Самый важный принцип в работе человеческого организма

В этом цикле мы будем говорить о физиологии человека. Постараюсь писать так, чтобы те, кто только в общих чертах помнят школьную программу по биологии, всё поняли, а те, кто знает много - структурировали свои знания.

Итак, начнем, так сказать, с базы и основных идей. Пожалуй, самый важный принцип в физиологии - принцип отрицательной обратной связи. Его суть очень проста: увеличение чего-то запускает процессы, которые приводят уменьшению этого чего-то. Отрицательная обратная связь работает и на уровне клетки, и на уровне всего организма, за счет нее в крови поддерживается определенная концентрация глюкозы. В целом, этот принцип обеспечивает гомеостаз: изменения, вносимые в систему организма, компенсируются, поэтому организм находится в устойчивом равновесии. Особенно часто принцип отрицательной обратной связи реализуется в эндокринной системе. Например, гипоталамус вырабатывает гормон тиреолиберин (TRH), в ответ на это гипофиз вырабатывает тиреотропный гормон (TSH), и в ответ на него вырабатываются гормоны щитовидной железы (T3, T4). Эти гормоны не только регулируют метаболизм, но и уменьшают выработку тиреолиберина гипоталамусом, поэтому уровень этих гормонов остается на постоянном уровне. Чтобы стало понятнее, можно представить, что различные параметры организма - это шарики, которые находятся в углублении. При попытке толкнуть шарик наверх увеличивается сила, тянущая его обратно - вниз.

Однако эта ямка находится на вершине холма, и если изменения слишком значительны, организм "идет в разнос": шарик скатывается. Здесь в игру вступает положительная обратная связь, она важна при развитии заболеваний. В редких случаях положительная обратная связь - это нормальный процесс: например, за счет нее запускается беременность.

#Человек #цикл

Муха-журчалка: такой хоботок ей нужен для питания нектаром цветов с глубоким венчиком - вьюнка и медуницы

​​Кофеин — яд, ноотроп и ингибитор голода

Многие из нас начинают день с чашки кофе, но задумывались ли вы о том, зачем нужен кофеин растениям, из которых его получают?

Прежде всего, кофеин в высоких концентрациях — это хороший инсектицид. Растения, которые используются для приготовлениях бодрящих напитков (чай, кофе, гуарана), так его и используют — чтобы насекомые их не съели.

Но кофеин также может защитить растения от более крупных поедателей - жвачных животных. И, нет, они не умирают, съев листочек чайного куста — их масса слишком большая, чтобы это так работало. Здесь в игру вступает другой эффект кофеина — подавление голода. Вы, возможно, замечали, что после выпитой чашки кофе есть не хочется, — так вот, это оно. Животные, которые начинают жевать чайный куст, чувствуют тоже самое и перестают есть растение, содержащее кофеин.

Но кофеин используется растениями не только для защиты, но и для обучения! Кого же? Дело в том, что в нектаре некоторых цветов содержится немного кофеина, и в таких концентрациях он не вреден для насекомых-опылителей, а, наоборот, способствует запоминанию пути до цветков. Ученые обнаружили, что аденозиновых рецепторов, на которые действует кофеин, у насекомых много в грибовидных телах — отделе мозга, отвечающем за память. У человека аналогичную функцию выполняет гиппокамп, и там тоже много аденозиновых рецепторов! Так что кофеин действительно может помочь при подготовке к сессии :)

За что дали Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2021?

Сегодня были объявляены лауреаты нобелевской премии — Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян открыли новый механо-чувствительный ионный канал, отвечающий за рецепцию механического воздействия у человека.

Представьте, что вы идете босиком по лужайке в жаркий летний день. Вы можете почувствовать тепло солнца, ласку ветра и каждую травинку под вашими ногами. Вся эта информация о температуре, прикосновениях, давлении необходима нашему организму для адаптации к постоянно меняющейся окружающей среде. Но каким образом тело получает и обрабатывает эти сигналы?

