Medir a atividade circadiano em Drosophila

Mais sobre relógios biológicos: Fly Atividade circadiano

A mosca da fruta Drosophila melanogaster tem sido um modelo experimental essencial para ambos os estudos genéticos iniciais de ritmos circadianos e os exames mais recentes de mecanismos moleculares. Os pesquisadores desenvolveram métodos para gravar flutuações de atividade diária em moscas individuais. Esta série de animação mostra quatro experimentos que comparam os padrões de uma mosca do tipo selvagem mantendo uma programação normal com os de uma mosca mutante atividade aparentemente seguindo um relógio interno de 19 horas. Além disso, o papel da luz e escuro no "re-ajuste" o relógio biológico destes dois tipos de moscas é também demonstrada.

Esta animação é baseada na pesquisa de investigador HHMI Michael Rosbash, Ph.D.

Experimento 1: moscas do tipo selvagem são mais ativos ao entardecer e amanhecer.

Uma única mosca da fruta é colocada dentro de um tubo de vidro pequeno. Este tubo é colocado num dispositivo que tem um feixe de infravermelho (invisível para a mosca), destinada em todo o tubo.Qualquer movimento da mosca que interrompe o feixe registra como atividade.

Esta actividade é representada no "actogram", que mostra a quantidade de actividade ao longo de um ciclo de 24 horas. Numa actogram, as 12 horas de luz são representados pela barra de cor clara na parte superior do gráfico, e as 12 horas de escuro por o segmento de cor escura da barra. Luz e escuridão são controlados artificialmente e são representados nessas animações, o ligar e desligar da lâmpada.

A primeira animação mostra como uma mosca do tipo selvagem responde a um ciclo regular claro-escuro (LD). Sua primeira luta da atividade é de "madrugada", um pouco antes e logo após a luz acende. Sua segunda luta da atividade é de "anoitecer", novamente na transição do claro ao escuro.Este segundo ataque de actividade dura por um tempo mais longo, e a sua amplitude é maior do que o do ataque actividade manhã.

Para esta animação, 24 horas de actividade foram compactados em 5 segundos, com um total de quatro dias, sendo medidos. Além disso, apesar de uma mosca real faz mover-se um pouco durante os seus períodos de silêncio, a animação representa a voar como imóvel para torná-lo mais fácil de discernir a diferença entre períodos de calma e ativa.

Experimento 2: Moscas em condições escuras constantes têm um período ligeiramente alongado.

Nesta experiência, a mosca é mantido em condições escuras constantes (DD). Isto também é referido como uma condição de "free-running", a mosca não tem pistas ambientais para dizer onde ele está em seu ciclo de 24 horas.

Sob estas condições, uma mosca do tipo selvagem mantém ambos os ataques de actividade, embora a amplitude do ataque matinal é grandemente reduzido. A outra diferença notável em uma mosca do tipo selvagem free-running é que o seu ciclo de atividade está perto, mas não exatamente, 24 horas. O período é de aproximadamente 24,6 horas, de modo que seus surtos de atividade gradualmente mudar mais tarde e mais tarde ao longo de dias sucessivos. Isso pode ser visto na actogram pelos ataques de atividade gradualmente deslocando para a direita.

Experimento 3: Pers mutantes têm um curto período de atividade em condições de luminosidade constante.

O pess mutante, em condições DD free-running, exibe um período encurtado em sua atividade diária, o que pode ser demonstrado por olhar para uma actogram de uma pers mutante ao longo de uma série de dias. Seu comportamento free-running tem um período reduzido entre as duas lutas de atividade.Desde o seu ciclo é de apenas 19 horas ao invés de 24, os surtos de atividade deslocar para a esquerda, a cada dia consecutivo.

Experimento 4: Pers mutantes são entrainable em condições de claro-escuro, mas manter um ciclo de atividade reduzida.

Colocar a pers mutante de volta para condições de claro-escuro retorna ataque atividade matinal da mosca a amplitude total e traz de volta um ciclo regular de 24 horas para suas atividades. No entanto, a luta da noite da mosca mutante é avançado no tempo, que ocorre antes da transição claro-escuro.Isto mostra que os ritmos circadianos da mosca mutante, embora diferente de moscas de tipo selvagem, estão ainda presentes e podem ser "arrastados" para responder directamente a luz de estímulo do ambiente.

Fly circadiano Atividade fundo

Os organismos vivos desenvolveram mecanismos internos de cronometragem para sincronizar comportamento e fisiologia com os ciclos de dia e noite. Estes relógios biológicos têm sido encontrados em organismos tão diversos como fungos, moscas de fruta, hamsters e seres humanos.

Esta animação mostra uma demonstração esquemática em tempo real de como os ritmos circadianos pesquisadores registrar a atividade diária de moscas de fruta. Os gráficos da actividade, ou "actograms, uma mosca de" normal são comparados com os de uma mosca que possui um gene mutante importante na manutenção de um período de 24 horas. Assim, o comportamento, ou fenótipo, de uma mosca pode ser correlacionada com a presença de mutações no nível do gene.

Esta animação foi projetado em conjunto com 2000 Férias Palestras do HHMI de Ciência, Genes Clockwork: Descobertas em tempo biológico ( www.holidaylectures.org ).

Fly circadianos Atividade Dicas de Ensino

As animações nesta seção têm uma ampla variedade de aplicações em sala de aula. Utilize as dicas abaixo para começar, mas observe as dicas mais específicas de ensino em um futuro próximo. Por favor, diga-nos como você está usando as animações em sua sala de aula, enviando e-mail parabiointeractive@hhmi.org .

1. Use as animações para fazer abstratas idéias científicas visível e concreto.
2. Explique os princípios científicos importantes através das animações. Por exemplo, os relógios biológicos animações podem ser utilizados para demonstrar os fundamentos da transcrição e tradução.
3. Certifique-se de que os alunos aprendem o material, repetindo seções das animações as vezes que você acha necessário reforçar subjacentes princípios científicos. Você pode iniciar, reiniciar e reproduzir seções das animações.
4. Exortar os alunos a utilizar as animações de acordo com seus próprios estilos de aprendizagem.Estudantes que são mais visualmente orientados podem assistir as animações primeiro e ler o texto mais tarde, enquanto outros podem preferir ler as explicações e depois ver os gráficos.
5. Incorporar as animações em módulos de aprendizagem baseados na Web que você cria para completar o seu currículo em sala de aula.
6. Encoraje os alunos a incorporar as animações em seus próprios projetos baseados na web.

Fly circadianos Atividade Créditos

Diretor: Dennis Liu, Ph.D.

Direção Científica: Michael Rosbash, Ph.D.

Conteúdo científico: Donna Messersmith, Ph.D.

Animador: Chris Vargas