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Bruch/Grenze der Bewegung ermitteln

Bruch/Grenze der Bewegung ermitteln


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Eine gegebene Bevölkerung, die ein Gebiet bewohnt. Ich kann jedes Individuum verfolgen und habe die Hypothese, dass es einen Verteilungsbruch gibt, da Individuen, die in der oberen Hälfte des Gebiets geboren wurden, selten in die untere Hälfte ziehen und umgekehrt.

Verfolgen jedes Individuums, wie kann ich die Linie/Grenze bestimmen, die die Bevölkerung in eine obere und untere Hälfte teilt. Was ist die Mathematik oder der Algorithmus dahinter, um diese imaginäre Linie zu ziehen?


Es gibt viele Ansätze für diese Art von Problem. Beginnend mit dem einfachsten Ansatz denke ich, dass Sie von der Verwendung einer K-Means-Klassifizierung mit K = 2 (oder höheren Zahlen, um @ Luigis Bedenken hinsichtlich der Modellverzerrung) profitieren würden. Sobald Sie das geometrische Zentrum jeder Population definiert haben, können Sie können sie als Brennpunkte behandeln und die äquidistanten Punkte zwischen den einzelnen Brennpunkten verwenden, um die interessierende Grenze zu definieren. Das importiert eine andere Annahme (dass die Grenze gleich weit von den beiden Punkten entfernt ist).

Eine anspruchsvollere Methode zum Aufteilen zweier Cluster ist die Verwendung einer Support-Vektor-Maschine. Da es sich jedoch um einen maschinellen Lernansatz handelt, müssen Sie eine Reihe von Trainingsdatensätzen manuell als "Gruppe 1" oder "Gruppe 2" annotieren. Aber nach dem Training wird die SVM die optimale Grenze (Hypersurface) zwischen diesen Gruppen definieren.

Die beiden Arten von Ansätzen (Clustering versus Machine Learning) unterscheiden sich darin, wo die manuell importierten Annahmen liegen. Man kann sie fruchtbar kombinieren – indem man K-Means verwendet, um die Populationen zu definieren, und SVM, um die Trenngrenze zu definieren.


Top 4 Arten von Chromosomenaberrationen

Chromosomen enthalten eine Reihe von Genen. Die Gene sind linear angeordnet. Die Anzahl und auch die Positionen von Genen auf einem Chromosom sind festgelegt. Wenn ein Chromosom in mehrere Teile zerbrochen ist, findet die Heilung (Wiedervereinigung) der Segmente statt und es ist möglich, dass sich die beiden Enden der Fragmente verbinden und ein oder mehrere azentrische Teile frei bleiben (Abb. 22.3).

Die azentrischen Chromosomenstücke, wie bereits erwähnt, verschwinden. Die geheilten Segmente bilden ein Chromosom, dem einige der Gene fehlen, insbesondere diejenigen, die auf dem verlorenen Teil gefunden wurden. Abhängig von der Länge des auf diese Weise verlorenen Chromosomenabschnitts betrifft der Verlust ein Gen oder einen Genblock.

Der Verlust eines Abschnitts des genetischen Materials und der genetischen Information eines Chromosoms oder einer Verknüpfungsstruktur wird als Mangel oder Deletion bezeichnet. Deletionen können auf verschiedene Weise entstehen, zB durch den Verlust von terminalen azentrischen Fragmenten oder interstitiellen Chromosomenabschnitten Abb. 22.3).

Obwohl sich Deletionen in der Praxis häufig auf Verluste sowohl von terminalen als auch interkalaren Chromosomenabschnitten beziehen, können die Deletionen auf molekularer Ebene natürlich so klein sein, dass viele mutierte Loci in Wirklichkeit einen Mangel an einem oder mehreren Nukleotiden im DNA-Molekül aufweisen. Wenn der Mangel groß ist, besteht die Möglichkeit, dass die Zelle abstirbt.

Wenn der Mangel jedoch gering ist, können die Zellen bestehen bleiben. Sollte eine solche Zelle ein befruchtetes Ei sein, wird der Nettoeffekt die Produktion eines dominanten tödlichen sein. Homozygote Deletionen sind normalerweise tödlich, heterozygote Deletionen treten jedoch als normale Mutationen auf.

Ein Mangel kann anhand seiner zwei Merkmale festgestellt werden, nämlich genetische Effekte und zytologische Effekte.

Genetische Auswirkungen eines Mangels:

Diese sind primär auf den Verlust der Erbinformation und sekundär auf qualitative Veränderungen des Genotyps sowie die Veränderung des Geistergleichgewichts zurückzuführen. Mängel waren bei der Bestimmung der genauen Lage von Genen auf den Chromosomen nützlich.

Eine der genetischen Auswirkungen eines Mangels ist Pseudodominanz. Pseudodominanz tritt auf, wenn das Chromosom, das die Deletion des dominanten Allels trägt, mit einem normalen homologen Chromosom paart, das das rezessive Allel trägt.

In Abwesenheit dominanter Allele würden die rezessiven Allele im Phänotyp so exprimiert, als ob sie dominant wären. Dies wird als Pseudo-Dominanz bezeichnet. Wenn einige der entsprechenden Gene bei doppelter Dosis zur tödlichen Wirkung neigen, sind sie bei einmaliger Gabe tödlich (rezessive Letalität). Die Chromosomen mit Deletion kehren nie in einen normalen Zustand zurück.

Zytologische Effekte:

Die Existenz relativ großer Deletionen in den Chromosomenkomplementen von Eukaryoten kann zytologisch nachgewiesen werden

(i) durch das Auftreten von zentrischen und azentrischen Chromosomenfragmenten in der Mitose und

(ii) Durch das Fehlen einer regionalen Paarung während der ersten meiotischen Prophase. Wenn die Zelle für die Deletion heterozygot ist, d. h. sie hat ein normales Chromosom und ein defizientes Homolog, dann paaren sich die Chromosomen während der Synapse genau Gen für Gen entlang der gesamten homologen Region und in der defizienten Region, jedoch wird das normale Chromosom nicht gepaart.

Daher entwickelt sich im normalen Homologen an der Stelle des interkalären Mangels eine Knickung (Schleife) (Abb. 22.4). Es wird daher als Knickeffekt bezeichnet. Eine solche Konfiguration wird Defizienzschleife oder Kompensationsschleife genannt und kann unter dem Mikroskop beobachtet werden.

Die Pseudominanz und das Buckling in synapasierten Chromosomen können somit verwendet werden, um die genaue Lage von Genen in der defizienten Region zu bestimmen. Die Gene, von denen bekannt ist, dass sie beim Mangel fehlen, müssen in der Buckel- oder Loop-Region des Homologen lokalisiert sein.

Ein Beispiel für einen Mangel ist bei den X-Chromosomen von Drosophila bekannt, bei denen wenige Banden an der Spitze des X-Chromosoms fehlen. Ein solcher Mangel ist durch heteromorphe Bivalente während der Prophase der ersten Meiose gekennzeichnet und hat einen deutlichen phänotypischen Effekt bei Drosophila.

Kerben in den Flügelrändern weiblicher Fliege sind tatsächlich auf diese Art von Deletion in den X-Chromosomen zurückzuführen. Bei Männern ist es tödlich. Viele der winzigen (Borsten) Mutantenserien in dieser Fruchtfliege sind ebenfalls auf einen Mangel zurückzuführen.

Bei niederen Organismen, zum Beispiel Chlamydomonas, Hefen und einigen Pilzen, sind Mangelerscheinungen total tödlich, d.h. sie führen zum Tod der Individuen.

Chromosomale Aberration: Typ # 2. Vervielfältigungen:

Eine strukturelle Veränderung, die zur Verdoppelung von Genen in einem Abschnitt des Chromosoms von Prokaryonten und Eukaryonten führt, wird als Duplikation bezeichnet. Mit anderen Worten, die Aufnahme eines zusätzlichen Teils oder einer duplizierten Gensequenz eines Chromosoms über das normale Komplement hinaus wird als Duplikation bezeichnet.

Wenn ein Segment eines Chromosoms in ein anderes homologes Chromosom eingebaut wird, spricht man von intrachromosomaler Duplikation (Abb. 22.5), wenn das duplizierte Chromosomensegment jedoch entweder in ein nicht homologes Chromosom eingebaut wird oder als Fragment im Chromosomensatz vorkommt, ist es interchromosomale Duplikation genannt (Abb. 22.5).