Этот вопрос исследуется уже давно: в 1944 году Джозеф Эрлангер и Герберт Гассер получили Нобелевскую премию за открытие различных типов сенсорных нервных волокон, которые реагируют на различные стимулы, например, в ответ на болезненное или безболезненное прикосновение. С тех пор было продемонстрировано, что разные нервные клетки специализированы для обнаружения и передачи разных типов стимулов — это позволяет нам тонко воспринимать среду.

Дальше — жарче! Во второй половине 1990-х годов Дэвид Джулиус и его коллеги открыли терморецептор TRPV1, который также реагировал на капсаицин. Исследователи взяли РНК, синтезировали соответствующую ей ДНК и in vitro экспрессировали различные гены чувствительных клеток, пока не обнаружили то, что искали — реакцию в ответ на добавление капсаицина.

Напомним, что по РНК, находящейся в клетке, можно выделить активные именно в данной ткани гены, но в дальнейшем удобнее работать с ДНК: поэтому ученые часто синтезируют комплементарную ДНК по матрице РНК клетки, и этот процесс называется обратная транскрипция.

Позже был также обнаружен терморецептор TPRV8, чувствительный к ментолу. В общем, когда вы едите острое блюдо или мятную конфету, ваш язык действительно чувствует тепло и холод рецепторами TPRV, то есть капсаицин и ментол обманывают наш организм.

В то время как механизмы рецепции тепла в человеческом организме постепенно уточнялись, открывались всё новые рецепторы, но восприятие механического воздействия по-прежнему оставалось загадкой. Были открыты механорецепторы у бактерий, но поиск рецепторов у позвоночных не увенчался успехом. Патапутян и его коллеги впервые идентифицировали такие у человека, назвав их Piezo1 и Piezo2.

Сначала была выведена линия клеток, которые реагировали на механические стимулы, затем было выделено 72 гена-кандидата, кодирующих ионные каналы. Эти гены были активированы один за другим, и, наконец, идентифицированы новые механочувствительные ионные каналы. Пока остается вопросом, в чём заключается функциональное различие Piezo1 и Piezo2, и это ещё предстоит исследовать :)

#статья
#новости
#Биохимия
#Человек

Это - летучая мышь с невероятно длинным языком Anoura fistulata: длина её языка превышает длину тела. Эта летучая мышь питается нектаром, и такой язык нужен, чтобы доставать нектар даже из самых глубоких венчиков. Среди растений, нектаром которых питается эта летучая мышь - Centropogon nigricans их семейства колокольчиковых, который имеет настолько длинный венчик, что только данный вид мыши может его опылить. Такая специализация под одного конкретного опылителя редка для цветковых растений, но это именно такой случай.
#картинка

Как вы поняли, мы выходим из анабиоза (кстати, читайте пост об этом процессе), причем в новом формате - у нас теперь целая команда авторов, так что будем радовать вас интересным глоубоким контентом чаще и регулярнее! После большого перерыва восстановить просмотры очень сложно, поэтому у меня есть огромная просьба ко всем, кто это читает — поделитесь ссылкой на канал со своими знакомыми, которым это может быть интересно, нам очень важна ваша поддеркжка. Если неловко просто рекламировать нас — отправьте новость о том, кому и за что дали Нобелевскую премию по физиологии и медицине (мы, кстати, первые рассказали об этом подробно, понятно и на русском). А сейчас - статья от Анастасии Яниной :)

Феромоны, или «Любовь с первого вдоха»

Не счесть количества русских народных сказок, в которых упоминается приворотное зелье. «Добавьте лапку лягушки, трёх тараканов, слезу чёрной кошки, собранную в первый день уходящей луны...» Согласитесь, список «традиционных» ингредиентов не очень-то привлекателен, но ради обещанного чудодейственного эффекта можно пойти и на такие... жертвы.
Но что, если мы отойдём от фольклора и поговорим о «волшебном коктейле», способном подсобить в любовных делах не хуже, чем вышеупомянутое зелье? Да, речь пойдёт о феромонах.

