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6億多年前“寒武紀(jì)生命大爆炸”還沒(méi)有出現(xiàn),地球上的生命只不過(guò)是一些肉眼根本看不清、只有在顯微鏡下才能分辨的微生物。地球上最早的生命出現(xiàn)在35億年前,在漫漫的地球早期演化史中,有很多億年,生命只是一些單細(xì)胞,多少年不變。大概到了18、19億年前,地球的大氣中開(kāi)始出現(xiàn)了氧氣,這時(shí)除了有原始的原核細(xì)胞,又開(kāi)始進(jìn)化出了真核細(xì)胞,這是一種需氧代謝的細(xì)胞,比原核細(xì)胞復(fù)雜得多了,它具備了出現(xiàn)多細(xì)胞生物和雌雄分化的可能。
張教授是將磷礦巖中的多細(xì)胞化石與某些現(xiàn)代紅藻的有性生殖結(jié)構(gòu)加以比較得出結(jié)論的。以我們這些外行人的眼光來(lái)看,原核細(xì)胞也好,真核細(xì)胞也好,不過(guò)是些針尖大的小點(diǎn)點(diǎn),似乎沒(méi)什么區(qū)別。但是對(duì)于生命進(jìn)化來(lái)說(shuō),那是一次了不起的革命。因?yàn)樵思?xì)胞的繁殖是靠自身的分裂,一變二,二變四,四變十六……而真核細(xì)胞出現(xiàn)了有性繁殖,繁殖率大大提高,一對(duì)細(xì)胞一次甚至可以繁殖出成千上萬(wàn)的后代。有性繁殖的另一大特點(diǎn)是使得物種遺傳的變異量大大增加。舉例來(lái)說(shuō),如果原核細(xì)胞在遺傳時(shí)有10個(gè)位點(diǎn)上發(fā)生突變,那么它就會(huì)出現(xiàn)10加1共11種變異;而有性繁殖時(shí)如果有10個(gè)位點(diǎn)上出現(xiàn)突變,它就會(huì)有3的10次方這么多的變異,大概是5千多種。有性繁殖大量繁殖后代,比如一條魚(yú)會(huì)生幾十萬(wàn)幾百萬(wàn)個(gè)魚(yú)籽,但只有不足百分之一的活下來(lái),剩下的都成了其它生物的食物,這就造成了生物食物鏈的形成;而遺傳變異量的大大增加,則為我們這個(gè)星球帶來(lái)了如此煌煌大觀的萬(wàn)千生物世界。張教授說(shuō),所以,我推斷有性繁殖的出現(xiàn)應(yīng)該是后來(lái)的“寒武紀(jì)生命大爆炸”高等動(dòng)植物突然大量出現(xiàn)的一個(gè)誘因。
生命自從有了雌雄分化,就有了它的大量繁殖,就有了它的種類爆炸,它的進(jìn)化步伐大大加速。后來(lái)過(guò)了很久很久,才有了男人女人間的愛(ài)情,有了父母之愛(ài)和親子之情,有了由此產(chǎn)生的古今中外的燦爛文化……當(dāng)6億多年前的小小細(xì)胞在進(jìn)行自己的化分化合時(shí),它們?cè)趺磿?huì)想到將來(lái)會(huì)有這樣了不起的結(jié)果?
我問(wèn)張教授:原始的細(xì)胞為什么要出現(xiàn)雌雄變化呢?是什么在推動(dòng)這種變化出現(xiàn)?
張教授說(shuō):你問(wèn)得很關(guān)鍵,這就是一個(gè)謎。因?yàn)閷?duì)于細(xì)胞個(gè)體來(lái)說(shuō),出現(xiàn)雌雄變化,進(jìn)行有性繁殖,是要付出很大的代價(jià)的。生物在進(jìn)行有性繁殖前,必要先生出雄性或雌性的單細(xì)胞,由這兩種細(xì)胞進(jìn)行。這時(shí)候,細(xì)胞對(duì)環(huán)境的適應(yīng)值就要下降50%。相比原核細(xì)胞的無(wú)性繁殖(它光是自己分裂就行了),有性繁殖是件非常麻煩的事。但是,生命的進(jìn)化還是不可逆轉(zhuǎn)地朝著這個(gè)方向走過(guò)來(lái)了。這是為什么呢?動(dòng)力是什么?這是當(dāng)前許多科學(xué)家都在熱心探討的問(wèn)題。或許我覺(jué)得可以這樣解釋:前面我們說(shuō)過(guò)有性繁殖對(duì)于整個(gè)種群的種種好處,所以,盡管對(duì)于生物個(gè)體有性繁殖是件有代價(jià)的事,但它卻對(duì)整個(gè)種群有好處。
在本章復(fù)習(xí)過(guò)程中,一方面要注意運(yùn)用比較的方法,找出知識(shí)點(diǎn)之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。,例如以下考試熱點(diǎn):①原核細(xì)胞、真核細(xì)胞和病毒的相關(guān)知識(shí);②細(xì)胞膜及各種細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)的功能;③葉綠體和線粒體的結(jié)構(gòu)和功能及與細(xì)胞質(zhì)遺傳的關(guān)系,等等;。
另一方面,要注意利用圖形輔助進(jìn)行復(fù)習(xí),。例如:①動(dòng)植物細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模式圖;②有絲分裂的細(xì)胞圖像;③有絲分裂中DNA分子數(shù)、染色體數(shù)和染色單體數(shù)的變化曲線圖等。上述熱點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在識(shí)圖作答的簡(jiǎn)答題中。另外,
另一熱點(diǎn),在掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)之余,還要注重知識(shí)在生活和生產(chǎn)科技上的應(yīng)用,例如:①細(xì)胞分化和細(xì)胞全能性的應(yīng)用;②癌細(xì)胞的特征、產(chǎn)生機(jī)理和預(yù)防,,等等。
同時(shí)要注意,由于細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位,在高考中常以細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)為紐帶,密切聯(lián)系新陳代謝、生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)、生殖發(fā)育、遺傳變異、生物工程等內(nèi)容,因此同學(xué)們還需要在復(fù)習(xí)過(guò)程中一定要注重前后知識(shí)的融會(huì)貫通,做到舉一反三。
二、知識(shí)回顧與拓展總結(jié)
1.、正確區(qū)分病毒、原核生物和真核生物
病毒無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu),僅由蛋白質(zhì)和核酸(DNA或RNA)構(gòu)成,不能把它當(dāng)成原核生物。有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物才有原核生物和真核生物之分。
單細(xì)胞原生動(dòng)物(草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng)、瘧原蟲(chóng))、單細(xì)胞綠藻(衣藻)、單細(xì)胞真菌(酵母菌)等都是真核生物。
名稱中帶“菌”字的,不一定是細(xì)菌。細(xì)菌為原核生物,按形態(tài)可分為桿菌、球菌、螺旋菌和弧菌等,所以名稱中出現(xiàn)這些字眼的,如大腸桿菌、肺炎球菌、金黃色葡萄球菌、霍亂弧菌等都屬細(xì)菌。乳酸菌屬桿菌,也屬細(xì)菌。而霉菌、食用菌等屬真菌,為真核生物。
