We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Biyodönüşüm ile, bir substratı hücre büyümesi olmadan istenen bir ürüne dönüştürmek için dinlenme hücrelerinin kullanıldığı bir mikrobiyal süreci kastediyorum. Örneğin, bu yazıda kullandıkları Lactobacillus reuteri gliserolü 3-hidroksipropionaldehite dönüştürmek için L. reuteri gliserol üzerinde büyüyemez. Temel olarak, biyolojik dönüşümler sırasında hücreler metabolizmaları için enerji üretirler ancak büyümezler.
Hücreler tarafından bu şekilde elde edilen enerjinin, onların enerjisel bakım maliyetlerini sağlaması beklenir. Enerji kazancı bakım ihtiyaçlarından daha üstünse hücrelere ne olacağını merak ediyordum. ATP/ADP oranının bir tür homeostatik düzenlemesi var mı? Değilse, çok fazla ATP'nin sonuçları ne olabilir?
Enerji dengesi
Biyolojide, enerji dengesi, ya da enerji dengesinin homeostatik kontrolü, gıda alımının (enerji girişi) ve enerji tüketiminin (enerji çıkışı) koordineli homeostatik düzenlemesini içeren biyolojik bir süreçtir. [1] [2] [3] İnsan beyni, özellikle hipotalamus, enerji dengesi hakkında bilgi ileten bir dizi biyokimyasal sinyali entegre ederek enerji homeostazını düzenlemede ve açlık hissini oluşturmada merkezi bir rol oynar. [2] [3] [4] Glikoz metabolizmasından gelen enerjinin yüzde ellisi hemen ısıya dönüştürülür. [5]
Enerji homeostazı biyoenerjetiğin önemli bir yönüdür.
Biyodönüşümlerin biyoenerjetiği: Enerji fazlası var mı? - Biyoloji
Kathleen M. Botham, Doktora, Yüksek Lisans ve Peter A. Mayes, Doktora, Yüksek Lisans
Bu bölümü okuduktan sonra şunları yapabilmelisiniz:
Termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarını belirtin ve bunların biyolojik sistemlere nasıl uygulandığını anlayın.
Serbest enerji, entropi, entalpi, ekzergonik ve endergonik terimlerinin ne anlama geldiğini açıklayın.
Biyolojik sistemlerde egzergonik olanlarla eşleşme yoluyla endergonik olan reaksiyonların nasıl yönlendirilebileceğini takdir edin.
Yüksek enerjili fosfatların, ATP'nin ve diğer nükleotid trifosfatların, serbest enerjinin ekzergonik işlemlerden endergonik işlemlere transferindeki rolünü anlayın ve bunların hücrelerin "enerji para birimi" olarak hareket etmelerini sağlayın.
BİYOMEDİKAL ÖNEM
Biyoenerjetik veya biyokimyasal termodinamik, biyokimyasal reaksiyonlara eşlik eden enerji değişikliklerinin incelenmesidir. Biyolojik sistemler aslında izotermik ve canlı süreçlere güç sağlamak için kimyasal enerji kullanın. Bir hayvanın bu enerjiyi sağlamak için yiyeceğinden uygun yakıtı nasıl elde ettiği, normal beslenme ve metabolizmanın anlaşılması için temeldir. Ölüm açlık Mevcut enerji rezervleri tükendiğinde ve bazı yetersiz beslenme biçimleri enerji dengesizliği ile ilişkili olduğunda ortaya çıkar. (marasmus). Tiroid hormonları, enerji salınımı oranını (metabolik hız) kontrol eder ve arızalandığında hastalık ortaya çıkar. Fazla enerjinin aşırı depolanması neden olur obezite, kardiyovasküler hastalık ve tip 2 diabetes mellitus dahil olmak üzere birçok hastalığa yatkınlık yaratan ve yaşam beklentisini düşüren Batı toplumunda giderek yaygınlaşan bir hastalıktır.
BEDAVA ENERJİ BİR SİSTEMDE YARARLI ENERJİDİR
Serbest enerjideki (AG) Gibbs değişimi, bir sistemdeki toplam enerji değişiminin iş yapmak için mevcut olan kısmıdır, kimyasal potansiyel olarak da bilinen faydalı enerjidir.
Biyolojik Sistemler Termodinamiğin Genel Kanunlarına Uygundur
Termodinamiğin birinci yasası şöyle der: bir sistemin çevresi dahil toplam enerjisi sabit kalır. Toplam sistem içinde, herhangi bir değişim sırasında enerjinin ne kaybedildiğini ne de kazanıldığını ima eder. Ancak enerji, sistemin bir bölümünden diğerine aktarılabilir veya başka bir enerji biçimine dönüştürülebilir. Canlı sistemlerde kimyasal enerji, ısıya veya elektrik, radyan veya mekanik enerjiye dönüştürülebilir.
Termodinamiğin ikinci yasası şöyle der: Bir süreç kendiliğinden meydana gelecekse, bir sistemin toplam entropisi artmalıdır. Entropi sistemin düzensizliği veya rastgeleliğidir ve dengeye yaklaştıkça maksimum olur. Sabit sıcaklık ve basınç koşulları altında, serbest enerji değişimi (&Delta) arasındaki ilişkiG) reaksiyona giren bir sistemin ve entropideki değişim (&DeltaS) termodinamiğin iki yasasını birleştiren aşağıdaki denklemle ifade edilir:
nerede &DeltaH değişiklik mi entalpi (ısı) ve T mutlak sıcaklıktır.
Biyokimyasal reaksiyonlarda, &Delta'dan beriH yaklaşık olarak &Delta'ya eşittirE, reaksiyonun iç enerjisindeki toplam değişim, yukarıdaki ilişki şu şekilde ifade edilebilir:
&Delta iseG negatif ise, reaksiyon serbest enerji kaybıyla kendiliğinden ilerler, yani ekzergonik. Ek olarak, &Delta iseG çok büyükse, reaksiyon neredeyse tamamlanır ve esasen geri döndürülemez. Öte yandan, eğer &DeltaG pozitif ise, reaksiyon sadece serbest enerji elde edilebiliyorsa devam eder, yani endergonik. Ek olarak, &Delta'nın büyüklüğüG harikadır, sistem kararlıdır, reaksiyon meydana gelme eğilimi çok azdır veya hiç yoktur. &Delta iseG sıfırdır, sistem dengededir ve net değişim olmaz.
Reaktanlar 1.0 mol/L konsantrasyonlarında mevcut olduğunda, &DeltaG 0, standart serbest enerji değişimidir. Biyokimyasal reaksiyonlar için standart bir durum, pH'ın 7.0 olması olarak tanımlanır. Bu standart durumdaki standart serbest enerji değişimi &Delta ile gösterilir.G 0 ’.
Standart serbest enerji değişimi, denge sabitinden hesaplanabilir. Keşdeğer.
nerede r gaz sabitidir ve T mutlak sıcaklıktır (Bölüm 8). Gerçek &DeltaG &Delta'dan daha büyük veya daha küçük olabilirG 0 ' çözücü, çeşitli iyonlar ve proteinler dahil olmak üzere çeşitli reaktanların konsantrasyonlarına bağlı olarak değişir.
Bir biyokimyasal sistemde, bir enzim sadece dengeye ulaşmayı hızlandırır, dengedeki reaktanların son konsantrasyonlarını asla değiştirmez.
