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Qual é o significado físico da unidade Svedberg?

Qual é o significado físico da unidade Svedberg?


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Os coeficientes de sedimentação, usando uma centrífuga, são expressos usando a unidade de Svedberg (símbolo S, às vezes Sv). A Wikipedia afirma que $ S = 10 ^ {- 13} $ seg, mas eu também vi em um livro que na verdade $ S = 10 ^ {- 13} $ sec / $ text {rad} ^ 2 $. Qual destes está correto?

Eu sei que um ribossomo 50S tem peso molecular maior do que um ribossomo 30S e por esse motivo o 50S viajaria mais rápido (em um tubo de ensaio colocado na centrífuga) do que um 30S, mas se substituir S por $ 10 ^ {- 13} $ seg , para mim é um pouco não intuitivo, porque 50S seria $ 50 cdot {10 ^ -13} $ seg (e isso é maior que $ 30 cdot {10 ^ -13} $ seg), o que significa que leva mais hora de viajar? Obviamente que não, então qual é o significado físico do tempo nesta situação?

Em resposta a Alan Boyd:

"Em outras palavras, em 1x g uma partícula 1S viajará em $ 10 ^ {- 13} m cdot s ^ {- 1} $" ou $10^{-12}$? Na verdade, 5.5h é um valor razoável, mas ainda não consigo entender o significado da razão entre a velocidade e a aceleração que corresponde às unidades de Svedberg (em segundos). Talvez $ 50 cdot {10 ^ -13} $ sec é o tempo que nosso ribossomo leva para atingir a velocidade terminal no fluido? Isso faria algum sentido, por exemplo, se eu deixar cair um papel A4 desdobrado no chão, o tempo que levará para atingir a velocidade terminal será menor do que o tempo que um papel dobrado A4 levará para atingir sua velocidade terminal específica, que é maior do que a velocidade do papel A4 desdobrado, porque a área é maior (a força de atrito agindo sobre ele será muito alta), o que é consistente com as observações que são feitas (em centrifugação, objetos com área de superfície maior viajarão a uma velocidade terminal mais lenta ) O que você acha ?


Wikipedia:

O coeficiente de sedimentação é a razão entre a velocidade de uma substância em uma centrífuga e sua aceleração em unidades comparáveis. Uma substância com um coeficiente de sedimentação de 26S (26 × 10−13 s) irá viajar a 26 micrômetros por segundo (26 × 10−6 m / s) sob a influência de uma aceleração de um milhão de gravidades (107 m / s2). A aceleração centrífuga é dada como rω2; onde r é a distância radial do eixo de rotação e ω é a velocidade angular em radianos por segundo.

Em outras palavras, a 1x g uma partícula 1S viajará a 10-13 em-1 = 0,1 pm s-1

Partículas com valores mais altos de S viajarão proporcionalmente mais rápido e o aumento da força g também aumentará a taxa de sedimentação.

Vejamos o exemplo de um ribossomo 50S a 100.000 g:

taxa de sedimentação = 10-13 x 105 x 50 m por segundo = 50 x 10-8 em-1

Então, quanto tempo para viajar 10 cm = 10-2 m?

=10-2/ (50 x 1010-8) s

= aproximadamente 5,5 h, o que parece correto.


Macro moléculas

Capítulo 05- Macro moléculas
Campbell Biology 9ª Edição Capítulo 5 Esboço
Capítulo 5 Campbell, Reece 8e
Capítulo 5- A Estrutura e Função de Macro moléculas
Biologia AP Macro moléculas .

Macro moléculas
Ao longo das páginas de Metabolism: From Food to Fuel, os três principais macro moléculas de alimentos (e seus produtos de decomposição) são codificados por cores por tipo. Os carboidratos são vermelhos, as proteínas são verdes e as gorduras são amarelas.

macro moléculas Moléculas grandes compostas de muitas moléculas orgânicas pequenas que são frequentemente referidas como monômeros, por exemplo, carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. Macro moléculas são polímeros de monômeros.

:
Carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos e proteínas.

e principais princípios biológicos
Mollie Hilton TAQ1: 1) Esta sequência particular foi formada a partir da fita de DNA pelo primeiro estágio da síntese de proteínas, a transcrição. A RNA polimerase entra.
Vampire Squid From Hell.

e outras moléculas menores. Os quatro grupos de macromoléculas são ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios. Os ácidos nucléicos (especificamente ácido desoxirribonucléico ou DNA) armazenam dados genéticos como uma sequência de nucleotídeos.

são chamados de polímeros porque.
UMA. . eles são feitos de muitos componentes.
B. eles praticam poliamor.
C. eles se ligam ao poliuretano.
D. eles são feitos de muitas vitaminas.

entre o núcleo e o citoplasma ocorre por meio de complexos de poros nucleares (NPCs). NPCs são grandes estruturas proteicas que formam canais aquosos através do envelope nuclear ou membrana.

como o amido, a celulose ou as proteínas, não podem ser rapidamente absorvidos pelas células e devem ser quebrados em suas unidades menores antes de serem usados ​​no metabolismo celular. Várias classes comuns de enzimas digerem esses polímeros.

formado pela união de várias moléculas idênticas menores, que são então chamadas de monômeros. Biopolímeros são polímeros presentes em organismos vivos. Celulose, amido e glicogênio, por exemplo, são polímeros de glicose.

