Informatie

Wat betekent de (-) in de molecuulnaam?


Ik lees wat tekst (aankoopverzoek) met de volgende regel erin.

(-)-Noradrenaline

Wat betekent het minteken ervoor dat tussen haakjes staat? Is dit een soort standaardmanier om de lading van het molecuul te beschrijven of zoiets? Of is dit iemands manier om iets anders te vertegenwoordigen? Of betekent dit niets?


Het minteken tussen haakjes hier geeft de optische rotatie aan, (+) betekent dat het molecuul lineair gepolariseerd licht met de klok mee roteert, (-) betekent dat het tegen de klok in draait. Meestal zou je ook precies schrijven welk stereo-isomeer wordt bedoeld (R of S), wat over het algemeen de meest bruikbare informatie is.

De volgende zijn allemaal geldige namen voor de natuurlijke stereo-isomeer van noradrenaline:

  • D-noradrenaline
  • D-(-)-noradrenaline
  • (R)-noradrenaline
  • (R)-(-)-noradrenaline

Ik raad je aan om het concept van chiraliteit eens te bekijken als je er nog niet bekend mee bent.


Molecuul

EEN molecuul is een elektrisch neutrale groep van twee of meer atomen die bij elkaar worden gehouden door chemische bindingen. [4] [5] [6] [7] [8] Moleculen onderscheiden zich van ionen door hun gebrek aan elektrische lading.

In de kwantumfysica, organische chemie en biochemie valt het onderscheid met ionen weg en molecuul wordt vaak gebruikt bij het verwijzen naar polyatomaire ionen.

In de kinetische theorie van gassen, de term molecuul wordt vaak gebruikt voor elk gasvormig deeltje, ongeacht de samenstelling. Dit is in strijd met de definitie die een molecuul bevat twee of meer atomen, aangezien de edelgassen individuele atomen zijn. [9]

Een molecuul kan homonucleair zijn, dat wil zeggen, het bestaat uit atomen van één chemisch element, zoals bij twee atomen in het zuurstofmolecuul (O2) of het kan heteronucleair zijn, een chemische verbinding die uit meer dan één element bestaat, zoals bij water (twee waterstofatomen en één zuurstofatoom H2O).

Atomen en complexen verbonden door niet-covalente interacties, zoals waterstofbruggen of ionische bindingen, worden doorgaans niet als afzonderlijke moleculen beschouwd. [10]

Moleculen als componenten van materie komen veel voor. Ze vormen ook het grootste deel van de oceanen en de atmosfeer. De meeste organische stoffen zijn moleculen. De stoffen van het leven zijn moleculen, b.v. eiwitten, de aminozuren waaruit ze zijn gemaakt, de nucleïnezuren (DNA en RNA), suikers, koolhydraten, vetten en vitamines. De voedingsmineralen zijn gewoonlijk geen moleculen, b.v. ijzer sulfaat.

De meeste bekende vaste stoffen op aarde zijn echter niet gemaakt van moleculen. Deze omvatten alle mineralen die de substantie van de aarde vormen, aarde, vuil, zand, klei, kiezelstenen, rotsen, keien, gesteente, het gesmolten binnenste en de kern van de aarde. Deze bevatten allemaal veel chemische bindingen, maar zijn: niet gemaakt van herkenbare moleculen.

Er kan geen typisch molecuul worden gedefinieerd voor zouten of voor covalente kristallen, hoewel deze vaak zijn samengesteld uit herhalende eenheidscellen die zich ofwel in een vlak uitstrekken, b.v. grafeen of driedimensionaal b.v. diamant, kwarts, natriumchloride. Het thema van herhaalde eenheid-cellulaire structuur geldt ook voor de meeste metalen die gecondenseerde fasen zijn met metaalbinding. Dus vaste metalen zijn niet gemaakt van moleculen.

In glazen, vaste stoffen die bestaan ​​in een glasachtige ongeordende toestand, worden de atomen bij elkaar gehouden door chemische bindingen zonder aanwezigheid van een definieerbaar molecuul, noch enige regelmaat van herhalende eenheidscelstructuur die kenmerkend is voor zouten, covalente kristallen en metalen.


Voorbeelden van polaire molecuul

Het belangrijkste polaire molecuul op aarde is water. Zoals te zien is in de onderstaande afbeelding, is water een polair molecuul vanwege de sterke elektronegativiteit van het zuurstofatoom. Dit dwingt de meeste elektronen naar de kant van het molecuul waar zuurstof aanwezig is, waardoor een zeer negatief gebied ontstaat. De andere kant van het molecuul wordt positiever door de protonen van de waterstofatomen. De polariteit van dit molecuul kan een enorm aantal reacties in de omgeving veroorzaken. Het kan ionen en andere polaire moleculen oplossen en kan tijdelijke waterstofbruggen creëren met andere watermoleculen. Omdat water een polair molecuul is dat kan interageren met andere watermoleculen, creëert het een stabielere structuur. Hierdoor kan water een hoge warmte capaciteit, of het vermogen om de energie van warmte in deze bindingen op te slaan. Hoewel het veel energie kost om water op te warmen, blijft het ook langer warm dan de meeste vloeistoffen. Dit is een van de redenen waarom leven op aarde mogelijk is, omdat water warmte kan transporteren naar delen van het vliegtuig die weinig zonne-energie ontvangen.