ENDERGONİK SÜREÇLER EKRGONİK SÜREÇLERE BAĞLANARAK DEVAM ETMEKTEDİR
Hayati süreçler & mdasheg, sentetik reaksiyonlar, kas kasılması, sinir impulsu iletimi ve aktif taşıma & mdash kimyasal bağlantı ile enerji elde eder veya kaplin, oksidatif reaksiyonlara. En basit haliyle, bu tür bir bağlantı aşağıdaki şekilde gösterilebilir: Şekil 11–1. Metabolit A'nın metabolit B'ye dönüşümü, serbest enerjinin serbest bırakılmasıyla gerçekleşir ve metabolit C'yi metabolit D'ye dönüştürmek için serbest enerjinin gerekli olduğu başka bir reaksiyona bağlanır. ekzergonik ve endergonik, "ekzotermik" ve "endotermik" normal kimyasal terimleri yerine, bir sürece, mutlaka ısı olarak değil, herhangi bir biçimde serbest enerji kaybı veya kazancının eşlik ettiğini belirtmek için kullanılır. Uygulamada, bir endergonik süreç bağımsız olarak var olamaz, ancak genel net değişimin egzergonik olduğu eşleştirilmiş bir egzergonik-endergonik sistemin bir bileşeni olmalıdır. Ekzergonik reaksiyonlar denir katabolizma (genellikle yakıt moleküllerinin parçalanması veya oksidasyonu), maddeleri oluşturan sentetik reaksiyonlar ise anabolizma. Kombine katabolik ve anabolik süreçler, metabolizma.
ŞEKİL 11–1 Bir ekzergonik tepkimenin bir endergonik tepkimeye bağlanması.
Eğer gösterilen reaksiyon Şekil 11–1 soldan sağa gitmek ise, tüm sürece ısı olarak serbest enerji kaybı eşlik etmelidir. Her iki reaksiyonda da ortak bir zorunlu ara (I) yer aldıysa, olası bir birleştirme mekanizması düşünülebilir, yani,
Biyolojik sistemlerdeki bazı ekzergonik ve endergonik reaksiyonlar bu şekilde birleştirilir. Bu tip bir sistem, oksidatif süreçlerin hızının biyolojik kontrolü için yerleşik bir mekanizmaya sahiptir, çünkü ortak zorunlu ara madde, sentetik yolun (D) ürününün kullanım oranının, A'nın hangi hızda olduğunu kütle hareketi ile belirlemesine izin verir. oksitlenmiş. Gerçekten de, bu ilişkiler kavramı için bir temel sağlar. solunum kontrolüBir organizmanın kontrolden çıkarak yanmasını önleyen süreç. Kuplaj konseptinin bir uzantısı, bir ara taşıyıcı ile hidrojenasyonlara bağlanan dehidrojenasyon reaksiyonları ile sağlanır. (Şekil 11–2).
ŞEKİL 11–2 Bir ara taşıyıcı ile hidrojen giderme ve hidrojenasyon reaksiyonlarının birleştirilmesi.
Bir ekzergoniği bir endergonik sürece bağlamanın alternatif bir yöntemi, ekzergonik reaksiyonda yüksek enerji potansiyeline sahip bir bileşik sentezlemek ve bu yeni bileşiği endergonik reaksiyona dahil etmek, böylece ekzergonik yoldan endergonik yola serbest enerji aktarımını gerçekleştirmektir. (Şekil 11–3). Bu mekanizmanın biyolojik avantajı, yüksek potansiyel enerjili bileşiğin,
/>, önceki sistemdeki I'den farklı olarak, A, B, C veya D ile yapısal olarak ilişkili olması gerekmez, /> geniş bir ekzergonik reaksiyonlar yelpazesinden eşit derecede geniş bir endergonik reaksiyonlara kadar bir enerji dönüştürücüsü olarak hizmet etmesine izin verir. veya biyosentezler, kas kasılması, sinir uyarımı ve aktif taşıma gibi süreçler. Canlı hücrede, temel yüksek enerjili ara veya taşıyıcı bileşik (belirlenmiş
içinde Şekil 11–3) NS adenozin trifosfat (ATP) (Şekil 11–4).
ŞEKİL 11–3 Yüksek enerjili bir ara bileşik aracılığıyla bir ekzergonik reaksiyondan bir endergonik reaksiyona serbest enerji transferi ( ).
).
ŞEKİL 11-4 Magnezyum kompleksleri olarak gösterilen adenosin trifosfat (ATP) ve adenosin difosfat.
YÜKSEK ENERJİ FOSFATLARI ENERJİ YAKALAMA VE TRANSFERİNDE MERKEZİ ROL OYNAR
Canlı süreçleri sürdürmek için, tüm organizmalar çevrelerinden serbest enerji kaynakları elde etmelidir. ototrofik organizmalar, örneğin güneş ışığının enerjisi (yeşil bitkiler), Fe 2+ &rarrFe 3+ reaksiyonu (bazı bakteriler) gibi basit ekzergonik süreçleri kullanır. Diğer yandan, heterotrofik organizmalar, metabolizmalarını çevrelerindeki karmaşık organik moleküllerin parçalanmasına bağlayarak serbest enerji elde ederler. Tüm bu organizmalarda ATP, serbest enerjinin ekzergonik süreçten endergonik süreçlere transferinde merkezi bir rol oynar.Şekil 11–3). ATP, adenin, riboz ve üç fosfat grubu içeren bir nükleosit trifosfattır. Hücredeki reaksiyonlarında Mg2+ kompleksi (Şekil 11–4).
Fosfatların ara metabolizmadaki önemi, ATP'nin, adenozin difosfatın (ADP) rolünün keşfedilmesiyle ortaya çıktı (Şekil 11–4) ve inorganik fosfat (Pben) glikolizde (18. Bölüm).
ATP Hidrolizinin Serbest Enerjisinin Ara Değeri Önemli Biyoenerjetik Öneme Sahiptir
Biyokimyasal açıdan önemli bir dizi fosfatın standart serbest hidroliz enerjisi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Tablo 11-1. Fosfat gruplarının her birinin uygun bir alıcıya transfer etme eğiliminin karşılaştırmalı bir tahmini, &Delta'dan elde edilebilir.G 37°C'de 0 ' hidroliz. ATP'nin terminal fosfatının hidroliz değeri, listeyi iki gruba ayırır. Düşük enerjili fosfatlarglikolizin ara maddelerinde bulunan ester fosfatlarla örneklenen, G 0' değerleri ATP'den daha küçükken, yüksek enerjili fosfatlar değer ATP'den daha yüksektir. ATP dahil bu son grubun bileşenleri genellikle anhidritler (örneğin 1,3-bisfosfogliseratın 1-fosfatı), enolfosfatlar (örneğin fosfoenolpiruvat) ve fosfoguanidinlerdir (örneğin kreatin fosfat, arginin fosfat).
TABLO 11–1 Biyokimyasal Önemi Olan Bazı Organofosfatların Hidrolizinin Standart Serbest Enerjisi
bağa bağlı grubun uygun bir alıcıya transfer edildiğinde daha büyük miktarda serbest enerji transferiyle sonuçlandığını gösterir. Bu sebeple terim grup transfer potansiyeli, bazıları tarafından “yüksek enerjili bağ” yerine tercih edilir. Bu nedenle, ATP iki yüksek enerjili fosfat grubu içerir ve ADP bir tane içerir, oysa AMP'deki (adenosin monofosfat) fosfat normal bir ester bağı olduğundan düşük enerjili tiptedir. (Şekil 11–5).