Uma grande molécula complexa, como ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios, com peso molecular relativamente grande.
Suplemento.

As grandes moléculas necessárias para a vida que são construídas a partir de moléculas orgânicas menores são chamadas de biológicas

composto de carbono, hidrogênio e oxigênio. Os biólogos estão interessados ​​em carboidratos porque eles servem como armazenamento de energia e como estruturas estruturais dentro das células.

que podem ter combinações incomuns de propriedades (por exemplo, forte e flexível, mas leve). Esses materiais compreendem um subconjunto de biomateriais.

(biologia, bioquímica) O ramo da biologia que estuda o

da vida, como proteínas, lipoproteínas e ácidos nucléicos. (wiktionary.com) 2. (Genética) O ramo da biologia que estuda a manipulação da sequência genética do DNA. (wiktionary.com) 3. (Genética) A tecnologia de manipulação de genes.

As moléculas de tamanho médio: vitaminas e subunidades de

Diversas variedades diferentes de

pode ser digerido pelos lisossomos e chegar às organelas por vias díspares. Conforme ilustrado na Figura 1, por exemplo, muitos organismos unicelulares e certas células em organismos multicelulares consomem partículas de alimentos e outros itens por meio de um processo chamado fagocitose.

Portanto, ele deve reunir um monte de

naquele local. E então ele tem que ficar pronto, e então tem que esperar o cálcio entrar, e então ele pode se fundir.

Uma droga exerce seu efeito interferindo em qualquer um dos quatro tipos de

no corpo humano, isto é, proteínas, polissacarídeos, lipídeos e ácidos nucleicos.

Uma técnica para a separação de

de moléculas menores, colocando-as dentro de uma membrana semipermeável, como o celofane, separando-as de um grande volume de água.

Usado para fazer géis de poliacrilamida para separação de

por eletroforese. Os géis de poliacrilamida são produzidos por polimerização de acrilamida em cadeias lineares e reticulação das cadeias de acrilamida com bis-acrilamida (N, N'-metileno-bis-acrilamida).

(Bioquímica) Um composto que perturba a estrutura da água ou

de modo a promover atividades normalmente inibidas pela estrutura.

As proteínas são uma das moléculas orgânicas mais abundantes nos sistemas vivos e têm a mais diversa gama de funções de todas

. Eles são todos polímeros de aminoácidos.

encontrado em todas as células e vírus. As funções dos ácidos nucléicos têm a ver com o armazenamento e a expressão da informação genética. O ácido desoxirribonucléico (DNA) codifica as informações de que a célula precisa para produzir proteínas.

Problema 7: forças fracas envolvidas nas interações entre

, como as proteínas, podem aderir firmemente e especificamente umas às outras. Como forças fracas, como atração eletrostática, ligações de van der Waals, ligações de hidrogênio e forças hidrofóbicas podem levar a uma aderência tão forte?
UMA. .

(por exemplo, amido, proteínas, triglicerídeos)
Carboidratos
Moléculas orgânicas em que C, H e O se ligam na proporção Cx (H2O) y
Servir como uma fonte de energia importante para o cérebro e a respiração celular
As plantas produzem carboidratos usando a energia da luz solar.

O modelo de quasispécies é útil para fornecer uma compreensão qualitativa dos processos evolutivos de auto-replicação

como RNA ou DNA ou organismos assexuados simples, como bactérias ou vírus (quasispécies virais), e é útil para explicar algo sobre os estágios iniciais da origem da vida.

Qualquer uma das várias técnicas para separar

com base em sua migração em um gel ou outro meio sujeito a um forte campo elétrico. (Figura 3-41)
eletroforetograma
Um autoradiograma de um gel no qual as moléculas foram separadas por eletroforese em gel. (Figura 7-23b).

pela fusão das vesículas com a membrana plasmática.
exon
A região de codificação de um gene eucariótico que é expresso. Os exons são separados uns dos outros por íntrons.

Lisossomos - sacos membranosos de enzimas que podem digerir as células

.
Meiose - um processo de divisão celular em duas partes em organismos que se reproduzem sexualmente. A meiose resulta em gametas com metade do número de cromossomos da célula-mãe.