Die in einem einzelnen Chromosom enthaltenen duplizierten Segmente können in Abhängigkeit von der Position und Sequenz der duplizierten Gene in einer der folgenden Konfigurationen vorliegen.

(i) Direkte Tandemduplikation, bei der die duplizierte Gensequenz direkt neben dem normalen entsprechenden Abschnitt liegt und die Gensequenz in Bezug auf das Zentromer im duplizierten Segment dieselbe ist wie im normalen Abschnitt des Chromosoms.

Es wird aus den folgenden Gensequenzen in den normalen und duplizierten Chromosomen deutlich:

(ii) Reverse Tandemduplikation, bei der der duplizierte Abschnitt mit der reversen Gensequenz wie unten gezeigt neben der normalen Sequenz liegt:

(iii) Verdrängte direkte Vervielfältigung, bei der der duplizierte Abschnitt nicht neben oder angrenzend an den normalen Abschnitt ist (d. h. durch ein anderes Segment getrennt).

Die duplizierten und normalen Gensequenzen können sich im selben Arm (Intraarm) oder in zwei verschiedenen Armen des Chromosoms (Interarmduplikation) befinden:

(iv) Displaced Reverse Duplication, bei der der duplizierte Abschnitt mit der reversen Gensequenz vom normalen Segment durch ein anderes Segment getrennt ist, wie in den folgenden Chromosomen gezeigt:

(v) Transponierte Duplikation, bei der die duplizierte Gensequenz aufgrund der interchromosomalen Duplikation an eine andere Position angehängt ist.

Die Größe des duplizierten Segments kann erheblich variieren. Die kleinsten Duplikationen, die zytologisch untersucht werden können, sind die einer einzelnen Bande von Polytänchromosomen. Allerdings kann der gesamte Arm der Chromosomen dupliziert werden, wodurch ein Isochromosom entsteht. Wenn alle Verknüpfungsgruppen oder Chromosomen im haploiden Chromosomensatz verdoppelt sind, wird dies als Genommutation bezeichnet.

Duplizierung kann auf verschiedene Weise auftreten. Eine der gebräuchlichsten Methoden ist das ungleiche Crossing-Over, ein Prozess, bei dem ein Chromosom mit Duplikation und ein anderes mit Mangel produziert wird. Dies ist die primäre strukturelle Veränderung des Chromosoms.

Die schematische Darstellung der Genduplikation im Chromosom durch ungleiches Crossing Over ist in Abb. 22.6 dargestellt.

Duplizierungen können auch durch das Überkreuzen in invertierten oder translozierten Segmenten auftreten. (Sekundäre strukturelle Mutation des Chromosoms)

Duplikationen sind im Allgemeinen viel tragfähiger als Mangel. Eine heterozygote Duplikation hat ein ähnliches Aussehen wie eine Deletion. Duplikationen treten manchmal als dominante Mutationen auf. Durch Duplikation kann ein Allel dupliziert, verdreifacht oder multipliziert werden, daher können Duplikationen verwendet werden, um die Wirkung verschiedener quantitativer Dosen von Mitgliedern eines Allelsatzes zu untersuchen.

Ein bekanntes Beispiel für eine Duplikation, die einen signifikanten Einfluss auf die Genie-Theorie hatte, ist die Bar-Eye-Mutation bei Drosophila. Mit der Entdeckung der chromosomalen Natur dieses Falles wurde festgestellt, dass zusätzliche Chromosomenstücke mit einem normalen X-Chromosom-Duplizierungs- und Triplikationsabschnitt davon assoziiert waren (Abb. 22.7).

Das Bar-Eye, eine geschlechtsgebundene, unvollständig dominante Mutation, die für die Entwicklung eines stäbchenförmigen Auges mit reduzierten Augenfacetten verantwortlich ist, trat spontan in einem Wildtypbestand von Drosophila melanogaster mit runden Augen auf. Ein homozygoter Bestand von Bar-Eyed-Mutanten produzierte Fliegen mit normalem Auge und Fliegen mit noch mehr reduziertem Auge (Double Bar) in ungefähr gleicher Häufigkeit.

Diese Beobachtungen legten nahe, dass der Bar-Locus sehr instabil war, aber das Auftreten von Wildtyp- und Doppelstabfliegen in gleicher Anzahl konnte nicht leicht erklärt werden. Darüber hinaus traten die beiden mutierten Phänotypen in den Nachkommen auf, wenn Bar-Weibchen mit normalen Männchen gekreuzt wurden, und nicht in den Nachkommen von Bar-Männchen, die mit normalen Weibchen gekreuzt wurden.

Drosophila ist insofern ungewöhnlich, als das meiotische Crossing-Over nur bei Weibchen und nicht bei Männchen auftritt. Diese Beobachtung legt nahe, dass die Mutation nicht für die Wildtyp- und Doppelbar-Nachkommen verantwortlich war und dass Bar irgendwie mit dem meiotischen Crossing-Over zusammenhängen könnte.

Im Jahr 1925 zeigte Sturtevant mit Weibchen, die homozygot für Bar (B), aber heterozygot für das gegabelte Borsten-Gen f) und für fusionierte Flügelvenen (Gen fu) waren, dass die normalen und doppelten Bar-Fliegen Produkte der Kreuzung innerhalb des Bar-Locus waren. Sturtevant fand heraus, dass einige normale und einige doppelte Bar-Fliegen rekombinant waren, jede mit dem einen oder anderen flankierenden Marker („f“ oder ‘fu’).

Die Sturtevant-Hypothese des ungleichen Crossing-Over wurde 1936 von Bridges unterstützt. Bridges untersuchte die Chromosomen von Wildtyp-Bar-Eyed- und Double-Bar-Eyed-Fliegen und bemerkte das Vorhandensein eines einzelnen 16A-Segments bei normaläugigen, zwei 16A-Segmenten in Tandem-Formation bei Bar-Eyed-Fliegen und drei fortlaufenden 16A-Segmente in Doppelstabaugen (Abb. 22.7). Durch ungleiche Kreuzung bei homozygoten Bar-Weibchen wird ein 16Å.

Das Segment wird mit Duplikation auf ein Chromatid übertragen und folglich ein Chromosom mit nur einem einzigen 16Å-Segment (Normaltyp) und ein weiteres mit drei 16Å-Segmenten (Double Bar) gewonnen. Duplikationen und Reduplikationen der Bar-Region sind in den Speicheldrüsenchromosomen leicht zu erkennen (Abb. 22.7).

Die Chromosomen der Speicheldrüse von Drosophila sind groß und leicht zu unterscheiden. Sie replizieren sich mehrmals, teilen sich aber nicht. Jedes Chromosom erscheint also wie ein ‘Seil’ von etwa 1.000 eng gewundenen Chromatiden – ein polytänes Chromosom. Die Gene für Bar-Eye und mehrere andere Merkmale wurden tatsächlich zytologisch auf bestimmte Banden oder Chromomere lokalisiert.

Bei Mais und Erbsen sind eine Reihe von Duplizierungsfaktoren bekannt. Duplikationen wie Deletionen können so klein sein, dass sie molekular sind. Da sie das Gleichgewicht der Geister verändern, können sie Anomalien bei Körpermerkmalen erzeugen. Es wird angenommen, dass Duplikationen eine Rolle bei der Entstehung neuer Gene durch funktionelle Diversifizierung duplizierter Mitglieder spielen.

Duplikationen haben wie Mängel diagnostisch zytologische und genetische Auswirkungen.

Zytologische Effekte:

Die Existenz relativ kleiner Duplikationen in den Chromosomenkomplementen von Eukaryoten kann durch das Auftreten regionaler Verzerrungen des duplizierten Chromosoms während der Paarung in der ersten meiotischen Prophase oder somatischer Paarung in spezialisiertem Gewebe wie Speicheldrüsen von Diptera nachgewiesen werden.

Cross-over in umgekehrter Tandemduplikation kann zu einem dizentrischen Chromosom führen. Dies ist bei Mais häufig zu beobachten. Wenn sich die beiden Zentromere zu entgegengesetzten Polen bewegen, wird eine Chromosomenbrücke gebildet, die später an jeder Stelle entlang der Brücke bricht.