ŞEKİL 11–5 Yüksek enerjili fosfatların konumunu ve sayısını gösteren ATP, ADP ve AMP'nin yapısı ( ).
).
ATP'nin ara konumu, enerji transferinde önemli bir rol oynamasına izin verir. ATP'nin hidrolizindeki yüksek serbest enerji değişimi, bitişik negatif yüklü oksijen atomlarının yük itmesindeki rahatlamadan ve rezonans hibritleri olarak reaksiyon ürünlerinin, özellikle fosfatın stabilizasyonundan kaynaklanmaktadır. (Şekil 11–6). Diğer "yüksek enerjili bileşikler", koenzim A (örneğin, asetil-CoA), asil taşıyıcı protein, protein sentezinde yer alan amino asit esterleri, S adenosilmetiyonin (aktif metiyonin), UDPGlc (üridin difosfat glikoz) ve PRPP'yi içeren tiyol esterlerdir ( 5-fosforibosil-1-pirofosfat).
ŞEKİL 11-6 ATP'nin ADP'ye hidrolizindeki serbest enerji değişimi.
YÜKSEK ENERJİLİ FOSFATLAR HÜCRENİN “ENERJİ PARA BİRİMİ” OLARAK HAREKET EDER
ATP, altındaki bileşikleri oluşturmak için yüksek enerjili fosfat donörü olarak hareket edebilir. Tablo 11-1. Aynı şekilde, gerekli enzimlerle ADP, tablodaki ATP'nin üzerindeki bileşiklerden ATP oluşturmak için yüksek enerjili fosfatı kabul edebilir. Aslında, bir ATP/ADP döngüsü oluşturan süreçleri birbirine bağlar.
kullanan süreçlere
(Şekil 11–7), ATP'yi sürekli tüketen ve yenileyen. Bu, toplam ATP/ADP havuzu son derece küçük olduğundan ve aktif bir dokuyu yalnızca birkaç saniye süreyle muhafaza etmeye yeterli olduğundan, bu çok hızlı bir oranda gerçekleşir.
ŞEKİL 11–7 Yüksek enerjili fosfat transferinde ATP/ADP döngüsünün rolü.
Üç ana kaynak var
katılmak enerji tasarrufu veya enerji yakalama:
1. Oksidatif fosforilasyon. En büyük nicel kaynak
aerobik organizmalarda. Serbest enerji, moleküler O kullanılarak solunum zinciri oksidasyonundan gelir2 mitokondri içinde (12. Bölüm).
2. Glikoliz. İki net oluşumu
sırasıyla fosfogliserat kinaz ve piruvat kinaz tarafından katalize edilen iki reaksiyonda üretilen bir glikoz molekülünden laktat oluşumundan kaynaklanır (Şekil 18–2).
3. Sitrik asit döngüsü. Bir
doğrudan süksinat tiyokinaz adımındaki döngüde üretilir (Şekil 17–3).
fosfatlar yüksek enerjili fosfatın depolama formları olarak işlev görür ve omurgalı iskelet kası, kalp, spermatozoa ve beyinde meydana gelen kreatin fosfat ve omurgasız kasında meydana gelen arginin fosfat içerir. ATP, kas kasılması için bir enerji kaynağı olarak hızla kullanıldığında, fosfojenler konsantrasyonlarının korunmasına izin verir, ancak ATP/ADP oranı yüksek olduğunda, konsantrasyonları, yüksek enerjili fosfat deposu olarak hareket etmek üzere artabilir. (Şekil 11-8).
ŞEKİL 11-8 ATP ve kreatin arasında yüksek enerjili fosfat transferi.
ATP, daha düşük serbest hidroliz enerjili bileşikleri oluşturmak için bir fosfat donörü olarak hareket ettiğinde (Tablo 11-1), fosfat grubu her zaman düşük enerjili birine dönüştürülür, örn.
ATP, Termodinamik Olarak Olumsuz Tepkilerin Uygun Tepkilerle Eşleştirilmesini Sağlar
Glikolizin ilk reaksiyonu olan glikozun glikoz 6-fosfata fosforilasyonu (Şekil 18–2), oldukça endergoniktir ve fizyolojik koşullar altında ilerleyemez:
Gerçekleşmesi için, reaksiyonun, ATP'nin terminal fosfatının hidrolizi gibi, daha fazla ekzergonik&mdashreaksiyon ile birleştirilmesi gerekir.
Ne zaman (1) ve (2) heksokinaz tarafından katalize edilen bir reaksiyonda birleştirilir, glikozun fosforilasyonu, fizyolojik koşullar altında geri döndürülemez olan oldukça ekzergonik bir reaksiyonda kolayca ilerler. Birçok “aktivasyon” reaksiyonu bu modeli takip eder.
Adenilil Kinaz (Myokinaz) Adenin Nükleotidlerini Ara Dönüştürür
Bu enzim çoğu hücrede bulunur. Aşağıdaki reaksiyonu katalize eder:
1. ADP'nin sentezinde kullanılacak ADP'deki yüksek enerjili fosfat.
2. ATP'yi içeren birkaç aktive edici reaksiyonun bir sonucu olarak oluşan AMP, ADP'ye yeniden fosforilasyon yoluyla geri kazanılır.
3. AMP, ATP tükendiğinde konsantrasyonda artacak ve katabolik reaksiyonların hızını artırmak için metabolik (allosterik) bir sinyal olarak hareket edecek ve bu da daha fazla ATP üretimine yol açacaktır (20. Bölüm).
ATP AMP, İnorganik Pirofosfat (PP) Oluşturduğundaben) Üretilmektedir
ATP, PP'nin salınmasıyla doğrudan AMP'ye hidrolize edilebilir.ben. (Tablo 11-1). Bu, örneğin, uzun zincirli yağ asitlerinin aktivasyonunda meydana gelir (22. Bölüm).
Bu reaksiyona, ısı olarak serbest enerji kaybı eşlik eder, bu da aktivasyon reaksiyonunun sağa gitmesini sağlar ve ayrıca PP'nin hidrolitik bölünmesiyle desteklenir.bentarafından katalize edilen inorganik pirofosfataz, kendisi büyük bir &Deltaya sahip bir reaksiyonG 0 '/ -19.2 kJ/mol. Pirofosfat yolu yoluyla aktivasyonların iki kayıpla sonuçlandığını unutmayın.
ADP ve P'de olduğu gibi bir değilben oluşur.
Yukarıdaki reaksiyonların bir kombinasyonu, fosfatın geri dönüştürülmesini ve adenin nükleotitlerinin yer değiştirmesini mümkün kılar. (Şekil 11–9).
ŞEKİL 11–9 Fosfat döngüleri ve adenin nükleotitlerinin değişimi.
Diğer Nükleozit Trifosfatlar Yüksek Enerjili Fosfat Transferine Katılır
enzim aracılığı ile nükleosit difosfat kinaz, UTP, GTP ve CTP, difosfatlarından sentezlenebilir, örneğin UDP, UTP'yi oluşturmak için ATP ile reaksiyona girer.
Bu trifosfatların tümü hücredeki fosforilasyonlarda yer alır. Benzer şekilde, spesifik nükleosit monofosfat kinazlar, karşılık gelen monofosfatlardan nükleosit difosfatların oluşumunu katalize eder.