Inhoud

Sommige vormen van chemische biologie proberen biologische vragen te beantwoorden door levende systemen rechtstreeks op chemisch niveau te onderzoeken. In tegenstelling tot onderzoek waarbij gebruik wordt gemaakt van biochemie, genetica of moleculaire biologie, waar mutagenese een nieuwe versie van het organisme, de cel of het biomolecuul van belang kan opleveren, sondesystemen voor chemische biologie in vitro en in vivo met kleine moleculen die voor een specifiek doel zijn ontworpen of op basis van biochemische of celgebaseerde screening zijn geïdentificeerd (zie chemische genetica).

Chemische biologie is een van de vele interdisciplinaire wetenschappen die vaak verschillen van oudere, reductionistische gebieden en waarvan het doel is om een ​​beschrijving van wetenschappelijk holisme te bereiken. Chemische biologie heeft wetenschappelijke, historische en filosofische wortels in medicinale chemie, supramoleculaire chemie, bio-organische chemie, farmacologie, genetica, biochemie en metabole engineering.

Verrijkingstechnieken voor proteomics Bewerken

Chemische biologen werken aan het verbeteren van proteomics door de ontwikkeling van verrijkingsstrategieën, chemische affiniteitstags en nieuwe sondes. Monsters voor proteomics bevatten vaak veel peptidesequenties en de van belang zijnde sequentie kan sterk vertegenwoordigd zijn of weinig voorkomen, wat een barrière vormt voor hun detectie. Chemisch-biologische methoden kunnen de complexiteit van monsters verminderen door selectieve verrijking met behulp van affiniteitschromatografie. Dit omvat het richten op een peptide met een onderscheidend kenmerk zoals een biotinelabel of een post-translationele modificatie. [1] Er zijn methoden ontwikkeld die het gebruik van antilichamen, lectines om glycoproteïnen te vangen en geïmmobiliseerde metaalionen om gefosforyleerde peptiden en enzymsubstraten te vangen om geselecteerde enzymen te vangen omvatten.

Enzymsondes Bewerken

Om enzymatische activiteit in tegenstelling tot totaal eiwit te onderzoeken, zijn op activiteit gebaseerde reagentia ontwikkeld om de enzymatisch actieve vorm van eiwitten te labelen (zie op activiteit gebaseerde proteomics). Serinehydrolase- en cysteïneproteaseremmers zijn bijvoorbeeld omgezet in zelfmoordremmers. [2] Deze strategie verbetert het vermogen om selectief bestanddelen met een lage abundantie te analyseren door middel van directe targeting. [3] Enzymactiviteit kan ook worden gevolgd via geconverteerd substraat. [4] Identificatie van enzymsubstraten is een groot probleem in proteomics en is van vitaal belang voor het begrip van signaaltransductieroutes in cellen. Een ontwikkelde methode maakt gebruik van "analooggevoelige" kinasen om substraten te labelen met behulp van een onnatuurlijk ATP-analogon, waardoor visualisatie en identificatie via een uniek handvat wordt vergemakkelijkt. [5]

Glycobiologie Bewerken

Terwijl DNA, RNA en eiwitten allemaal op genetisch niveau worden gecodeerd, worden glycanen (suikerpolymeren) niet rechtstreeks vanuit het genoom gecodeerd en zijn er minder hulpmiddelen beschikbaar voor hun studie. Glycobiologie is dan ook een gebied van actief onderzoek voor chemisch biologen. Cellen kunnen bijvoorbeeld worden voorzien van synthetische varianten van natuurlijke suikers om hun functie te onderzoeken. De onderzoeksgroep van Carolyn Bertozzi heeft methoden ontwikkeld om moleculen aan het oppervlak van cellen plaatsspecifiek te laten reageren via synthetische suikers. [6]

Combinatorische chemie

Chemische biologen gebruikten geautomatiseerde synthese van diverse bibliotheken met kleine moleculen om high-throughput-analyse van biologische processen uit te voeren. Dergelijke experimenten kunnen leiden tot de ontdekking van kleine moleculen met antibiotische of chemotherapeutische eigenschappen. Deze combinatorische chemiebenaderingen zijn identiek aan die welke in de farmacologie worden toegepast.

