkezünk azokkal az eszközökkel, amelyek segítségével beazonosíthatnánk, hogy az energiahordozók közül melyik cserélődik fel vagy kerül az internetre a következő tíz évben. De ezt megbeszéljük, amikor legközelebb elkezdjük, és továbbra is megvizsgáljuk a gőzerőmű példáját. Köszönöm.


7.3: Összerakjuk – Sejtmembránok – Biológia

C2006/F2402 '04 -- Vázlat az immunológiáról -- felülvizsgálva 03.04.25.

(c) 200 4 Dr. Deborah Mowshowitz Columbia Egyetem, New York, NY. Utolsó frissítés: 04/04/27 19:43 . Az előadás témasorrendje és a feladatok témasorrendje nem egyezik, így előfordulhat, hogy az előadás áttekintése után könnyebben meg tudja oldani az összes feladatot. A végére meg kell tudnia oldani a 13-4-től a 13-12-ig terjedő feladatokat.

Az immunrendszer főbb szereplői:

Sejtek Szekretált fehérjék Sejtfelszíni fehérjék
B-sejtek Antitestek (Ab vagy immunglobulinok 5 osztály) MHC
TC sejteket Perforin BCR
TH sejteket Citokinek (interleukinok és interferonok) TCR
fagocita sejtek CD4
APC-k CD8

A fenti táblázat összefoglalja az immunológia főbb szereplőit. A következő előadás végére képesnek kell lennie leírni, hogy mik az egyes tételek, milyen jelentőséggel bírnak, és hogyan kapcsolódnak az összes többihez.

Kiosztóanyag: 224A (Antigénbemutató sejtek és T-sejtek aktiválása) -- A közzétett verzió egy előző évből származik, van néhány kisebb eltérés.
A 24B tájékoztató nem elérhető a weben, hanem klonális szelekciót (Purves 19.7), T és APC-sejtek interakcióit (például Purves 19.17) és B-sejtek aktiválását (például Purves 19.18 (a)) tartalmazza – a következő alkalommal megvitatjuk.

I. Specifikus (vagy szerzett) immunválasz – főbb jellemzők

A. Intro. Melyek az adott immunrendszer fő összetevői?

1. Fehérjék -- antitestek, TCR-ek és MHC-k. Lásd a 23. előadást.

2. Milyen sejtekről van szó? (Lásd a 23B alját.) Fehérvérsejtek (leukociták) -- nem tartalmaznak hemoglobint. A WBC két fő típusra oszlik

a. Fagociták -- makrofágok, dendritikus sejtek stb. (Lásd Purves 19.2). Részt vesz az antigének feldolgozásában, amint azt majd elmagyarázzuk.

b. Limfociták. Nyirokcsomókban és másutt található. A limfociták (WBC) ténylegesen antitesteket termelnek és/vagy celluláris immunválaszt hajtanak végre. B- és T-sejtekre oszlik.

(1). Mindkét B- és T-sejt ugyanabból a csontvelői őssejtvonalból származik.

(2). A B-sejtek a csecsemőmirigyben lévő csontvelői T-sejtekben érnek

B. A specifikus immunrendszernek 2 ága van

1. Humorális válasz -- az antigén megkötése és elpusztítása a fehérjék által a "humors" = antitestek a vérben és a váladékban (pl. tejben, könnyben). B-sejtek által termelt antitestek.

2. Sejt vagy sejt által közvetített válasz -- az antigén megkötése és elpusztítása teljes sejtek által. A citotoxikus T-sejtek pusztítása.

C. A specifikus immunrendszer két ágának főbb jellemzői -- lásd a 23B tájékoztató táblázatot és az utolsó előadást és alább:

1. A B-sejtek hatása a fertőzések leküzdésére:

A B-sejtek --> antitestet szabadítanak fel --> Ab (antitest) megköti az Ag-t (antigén -- általában a mikroba felszínén) --> mikrobák elpusztítását (a mikrobákat fagociták elnyelik vagy lizálják) gyakran komplement segítségével. (Lásd Purves 19.12 és 19.3) Az allergia ennek a rendszernek a mellékhatása.

2. A (citotoxikus) T-sejtek hatása

A T-sejtek --> kötődnek az Ag-hez a vírussal fertőzött eukarióta sejt felszínén --> elpusztítják a sejtet akár lízissel, akár apoptózis kiváltásával. A lízishez a T-sejtek perforinnak nevezett fehérjéket használnak a lyukak kialakítására és a célpontok elpusztítására (más fehérjék segítségével). Megjegyzés: a komplement hasonló, de működik a prokarióta betolakodókon, a perforinok pedig a szélhámos eukarióta sejteken. (Lásd Purves 19.15) Ez az oka annak, hogy a graftok tönkremennek az idegen graft sejtjei fertőzött (hibás?) sejteknek tűnnek, és elpusztulnak. (*Lásd az MHC-ről szóló részt alább – az idegen MHC úgy néz ki, mint a gazdaszervezet MHC plusz antigén.)

3. A segítő T-sejtek szerepe – mind a B-, mind a citotoxikus T-sejtek működéséhez szükséges, az alábbiakban részletezzük.

II. Immunrendszer – Fontos ismertető jellemzők

A. Specifikusság és sokszínűség -- minden Ab vagy TCR egy epitóp vagy antigéndetermináns (= antigéndarab – lásd Purves 19.6) ellen irányul, és sok-sok különböző antigén létezik. Hogyan készíthetsz annyi különböző Ab-t vagy TCR-t, amelyek mindegyike specifikus egy adott antigénre vagy annak egy darabjára?

B. Memória -- a másodlagos válasz gyorsabb, nagyobb, jobb, mint az elsődleges válasz. Másodlagos válaszban készítsen több Ab-t, az Ab hatékonyabb (jobban kötődik az Ag-hez az Ab aminosavszekvenciájának enyhe változása miatt), és az Ab-válasz tovább tart. (Purves 19.8 [18.9]) Hogyan történik ez?

C. Tolerancia -- meg tudja különböztetni önmagát/nem önmagát, vagy normális/abnormálist -- Ab-t csak idegen/abnormális dolgokra tesz (kivéve a kóros állapotokat). Hogy működik ez?

D. A válasz alkalmazkodó -- a válasz az antigén mennyiségétől és típusától függ. Hogyan lehet megtudni, hogy melyik antitestet kell termelni egy adott antigénre adott válaszként?

E. Segítő T-re van szüksége hogy a citotoxikus T-k és B-k is működjenek. Hogyan vesznek részt a segítő T-k a humorális és celluláris immunválaszokban?

III. Klonális szelekció -- Hogyan számolja el a fent felsorolt ​​"ifontos jellemzőket"?

A. B-sejtek (Lásd Purves 19.7. ábra)

1. Minden sejt megkülönbözteti --> egyetlen típusú Ab-t termel a felszínen ("szűz" vagy "naiv" B). Minden sejt átrendezi a DNS-ét a differenciálódás során, így minden sejt egyedi Ab-kódoló génkészlettel rendelkezik, és egyedi antitestet állít elő – vagyis egyedi "grabber-készlettel."

Megjegyzés: Ahogy a B-sejtek érnek és specializálódnak, az általuk termelt antitestekben az alternatív splicing és/vagy a DNS további átrendeződése miatt változások következhetnek be. Az Ab-t kódoló gének és antitestek szerkezetét és átrendeződését a következő alkalommal részletesen tárgyaljuk.

2. A sejt felszínén lévő Ab "quottrap"ként működik. A felszíni antitest (más néven BCR vagy B sejt antigén receptor) az Ag csapdájaként/receptoraként működik.

3. A B-sejt aktiválását vagy pusztulását váltja ki az Ag kötődése a felszíni Abhoz (BCR)

a. Megsemmisítés. Ha az Ag-t "selfnek"" --> sejt elpusztult vagy elnyomott (--> tolerancia).

b. Aktiválás. Ha az Ag-t idegennek érzékeljük --> sejtosztódás --> klonális expanzió, további differenciálódás

(1). Az effektor sejtek -- rövid életűek, de sok Ab-t választanak ki --> elpusztítják vagy inaktiválják a célpontokat az Ab osztálya határozza meg a finom pontokat. (Korábbi előadásunkban elmagyaráztuk, hogy az alternatív splicing hogyan teheti lehetővé a sejtnek, hogy a felülethez kötött Ab-ról a szekretált Ab-ra váltson.)

(2). Memóriasejtek – hosszú életűek és speciálisabbak, hogy az Ab várjon a következő alkalomra (felelős a memóriáért).

c. Az, hogy az antigént „önmagának” vagy „idegennek” tekintik, az expozíció idejétől (embrionális vagy felnőtt) és további tényezőktől függ. (Ez nagyon bonyolultnak bizonyul, ezért figyelmen kívül hagyjuk a "további tényezőket".)

4. Mi értelme van?

a. Klonális szelekció: Minden sejt egy kis Ab-t alkot előtt bármilyen Ag jelen van. Minden cella más-más Ab-t készít. Ez az antitest a sejt felszínén marad, és BCR = antigén csapdaként működik. Az Ag triggerként működik – az Ag "trap"-hoz való kötődése csak azokat a sejteket stimulálja, amelyek véletlenül Ab-t termelnek, amely kötődik az adott triggerhez. (Ez az a szelekciós rész, amely figyelembe veszi a specifikusságot, a sokféleséget és az alkalmazkodóképességet.)

b. Klonális expanzió: Az Ag kötődése által kiváltott sejtek növekednek és osztódnak --> (több) effektor sejtek és memóriasejtek. Mindkét típusú sejt csak azt az antitestet termeli, amely a trigger Ag-hez kötődik. (Ez a klonális bővítési rész, amely figyelembe veszi a memóriát és a toleranciát – a memóriát, amikor Ag váltja ki a szorzást, és a toleranciát, amikor az Ag pusztítást vagy elnyomást vált ki).