Unidade Svedberg (70s) - Uma unidade igual a 10-13 segundos usada para expressar sedimentação
coeficientes de

. Símbolo S. Nomeado em homenagem a Theodor Svedberg,
Químico sueco, 1884-1971, inventor da ultracentrífuga e vencedor do
o prêmio Nobel de química em 1926 por seu trabalho em sistemas dispersos.

biologia molecular O estudo da formação, estrutura e função de

encontrados em organismos vivos, particularmente ácidos nucléicos e proteínas.
agricultura molecular Desenvolvimento de animais transgênicos para a produção de proteínas humanas.

Alimentos diferentes são compostos principalmente por um dos três seguintes

: carboidratos (pães e massas), lipídios (gorduras e óleos) ou proteínas (carnes e feijões). Durante a digestão dos alimentos, quando o alimento é dividido pela primeira vez internamente, essas grandes moléculas são divididas em subunidades.

(en-doh-sy-toh-sis) [Gk. endon, dentro + quitos, vaso]
A captação celular de

e substâncias particuladas por regiões localizadas da membrana plasmática que circundam a substância e se comprimem para formar uma vesícula intracelular.
endoderma.

Ligação intramolecular e identificação de orgânicos e inorgânicos

Introdução às moléculas orgânicas I: grupos funcionais
Ácidos e bases .

Fagocitose o mecanismo pelo qual as células ingerem grandes substâncias extracelulares, incluindo

, partes ou totalidade de outras células e microrganismos
Fagossomo um vacúolo citosólico que contém materiais capturados por fagocitose e que estão destinados a serem destruídos.

Lisossomo: contém muitas enzimas digestivas para hidrolisar

como proteínas e lipídios em seus monômeros.

superfície de reconhecimento A estrutura tridimensional de uma superfície de membrana biológica que dá especificidade devido a

de vários tamanhos e formas que se estendem acima da bicamada lipídica.

Um segundo significado se refere à clonagem de DNA, ou o ato de criar cópias de um gene individual, para expressão em um hospedeiro estranho, o que leva à geração de uma réplica exata

- Moléculas grandes e complexas, como proteínas, ácidos nucléicos, lipídios e carboidratos, que são produzidos apenas por organismos vivos. Moléculas biológicas são frequentemente chamadas de

nucleoplasma. Conteúdo altamente viscoso que, no núcleo da célula, corresponde ao citoplasma da região celular externa ao núcleo. É o meio em que o grande

- preeminentemente os cromossomos - residem.

Quando se trata de vida, é químico em todos os níveis. (Não confirmamos o quão longe as tartarugas caem, mas é muito longe.) Nesta unidade, iremos direto para a base da pirâmide biológica, aprendendo alguns conceitos básicos, incluindo ligações atômicas, as propriedades da água, e

autotrófico: Organismos que capturam energia de fontes físicas ou químicas e usam a energia para montar o

do qual eles são feitos. A fotossíntese é o único processo pelo qual isso acontece nos eucariotos, mas processos adicionais são encontrados entre os organismos procariotos. Compare com heterotrófico.

importante na herança biológica. (ORNL)
Medicina molecular
O tratamento de lesões ou doenças em nível molecular. Os exemplos incluem o uso de testes de diagnóstico baseados em DNA ou medicamentos derivados de informações de sequência de DNA. (ORNL)
Desordem monogênica.


Estrutura e composição do ribossomo

Os ribossomos são compostos de RNA ribossômico (rRNA) e proteína. As células procarióticas têm três tipos de rRNA: rRNA 16S, rRNA 23S e rRNA 5S. Assim como o RNA de transferência (tRNA), os rRNAs usam ligações H intrastrand entre bases de nucleotídeos complementares para formar estruturas dobradas complexas. Os ribossomos são compostos por duas subunidades com densidades de 50S e 30S ("S" refere-se a uma unidade de densidade chamada unidade de Svedberg). A subunidade 30S contém 16S rRNA e proteínas 21 a subunidade 50S contém 5S e 23S rRNA e 31 proteínas. As duas subunidades se combinam durante a síntese de proteínas para formar um ribossomo 70S completo com cerca de 25 nm de diâmetro. Uma bactéria típica pode ter até 15.000 ribossomos.

A densidade das subunidades ribossomais

Os ribossomos são compostos por duas subunidades que se unem para traduzir o RNA mensageiro (mRNA) em polipeptídeos e proteínas durante a tradução e são normalmente descritos em termos de sua densidade. A densidade é a massa de uma molécula ou partícula dividida por seu volume e é medida em unidades Svedberg (S), uma unidade de densidade que corresponde à taxa relativa de sedimentação durante a centrifugação em velocidade ultra-alta. Quanto maior o valor S, mais densa é a partícula.