Bu nedenle, adenilil kinaz, özel bir monofosfat kinazdır.
Biyolojik sistemler, canlı süreçlere güç sağlamak için kimyasal enerji kullanır.
Ekzergonik reaksiyonlar, serbest enerji kaybıyla kendiliğinden gerçekleşir (&DeltaG negatif). Endergonik reaksiyonlar, serbest enerji kazanımını gerektirir (&DeltaG pozitiftir) ve yalnızca ekzergonik reaksiyonlarla birleştiğinde meydana gelir.
ATP, hücrenin “enerji para birimi” olarak hareket eder ve daha yüksek enerji potansiyeline sahip maddelerden elde edilen serbest enerjiyi daha düşük enerji potansiyeline sahip maddelere aktarır.
de Meis L: Enerji açısından zengin fosfat bileşikleri kavramı: su, taşıma ATPazları ve entropi enerjisi. Arch Biochem Biophys 1993306:287.
Frey PA, Arabshahi A. ATP'deki alfa, beta-fosfoanhidrit köprüsünün hidrolizi için standart serbest enerji değişimi. Biyokimya 199534:11307.
Harold FM: Hayati Güç: Biyoenerjetik Üzerine Bir Çalışma. Freeman, 1986.
Harris DA: Bir Bakışta Biyoenerji: Resimli Bir Giriş. Blackwell Yayıncılık, 1995.
Haynie D: Biyolojik Termodinamik. Cambridge Üniversitesi Yayınları, 2008.
Jencks WP: Hidroliz ve dekarboksilasyonun serbest enerjileri. İçinde: Biyokimya ve Moleküler Biyoloji El Kitabı, cilt 1. Fiziksel ve Kimyasal Veriler. Fasman GD (editör). CRC Press, 1976:296-304.
Klotz IM: Biyomoleküler Enerjiye Giriş. Akademik Basın, 1986.
Nicholls D, Ferguson F: biyoenerji. Elsevier, 2003.
Sitemizde yer alan herhangi bir materyalin telif hakkı sahibiyseniz ve onu kaldırmayı düşünüyorsanız, lütfen onay için site yöneticimizle iletişime geçin.
Proteinlerin Reaktif Etanol Metabolitleri Tarafından Modifikasyonu: Eklenti Yapısı, Fonksiyonel ve Patolojik Sonuçlar
5-Deoksi-D-ksilüloz-1-fosfat (DXP) Katkı Maddeleri
Asetaldehit ve fruktoz-1,6-bifosfattan DXP oluşumu ilk olarak Meyerhof tarafından gösterilmiştir. et al. (1936), reaksiyonu katalize etmek için kas özlerini kullandı. Glikolitik enzimler aldolaz ve trioz izomerazın dahil olduğuna inanılıyordu. Bu enzimler hemen hemen her hücre tipinde bulunur, bu da asetaldehit varsa çoğu hücrenin DXP'yi sentezleyebileceğini düşündürür. Karaciğerde DXP oluşumuna dair kanıtlar, Hoberman'ın karaciğer özlerinin perfüze olduğunu gösteren çalışmalarından geldi. yerinde [3H]asetaldehitli, az miktarda yüksek asidik, fosfat içeren, uçucu olmayan radyoetiketli bir bileşik içeriyordu. Hoberman, bu bileşiğin, aldolazın asetaldehit ve dihidroksiaseton fosfat üzerindeki etkisiyle oluşan DXP olduğunu öne sürdü ve bunu kimyasal olarak sentezlenmiş DXP ile kromatografik karşılaştırma ile doğruladı. Hoberman ayrıca, mitokondriyal solunumun düzenleyici etkileriyle komplike olmayan bir sistemde dihidroksiaseton fosfat sağlamak için aktif olarak glikolize uğrayan hücreler olan eritrositler kullanılarak DXP sentezini karakterize etti (Hoberman, 1979). a). Daha sonraki çalışmalar, DXP'nin hemoglobin ile reaksiyona girerek trikloroasetik asit tarafından tekrarlanan çökelmelere karşı stabil olan bir eklenti oluşturabileceğini gösterdi (Hoberman, 1979). B). Bu eklentinin, enzimatik olmayan glikasyona benzer bir dizi reaksiyonla oluşması muhtemeldir. Başlangıçta DXP muhtemelen bir amino grubu üzerinde bir Schiff bazı oluşturur ve bu daha sonra sonunda bir ketoamin eklentisi vermek üzere Amadori yeniden düzenlemesinden geçer (Şekil 6). Ürün, başka bir amino grubuyla benzer şekilde reaksiyona girebilen ve ikinci amino grubu farklı bir peptit üzerindeyse çapraz bağlanmaya neden olabilen bir a-hidroksiketon grubu içerir. dışında laboratuvar ortamında DXP'nin kovalent modifikasyonlar üretmek için hemoglobin ile reaksiyona girdiğini gösteren çalışma, benzer eklentilerin oluştuğunu gösteren hiçbir kanıt yoktur. canlılarda.
Şekil 6. DXP tarafından eklentilerin oluşumu için potansiyel bir şema.
Salish Deniz Ekosistemi Konferansı
Fraser Nehri Halici, göç eden ve kışlayan su kuşlarını destekleyen Pasifik kıyı habitatları zincirinin önemli bir halkasıdır ve birçok kuş kuzeye ve güneye doğru seyahatler sırasında burada birleşir. Amerikan wigeon, yaban ördeği, kuzey kılkuyruk, sörf kayağı, kar kazı ve brantın önemli popülasyonları da dahil olmak üzere, Eylül'den Nisan'a kadar 800.000 ila 2.3 milyon su kuşu halici kullanır. Su kuşları ağırlıklı olarak tarım arazilerini, tatlı su ve acı sulak alanları ve yılanbalığı yatakları gibi gelgit habitatlarını kullanır ve bunların tümü nüfus artışı ve kentsel yayılma nedeniyle kaybolmaya veya bozulmaya devam eder. Su kuşları popülasyon hedeflerini tarım arazilerinin korunması için habitat hedeflerine açıkça bağlamak için bir biyoenerjetik model (TRUEMET) kullandık. TRUEMET, belirli bir nüfus seviyesi için bir habitat fazlası veya açığı olup olmadığını gösterir. En bol bulunan türlerden beşini iki toplayıcı loncada birleştirdik: "grazers" Amerikan wigeon ve kar kazını ve "dabblers" yeşilbaş, kuzey kılkuyruk ve yeşil kanatlı deniz mavisini içeriyordu. 2009 itibariyle koşulları değerlendirdik ve gelecekteki tarımsal veya gelgit habitatları kayıpları da dahil olmak üzere habitat mevcudiyetindeki değişiklikleri içeren çeşitli senaryoları test ettik. Model sonuçları, otlakçıların üreme dönemi boyunca aşırı enerji yaşadıklarını gösterdi, ancak bunun olası senaryolar altında 20 yıl içinde kış ortasına kadar bir açık olacağı tahmin ediliyordu. Aceleci olanlar için talep Aralık ayına kadar arzı aştı ve durum gelecek senaryolarda daha da kötüleşti. Artan kalkınma stresörleri karşısında mevcut seviyelerde varlıklarının devam etmesini sağlamak, hem gelgitler arası hem de tarım arazilerinin korunması için çok yönlü bir koruma stratejisi gerektirecektir. 15.000 x10^6 kcal enerjiye eşit olan, göç ve kışlama dönemlerinde tarım arazilerindeki su kuşlarının enerji ihtiyaçlarının %50'si kadar muhafazakar bir yiyecek arama habitatı hedefi belirledik. Habitat programı perspektifinden bakıldığında, bu, tarım arazilerinin korunmasını ve daha geniş bir alanda yeşil yem mahsulünün teşvik edilmesini gerektirecektir.