2. 、物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞膜的方式
①小分子和離子:
自由擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸。
②大分子和顆粒性物質(zhì):
內(nèi)吞和外排。
3. 、有關(guān)細(xì)胞器的小結(jié)
①植物細(xì)胞特有的細(xì)胞器:葉綠體、液泡;動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞特有的是:中心體;動(dòng)、植物細(xì)胞都有但功能不同的細(xì)胞器:高爾基體。
②具有雙層膜的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體;具單層膜的細(xì)胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、液泡、溶酶體;不具膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器:核糖體、中心體。
④含DNA的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體;含RNA的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體、核糖體;含色素的細(xì)胞器:葉綠體、其它有色體、液泡;
⑤能產(chǎn)生水的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體、核糖體;能產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體;能合成有機(jī)物的細(xì)胞器:葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體;能自我復(fù)制的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體、中心體;
⑥與有絲分裂有關(guān)的細(xì)胞器:核糖體、高爾基體、中心體、線粒體;與分泌蛋白合成分泌相關(guān)的的細(xì)胞器:核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體;與主動(dòng)運(yùn)輸有關(guān)的細(xì)胞器:線粒體、核糖體;能發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的細(xì)胞器:線粒體、葉綠體、核糖體。
三四、典型例題
例1. 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)的
A.、功能和所含有機(jī)化合物都相同B.、功能和所含有機(jī)化合物都不同
C.、功能相同,所含有機(jī)化合物不同D.、功能不相同,所含有機(jī)化合物相同
【[解析】]本題是考查細(xì)胞結(jié)構(gòu)、成分、功能方面的基礎(chǔ)知識(shí)。涉及了細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)、線粒體基質(zhì)和葉綠體基質(zhì)三個(gè)概念,它們?cè)诩?xì)胞內(nèi)被膜系統(tǒng)分隔開(kāi)來(lái),在成分和功能上有很大區(qū)別。如葉綠體基質(zhì)中具有光合作用暗反應(yīng)所需的酶,而其他兩者沒(méi)有;在線粒體基質(zhì)中具有有氧呼吸相關(guān)的酶,而其他兩者沒(méi)有。
[答案為]B。
例2 .右圖為人體細(xì)胞示意圖,請(qǐng)根據(jù)圖回答:
【[解析】]本題以細(xì)胞的來(lái)亞顯微結(jié)構(gòu)為紐帶,體現(xiàn)了細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。涉及的知識(shí)比較基礎(chǔ),卻體現(xiàn)了學(xué)科內(nèi)的綜合,注重知識(shí)的融會(huì)貫通。
例3 .下列有關(guān)細(xì)胞分化的敘述,錯(cuò)誤的是
A.高度分化后的細(xì)胞一般不具有分裂能力。
B.細(xì)胞分化是生物界的一種普遍存在的生命現(xiàn)象。
C.分化后的細(xì)胞只保留與其功能相關(guān)的一些遺傳物質(zhì)。
D.細(xì)胞分化與生物發(fā)育有密切關(guān)系。
【[解析】]本題主要考查對(duì)細(xì)胞分化這一概念的理解。多細(xì)胞生物體,一般是由一個(gè)受精卵,通過(guò)細(xì)胞的增殖和分化發(fā)育而成。所以細(xì)胞分化是生物界的一種普遍存在的生命現(xiàn)象,與生物發(fā)育有密切關(guān)系。經(jīng)過(guò)細(xì)胞分化,在多細(xì)胞生物體內(nèi)就會(huì)形成各種不同的細(xì)胞和組織,高度分化的細(xì)胞一般不再分裂。從本質(zhì)上說(shuō),細(xì)胞分化是一定時(shí)間、一定空間上基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,即與其功能相關(guān)的一些遺傳物質(zhì)(基因)得以表達(dá),而一部分基因不表達(dá),不表達(dá)的基因并沒(méi)有丟失,因此細(xì)胞內(nèi)仍然具有全套的遺傳物質(zhì)。
[答案為]C。
例4 .用放射性同位素分別標(biāo)記堿基U和T的培養(yǎng)基培養(yǎng)蠶豆根尖分生區(qū)細(xì)胞,觀察到其有絲分裂周期為20h20小時(shí),根據(jù)這兩種堿基被利用的速率,繪制成如下曲線。下列分析不正確的是
A.b點(diǎn)時(shí)刻,細(xì)胞正大量合成RNA。
B.d點(diǎn)時(shí)刻,細(xì)胞中DNA含量達(dá)到最高值。
C.c至e階段,細(xì)胞內(nèi)最容易發(fā)生基因突變。
D.處于a至e階段的細(xì)胞數(shù)目較多。
【[解析】]本題重點(diǎn)考查有絲分裂過(guò)程中分裂間期的特點(diǎn)。間期的最大特點(diǎn)是完成DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。而蛋白質(zhì)的合成需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。根據(jù)RNA和DNA堿基的組成特點(diǎn),圖中U和T的利用速率分別代表了RNA和DNA的合成速率,b點(diǎn)和d點(diǎn)表示兩者的合成速率達(dá)到最大,正在大量合成。而細(xì)胞內(nèi)DNA的總量應(yīng)該在DNA完成復(fù)制以后,即e點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大。根據(jù)圖示,c至e正是DNA復(fù)制階段,容易發(fā)生基因突變。e點(diǎn)以前是分裂間期,e點(diǎn)以后逐漸進(jìn)入分裂期,觀察根尖分生區(qū)細(xì)胞時(shí),處于分裂間期的細(xì)胞最多,因?yàn)樵谝粋€(gè)細(xì)胞周期中,分裂間期所經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng)。