Biologie gebruiken

Veel onderzoeksprogramma's zijn ook gericht op het gebruik van natuurlijke biomoleculen om biologische taken uit te voeren of om een ​​nieuwe chemische methode te ondersteunen. In dit opzicht hebben onderzoekers in de chemische biologie aangetoond dat DNA kan dienen als een sjabloon voor synthetische chemie, zelf-assemblerende eiwitten kunnen dienen als een structurele steiger voor nieuwe materialen en RNA kan worden ontwikkeld in vitro nieuwe katalytische functie te produceren. Bovendien brengen heterobifunctionele (tweezijdige) synthetische kleine moleculen zoals dimerizers of PROTAC's twee eiwitten samen in cellen, die synthetisch belangrijke nieuwe biologische functies kunnen induceren, zoals gerichte eiwitafbraak. [7]

Peptidesynthese Bewerken

Chemische synthese van eiwitten is een waardevol hulpmiddel in de chemische biologie omdat het de introductie van niet-natuurlijke aminozuren mogelijk maakt, evenals residuspecifieke opname van "posttranslationele modificaties" zoals fosforylering, glycosylering, acetylering en zelfs ubiquitinatie. Deze mogelijkheden zijn waardevol voor chemisch biologen, aangezien niet-natuurlijke aminozuren kunnen worden gebruikt om de functionaliteit van eiwitten te onderzoeken en te veranderen, terwijl post-translationele modificaties algemeen bekend zijn om de structuur en activiteit van eiwitten te reguleren. Hoewel er strikt biologische technieken zijn ontwikkeld om deze doelen te bereiken, heeft de chemische synthese van peptiden vaak een lagere technische en praktische barrière voor het verkrijgen van kleine hoeveelheden van het gewenste eiwit.

Om eiwitachtige polypeptideketens te maken via de kleine peptidefragmenten die door synthese zijn gemaakt, gebruiken chemische biologen het proces van natuurlijke chemische ligatie. [8] Natieve chemische ligatie omvat de koppeling van een C-terminale thioester en een N-terminale cysteïnerest, wat uiteindelijk resulteert in de vorming van een "natieve" amidebinding. Andere strategieën die zijn gebruikt voor de ligatie van peptidefragmenten met behulp van de acyltransferchemie die voor het eerst werd geïntroduceerd met natieve chemische ligatie, zijn onder meer ligatie van geëxprimeerde eiwitten, [9] zwavelisatie/ontzwavelingstechnieken, [10] en het gebruik van verwijderbare thiol-hulpmiddelen. [11] Tot expressie gebrachte eiwitligatie maakt de biotechnologische installatie van een C-terminale thioester mogelijk met behulp van inteïnen, waardoor het aanhangen van een synthetisch N-terminale peptide aan het recombinant geproduceerde C-terminale deel mogelijk wordt. Zowel zwavelisatie-/ontzwavelingstechnieken als het gebruik van verwijderbare thiolhulpmiddelen omvatten de installatie van een synthetische thiolgroep om de standaard natieve chemische ligatiechemie uit te voeren, gevolgd door verwijdering van de hulpstof/thiol.

Geregisseerde evolutie

Een primair doel van eiwitengineering is het ontwerpen van nieuwe peptiden of eiwitten met een gewenste structuur en chemische activiteit. Omdat onze kennis van de relatie tussen primaire sequentie, structuur en functie van eiwitten beperkt is, is het rationeel ontwerpen van nieuwe eiwitten met gemanipuleerde activiteiten een enorme uitdaging. Bij gerichte evolutie kunnen herhaalde cycli van genetische diversificatie gevolgd door een screening- of selectieproces worden gebruikt om natuurlijke selectie in het laboratorium na te bootsen om nieuwe eiwitten met een gewenste activiteit te ontwerpen. [12]

Er bestaan ​​verschillende werkwijzen voor het creëren van grote bibliotheken van sequentievarianten. Tot de meest gebruikte behoren het onderwerpen van DNA aan UV-straling of chemische mutagenen, foutgevoelige PCR, gedegenereerde codons of recombinatie. [13] [14] Zodra een grote bibliotheek van varianten is gecreëerd, worden selectie- of screeningtechnieken gebruikt om mutanten met een gewenst kenmerk te vinden. Veelgebruikte selectie-/screeningstechnieken omvatten FACS, [15] mRNA-display, [16] faagdisplay en in vitro compartimentering. [17] Zodra bruikbare varianten zijn gevonden, wordt hun DNA-sequentie geamplificeerd en onderworpen aan verdere ronden van diversificatie en selectie.