Феромоны — это собирательное название веществ, выделяемых некоторыми видами животных, которые способны изменять физиологическое и эмоциональное состояние других особей того же вида. Феромоны продуцируются экзокринными железами. Они существенно похожи на гормоны, за исключением того, что вместо циркуляции в крови, они выбрасываются наружу.

Сам термин появился в 1959 году, выделить же феромоны удалось уже в 1960. Ничтожно малое количество первого образца (всего 4 мг), являющегося афродизиаком, веществом, привлекающим особей того же вида и стимулирующим половое влечение, было выделено из желёз нескольких десятков тысяч самок шелкопряда. Назвали его бомбикол от
латинского названия шелкопряда, Bombyx mori.

В настоящее время количество изученных феромонов достигает нескольких тысяч.
По своему воздействию их разделяют на два основных типа: релизеры и праймеры.
Релизеры направлены на какую-то мгновенную реакцию. Именно к ним относятся феромоны, отвечающие за привлечение партнёра.
Праймеры формируют определённое поведение и влияют на развитие других особей. В качестве примера можно рассмотреть фермент (9-оксо-2Е-деценовая кислота), который выделяет пчелиная матка, для регуляции поведения своих «подопечных». Он способен подавлять половое развитие других пчёл-самок, что превращает их в рабочих пчёл.

Как оказалось, сексуальные феромоны были лишь началом. Сейчас известно, что существуют феромоны, обладающие самыми различными функциями: феромоны страха и тревоги (торибоны), феромоны полового созревания (гамофионы), феромоны поведения (этофионы) и многие-многие другие!

Ввиду достаточно сложных поведенческих реакций феромоны позвоночных изучены слабо. Исследователи отмечают, что поведение высших млекопитающих, в том числе и человека, подчинено многим факторам, и феромоны не играют решающей роли в его регуляции. Их роль у людей остается неопределенной, поскольку у взрослых нет функционирующего вомероназального органа, который обрабатывает сигналы феромонов у животных.
Весьма интересен тот факт, что феромоны также могут играть роль в выборе партнера, который является “диссортативным” в отношении человеческого лейкоцитарного антигена (HLA).

HLA представляет из себя белковый комплекс на поверхности клетки. Он отвечает за распознавание чужеродных белков и их дальнейшую презентацию клеткам иммунитета, то есть, фактически, отвечает за иммунный ответ организма. Согласно одной из эволюционных гипотез, выгодней спариваться с партнерами, у которых главный комплекс гистосовместимости отличается от собственного как можно сильнее. Это способствует повышению разнообразия, а значит, и потомство будет более способным к оказанию сопротивления различным патогенам.

Таким образом, хотелось бы подвести итог. Несмотря на огромное количество парфюмерной продукции, обещающей «мгновенную привлекательность среди представителей противоположного пола», говорить о неоспоримой правдивости написанного на этикетке мы не можем. Безусловно, некоторые из них содержат андростенон, который является самым мощным веществом из тех, которые призваны повышать сексуальное влечение. Но действительно ли он работает так, как обещают создатели?
Учёным предстоит провести ещё немало экспериментов, дабы понять, насколько всё-таки существенно влияние этих «ароматов любви» на нас, людей разумных, людей, давно не верящих в сказки, но живущих с этими, как оказывается, «не сказочными сказками» бок-о-бок.

#статья
#Человек

Как светлячки превращают энергию химических связей в свет?

Все мы знаем о способности светлячков светится, но как это проиходит с точки зрения биохимии? Важно отметить, что биолюминисценция отличается флюоресценции тем, что свечение происходит само по себе, а не в ответ на возбуждение светом. Но откуда берется энергия и каким образом она преобразуется в фотоны? Давайте разбираться.