[關(guān)鍵詞]耐藥性;抗菌肽;蛙的皮膚;傷口愈合。
中圖分類號(hào):TD353.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)22-0348-01
前言
動(dòng)物中的傷口愈合是在組織受傷后修復(fù)和恢復(fù)機(jī)體功能的基本過(guò)程,設(shè)想我們看到正常皮膚,是外在保護(hù)和接受化學(xué)環(huán)境保護(hù)的上皮和真皮(1)。然而,接下來(lái)的外科手術(shù),意外手術(shù),燒傷,細(xì)菌感染,皮膚疾病或者新陳代謝出現(xiàn)的功能紊亂,破壞這個(gè)屏障。
傷口愈合伴隨著炎癥,這是受傷和損傷的自然反應(yīng),接下來(lái)伴隨著上皮形成的組織再生,血管生成,骨膠原蛋白重新恢復(fù)的過(guò)程。重要的是,修復(fù)受傷組織的機(jī)制存在潛在的失敗會(huì)形成沒(méi)有治愈的慢性傷害。在這篇文章中,糖尿病,靜脈或者動(dòng)脈疾病和細(xì)菌感染是有利于建立慢性傷口最常見(jiàn)的因素。有可能的致病菌,例如,革蘭氏陰性菌銅綠假單胞菌和革蘭氏陽(yáng)性菌金黃色葡萄球菌能在皮膚傷口形成生物膜,特點(diǎn)就是細(xì)胞外粘合機(jī)制使細(xì)菌細(xì)胞固定的聚合成一個(gè)聚集體物質(zhì)。為了確保上皮細(xì)胞的完整,多細(xì)胞機(jī)體已經(jīng)形成了一個(gè)主要宿主免疫分子機(jī)制,包括基因編碼抗菌肽,可以靶向控制微生物增殖和通過(guò)改變宿主細(xì)胞信號(hào)來(lái)應(yīng)對(duì)受傷。這里我們?cè)u(píng)估了抗菌肽作為內(nèi)源介質(zhì)對(duì)傷口愈合的作用和治療的潛能。
抗菌肽和先天免疫
抗菌肽是我們已知的作為生物進(jìn)化先天免疫系統(tǒng)保留的存在于所有活的生物界的物質(zhì)(2)。早在1980年的先期工作結(jié)果從天蠶血淋巴中發(fā)現(xiàn)了抗菌肽,接著就是哺乳動(dòng)物粒細(xì)胞。第三個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)是在1987年,邁克爾.扎斯羅夫發(fā)現(xiàn)非洲蟾蜍光滑皮膚包含豐富的腺體抗菌肽,由全質(zhì)分泌機(jī)制來(lái)警報(bào)或皮膚病變。從那時(shí)以來(lái),接近2000種大量種類的抗菌肽被發(fā)現(xiàn)。盡管他們的氨基酸序列不同,絕大多數(shù)的抗菌肽共有一個(gè)陽(yáng)離子的特點(diǎn),因?yàn)樵谀M膜環(huán)境中的兩親性和普遍的殘留。他們的抗菌作用機(jī)制大部分是由于細(xì)菌細(xì)胞膜陰離子磷脂靜電相互作用對(duì)后者的分解和擾亂,從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。由于這個(gè)原因,相對(duì)于傳統(tǒng)抗生素,他們不太可能在微生物具有代表的單一信號(hào)中感應(yīng)阻力,大部分是以酶催化為目標(biāo)。
在健康和疾病中的人類皮膚抗菌肽
在哺乳動(dòng)物中,包括人類,在皮膚顆粒層合成的角化細(xì)胞和脂質(zhì)顆粒分泌的內(nèi)片狀體儲(chǔ)存抗菌肽(3)。這個(gè)半層小體釋放到上皮表層的細(xì)胞間隙,形成了可以限制微生物生長(zhǎng)的物理屏障。抗菌肽在人的健康皮膚中主要存在于核糖核酸酶5,核糖核酸酶7,活躍于革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌,以及鐵/鋅綁定的s100蛋白。然而,在炎癥和感染皮膚疾病中有另一個(gè)抗菌肽家族在角化細(xì)胞表達(dá)有光譜的殺菌活性,例如β-防御和轉(zhuǎn)換為活躍的抗菌肽hCAP18,LL-37。尤其特別的是,優(yōu)先對(duì)大腸桿菌S100A7的活躍水平,在銀屑病患者的批復(fù)中S100A8/S100A9明顯升高。另一方面,在過(guò)敏性皮炎的條件下,導(dǎo)致hCAP18mRNA在傷口的轉(zhuǎn)錄受到抑制,這是假設(shè)細(xì)菌雙重感染率的增加。
人源抗菌肽在傷口愈合中有重要作用
大量的研究表明假設(shè)人源抗菌肽通過(guò)多重方法促進(jìn)了皮膚傷口的愈合,包括細(xì)胞因子生產(chǎn)的調(diào)制,細(xì)胞遷移,增值和在某些情況下的血管生成。例如,人hBD-2的表達(dá)通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子受體激活和角化細(xì)胞因子增加和遷移引起人體皮膚傷口。另一個(gè)防御素,hBD-3在角化細(xì)胞傷口高度表達(dá),促進(jìn)了細(xì)胞因子的分泌,細(xì)胞遷移和增值通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子受體和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白,并顯著地加速了傷口的愈合在豬的皮膚傷口感染模型中。重要的是。hBD3已經(jīng)顯示出通過(guò)抑制免疫中的TLR促炎信號(hào)通路的體外和體內(nèi)抗炎活性,這可能有助于解決炎癥。此外,hBD-3已顯示作為巨噬細(xì)胞受體CCR2的配體,將巨噬細(xì)胞吸引到上皮損傷部位。LL-37的幾種作用似乎通過(guò)EGFR的反式激活介導(dǎo),包括形成膠質(zhì)細(xì)胞遷移。值得注意的是,皮膚LL-37表達(dá)在創(chuàng)傷后也增加并且在立體皮膚傷口愈合模型中,針對(duì)LL-37的抗體抑制上皮形成的再生。
結(jié)論
文獻(xiàn)中的證據(jù)支持在哺乳動(dòng)物和非哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中內(nèi)源表達(dá)抗菌肽的傷口修復(fù)的重要調(diào)節(jié)劑抗菌肽衍生物,具有作為新治療劑的潛力。抗菌肽的有益效果可以包括(i):直接的抗微生物活性,其防止感染引起的傷口愈合延遲;(ii):分子例如LPS的結(jié)合和失活,減少有害的促炎反應(yīng);(iii):一種或多種對(duì)細(xì)胞行為增強(qiáng)遷移和增值作用。這個(gè)多因素作用機(jī)制非常強(qiáng)大,并伴有抗菌肽降低的選擇微生物抗性趨勢(shì),使抗菌肽成為特別有吸引力的候選者,優(yōu)于常用抗生素,用于局部治療感染的皮膚傷口。重要的是,盡管已經(jīng)發(fā)展了抗菌肽在體外的電阻或交叉抗性的報(bào)道132-134迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)可比較的結(jié)果,可能因?yàn)樵趯?shí)際中抗菌肽抗性菌株的選擇是在慢得多的過(guò)程并且他們現(xiàn)有的內(nèi)源性抗菌肽協(xié)同作用。但是長(zhǎng)期仔細(xì)評(píng)估抗菌肽的治療途徑,以免危機(jī)我們的先天免疫的防御風(fēng)險(xiǎn),因此控制共微生物組的能力微生物感染。
參考文獻(xiàn)
[1] Enyedi B, Niethammer P. Trends Cell Biol. 2015: 25: 398-407.