De ontwikkeling van gerichte evolutiemethoden werd in 2018 geëerd met de toekenning van de Nobelprijs voor Scheikunde aan Frances Arnold voor de evolutie van enzymen, en George Smith en Gregory Winter voor faagweergave. [18]

Bioorthogonale reacties

Succesvolle labeling van een molecuul van belang vereist specifieke functionalisering van dat molecuul om chemospecifiek te reageren met een optische probe. Om een ​​labelingsexperiment als robuust te beschouwen, moet die functionalisering het systeem minimaal verstoren. [19] Helaas is het vaak moeilijk om aan deze eisen te voldoen. Veel van de reacties die normaal beschikbaar zijn voor organische chemici in het laboratorium, zijn niet beschikbaar in levende systemen. Water- en redoxgevoelige reacties zouden niet doorgaan, reagentia die vatbaar zijn voor nucleofiele aanvallen zouden geen chemospecificiteit bieden, en reacties met grote kinetische barrières zouden niet genoeg energie vinden in de relatief lage warmte-omgeving van een levende cel. Zo hebben scheikundigen onlangs een panel van bioorthogonale chemie ontwikkeld die chemospecifiek verloopt, ondanks het milieu van afleidende reactieve materialen in vivo.

De koppeling van een sonde aan een van belang zijnd molecuul moet binnen een redelijk kort tijdsbestek plaatsvinden, daarom zou de kinetiek van de koppelingsreactie zeer gunstig moeten zijn. Klikchemie is zeer geschikt om deze niche te vullen, aangezien klikreacties snel, spontaan, selectief en hoogproductief zijn. [20] Helaas wordt de meest bekende "klikreactie", een [3+2] cycloadditie tussen een azide en een acyclische alkyn, door koper gekatalyseerd, wat een serieus probleem vormt voor gebruik in vivo vanwege de toxiciteit van koper. [21] Om de noodzaak van een katalysator te omzeilen, introduceerde Carolyn R. Bertozzi's laboratorium inherente spanning in de alkynsoort door een cyclische alkyn te gebruiken. In het bijzonder reageert cyclooctyn met azido-moleculen met onderscheidende kracht. [22]

De meest gebruikelijke methode om bioorthogonale reactiviteit in een doelbiomolecuul te installeren, is door middel van metabole labeling. Cellen worden ondergedompeld in een medium waar de toegang tot voedingsstoffen beperkt is tot synthetisch gemodificeerde analogen van standaardbrandstoffen zoals suikers. Als gevolg hiervan worden deze gewijzigde biomoleculen op dezelfde manier in de cellen opgenomen als de ongewijzigde metabolieten. Vervolgens wordt een sonde in het systeem opgenomen om het lot van de gewijzigde biomoleculen in beeld te brengen. Andere methoden van functionalisering omvatten enzymatisch invoegen van aziden in eiwitten, [23] en het synthetiseren van fosfolipiden geconjugeerd aan cyclo-octynen. [24]

Ontdekking van biomoleculen door middel van metagenomics

De vooruitgang in moderne sequencing-technologieën aan het eind van de jaren negentig stelde wetenschappers in staat om DNA van gemeenschappen van organismen in hun natuurlijke omgeving ("eDNA") te onderzoeken, zonder individuele soorten in het laboratorium te kweken. Deze metagenomische benadering stelde wetenschappers in staat een brede selectie van organismen te bestuderen die voorheen niet werden gekarakteriseerd, deels vanwege een incompetente groeiconditie. Bronnen van eDNA zijn onder meer bodem, oceaan, ondergrond, warmwaterbronnen, hydrothermale bronnen, poolijskappen, hypersaline-habitats en omgevingen met extreme pH. [25] Van de vele toepassingen van metagenomica onderzochten onderzoekers zoals Jo Handelsman, Jon Clardy en Robert M. Goodman metagenomische benaderingen voor de ontdekking van biologisch actieve moleculen zoals antibiotica. [26]

Screeningsstrategieën voor functionele of homologie zijn gebruikt om genen te identificeren die kleine bioactieve moleculen produceren. Functionele metagenomische studies zijn ontworpen om te zoeken naar specifieke fenotypes die geassocieerd zijn met moleculen met specifieke kenmerken. Aan de andere kant zijn homologie-metagenomische studies ontworpen om genen te onderzoeken om geconserveerde sequenties te identificeren die eerder zijn geassocieerd met de expressie van biologisch actieve moleculen. [27]