Oturum Başlığı
Salish Denizi'nde Shorebird İzleme
Anahtar kelimeler
Su tavuğu, Biyoenerji, TruMet, Ducks Unlimited Kanada
Konferans Parkuru
SSE7: İzleme: Türler ve Habitatlar
Konferans Adı
Salish Deniz Ekosistemi Konferansı (2018: Seattle, Wash.)
Döküman tipi
SSEC Tanımlayıcısı
Başlangıç tarihi
Bitiş tarihi
Sunum Türü
Tür/Form
sunumlar (iletişimsel olaylar)
Katkıda Bulunan Depo
Üniversite Arşivleri, Miras Kaynakları, Batı Kütüphaneleri, Batı Washington Üniversitesi tarafından kullanıma sunulan dijital içerik.
Konular – Güncel (LCSH)
Su kuşları--Göç--İklim faktörleri--British Columbia--Fraser River Su kuşları--Habitat--Koruma--British Columbia--Fraser River
Coğrafi Kapsam
Fraser Nehri (M.Ö.) Tuzlu Deniz (M.Ö. ve Y.)
Haklar
Bu kaynak yalnızca eğitim amaçlı görüntülenir ve ABD ve uluslararası telif hakkı yasalarına tabi olabilir. Bu kaynağın hakları veya kopyalarının alınması hakkında daha fazla bilgi için lütfen University Archives, Heritage Resources, Western Libraries, Western Washington University, Bellingham, WA 98225-9103, ABD (360-650-7534 [email protected]) ile iletişime geçin ve koleksiyon adına ve tanımlayıcısına bakın. Atıf yapılan tüm materyaller Salish Sea Ecosystem Conference Records, University Archives, Heritage Resources, Western Libraries, Western Washington University'ye atfedilmelidir.
Dilim
Biçim
Dahil
Paylaş
Fraser Nehri deltası için su kuşları habitat hedeflerini belirlemek için biyoenerjetik bir model kullanmak
Fraser Nehri Halici, göç eden ve kışlayan su kuşlarını destekleyen Pasifik kıyı habitatları zincirinin önemli bir halkasıdır ve birçok kuş kuzeye ve güneye doğru seyahatler sırasında burada birleşir. Amerikan wigeon, yaban ördeği, kuzey kılkuyruk, sörf kayağı, kar kazı ve brantın önemli popülasyonları da dahil olmak üzere, Eylül'den Nisan'a kadar 800.000 ila 2.3 milyon su kuşu halici kullanır. Su kuşları ağırlıklı olarak tarım arazilerini, tatlı su ve acı sulak alanları ve yılanbalığı yatakları gibi gelgit habitatlarını kullanır ve bunların tümü nüfus artışı ve kentsel yayılma nedeniyle kaybolmaya veya bozulmaya devam eder. Su kuşları popülasyon hedeflerini tarım arazilerinin korunması için habitat hedeflerine açıkça bağlamak için bir biyoenerjetik model (TRUEMET) kullandık. TRUEMET, belirli bir nüfus seviyesi için bir habitat fazlası veya açığı olup olmadığını gösterir. En bol bulunan türlerden beşini iki toplayıcı loncada birleştirdik: "grazers" arasında Amerikan wigeon ve kar kazısı ve "dabblers" ise yeşilbaş, kuzey kılkuyruk ve yeşil kanatlı deniz mavisini içeriyordu. 2009 itibariyle koşulları değerlendirdik ve gelecekteki tarımsal veya gelgit habitatları kayıpları da dahil olmak üzere habitat mevcudiyetindeki değişiklikleri içeren çeşitli senaryoları test ettik. Model sonuçları, otlakçıların üreme dönemi boyunca aşırı enerji yaşadıklarını gösterdi, ancak bunun olası senaryolar altında 20 yıl içinde kış ortasına kadar bir açık olacağı tahmin ediliyordu. Aceleci olanlar için talep Aralık ayına kadar arzı aştı ve durum gelecek senaryolarda daha da kötüleşti. Artan kalkınma stresörleri karşısında mevcut seviyelerde varlıklarının devam etmesini sağlamak, hem gelgitler arası hem de tarım arazilerinin korunması için çok yönlü bir koruma stratejisi gerektirecektir. 15.000 x10^6 kcal enerjiye eşit olan, göç ve kışlama dönemlerinde tarım arazilerindeki su kuşlarının enerji ihtiyaçlarının %50'si kadar muhafazakar bir yiyecek arama habitatı hedefi belirledik. Habitat programı perspektifinden bakıldığında, bu, tarım arazilerinin korunmasını ve daha geniş arazide yeşil yem mahsulünün teşvik edilmesini gerektirecektir.
Diyabetik olmayan durumdaki sağlıklı ve başarısız kalpte yağ asidi ve glikoz metabolizmasının biyoenerjetiğinin kapsamlı bir incelemesi
Kalbin işlevi, hem istirahatte hem de eforla vücudun gereksinimlerini karşılamak için yeterli kalp debisi verme yeteneği ile tanımlanır. Bu rolü doldurmak için kalp, enerji üretimini ve tüketimini sıkı bir şekilde düzenlemek için etkileyici bir kapasite gösterir. Kardiyak miyositlerde enerji üretimi ve transferi öncelikle oksidatif fosforilasyon sürecine dayanır. Başarısız olan kalpte, kalp sisteminin işi ile bu işi oluşturmak için gereken enerji arasında bir dengesizlik vardır. Bu uyumsuzluğun varlığı, enerji açlığı teorisi olarak bilinen kavramın doğmasına neden olmuştur. Bu kavram, bozulmuş substrat tüketimi, yetersiz enerji transferi ve alımı, azalan substrat ve oksijen mevcudiyeti ve başarısız kalpte azalan enerji üretimi gibi gözlemleri kapsar. Azalan mevcut hücresel enerji, mitokondri biyosentezindeki ve protein sentezindeki bir azalmadan ve küresel hücresel mimari düzensizlikten de kaynaklanabilir. Özünde, enerji açlığı teorisi, oksijen ve substrat mevcudiyetindeki bir azalma nedeniyle kalp pompası fonksiyonunun azaldığını ve böylece tüm vücut sistemik enerji açlığına yol açtığını varsaymaktadır. Bu yeni bilişsel çerçeve, başarısız kalp için “metabolik terapötik yaklaşımda” yeni yönleri teşvik etmeye yol açmıştır.
Bu, abonelik içeriğinin bir önizlemesidir, kurumunuz aracılığıyla erişilir.