Die abgebrochenen Enden sind klebrig und die Replikation der Bruchstücke kann zu zwei Schwesterchromatiden führen, die aufgrund ihrer klebrigen Enden miteinander verbunden sein können. Somit kann der ganze Chromosomenarm dupliziert werden, was zu Isochromosomen führt. In sporophytischen Pflanzengeweben sind die Isochromosomen selten.

Genetische Auswirkungen:

Die genetischen Auswirkungen von Duplikationen hängen von der genetischen Information ab, die die duplizierten Segmente enthalten und von der durch sie bewirkten Veränderung des Geistergleichgewichts. Im homo- und heterozygoten Zustand können sie die Lebensfähigkeit ihrer Träger erhöhen oder verringern und im Extremfall tödlich wirken.

Da die Duplikationen das zusätzliche genetische Material liefern und das Geistergleichgewicht verändern, spielen sie eine wichtige Rolle in der Evolution auf individueller und Populationsebene.

Unter evolutionären Bedingungen können kleine Duplikationen eine Grundlage für die mutationsbedingte Differenzierung von genetischem Material bilden und die verschiedenen Kopien desselben Gens können sich in verschiedene Richtungen ändern, ohne die normalen Funktionen eines Organismus zu stören.

Die Fälle, in denen unterschiedliche Genpaare denselben Charakter beeinflussen (wie zB multiple Faktoren, komplementäre Faktoren) sind möglicherweise zunächst nach Duplikation einzelner Gene aufgetreten. Die bei hochentwickelten Organismen häufig vorkommende Wiederholung von DNA-Sequenzen ist ein direkter Hinweis darauf.

Chromosomale Aberration: Typ # 3. Translokation:

Chromosomen können in zwei oder mehr Fragmente zerfallen, jedes mit einem rohen Ende. Diese Segmente können sich wiedervereinigen und während der Wiedervereinigung können entweder die Stücke desselben Chromosoms oder die Stücke der nicht-homologen Chromosomen fusioniert werden. Ionisierende Strahlungen wie Röntgen- und Gammastrahlen werden häufig verwendet, um Chromosomen zu brechen, um strukturelle Veränderungen herbeizuführen.

Dabei wird ein Teil des Chromosoms auf ein anderes nicht-homologes Chromosom innerhalb des Chromosomenkomplements übertragen.

Mit anderen Worten, eine Translokation ist eine Chromosomenumlagerung, die Folgendes beinhaltet::

(i) die unidirektionale Übertragung eines Chromosomensegments und seiner Gensequenz auf ein anderes Chromosom innerhalb des Chromosomenkomplements und

(ii) Der Austausch von Segmenten zwischen nicht-homologen Chromosomen. Auf diese Weise führt die Translokation lediglich zu einer Veränderung der Sequenz und Position von Genen, wobei deren Menge nicht beeinflusst wird.

Arten der Translokation:

1. Einfache nicht-reziproke Translokationen oder Transpositionen:

Dabei wird ein Stück eines Chromosoms auf ein nicht homologes Chromosom übertragen.

Es kann von zwei Arten sein:

(i) Einfache Translokation oder Terminaltransposition,

(ii) Shift-Translokation oder Interstitial-Transposition.

(i) Einfache Translokation:

Wenn ein Chromosom aufgrund von äußerem oder innerem Stress in zwei Teile zerbricht, kann eines der beiden Segmente des gebrochenen Chromosoms an das natürliche Ende des nächsten Chromosoms anhängen, das möglicherweise nicht sein Homolog ist. Dies ist eine einfache Translokation.

Angenommen, es gibt zwei nicht homologe Chromosomen A B C D E F G und TUVWXYZ. Wenn der FG-Anteil des ersten Chromosoms auf das zweite Chromosom übertragen wird, würde ein neues Chromosom TUVWXYZFG entstehen, wie in Abb. 22.8 gezeigt. In diesem Nicht-Standard- oder Translokationschromosom befindet sich FG im einfachen Translokationszustand.

Im normalen Verlauf sind die terminalen Transpositionen nicht üblich, da die rohen Enden oder die Telomere ungebrochener Chromosomen nicht klebrig sind.

(ii) Intrachromosomale, Shift-Translokation oder interstitielle Transposition:

Dabei wird ein durch zwei Brüche induzierter innerer oder interstitieller Abschnitt eines Chromosoms interstitiell in ein anderes nicht-homologes gebrochenes Chromosom eingebaut, wobei letzteres durch einen einzigen Bruch induziert wird. Es wird auch Interkalation oder Insertion genannt.

Wenn die Gensequenz im translozierten Segment die gleiche wie im ursprünglichen Segment in Bezug auf das Zentromer ist, wird dies als enzentrische Translokation bezeichnet. Wenn jedoch die Sequenz der Genloci im translozierten Chromosomensegment umgekehrt wird, spricht man von einer dyszentrischen Translokation.

2. Gegenseitige Translokation:

Wenn ein Bruch an einem Punkt auftritt, an dem sich zwei nicht homologe Chromosomen berühren, kann das gebrochene Ende eines Chromosoms mit dem gebrochenen Ende des zweiten Chromosoms und das des zweiten Chromosoms mit dem des ersten verbunden werden, dies ist eine reziproke Translokation.

Angenommen, es gibt zwei Chromosomen A B C D E F und G H I J K L. Diese beiden können nach gegenseitiger Translokation die Chromosomen A B C J K L und G H I D E F produzieren, wie in Abb. 22.9 gezeigt. Die reziproke Translokation ist die häufigste Translokationsart.

Wenn in jedem der beiden nicht homologen Chromosomen zwei Brüche auftreten, kann die reziproke Translokation von Interkalarsegmenten erreicht werden, ist aber sehr selten.

Die reziproke Translokation ist wie ein Crossing-Over, außer dass es einen Austausch zwischen den Segmenten zweier nicht-homologer Chromosomen beinhaltet. Es wird manchmal als “illegitimes Überqueren” bezeichnet.

Der Ursprung von Translokationen wird entweder nach dem Bruch-Wiedervereinigungs- oder dem Austauschmodell interpretiert. Die Translokationseinheit kann das Chromosom (Chromosomentranslokation), das einzelne Chromatid (Chromatidtranslokation) oder ein Chromatidsegment sein. Die Orte der Translokationen werden Translokationspunkte genannt. Die reziproke Translokation kann entweder asymmetrisch (aneuzentrisch) oder symmetrisch (euzentrisch) sein.

Die asymmetrische Translokation führt zu einem dizentrischen und einem azentrischen Chromosom (Abb. 22.10) und kann zur Bildung einer Chromosomenbrücke führen, wenn die beiden Zentromere eines dizentrischen Translokationsprodukts während der Anaphase auf gegenüberliegende Spindelpole verteilt werden. Bei der symmetrischen Translokation sind die Produkte jedoch monozentrisch.

Manchmal können ganze oder fast ganze Arme der Chromosomen vertauscht oder vertauscht werden. Dies wird als Ganzarmtranslokation bezeichnet (Müller, 1940).

Es gibt drei Sonderfälle der Translokation des ganzen Arms:

Die Translokation zwischen zwei subtelozentrischen Chromosomen, jedes mit einem subterminalen Zentromer und einem einzigen langen Arm, kann Teile so austauschen, dass der größte Teil des langen Arms des einen in den kurzen Arm des anderen verlagert wird, wodurch ein V-förmiger langer . entsteht metazentrisches Chromosom (dh mit mittlerem Zentromer) und ein kleines Chromosom mit zwei Minutenarmen.

Das lange V-förmige Chromosom enthält das gesamte lebenswichtige genetische Material und das kleine Chromosom ist kaum mehr als ein Zentromer plus etwas chromatisches Material.

Diese Art der Translokation heißt “zentrische Fusion” von White (1954) [Abb. 22.11 (a)]. Eine solche Translokation kann durchaus lebensfähig sein, und bei einem Heterozygoten kann ein langes V-förmiges Chromosom normal mit zwei normalen unfusionierten einarmigen homologen Chromosomen synapsen.

Das kleine Chromosom ist mehr oder weniger funktionslos und erscheint wie ein überzähliges, das von jedem Individuum verloren gehen kann, aber in der Population erhalten bleibt. Diese überzähligen Chromosomen sind Ersatz-Kinetochore.

Die umgekehrte Translokation in ihnen kann zu einer Erhöhung der grundlegenden Chromosomenzahl führen. Es scheint ein sehr wahrscheinlicher Mechanismus für die Veränderung der Chromosomenzahl zu sein, obwohl es kaum direkte Beweise dafür gibt.