5. Miért van szükség segítő T-sejtekre? A legtöbb antigén esetében a helper T-nek kötődnie kell a B-sejt-Ag komplexhez, hogy aktiválja a B-t (a fenti 3b lépést lásd alább a részletekért).

Próbáld ki a 13-4. feladatot.

B. T-sejtek -- hasonló folyamat, mint a B sejteknél -- DNS átrendeződés megy végbe, így sejtenként egyfajta fehérje egyedi kötőhellyel készül -- de vannak eltérések/szövődmények:

  • A citokinek olyan szekretált fehérjék, amelyek az immunrendszer fejlődéséhez szükségesek.

  • A citokinek általában parakrinek vagy autokrinek

  • A fehérvérsejtek által kiválasztott citokineket néha limfokineknek nevezik

  • A legtöbb citokint a helper T-sejtek állítják elő. Az immunrendszer számos különböző sejtje és néhány nem immunsejt azonban citokineket választ ki.

  • Sok citokint IL-1-nek, IL-2-nek stb. neveznek az interleukin 1, 2 stb. esetében. Az interleukinek általában a WBC által termelt citokinek, amelyek szabályozzák a fehérvérsejtek funkcióit.

  • Az, hogy melyik citokin keletkezik, a sejttípustól függ (B, TH, TCstb.), az antigén, amellyel találkozik, és egyéb tényezők. Az, hogy melyik citokin keletkezik, befolyásolja az immunválasz következő lépését, és így tovább. A részletekért lásd a szövegeket.

  • A citokinek más (nem immun) funkciókban vesznek részt, például a vörösvértestek termelésében és a sebgyógyulásban.

5. A T-sejt aktiválásához "Antigén Presentation." Az antigénnek egy másik sejt (úgynevezett „kvotantigénprezentáló sejt” vagy APC) felszínén kell lennie. Az Ag-nek egy adott fehérjéhez kell kötődnie (MHC – csak az eukariótákban található meg) a „prezentáló sejt” felszínén. Lásd Purves 19.17. Más szavakkal, a T-sejteket aktiváló jelek mind juxtakrinek – sejt-sejt felületi kölcsönhatásokat igényelnek.

a. A citotoxikus T-ket a fertőzött sejtek felszínén lévő antigének aktiválják – ezek a fertőzött célsejtek a felszínükön vírusantigéneket „megjelenítenek” + MHC, lásd lent. Az aktivált citotoxikus T-sejtek ezután elpusztítják a fertőzött célsejtet.

b. A segítő T-ket a makrofágok, B-sejtek (és egyéb immunsejtek) felszínén lévő antigének aktiválják – ezek a sejtek a felületükön antigéneket „megjelenítenek” + MHC II. Az aktivált Helper T-sejtek segítik az effektor immunsejtek termelődését

C. A T-sejtek két fő típusa (lásd a 24B. tájékoztatót, felül, a B és T összehasonlításáhozH és TC sejtek, felszíni fehérjék stb.)

1. Kétféle T-sejt létezik -- segítő T (TH) vagy citotoxikus T (CTL vagy TC). A fenti vita csak a segítő T-kra vonatkozik. Hogyan viszonyulnak a citotoxikus T-k és a segítő T-k?

2. Funkciók

a. T segítő szükséges a másik két sejttípushoz (B és TC), hogy érjenek és reagáljanak az antigénre. (Ezért a segítő T hibái nagyon súlyosak.)

b. A citotoxikus T-k elpusztítják a fertőzött sejteket (és talán a rákos sejteket), a fent leírtak szerint.

Próbáld ki a 13-7.

3. H hogyan különbözteti meg a két típust? Felszíni fehérjék/markerek T-sejteken és jelentőségük

a. TH felületükön van a CD4 nevű fehérje (ezért azt mondják, hogy CD4 + )

(1). A CD4 segíti a T normál működésétH -- segít TH kötődik az immunrendszer normál célsejtjéhez és segíti az immunsejtek aktiválását.

(2). A CD4 a segítő T-k azonosító markereként szolgál.

(3). A HIV kötődik a CD4-hez. Ezért a CD4 (véletlenül) HIV-receptorként működik (vannak más társreceptorok is) – lehetővé teszi, hogy a HIV bejusson a segítő T-sejtekbe. HIV-fertőzés --> segítő T-k elvesztése --> immunfunkció teljes elvesztése

(1). A CD8 segíti a T normál működésétC -- segíti a TC-t a szokásos célsejthez való kötődésében = fertőzött vagy rosszindulatú sejt.

(2). A CD8 a citotoxikus T-k azonosító markereként szolgál.

4. (Csak tájékoztatás): Egynél több típusú segítő T létezik. Jelenleg két fő típust tartanak számon – a TH1 (leginkább a makrofágokat és a citotoxikus T-ket segíti) és a TH2 (segíti a B-k működését). A részletek túlmutatnak ezen a tanfolyamon, de ez jelenleg egy forró kutatási terület.

5. Hogyan illeszkedik kétféle T a megfelelő célpontokhoz?

a. A CD8 vagy CD4 a megfelelő fehérjéhez kötődik a célsejt felszínén.

b. A citotoxikus T-n lévő CD8 egy fehérjéhez, az MHC I-hez kötődik, amely a fertőzött sejtek felszínén található.

c. A helper T-n lévő CD4 egy másik fehérjéhez – az MHC II-hez – kötődik az immunrendszer sejtjeinek felszínén. Szóval mi az az MHC??

d. Hogyan különböztetik meg a citoxikus T-k a normálistól a fertőzött sejteket? Ez a következő!

Próbáld ki a 13-6.

IV. Antigénbemutatás és fő hisztokompatibilitási komplexum (MHC). Lásd a 24A tájékoztatót. (Jobb képekért lásd Purves 19.18).

V. Mi az MHC?

1. MHC = nagyon változó felszíni fehérje. 2 fő típus létezik, és mindegyik típusnak számos változata van. Minden egyednek több különböző génje van az MHC két fő típusához. Mindegyik génnek 20-40 vagy még több változata (allélja) van. Mivel személyenként több gén található, és minden egyes génnek sok különböző allélja van a populációban, a tényleges MHC-fehérjékben (és DNS-ben) személyenként nagy eltérések vannak. Ezek a gének, ellentétben az antitestek és a TCR génjeivel, nem rendeződnek át a fejlődés során. Tehát személyenként változhat, de egyetlen személy minden sejtje ugyanazokkal az MHC-génekkel rendelkezik.

2. Kétféle MHC

a. Minden sejtmaggal rendelkező sejt felületén MHC I található.

b. Az immunrendszer sejtjei (az összes APC) felületén MHC II található. (Nem minden T-sejtben van mindig MHC II, és feltételezzük, hogy a T-sejtekben nincs MHC II.)

B. Mik azok az antigénprezentáló sejtek (APC)? APC-k = Olyan sejtek, amelyek plazmamembránján MHC-hez kötődő antigének vannak. A 24A tetején látható, hogyan jutnak hozzá antigénjeikhez/epitópjaikhoz és kapcsolják őket az MHC-hez. A T-sejtek az MHC-Antigén komplexhez kötődnek, amint az a tájékoztató közepén látható. (Lásd Purves 19.17)

1. Az APC-k nem mutatnak be teljes antigéneket -- Az APC-ben jelen lévő antigének fragmentumai, úgynevezett epitópok vagy antigéndeterminánsok. Lásd: 24A felső 1/2 és lásd Purves 19.16

(1). A közönséges sejtek (nem az immunrendszerből) az általuk termelt fehérjék fragmentumait mutatják be (+ MHC I). Ezek az epitópok előállított fehérjékből származnak belül magát az APC-t, majd részben proteoszómákban emésztődik.

(2). Az immunrendszer sejtjei (B-sejtek, dendritikus sejtek és makrofágok = "klasszikus" APC-k) fragmenseket mutatnak be abból, amit elnyeltek vagy endocitizáltak (+ MHC II) -- Purves 19.16. Ezek az epitópok olyan fehérjékből származnak, amelyek eredetileg kívül az APC-t, és részlegesen emésztettek lizoszómákban/endoszómákban.

2. Mindegyik APC egyszerre több különböző epitópot mutat be (még akkor is, ha mindegyik egyetlen antigénből származik).

3. Hogyan jutnak el az epitópok a sejtfelszínre?

a. A proteoszómákban emésztett endogén fragmentumok bejutnak az ER-be (speciális transzporter segítségével), és újonnan készült MHC-molekulákkal (az ER membránjában) egyesülnek. A komplex az ER-en, Golgi-n stb. keresztül jut el a sejtfelszínre, ugyanúgy, mint bármely sejtfelszíni fehérje.

b. A lizoszómákban/endoszómákban emésztett exogén fragmensek a lizoszómákban/endoszómákban újonnan előállított MHC-vel egyesülnek, és a komplex ugyanúgy éri el a sejtfelszínt, ahogyan a használt receptorok visszakerülnek a felszínre.