Tartışma
Walleye ve sarı levrekteki cinsel dimorfizm kalıpları çok benzerdi, bu da karşılaştırılabilir evrimsel güçlerin ve/veya kısıtlamaların bu yakından ilişkili her iki balığın yaşam öyküleri üzerinde etkili olabileceğini düşündürdü. Bu dikkate değerdir, çünkü walleye türleri arasındaki ekolojik farklar esas olarak piscivordur ve tipik olarak bentivor/zooplanktivor olan levrekten iki kat daha uzun yaşarlar. Türler arasındaki cinsel dimorfizmdeki bu benzerlik, burada açıklanan erkek ve dişi sarı levrek arasındaki biyoenerjetik farklılıkların muhtemelen walleye ve belki de benzer yaşam öyküleri gösteren diğer türler için geçerli olduğunu düşündürmektedir (Roff 1983).
Sonuçlarımız önceki bir hipotezi desteklemiyor ( Henderson ve diğerleri. 2003), erkek büyüme verimliliğinin azalması, üreme ile ilişkili artan aktiviteden kaynaklanmaktadır. Tek başına büyüme özellikleri göz önüne alındığında, erkeklerin tahminleri nedeniyle erkeklerin dişilere göre üremeye daha fazla yatırım yaptıkları sonucuna varılabilir. G-değerler kadınlarda gözlenen değerlerden 1,2–1,3 kat daha yüksekti. Walleye ve sarı levrek (ve diğer balık türleri) için dişi tahminlerinin G bifazik büyüme modeline dayalı olarak, dişi gonadosomatik indeksi ile ilişkilidir (ve yaklaşık olarak eşittir) ( Shuter ve diğerleri. 2005). Gonad üretimi, kadınlarda üremenin önemli bir enerji maliyeti olduğundan, dişilerin tahminleri G üreme yatırımı için iyi bir ölçü sağlıyor gibi görünüyor. Bu argümanın mantıklı bir uzantısı, erkeklerin büyüme temelli tahminlerinin G erkeklerin üreme maliyetlerini yansıtır. Bu nedenle, erkeklerin daha küçük bir asimptotik boyuta ulaştığı sonucuna varılabilir, çünkü üreme ile ilişkili enerjik kayıplar erkeklerde kadınlardan daha yüksektir. Eğer durum buysa, o zaman bir biyoenerjetik analiz, olgunlaşma sonrası erkeklerde daha yüksek metabolik aktivite ortaya çıkarmalıdır. Bu bizim çalışmamız tarafından desteklenmedi sarı levrek için biyoenerjetik sonuçlar, büyüme oranındaki cinsiyete bağlı farklılıkların, erkeklerde kadınlara göre olgunluk başlangıcında azalan enerji alımı ve asimilasyondan kaynaklandığını göstermektedir. Cinsel olarak olgun sarı levrek ve walleye'da azalan erkek büyüme oranı, bir aktivite hipotezi (yani daha aktif erkekler) ile açıklanamaz, çünkü erkeklerin toplam metabolik maliyetlerine ilişkin tahminler dişilerden daha düşüktü.
Erkek levrekte azalan tüketim ve metabolik aktiviteye ilişkin gözlemimiz, teleostlarda dişilere göre daha küçük erkek boyutunun (bölgesel davranış veya ebeveyn bakımının yokluğunda) yiyecek arama aktivitesini azaltarak hayatta kalmayı artırmak için seçici bir yanıt olduğu Roff'un (1983) hipotezi ile tutarlıdır. , artan aktivitenin artan predasyon riski gerektirdiğini varsayarsak. Cıva kütle dengesi modelinin önceki bir uygulaması da kadınlarda daha yüksek aktivite bildirdi. esox lucius ( Trudel ve diğerleri. 2000). Fark, erkeklerden önemli ölçüde daha büyük değildi, ancak nispeten küçük bir popülasyon örneğine dayanıyordu. Benzer şekilde, 137 Cs modelinin bir uygulaması da kadınlarda daha yüksek aktivite bildirdi. E. lucius ve salvelinus namaycush küçük (bir ila üç) sayıda gözleme dayalıdır (Rowan & Rasmussen 1996). Dört merkezci balık türünde cinsiyetler arasındaki cıva konsantrasyonlarını inceleyen bir başka çalışma, erkeklerin yiyecek arama oranlarının, olgunluğun başlangıcında dişilerinkine göre azaldığı sonucuna varmıştır (Nicoletto & Hendricks 1988). Bulgularımız, daha genel olarak, daha küçük cinsiyetin (erkek veya dişi) azaltılmış aktivite ve yiyecek arama gösterdiği türler için de geçerli olabilir. Örneğin, daha büyük erkek anax haziran (damselflies) were found to be more active than smaller females during foraging trials ( Fuselier ve diğerleri. 2007 ).
However, the hypothesis presented by Henderson ve diğerleri. (2003 ) is not without support in the literature. Reproductively active male gerrids (hemipteran water striders) exhibited greater activity than immatures or mature females, but were also the poorest foragers ( Blanckenhorn & Perner 1996 ). Also, female Coenagrion puella (damselflies) were less active than males in the presence of food and predators, and emerged at larger sizes ( Mikolajewski ve diğerleri. 2005 ). Given literature support for both the reduced foraging hypothesis ( Roff 1983 ) and the increased activity hypothesis ( Henderson ve diğerleri. 2003 ), feeding and activity budgets should be considered together when attempting to explain proximate mechanisms of SSD.
Our results indicate that the onset of sexual maturity plays a major role in generating SSD in percids. Bioenergetic differences between male and female yellow perch were obvious only after the onset of maturity, when many organisms experience changes in endocrine activity. Laboratory experiments by Malison ve diğerleri. (1985 , 1988 ) demonstrated that consumption and FCE differences between male and female yellow perch probably result from differential hormonal effects on males and females at the onset of maturation. In yellow perch, ovarian oestrogens stimulated and testicular androgens inhibited growth ( Malison ve diğerleri. 1985 ). However, the effect was observed only in larger juveniles, suggesting that the action of these hormones would manifest in fish where a certain maturational status had been achieved. Growth and consumption of larger juvenile male and female yellow perch fed ad libitum both increased when individuals were exposed to oestrogens ( Malison ve diğerleri. 1988 ). Consistent with our bioenergetic results, Malison ve diğerleri. (1988 ) observed faster female growth, higher consumption and higher FCE relative to males regardless of oestrogen exposure level. Analogous negative effects of androgens on consumption and FCE have been documented in juvenile Eurasian perch (P. fluviatilis Mandiki ve diğerleri. 2004 Mandiki ve diğerleri. 2005 ), where consumption rates increased in females exposed to oestrogens and decreased in males exposed to androgens. The action of both these hormones (positive effect of oestrogens on female growth, negative effects of androgens on male growth) and the dependence of hormone action on perch developmental stage corresponds with our observed onset of SSD in yellow perch and walleye at sexual maturation. Hormonal activity has also been tied to changes in maturation status, SSD and metabolic rate in other taxonomic groups ( Cox ve diğerleri. 2005 John-Alder, Cox & Taylor 2007 Wudy, Hartman & Remer 2007 ).
Bioenergetic submodels of consumption and respiration were parameterized originally under the assumption that males and females have comparable physiology ( Kitchell ve diğerleri. 1977 ), and potential gender differences in these submodels have not been evaluated. Although published accounts show that standard metabolism and assimilation efficiencies can differ between males and females ( Shillington 2005 Valle ve diğerleri. 2005 ), sufficient data are currently lacking to parameterize accurately gender-based submodels for consumption and metabolism in percids. However, our analysis best reflects the evaluation of gender differences between male and female fish given the manner in which these submodels were parameterized, as we examined residual differences of bioenergetic patterns from the common slope (across both sexes) with body weight. Clearly, this work calls for investigations into the dependence of bioenergetic and contaminant allometries on gender. In the absence of this information, our findings suggest that investigators use caution in interpreting bioenergetic results from models applied to both males and females in the absence of information regarding population sex ratio.