Functionele metagenomische studies maken de ontdekking mogelijk van nieuwe genen die coderen voor biologisch actieve moleculen. Deze assays omvatten top-agar-overlay-assays waarbij antibiotica zones van groeiremming tegen testmicroben genereren, en pH-assays die kunnen screenen op pH-verandering als gevolg van nieuw gesynthetiseerde moleculen met behulp van een pH-indicator op een agarplaat. [28] Substraat-geïnduceerde genexpressiescreening (SIGEX), een methode om te screenen op de expressie van genen die worden geïnduceerd door chemische verbindingen, is ook gebruikt om te zoeken naar genen met specifieke functies. [28] Op homologie gebaseerde metagenomische studies hebben geleid tot een snelle ontdekking van genen met homologe sequenties als de eerder bekende genen die verantwoordelijk zijn voor de biosynthese van biologisch actieve moleculen. Zodra de genen zijn gesequenced, kunnen wetenschappers duizenden bacteriële genomen tegelijkertijd vergelijken. [27] Het voordeel ten opzichte van functionele metagenomische testen is dat homologie-metagenomische studies geen gastheerorganismesysteem nodig hebben om de metagenomen tot expressie te brengen, dus deze methode kan mogelijk de tijd besparen die wordt besteed aan het analyseren van niet-functionele genomen. Deze leidden ook tot de ontdekking van verschillende nieuwe eiwitten en kleine moleculen. [29] Bovendien is een in silico onderzoek van de Global Ocean Metagenomic Survey vond 20 nieuwe lantibiotische cyclasen. [30]

Kinasen Bewerken

Posttranslationele modificatie van eiwitten met fosfaatgroepen door kinasen is een belangrijke regelgevende stap in alle biologische systemen. Fosforyleringsgebeurtenissen, hetzij fosforylering door eiwitkinasen of defosforylering door fosfatasen, resulteren in eiwitactivering of -deactivering. Deze gebeurtenissen hebben invloed op de regulatie van fysiologische paden, waardoor het vermogen om deze paden te ontleden en te bestuderen een integraal onderdeel is van het begrijpen van de details van cellulaire processen. Er bestaan ​​een aantal uitdagingen - namelijk de enorme omvang van het fosfoproteoom, de vluchtige aard van fosforyleringsgebeurtenissen en gerelateerde fysieke beperkingen van klassieke biologische en biochemische technieken - die de vooruitgang van kennis op dit gebied hebben beperkt. [31]

Door het gebruik van modulatoren van eiwitkinasen met kleine moleculen hebben chemisch biologen een beter begrip gekregen van de effecten van eiwitfosforylering. Niet-selectieve en selectieve kinaseremmers, zoals een klasse van pyridinylimidazoolverbindingen [32] zijn bijvoorbeeld krachtige remmers die bruikbaar zijn bij de dissectie van MAP-kinase-signaleringsroutes. Deze pyridinylimidazoolverbindingen werken door zich te richten op de ATP-bindende pocket. Hoewel deze benadering, evenals verwante benaderingen, [33] [34] met kleine aanpassingen, in een aantal gevallen effectief is gebleken, missen deze verbindingen voldoende specificiteit voor meer algemene toepassingen. Een andere klasse van verbindingen, op mechanismen gebaseerde remmers, combineert kennis van de kinase-enzymologie met eerder gebruikte remmingsmotieven. Een "bisubstraatanalogon" remt bijvoorbeeld de kinasewerking door zowel de geconserveerde ATP-bindingsholte als een eiwit/peptide-herkenningsplaats op het specifieke kinase te binden. [35] Onderzoeksgroepen gebruikten ook ATP-analogen als chemische probes om kinasen te bestuderen en hun substraten te identificeren. [36] [37] [38]

De ontwikkeling van nieuwe chemische middelen voor het opnemen van fosfomimetische aminozuren in eiwitten heeft een belangrijk inzicht gegeven in de effecten van fosforyleringsgebeurtenissen. Fosforyleringsgebeurtenissen zijn typisch bestudeerd door een geïdentificeerde fosforyleringsplaats (serine, threonine of tyrosine) te muteren tot een aminozuur, zoals alanine, dat niet kan worden gefosforyleerd. Deze technieken hebben echter beperkingen en chemische biologen hebben verbeterde manieren ontwikkeld om eiwitfosforylering te onderzoeken. Door fosfo-serine, fosfo-threonine of analoge fosfonaat-nabootsers in inheemse eiwitten te installeren, kunnen onderzoekers in vivo studies uitvoeren om de effecten van fosforylering te onderzoeken door de tijd dat een fosforylatie plaatsvindt te verlengen, terwijl de vaak ongunstige effecten van mutaties worden geminimaliseerd . Tot expressie gebrachte eiwitligatie is bewezen succesvolle technieken te zijn voor het synthetisch produceren van eiwitten die fosfomimetische moleculen aan beide uiteinden bevatten. [9] Bovendien hebben onderzoekers onnatuurlijke aminozuurmutagenese toegepast op gerichte plaatsen binnen een peptidesequentie. [39] [40]