C. Miért van szüksége MHC-re és APC-re?

1. A T-sejtek „MHC-korlátozottak”, a B-sejtek nem

a. A B-sejtek felismerik a sima Ag-t = Az antitestek Ag-hez kötődnek a plazmában vagy a bakteriális/vírusos felületeken.

b. A T-sejtek csak az MHC-hez kötődő Ag-t ismerik fel (euk.) sejtfelszínen (Purves 19.17 és 24B.

(1). A T sejt receptorok az MHC-Ag komplex változó részéhez kötődnek = magához az Ag-hez kötődnek

(2). A CD4 vagy CD8 a megfelelő MHC állandó részéhez kötődik.

2. A T-k két típusa felismeri (kötődik) a különböző MHC-khoz kapcsolódó Ag-t -- így különböztetik meg a T-sejtek az immunsejteket és a fertőzött (közönséges) sejteket. Lásd a 24B tájékoztatót.

a. A citotoxikus T-k (CD8+) felismerik az Ag + MHC I-et (az MHC I korlátozottnak mondják) – vegye figyelembe, hogy a célpontnak rendelkeznie kell MHC I-vel és Ag.

b. A segítő T-k (CD4 + ) felismerik az Ag + MHC II-t (mondják, hogy "MHC II korlátozott") -- vegye figyelembe, hogy a célpontnak MHC II-vel kell rendelkeznie és Ag.

A lényeg: A T-sejtek (részben) felismerik célpontjaikat az MHC típusa alapján – a fertőzött sejtekben MHC I, az immunsejtekben pedig MHC II.

V. Mindent összerakva -- Purves 19.18 vagy tájékoztató 24A

A. A T-sejt aktiválódik (24A közepe)

1. Össze kell kötni az APC-vel -- akár

a. Klasszikus APC-hez (B-sejt vagy fagocita sejt – makrofág vagy dendritikus sejt) kötődés a T aktiválásáhozH

(1). Elsődleges válaszként az APC valószínűleg egy fagocita sejt (nem specifikus egyetlen antigénre sem)

(2). A másodlagos válaszban az APC valószínűleg B-sejt (az antigénre specifikus antitesttel)

b. A fertőzött sejthez való kötődés a T aktiválásáhozC.

2. T-sejt – APC-sejt-kötéshez egyezés szükséges

a. Az APC-nek rendelkeznie kell Ag (epitóp) + MHC-vel

b. A T-sejteknek olyan TCR-rel kell rendelkezniük, amely megfelel az Ag-nek, és CD4-nek vagy CD8-nak, hogy megfeleljen a megfelelő MHC-nek.

Megjegyzés: A segédanyagon lévő képen az epitóp látható középen, az APC MHC és a T-sejt TCR között. Az epitóp szilárdan kötődik az MHC-hez, és az APC-vel marad, amikor a T-sejt befejezi az aktiválást és leválik. Az aktivált T-sejtnek most üres TCR-je van, és kötődni fog hozzá egy másik (B) sejt azonos epitóppal.

3. Az aktiváláshoz citokineket kell biztosítani - kötődni a T-sejt receptoraihoz.

a. Az APC-ből származó citokin (IL-1) szükséges a T aktiválásáhozH .

b. A T-től eltérő citokin (IL-2).H T aktiválásához szükségesC. (Ezért kell a THcitotoxikus T-válaszra.)

4. Aktiválás --> klonális expanzió (több TH sejt) ÉS T-sejtek specializálódása. Ezek az aktivált T-sejtek leválhatnak az APC-ről, és találhatnak egy másik sejtet, hogy " segítsen"

B. Mi aktiválta TH cella igen (lásd a 24A tájékoztató alját)

1. Humorális válasz: aktivált TH sejt osztódik és/vagy aktivál egy B-sejtet -- ugyanazt az APC-t aktiválja, amely éppen aktiválta, vagy új B-sejtet talál.

2. Sejtközvetített válasz: Aktivált TH sejtosztódás és/vagy segít aktiválni a T-tC sejt (citokinek biztosításával) -- ennek részleteit nem tárgyaljuk.

C. Mi aktiválta TC a cella ezt teszi (lásd a tájékoztató alját): Osztja és/vagy elpusztítja a fertőzött sejtet.

Próbálja ki a 13-9 és a 13-10 problémákat. Az összes eddigi terminológia áttekintéséhez próbálkozzon a 13-11.

VI. Hogyan aktiválódnak a T- és B-sejtek? Tekerje fel. Lásd a 24A tájékoztatót. és a fenti V. téma. -- Erről legközelebb lesz szó.


7.3 Normalizálás dekonvolúcióval

Amint korábban említettük, összetételi torzítások jelennek meg, ha a minták között bármilyen kiegyensúlyozatlan differenciális kifejezés létezik. Tekintsük két sejt egyszerű példáját, ahol egyetlen (X) gén az egyik sejtben (A) a másik sejthez (B) képest felfelé szabályozott. Ez a felszabályozás azt jelenti, hogy vagy (i) több szekvenálási erőforrást fordítanak a (X)-re az (A)-ban, így csökken az összes többi nem DE-gén lefedettsége, ha az egyes sejtek teljes könyvtárméretét kísérletileg rögzítik (pl. a könyvtár kvantifikálása miatt) vagy (ii) az (A) könyvtár mérete növekszik, ha az (X)-hez több olvasást vagy UMI-t rendelünk, ami növeli a könyvtár mérettényezőjét és kisebb normalizált expressziós értékeket eredményez az összes nem DE gén esetében. Mindkét esetben a nettó hatás az, hogy a (A) nem DE gének hibásan úgy tűnik, hogy leszabályozottak a (B)-hez képest.

Az összetételi torzítások eltávolítása jól tanulmányozott probléma a tömeges RNS szekvenálási adatok elemzésében. A normalizálás elvégezhető a becsültSizeFactorsFromMatrix() függvénnyel DESeq2 csomag (Anders és Huber 2010 Love, Huber és Anders 2014) vagy a calcNormFactors() függvénnyel (Robinson és Oshlack 2010) a élR csomag. Ezek azt feltételezik, hogy a legtöbb gén nem DE a sejtek között. Bármilyen szisztematikus különbség a számlálás méretében a nem DE többségű gének között két sejt között feltételezhetően olyan torzítást jelent, amelyet az eltávolításához megfelelő mérettényező kiszámításához használnak fel.

Az egycellás adatok azonban problémát okozhatnak ezeknél a tömeges normalizálási módszereknél az alacsony és nulla számok dominanciája miatt. Ennek kiküszöbölése érdekében sok cellából összegyűjtjük a számokat, hogy növeljük a számok méretét a mérettényező pontos becslése érdekében (Lun, Bach és Marioni 2016). A pool-alapú méretfaktorokat ezután sejtalapú faktorokká „dekonvolválják” az egyes sejtek expressziós profiljának normalizálása érdekében. Ezt a számításSumFactors() függvény segítségével hajtjuk végre scran, az alábbiak szerint.

Egy előfürtözési lépést használunk a quickCluster() segítségével, ahol az egyes fürtök celláit külön normalizáljuk, és a mérettényezőket átméretezzük, hogy összehasonlíthatóak legyenek a fürtök között. Ezzel elkerülhető az a feltételezés, hogy a legtöbb gén nem DE a teljes populációban – csak a nem DE többségre van szükség a klaszterpárok között, ami gyengébb feltételezés erősen heterogén populációk esetén. Alapértelmezés szerint a quickCluster() egy hozzávetőleges algoritmust használ a PCA-hoz, amely az alábbi módszereken alapul irlba csomag. A közelítés a sztochasztikus inicializáláson alapul, így a reprodukálhatóság érdekében be kell állítanunk a véletlen magot (a set.seed() segítségével).

Azt látjuk, hogy a dekonvolúciós mérettényezők sejttípus-specifikus eltéréseket mutatnak a 7.2. ábrán látható könyvtármérettényezőktől. Ez összhangban van a sejttípusok közötti erős differenciált expresszió által bevezetett összetételbeli torzításokkal. A dekonvolúciós mérettényezők használata ezekhez a torzításokhoz igazodik, hogy javítsa a normalizálási pontosságot a későbbi alkalmazásoknál.

7.2. ábra: Dekonvolúciós mérettényező a Zeisel agyi adatkészlet minden egyes sejtjéhez, összehasonlítva a könyvtár méretéből származó ekvivalens mérettényezővel. A piros vonal a két mérettényező azonosságának felel meg.

A pontos normalizálás a legfontosabb azoknál az eljárásoknál, amelyek a génenkénti statisztikák becslését és értelmezését foglalják magukban. Például az összetételi torzítások veszélyeztethetik a DE elemzéseket azáltal, hogy szisztematikusan eltolják a log-szeres változásokat egyik vagy másik irányba. Ez azonban kevésbé előnyös az egyszerű könyvtárméret-normalizáláshoz képest a sejtalapú elemzésekhez, például a klaszterezéshez. A kompozíciós torzítások jelenléte már erős különbségeket jelent az expressziós profilokban, így a normalizálási stratégia megváltoztatása valószínűleg nem befolyásolja a klaszterezési eljárás eredményét.