As subunidades ribossomais são compostas de RNA ribossômico (rRNA) e proteínas. As subunidades ribossomais com diferentes valores de S são compostas por diferentes moléculas de rRNA, bem como por diferentes proteínas. Lembre-se de que o RNA é um polímero de ribonucleotídeos contendo a base nitrogenada adenina, uracila, guanina ou citosina. Diferentes moléculas de rRNA têm comprimentos diferentes e têm uma ordem diferente dessas bases de ribonucleotídeos. Como o rRNA é de fita simples, muitas das bases de nucleotídeos do rRNA estão envolvidas em ligações de hidrogênio intraterrenas e é isso que dá à molécula de rRNA sua forma específica (consulte a Figura ( PageIndex <1> )). A forma, por sua vez, ajuda a determinar sua função - assim como as interações entre os aminoácidos em uma proteína determinam a forma e a função dessa proteína (consulte a Figura ( PageIndex <2> )).

Ilustração de um 16S rRNA em Escherichia coli

Ilustração da enzima catalase

Os ribossomos procarióticos, por exemplo, são compostos por duas subunidades com densidades de 50S e 30S. A subunidade 30S contém 16S rRNA 1540 nucleotídeos de comprimento e 21 proteínas a subunidade 50S contém um 5S rRNA 120 nucleotídeos de comprimento, um 23S rRNA 2900 nucleotídeos de comprimento e 31 proteínas. As duas subunidades se combinam durante a síntese de proteínas para formar um ribossomo 70S completo.

As subunidades ribossômicas eucarióticas têm densidades de 60S e 40S porque contêm moléculas e proteínas de rRNA diferentes das subunidades ribossômicas procarióticas. Na maioria dos eucariotos, a subunidade 40S contém um 18S rRNA 1900 nucleotídeos de comprimento e aproximadamente 33 proteínas a subunidade 60S contém um 5S rRNA 120 nucleotídeos de comprimento, um 5.8S rRNA 160 nucleotídeos de comprimento, um 28S rRNA 4700 nucleotídeos de comprimento e aproximadamente 49 proteínas. As duas subunidades se combinam durante a síntese de proteínas para formar um ribossomo 80S completo com cerca de 25 nm de diâmetro.

Devido a esta diferença em rRNAs e proteínas específicas, a & quot forma, & quot resultante, existem drogas que podem se ligar a uma subunidade ribossômica 30S ou 50S de um ribossomo procariótico e, subsequentemente, bloquear sua função, mas são incapazes de se ligar à subunidade 40S ou 60S equivalente de um ribossomo eucariótico.


Princípios básicos de sedimentação e coeficiente de sedimentação | Centrifugação

A taxa de sedimentação depende do campo centrífugo aplicado (G) sendo direcionado prontamente para fora, isso é determinado pelo quadrado da velocidade angular do rotor (ω em radianos s -1) e os radianos (r, em centímetros) do partícula do eixo de rotação, de acordo com a equação

Uma vez que uma revolução do rotor é igual a 2 radianos, sua velocidade angular, em radianos s -1, pode ser prontamente expressa em termos de revoluções por minuto (rev min -1), a forma comum de expressar a velocidade do rotor sendo

O campo centrífugo (G) em termos de rev min -1 é então

G = 4π2 (rev min -1) 2 r / 3600

e é geralmente expresso como um múltiplo do campo gravitacional da terra & # 8217s (g = 981 cm s -1), ou seja, a razão entre o peso da partícula no campo centrífugo e o peso da mesma partícula quando atuada pela gravidade sozinho, e é então referido como o campo centrífugo relativo (RCF) ou mais comumente como o 'número vezes g'.

RCF = 4π 2 (rev min -1) 2 r / 3600 × 981,

que pode ser encurtado para dar

RCF = (1,118 × 10-5) (rev min -1) 2 r.

Como os rotores são diferentes de vários fabricantes, usamos RCF para representar a força de centrifugação.

Quando as condições para a separação centrífuga de partículas são relatadas, portanto, a velocidade do rotor, as dimensões radiais e o tempo de operação do rotor devem ser todos citados. Uma vez que os experimentos bioquímicos são normalmente realizados com partículas dissolvidas ou suspensas em solução, a taxa de sedimentação de uma partícula depende não apenas do campo centrífugo aplicado, mas também da massa da partícula, que pode ser expressa como o produto de seu volume e densidade, a densidade e a viscosidade do meio no qual está sedimentando e até que ponto sua forma se desvia do esférico.