One aspect of our bioenergetic analysis that remains difficult to resolve is that relative differences in FCE residuals between males and females are greater than would be expected by the male–female differences in bioenergetic residuals of loss terms. Total metabolism, egestion and excretion residuals were all higher in females than in males, after controlling for body size and temperature differences among sexes and lakes, which seems inconsistent with the greater observed growth per unit energy consumed in females. The reason for this apparent discrepancy is not clear however, it suggests further that conventional mercury accumulation or bioenergetics models may be incapable of accurately modelling gender differences, as these models do not reflect potential physiological differences between sexes (e.g. Malison ve diğerleri. 1985 , 1988 Mandiki ve diğerleri. 2004 , 2005 ). Gender differences in assimilation could explain some of the discrepancy outlined above if the assimilation of energy (and/or Hg) from diet is higher in males under the influence of hormones associated with the onset of maturity (e.g. Valle ve diğerleri. 2005 ), then consumption estimates for males would be overestimated. A reduction in male consumption estimates would reduce the observed difference in FCE residuals between male and female perch and help to resolve this apparent discrepancy. Similarly, if standard metabolic rates (i.e. weight exponent of standard metabolism) were higher in males than in females (e.g. Shillington 2005 ), total metabolic costs of males in this study might be underestimated. Another possibility is that females are experiencing compensatory growth as a response to more variable intake relative to males. Fish undergoing compensatory growth due to variable intake have higher growth efficiencies and/or assimilation than those with constant intake ( Skalski ve diğerleri. 2005 ). Also, bioenergetics models applied to fish exposed to variable intake have underestimated consumption ( Whitledge ve diğerleri. 1998 ). However, it is not clear why female perch might demonstrate more variable intake patterns than males.
In summary, our study provides a test of two competing hypotheses for the explanation of female-biased SSD in two species of fish, and highlights the importance of measuring both consumption and activity costs in evaluating proximate mechanisms for SSD. Our study and the literature reviewed here suggests that sex-specific bioenergetics models are warranted. Further, we provide a detailed comparison of SSD in yellow perch and walleye, and demonstrate important similarities between these species that transcend the trophic differences that separate them.
Referanslar
Advanced Nutrition and Human Metabolism, 3 rd Edition. Groff JL, Gropper SS. 1999. Delmar Publishers, Inc.
Anatomy & Physiology, 4 th Edition. Thibodeau GA, Patton KT. 1999. Mosby, Inc.
Exercise Endocrinology, 2 nd Edition. Borer KT. 2003. Human Kinetics.
Illustrated Principles of Exercise Physiology, 1 st Edition. Axen K, Axen KV. 2001. Prentice Hall.
Food, Nutrition & Diet Therapy, 11 th Edition. Mahan LK, Escott-Stump S. 2004. Saunders.
Nutrition and Diagnosis-Related Care, 5 th Edition. Escott-Stump S. 2002. Lippincott Williams & Wilkins.
The Merck Manual, 17 th Edition. Beers MH, Berkow R. 1999. Merck Research Laboratories.
Forbes GB. Body fat content influences the body composition response to nutrition and exercise. Ann N Y Acad Sci 2000904:359.
Prentice A, Jebb S. Energy intake/physical activity interactions in the homeostasis of body weight regulation. Nutr Rev 200462:S98.
Rampone AJ, Reynolds PJ. Obesity: thermodynamic principles in perspective. Life Sci 198843:93.
Berthoud HR. Multiple neural systems controlling food intake and body weight. Neurosci Biobehav Rev 200226:393.
Jequier E. Leptin signaling, adiposity, and energy balance. Ann NY Acad Sci 2002967:379.
Buchholz AC, Schoeller DA. Is a calorie a calorie? Am J Clin Nutr 200479:899S.
Nutrition and the Strength Athlete. Volek, J. 2001. Chapter 2. Edited by Catherine G. Ratzin Jackson. CRC Basın.
Essen-Gustavsson B & Tesch PA. Glycogen and triglycerides utilization in relation to muscle metabolic characteristics in men performing heavy resistance exercise. Eur J Appl Physiol 199061:5.
MacDougall JD, Ray S, McCartney N, Sale D, Lee P, Gardner S. Substrate utilization during weightlifting. Med Sci Sports Exerc 198820:S66.
Tesch PA, Colliander EB, Kaiser P. Muscle Metabolism during intense, heavy resistance exercise. Eur J Appl Physiol 198655:362.
Cori CF. The fate of sugar in the animal body. I. The rate of absorption of hexoses and pentoses from the intestinal tract. J Biol Chem 192566:691.
Nutrition for Sport and Exercise, 2nd Edition. Berning J & Steen S. Chapter 2. 1998. Aspen Publication.
Pitkanen H, Nykanen T, Knuutinen J, Lahti K, Keinanen O, Alen M, Komi P, Mero A. Free Amino Acid pool and Muscle Protein Balance after Resistance Exercise. Med Sci Sports Exerc 200335:784.
Ivy JL. Muscle glycogen synthesis before and after exercise. Sports Med 197711:6.
Chandler RM, Byrne HK, Patterson JG, Ivy JL. Dietary supplements affect the anabolic hormones after weight-training exercise. J Appl Physiol 199476:839.
Ganong WF (2001) Endocrine functions of the pancreas & regulation of carbohydrate metabolism. In: Review of Medical Physiology. New York: McGraw-Hill, pp. 322-343.
Guyton AC, Hall JE (2000) Insulin, glucagon, and diabetes mellitus. In: Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: W. B. Saunders, pp. 884-898.
Jentjens R & Jeukendrup A. Determinants of Post-Exercise Glycogen Synthesis during short term recovery. Sports Med 200333:117.
Levenhagen DK, Gresham JD, Carlson MG, Maron DJ, Borel MJ, Flakoll PJ. Postexercise nutrient intake timing in humans is critical to recovery of leg glucose and protein homeostasis. Am J Physiol Endocrinol Metab 2001280:E982.
Borsheim E, Tipton KD, Wolf SE, Wolfe RR. Essential amino acids and muscle protein recovery from resistance exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab 2002283:E648.
Mattes RD, et al. Impact of peanuts and tree nuts on body weight and healthy weight loss in adults. J Nutr 2008138:1741S-1745S.
Berthoud HR. Multiple neural systems controlling food intake and body weight. Neurosci Biobehav Rev 200226:393-428.
Stice E, et al. Psychological and behavioral risk factors for obesity onset in adolescent girls: a prospective study. J of Consulting and Clinical Psychology 200573:195-202.
Shunk JA & Birch LL. Girls at risk for overweight at age 5 are at risk for dietary restraint, disinhibited overeating, weight concerns, and greater weight gain from 5 to 9 years. J Am Diet Assoc 2004104:1120-1126.
Tanofsky-Kraff M, et al. A prospective study of psychological predictors of body fat gain among children at high risk for adult obesity. Pediatrics 2006117:1203-1209.