Kérjen engedélyt a webhely tartalmának újrafelhasználásához

1 Ez egy kicsi, kicsi világ: A biológiai korrelatív mikroszkópia rövid története 1
Christopher J. Guérin, Nalan Liv és Judith Klumperman

1.1 Minden a fotonokkal kezdődött 1

1.2 Az elektron elfoglalja a helyét 2

1.3 Összefogás, 1960-1980 3

1.4 A CLEM tudományos eszközként érik 1990-től 2017-ig 4

2 kihívás a CLEM számára fénymikroszkópos szemszögből 23
Kurt Anderson, Tommy Nilsson és Julia Fernandez‐Rodriguez

2.1.1 Elektron- és fénymikroszkópia 23

2.1.2 Korrelatív mikroszkópia: Két kultúra ütközik 25

2.2 Mikroszkópos multikulturalizmus 26

2.2.1 Ha a fluoreszcens fénymikroszkópos felbontás nem elegendő 26

2.2.2 Fluoreszcencia mikroszkóp (FM), tű/szénakazal lokalizáció 27

2.2.3 Elektronmikroszkópia, az ultrastruktúra megjelenítése 27

2.2.4 Koordináták keresése 28

2.3 A fény és az elektronmikroszkópia közötti szakadék áthidalása 29

2.3.1 Ugyanazon sejtszerkezet megtalálása fény- és elektronmikroszkópban 29

2.3.2 A fluoreszcens címkék láthatóvá tétele az elektronmikroszkópban 29

2.3.3 A membránforgalom megjelenítése a CLEM 30 segítségével

2.4 Jövőbeni CLEM alkalmazások és módosítások 31

2.4.1 Korrelatív reflexiós kontrasztmikroszkópia és elektronmikroszkópia szövetmetszetekben 31

2.4.2 Dinamikus és funkcionális szondák a CLEM 32-hez

3 A mintafeldolgozás fontossága a korrelatív képalkotáshoz (vagy, szemét be, szemét ki) 37
Christopher J. Peddie és Nicole L. Schieber

3.2 A korrelatív elektronmikroszkópos utópia keresése 40

3.3 Mintafeldolgozás korrelatív képalkotáshoz: primer az első lépésekhez 40

42

3.6 Az érdekes régió szem előtt tartása 45

3.7 Korreláció és áthelyezés kettős modalitású szondákkal 48

3.8 A képalkotási módok integrációja és az In‐Resin fluoreszcencia 49

3.9 A jövő korrelatív megközelítéseinek ésszerűsítése: SmartCLEM 51

3.10 Milyen mélyre megy a nyúllyuk? 52

3.11 Tartsa meg ezt a gondolatot, bár és mínusz ez mind teljesen szükséges? 53

3.12 A korrelatív munkafolyamatok hozzáférhetőségének javítása 54

4 3D CLEM: Térfogatfény és elektronmikroszkópia korrelációja 67
Saskia Lippens és Eija Jokitalo

4.3 Összehasonlító és korrelatív LM és EM képalkotás 69

4.4 A CLEM több, mint az LM + EM 69

4.6 Két munkafolyamat a 3D CLEM 71-hez

4.7 Merre tart a CLEM a jövőben? 74

5 Könnyű lehet valaha a korrelatív mikroszkópia? Egy tömbtomográfiás nézőpont 81
Irina Kolotuev és Kristina D. Micheva

5.2 Miért az Array tomográfia? 81

5.3 Bőséges szubcelluláris struktúrák tömbtomográfiája: Szinapszisok 82

5.4. Ritkás eloszlású struktúrák tömbtomográfiája: Ciszternális organelle 84

5.5 Kisméretű modellszervezetek tömb-tomográfiája: C. elegans 87

5.6 Összefoglalva: A megfelelő AT-megközelítés megtalálása 90

5.7 Fejlesztési területek 91

5.7.2 Soros ultravékony metszés 91

5.7.4 EM-kompatibilis fluoroforok 92

5.7.5 Érzékelők és EM-felbontás 92

5.7.6 Képregisztrációs és -igazító eszközök 93

6 Korrelatív mikroszkópia pásztázó szonda mikroszkóppal 99
Georg Fantner és Frank Lafont

6.3 AFM és optikai mikroszkópos korrelatív megközelítések 103

6.4 Összefüggés a CLSM 104-gyel

6.5 Összefüggés a cellamechanikával 104

6.5.1 Összefüggés a Super‐Resolution Light Microscopy (SRLM) 105-tel

6.5.2 Jövőbeni fejlesztések 107

6.6 AFM és korreláció az elektronmikroszkóppal 109

6.6.1 Az AFM-et, az EM-et és a kémiai felület jellemzését magában foglaló korreláció 110

6.6.2 Jövőbeli fejlemények 113

6.7 A HS‐AFM 113 használatával végzett korrelációs mikroszkóppal kapcsolatos jövőbeli fejlesztések

6.8 Záró megjegyzések 114

7 Integrált fény- és elektronmikroszkópia 119
R. I. Koning, A. Srinivasa Raja, R. I. Lane, A. J. Koster és J. P. Hoogenboom

7.2 Nagy‐- és nagy áteresztőképességű (térfogat) mikroszkóp 120

7.2.1 A nagyméretű EM 120 előnyei és kihívásai

7.2.2 A CLEM előnyei a nagyméretű EM 121-hez

7.2.3 Az integrált mikroszkópia lehetőségei 121

7.3 Szuperfelbontású fluoreszcens mikroszkóp 123

7.3.1 A Super‐Resolution Fluorescence 123-as CLEM előnyei és kihívásai

7.3.2 Az SR‐FM megvalósítása a CLEM 124-gyel

7.3.3 Az integrált SR‐CLEM 124 kilátásai

7.4 Cryo‐elektronmikroszkópia 125

7.4.1 A CryoEM 125 előnyei

7.4.2 A korrelatív krio‐mikroszkópia lehetőségei és kihívásai 126

7.4.2.1 Super‐Fluorescence Cryo‐Mikroszkópia: szondák és műszerek 126

7.4.2.2 Cryo‐minták átvitele mikroszkópok között 127

7.4.2.3 Mintavastagság 127

7.4.2.4 Adatgyűjtési sebesség 128

7.4.3 Integrált rendszerek a CryoCLEM 129-hez

7.4.4 Az integrált krio‐mikroszkópia lehetőségei 129

8 Cryo‐Korrelatív fény- és elektronmikroszkópia: felé in situ Struktúrbiológia 137
Tanmay A.M. Bharat és Wanda Kukulski

8.2 Cryo‐CLEM a tisztított makromolekulák egyrészecske-analízisének támogatására 138

8.3 Strukturális dinamikájának rögzítése in vitro Újjáépített rendszerek 141

8.4 A makromolekulák azonosítása mélyedésben‐lefagyott egész sejtekben 142

8.5 Makromolekuláris struktúrák vékony sejtes területekről származó mintákban 144

8.6 A strukturális biológia engedélyezése többsejtű élőlényekben és szövetekben – Cryo‐CLEM 145

9 Korrelatív Cryo Soft X‐ray képalkotás 155
Eva Pereiro, Francisco Javier Chichón és Jose L. Carrascosa

9.1 A Cryo Soft X‐ray Microscopy 155 bemutatása

9.2 Cryo‐SXT korreláció a látható fénymikroszkóppal 159

9.3 Cryo‐SXT korreláció a Cryo X‐ray fluoreszcenciával 160

9.4 Cryo‐SXT korreláció a TEM 163-mal

9.5 A módszerek többszörös korrelációja és integrációja 165

10 Korrelatív fény‐ és folyadék‐fázis pásztázó transzmissziós elektronmikroszkópia a fehérjefunkciók tanulmányozásához teljes sejtekben 171
Niels de Jonge

10.2 A művészeti módszerek állami korlátai 172

10.3 A folyékony STEM 173 elve

10.3.1 1. példa: Az ORAI csatorna alegység sztöchiometriájának meghatározása egyedi molekulák STEM 175 segítségével történő megjelenítésével

10.3.2 2. példa: Új betekintés a HER2 szerepébe 179

10.4 A Liquid STEM 182 előnyei

11 A képalkotó eljárások adatainak korrelációja 191
Perrine Paul‐Gilloteaux és Martin Schorb

11.2 Regisztráció a CLEM szakaszok során 194

11.2.1 Regisztráció a minta előkészítéséhez 194

11.2.2 Regisztráció a beszerzés irányításához 195

11.2.2.1 Szoftvercsomagok 195

11.2.2.2 Tipikus jellemzők és látómezők 195

11.2.3 Megszerzés utáni regisztráció (pontos áthelyezés) 196

11.2.3.1 Szoftver és megközelítések az akvizíció utáni regisztrációhoz 196

11.2.4 Az igazodásba vetett bizalom: Pontosság a gyakorlatban 198

11.3 Regisztrációs paradigma 198

11.3.1 Képszolgáltatások a regisztrációhoz 198

11.3.2 Távolságfüggvény 199

11.3.3 Átalakítási alap 199

11.3.4 Optimalizálási stratégia 200

11.4 Elképzelt jövőbeli fejlesztések 201

11.4.1 Integratív mikroszkópia versus korrelatív mikroszkópia 201

11.4.2 A 202-es minta előzetes ismeretének beépítése

11.4.3 A gépi tanulás használata felé 202

11.5 A 204. összefüggés megjelenítése

12 Big Data a korrelatív képalkotásban 211
Ardan Patwardhan és Jason R. Swedlow

12.2 A Protein Data Bank 212

12.3 Források a Cryo‐EM 212-hez

12.4 Fénymikroszkópos adatforrások 214

12.6 IDR: 216. prototípus képadat-forrás

12.7 Nyilvános források a korrelatív képalkotáshoz 217

12.7.1 CLEM adatformátumok 217

12.8 Jövőbeli irányok 218

12.8.1 BioImage archívum 218

12.8.2 CLEM adatszolgáltatási folyamatok 219

12.8.3 Adatmennyiségek és -használat skálázása 219

12.8.4 Közösségi örökbefogadás és nemzetközi elköteleződés 220

13 A CLEM jövője: Összefoglaló 223
Lucy Collinson és Paul Verkade


Orvosbiológiai mérnöki, számítógépes biológia, matematika, számítástechnika és élettudományok hallgatói és kutatói, akik érdeklődnek a matematikai modellezés megértése és alkalmazása iránt