[關(guān)鍵詞]抗菌肽 細(xì)菌細(xì)胞膜 基因表達(dá)
中圖分類號(hào):R378 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)24-0225-01
前言
抗菌肽是陽(yáng)由7-100個(gè)氨基酸(AA)組成,形成先天免疫應(yīng)答系統(tǒng)的一部分為生命系統(tǒng)所共享??咕膶?duì)細(xì)菌, 真菌 ,病毒以及癌細(xì)胞都有抑制作用。目前這些化合物被用來(lái)研究作為替代抗生素的潛在的藥物。至少可以和抗生素互補(bǔ)作用來(lái)抵抗各種病菌。現(xiàn)在已經(jīng)被報(bào)道的抗菌肽已經(jīng)有3000多種,包括已經(jīng)合成的和在生物體中天然產(chǎn)生的。大多數(shù)的抗菌肽至少含有10個(gè)氨基酸殘基,凈電荷范圍從-3到+20,疏水性<60%,這些特性奠定了抗菌肽的抗菌活性,使它們能夠與革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的細(xì)胞膜結(jié)合,并破壞細(xì)菌細(xì)胞膜形成孔洞,引起細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)容物泄露。與常規(guī)抗生素相比,抗菌肽可以增強(qiáng)細(xì)菌細(xì)胞膜的通透性或者通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá),從而達(dá)到殺死細(xì)菌的效果。
1.抗菌肽功能的概述
不管抗菌起源與哪里,他們都有共同的特點(diǎn)。比如具有較小的相對(duì)分子質(zhì)量和螺旋結(jié)構(gòu)??咕牡慕?jīng)典作用機(jī)制涉及細(xì)胞膜損傷。雖然陽(yáng)離子抗菌肽可以與帶負(fù)電荷的細(xì)菌細(xì)胞膜表面通過(guò)靜電相互作用,但是,有些抗菌肽破壞細(xì)胞膜通過(guò)抗菌肽與細(xì)胞膜表面特異性識(shí)別作用??咕膶?duì)細(xì)菌表現(xiàn)出廣譜的抗菌活性,因?yàn)榭咕牟荒芘c特異性受體相互作用,他們的微生物靶標(biāo)很少發(fā)展為抗性表型。例如短桿菌素是第一個(gè)應(yīng)用于臨床的抗菌肽,該化合物是直連和環(huán)狀D型氨基酸的混合物。非常令人鼓舞的是,在臨床使用超過(guò)60年后,并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)病原微生物對(duì)其產(chǎn)生抗性,除了抗菌作用外,由于它們作為特定細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑的推定作用,一些抗菌肽還顯示出了意想不到的功能。例如,導(dǎo)管素是抗菌肽中除了具有抗菌活性還具有其他活性的良好實(shí)例。 通過(guò)蛋白酶的作用對(duì)化合物進(jìn)行酶處理,已產(chǎn)生凱瑟琳家族抗菌肽以及IL-37抗菌肽。盡管這兩種抗菌肽都具有抗菌活性,但是凱瑟琳家族抗菌肽也可以作為蛋白酶抑制劑,從而參與細(xì)胞內(nèi)的各種生命過(guò)程。
2.抗菌肽作用機(jī)制的研究
抗菌肽的作用機(jī)制已經(jīng)通過(guò)選定一些抗菌肽進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究,這些肽的功能不同,一些抗菌肽可能是通過(guò)破壞細(xì)胞膜從而殺死細(xì)菌,一些抗菌肽是使細(xì)胞膜相互作用,使細(xì)胞膜形成瞬時(shí)孔洞,使抗菌肽進(jìn)入細(xì)胞并且與細(xì)胞內(nèi)的靶標(biāo)接觸,從而達(dá)到殺死細(xì)菌的作用。
2.1 抗菌肽與細(xì)菌細(xì)胞膜的相互作用
抗菌肽的經(jīng)典作用方式就是和細(xì)菌細(xì)胞膜的相互作用,其特點(diǎn)就是膜通透性??咕牡谋砻鎺в姓姾?,與帶有負(fù)電荷的微生物表面相互作用,導(dǎo)致導(dǎo)致細(xì)胞膜的雙層磷脂的頭基團(tuán)滲透。 因此,跨膜電位和pH梯度被破壞,滲透調(diào)節(jié)受到影響并且呼吸被抑制。從而達(dá)到殺死細(xì)菌的效果。目前提出抗菌機(jī)制的模型有桶板模型,毯式模型和環(huán)孔模型。
2.2 抗菌肽能夠抑制并破壞細(xì)胞內(nèi)的靶標(biāo)
抗菌肽除了能和細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用之外,一些實(shí)驗(yàn)證據(jù)還表明抗菌肽可以消除細(xì)胞內(nèi)的靶標(biāo)它們可以具有多個(gè)細(xì)胞內(nèi)靶并且可以結(jié)合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的DNA,RNA和蛋白質(zhì),抑制細(xì)菌細(xì)胞壁合成,以及DNA,RNA或蛋白質(zhì)合成。 此外,抗菌肽還可以干擾細(xì)菌細(xì)胞的分裂。 所以說(shuō)抗菌肽可以通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的形成以及抑制核酸合成,還可以通過(guò)抑制蛋白質(zhì)的合成從而抑制細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)膜的活性,從而達(dá)到殺死細(xì)菌的效果。
結(jié)論
抗菌肽作為一種新型化合物具有廣譜的殺菌活性,低細(xì)胞毒性和獨(dú)特的作用機(jī)制被認(rèn)為可能作為抗菌新藥代替原有的抗生素 , NDM-1超級(jí)細(xì)菌的出現(xiàn)提示我們需要找到或生產(chǎn)更多種類的抗菌肽來(lái)抵抗他們,抗菌肽一方面可以通過(guò)破壞細(xì)胞膜殺死細(xì)菌,另一方面可以通過(guò)抑制細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá),從而達(dá)到殺死細(xì)菌的效果。所以說(shuō)抗菌肽具有廣闊的發(fā)展前景
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《生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011版)》中指出“生物學(xué)課程的目標(biāo)、內(nèi)容和評(píng)價(jià)都旨在提高每個(gè)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)”“初步形成生物學(xué)基本觀點(diǎn)”,此處的生物科學(xué)素養(yǎng)應(yīng)當(dāng)包括基本的“生物學(xué)科思想”,“生物學(xué)基本觀點(diǎn)”即生物學(xué)學(xué)科思想。思想指導(dǎo)行為,生物學(xué)學(xué)科思想是“生物知識(shí)”背后的“靈魂”。如結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、穩(wěn)態(tài)、層次觀、系統(tǒng)整體觀等學(xué)科思想是貫穿生物學(xué)學(xué)習(xí)的核心知識(shí)。
一、通過(guò)觀察生物學(xué)事實(shí)發(fā)現(xiàn)生物學(xué)科思想