Vooruitgang in de chemische biologie is ook verbeterd ten opzichte van klassieke technieken voor het afbeelden van kinase-actie. De ontwikkeling van peptide-biosensoren - peptiden die ingebouwde fluoroforen bevatten, verbeterde bijvoorbeeld de temporele resolutie van in vitro bindingsassays. [41] Een van de meest bruikbare technieken om de werking van kinase te bestuderen is Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET). Om FRET te gebruiken voor fosforyleringsonderzoeken, worden fluorescerende eiwitten gekoppeld aan zowel een fosfoaminozuurbindend domein als een peptide dat kan worden gefosforyleerd. Bij fosforylering of defosforylering van een substraatpeptide treedt een conformationele verandering op die resulteert in een verandering in fluorescentie. [42] FRET is ook gebruikt in combinatie met Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (FLIM) [43] of fluorescent geconjugeerde antilichamen en flowcytometrie [44] om kwantitatieve resultaten te leveren met een uitstekende temporele en ruimtelijke resolutie.

Biologische fluorescentie Bewerken

Chemische biologen bestuderen vaak de functies van biologische macromoleculen met behulp van fluorescentietechnieken. Het voordeel van fluorescentie ten opzichte van andere technieken ligt in de hoge gevoeligheid, niet-invasiviteit, veilige detectie en het vermogen om het fluorescentiesignaal te moduleren. In de afgelopen jaren hebben de ontdekking van groen fluorescerend eiwit (GFP) door Roger Y. Tsien en anderen, hybride systemen en kwantumstippen het mogelijk gemaakt om de locatie en functie van eiwitten nauwkeuriger te beoordelen. [45] Er worden drie hoofdtypen fluoroforen gebruikt: kleine organische kleurstoffen, groene fluorescerende eiwitten en kwantumdots. Kleine organische kleurstoffen zijn meestal minder dan 1 kDa en zijn gemodificeerd om de fotostabiliteit en helderheid te vergroten en zelfdovend te verminderen. Quantum dots hebben zeer scherpe golflengten, een hoog molair absorptievermogen en kwantumopbrengst. Zowel organische kleurstoffen als kwantumkleurstoffen hebben niet het vermogen om het betreffende eiwit te herkennen zonder de hulp van antilichamen, daarom moeten ze immunolabeling gebruiken. Fluorescerende eiwitten zijn genetisch gecodeerd en kunnen worden gefuseerd met uw eiwit van belang. Een andere genetische tagging-techniek is het tetracysteine ​​biarseensysteem, dat wijziging van de beoogde sequentie vereist die vier cysteïnes omvat, die membraanpermeabele biarsenische moleculen, de groene en rode kleurstoffen "FlAsH" en "ReAsH", met picomolaire affiniteit binden. Zowel fluorescerende eiwitten als biarsenisch tetracysteïne kunnen tot expressie worden gebracht in levende cellen, maar vertonen grote beperkingen in ectopische expressie en kunnen functieverlies veroorzaken.

Fluorescerende technieken zijn gebruikt om een ​​aantal eiwitdynamica te beoordelen, waaronder eiwittracking, conformationele veranderingen, eiwit-eiwitinteracties, eiwitsynthese en -turnover, en enzymactiviteit, onder andere. Drie algemene benaderingen voor het meten van de netto-herverdeling en diffusie van eiwitten zijn: single-particle tracking, correlatiespectroscopie en fotomarkeermethoden. Bij het volgen van één deeltje moet het individuele molecuul zowel helder als dun genoeg zijn om van de ene video naar de andere te worden gevolgd. Correlatiespectroscopie analyseert de intensiteitsfluctuaties als gevolg van migratie van fluorescerende objecten in en uit een klein volume in het brandpunt van een laser. Bij fotomarkering kan een fluorescerend eiwit worden gedequencheerd in een subcellulair gebied met behulp van intense lokale verlichting en kan het lot van het gemarkeerde molecuul direct worden afgebeeld. Michalet en collega's gebruikten kwantumstippen voor het volgen van één deeltje met behulp van biotine-kwantumstippen in HeLa-cellen. [46] Een van de beste manieren om conformationele veranderingen in eiwitten te detecteren, is door het eiwit van belang te labelen met twee fluoroforen die zich dicht bij elkaar bevinden. FRET zal reageren op interne conformatieveranderingen die het gevolg zijn van heroriëntatie van de ene fluorofoor ten opzichte van de andere. Men kan ook fluorescentie gebruiken om enzymactiviteit te visualiseren, meestal door gebruik te maken van een quenched activity based proteomics (qABP). Covalente binding van een qABP aan de actieve plaats van het beoogde enzym zal direct bewijs leveren of het enzym verantwoordelijk is voor het signaal bij afgifte van de quencher en het herwinnen van fluorescentie. [47]


Moleculaire biologie

Onze redacteuren zullen beoordelen wat je hebt ingediend en bepalen of het artikel moet worden herzien.

