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Ultimo aggiornamento: 12 febbraio 2012
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NOTA LEGALE L’interpretazione dei risultati delle analisi di laboratorio deve essere effettuata esclusivamente dal medico e alla luce dei dati clinici.Questo sito ha uno scopo esclusivamente educativo e formativo. Pertanto le informazioni in esso contenute possono essere utilizzate esclusivamente a scopo didattico, e anche in questo caso sotto la responsabilità personale di chi le utilizza, sia per sé stesso sia per terzi.Le informazioni contenute in questo sito non possono e non devono essere utilizzate né a scopo diagnostico, né a scopo prognostico, né a scopo terapeutico, né per qualsiasi attività che abbia un impatto sia diretto sia indiretto sullo stato di salute di un individuo o di più individui.Nessuna responsabilità può essere imputata all’autore per danni diretti o indiretti e di qualsivoglia natura che potrebbero essere causati a sé stessi o a terzi a causa di errori, imprecisioni, omissioni, interpretazioni o utilizzo dei contenuti di questo sito o dei siti cui esso fa riferimento.
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"Videmus nunc per speculum in aenigmate"(S. Paolo, 1 Co 13, 1-13) “La scienza è sempre imperfetta. Ogni volta che risolve un problema, ne crea almeno dieci nuovi.”(George Bernard Shaw) I file che contengono i dati ottenuti mediante cristallografia ai raggi X sono la base di partenza per ricostruire le immagini tridimensionali delle macromolecole biologiche. Uno dei siti più interessanti è quello dell'Istituto di Biotecnologia molecolare dell'Università di Jena che trovate all’indirizzo http://www.fli-leibniz.de/IMAGE.html e nel quale esiste una straordinaria raccolta di file nel formato standard Brookaven Protein Databank File (file con estensione .pdb), il formato riconosciuto da tutti i programmi per la rappresentazione tridimensionale di macromolecole biologiche. Il Research Collaboratory for Structural Bioinformatics (RCSB) è un consorzio no-profit che ha come scopo il miglioramento della comprensione delle funzioni dei sistemi biologici mediante lo studio della struttura tridimensionale delle macromolecole biologiche. Sul suo portale http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do si fa riferimento a decine di migliaia di strutture di macromolecole biologiche, con l’archivio completo disponibile sul sito ftp ftp://ftp.wwpdb.org Visualizzazione 3d di una molecola di emoglobina A Queste e le prossime istruzioni fanno riferimento al menù in lingua italiana della versione più recente di Jmol, il programma open source per la rappresentazione 3d di macromolecole biologiche che ho utilizzato. Fate click su emoglobina e attendete alcuni istanti fino alla comparsa nella finestra di Jmol della molecola, quindi:1) aprite il menù facendo click sulla molecola con il tasto destro del mouse;2) selezionate Seleziona → Etero → Tutta l’Acqua [avete selezionato le molecole di acqua che il più delle volte rimangono nel processo di cristallizzazione della macromolecola come contaminanti];3) selezionate Stile → Atomi → Disattivo [le molecole di acqua scompaiono];4) selezionate Seleziona → Proteina → Tutti [selezionate tutta la parte proteica della molecola];5) fate click con il tasto sinistro del mouse su → 20% nel Raggio di Van der Waals [la parte proteica della molecola viene ridotta e si vedono finalmente comparire i quattro gruppi eme che prima erano nascosti]6) selezionate Stile → Schema → Fumetto [risultano ora evidenti le parti della catena polipeptidica che assumono la struttura ad alfa-elica] Visualizzazione 3d di una molecola di IgG Fate click su immunoglobuline della classe IgG e attendete alcuni istanti fino alla comparsa nella finestra di Jmol della molecola, quindi:1) aprite il menù facendo click sulla molecola con il tasto destro del mouse;2) selezionate Seleziona → Proteina → Catene Laterali [avete selezionato le catene polipeptidiche che sporgono lateralmente dalla catena polipeptidica dorsale];3) fate click con il tasto sinistro del mouse su → 20% nel Raggio di Van der Waals [le catene polipeptidiche che sporgono lateralmente dalla catena polipeptidica dorsale sono ridotte di dimensioni, e quest’ultima risulta più evidente];4) selezionate Seleziona → Proteina → Backbone [avete selezionato la catena polipeptidica dorsale];5) selezionate Stile → Schema → Traccia [a questo punto vedete finalmente la parte carboidratica della immunoglobulina, che prima era nascosta]. Se non riuscite a visualizzare le macromolecole 3d Se non riuscite a visualizzare le macromolecole 3d, avete installato sul PC una versione vecchia (o non l’avete del tutto) del Java Runtime Environment (o Java Virtual Machine), che dovete a questo punto installare per la prima volta (o installare nuovamente) collegandovi al sito