Как всегда, источник энергии — АТФ, универсальная энергетическая валюта клетки. Но она используется для излучения не напрямую: в качестве посредника используется люциферин. Энергия запасается следующим образом: люциферин активируется с помощью АТФ, превращаясь в люцифериладенилацетат. То есть, от АТФ отщепляется пирофосфат (две фосфатные группы), а оставшийся АМФ соединяется с люциферином. Отщепление пирофосфата, а не просто фосфатной группы, обеспечивает лучшее протечение реакции с точки зрения химического равновесия, так как пирофосфат бытро расщепляется до неорганического фосфата, его в клетке очень мало.

После образования люциферилацетата в игру вступает главный герой биолюминисценции — фермент люцифераза. Именно этот белок обеспечивает свечение: в присутстсвии молекулярного кислорода люцифераза катализирует окислительное декарбоксилирование люцеиферилацетата до оксилюциферина. В ходе окисления образуется промежуточное соединение, электроны которого находятся в вобужденном состоянии, "лишняя" энергия высвобождается в виде фотона. Затем оксилюциферин восстаналвается до люциферина, и он готов к использованию вновь!

Слишком много умных слов? Не бойтесь ;) Говоря проще, молекула люцеферина окисляется, в процессе окисления излучается свет, а затем люциферин восстанавливается до исходного состояния. Этот механизм принципиально отличается, от, например, свечения знаменитого GFP: фотон испускается в ходе химических превращений небольшой молекулы люциферина, в то время как зеленый флюоресцентный белок светится за счет изменения собственной конформации, ему не нужно "топливо" вроде люцеферина.

Биолюминесценция — это не только красиво, но и полезно! В лаборатории ученые используют люцеферин для измерения малых количеств ATP в клетке. Ну а чтобы БиоЛогика продолжала освещать (освещать!) интересные биологические вопросы, мы просим вас поделиться ссылкой на эту статью в ваших социальных сетях, чтобы энергия у авторов не кончилась :) Это действительно важно, нас мотивирует каждый просмотр и каждый новый подписчик.

#мем
(не баян, а классика!)

До какого предела можно терять части тела?

Всем известно, что если неаккуратно дернуть ящерку за хвост, то она обидится и убежит, но чтобы нападающий не обижался в ответ, она оставит подарок — свой красивый и переливающийся яркими красками хвост. Это явление называется аутотомией (дословно с греческого — саморезка), то есть добровольное жертвование органов ради спасения. Однако, у всего есть предел. Или все-таки не у всего?

Давайте разбираться. Для начала стоит понять, что не только у ящериц есть это чудесное явление аутотомии, но у существ внешне очень похожих на них — саламандр. Однако, как известно, саламандры — амфибии, а следовательно организованы примитивнее (не в обиду фанатам амфибий). Из-за этого у них больше стволовых клеток: восстанавливаться получается гораздо быстрее. И эффективнее — например, ящерица, отбросив хвост, не восстанавливает до конца кости в нем (восстановленный хвост ящерицы содержит хрящи), так еще и не проводит его иннервацию — иногда нервные клеточки действительно не восстанавливаются.

Саламандрам повезло больше: их стволовых клеток хватает не только на полное восстановление нервной системы и элементов скелета в хвосте. Саламандры могут полностью восстанавливать конечности, и утрачивать конечности в ходе той же аутотомии благодаря скоплениям стволовых клеток. Этот удивительный механизм показывает невероятную мобильность животных в плане регенерации и их неожиданные свойства.

https://www.youtube.com/watch?v=byLDgtSMI0w

#картинка
#семья_аминокислот
Начинаем цикл картинок об аминокислотах как персонажах :) Всего будет 20 постов (или 22?), подписывайтесь, если вдруг еще не!

