sigmoidal dissosiaatio käyrä hemoglobiini (Hb) ja cooperativity ovat hyvin vaikeita käsitteitä ymmärtää opiskelijoille biokemian in health sciences (kuten opiskelijat, kemian ja biologian pre-lääketieteen opiskelijoille). Hemoglobiinin opetus palvelee biokemian luokkahuoneessa useita tarkoituksia, muun muassa kuvituskuvaa proteiinin sitoutumisesta ja vakaudesta, kuljetuksesta ja kinetiikasta., Tässä mielessä käsitteen alkuperä proteiinin toiminnan ja sen asetuksen solussa on yksi keskeisiä kohtia ehdotetaan innovatiivisia kurssi sekvenssit perustuvat logiikka kemia .

se, että Hb-molekyylin koostuu 4 alayksikön (α1,α2,β1,β2) tekee hapetus helpompaa kuin Hb tulee täyteläisiä hapen kanssa. Selittää tämän, se on tärkeää muistaa, että hydrofobinen sekä ioni-ja vetysidos vuorovaikutusta alayksikön määrittää lopullinen kvaternaarinen rakenne on monimutkainen proteiini., Erityisesti useita ionic joukkovelkakirjojen (klassisesti kutsutaan ”suolaa sillat”) muodostuu erittäin hydrofiilinen tai varautuneita aminohappoja (esim Asp, Glu, Lys, Arg) koossa neljä alayksikön vuonna kvaternaariset rakenne Hb. Hapetus voi tapahtua vain, jos ionisidokset ovat rikki ja polymeeri siirtyy ”jännittynyt” (T) tai alhainen affiniteetti hapen rakenne on ”rento” (R) muodossa. Kun tämä tapahtuu, rauta-atomit voivat antaa optimaalisen stereochemical asema porfyriinin kone, joka mahdollistaa asianmukaisen sitovat happea molekyyli(t)., Enemmän siltoja, jotka ovat rikki, sitä helpompi se on (eli sitova affiniteetti tai −ΔGo lisää) ja uusien molekyylien happea, jopa neljä per molekyyli Hb. Tämä oli yksinkertaistaen, rakenteellinen mekanismi ehdottama M. F. Perutz 70-luvulla, että vaikka kiistänyt jotkut tutkijat, on huomattavasti oikea, joka perustuu uuden kokeellista näyttöä .

Koska sen ensimmäinen painos, Biokemian kirja L. Stryer on esitetty analogian rikkomatta ionic joukkovelkakirjojen ja ruotia lohkon neljä postimerkkejä selitys mekanismi cooperativity., Olen huomannut, että vaikka käytät tätä vastaavasti, opiskelijat ovat edelleen sekava, todennäköisesti koska ”breaking” (leima) on rinnastaa ”sitova” (happea), kaksi verbiä, jotka ovat ristiriitaisia merkityksiä, jotka eivät johda luonnollisesti muodostumista henkinen yhdistys kaksi abstrakteja ajatuksia.

edelleen HB: n opetus keskittyy usein pelkästään molekyylimekanismiin eikä ulotu sen toiminnallisuuteen kehossa., Olen onnistuneesti soveltanut analogisesti vapauttamalla happea eikä sitova, mikä tehokkaasti bridging biokemia (cooperativity) kemiallisia fysiologia (happea dissosiaatio). Kuten kaikki tasapainoja, prosessi on palautuva ja sigmoidal käyrä voi toimia joko tavalla kuin ajatellaan, että X-akseli: Vasemmalta oikealle sitovia happea tai oikealta vasemmalle sen dissosiaatio (Fig. 1). Jälkimmäisessä tapauksessa keuhkojen suuri O2-jännitys (100 mmHg) tarjoaa täyden kylläisyyden., Veren lähtiessä keuhkoista perifeerisiin kudoksiin Hb vapauttaa kuormansa ja oksihemoglobiinin prosentuaalinen määrä vähenee.

KLASSISEN HAPPEA DISSOSIAATIO KÄYRÄ HEMOGLOBIINI

muoto happea dissosiaatio käyrä Hb on sigmoidal, kun taas muut kuljettaa happea molekyylejä (kuten Myoglobiinin) on hyperbolinen. Vain sigmoidal käyrä on tyypillistä osuuskunnan prosessi, joka vapauttaa yhden happimolekyylin muuttaa affiniteetti jäljellä oxygens sidottu muut proteic alayksiköstä., 4-alayksikkö järjestely Hb (α1,α2,β1,β2), toimii saavuttaakseen tietyn toiminnon organismin selkärankaiset, koska se siirtyy äärimmäinen kaltevuus hapen osapaineen (tai hapen jännitys) keuhkoista hypoksinen kudoksiin. Katkoviiva diagonaalinen linjat kuvassa osoittavat, että happea on pakko α/β-alayksiköstä (kuudennen koordinointi kannat Fe2+ – ionien hemi koneita).,