Im Allgemeinen scheint die Translokation die Hauptmethode der Genomveränderung zu sein. Dies führt zu einer Neuordnung von Genie-Loci sowie zu Veränderungen der grundlegenden Chromosomenmorphologie. Zentrische Fusionen zwischen einem Geschlechtschromosom und einem Autosom können den Ursprung des “mehreren Geschlechtschromosoms”-Systems darstellen.

Im Gegensatz zur zentrischen Fusion entstehen bei der Dissoziation aus einem metazentrischen Chromosom mit langen Armen und dem zweiten metazentrischen Chromosom mit kurzen Armen nach reziproker Translokation zwei akrozentrische Chromosomen [Abb. 22.11 (b)].

Dies resultiert aus einem einzelnen Bruch in der Nähe des Zentromers eines Chromosoms und einem weiteren Bruch am Ende eines zweiten Chromosoms. Sind die beiden an diesem Vorgang beteiligten Chromosomen akrozentrisch, so entstehen ein großes akrozentrisches und ein kleines metazentrisches Chromosom (Abb. 22.11 (c), 22.12).

Findet jedoch der Austausch zwischen einem metazentrischen und dem anderen akrozentrischen Chromosom statt, können zwei akrozentrische Chromosomen gebildet werden, eines kurz und das andere groß [Abb. 22.11 (d)].

Translokationen sind in der Regel nicht tödlich. Die Translokationen können wie Mangel und Duplikation auch homozygot oder heterozygot sein, sofern die betreffenden Aberrationen nicht mit Letalität assoziiert sind.

Die homozygoten Translokationen sind durch das Vorhandensein derselben Gensequenzen in den transponierten Segmenten homologer Chromosomen gekennzeichnet. Wenn ein Organismus, der zwei Chromosomenpaare mit reziproker Translokation trägt, mit einem normalen Organismus gekreuzt wird, sind die Nachkommen für die Translokation heterozygot. Translokations-Heterozygoten besitzen somit translozierte und normale Chromosomen.

Im Folgenden sind die wichtigen Auswirkungen oder Nachweise von Translokationen aufgeführt:

1. Zytologische Auswirkungen von Translokationen:

Die Chromosomen homozygoter Translokationen verhalten sich im Allgemeinen wie die normalen Chromosomen, aus denen sie hervorgehen, mit der Ausnahme, dass neue Verbindungsgruppen gebildet werden. Wenn sie bestehen bleiben, können sie neue chromosomale Rassen in der Bevölkerung hervorbringen.

Bei den Individuen, die für eine symmetrische reziproke Translokation heterozygot sind (Strukturhybriden), teilen zwei Chromosomen mit Translokation und zwei normale Chromosomen eine teilweise Homologie, aber keine zwei sind identisch.

Da es sich bei der Synapse um homologe Regionen (Gen-zu-Gen-Paarung) handelt und diese Regionen auf vier Chromosomen verteilt sind, wird bei einfachen reziproken Translokations-Heterozygoten die Assoziation aller vier Chromosomen gebildet. Eine solche Assoziation führt zu einer Kreuzkonfiguration (+) am Pachytän, d. h. es entwickelt sich eine Gruppe von vier assoziierten Chromosomen (2 normal + 2 transloziert) (Abb. 22.14).

Heterozygotie für die Translokation reduziert die Crossing-Over-Frequenz. Die Überkreuzung kann in jedem der vier Paarungssegmente mit kreuzartiger Konfiguration in reziproken Translokations-Heterozygoten stattfinden, aber die Ergebnisse werden entsprechend der Überkreuzungsstelle relativ zu Zentromeren und Bruchpunkten der Translokation variieren.

Wenn die Überkreuzung in den Regionen zwischen den Zentromeren und Bruchpunkten (d. h. der interstitiellen Region) auftritt, führt dies ungeachtet benachbarter oder alternierender Verteilungsmuster zu duplizierten und mangelhaften Chromosomen.

Dies kann die Hauptursache für Sterilität bei Translokations-Heterozygoten sein. Aber das Crossing-Over scheint in den interstitiellen Regionen wegen ineffizienter Synapsen zwischen den Chromosomen eingeschränkt zu sein. Findet die Überkreuzung außerhalb der Zwischengitterbereiche statt, beeinflusst dies die Segregationsmuster nicht, da ein homologer Abschnitt gegen einen anderen ausgetauscht wird.

In der Nähe der Umsteigepunkte ist die Überschreitung innerhalb des translozierten Teils am stärksten ausgeprägt. Dies ist auf eine nicht-homologe Paarung in der Austauschregion oder auf Schwierigkeiten bei der meiotischen Chromosomenpaarung zurückzuführen.

Das nachfolgende Verhalten dieser Kreuzkonfiguration hängt von der Häufigkeit und dem Ort der Chiasmata und der Zentromerorientierung ab. Findet in allen vier Paarungssegmenten eine Chiasmabildung statt, entsteht ein Ring aus vier Chromosomen. Das Auftreten von vierwertigen Ringen wurde während der Metaphase bei Datura, Erbsen, Weizen, Tradescantia und einigen anderen Pflanzen sowie Tieren beobachtet.

Scheitert die Chiasmabildung in einem der vier Paarungssegmente, entsteht eine Kette von vier Chromosomen. Findet die Chiasmabildung in zwei benachbarten oder alternierenden Paarungssegmenten statt, entsteht eine Kette von drei Chromosomen und einem einwertigen oder zwei zweiwertigen.

Ringe und Ketten enthalten strukturell normale und strukturell veränderte Chromosomen in alternierender Reihenfolge. Nun wird die Verteilung der vier Chromosomen in Ring- oder Kettenkonfiguration in der Anaphase I der Meiose durch die Orientierung der Zentromere bestimmt. Es gibt zwei gemeinsame Verteilungsmuster, benachbart und alternierend (Abb. 22.14).

(a) Benachbarte Verteilung:

Dabei werden die abwechselnd in der Paarungskonfiguration liegenden Chromosomen so segregiert, dass ein strukturell normales und ein transloziertes Chromosom auf einen Pol und ihre Gegenstücke auf den gegenüberliegenden Pol gehen. In diesem Fall werden beide meiotischen Produkte dupliziert.

In der angrenzenden Verteilung gibt es zwei Ereignisse:

(i) Nachbar-1-Verteilung, bei der sich die Zentromere benachbarter nicht-homologer Chromosomen zum gleichen Pol segregieren, und

(ii) Adjacent-2-Verteilung, bei der homologe Zentromere zum gleichen Pol wandern, aber sehr selten vorkommt.

(b) Alternative Verteilung:

In dieser gehen die beiden normalen Chromosomen während der Anaphase I zu einem Pol und die beiden translozierten Chromosomen zum entgegengesetzten Pol, und so sind die gebildeten Gameten von zweierlei Art, einige mit normalen Chromosomen und einige mit translozierten Chromosomen.

Mehrfaches Translokationssystem:

Wenn der Arm eines der beiden translozierten Chromosomen an einem zweiten Austausch mit einem dritten nicht-homologen Chromosom beteiligt ist, kann in der Metaphase I ein Ring aus 6 Chromosomen (Abb. 22.15) gebildet werden Es entsteht ein Ring aus 8 Chromosomen.

Dieser Prozess kann so lange dauern, bis das gesamte Chromosomenkomplement beteiligt ist. Dies erzeugt einen Translokationskomplex oder komplexe Heterozygote.

Bei Rhoeo spathacea sind alle 12 Chromosomen an reziproken Translokationen beteiligt, wodurch während der Meiose ein Ring aus 12 Chromosomen gebildet wird. Oenothera zeigt eine ähnliche Tendenz, die je nach Art variiert.

Bei O. hookeri werden normalerweise 7 Bivalente gebildet, aber bei anderen Spezies kann die Bildung von multivalenten Ringen und Bivalenten beobachtet werden, und bei einigen anderen Spezies, wie O. lamarkiana, sind alle 14 Chromosomen zu einem Ring in der Metaphase I verbunden. Translokationskomplexe der Die in Rhoeo und Oenothera beschriebenen Arten sind bei Tieren nicht bekannt.

Eine ähnliche Situation wurde bei mehreren anderen Pflanzen berichtet, die Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und mutagenen Chemikalien ausgesetzt waren.