1. rész: Bevezetés a differenciálegyenletekkel történő modellezésbe
1.1 Diszkrét idejű modellek
1.1.1 Elsőrendű differenciaegyenletek megoldásai
1.1.2 Lineáris regresszió használata a paraméterek becsléséhez
1.2 Mindent összerakva: The Whooping Crane
1.3 1. esettanulmány: Sziget biogeográfia
1.3.1 Háttér
1.3.2 Modellformulálás
1.3.3 Rakata történet
1.3.4 Modern megközelítés: leszármazási adatok
1.3.5 Vissza a MacArthur és Wilson: A távolság és a terület hatásaihoz
1.4 2. esettanulmány: Farmakokinetikai modell
1.4.1 Háttér
1.4.2 A modell megfogalmazása
1.4.3 A modell értelmezése
1.4.4 Paraméterbecslés
1.4.5 Modell értékelése/elemzése
1.4.6 További feltárás
1.5 3. esettanulmány: Invazív növényfajok
1.5.1 Háttér
1.5.2 Modellformuláció
1.5.3 Paraméterbecslés
1.5.4 Modell előrejelzések
1.5.5 Vezetési stratégiák
1.6 Wet Lab: A bakteriális populáció dinamikájának logisztikai növekedési modellje
1.6.1 Bevezetés
1.6.2 Populációk modellezése
1.6.3 A kísérlet
1.6.4 Modell kalibrálása és elemzése
1.6.5. Kísérlet 2. rész: A közeg megváltoztatásának hatása

2. egység differenciálegyenletek: Modellformulálás, Nemlineáris Regresszió és Modellválasztás
2.1 Biológiai háttér
2.2 Matematikai és R háttér
2.2.1 Differenciálegyenlet alapú modellalkotás
2.2.2 Közönséges differenciálegyenletek megoldásai
2.2.3 A paramétertér vizsgálata
2.2.4 Nemlineáris illesztés
2.3 Modell kiválasztása
2.4 1. esettanulmány: Hogyan változik a levelek bomlási sebessége az antropogén nitrogénlerakódástól
2.4.1 Háttér
2.4.2 Az adatok
2.4.3 Modellformálás
2.4.4 Paraméterbecslés
2.4.5 Modell értékelése
2.5 2. esettanulmány: Modellek feltárása a tumornövekedési ráták leírására
2.5.1 Háttér
2.5.2 Az adatok
2.5.3 Modellformulálás
2.5.4 Paraméterbecslés
2.5.5 Modell értékelése: Leíró erő
2.5.6 Modell értékelése: Prediktív erő
2.6 3. esettanulmány: A ragadozók reakciói a zsákmánysűrűségre a hőmérséklet függvényében
2.6.1 Háttér
2.6.2 Funkcionális válaszadatok elemzése: a paraméterek meghatározása
2.6.3 Funkcionális válaszok feltárása a hőmérséklet függvényében
2.7 Nedves labor: A katekol-oxidáz enzimkinetikája
2.7.1 A tevékenységek áttekintése
2.7.2 Bevezetés az enzimkatalizált reakciókinetikába
2.7.3 A modell levezetése
2.7.4 KM és Vmax becslése
2.7.5 Enzimünk: katekol-oxidáz
2.7.6 Kísérlet: A Michaelis-Menten modell kezdeti díjainak összegyűjtése
2.7.7 Az inhibitorok hatása az enzimkinetikákra
2.7.8. Kísérlet: Két katekol-oxidáz-gátló, a fenil-tiokarbamid és a benzoesav hatásának mérése

3. egység differenciálegyenletek: numerikus megoldások, modellkalibrálás és érzékenységelemzés
3.1 Biológiai háttér
3.2 Matematikai és R háttér
3.2.1 Differenciálegyenletek numerikus megoldásai
3.2.2 Kalibrálás: Modellek illesztése az adatokhoz
3.2.3 Érzékenységelemzés
3.2.4 Összefoglalva: Az ebola vírus sejtfertőzésének dinamikája
3.3 Esettanulmány: Influenza: A klasszikus SIR-modell adaptálása a 2009-es influenzajárványhoz
3.3.1 Háttér
3.3.2 A SIR modell
3.3.3 Az esetek összesített száma
3.3.4 Járványküszöb
3.3.5 Közegészségügyi beavatkozások
3.3.6 2009. évi H1N1 influenzajárvány

3.4 2. esettanulmány: Prosztatarák: az immunterápia optimalizálása
3.4.1 Háttér
3.4.2 Modellformulálás
3.4.3 A modell megvalósítása
3.4.4 Paraméterbecslés
3.4.5 Oltási protokollok és modellelőrejelzések
3.4.6 Érzékenységelemzés
3.4.7 Egyéb kezelési stratégiák szimulálása
3.5 3. esettanulmány: Kvórumérzékelés
3.5.1 Bevezetés
3.5.2 Modellformulálás
3.5.3 Paraméterbecslés
3.5.4 Modellszimulációk
3.5.5 Érzékenységelemzés
3.6 Nedves labor: hormonok és homeosztázis – a vércukorkoncentráció stabilan tartása
3.6.1 A tevékenységek áttekintése
3.6.2 A vércukorszint szabályozásának bemutatása és jelentősége
3.6.3 Modell kidolgozása
3.6.4 Kísérlet: Vércukorkoncentráció mérése glükóz lenyelése után
3.6.5 Elemzés
3.6.6 Megfontolandó gondolatok a lehetséges nyomon követési kísérletekhez

4. egység Műszaki megjegyzések a laboratóriumi tevékenységekhez
4.1 Bevezetés
4.2 Népességnövekedés
4.3 Enzimkinetika
4.3.1 Megjegyzések más enzimekkel vagy hasonló kísérletekkel kapcsolatban
4.4 Oktatói megjegyzések a vércukorszint-ellenőrző laborhoz
4.4.1 Tippek a glükóz monitorozáshoz
4.4.2 Egyéb laboratóriumi tevékenységek


Váltóáramkör komplex impedancia, 3. rész: Mindent összerakunk

A sorozat 1. részében Ez csak egy múló fázis, meghatároztuk a leggyakoribb váltóáramú jelek szinuszos hullámformáját, bemutattuk, hogyan változik a váltakozó áramú feszültség és az áram szinuszos hullámformaként a váltakozó áramú áramkörökben, és megvizsgáltuk a fázisszög fogalmát a feszültségek közötti igazodás (vagy hiánya) leírásában. szinuszhullám és egy aktuális szinuszhullám.

A 2. részben Szépen reagál, megvizsgáltuk egy kicsit a feszültség és az áram dinamikáját a kondenzátorokon és induktorokon belül, hogy megértsük, hogyan hoznak létre fázisszögeket ezek az összetevők a feszültség és az áram szinuszhullámai között. Leírtuk a reaktancia fogalmát, illusztráltuk a kapacitív és induktív reaktanciák számításait.

Visszatérve az 1. és 2. részben lefektetett átfogó pontokhoz:

  1. A váltakozó áramú áramkörökre alkalmazott feszültséget és áramot egyenletesen változó, azonos frekvenciájú szinuszos hullámformák képviselik, amelyek mindegyikének szabályos irányváltásait és simán változó nagyságait ábrázolják.
  2. Az alkalmazott feszültség és áram szinuszhullámai gyakran nem lépnek lépést egymással, így a két ábrázolás többé nem rezeg együtt, mintha az egyik szinuszhullám időben vagy fázisban a másik elé vagy mögé tolódna.
  3. Egy áramkörben a feszültség és az áram szinuszhullámjelei közötti eltérés mértékét a két jel közötti fázisszög írja le, fokegységben.
  4. A feszültség és az áram közötti fázisszögeltolódásokat az áram áramlásának egyfajta ellenállása, az úgynevezett reaktancia okozza a váltakozó áramú áramkör elemeiben, különösen az induktív reaktanciát és a kapacitív reaktanciát, ohm egységekben mérve.
  5. Az induktív és kapacitív reaktanciák összetett módon kombinálódnak az áramkör ellenállásával, hogy meghatározzák az áramkör teljes impedanciáját.
  6. A komplex impedanciát ohmban kifejezett nagysággal és fokban megadott fázisszöggel is leírják, és két elsődleges gyorsírási módszer létezik a komplex impedancia írásbeli ábrázolására (téglalap és poláris forma).
  7. Az impedancia nagysága és a fázisszög befolyásolja a váltakozó áramú áramkörök viselkedését, különösen az energiaátvitel és a rezonancia tekintetében, mint például a rádiófrekvenciás antenna áramkörökben, az oszcillátor áramkörökben, az illesztő hálózatokban, a tápegység áramkörökben és sok másban.

Az 1. részben az 1-től 3-ig terjedő pontokkal foglalkoztunk. A 2. részben a 4. pontra összpontosítottunk. Ezt a sorozatot most az 5., 6. és 7. pontok kidolgozásával fejezzük be.