Quando a partícula sedimenta, ela deve deslocar parte da solução na qual está suspensa, resultando em um aparente impulso para cima na partícula igual ao peso do líquido deslocado. Se uma partícula é considerada esférica e de volume e densidade conhecidos, sendo esta última corrigida para a flutuabilidade devido à densidade do meio, então a força externa líquida (F) que ela experimenta quando centrifugada a uma velocidade angular de ω radianos s -1 é dado por

onde 4 / 3πr 3 p é o volume de uma esfera de raio rp, pp é a densidade da partícula, pm é a densidade do meio em suspensão er é a distância da partícula do centro de rotação. As partículas, no entanto, geram atrito à medida que migram pela solução. Se uma partícula é rígida e esférica e se move a uma velocidade conhecida, então a força de atrito (F0) movimento oposto é dado por

onde v é a velocidade ou taxa de sedimentação da partícula e f é o coeficiente de atrito da partícula no solvente. O coeficiente de atrito de uma partícula é a função de seu tamanho, forma e hidratação, e da viscosidade do meio, e de acordo com a equação de Stokes, para uma partícula esférica não hidratada, é dado por

onde η é o coeficiente de viscosidade do meio.

Para partículas assimétricas e / ou hidratadas, o raio real da partícula em é substituído pelo raio efetivo de Stokes, ref. Uma partícula esférica não hidratada de volume e densidade conhecidos, e presente em um meio de densidade constante, portanto, acelera em um campo centrífugo, sua velocidade aumentando até que a força líquida de sedimentação seja igual à força de atrito resistindo ao seu movimento através do meio, ou seja, ,

Na prática, o equilíbrio dessas forças ocorre rapidamente e a partícula atinge uma velocidade constante, pois a resistência ao atrito aumenta com a velocidade da partícula. Nessas condições, a força resultante atuando na partícula é zero. Conseqüentemente, a partícula não acelera mais, mas atinge uma velocidade máxima, com o resultado de que agora sedimenta a uma taxa constante. Sua taxa de sedimentação (v) é então dada por

É evidente a partir desta equação que a taxa de sedimentação de uma dada partícula é proporcional ao seu tamanho, à diferença de densidade entre a partícula e o meio e ao campo centrífugo aplicado. É zero quando as densidades da partícula e do meio são iguais, diminui quando a viscosidade do meio aumenta e aumenta à medida que o campo de força aumenta. No entanto, uma vez que a equação envolve o quadrado do raio da partícula, é aparente que o tamanho da partícula tem a maior influência sobre sua taxa de sedimentação.

Coeficiente de Sedimentação (S):

onde S = velocidade terminal / aceleração unitária

Os coeficientes de sedimentação têm unidades de segundos. 10 -13 seg. É denominado 1 Svedberg (ou 1 S).

f = coeficiente de atrito da partícula no solvente

Personagens de Sedimentos Coeficiente (S):

1. S é aumentado para partículas de massa maior (por causa da força de sedimentação em α man (1 & # 8211 vr)).

2. S é aumentado para partículas de maior densidade (volume igual).

3. S é aumentado para estruturas mais compactas (forma) de massa de partícula igual (coeficiente de atrito é menor).


Qual é o significado físico da unidade Svedberg? - Biologia

Durante nosso questionário em grupo hoje no The Cell, uma das questões estava relacionada ao tamanho dos ribossomos em células procarióticas e eucarióticas. Meus amigos e eu brincamos dizendo em voz alta "40S..40S..Yea man, é isso." Obviamente não era uma das opções, mas estávamos nos divertindo! E por diversão quero dizer tentar não dar a resposta a ninguém que não soubesse! Nosso pequeno grupo sabia que o tamanho do ribossomo para as células procarióticas era ligeiramente menor do que o das células eucarióticas 70S e 80S, respectivamente. Isso me fez pensar, eu sei que a unidade não SI “S” representa a unidade Svedberg, mas o que isso realmente representa e o que isso significa para mim como estudante de bioquímica? O dia inteiro em diante me fez pensar que em todas as comparações entre células procarióticas e eucarióticas aquele “S” se destacava como um SUCKER!

Ribossomos são estruturas moleculares complexas que servem como local para a síntese de proteínas.

“S” representa a unidade Svedberg, uma unidade não SI para taxa de sedimentação. Esta é a taxa na qual as partículas de um determinado tamanho e forma viajam para o fundo de um tubo sob a força centrífuga. Isso reflete a taxa na qual uma molécula sedimenta sob a força centrífuga de uma centrífuga, onde os sedimentos se referem à quebra em partículas menores.

O que isso significa para mim como estudante de Bioquímica?