2. Genetische Auswirkungen von Translokationen:

Die wichtigsten genetischen Auswirkungen von Translokationen sind wie folgt:

(i) es bewirkt eine qualitative Veränderung der Chromosomenstruktur oder der Kopplungsgruppe,

(ii) Es bewirkt eine Veränderung der Gensequenzen in den Chromosomen, die schließlich mehrere Anomalien in den Körpermerkmalen hervorrufen können. Dies ist ein Positionseffekt.

(iii) Semisterilität. Die Translokations-Heterozygoten sind im Allgemeinen halbsteril, da sie als Ergebnis des typischen Paarungsverhaltens, des Überkreuzens und der Segregationsmuster von Chromosomen Gameten produzieren, die duplizierte und defiziente Chromosomen enthalten.

Die Translokation ist für die Individuen und die Art von großer Bedeutung. Die schädlichste Wirkung einer reziproken Translokation ist die dadurch verursachte Halbsterilität. Es verursacht auch schwere Veränderungen des normalen Entwicklungsmusters.

Bei der Nachtkerze (Oenothera) sind eine Reihe von Variationen mit Translokationen verbunden. Dies war die Pflanze, deren Variabilität De Vries dazu veranlasste, seine populäre Mutationstheorie vorzuschlagen.

Chromosomale Aberration: Typ # 4. Umkehrung:

I”, ist eine intrachromosomale Aberration, die durch die Inversion oder Umkehrung eines Chromosomensegments und der darin enthaltenen Gensequenz relativ zu dem fraglichen Standardchromosom oder der fraglichen Verknüpfungsgruppe gekennzeichnet ist. Es tritt im interkalaren Segment des Chromosoms auf. Es gibt keine experimentellen Beweise für das Auftreten von Inversionen in terminalen Chromosomensegmenten.

Nach dem Bruch-Wiedervereinigungs-Modell werden die interkalären Inversionen gebildet, wenn zwei Brüche in einem Chromosom auftreten, das mittlere Segment zwischen den Bruchpunkten (als Inversionspunkte bezeichnet) wird invertiert oder gedreht durch : und dann Wiedervereinigung der drei Segmente am Bruchstellen erfolgt wie in Abb. 22.16 gezeigt).

Manchmal kann das invertierte Segment oder ein Teil davon erneut invertiert werden. Dies wird als eingeschlossene Inversion bezeichnet. Wenn also im obigen Beispiel das Segment GFEDC im invertierten Chromosom einer weiteren Inversion unterliegt, wird das Chromosom die ursprüngliche Gensequenz ABCDEFGHIJ wiedererlangen.

Arten von Inversionen:

Die Inversionen werden nach der Anzahl der invertierten Segmente innerhalb des Chromosoms und der Lage der Inversionspunkte zueinander klassifiziert.

Wenn ein Chromosom ein einzelnes invertiertes Segment enthält, wird es als einzelne Inversion bezeichnet. Einzelne Inversionen werden danach klassifiziert, ob das invertierte Segment des Chromosoms das Zentromer trägt oder nicht.

(i) Parazentrische Inversion. Dies ist die häufigste Art der Inversion, die auf einen einzigen Arm eines Chromosoms beschränkt ist. Dabei trägt der invertierte Abschnitt des Chromosoms kein Zentromer. Sie wird auch als azentrische oder dyszentrische oder parakinetische oder asymmetrische Inversion bezeichnet (Abb. 22.17).

(ii) Perizentrische Inversion:

Bei dieser Art der Inversion befinden sich die Bruchstellen in beiden Chromosomenarmen, so dass das invertierte Segment das Zentromer enthält (Abb. 22.17). Sie wird auch transzentrische oder euzentrische oder transkinetische oder symmetrische Inversion genannt. Wenn die beiden Bruchpunkte, die an der Bildung einer perizentrischen Inversion beteiligt sind, gleich weit vom Zentromer entfernt sind, erscheint das invertierte Chromosom morphologisch dem normalen Chromosom ähnlich.

Wenn die Bruchpunkte jedoch asymmetrisch (nicht äquidistant) vom Zentromer sind, kann es zu einer Verschiebung des Zentromers von akrozentrisch zu metazentrisch oder umgekehrt kommen, was zu einer deutlichen Veränderung des Erscheinungsbilds des Chromosoms führt. Dies deutet darauf hin, dass perizentrische Inversionen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Karyotypen gespielt haben könnten.

Enthält ein Chromosom mehr als ein invertiertes Segment, spricht man von einer komplexen Inversion.

Die komplexen Inversionen werden wie folgt klassifiziert:

(i) Unabhängige Umkehrung:

Wenn die invertierten Segmente durch nicht invertierte Segmente voneinander getrennt sind, wird die Inversion als unabhängige Inversion bezeichnet.

Inversionen können entweder homozygot oder heterozygot sein. Homozygote Inversionen haben homologe Chromosomen mit identischen Inversionen. Sie zeigen eine normale meiotische Paarung und Verteilung. Heterozygote Inversionen haben ein Homolog mit Inversion und das andere Homolog ohne Inversion (d. h. normal).

Inversions-Heterozygoten zeigen wichtige zytologische und genetische Effekte. Because there is no net loss or gain of genetic material, inversion heterozygotes are perfectly viable. The pairing behaviour of inversion chromosome with standard or non-inverted homologue depends on the length of inversion and the longitudinal relationship of the inverted and uninverted chromosome segments.

If the inversion is long, chromosome pairing involves formation of characteristic loop in the normal homologous chromosome and the inversion chromosome pairs with the normal chromosome in such a way that homologous loci pair with each other. The location of the inverted segment, thus, can be recognised cytologically by the presence of an inversion loop in the paired homologues during meiosis.

If the inverted segment is so small that loop formation is not possible either the inverted segment is left unpaired or it may pair with non-homologous segment of normal chromosome. The size of the loop is a function of the size of the inversion—the larger is the inversion, the larger will be the loop.

The crossing over and chiasma formation within and outside inversion loop give rise to secondary structural changes (duplication and deletion) depending upon the type of inversion (paracentric or pericentric), the number of chiasmata and localization of chiasmata. Such structural changes result in meiotic products with unbalanced sets of chromosomes.

Single crossing over within a pericentric heterozygous inversion produces two normal meiotic products and two abnormal products—containing chromosom that are either duplicated or deficient for certain gene loci a (Fig. 22.18 B).

In plants gametes containing duplication or deficiency are generally not viable. So, pericentric inversion heterozygotes are semi-sterile, although more than 50% viable. In animals, the gametes with duplication and deficiency in chromosomes are usually normal in function, but zygote usually does not survive.

Single crossing over within a paracentric inversion has more complex consequences and it produces one chromosome with two centromere (dicentric chromosome) and one with no centromere (acentric chromosome segment).

During anaphase 1 of meiosis dicentric chromosome is pulled as a bridge between two spindle poles and acentric chromosome, because it has no spindle fibre attachment, floats randomly as laggard and is eventually lost (Fig. 22.18 A).

The dicentric bridge may break at any point giving rise to duplications and deficiencies in the meiotic products. Remarkably, in Drosophila and plant egg cells, the dicentric bridge may remain intact long after anaphase I. Thus, the two daughter nuclei either will be linked by dicentric bridge or will contain the fragments of the bridge if it breaks.

The fragment associated with the bridge has the effect of a deficiency and the size of deficiency determines the reduction in fertility. That is, a meiotic product or gamete lacking in one or more genes because of the loss of a segment of chromosome is likely to be non-viable and hence sterile.

In general, females heterozygous for paracentric inversion manifest no serious sterility because in most cases the chromosomes are oriented in specific direction during gametogenesis which facilitates exclusion of dicentric and acentric chromosomes from functional gametes.

When two cross overs are formed within inversion loop, the result will depend upon the number of chromatids involved. Two strand-double crossing over will yield four normal chromatids, two of which will be involved in crossing over and the other will were not. Such a condition can be detected only when appropriate genetic markers are present within the region of crossing over.

Three-strand double crossing over will yield one non-cross over chromatid, one cross-over chromatid and two acentric fragments. Four-strand double cross-over would yield two dicentric chromatids and two acentric fragments and deficiency and duplication would presumably lead to in-viability of the meiotic products or gametes or would cause death of zygote or embryo if such gametes were involved in fertilization.

It is, therefore, evident that paracentric inversions have a drastic effect on the recovery of chromatids involved in crossing over.