Moleculaire biologie, wetenschapsgebied dat zich bezighoudt met het bestuderen van de chemische structuren en processen van biologische fenomenen waarbij de basiseenheden van het leven, moleculen, betrokken zijn. Het vakgebied van de moleculaire biologie is vooral gericht op nucleïnezuren (bijv. DNA en RNA) en eiwitten - macromoleculen die essentieel zijn voor levensprocessen - en hoe deze moleculen op elkaar inwerken en zich binnen cellen gedragen. Moleculaire biologie ontstond in de jaren dertig van de vorige eeuw en is vandaag de dag nog steeds nauw verbonden met die gebieden.

Er zijn verschillende technieken ontwikkeld voor moleculaire biologie, hoewel onderzoekers in het veld ook methoden en technieken kunnen gebruiken die eigen zijn aan de genetica en andere nauw verwante gebieden. In het bijzonder probeert de moleculaire biologie de driedimensionale structuur van biologische macromoleculen te begrijpen door middel van technieken zoals röntgendiffractie en elektronenmicroscopie. De discipline probeert met name de moleculaire basis van genetische processen te begrijpen. Moleculair biologen brengen de locatie van genen op specifieke chromosomen in kaart, associëren deze genen met bepaalde karakters van een organisme en gebruiken genetische manipulatie (recombinante DNA-technologie) om specifieke genen. Deze benaderingen kunnen ook technieken omvatten zoals polymerasekettingreactie, western blotting en microarray-analyse.

In de beginperiode van de jaren veertig hield de moleculaire biologie zich bezig met het ophelderen van de driedimensionale basisstructuur van eiwitten. Door toenemende kennis van de structuur van eiwitten in het begin van de jaren vijftig kon de structuur van deoxyribonucleïnezuur (DNA) - de genetische blauwdruk die in alle levende wezens wordt aangetroffen - in 1953 worden beschreven. Verder onderzoek stelde wetenschappers in staat om een ​​steeds gedetailleerdere kennis te krijgen, niet alleen van DNA en ribonucleïnezuur (RNA), maar ook van de chemische sequenties in deze stoffen die de cellen en virussen instrueren om eiwitten te maken.

Moleculaire biologie bleef een pure wetenschap met weinig praktische toepassingen tot de jaren zeventig, toen bepaalde soorten enzymen werden ontdekt die DNA-segmenten in de chromosomen van bepaalde bacteriën konden knippen en recombineren. De resulterende recombinant-DNA-technologie werd een van de meest actieve takken van de moleculaire biologie omdat het de manipulatie mogelijk maakt van de genetische sequenties die de basiskenmerken van organismen bepalen.


Wat betekent de (-) in de molecuulnaam? - Biologie

de tak van de biologie die de macromoleculen van het leven bestudeert, zoals eiwitten, lipoproteïnen en nucleïnezuren

de tak van de biologie bestudeert de manipulatie van de genetische sequentie van DNA

de technologie van genmanipulatie

Princeton's WordNet (0.00 / 0 stemmen) Beoordeel deze definitie:

de tak van de biologie die de structuur en activiteit bestudeert van macromoleculen die essentieel zijn voor het leven (en vooral met hun genetische rol)

Freebase (0.00 / 0 stemmen) Beoordeel deze definitie:

Moleculaire biologie is de tak van de biologie die zich bezighoudt met de moleculaire basis van biologische activiteit. Dit veld overlapt met andere gebieden van biologie en chemie, met name genetica en biochemie. Moleculaire biologie houdt zich voornamelijk bezig met het begrijpen van de interacties tussen de verschillende systemen van een cel, inclusief de interacties tussen de verschillende soorten DNA, RNA en eiwitbiosynthese, en het leren hoe deze interacties worden gereguleerd. William Astbury, die in 1961 in Nature schreef, beschreef de moleculaire biologie als:

U.S. National Library of Medicine (0.00 / 0 stemmen) Beoordeel deze definitie:

Een discipline die zich bezighoudt met het bestuderen van biologische fenomenen in termen van de chemische en fysische interacties van moleculen.


Reagentia kunnen verbindingen of mengsels zijn. In de organische chemie zijn de meeste kleine organische moleculen of anorganische verbindingen. Voorbeelden van reagentia zijn onder meer Grignard-reagens, Tollens-reagens, Fehling-reagens, Collins-reagens en Fenton's reagens. Een stof kan echter wel als reagens worden gebruikt zonder dat het woord "reagens" in de naam voorkomt.

De term reagens wordt vaak gebruikt in plaats van reactant, maar een reagens hoeft niet noodzakelijkerwijs in een reactie te worden verbruikt zoals een reactant zou zijn. Een katalysator is bijvoorbeeld een reagens maar wordt niet bij de reactie verbruikt. Een oplosmiddel is vaak betrokken bij een chemische reactie, maar het wordt beschouwd als een reagens, niet als een reactant.