Komplex impedancia: Emlékezhet, hogy az impedanciát (Z) úgy definiálják, mint a váltakozó áramú áramkörben folyó áram ellenállását. Az impedancia egyesíti az egyszerű ellenállás hatásait az áramkör kapacitív és induktív komponenseinek reaktanciájával. Az ellenállás, a kapacitív reaktancia és az induktív reaktancia közötti kapcsolat azonban bonyolultabb, mint az egyes tényezők egyszerű összeadása. Vizsgáljuk meg részletesebben az ellenállások és reaktanciák közötti kölcsönhatásokat az áramkör impedanciájának megértéséhez és kiszámításához.

Először is, a kondenzátorokkal és/vagy induktorokkal ellátott áramkör ellenállása befolyásolja a feszültség és az áram közötti fázisszöget. A „tiszta” esetek, amelyekben csak a kapacitás vagy az induktivitás, amelyeket a 2. részben vizsgáltunk, csak ideális modellek, amelyek tökéletes 90 fokos fázisszöget biztosítanak a feszültség és az áram szinuszhullámai között. Minden valós áramkörnek van némi ellenállása a vezetékek és alkatrészek miatt, és gyakran vannak alkatrész-ellenállások is, amelyek mindegyike eltolja a fázisszöget, ha kondenzátorokkal és/vagy induktorokkal kombinálják. Tehát a feszültség és az áram közötti fáziskülönbség 90 foknál kisebb szögek is lehetnek, és a pontos fázisszög az AC áramkör ellenállásának és reaktanciájának relatív értékétől függ.

Az ellenállás befolyásolja a feszültség és az áram közötti fázisszöget a kapacitív és induktív komponenseket tartalmazó AC áramkörökben.

Másodszor, az ellenállás és a reaktancia vektorként egyesül, és nem egyszerű összeadás útján. Az alábbi grafikonok segítségével egy pillanat alatt megvizsgáljuk a „vektorösszeadást”.

Harmadszor, az induktív reaktancia és a kapacitív reaktancia ellentétes hatással van a fázisszögre. Ne feledje, hogy az induktív reaktancia a feszültség vezetését árammá, míg a kapacitív reaktancia az áramot feszültséggé teszi.Amikor az induktív és kapacitív komponenseket egy soros áramkörben kombinálják, ezek az ellentétes reaktanciák részben vagy egészben kiiktatják egymást, ezáltal meghatározzák a soros áramkör eredő reaktanciáját, és befolyásolják az áramkör teljes impedanciáját.

Az induktív reaktancia és a kapacitív reaktancia egy soros váltóáramú áramkörben eltolja egymást.

Soros áramköri impedancia: Jelenleg csak a soros áramköri eseteket vesszük figyelembe. A párhuzamos áramkörök egy kis csavart igényelnek a sorozatházon, és ebben a cikkben később foglalkozunk velük. Vegyünk egy példasoros áramkör-problémát, amely az Extra osztály kérdéskészletéből származik, és oldjuk meg az áramkör vektorgrafikonjával, magyarázattal együtt.

K. Mekkora egy olyan áramkör impedanciája, amely egy 400 Ω-os ellenállásból áll sorba egy 300 Ω reaktanciájú tekerccsel?

Ahogy fentebb megjegyeztük, az ellenállás és a reaktancia vektorként adódik össze. Ezt grafikusan ábrázolhatjuk egy közös téglalap alakú koordinátasík segítségével, és egy vektort ábrázolunk az ellenállásra és a reaktanciára. Szabványos megegyezés szerint az ellenállásértéket az X tengely (vízszintes tengely) mentén, a reaktanciát pedig az Y (függőleges tengely) mentén ábrázoljuk.

Ebben az első példában 400 Ω ellenállással rendelkezünk, ezért a vízszintes ellenállás tengelye mentén az origóból (0, 0) egy vektort rajzolunk 400-ra, vagy a koordinátasík pozíciójára (400, 0).

Az ellenállás értéke vektorként ábrázolva.

Ezután egy 300 Ω-os induktív reaktanciát kell ábrázolnunk. Ahhoz, hogy ezt a két vektort összeadhassuk, ezt az induktív reaktanciavektort a már ábrázolt ellenállásvektor elején, vagy a (400, 0) pontban kell elindítanunk. Szabványos megegyezés szerint az összes induktív reaktancia a pozitív függőleges tengelyen vagy „felfelé” van ábrázolva a koordinátasíkon.

Mivel az induktív reaktancia 300-Ω, a (400, 0) pozícióból egyenesen felfelé húzunk egy vektort egy 300 egységgel feljebb lévő pozícióba. A pont, amit elértünk, a koordináta (400, 300).

Induktív reaktanciavektor hozzáadva az ellenállásvektorhoz.

Most befejezzük a vektordiagramot úgy, hogy az origót összekapcsoljuk a vektor eredő pozíciójával, vagy egy (0, 0)-tól (400, 300)-ig terjedő vektorral.

Az eredményül kapott impedanciavektor a nagyságot és a fázisszöget ábrázolja.

Az ehhez hasonló téglalap alakú koordináták szóhasználatában a következő rövidítést használjuk az impedanciakép ábrázolására:

Z = 400+ j300 Ω

A komplex impedancia (Z) téglalap alakú kifejezéséhez először adja meg az ellenállás értékét (400), majd a reaktancia értékét (+300) kisbetűvel írja be.j' előtte, ahogy fentebb látható. Fontolja meg a j speciális jelölésként, amely jelzi, hogy az utána következő érték reaktancia.

A téglalap alakú koordinátarendszer képében az eredő vektor a soros áramkör komplex impedanciáját reprezentálja. Kifejezhetjük a fenti téglalap alakú gyorsírással, vagy átválthatjuk erre poláris forma jelölés. Figyeljük meg, hogy az eredő vektor hossza az impedancia nagyságát jelenti ohmban, és van egy szöge az óramutató járásával ellentétes irányban a vízszintes ellenállástengelyhez képest, amely a feszültség és az áram közötti fázisszöget jelenti. Az áramkör komplex impedanciájának poláris formában történő helyes megadásához ki kell számítanunk a nagyságát (hosszát) és a szöget is.

Hívjon egy kis középiskolai matematikát a Pitagorasz-tétellel, amely minden derékszögű háromszögre működik, mint amilyen a vektorgrafikusok eredménye. A derékszöggel szemközti oldal (90 fokos szög) mindig a befogó, és mindig ez a derékszögű háromszög leghosszabb oldala. Ez az az oldal, amely az impedancia nagyságát ábrázolja. Ezt az oldalt „C”-nek nevezzük. A másik két oldalt „A”-nak és „B-nek” nevezzük. A tétel kimondja, amire most biztosan emlékezni fog…

A 2 + B 2 = C 2

Az általad ábrázolt ellenállásból és reaktanciából ismeri az A és B oldalak értékét, így megoldhatja ezt a problémát a C oldal számára az egyenlet egy kis algebrai átrendezésével.

Impedancia vektor nagyságszámítás és fázisszög számítás.

A megoldáshoz illessze be A és B értékét

Ez azt jelenti, hogy az áramkör impedanciájának nagysága 500 Ω.

A fázisszög kiszámítása kissé bonyolultabb, és nagyon alapvető trigonometriát igényel. De tényleg nagyon egyszerű. A trigonometria fogalmát fogjuk használni tangens amely a kérdéses szöget a háromszög két oldalához viszonyítja, amelyet az ellenállás és a reaktancia vektoraiként ábrázoltunk. Pontosabban az érintő inverzét vagy „arktangensét” használjuk. (Ezt a számológépek néha barnássárga -1-ként ábrázolják.)

Először is kiszámítjuk a fázisszög tangensének értékét, mint „a szomszédos oldal ellentétes oldalát”. A kívánt szöggel ellentétes oldal az az oldal, amelyet induktív reaktanciaként ábrázoltunk, ami 300 Ω. A kívánt szöggel szomszédos oldal (és ez nem a hipotenusz oldala) az a vektor, amelyet az ellenálláshoz ábrázoltunk, és egyenlő 400 Ω-val. És így,

A fázisszög tangense = 300 / 400 (a hányad: reaktancia / ellenállás).
A fázisszög tangense = 0,75

Most meghatározhatjuk a szöget fokban úgy, hogy a 0,75 inverz érintőjét vagy arctangensét vesszük figyelembe. A legtöbb trigonometrikus funkcióval rendelkező számológépen ez egy „shift” billentyű, amelyet a „barna” billentyű követ. (Győződjön meg arról, hogy a „fok” mód van kiválasztva, és nem a „radián”.)

Fázisszög = 37 fok

Most megadhatjuk az áramkör komplex impedanciáját (Z) poláris formában 500-Ω-nak 37 fokon. Mivel ez a fázisszög az induktív reaktanciának köszönhető, tudjuk, hogy a feszültség 37 fokkal vezeti az áramot. Ezt az induktív esetet is felismerhetjük, mert a szög pozitív érték. Visszatérve az 1. részben használt feszültség-áram hullámforma összefüggés diagramokra, a 37 fokos fázisszög a következőképpen jelenik meg:

A feszültség 37 fokkal vezeti az áramot, amit a fázisszög számítása jelez
Z = 400 + j300 Ω

Az impedancia poláris formája a nagyságot ohmban, a fázisszöget pedig fokban adja meg.

Most vegyünk egy kapacitív reaktancia és ellenállás soros áramköri esetet. Nagyon hasonlít az induktív reaktancia esetére.