Ele simplesmente representa o tamanho das subunidades que compõem a estrutura do Ribossomo. Citando de Nobelprize.org

“Como as partículas ribossômicas foram isoladas primeiro dos lisados ​​celulares por ultracentrifugação, os ribossomos e suas subpartículas foram nomeados de acordo com suas características de sedimentação durante a centrifugação. As propriedades de sedimentação de uma partícula dependem de seu tamanho molecular e forma geométrica. As características de sedimentação também dependem das propriedades físicas da solução por meio da qual a partícula está sedimentando. & # 8221

As duas subunidades ribossômicas eucarióticas têm coeficientes de sedimentação de 40 x 10 -13 e 60 x 10 -13. Como uma unidade Svedberg (S) é 10 -13, as duas subunidades ribossômicas são referidas como as subunidades ribossômicas 40S e 60S.

A massa molecular das partículas 40S e 60S são 1,5 e 3,0 milhões g / mol, respectivamente. Assim, o ribossomo completo tem uma massa de aproximadamente 4,5 milhões g / mol. O ribossomo completo é conhecido como ribossomo 80S. ”

Então agora eu entendo o que é a unidade Svedberg e conheço o cara que a descobriu para .......... Químico sueco Theodor Svedberg (1884–1971 ).


Ultracentrifugação Analítica

Catherine T. Chaton, Andrew B. Herr, em Methods in Enzymology, 2015

Resumo

A ultracentrifugação analítica de velocidade de sedimentação (SV-AUC) tem visto um ressurgimento em popularidade como uma técnica para caracterizar macromoléculas e complexos em solução. SV-AUC é uma ferramenta particularmente poderosa para estudar a conformação de proteínas, estequiometria complexa e sistemas de interação em geral. Dados de velocidade de desconvolução para determinar uma distribuição de coeficiente de sedimentação c(s) permite o estudo de proteínas individuais ou misturas de multicomponentes. O padrão c(s) a abordagem estima as massas molares das espécies que sedimentam com base na determinação da razão de atrito (f/f0) a partir de formas de limite. A razão de atrito, neste caso, é um parâmetro de média ponderada, que pode levar à distorção das estimativas de massa e perda de informação ao tentar analisar misturas de macromoléculas com diferentes formas. Uma extensão bidimensional do c(s) abordagem de análise fornece distribuições de tamanho e forma que descrevem os dados em termos de coeficiente de sedimentação e grade de razão de atrito. Isso permite uma melhor resolução de espécies com formas muito distintas que podem co-sedimentar e fornece melhores determinações de massa molar para misturas de multicomponentes. Um exemplo de caso é ilustrado usando proteínas globulares e não-globulares de diferentes massas com coeficientes de sedimentação quase idênticos que só poderiam ser resolvidos usando a distribuição de tamanho e forma. Outras aplicações desta abordagem analítica para sistemas biológicos complexos são apresentadas, com foco em proteínas envolvidas na resposta imune inata ao DNA microbiano citosólico.


Inclusões

Como organismos unicelulares que vivem em ambientes instáveis, algumas células procarióticas têm a capacidade de armazenar nutrientes em excesso dentro de estruturas citoplasmáticas chamadas inclusões. Armazenar nutrientes em uma forma polimerizada é vantajoso porque reduz o acúmulo de pressão osmótica que ocorre quando uma célula acumula solutos. Vários tipos de inclusões armazenam glicogênio e amidos, que contêm carbono que as células podem acessar para obter energia. Os grânulos de Volutin, também chamados de grânulos metacromáticos por causa de suas características de coloração, são inclusões que armazenam fosfato inorgânico polimerizado que pode ser usado no metabolismo e auxiliar na formação de biofilmes. Micróbios que contêm grânulos de volutina incluem as arquéias Methanosarcina, a bactéria Corynebacterium diphtheriae, e a alga eucariótica unicelular Chlamydomonas. Grânulos de enxofre, outro tipo de inclusão, são encontrados em bactérias de enxofre do gênero Thiobacillus esses grânulos armazenam enxofre elementar, que as bactérias usam para o metabolismo.

Ocasionalmente, certos tipos de inclusões são circundados por uma monocamada de fosfolipídios incorporada com proteína. Poli-hidroxibutirato (PHB), que pode ser produzido por espécies de Bacilo e Pseudomonas, é um exemplo de inclusão que exibe esse tipo de estrutura de monocamada. Industrialmente, o PHB também tem sido usado como fonte de polímeros biodegradáveis ​​para bioplásticos. Vários tipos diferentes de inclusões são mostrados na Figura ( PageIndex <8> ).