http://www.java.com/it/ Le macromolecole 3d che ho incluso in questo sito Riproponendomi di aggiungerne altre, e magari in modo dinamico e più strutturato, per ora ho riportato alcune immagini significative di:→ acidi nucleici: DNA e RNA messaggero per la fenilalanina;→ ormoni: l'insulina, la calcitonina, l'ossitocina e l'ormone della crescita;→ enzimi: l'acetilcolinesterasi, la lattato deidrogenasi (LDH), il lisozima, la lipasi, l'AST, l'alcool-deidrogenasi e l'amilasi pancreatica;→ proteine della coagulazione: l'antitrombina III e il fibrinogeno;→ proteine del siero: la prealbumina, l'albumina, la transferrina, la ceruloplasmina;→ marcatori tumorali: il PSA;→ proteine di membrana: porina e ICAM (InterCellular Adhesion Molecule) Ho aggiunto ancora le rappresentazioni tridimensionali di:→ proteine contenenti il gruppo eme: emoglobina, emoglobina S (la variante emoglobinica che provoca l'anemia falciforme), mioglobina, citocromo C ossidasi (nella forma ridotta) e del gruppo eme isolato (l'anello ferroprotoporfirinico che lega l'ossigeno nell'emoglobina);→ altre importanti macromolecole biologiche: l'acido ialuronico, il recettore per l'estradiolo, le immunoglobuline della classe IgG. In chiusura non posso non ricordare il premio Nobel per la chimica del 1994, assegnato a Aaron Ciechanover, Avram Hershko e Irwin Rose per i loro studi su come la cellula sia in grado di regolare la presenza delle proteine al proprio interno marcandole con un polipeptide, l’ubiquitina. Le proteine così marcate sono immediatamente degradate in una struttura denominata proteasoma. Se volete cimentarvi nell’impresa, e avete la pazienza necessaria per il download di 793 [sic!] pagine di dati di cristallografia ai raggi X (corrispondenti a 4 Mb di file), potrete vedere con i vostri occhi l’incredibile struttura 3d del proteasoma, il “tritaproteine” molecolare intracellulare. Software per visualizzare le immagini di macromolecole 3d in locale Una volta che avete scaricato sul PC i file nel formato standard Brookaven Protein Databank File (estensione .pdb) che vi interessano, potete visualizzarli in locale utilizzando (per esempio) Chime, che potete scaricare gratuitamente dal sito http://www.symyx.com/downloads/downloadable/index.jsp, e installare sul vostro PC. Seguite quindi alle lettera le istruzioni che ho fornito nella Homepage di questo sito per la molecola di DNA che vedete ruotare sotto il ritratto di Bayes (istruzioni che ho ripetuto per la molecola di emoglobina nella pagina delle Analisi tradizionali). In questo modo per ogni molecola avrete un file .html e un file .pdb e, facendo doppio click con il tasto sinistro del mouse sul file .html, i dati del file .pdb saranno caricati e interpretati da Chime, e finalmente presentati all’interno di Internet Explorer. Fate quindi click con il tasto destro del mouse sulla molecola per acceder al menù di Chime. I comandi sono simili a quelli di Jmol che ho illustrato negli esempi riportati sopra. Software per visualizzare le immagini di macromolecole 3d su un sito web Per visualizzare le molecole di questa pagina via world wide web (http://www.w3.org/) come detto pocanzi ho utilizzato Jmol, un programma open source scritto in Java, la cui documentazione completa è disponibile sul sito http://www.jmol.org/ dal quale il potete scaricare per intero l‘ultima versione del programma. Sul mio sito un’applet Java accede al file .pdb nel quale sono contenuti per ciascun atomo della molecola il tipo di atomo, le coordinate spaziali x,y,z e i legami, e ricostruisce in tempo reale e on-line la molecola: per questo motivo, e soprattutto per le molecole più grandi (per esempio il proteasoma), dovrete avere un po’ di pazienza e attendere alcuni momenti prima della visualizzazione. Ovviamente le potenzialità di Jmol vanno al di là di quanto ho presentato nell’esempio dell’emoglobina e delle IgG. In parte potete esplorarle da soli, ma per approfondirle dovete necessariamente accedere alla documentazione completa del programma che trovate sul sito http://jmol.sourceforge.net/docs/ Se è facile intuire subito i colori degli atomi più rappresentati nelle macromolecole (bianco = H, grigio = C, rosso = O, blu = N, giallo = S), per interpretare gli altri dovrete consultare la tabella con i colori utilizzati per rappresentare gli atomi (http://jmol.sourceforge.net/jscolors/). Inoltre per la comprensione delle rappresentazioni (di default Jmol presenta le molecole con i raggi di Van der Waals) è importante la tabella dei raggi atomici e ionici (http://jmol.sourceforge.net/radii/). Alla pagina http://jmol.sourceforge.net/docs/surface/ invece trovate la documentazione necessaria per capire il significato delle superfici molecolari che Jmol è in grado di generare. |
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Il linguaggio delle misure |
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