Molecuul

Misschien werken bepaalde gennetwerken en signaalmoleculen als individuen op celniveau, terwijl andere verspreid zijn tussen cellen.

Opvallend is dat als de vliegen antioxidanten krijgen die deze moleculen neutraliseren, het niet uitmaakt of ze nooit meer slapen.

Ze kunnen de lucht parfumeren door kleine moleculen vrij te geven die misschien naar aardbeien ruiken.

Terwijl water opwarmt, bewegen individuele watermoleculen steeds sneller.

Ionen - moleculen die een lading hebben - bewegen tussen deze elektroden in een materiaal dat een elektrolyt wordt genoemd.

Elk type atoom en molecuul heeft zijn eigen unieke spectrum, volgens de regels van de kwantummechanica.

Het richt zich specifiek op een molecuul genaamd VEGF dat signalen verzendt die de groei van bloedvaten bevorderen.

En die voorbeelden zijn een molecuul in de atoombom van internet.

Elk fructosemolecuul in sucrose daarentegen is gebonden aan een glucose.

Een molecuul koolstofdioxide houdt warmte vast, stralingswarmte, het langegolfeinde van het spectrum.

Pete, nadat hij het laatste hatelijke molecuul had weggegooid, zette zijn kleine vezelmotoren om en begon naar binnen te trekken.

Verdraagt ​​de ziel die ons bezielt niet hetzelfde recht als elke molecule zuurstof, stikstof of ijzer?

Het vreemde eiwit wordt veranderd door het molecuul in zijn eenvoudigste delen te splitsen en ze vervolgens in de gewenste vorm te recombineren.

Elk molecuul zilverchromaat vormt twee zilverionen wanneer het wordt geïoniseerd.

Dit brengt selenofeen meer verwant aan pyrrool dan thiofeen, maar de groep -NH- in het molecuul pyrrool is een auxochroom.


De moleculaire biologie van kanker

Het is nu bekend dat het proces waarbij normale cellen progressief worden getransformeerd tot maligniteit, de opeenvolgende verwerving van mutaties vereist die optreden als gevolg van schade aan het genoom. Deze schade kan het gevolg zijn van endogene processen zoals fouten in de replicatie van DNA, de intrinsieke chemische instabiliteit van bepaalde DNA-basen of van een aanval door vrije radicalen die tijdens het metabolisme worden gegenereerd. DNA-schade kan ook het gevolg zijn van interacties met exogene agentia zoals ioniserende straling, UV-straling en chemische kankerverwekkende stoffen. Cellen hebben middelen ontwikkeld om dergelijke schade te herstellen, maar om verschillende redenen treden fouten op en worden permanente veranderingen in het genoom, mutaties, geïntroduceerd. Sommige inactiverende mutaties komen voor in genen die verantwoordelijk zijn voor het behoud van de genomische integriteit, wat de verwerving van extra mutaties vergemakkelijkt. Deze recensie probeert eerst bronnen van mutatieschade te identificeren om de basisoorzaken van kanker bij de mens te identificeren. Door een goed begrip van de oorzaak kan preventie mogelijk zijn. The evolution of the normal cell to a malignant one involves processes by which genes involved in normal homeostatic mechanisms that control proliferation and cell death suffer mutational damage which results in the activation of genes stimulating proliferation or protection against cell death, the oncogenes, and the inactivation of genes which would normally inhibit proliferation, the tumor suppressor genes. Finally, having overcome normal controls on cell birth and cell death, an aspiring cancer cell faces two new challenges: it must overcome replicative senescence and become immortal and it must obtain adequate supplies of nutrients and oxygen to maintain this high rate of proliferation. This review examines the process of the sequential acquisition of mutations from the prospective of Darwinian evolution. Here, the fittest cell is one that survives to form a new population of genetically distinct cells, the tumor. This review does not attempt to be comprehensive but identifies key genes directly involved in carcinogenesis and demonstrates how mutations in these genes allow cells to circumvent cellular controls. This detailed understanding of the process of carcinogenesis at the molecular level has only been possible because of the advent of modern molecular biology. This new discipline, by precisely identifying the molecular basis of the differences between normal and malignant cells, has created novel opportunities and provided the means to specifically target these modified genes. Whenever possible this review highlights these opportunities and the attempts being made to generate novel, molecular based therapies against cancer. Successful use of these new therapies will rely upon a detailed knowledge of the genetic defects in individual tumors. The review concludes with a discussion of how the use of high throughput molecular arrays will allow the molecular pathologist/therapist to identify these defects and direct specific therapies to specific mutations.


Bekijk de video: Les 6: Moleculaire stoffen, molecuulmassa en massapercentage (Januari- 2022).