K. Mekkora az áramkör impedanciája, amely egy 300 Ω-os ellenállásból áll sorba egy 400 Ω reaktanciájú kondenzátorral?

Ismét felállítunk egy vektordiagramot, amely segít a forgatókönyv egyenes tartásában. Egy 300 Ω-os ellenállást ábrázolunk vektorként az origótól az ellenállás tengelye mentén. Ezután ábrázoljuk a 400 Ω-os kapacitív reaktanciát az ellenállásvektor csúcsától kezdve.

De ezúttal ábrázoljuk a reaktancia vektort lefelé ahelyett, hogy felfelé. Szabványos megegyezés szerint az összes kapacitív reaktanciát –Y irányban és negatív fázisszögekkel jelzik. Négyszögletes formában ez a forgatókönyv a következő:

Z = 300 – j400 Ω

Ha az eredő vektort az origótól a reaktanciavektor fejéhez kapcsoljuk, ismét van egy nagyságrendünk és fázisszögünk, amelyet ki kell számítanunk, hogy poláris formává alakítsuk át.

Az ellenállás és a kapacitív reaktancia vektordiagramja, valamint az eredő impedanciavektor.

A nagyságrend kiszámítása ugyanazzal a módszerrel történik, mint korábban, csak ezúttal negatív értéket (-400) kell beleszámítani.

Ismét 500 Ω nagyságú impedanciánk van. A fázisszög azonban eltérő lesz…

A fázisszög érintője = -400 / 300
A fázisszög érintője = -1,333

Ismét az arctangens függvényt használva a következőket kapjuk:

Fázisszög = -53 fok

Így a Z = 500-Ω -53 fokon ennek a komplex impedanciának a poláris formája. Ez azt jelenti, hogy az áram 53 fokkal vezeti a feszültséget (ICE), és a reaktanciának kapacitívnak kell lennie.

Egy téglalap alakú koordinátasíkon az induktív reaktancia pozitív Y irányban, a kapacitív reaktancia pedig negatív Y irányban van ábrázolva, és ezt a téglalap alakú jelölés reaktancia részének (j) előjele vagy a fázis előjele jelzi. szög poláris alakú jelölésben.

Mi a helyzet azzal a forgatókönyvvel, amelyben a soros áramkör ellenállást (R) és induktív (L) és kapacitív (C) reaktanciát is tartalmaz, az úgynevezett RLC soros áramkört? Még egy példa az RLC eset illusztrálására:

K. Mekkora az impedanciája annak az áramkörnek, amely egy 4 Ω-os ellenállásból áll sorba egy 4 Ω reaktanciájú induktorral és egy 1 Ω reaktanciájú kondenzátorral?

Ismét a téglalap koordinátákkal kezdhetjük a 4Ω ellenállásvektor ábrázolásával.

A függőleges irányú ábrázoláshoz azonban egyetlen reaktanciaértéket kell kiszámítanunk. Itt jön képbe az induktív és kapacitív reaktanciák tagadása. Egyszerűen levonhatja a kapacitív reaktanciát az induktív reaktanciából, és ábrázolhatja az eredményt, akár pozitív (fel, induktív), akár negatív (le, kapacitív). Grafikusan is meggondolhatja az induktív reaktancia értékét az ellenállásvektor fejétől felfelé, majd a kapacitív reaktancia értékét az induktív reaktanciavektor fejétől lefelé.

Az induktív és kapacitív reaktanciák a függőleges tengelyen eltolják egymást.

Ebben a példában az eltolt reaktanciák eredménye: X = 4Ω – 1Ω vagy X = 3Ω. Ez egy nettó induktív reaktancia (pozitív érték), és a vektordiagramot ki kell egészítenünk egy vektorral a (4, 3) eredő pontjához. A téglalap alakú jelölés itt a következő:

Az eredő impedanciavektort figyelembe véve a nagyságát és fázisszögét ugyanúgy kiszámíthatjuk, mint a poláris alak esetében.

(nagyságrendű)

Arctan (3/4) = 37 fok (fázisszög)

Z = 5Ω 37 fokon.

Ha a soros áramkör impedanciája az öv alatt van, készen áll arra, hogy figyelembe vegye a párhuzamos áramkörökből adódó fordulatokat.

Párhuzamos áramköri impedancia: Néhány párhuzamos áramköri példával foglalkozunk, de először be kell vezetnünk a fogalmát bejárás. A beengedés az impedancia fordítottja, és elképzelhető, hogy ez annak mértéke, hogy egy áramkör milyen könnyen engedi az áramot.

Tekintsünk egy kapacitív áramkört, amelyben a nagyfrekvenciás váltakozó áram könnyen átereszthető (alacsony impedancia), és ahol az alacsony frekvenciájú váltakozó áramnak nagy az impedanciája. Az áramkör belépési mértéke pontosan az ellenkezője lenne – a magas frekvenciák befogadása nagy, az alacsony frekvenciák befogadása kicsi.

A beengedést „Y” jelöli, és úgy számítható ki, hogy Y = 1/Z. A befogadás mértékegysége a siemens (S).

Hasonlóképpen vannak komponens inverz mértékei az ellenállásra és a reaktanciára, mindegyik siemen egységben. Az ellenállás inverzét nevezzük vezetőképesség (G), a következőképpen számítva: G = 1/R. Az (X) reaktancia inverzét szuszceptanciának (B) nevezzük, és B = 1/X.

A beengedés (Y) az impedancia inverze. Y=1/Z
A vezetőképesség (G) az ellenállás fordítottja. G=1/R
A szuszceptancia (B) a reaktancia inverze. B=1/X

Ezek az inverz mértékek, amelyeket általában beengedéseknek neveznek, jól jöhetnek párhuzamos áramkörök esetén. Miért? A párhuzamos belépők egyszerűen összeadódnak. Tehát egy párhuzamos áramkör impedanciájának meghatározásához a következő lépéseket hajthatjuk végre:

  1. Fordítsa meg az ellenállás és a reaktancia értékét vezetőképességre és szuszceptivitásra
  2. Adja össze ezeket a belépőket
  3. Állítsa vissza az összegzett értékeket az impedanciára

Voálá! Egyszerű! Nos, van egy árnyalat a fázisszöggel vagy a téglalap alakkal kapcsolatban.j' rész. Valahányszor megfordít egy reaktanciaértéket, a szög előjele (a j) az ellenkező előjelre vált. Ez azt jelenti, hogy a + -ból -, vagy -ből + lesz a reaktancia és a szuszceptancia közötti invertáló vagy revertáló számítások során.

Próbáljunk meg egy példát, hogy ez egyértelmű legyen.

K. Mekkora annak az áramkörnek az impedanciája, amely egy 300 Ω-os ellenállásból és egy 400 Ω reaktanciájú induktorral párhuzamosan áll?

Először is: Konvertálja az impedanciákat befogadásokká.

G = 1/R [A vezetőképesség az ellenállás fordítottja]
G = 1/300-Ω
G = 0,0033 S

BL = 1/XL [A szuszceptancia a reaktancia inverze]
BL = 1/j400 [A reakcióképességnek tartalmaznia kell a j, pozitív vagy negatív]
BL = –j0.0025 [A reaktancia megfordításakor fordítsa meg a j jel]

Másodszor: Adja össze a fenti kiszámított befogadásokat.

Y = 0,0033 – j0,0025 S

Harmadszor: Számítsa ki az átengedést (Y) poláris formában ugyanazzal a módszerrel, mint az impedancia esetében.


Y szög = Arktán (-0,0025 / 0,0033)
Y szög = -37 fok.

Y = 0,00414 -37 °C-on

Negyedszer: állítsa vissza a belépést (Y) az impedanciára.

Z = 1/Y
Z = 1/0,00414 –-nél (-37 fok) [fordítsa meg a szög jelét]

Z = 240 37 Ω-on

És megvan! Láthatja, hogy ugyanaz a technika párhuzamosan működik ellenálláson és kondenzátoron, csak a jele j vagy a szög az ellenkezője lesz a fenti párhuzamos induktoros példának.

Ezen túlmenően, bonyolultabb esetekben, amikor több soros komponens van elrendezve párhuzamosan más soros komponensekkel, használja a soros számítási módszert az egyes soros komponenskészletek teljes impedanciájának meghatározásához, majd a soros eredményeket a párhuzamos módszerrel kombinálja.

Összefoglaló szabályok a számításokhoz

  1. A soros impedanciák összeadódnak.
  2. Az induktív reaktancia és a kapacitív reaktancia egyszerű kivonással kioltja vagy eltolja egymást.
  3. A beengedés az impedancia inverze vagy reciprok értéke. Y=1/Z
  4. A párhuzamos befogadások összeadódnak.
  5. A jele j vagy a fázisszög előjele minden impedancia és befogadás közötti átalakításkor megfordul.

Impedancia illesztő lezárás

Bár nem megyünk bele az impedanciaillesztés árnyalataiba, valószínűleg tisztában van azzal, hogy az impedanciaillesztés nagyon fontos ahhoz, hogy a legtöbbet hozza ki az adó-antenna rendszeréből. Az impedancia eltérései az átviteli vonalban a teljesítmény visszaverődését okozzák, ami csökkenti a hatékony teljesítményátvitelt. Azt szeretné, ha az adó, a betápláló vezeték és az antenna betáplálási pontja impedanciája szorosan illeszkedne, hogy elkerülje az ilyen visszaverődéseket jelző magas SWR értékeket.