生命科學(xué)的建立與發(fā)展離不開(kāi)對(duì)大量的生物學(xué)事實(shí)、現(xiàn)象的觀察,可以說(shuō)生命科學(xué)始于觀察。達(dá)爾文進(jìn)化論的誕生源于達(dá)爾文細(xì)致的觀察與記錄,細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)源于顯微鏡的發(fā)明,可以幫助人們看到微觀的生命世界。所以說(shuō)學(xué)會(huì)觀察是學(xué)習(xí)生物學(xué)的首要前提,在初中生物教學(xué)中,教師首先要引導(dǎo)學(xué)生有目的的觀察,讓學(xué)生在觀察前對(duì)將要觀察的對(duì)象有意識(shí)有目標(biāo),而不是漫無(wú)目的的隨意觀察;其次要引導(dǎo)學(xué)生有方法的觀察,幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)有序的觀察方法;最后要引到學(xué)生有思想的觀察,即能夠?qū)⒂^察到的事實(shí)、現(xiàn)象等與生物學(xué)概念相聯(lián)系。例如在教學(xué)“觀察根毛和根尖的結(jié)構(gòu)”時(shí),要引導(dǎo)學(xué)生首先直觀觀察根尖結(jié)構(gòu),形成整體認(rèn)識(shí),然后進(jìn)一步通過(guò)顯微鏡進(jìn)行微觀觀察,觀察過(guò)程中不僅要觀察根尖不同部位的細(xì)胞結(jié)構(gòu),而且要聯(lián)系根尖的功能進(jìn)行分析。如分生區(qū)細(xì)胞很小且排列緊密,是因其功能是通過(guò)分裂不斷產(chǎn)生新細(xì)胞;緊鄰分生區(qū)的細(xì)胞停止分裂,只進(jìn)行生長(zhǎng),越向上越大,因此稱為伸長(zhǎng)區(qū);成熟區(qū)細(xì)胞停止生長(zhǎng),開(kāi)始分化形成根毛、導(dǎo)管等,而細(xì)密的根毛增大了與土壤的接觸面積,更有利于吸收土壤中的水分,所以成熟區(qū)是植物的根吸收水分無(wú)機(jī)鹽的主要部位。通過(guò)這樣的聯(lián)想觀察,讓學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的學(xué)科思想,意識(shí)到任何結(jié)構(gòu)都有其存在的必然性是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的功能性。結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的思想在生物學(xué)科中普遍存在,如鳥(niǎo)類適行的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),小腸適于消化和吸收的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),細(xì)胞膜適于物質(zhì)交換的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。
二、通過(guò)建構(gòu)核心概念提煉生物學(xué)學(xué)科思想
自然科學(xué)的學(xué)科核心概念是指課程中能夠展示當(dāng)代學(xué)科圖景的概念和原理,是學(xué)科結(jié)構(gòu)的主干部分,是位于學(xué)科中心的概念性知識(shí)。學(xué)科核心概念包括了重要概念、原理、理論等的基本理解和解釋,生物學(xué)核心概念處于學(xué)科中心位置,包括了對(duì)生命現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科具有重要的支撐作用。概念是客觀事實(shí)在人腦中的主觀反應(yīng),因此概念的形成需要有豐富的事實(shí)支撐,更重要的是需要經(jīng)過(guò)大腦的分析、總結(jié)、抽象的過(guò)程。例如“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)功能的基本單位”這一核心概念是高度抽象概括的,需要通過(guò)一些生物學(xué)事實(shí)和次位概念來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行抽象,如通過(guò)“顯微鏡的使用”、“臨時(shí)裝片的制作”等活動(dòng),學(xué)生可以真切地感受到“一些生物由單細(xì)胞構(gòu)成,一些生物由多細(xì)胞構(gòu)成”;再通過(guò)“觀察各種組織永久裝片”、分析歸納生物體結(jié)構(gòu)層次等活動(dòng),可以建立“多細(xì)胞的生物體具有一定的結(jié)構(gòu)層次”的概念;再通過(guò)學(xué)習(xí)細(xì)胞各結(jié)構(gòu)的功能,觀察、分析單細(xì)胞生物等活動(dòng),理解“細(xì)胞能進(jìn)行分裂、分化,以生成更多的不同種類的細(xì)胞用于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和生殖”這一次位概念。基于此,學(xué)生就會(huì)建構(gòu)起“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”這一核心概念。再如,學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)這個(gè)概念時(shí),學(xué)生需要建構(gòu)個(gè)體、種群、群落的概念,并通過(guò)分析綜合這些次位概念抽象出生態(tài)系統(tǒng)的概念。在以上概念的建構(gòu)過(guò)程中,要注意引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)到生物學(xué)科的層次觀思想,生命物質(zhì)只有組成一定的結(jié)構(gòu),才能完成生命活動(dòng),生物結(jié)構(gòu)從微觀到宏觀的層次是:組成細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)細(xì)胞組織器官系統(tǒng)生物個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)。細(xì)胞是進(jìn)行生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)單位,生物個(gè)體是生態(tài)系統(tǒng)的基本單位,生態(tài)系統(tǒng)是生物結(jié)構(gòu)的最高單位,生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)。
三、通過(guò)解釋生命現(xiàn)象運(yùn)用生物學(xué)學(xué)科思想
“生物學(xué)科是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一,是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的一門(mén)學(xué)科?!鄙飳W(xué)科的性質(zhì)決定了生物學(xué)科與生命世界的密切關(guān)系,因此,在學(xué)習(xí)生物學(xué)過(guò)程中有很多生命現(xiàn)象和規(guī)律都會(huì)蘊(yùn)含著生物學(xué)科思想,教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生從觀察、總結(jié)生命現(xiàn)象和規(guī)律中感悟生物學(xué)科思想,更需要幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用生物學(xué)科思想去解釋生命現(xiàn)象。如學(xué)習(xí)人類的起源和動(dòng)物的主要類群時(shí),向?qū)W生滲透生物發(fā)展進(jìn)化的觀點(diǎn)?,F(xiàn)存的生物是經(jīng)歷了千百萬(wàn)年與環(huán)境相互作用不斷發(fā)展進(jìn)化的產(chǎn)物。在生物進(jìn)化過(guò)程中,生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、生理功能由低級(jí)到高級(jí)、生活環(huán)境由水生到陸生,形成了對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性,也形成了生物的多樣性。到學(xué)習(xí)生物的進(jìn)化時(shí),學(xué)生就會(huì)自覺(jué)運(yùn)用生物發(fā)展進(jìn)化的觀點(diǎn)來(lái)解釋生物進(jìn)化的歷程及原因。再如對(duì)于讓人望而生畏的癌癥,為什么那么可怕,學(xué)習(xí)了生物學(xué)后學(xué)生可以運(yùn)用穩(wěn)態(tài)的思想解釋,癌細(xì)胞由于遺傳特性的改變發(fā)生非常快速的無(wú)法停止的分裂,并形成腫瘤或是進(jìn)行轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致人體失衡。還有學(xué)習(xí)保護(hù)生物多樣性時(shí),讓學(xué)生解釋為什么要保護(hù)生物多樣性,讓學(xué)生聯(lián)系食物鏈、食物網(wǎng)、能量物質(zhì)流動(dòng)等相關(guān)知識(shí),運(yùn)用穩(wěn)態(tài)的學(xué)科思想解釋,某一個(gè)物種的滅絕會(huì)引起與其相關(guān)的食物鏈?zhǔn)Ш?,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