töihin ”cooperativity käänteinen”, joka on todellisuudessa toimiva, eikä rakenteellinen, vastaavasti, annan joitakin opiskelijoita, neljä posti leima neliö lohko ja kertoa heille, että postimerkit ovat neljä molekyylejä happea pakko Hb sisällä punasolujen keuhkoissa, (tässä vaiheessa, I varmista, että he ymmärtävät, että happea tosielämässä on pakko hemoglobiini alayksiköstä, ei toisiaan). Sitten teeskentelen lähteväni matkalle kudoksiin, joissa tarvitaan happea., Kun käsken heidän repiä ensimmäisen leiman kappaleiksi, he tekevät sen tekemällä kaksi viiltoa, joista toinen on vaakasuorassa ja toinen pystysuorassa. Toisen leiman vapauttamiseen tarvitaan vain yksi leikkaus. Ja yhdellä viimeisellä leikkauksella kaksi viimeistä leimaa erotetaan toisistaan. Sitten siirryn dissosiaatiokäyrän kuvaajaan (Kuva., 2) ja kerron heille, että cooperativity tarkoittaa, että julkaisu jokaisen happea Hb alueilla kehon kauemmas ja kauemmas keuhkoihin, helpottaa vapauttamaan kunkin seuraavan molekyyli, ja vähemmän energiaa joka kerta (jos 1 leikkaa = 1 mielivaltainen energian yksikkö, sitten erottaa ensimmäisen, toisen, kolmannen ja neljännen oxygens me tarvitsemme, vastaavasti, 2 kpl, 1 yksikkö, 1/2 yksikön ja 1/2-yksikkö).,

POSTIMAKSU-LEIMA ANALOGISESTI

jotta vapauttaa yhden postimerkkejä lohkon neljä, meidän täytyy tehdä kaksi leikkauksia vapauttamaan ensimmäinen leima, vain yksi leikata vapauttaa toisen, ja final cut julkaisemme kaksi viimeistä postimerkkejä, jolloin jokainen aika tarvitsee ”vähemmän energiaa” tehdä työtä. Samoin happi pysyy tiukasti sidottu hemoglobiini (Hb) keuhkoihin, mutta se vapautetaan asteittain, koska hapen osittainen paine laskee eri kehon kudoksissa., Julkaisun toinen, ja vielä enemmän, joten kolmas happi-molekyyli, vaativat pienempiä laskee painetta, kun Hb-kuljettaa punasolujen liikkuu kauemmas keuhkoihin. Analogisesti, Hb•4O2 olemassa ”neljä leimaa sidottu 4 Hb-alayksikön”; Hb•3O2 olemassa ”kolme postimerkkejä sidottu + 1 alayksikön free” ja niin edelleen.

tarkemmin X-akselin paljastaa, että julkaisun ensimmäisen happea, jännitys on pudottaa 100 40 mmHg. Toisen vapauttamiseksi pudotus on kuitenkin pienempi, alas 40-26 mmHg (normaali P50 HB: lle)., Edelleen, vapauttaa kolmannen tai neljännen happea molekyyli vaatii vain pienin pudotus paine (kuitenkin tosielämässä Hb koskaan purkaa sen happipitoisuus täysin). Tässä vaiheessa korostan, että toiminnallinen merkitys”, jotka tarvitsevat vähemmän energiaa aina” purkaa happea: Vain pieni tippa osittainen paine tehdä temppu oikeassa paikassa (kudosten), mutta ei ole väärä (keuhkot), missä me tarvitsemme sitä tiukasti sidottu harjoittaja.,

Tämä analogia kuvaa vaiheet mekanismi Hb/O2 vuorovaikutusta ja tarjoaa kuvallinen kehys saada osaksi perinteisiä biokemiallisia tarina (eli liikkuvat nyt sitovat happea: vasemmalta oikealle X-akselin Kuvassa. 1). Malli on siis laittaa yleiseen yhteydessä cooperativity, että ensimmäinen molekyyli sitoo aiheuttaa rakenteellisia muutoksia, jotka vaikuttavat sitova seuraavan molekyyli., Tämä ominaisuus (yhdessä allosterism) on suora seuraus kvaternaariset järjestely 4 polypeptidien vuonna Hb, muistuttaa, että ”molekyyli-viestintä”, joka puuttuu muiden happea sitovia molekyylejä, kuten myoglobiinin (Mb). Muoto happea dissosiaatio käyrä Hb on sigmoidal, ottaa huomioon, että Mb ei ole (se on hyperbolinen); vain sigmoidal käyrä on tyypillistä osuuskunnan prosessi. Luonto on keksinyt kaksi ovelaa molekyylimallia erityisen erillisiin tarkoituksiin kehossa., Hb ferries happea verenkiertoon alkaen äärimmäinen kaltevuus osittainen paine keuhkoissa (jos se on edelleen tiukasti sidottu) kudoksiin (jossa se on helposti julkaistiin), mutta toisaalta Hb olisi pystynyt toimittamaan kaikki happea, että solu tarvitsee korkea ATP vaativassa tilanteessa (esim. harjoittelu). Mb, joka sijaitsee solun sytoplasmassa, vapauttaa happea hengitysteiden ketjun mitochondrion, on organelle, joka käyttää happea nopeammin kuin kaasu voi imeytyä sitä., Koska sitova affiniteetti hapen sytokromioksidaasi on ~10 kertaa suurempi kuin Mb, on ”hyperbolinen” julkaisu toimii tässä tilanteessa paremmin kuin ”osuuskunta” julkaisu.,