Another major effect of inversions is to suppress the recombination of genie loci by crossing over to maintain in the population a specific segment of a chromosome.

Crossing over does occur within the inversion, but the crossing over products do not usually contribute to the next generation either because the gametes or zygotes are inviable or because the cross over chromosomes are eliminated from non-functional megaspore in plants or polar bodies in the animals.

The presence of recessive lethal gene within inverted segment can be of added advantage in preserving structural heterozygosity because heterozygotes for lethal recessive genes will be viable and homozygous, non­viable.

In CIB stock of Drosophila, C factor which is a cross-over suppressor is found to be inverted segment of chromosome, 1 component, a recessive lethal, prevents homozygosity for CIB chromosome and B gene accounts for bar eye.

In CIB chromosome C factor is flanked on either side by two marker genes 1 and B. Muller (1928) was the first to take advantage of cross-over suppressing property o inversion heterozygote to detect sex-linked recessive lethal mutations in Drosophila induced by X rays.

The genetic evidence of inversion thus will be:

(i) Suppression of crossing over, and

(ii) Possibly the appearance of mutation owing to position effect.

As mentioned earlier, inversion and translocation involve no loss or gain in the genes as such. Simply they bring about change in the position of some genes and no gene mutation (i.e., no change in the nature of gene) is involved in these cases.

The changed positions of genes in the chromosomes may have important consequences since continuous genes sometimes are concerned in the completion of related steps of some repetition biochemical reactions. All such alterations of gene functions due to change in the sequence of genes are referred to as “position effects”.

Inversion homozygotes can be detected cytologically and genetically in the following ways:

(i) By detecting changed linkage relation with the help of genetic linkage studies,

(ii) By detecting the changes in chromosome morphology during mitotic metaphase.

(iii) By observing the changes in chromosome bands.

The inversion heterozygotes are detected by the following characteristics:

(i) Formation of inversion loop during the prophase I of meiosis.

(ii) Formation of dicentric chromosomal bridge, acentric fragments during anaphase I.

(iii) Development of abnormal meiotic products which may be detected by means of tetrad analysis.

(iv) Decreased fertility resulting due to production of genetically unbalanced meiotic products or gametes via crossing over.


Exclusive: ICE to Release Migrants Further into U.S. — Away from Texas Border Cities

33,252 File Photo: LOREN ELLIOTT/AFP via Getty Images

Federal law enforcement sources report that Border Patrol agents will now rely on Immigration and Customs Enforcement (ICE) officers to conduct migrant releases when detention space is not available in the Texas Rio Grande Valley. Migrant releases coordinated specifically by Border Patrol directly into border communities will be a last-resort option. Border Patrol officials are instructed to conduct the local releases only when ICE cannot cope with the level of arrests made by the Border Patrol.

The new policy may bring some relief to local shelters in South Texas border communities located in the Rio Grande Valley depending on where ICE Enforcement and Removal Operations officials choose to release the migrants. The change in procedure is likely driven by increased media attention to the issue. It will likely result in migrants being released away from border communities in the Rio Grande Valley.

According to sources familiar with the new policy, ICE will transport many of the released migrants away from the immediate border region to family residential detention centers to await release. If this occurs, it will require significant funding for transportation costs associated with the movement of migrants to other cities.

Family residential detention centers operated by ICE are in smaller Texas communities surrounding San Antonio with insufficient public transportation resources to move the migrants. Sources tell Breitbart News this increases the likelihood that migrant releases will increase in San Antonio. The move is largely designed to change the current optics of where migrants are released. It is unlikely to impact the increased flow of arriving migrants.

As reported by Breitbart News, the ill-timed migrant releases before the winter storm were an ominous sign for border communities. Many lacked sufficient resources to deal with hundreds of released migrants. According to law enforcement sources, COVID-19 testing of released migrants is still not happening in many border communities.

During the cold snap in Texas, humanitarian shelters along the border quickly filled as transportation companies shut down operations. In some cases, migrants turned to local businesses for warmth as power failed at non-government humanitarian shelters. Residents in one Texas border community reported seeing migrants wandering through large department stores where, fortunately, power and heat were still available during the crisis.

Mayor Bruno Lozano of Del Rio, Texas, posted a YouTube video strongly urging President Biden to halt migrant releases within his city and surrounding communities. In the video, Mayor Lozano highlights the devastating conditions caused by recent freezing weather and the lack of available resources to cope with the released migrants. He raises COVID-19 concerns within the community and pleads for sufficient resources to address the influx of migrants.

Although little has changed regarding the situation in West Texas, law enforcement sources indicate the message may have resonated elsewhere as the new practices regarding how migrants are released in the Rio Grande Valley suddenly changed.

The volume of arrests within the Rio Grande Valley will determine how long the new plan remains in effect. According to CBP, Border Patrol agents in the Rio Grande Valley arrested more than 69,000 migrants since the start of this fiscal year, which began in October 2020, through January. Compared to the same time frame last fiscal year, the increase in arrests is a staggering 136 percent.

Breitbart News reached out to ICE officials for additional information about the policy change. A response was not available by press time.

Randy Clark is a 32-year veteran of the United States Border Patrol. Prior to his retirement, he served as the Division Chief for Law Enforcement Operations, directing operations for nine Border Patrol Stations within the Del Rio, Texas Sector.


Additional Bed Bug Information & Statistics

  • Bed bugs can lay one to five eggs in a day and more than 500 in a lifetime.
  • Bed bugs can survive for several months without eating.
  • Bed bugs can withstand a wide range of temperatures, from nearly freezing to 122 degrees Fahrenheit.
  • Bed bug draw blood for about five minutes before retreating to digest.
  • Bed bugs hatchlings are so small they can pass through a stitch-hole in a mattress.
  • Bed bugs can ingest seven times their own weight in blood, which would be the equivalent of an average-sized male drinking 120 gallons of liquid.
  • Bed bugs are found in all 50 U.S. states.

History of Bed Bugs

Learn about the history of bed bugs and the factors that lead to their resurgence.

Bed Bug Biology

Learn about the biology of bed bugs - from their shape and size to their life cycle and feeding habits.

Location of Bed Bugs

Wondering where bed bugs are found? Discover common bed bug habitats and infestation regions.

Signs of Bed Bugs

Learn about the common signs of bed bugs - from bites on the skin to spots on the mattress to sticky eggs.

Bed Bug Prevention

Learn about bed bug prevention at home and how to avoid bed bugs when traveling with our helpful tips.


Box-sizing

The box-sizing property in CSS controls how the box model is handled for the element it applies to.

One of the more common ways to use it is to apply it to all elements on the page, pseudo elements included:

This is often called “universal box-sizing”, and it’s a good way to work! The (literal) width you set is the width you get, without having to perform mental math and manage the complexity that comes from widths that come from multiple properties. We even have a box-sizing awareness day around here.

  • content-box : the default. Width and height values apply to the element’s content only. The padding and border are added to the outside of the box.
  • padding-box : Width and height values apply to the element’s content and its padding. The border is added to the outside of the box. Currently, only Firefox supports the padding-box value.
  • border-box : Width and height values apply to the content, padding, and border.
  • inherit : inherits the box sizing of the parent element.

This example image compares the default content-box (top) to border-box (bottom):

The red line between the images represents the elements’ width value. Notice that the element with the default box-sizing: content-box exceeds the declared width when the padding and border are added to the outside of the content box, while the element with box-sizing: border-box applied fits completely within the declared width.

Let’s say you set an element to width: 100px padding: 20px border: 5px solid black . By default, the resulting box is 150px wide. That’s because the default box sizing model is content-box , which applies an element’s declared width to its content only, placing the padding and border outside the element’s box. This effectively increases how much space the element takes up.

If you change the box-sizing to padding-box , the padding is pushed inside the element’s box. Then, the box would be 110px wide, with 20px of padding on the inside and 10px of border on the outside. If you want to put the padding und the border inside the box, you can use border-box . The box would then be 100px wide &mdash the 10px of border and 20px of padding are both pushed inside the element’s box.

&dagger older versions require -webkit prefix (Chrome 1-9, Safari 3-5, Android 2.1-3.x)


Before diving into an analysis, it’s worth touching on the methodology behind this graphic’s design.

This map highlights thousands of the world’s most popular websites by visualizing them as “countries.” These “countries” are organized into clusters that are grouped by their content type (whether it’s a news website, search engine, e-commerce platform, etc).