四、通過(guò)生活體驗(yàn)感悟遷移生物學(xué)學(xué)科思想
纖毛蟲(chóng)是進(jìn)化程度最高的原生動(dòng)物,其結(jié)構(gòu)也最復(fù)雜,分化出了類似多細(xì)胞動(dòng)物的細(xì)胞核與細(xì)胞器。纖毛蟲(chóng)個(gè)頭小,通常只有100微米,生命力卻極為旺盛,一天可繁殖一至數(shù)代,并且分布廣泛。水池、湖邊、河邊、海邊、土壤,甚至極地都可尋到它們的蹤影,有的甚至將人類的血液、器官作為安身之所。纖毛蟲(chóng)的家族異常龐大,種類繁多,各自具有不同的生命調(diào)節(jié)機(jī)制,用以適應(yīng)長(zhǎng)期生存的環(huán)境,常見(jiàn)的主要種類有:游仆蟲(chóng)和三緣雙軸蟲(chóng)、草履蟲(chóng)以及它的天敵雙環(huán)櫛毛蟲(chóng)、具有“毒舌”的長(zhǎng)頸蟲(chóng)、在基因工程研究領(lǐng)域久負(fù)盛名的“四膜蟲(chóng)”、“大嘴巴”的棘尾蟲(chóng)以及寄居在反芻動(dòng)物瘤胃中的瘤胃纖毛蟲(chóng)等。
通過(guò)掃描電鏡,我們可以看到它周身布滿了纖毛的蟲(chóng)體。借助纖毛的擺動(dòng),蟲(chóng)體可以隨心所欲地去往任何地方;通過(guò)透射電鏡,則能看到一個(gè)內(nèi)涵豐富的“內(nèi)在世界”,將纖毛蟲(chóng)的細(xì)胞核、線粒體、食物泡、自噬泡等結(jié)構(gòu)盡收眼底。真可謂“麻雀雖小,五臟俱全”。很難想象,在它小小的體內(nèi),竟然存在著一整套完備的生存體系,從呼吸到排泄,從消化到吸收,從運(yùn)動(dòng)到防御,一應(yīng)俱全。
器官演變,隨境而動(dòng)
除了某些厭氧型纖毛蟲(chóng)(在缺氧的條件下存活的纖毛蟲(chóng)),自由生活的纖毛蟲(chóng)同高等生物一樣,均靠線粒體(生物體主要能量之源,形態(tài)像“鞋底”,由許多“鞋棱”――嵴構(gòu)成)吸納自然之精華。相較之高等生物,纖毛蟲(chóng)的線粒體具有其獨(dú)特性。自由生活的纖毛蟲(chóng)其線粒體數(shù)目眾多,或扎堆、抱團(tuán)聚集在細(xì)胞核、細(xì)胞膜以及代謝旺盛的區(qū)域,或分散、點(diǎn)綴在細(xì)胞質(zhì)中,呈不規(guī)則狀態(tài)分布。厭氧型纖毛蟲(chóng)的呼吸器官極為獨(dú)特,是線粒體的變體,是對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)性產(chǎn)物。為了生存,內(nèi)部結(jié)構(gòu)器官可隨環(huán)境而發(fā)生相應(yīng)的變化。為了減輕體內(nèi)缺氧的壓力,線粒體要么在體積上下功夫,要么在功能方面加以改進(jìn)。在體積上下功夫主要表現(xiàn)在個(gè)頭增大,與普通線粒體相比,以“巨人”之姿挺立于細(xì)胞質(zhì)中;在功能方面,線粒體不僅要保證產(chǎn)能,還能夠產(chǎn)氫氣,用以滿足不同環(huán)境的需要。
消化吸收,自有絕活
自由生活的纖毛蟲(chóng)沒(méi)有完備的消化系統(tǒng),不能像高等生物一樣在消化道里完成消化工作,它的消化吸收以其特有的方式進(jìn)行。食物通過(guò)纖毛的擺動(dòng)進(jìn)入體內(nèi),在流動(dòng)的過(guò)程中不斷聚集成團(tuán),并與體內(nèi)分泌的膜相融,食物裹進(jìn)膜泡后,形成食物泡,開(kāi)始了體內(nèi)之旅。食物泡在體內(nèi)旅行時(shí),會(huì)遇到含有消化酶的顆粒狀物質(zhì)一一溶酶體,從與之結(jié)合的那一剎那開(kāi)始,食物已經(jīng)不能繼續(xù)保持其完整性,開(kāi)始慢慢解體,最靠近膜的食物首當(dāng)其沖,然后波及到內(nèi)部,最終大部分食物在酶的作用下消失在無(wú)形中,殘留的則被打上“廢渣”的印記,被毫不留情地排出體外。而消化產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)待遇明顯不同,或者以“營(yíng)養(yǎng)泡”的形式存于體內(nèi),聽(tīng)從體內(nèi)調(diào)遣,哪里需要去往哪里,或者以糖原的形式儲(chǔ)存起來(lái),作為能量來(lái)源,以備不時(shí)之需。
然而,在環(huán)境惡劣,食物缺乏時(shí),原有的消化模式被打亂,取而代之的是一種“自殘”行為。體內(nèi)出現(xiàn)一種膜泡,它將體內(nèi)的細(xì)胞器作為食源,一口吞噬掉,之后,與溶酶體相結(jié)合,步入隨后的消化過(guò)程。因其通常只吞噬自身“器官”,且殺傷力極強(qiáng),所以將其命名為“自噬泡”。通過(guò)這種“自殺行為”得到的消化產(chǎn)物能為蟲(chóng)體提供能量,暫時(shí)渡過(guò)難關(guān)。為了生存,為了渡過(guò)逆境,不惜消化自身“器官”,以得到暫時(shí)的保障。如同古代戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,百姓易子而食,以求生存。大自然是殘酷的,一切生物,只能遵循自然規(guī)律,適應(yīng)環(huán)境,否則,定遭淘汰。
順境逆境,自有謀略
在自然界中纖毛蟲(chóng)處于弱勢(shì)地位,稍不留神,就會(huì)變成別人的腹中食,盤(pán)中餐。在食物充足時(shí),它利用刺絲泡、毒素泡等武器進(jìn)行自我保護(hù);在遇到不良環(huán)境時(shí),則以包囊的形式暫避風(fēng)頭,并可隨風(fēng)飄散,隨水而動(dòng),飄往世界各地。
草履蟲(chóng)在遇到雙環(huán)櫛毛蟲(chóng)時(shí),刺絲泡會(huì)立即射出許多刺絲,穿過(guò)表膜,形成一道“雨簾”般的保護(hù)性屏障。只可惜,這道屏障對(duì)暴食性纖毛蟲(chóng)――雙環(huán)櫛毛蟲(chóng)來(lái)說(shuō),如同花拳繡腿,不堪一擊,常常難逃劫運(yùn)。長(zhǎng)頸蟲(chóng)的武器比較特別,形同彈簧,又如“舌頭”一般,可自由調(diào)節(jié)長(zhǎng)度,在遇到弱勢(shì)生物時(shí),它將“舌頭”伸出,毒素泡同時(shí)出現(xiàn),毒素隨之附在“舌頭”上,這條帶毒的“舌頭”頓時(shí)殺傷力倍增,被它打到的生物紛紛倒地,成為它的“舌下亡魂”。
纖毛蟲(chóng)極其“聰明”,當(dāng)它意識(shí)到周圍的環(huán)境不適合生活(如食物缺少、溫度驟變、纖毛蟲(chóng)數(shù)量過(guò)于密集等)時(shí),將身體縮成一團(tuán),形成球狀,同時(shí)分泌一種類似細(xì)胞壁的物質(zhì)包裹在外,形成一道防線,與外界隔開(kāi)。纖毛蟲(chóng)在休眠期間,體內(nèi)的生理活動(dòng)并未停止。由于無(wú)法進(jìn)食,許多細(xì)胞器被體內(nèi)的自噬泡打上“食物”的烙印,一口吞噬掉,其產(chǎn)生的能量則用來(lái)維持生命。而當(dāng)環(huán)境轉(zhuǎn)好時(shí),纖毛蟲(chóng)則脫離包囊的束縛,重組體內(nèi)的“器官零件”,恢復(fù)其自由之身,獲得重生。
繁衍絕技,以多取勝
纖毛蟲(chóng)在繁衍后代方面,可謂煞費(fèi)苦心。它走的是“以多取勝”的路線。在長(zhǎng)期的進(jìn)化中,纖毛蟲(chóng)找到了延續(xù)后代的最佳方式――無(wú)性生殖與有性生殖交替并行。在食源充足的情況下,它通常采用無(wú)性生殖方式繁衍后代,即“一分二”方針:分裂1次,產(chǎn)生2個(gè)與母體相同的個(gè)體,這2個(gè)個(gè)體,完全承繼了母體的特點(diǎn)。此方法既可保證后代具有與母體一致的形態(tài)特征,又在繁殖數(shù)量上有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。纖毛蟲(chóng)繁殖力極旺盛,平均一天可繁殖一至數(shù)代。
關(guān)鍵詞小rna;發(fā)現(xiàn);特征;功能;作用機(jī)制
abstractthe discovery of small rna was expounded,the characteristics,function and mechanism of action were introduced,and the prospect of the research was made for the small rna study.