Figura ( PageIndex <8> ): As células procarióticas podem ter vários tipos de inclusões. (a) Uma micrografia eletrônica de transmissão de gotículas de lipídios de poli-hidroxibutirato. (b) Uma micrografia de luz de grânulos de volutina. (c) Uma micrografia de contraste de fase de grânulos de enxofre. (d) Uma micrografia eletrônica de transmissão de magnetossomos. (e) Uma micrografia eletrônica de transmissão de vacúolos de gás. (crédito b, c, d: modificação do trabalho da American Society for Microbiology)

Algumas células procarióticas têm outros tipos de inclusões que servem a outros propósitos além do armazenamento de nutrientes. Por exemplo, algumas células procarióticas produzem vacúolos gasosos, acúmulos de pequenas vesículas de gás revestidas de proteínas. Esses vacúolos de gás permitem que as células procarióticas que os sintetizam alterem sua flutuabilidade para que possam ajustar sua localização na coluna de água. Bactérias magnetotáticas, como Magnetospirillum magnetotacticum, contêm magnetossomos, que são inclusões de óxido de ferro magnético ou sulfeto de ferro rodeado por uma camada lipídica. Eles permitem que as células se alinhem ao longo de um campo magnético, auxiliando seu movimento (Figura ( PageIndex <8> )). Cianobactérias como Anabaena cylindrica e bactérias como Halothiobacillus neapolitanus produzem inclusões de carboxissomos. Os carboxissomos são compostos de camadas externas de milhares de subunidades de proteínas. Seu interior é preenchido com ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase / oxigenase (RuBisCO) e anidrase carbônica. Ambos os compostos são usados ​​para o metabolismo do carbono. Algumas células procarióticas também possuem carboxissomos que sequestram enzimas funcionalmente relacionadas em um local. Essas estruturas são consideradas proto-organelas porque compartimentam compostos ou reações químicas importantes, como muitas organelas eucarióticas.


Alongamento e Rescisão

Após a formação do complexo de pré-iniciação, a polimerase é liberada dos outros fatores de transcrição e o alongamento pode prosseguir como ocorre em procariotos com a polimerase que sintetiza o pré-mRNA na direção 5 & # 8242 a 3 & # 8242. Conforme discutido anteriormente, a RNA polimerase II transcreve a maior parte dos genes eucarióticos, portanto, esta seção se concentrará em como essa polimerase realiza o alongamento e a terminação.

Embora o processo enzimático de alongamento seja essencialmente o mesmo em eucariotos e procariontes, o molde de DNA é mais complexo. Quando as células eucarióticas não estão se dividindo, seus genes existem como uma massa difusa de DNA e proteínas chamada cromatina. O DNA é compactado em torno de proteínas histonas carregadas em intervalos repetidos. Esses complexos de DNA-histonas, chamados coletivamente de nucleossomos, são regularmente espaçados e incluem 146 nucleotídeos de DNA enrolados em torno de oito histonas como fios em torno de um carretel.

Para que a síntese de polinucleotídeos ocorra, a maquinaria de transcrição precisa tirar as histonas do caminho toda vez que encontra um nucleossomo. Isso é realizado por um complexo especial de proteína chamado FACTO, que significa & # 8220 facilita a transcrição da cromatina. & # 8221 Este complexo afasta as histonas do molde de DNA à medida que a polimerase se move ao longo dele. Uma vez que o pré-mRNA é sintetizado, o complexo FACT substitui as histonas para recriar os nucleossomos.

O término da transcrição é diferente para as diferentes polimerases. Ao contrário dos procariotos, o alongamento pela RNA polimerase II em eucariotos ocorre de 1.000 a 2.000 nucleotídeos além do final do gene que está sendo transcrito. Esta cauda pré-mRNA é subsequentemente removida por clivagem durante o processamento do mRNA. Por outro lado, as RNA polimerases I e III requerem sinais de terminação. Os genes transcritos pela RNA polimerase I contêm uma sequência específica de 18 nucleotídeos que é reconhecida por uma proteína de terminação. O processo de terminação na RNA polimerase III envolve um grampo de mRNA semelhante à terminação independente de rho da transcrição em procariotos.


Estrutura e características

Estruturalmente, parece um pequeno pão de hambúrguer com duas subunidades: uma grande (o pão de cima) e uma pequena (o pão de baixo).

Tamanho e forma

Eles são notáveis ​​por sua uniformidade de tamanho e forma. Os ribossomos encontrados nas células superiores de plantas e animais são achatados ou esferóides, com um diâmetro de 150 a 200 A 0. O tamanho exato dos ribossomos varia, dependendo do tipo de célula e se a célula está em repouso ou participando da divisão celular. Tanto as formas livres quanto as ligadas não são fechadas por membrana.

Partes e sua composição: de que são feitos os ribossomos

São organelas compostas em grande parte por RNA especializado, conhecido como RNA ribossomal (rRNA) e dezenas de proteínas distintas e, portanto, também conhecidas como ribonucleoproteínas. Cerca de 37 a 62% do ribossomo é composto por RNA, e o restante são proteínas.