Editor’s fun fact: Can you spot Visual Capitalist? We’re right in between TechCrunch and The Guardian above.

The colored borders represent a website’s logo or user interface. In terms of scale, each website’s territory size is based on its average Alexa web traffic ranking. The data is a yearly average, measured from January 2020 to January 2021.

Along the borders of the map, you can find additional information, from ranked lists of social media consumption to a mini-map of average download speeds across the globe.

According to the designer Martin Vargic, this map took about a year to complete.


Factors Affecting Enzyme Activity: 6 Factors

This article throws light upon the six factors affecting the enzyme activity.

The six factors are: (1) Concentration of Enzyme (2) Concentration of Substrate (3) Effect of Temperature (4) Effect of pH (5) Effect of Product Concentration and (6) Effect of Activators.

The contact between the enzyme and substrate is the most essential pre-requisite for enzyme activity.

The important factors that influence the velocity of the enzyme reaction are discussed hereunder:

Factor # 1. Concentration of Enzyme:

As the concentration of the enzyme is increased, the velocity of the reaction proportionately increases (Fig. 66.1). In fact, this property of enzyme is made use in determining the activities of serum enzymes for diagnosis of diseases.

Factor # 2. Concentration of Substrate:

Increase in the substrate concentration gradually increases the velocity of enzyme reaction within the limited range of substrate levels. A rectangular hyperbola is obtained when velocity is plotted against the substrate concentration (Fig. 66.2). Three distinct phases of the reaction are observed in the graph.

Enzyme kinetics and Km value:

The enzyme (E) and substrate (S) combine with each other to form an unstable enzyme-substrate complex (ES) for the formation of product (P).

Here k1, k2 und k3 represent the velocity constants for the respective reactions, as indicated by arrows.

Km, the Michaelis-Menten constant (or Brig’s and Haldane’s constant), is given by the formula

The following equation is obtained after suitable algebraic manipulation.

where v = Measured velocity,

S = Substrate concentration,

Km = Michaelis-Menten constant.

Km or the Michaelis-Menten constant is defined as the substrate concentration (expressed in moles/lit) to produce half-maximum velocity in an enzyme catalysed reaction. It indicates that half of the enzyme molecules (i.e. 50%) are bound with the substrate molecules when the substrate concentration equals the Km Wert.

Km value is a constant and a characteristic feature of a given enzyme. It is a representative for measuring the strength of ES complex. A low Km value indicates a strong affinity between enzyme and substrate, whereas a high Km value reflects a weak affinity between them. For majority of enzymes, the Km values are in the range of 10 -5 to 10 -2 moles.

Line weaver-Burk double reciprocal plot:

For the determination of Km value, the substrate saturation curve (Fig. 66.2) is not very accurate since Vmax is approached asymptotically. By taking the reciprocals of the equation (1), a straight line graphic representation is obtained.

The Line weaver-Burk plot is shown in Fig. 66.3. It is much easier to calculate the Km from the intercept on x-axis which is -(1/Km). Further, the double reciprocal plot is useful in understanding the effect of various inhibitions.

Factor # 3. Effect of Temperature:

Velocity of an enzyme reaction increases with increase in temperature up to a maximum and then declines. A bell-shaped curve is usually observed (Fig. 66.4).

The optimum temperature for most of the enzymes is between 40°C-45°C. However, a few enzymes (e.g. venom phosphokinases, muscle adenylate kinase) are active even at 100°C. In general, when the enzymes are exposed to a temperature above 50°C, denaturation leading to derangement in the native (tertiary) structure of the protein and active site are seen. Majority of the enzymes become inactive at higher temperature (above 70°C).

Factor # 4. Effect of pH:

Increase in the hydrogen ion concentration (pH) considerably influences the enzyme activity and a bell-shaped curve is normally obtained (Fig. 66.5). Each enzyme has an optimum pH at which the velocity is maximum.

Most of the enzymes of higher organisms show optimum activity around neutral pH (6-8). There are, however, many exceptions like pepsin (1-2), acid phosphatase (4-5) and alkaline phosphatase (10-11) for optimum pH.

Factor # 5. Effect of Product Concentration:

The accumulation of reaction products generally decreases the enzyme velocity. For certain’ enzymes, the products combine with the active site of enzyme and form a loose complex and, thus, inhibit the enzyme activity. In the living system, this type of inhibition is generally prevented by a quick removal of products formed.


Interactive Monarch Migration

Click on the seasons on the right for an interactive view of the monarchs' annual migration. When each animation is finished, click on the butterfly to learn more with videos and slide shows.

Go to full screen version

This map was created in collaboration with the Center for Global Environmental Education at Hamline University with generous support from US Forest Service - International Programs, US Fish and Wildlife Service, and Missouri Department of Conservation.

Eastern Monarchs

Decreasing day length and temperatures, along with aging milkweed and nectar sources trigger a change in monarchs this change signifies the beginning of the migratory generation. Unlike summer generations that live for two to six weeks as adults, adults in the migratory generation can live for up to nine months. Most monarch butterflies that emerge after about mid-August in the eastern U.S. enter reproductive diapause (do not reproduce) and begin to migrate south in search of the overwintering grounds where they have never been before. From across the eastern U.S. and southern Canada, monarchs funnel toward Mexico. Along the way, they find refuge in stopover sights with abundant nectar sources and shelter from harsh weather. Upon reaching their destination in central Mexico beginning in early November, monarchs aggregate in oyamel fir trees on south-southwest facing mountain slopes. These locations provide cool temperatures, water, and adequate shelter to protect them from predators and allow them to conserve enough energy to survive winter. In March, this generation begins the journey north into Texas and southern states, laying eggs and nectaring as they migrate and breed. The first generation offspring from the overwintering population continue the journey from the southern U.S. to recolonize the eastern breeding grounds, migrating north through the central latitudes in approximately late April through May. Second and third generations populate the breeding grounds throughout the summer. It is generally the fourth generation that begins where we started this paragraph, migrating through the central and southern U.S. and northern Mexico to the wintering sites in central Mexico.

Western Monarchs

Western monarchs gather to roost in eucalyptus, Monterey cypress, Monterey pine, and other trees in groves along the Pacific coastline of California, arriving beginning in late October. The climate of these locations is very similar to that of the Mexico overwintering locations. The colonies generally break up slightly earlier than those in Mexico, with dispersal generally beginning in mid-February. Less is known about the timing and location of breeding and migratory movement in the western US, but milkweed and nectar plant availability throughout the spring, summer and fall will benefit western monarchs, especially in California, Nevada, Idaho, and Oregon, states that appear to be important sources of western monarchs. In areas of the desert southwest, monarchs use nectar and milkweed plants throughout much of the year. For western monarch information and resources, visit the Western Monarchs category of our Downloads and Links page.

How do monarchs find the overwintering sites?

Orientation is not well understood in insects. In monarchs, orientation is especially mysterious. How do millions of monarchs start their southbound journey from all over eastern and central North America and end up in a very small area in the mountains of central Mexico? We know that they do not learn the route from their parents since only about every fifth generation of monarchs migrates. Therefore, it is certain that monarchs rely on their instincts rather than learning to find overwintering sites. What kind of instincts might they rely on? Other animals use celestial cues (the sun, moon, or stars), the earth&rsquos magnetic field, landmarks (mountain ranges or bodies of water), polarized light, infra-red energy perception, or some combination of these cues. Of these, the first two are considered to be the most likely cues that monarchs use, and consequently have been studied the most.

Sun Compass: Since monarchs migrate during the day, the sun is the celestial cue most likely to be useful in pointing the way to the overwintering sites. This proposed mechanism is called a sun compass. Monarchs may use the angle of the sun along the horizon in combination with an internal body clock (like a circadian rhythm) to maintain a southwesterly flight path. The way this would work is illustrated below. For example, if a monarch&rsquos internal clock reads 10:00 AM, then the monarch will fly to the west of the sun to maintain a southern flight direction. When the monarch&rsquos internal clock reads noon (12:00 PM), the monarch&rsquos instincts tell it to fly straight toward the sun, while later in the day the monarch&rsquos instincts tell it to fly to the east of the sun.