Bioenergetics of bioconversions: is there a surplus of energy? - Biyoloji
Dr. Molly Roberts completed her PhD with Dr. Emily Carrington in 2019 in the Biology Department at UW. Her research involved both experimental work at FHL and fieldwork at Penn Cove Shellfish in Coupeville, WA. Prior to her time in graduate school she was a technician in the FHL Ocean Acidification Environmental Laboratory. She is now working with Dr. Sarah Gilman to predict barnacle growth at a field site at Friday Harbor using an energetics framework.
Mussels are bivalve mollusks that live in a wave-swept environment, and the ability to strongly anchor to the habitat is key to their survival. Mussels attach to surfaces by producing a network of protein-based fibers called byssal threads (Figure 1). I was interested in the cost of producing these threads, and the effect of food availability and energetics on their production. I worked with two species, Midilli trossulus ve Mytilus galloprovincialis, a native mussel species and an identical-looking cultured mussel species, both of which end up in stores and restaurants in Washington. Fig. 1: Mussels anchor themselves to their habitat by producing a network of collagen-like fibers known as byssal threads. Credit: E. Carrington.
The question that remained was: what does this loss of growth tell us about the energetic cost of producing byssal threads? I calculated the cost of thread production with a bioenergetics model using information about how much energy it takes to grow new tissue, and the relationship between growth and the number of threads made (Scope for Growth). I found that for mussels in the control group, about 10% of the energy budget was spent on byssal thread production, but that this ranged up to 50% of the energy budget for mussels whose byssal threads were severed daily. In other words, mussels being "forced" to make new threads frequently had much less energy available for growth.
Finally, I was interested in whether these ideas also held in a mussel aquaculture setting. I worked with Penn Cove Shellfish in Coupeville, WA. At this farm mussels are grown on ropes that hang vertically in the water (Figure 3). The seawater conditions at the farm provided a "natural experiment" to test whether mussels that have greater resources – given food availability and seawater temperature – produced a greater number of byssal threads. Would fluctuations in temperature and food availability over time end up affecting byssal thread production or growth? To answer this question, I used published relationships between temperature, feeding rate and respiration to calculate mussel energy surplus under different conditions, and measured growth and byssal thread production. I found that the calculated energy surplus NS correlate with mussel growth over the two-year period, but this value was Olumsuz a predictor of the quantity of byssal threads produced by mussels at the farm. Instead, mussels experiencing longer periods of low oxygen and acidic water produced fewer byssal threads.
Paper on the origin of life (abiogenesis) shows bioenergetic properties of living cells came from nothing more than rocks, water, and carbon dioxide
The author of the paper, Nick Lane, has written some great popular books on evolution. My favorite one was "Power, Sex, Suicide: Mitochondria and the Meaning of Life." A little bit of a hyped up title but overall a great description of how mitochondria most likely developed with eukaryotic cells and the impact that's had. I would highly recommend his books to anyone who's interested in these subjects.
I agree, that is a great book.
Ok, so the core argument in this paper seems to be that a) a common feature of life as we know it is the harnessing of energy in the form of ion gradients across membranes and b) these gradients can be shown to form naturally from otherwise inert materials in situations like undersea vents, therefore demonstrating that life as we know it is a kind of byproduct of energy. Am I getting that right? Any science ppl able to comment? Extremely succinct and provable origin of life hypothesis.
Yep - that's a perfect TLDR. Lets hope it's provable! Nick Lane actually has a ɻio-reactor' running in the basement of my university labs trying to test just that.
I'm not exactly a 'science person' but overall yes. However, use of ion gradients is a well established fact and has been essential to biochemistry for a long time, however the bigger question was exactly how the use of gradients came into being, which is proposed in this paper. The fact that these gradients are so complicated nowadays is what raised a lot of questions. They have essentially drawn out, "step-by-step" how these gradients could have come into being, likely derived from the non-living chemical gradients in rocks in sea floor vents. Later on, the use of a membrane transporter, a protein, that sends protons one way and sodium the other was one of the first steps in changing from simpler, proton gradients (present in lots of non-living things), to more complex, chemical gradients (like sodium ions and, later on, even more complicated transmitters).
I believe the biggest point of their paper is actually that changing from a proton pump in protocells to a sodium pump appears to be both energetically neutral (in terms of costs), and possible with the genes and proteins present.
The use of ion gradients over membranes for energy con- servation, as in chemiosmotic coupling, is as universal as the genetic code itself, yet its origins are obscure. Insofar as phylogenetics can give any indication of the deepest branches of a ‘‘tree of life,’’ autotrophic, chemiosmotic cells invariably cluster at its base (Say and Fuchs, 2010 Stetter, 2006 Maden, 1995). Although there is little doubt that the last universal common ancestor (LUCA) was chemiosmotic with a mem- brane-bound ATP synthase (Mulkidjanian et al., 2007), how proton and sodium pumping across membranes arose has rarely been addressed. The issue harbors several severe evolutionary problems, but important clues to the early evolution of energy conservation are emerging from biochemical studies of metha- nogens and acetogens that live from the reduction of CO2, using electrons from H2 (Fuchs, 2011 Kaster et al., 2011 Buckel and Thauer, 2012).
I believe that the second law of physics is that all things left alone deteriorate, or something to that effect. So for this to happen, what outside force operated on it to make it do the opposite?
EDIT: Please don't downvote the parent comment. He's asking a legitimate question that deserves an answer.
The second law of thermodynamics states that the entropy of an isolated system never decreases, because isolated systems spontaneously evolve towards thermodynamic equilibrium -- the state of maximum entropy.
The key phrase to note in relation to your question is "isolated system." The earth is not an isolated system. As someone else noted, the earth receives energy from its sun.
It is important to note that the earth is not an isolated system: it receives energy from the sun, and radiates energy back into space. The second law doesn't claim that the entropy of any part of a system increases: if it did, ice would never form and vapor would never condense, since both of those processes involve a decrease of entropy. Rather, the second law says that the total entropy of the whole system must increase. Any decrease of entropy (like the water freezing into ice cubes in your freezer) must be compensated by an increase in entropy elsewhere (the heat released into your kitchen by the refrigerator).
Gas Biological Conversions: The Potential of Syngas and Carbon Dioxide as Production Platforms
Contemporary challenges in decreasing Green House Gas emissions and finding alternative carbon and energy sources for fueling our society brought in the forefront processes based on biological conversions of gaseous substrates, such as syngas and carbon dioxide. Generation of synthesis gas or syngas (a gaseous mixture mainly of CO, H2 ve CO2 generated during thermal decomposition of carbonaceous material in the presence of limited amount of an oxidizing agent) is known since the beginning of the 17th century and discovery of Fischer–Tropsch synthetic route in the beginning of the 20th century allowed the development of various routes for chemical catalytic synthesis of fuels and chemicals from syngas. Biological processing of syngas came in the forefront much later, following important advances within Microbiology and Biochemistry disciplines. This thermo-biochemical route for production of low-value products like fuels is considered competitive and advantageous compared to the thermochemical route when small-scale installations are concerned. Production of higher value products via the carboxylate platform is also a promising, and certainly worth-investigating route. Biological conversion of syngas and valorization of CO2 via biological means, besides contributing in greening our world, come with similar product portfolio and share the same technological challenges. Therefore, the target of the current study is to provide an overview of the latest scientific advances within syngas and CO2 valorization to fuels and chemicals and industrial applications and propose a way forward taking into account contemporary challenges and needs.
Graphical Abstract
Bu, abonelik içeriğinin bir önizlemesidir, kurumunuz aracılığıyla erişilir.