key wordssmall rna小rna是一類新發(fā)現(xiàn)的長(zhǎng)度為21~25個(gè)核苷酸的小分子rna,它普遍存在于多細(xì)胞生物中,占整個(gè)基因組基因總數(shù)的2%左右。小rna是最為重要的調(diào)控rna分子,它可直接調(diào)控某些基因的開(kāi)關(guān),從而控制細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育,并決定細(xì)胞分化的組織類型。根據(jù)小rna的生長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)和功能大約可分為3類:小干涉rna(small interfering rna,sirna)、微rna(micrornas,mirnas)和其他小rna。小rna在生物進(jìn)化過(guò)程中高度保守,并已被證實(shí)參與和調(diào)控包括時(shí)序發(fā)育、細(xì)胞凋亡、神經(jīng)元發(fā)育、激素分泌等在內(nèi)的多種生理過(guò)程[1]。小rna自1998年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),至今已有飛速的發(fā)展,目前在種類、特征、分子機(jī)制等方面的研究都有了突破性的進(jìn)展,研究前景十分廣闊。
1小rna的發(fā)現(xiàn)
1998年,生物學(xué)家發(fā)現(xiàn),在果蠅和其他真核生物中導(dǎo)入外源雙鏈rna分子,可以使內(nèi)源基因相應(yīng)序列基因的mrna降解,從而引發(fā)同源基因轉(zhuǎn)錄后基因沉默,這種基因表達(dá)的抑制作用稱為rna干擾。小干涉rna在rna干擾途徑的中間產(chǎn)生,最終可導(dǎo)致靶mrna降解產(chǎn)生rna干擾作用[2]。
mirnas是sirna(small interfering rna)之后發(fā)現(xiàn)的一種調(diào)節(jié)mrna穩(wěn)定的rna。多數(shù)微rna具有高度保守性、時(shí)序性和組織特異性。線蟲(chóng)的lin-4[3]和let-7[4]是最早被發(fā)現(xiàn)的微rna,它們參與調(diào)控線蟲(chóng)的發(fā)育時(shí)序,后來(lái)將類似的rna統(tǒng)稱為微rna。微rna具有重要的調(diào)控功能,與生物體的階段性發(fā)育密切相關(guān)。隨著研究的深入,已發(fā)現(xiàn)微rna在生命起源和早期進(jìn)化、基因復(fù)雜性、疾病機(jī)理等方面的研究中具有更為深遠(yuǎn)的意義。
近年來(lái),德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)3個(gè)實(shí)驗(yàn)室[5-7]利用生物信息學(xué)、cdna文庫(kù)及分子克隆技術(shù),在不同生物體細(xì)胞中克隆到包括lin-4和let-7在內(nèi)的約150個(gè)21~25個(gè)核苷酸的非編碼小分子rna。這些rna具有極強(qiáng)的調(diào)控作用,與生物體的階段性發(fā)育密切相關(guān),并意識(shí)到這是一個(gè)極為廣闊的小分子rna世界。
2小rna的特征
截至目前,人們認(rèn)為小rna具有以下幾個(gè)特點(diǎn):一是小rna是長(zhǎng)21~25個(gè)核苷酸的單鏈,非編碼蛋白的短序列rna,本身不具有開(kāi)放閱讀框及蛋白質(zhì)編碼基因的特點(diǎn),而是由獨(dú)立的轉(zhuǎn)錄單位表達(dá)成熟的小rna,有5′磷酸和3′羥基。二是具有高度的保守性。小rna在進(jìn)化過(guò)程中保持著“謹(jǐn)慎”的態(tài)度。一些小rna的基因在進(jìn)化中呈保守的趨勢(shì),在不同生物間行使同一功能,這些基因稱為直向同源基因。三是在不同組織、不同發(fā)育階段中,小rna的水平有顯著差異,一些小rna呈時(shí)間發(fā)育特異性。四是小rna絕大多數(shù)位于已知基因序列的外圍,還有一些是成簇的,且簇生排列的基因往往協(xié)同表達(dá)。五是成熟的小rna由dicer酶從折疊的發(fā)夾狀前體約60個(gè)核苷酸的一條臂上切割得來(lái)。
3小rna的功能
小rna有組織特異性,可能在調(diào)控基因表達(dá)及個(gè)體發(fā)育中起著重要作用,動(dòng)物基因組中小rna的豐富性和表達(dá)模式的多樣性,表明它們廣泛參與基因表達(dá)調(diào)控[8],還可能以多種調(diào)節(jié)途徑發(fā)揮作用[9]。小rna序列、結(jié)構(gòu)、豐度和表達(dá)方式的多樣性使其可能作為蛋白質(zhì)編碼rna的調(diào)節(jié)子,對(duì)基因表達(dá)、細(xì)胞周期調(diào)控及至個(gè)體發(fā)育產(chǎn)生重要影響。生物個(gè)體中的一群小rna,可通過(guò)自身的rna干擾機(jī)制在生命過(guò)程的各個(gè)階段關(guān)閉或調(diào)控基因表達(dá)水平,從而控制細(xì)胞的多種生命活動(dòng),尤其在發(fā)育過(guò)程中。
4小rna的作用機(jī)制
小rna能通過(guò)risc以2種后轉(zhuǎn)錄的機(jī)制之一來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。當(dāng)mirna進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中的risc復(fù)合物,如果成熟的mirna識(shí)別并與目的mrna序列高度互補(bǔ)配對(duì),那么mirna能使rna在互補(bǔ)區(qū)特異斷裂,并且斷裂位點(diǎn)與小干涉 rna的相同,即在與mirna第10、第11個(gè)殘基配對(duì)的mrna的核苷酸處;如果mirna與目的mrna的配對(duì)不是很精確,那么mirna將抑制其翻譯過(guò)程從而調(diào)控目的基因的表達(dá)。在mrna斷裂之后mirna還保持完整,并且能繼續(xù)識(shí)別和降解其他的mrna。近幾年人們對(duì)mirna的形成和作用機(jī)制已經(jīng)基本研究清楚,只是一些細(xì)節(jié)有待研究。
5研究展望
盡管小分子rna的研究飛速發(fā)展,但在基因調(diào)控的機(jī)制研究和在功能基因組學(xué)應(yīng)用方面還存在許多問(wèn)題,如risc的組成、risc和dicer自身的調(diào)控等,小分子rna與轉(zhuǎn)錄因子的關(guān)系,小分子rna對(duì)發(fā)育的調(diào)控機(jī)制等。隨著這些問(wèn)題的解決,對(duì)功能基因組學(xué)的研究將更加快速和深入。