However, this would have to be combined with the use of some other kind of cue. If all the monarchs in eastern and central North America maintained a southwesterly flight, they could never all end up in the same place. It has been proposed that mountain ranges are important landmarks used by monarchs during their migration. For example, when eastern monarchs encounter a mountain range, their instincts might tell them to turn south and follow the mountain range. This kind of instinct would serve to funnel monarchs from the entire eastern half of North America to a fairly small region in the mountains of central Mexico.

Magnetic Compass: Scientists have suggested that monarchs may use a magnetic compass to orient, possibly in addition to a sun compass or as a &ldquoback-up&rdquo orientation guide on cloudy days when they cannot see the sun. Studies of migratory birds have indicated that they register the angle made by the earth&rsquos magnetic field and the surface of the earth. These angles point south in the Northern Hemisphere and north in the Southern Hemisphere.

James Kanz (1977) conducted experiments to test the orientation of migratory monarchs held in cylindrical flight chambers. He reported that the monarchs flew in southwesterly directions on sunny days, but flew in random directions on cloudy days. He concluded that monarchs primarily use the sun to orient, and that magnetic orientation was unlikely, since the monarchs did not appear to be able to orient when they could not use the sun. However, Klaus Scmidt-Koenig (1985) reported conflicting evidence. He recorded the vanishing bearings (the direction in which a monarch disappears from sight) of wild, migratory monarchs, and found that even on cloudy days, most monarchs still flew in a southwesterly direction. Scientists attempted additional tests of magnetic orientation, but were not able to determine whether monarchs use the Earth&rsquos magnetic field to orient.

However, researchers from the Reppert Lab (2014) showed that migratory monarchs indeed possess a magnetic compass that aids in orienting migrants south towards their overwintering grounds during fall migration. Remarkably, the use of the magnetic compass requires short wave UV-light (previous magnetic compass experiments failed to account for light at this range). With UV-light being allowed to enter the flight simulator, eastern migratory monarchs consistently oriented themselves south. The light-sensitive magnetosensors reside in the adult monarch&rsquos antennae. While the expert consensus remains that the sun compass is the monarch&rsquos primary compass for navigation, the authors suggest migratory monarchs use the magnetic compass to augment their sun compass.

Genetik: Upon dispersal, the Central and South American, Atlantic, and Pacific populations lost the ability to migrate. This prompted researchers to identify the gene regions in North American monarchs that appeared highly differentiated from non-migratory populations. Kronforst et al. (2014) identified 536 genes significantly associated with migration. One single genomic segment appeared to be divergent in the non-migrating populations and was extremely different from the North American population. One gene, collagen IV alpha-1, showed high divergence between migrating and non-migrating populations. Collagen IV alpha-1 is an important gene for muscle function, and divergence of this gene implicates selection for different flight muscles between migrating and non-migrating populations. Surprisingly, Collagen IV alpha-1 was down regulated in migratory monarchs, perhaps preparing them for lengthy flight. Furthermore, migrating monarchs had low metabolic rates compared to non-migrants as a consequence of flight muscle performance, lowering energy expenditure in migrating monarchs muscles. This evidence led researchers to conclude that changes in muscle function afforded migrating monarchs the ability to fly farther and use their energy more efficiently. Dr. Kronforst used the analogy of a marathon runner vs. a sprinter, "Migrating butterflies are essentially endurance athletes, while others are sprinters."

Journey North provides an excellent tutorial of how monarchs orient themselves during their migration.


Primary Sources

(1) Manchester Guardian (22nd October, 1914)

Victory on the Allied left in Northern France and West Flanders is confidently expected by the troops. From many quarters come reports of the high hopes entertained by the armies. Apparently the fighting is going well and the German position becoming increasingly unfavourable. Throughout yesterday the enemy vigorously attacked the Allied front, only to be beaten back after suffering heavy losses. These tactics are one more proof of the pressure under which the Kaiser's armies are giving way.

The generals are evidently doing their utmost to check the Allies, but of a genuine offensive there is no sign. About Nieuport, on the Belgian coast, where the Allied front reaches the sea, the British navy has lent the armies valuable aid. Three heavily armed monitors, bought by the Admiralty from Brazil, for whom they were completing in England when war broke out, steamed in close to the shore, and by shelling the German flank powerfully assisted the Belgian troops.

Machine guns were landed at Nieuport, and by that means also the navy reinforced the defence. The seaward flank is attracting much of the enemy's attention. Yesterday, says the Paris official statement, the battle was violent between La Bassee and the coast, but nowhere did the Germans obtain any success.

Russia is more than holding her own. Petrograd, which has been studiously moderate in its reports about the fighting in Poland, now announces a German retreat from before Warsaw. The enemy are falling back utterly routed. It has been obvious for several days that Germany's first effort to force a way over the Vistula had failed the failure now appears to have been costly.

Russia's claims find unwilling support in the Berlin wireless circular, which has taken to announcing "no result" and "no change" on the Polish front. Germany will find herself faced with disaster if Russia is able to continue her good work and beat General von Hindenburg's main army as she has beaten his advanced troops.

(2) Manchester Guardian (28th October, 1914)

On the sea flank of the Franco-Belgian front Germany strives desperately to break her way through to the cost. Report says the Kaiser has ordered his generals to take Calais no matter what the cost.

Already the cost of the effort has been terrible, and the taking promises to be long deferred. A Paris official statement issued yesterday afternoon said the enemy were held everywhere, while between Ypres and Roulers the Allied troops had made progress. The British are fighting in front of Ypres.

Berlin puts the best possible construction on events but cannot pretend to a victory, and has to content itself with announcing minor advances. Germany's dash for the coast has suffered many delays, and now seems to have failed. How heavy the enemy's losses have been is illustrated by an incident mentioned in a despatch from an "Eye-witness present with General Headquarters."

On Tuesday, October 20, a determined but unsuccessful attack was made on virtually the whole British line, and at one point where one of our brigades made a counter-attack 1,100 Germans were found dead in a trench and 40 prisoners were taken. Everywhere the British troops have fought with the most splendid courage. For five days at Ypres they held in check, although overwhelmingly outnumbered, 250,000 Germans who fought recklessly to break a way through.

Russia expects great things from her campaign in Western Poland, so well begun with the repulse of the Germans from before Warsaw. The enemy's left flank has been pushed back far towards the frontier while their right remains near the Middle Vistula. This position would be difficult for the Army holding it in the best circumstances. It has been made dangerous by Russian enterprise.

A strong cavalry force has pushed rapidly westwards to Lodz, and from there threatens the German rear. About Radom, on their advanced right, the enemy have prepared a defensive line, but they can hardly remain in possession while danger draws near from Lodz. On the Vistula, east of Radom, the Russians have taken 3,000 prisoners, cannon, and machine guns.


Borderline Personality Test

This test is designed to help you understand whether you may have Borderline Personality Disorder. Borderline personality disorder is a mental health condition characterized by a person who has a difficult time maintaining long-term interpersonal relationships due to the way they process their emotions and feelings.

This online screening is not a diagnostic tool. Only a trained medical professional, like a doctor or mental health professional, can help you determine the next best steps for you.

“Borderline” means to be in-between one thing and another. And that perfectly describes a person with this disorder, as they ping-pong back and forth between relationships, emotions, and their view of themselves.

The symptoms of borderline personality disorder (BPD) are characterized by a long-standing pattern of unstable relationships, an effort to avoid abandonment, and impulsivity in decision-making. People with this condition often swing between emotions easily, which directly impacts their relationships with others and their own self-image.

As with most personality disorders, these are long-standing, intractable patterns of behavior and thoughts. Most people don’t see out treatment for BPD directly, but rather will present at times during emotional or life turmoil as a result of their symptoms.

Living with BPD

Since BPD is often a life-long condition, it’s important for people to learn ways that can help them best manage the symptoms associated with the diagnosis. That means not only engaging in treatment, but making a commitment to engaging in life changes to help a person reduce the symptom intensity or duration. Most people with BPD can find a way to live successfully with this disorder, but it may take some time for a person to find the right treatment provider and have the adequate motivation needed to change.

Treatment of Borderline Personality Disorder

Treatment for BPD is available and effective. The most common type of treatment is a form of psychotherapy called dialectical behavior therapy (DBT). This has been shown to be an effective intervention in dozens of scientific studies, and is well-tolerated by most people who give it a try.

The treatment approach consists of individual therapy, group skills training, and phone (or online) coaching. It’s a weekly commitment of 2-4 hours every week, which tends to be a bit more than traditional psychotherapy approaches.


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