Most már felismerheti, hogy az impedanciaillesztésnek többet kell magában foglalnia, mint annak biztosítását, hogy az impedancia nagysága szorosan illeszkedjen. Igen, a legtöbb adóban és koaxiális kábel alapú antennarendszerben 50 Ω-os impedanciát használunk, és ehhez a nagysághoz közeli antenna betáplálási pont impedanciát keresünk. De az impedancia illesztése magában foglalja a fázisszöget vagy a reaktanciát is j az impedancia része. Ideális esetben azt szeretnénk, ha az antennánál a betáplálási pont impedanciája többnyire rezisztív lenne, és kevés reaktív komponense lenne. Vagyis kis vagy nulla értékű impedancia j a legkönnyebben párosítható. Az illesztés egyszerűbb, ha kicsi vagy nincs fázisszög-különbség, amivel vitatkozni kell.

A vitát egy olyan teljesítményátviteli elvvel fejezzük be, amely a komplex impedancia természetét most szilárdan szem előtt tartva megragadható. Ha egy áramforrás (az adó) kimeneti impedanciája jelentős reaktív komponenssel rendelkezik (nagy j fázisszög-különbséget jelző alkatrész), akkor a terhelés (az antenna) a lehető legnagyobb teljesítményt kapja, ha a terhelés impedanciája megegyezik a komplex konjugátum az áramforrás impedanciája. Mi az a komplex konjugátum, kérdezed?

Ha a forrás és a terhelés impedanciái összetett konjugátumok, akkor a lehető legnagyobb teljesítményt adjuk át egy terhelésnek.

A komplex konjugátum egy olyan számpár, amelyek mindegyike hasonlít a komplex impedancia téglalap alakú jelölésére, azonos értékekkel, de ellentétes előjellel. j rész. Például:

Z = 53+ j12 Ω

Ennek az impedanciának a komplex konjugátuma az lenne

Z = 53 – j12 Ω

Az impedanciaillesztő eszközök, például az úgynevezett antennahangolók kondenzátorokból és induktorokból álló illesztőhálózatokat használhatnak az összetett konjugált impedanciaillesztés végrehajtására az energiaátvitel elősegítése érdekében. Lehet, hogy megérezte, hogy a komplex konjugátumok megfelelő kompenzációt biztosítanak a fázisszög-különbségekért, optimalizálva a teljesítményátvitelt az adott impedanciaviszonyokhoz.

A komplex impedancia a rádiótudomány egyik legnehezebben felfogható fogalma. Remélem, hogy az 1., 2. és 3. részben leírt beszélgetésünk segített jobban megérteni, hogyan működik az összetett impedancia, és miért fontos az elektromos és RF rendszerek számára. Sok sikert a tanuláshoz! 73.


Biológia félévközi vizsgakérdések

Az archaeák: prokarióta, egysejtű szervezetek, membránhoz kötött mag hiánya, ivartalan szaporodás, sok kemoszintézis révén autotróf

A vegyület olyan anyag, amely két vagy több különböző elemből áll, rögzített arányban kombinálva.

A fluort az emberi étrendhez adják a fogszuvasodás csökkentése érdekében, hozzáadják az ivóvízhez és a fogászati ​​termékekhez.

Az elektron egy szubatomi részecske egyetlen negatív töltéssel.

a neutron elektromosan semleges. Ha egy atom akkora lenne, mint egy baseball-stadion, akkor az atommag akkora lenne, mint egy légy a középső mezőben, az elektronok pedig olyanok lennének, mint két apró szúnyog, amely a stadion körül zümmög.

Az elektronok csak bizonyos energiaszinteken mozognak az atommag körül, ezeket elektronhéjaknak nevezzük.

A legkülső héjban, az úgynevezett vegyértékhéjban lévő elektronok száma határozza meg az atom kémiai tulajdonságait.

A poláris kovalens kötésben a megosztott, negatív töltésű elektronok közelebb húzása az elektronegatívabb atomhoz az adott atomot részben negatívvá, a másik atomot pedig részben pozitívvá teszi.

Ha két ellentétes töltésű ion vonzása tartja össze az ionokat, azt ionos kötésnek nevezzük.

A kiindulási anyagok a reagensek, a termékek pedig a kémiai reakcióból származó anyagok.

Adhézió – A különböző típusú molekulák közötti vonzás.

Hőmérséklet – a hő intenzitásának fokban kifejezett mértéke, amely a molekulák átlagos kinetikus energiáját tükrözi

Oldószer – az oldat oldószere. A víz a legsokoldalúbb ismert oldószer.

Szénhidrogének: csak szénből és hidrogénből álló vegyületek

Szénváz: A szénváz olyan szénatomok lánca, amelyek hossza eltérő lehet, és lehet egyenes, elágazó vagy gyűrűs elrendezésű.

Ez az öt csoport poláris, így az őket tartalmazó vegyületek jellemzően hidrofilek (vízkedvelőek) és vízben oldódnak.

• Háromféle lipidet fogunk figyelembe venni:
1. zsírok,
2. foszfolipidek és
3.szteroidok.

•A zsír egy nagy lipid, amely kétféle kisebb molekulából áll:
•glicerin és
•zsírsavak.

•Egy zsírsav dehidratációs reakcióval kapcsolódhat a glicerinhez.
•Egy zsír egy glicerint tartalmaz három zsírsavhoz kapcsolva.
•A zsírokat szerkezetük miatt gyakran triglicerideknek nevezik.
- telített és telítetlen (a zsírsavat meghajlító hidrogénkötés mutatja)

•nagyon változatos, több tízezer különböző fehérjével, amelyek mindegyike meghatározott szerkezettel és funkcióval rendelkezik az emberi szervezetben.

•A fehérjék a mindössze 20 aminosavból álló monomerek közös halmazának különböző elrendezéseiből állnak.
•katalizátorként szolgálnak és

• gyakorlatilag minden kémiai reakciót szabályozni a sejten belül.

• Más típusú fehérjék közé tartozik
•sejtmembránokba ágyazott fehérjéket szállítanak, amelyek cukormolekulákat és más tápanyagokat szállítanak a sejtekhez,
• védekező fehérjék, például az immunrendszer antitestei,
• jelfehérjék, például számos hormon és egyéb kémiai hírvivők, amelyek segítik a test tevékenységeinek koordinálását,
• Más típusú fehérjék közé tartozik (folytatás)

sejtmembránokba épített receptorfehérjék, amelyek jeleket fogadnak és továbbítanak a sejtjeibe,

• az izomsejtekben található összehúzódó fehérjék,

•strukturális fehérjék, mint a kollagén, amelyek a kötőszövetek hosszú, erős rostjait alkotják, ill

•Egy polipeptidlánc több száz vagy több ezer aminosavat tartalmaz peptidkötésekkel összekapcsolva.

Pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) – A sejtek részletes felületének tanulmányozása. 100x jobb mint az LM. A szervezet felületét vonja be arannyal, amely elpusztítja a szervezetet

Transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM) – A sejt belső szerkezetének részleteit tanulmányozhatja. Nehézfém atomokkal szennyeződik, ami elpusztítja a szervezetet

Nagyítás – Mennyivel nagyobb szervezetet vetítenek ki

A cella különböző lokalizált környezetek felosztása, így több inkompatibilis funkció is működhet a cellában egy időben

Forma Kerek <Téglalap>
(szabálytalan alak) <(rögzített forma)>

Vacuole 1+ (kicsi) <Egy, nagy központi>
vakuolák <vacuole - a sejt 90%-át veszi fel>

Centrioles Mindenben jelen van <Csak az alsó>-ben
állati sejtek <növényi formák>

Kloroplasztok Nincs <Jelenleg>
Citoplazma jelen <Present>

Reticulum> és Durva
A riboszómák jelen vannak <Present>
A mitokondriumok jelenléte <Present>
Plastids nincs <Present>
Golgi Apparatus Present <Present>
Plazma membrán jelen <Igen +sejtfal>

Nucleolus – A sejtmag kiemelkedő szerkezete, ahol a riboszómális RNS-t (rRNS) szintetizálják a DNS-ből származó utasítások szerint.

Nukleáris burok - Kétrétegű membrán, amely körülveszi a sejtmagot, szabályozza az anyagok áramlását a magba és onnan ki.

rRNS - a riboszómák alegységeit alkotja.

- A szabadon lebegő riboszómák szerkezetileg azonosak, de fehérjéket termelnek a citoszolban

Hólyagok – Összeköti az endomembrán rendszer membránból készült tasakjait, amelyek membránszegmenseket szállítanak át közöttük

Endoplazmatikus retikulum – Az endomembránrendszer legnagyobb komponense, lapított tasakok és tubulusok kiterjedt hálózata. A sejtet funkcionális részekre osztja

Sima ER - szintetizálja a lipideket és feldolgozza a toxinokat

Durva ER – utasításokat vesz az mRNS-től a membrán előállításához, a felületén lévő riboszómák membránt és szekréciós fehérjéket állítanak elő

Golgi-készülék – A lapított kötegek az ER termékeinek válogató osztályaként működnek. Szállítási központként is szolgál más organellumokhoz és sejtfelszínhez

Lizoszómák – Membránba zárt emésztőenzimek zsákja, a sérült organellumokat is lebontja. Savas környezetet biztosít az enzimek számára, és biztonságosan elhelyezi őket a sejt többi részétől

Vacuolák – nagy hólyagocskák, amelyek számos funkcióval rendelkeznek, például összehúzódnak. A növényi sejtekben egy nagy központi vakuólum található, amely molekulákat, hulladékokat tárol és elősegíti a növekedést


Nézd meg a videót: Cell membrane structure and components: Membrane physiology animations (Január 2022).