Mene takaisin ”cooperativity taaksepäin” havainnollistaa 4-leima estää analogisesti kuten edellä ennen, olen huomannut, että oppimista on vaikea käsite on edelleen helpottuu, koska opettaja käyttää tässä kolme mallia oppiminen: yhdistys, löytö ja mentorointi seuraavasti:

  • Ensimmäinen, vertaamalla molekyylejä happea posti postimerkit voimme siirtyä abstraktista konkreettista., Herättämällä mielikuvia oppijan mielessä lähellä arkielämän valtakuntaa, syntyy assosiaatioprosessi (Pavlovin ja Skinnerin käyttäytymisteoria). Opettaja kertoo, maalaus kuvia ja kuljettavat opiskelijoita skenaarioita ääntä, muotoja ja värejä, ja tehdä niin, hän saumattomasti toimittaa idean tiedoksi. Tämä on kuin lähettäisi tekstisähköpostin (käsite), jossa on kuvatiedosto ”liitetiedosto” (siihen liittyvä kuva).

  • Toiseksi, opiskelijat ovat mukana käytännön toimintaa., Mallin kehittäminen ja discovery (perustuu kokemuksellisen teorian Piaget), opiskelijat, kokeilla, koskettaa, tuntea, kysyä kysymyksiä ulkomaailmaan ja yrittää poimia oikeat vastaukset itse. Koska oppija käyttää aisteja etsiessään oikeita vastauksia, opettaja toimii täällä fasilitaattorina ja opiskelija assimiloi ne kokemukseensa tai omaan maailmaansa.,

  • Kolmanneksi, jos kouluttaja osakkeet luokan kanssa, miten hän tunsi, kun ensimmäinen kohdannut tämä vaikea käsite, se luodaan mentorointi-suhde (perustuu Bandura), jossa opettaja ja opiskelijat jakaa kokemuksia yhdessä. Tämä olisi käytännöllinen vain, jos suuri luokka on jaettu pieniin ryhmiin, ja jopa niin, jotkut opettajat saattavat tuntea haluttomia omaksua lähestymistapa, joka voitaisiin mieltää ”paljastaen” heikkous edessä opiskelijoille.,

Kuitenkin, on vielä toinen mahdollisuus opettaa abstrakti ja vaikea käsite: ohjaamalla ne löytää totuuden itsestään. Että Sokraattinen Menetelmä oli tehdä yksi-vastaan-yksi, mukana active learning, oli oppijakeskeisiä, ja helpottaa opettajan. Taitava, asianmukaisesti muotoiltu, kysymyksiä, joilla pyritään tietäminen, ymmärtäminen ja soveltaminen vaikeaa tieteenalojen voi tehokkaasti parantaa kognitiivisia kykyjä opiskelijoita eri terveydenhuollon ammatteja .,

esimerkissämme hemoglobiinin dissosiaatiokäyrästä voimme kuvitella Kävelevämme opetuslapsen rinnalla yliopistokampuksen viheriöllä. Opettaja voisi esittää kysymyksen: ”sanotaan, että happi sitoutuu hemoglobiiniin keuhkoissa-onko tämä tiukka sidos?”Opiskelija vastaisi:” mahdollisesti, koska emme halua menettää mitään siitä juuri siellä”. Opettaja, sitten: ”Nyt kuvitella, punasolujen matkustaa kauemmas lung”, ”Se on aika vapauttaa se”, ”Kyllä, mutta mitä tapahtuisi, jos se vapautetaan heti, kun hapen paine laskee vain hieman?,”; ”No, kai siellä ole mitään jäljellä kaikkein piilotettu kudosten kylpee CO2”; ”Aivan”, ”Niin voin kuvitella, että julkaisu pitäisi olla asteittaista, mutta, hetkinen, mekanismi olisi olemassa, että!”; ”Todellakin. Kutsutaan tätä mekanismia ”yhteistoiminnallisuudeksi ” toistaiseksi”. Ja niin edelleen.

vaikkakin epäkäytännöllinen, tämä olisi oppimisen menetelmä valinta ja verkossa vuorovaikutteisen tuutoroinnin käyttö lähestyy tätä tavoitetta. Tällä välin, en voi odottaa aloittaa uuden neljänneksellä ja nähdä opiskelijoiden kasvot hehku, kun ne löytää salaisuuksia hapen toimitus tuella 4×33-senttiä ”laite”.,