Quando vistos ao microscópio eletrônico, as proteínas ribossômicas e os rRNAs são organizados em duas partes ribossômicas distintas de tamanhos diferentes, geralmente conhecidas como subunidades grandes e pequenas do ribossomo. Ambas as subunidades se combinam para formar uma organela completa. As duas subunidades são classificadas com base em sua constante de sedimentação, medida na unidade de Svedberg (S). Ele oferece uma medida da taxa de sedimentação de uma partícula, com base em seu tamanho, forma e densidade.

Tipos

Com base na constante de sedimentação de suas subunidades, os ribossomos são amplamente classificados em dois tipos:

  1. Ribossomos procarióticos (bacterianos): Tem uma constante de sedimentação de 70S (igual ao peso molecular de 2,7 × 106 Daltons) com a subunidade pequena de 30S e a subunidade grande de 50S. E. coli, por exemplo, com uma pequena subunidade 30S tem uma subunidade 16S RNA que consiste em 1540 nucleotídeos ligados a 21 proteínas, enquanto a grande subunidade 50S é composta por uma subunidade 5S RNA com 120 nucleotídeos, uma subunidade 23S RNA com 2900 nucleotídeos e 31 proteínas.
  2. Ribossomos Eucarióticos: Têm ribossomos 80S (igual ao peso molecular de 4 × 106 Daltons) localizados em seu citosol, cada um consistindo em uma pequena subunidade 40S e uma grande subunidade 60S. Humans, for example, with a small 40S subunit has a 18S RNA having 1900 nucleotides and 33 proteins, while the large 60S subunit is composed of a 5S RNA with 120 nucleotides, 28S RNA with 4700 nucleotides, 5.8S RNA with 160 nucleotides and 46 proteins.

​Common Cell Morphologies and Arrangements

​Individual cells of a particular prokaryotic organism are typically similar in shape, or célula morphology. Although thousands of prokaryotic organisms have been identified, only a handful of cell morphologies are commonly seen microscopically. Figure 2 names and illustrates cell morphologies commonly found in prokaryotic cells. In addition to cellular shape, prokaryotic cells of the same species may group together in certain distinctive arrangements depending on the plane of cell division. Some common arrangements are shown in Figure 3.

Figura 2. (credit “Coccus” micrograph: modification of work by Janice Haney Carr, Centers for Disease Control and Prevention credit “Coccobacillus” micrograph: modification of work by Janice Carr, Centers for Disease Control and Prevention credit “Spirochete” micrograph: modification of work by Centers for Disease Control and Prevention)

​In most prokaryotic cells, morphology is maintained by the cell wall in combination with cytoskeletal elements. The cell wall is a structure found in most prokaryotes and some eukaryotes it envelopes the cell membrane, protecting the cell from changes in pressão osmótica (Figure 4). Osmotic pressure occurs because of differences in the concentration of solutes on opposing sides of a semipermeable membrane. Water is able to pass through a semipermeable membrane, but solutes (dissolved molecules like salts, sugars, and other compounds) cannot. When the concentration of solutes is greater on one side of the membrane, water diffuses across the membrane from the side with the lower concentration (more water) to the side with the higher concentration (less water) until the concentrations on both sides become equal. Esta difusão de água é chamada osmose, and it can cause extreme osmotic pressure on a cell when its external environment changes.

The external environment of a cell can be described as an isotonic, hypertonic, or hypotonic medium. In an isotonic medium, the solute concentrations inside and outside the cell are approximately equal, so there is no net movement of water across the cell membrane. Em um hypertonic medium, the solute concentration outside the cell exceeds that inside the cell, so water diffuses out of the cell and into the external medium. Em um hypotonic medium, the solute concentration inside the cell exceeds that outside of the cell, so water will move by osmosis into the cell. This causes the cell to swell and potentially lyse, or burst.

The degree to which a particular cell is able to withstand changes in osmotic pressure is called tonicity. Cells that have a cell wall are better able to withstand subtle changes in osmotic pressure and maintain their shape. In hypertonic environments, cells that lack a cell wall can become dehydrated, causing crenation, or shriveling of the cell the plasma membrane contracts and appears scalloped or notched (Figure 4). By contrast, cells that possess a cell wall undergo plasmolysis rather than crenation. No plasmolysis, the plasma membrane contracts and detaches from the cell wall, and there is a decrease in interior volume, but the cell wall remains intact, thus allowing the cell to maintain some shape and integrity for a period of time (Figure 5). Likewise, cells that lack a cell wall are more prone to lysis in hypotonic environments. The presence of a cell wall allows the cell to maintain its shape and integrity for a longer time before lysing (Figure 5).

Figura 4. In cells that lack a cell wall, changes in osmotic pressure can lead to crenation in hypertonic environments or cell lysis in hypotonic environments.​


Assista o vídeo: COEFICIENTE SEDIMENTACION DE SVEDBERG. UNIDAD S (Dezembro 2022).