У нас вновь 1000 подписчиков, спасибо огромное всем! Дальше — больше :) В это воскресенье я на своем ютуб-канале проведу стрим, где расскажу о лабораторной практике по биологии в европейском университете, в котором я учусь, планах по развитию БиоЛогики, конкурсе научпопа БиоМол текст и многом другом. Будет интересно! А еще подписывайтесь на мой телеграм-канал "Перспектива". Там будет много полезного о поступлении зарубеж, изучении иностранных языков и самообразовании в целом. Подборка бесплатных курсов, полезных каждому, от лучших университетов мира — уже на канале!

Традиционный воскресный стрим! Расскажу о лабораторной практике по биологии в Тарту, своей научно-популярной деятельности и о коварности системы оценок в нашем университете. Будет интересно — подключайтесь и общайтесь :) Чтобы не проппустить, обязательно жмите лайк и колокольчик!
https://youtu.be/1V7fnb8o1Zo
Вопросы уже можно оставлять здесь:
https://new.donatepay.ru/@786949

Как счастье передвигается по мозгу?

Эндорфины – специальные вещества в нашем мозге, которые называют "нейромедиаторы счастья". На самом деле, они не только отвечают за эйфорию, но и являются важными естественнымми обезболивающими: на входе в спинной и головной мозг специальные клетки выделяют эндорфины, чтобы слишком слабые болевые сигналы не доходили до мозга, они как бы уменьшают шум.

От морфина и других опиоидов, которые воздействуют на эндорфиновые рецепторы, развивается сильная зависимость. При этом человек испытывает эйфорию, так как боль уменьшается, но при этом клетки как бы привыкают к тому, что эндорфиновые рецепторы стимулируются, поэтому чувствительность к эндорфинам у них снижается. Из-за привыкания рецепторов наркоманы увеличивают дозу вещества, чтобы достигать такого же эффекта. Как вы помните, эндорфины – это обезболивающие, поэтому, если прекратить принимать опиоиды, то в мозг начинают проходить даже слабые болевые сигналы: нервные клетки привыкли к стимуляции эндорфиновых рецепторов, и они не реагируют на подавление слабых сигналов. Снижается барьер чувствительности, из-за отмены приема наркотиков развиваются сильные боли.

Эндорфины отличаются от многих нейромедиаторов по химическому строению: это – пептиды, то есть они состоят из цепочки аминокислот. Чтобы их синтезировать, нужны "машины" для синтеза белка – рибосомы и ядро.

Поэтому они синтезируются в теле нейрона, а потом транспортируются в везикулах по аксону нейрона, чтобы, в последствие, выделиться. Везикулы едут, а, точнее, шагают по специальным рельсам - микротрубочкам (прямо как в том меме).

Напомним, что микротрубочки асимметричны: у них есть плюс (+) и минус (-) конец. Они построены из множества молекул тубулина, которые соединены между собой в цепочку. При этом с плюс конца присоединяются новые тубулины для удлинения микротрубочки, а с минус конца – отваливаются. Этот процесс сборки и разборки микротрубочек, как и многие процессы в клетке регулируются с помощью ГТФ (гуанозинтрифосфатов). Дело в том, что тубулин в трубочках обладает ГТФ-азной активностью, то есть может превращать ГТФ в ГДФ, эти две молекулы обладают разными свойствами. При этом тубулин всегда связывает либо ГТФ, либо ГДФ, но к концу трубочки намного лучше присоединяются тубулины с ГТФ, а тубулины с ГДФ слабее связываются с другими молекулами тубулина. Получается, что к плюс концу приходят тубулины с ГТФ, в трубочке ГТФ превращается в ГДФ, и тубулины отваливаются с другого минус конца.

"Поезда" белки, которые ездят по "рельсам" микротрубочкам – это динеины, которые ездят от плюс конца к минус концу, и кинезины, которые, наоборот, двигаются от минуса к плюсу. У этих транспортных белков есть специальные "ножки", которые связываются с тубулинами микротрубочек и как бы шагают (см. иллюстрацию). Регуляция этого процесса похожа на регуляцию сборки и разборки микротрубочек, но в данном случае используется молекула АТФ, которая превращается в АДФ.