6參考文獻(xiàn)
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一、以俗語(yǔ)“導(dǎo)”,具有趣味性
“人是鐵飯是鋼,一頓不吃餓得慌”“牙痛不是病,痛起來(lái)要人命”“不干不凈,吃了得病”等日常俗語(yǔ)導(dǎo)出相關(guān)的人體消化系統(tǒng)方面的內(nèi)容。例如在講解不定根的定義時(shí),不定根是指從莖葉上生出的根。(1)從莖上生出的根叫不定根,如甘蔗,我們?cè)诔愿收釙r(shí),經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)在基部的節(jié)上生長(zhǎng)有許多條根,這些根就叫做不定根;再如柳樹(shù),俗語(yǔ)說(shuō):“有心栽花花不開(kāi),無(wú)心插柳柳成蔭”,為什么“無(wú)心插柳柳成蔭”?這主要是在柳樹(shù)的枝條的下端在適宜的條件下生長(zhǎng)出的不定根,形成了一個(gè)新的柳樹(shù)。(2)從葉上生出的根也叫不定根,“落葉生根”同學(xué)們都聽(tīng)說(shuō)過(guò)了,比如說(shuō)“秋海棠”就是其中一個(gè)典型的植物,它的樹(shù)葉落到地上就能在適宜的條件下萌發(fā)出許多條不定根,而形成許多個(gè)新的植物體。
二、以比擬“導(dǎo)”,具有形象性
知識(shí)大都是抽象的,也是看不見(jiàn)、摸不著的,恰當(dāng)運(yùn)用比擬法,使知識(shí)形象化,學(xué)生積極主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)。如在“細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能”中,把細(xì)胞比作“國(guó)家”,學(xué)生受此啟發(fā),把細(xì)胞膜比為國(guó)家的“防線”,控制內(nèi)外物質(zhì)的“進(jìn)出”。
三、以成語(yǔ)“導(dǎo)”,具有簡(jiǎn)練性
許多成語(yǔ)撇開(kāi)引申義,只看本義,包含著特定的生物學(xué)知識(shí)。如“肝膽相照”道明了動(dòng)物的肝臟與膽囊的結(jié)構(gòu)和功能聯(lián)系;“飛蛾撲火”“蜻蜓點(diǎn)水”揭示了非條件反射現(xiàn)象;“華而不實(shí)”說(shuō)明了硼對(duì)植物的特殊作用;“螳螂捕蟬,黃雀在后”“望梅止渴”“移花接木”都具有豐富的生物學(xué)意義。
四、以古詩(shī)“導(dǎo)”,具有生動(dòng)性
在“心臟”的導(dǎo)入中,恰當(dāng)運(yùn)用南唐李煜的“恰似一江春水向東流”生動(dòng)形象引出心臟的結(jié)構(gòu)和功能;南宋詩(shī)人楊萬(wàn)里的“兒童急走追黃蝶,飛入菜花無(wú)處尋”生動(dòng)描繪出生物的保護(hù)色現(xiàn)象還有器官移植,基因工程,“生物導(dǎo)彈”,試管嬰兒,仿生學(xué),轉(zhuǎn)基因食品等,一開(kāi)始就調(diào)動(dòng)了學(xué)生的很大興趣,也就想努力要而且也一定能學(xué)好生物這門(mén)學(xué)科。這樣旁征博引、深入淺出,使學(xué)生整個(gè)身心都融于生生不息、奧秘?zé)o窮的生物界之中,這就為學(xué)生學(xué)好初一生物知識(shí)夯實(shí)了基礎(chǔ)。
五、掌握基本知識(shí)要點(diǎn),“先記憶,后理解”
同學(xué)習(xí)其他理科一樣,生物學(xué)的知識(shí)也要在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶,但是,高中階段的生物學(xué)還有著與其他理科不一樣的特點(diǎn)。對(duì)于大家學(xué)習(xí)了許多年的數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)來(lái)說(shuō),這些學(xué)科的一些基本思維要素同學(xué)們已經(jīng)一清二楚。比如數(shù)學(xué)中的未知數(shù)x和加減乘除運(yùn)算,化學(xué)中的原子、電子以及物理中的力、光等等。而對(duì)于生物學(xué)來(lái)說(shuō),同學(xué)們要思考的對(duì)象既思維元素卻是陌生的細(xì)胞、組織各種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物以及他們之間奇特的邏輯關(guān)系。因此同學(xué)們只有在記住了這些名詞、術(shù)語(yǔ)之后才有可能生物學(xué)的邏輯規(guī)律,既所謂“先記憶,后理解”。
六、弄清知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系,“瞻前顧后”
在記住了基本的名詞、術(shù)語(yǔ)和概念之后,同學(xué)們就要把主要精力放在學(xué)習(xí)生物學(xué)規(guī)律上來(lái)了。這時(shí)大家要著重理解生物體各種結(jié)構(gòu)、群體之間的聯(lián)系(因?yàn)樯飩€(gè)體或群體都是內(nèi)部相互聯(lián)系,相互統(tǒng)一的整體),也就是注意知識(shí)體系中縱向和橫向兩個(gè)方面的線索。如關(guān)于DNA,我們會(huì)分別在“緒論”“組成生物體的化合物”和“生物的遺傳和變異”這三個(gè)地方學(xué)到,但教材中在三個(gè)地方的論述各有側(cè)重,同學(xué)們要前后聯(lián)系起來(lái)思考,即所謂“瞻前顧后”。再比如:在學(xué)習(xí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)時(shí),我們會(huì)學(xué)習(xí)許多細(xì)胞器,那么這些細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能有何異同呢?這需要大家做一下比較才能知道,即所謂“左顧右盼”。
七、深刻理解重點(diǎn)知識(shí),讀書(shū)做到“六個(gè)W”
【關(guān)鍵詞】 血管損傷
近距離放療應(yīng)用于臨床治療雖已有100多年的歷史,但應(yīng)用之初由于對(duì)其放射生物學(xué)效應(yīng)知之甚少,加之防護(hù)困難、有限的治療效果和較重的組織損傷,使這種治療方法在之后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)處于停滯的狀態(tài)。20世紀(jì)80年代,新型的放射性核素125I和103Pa進(jìn)入臨床。由于這兩種核素與以往所使用的226Ra、222Rn以及192Ir相比具有低劑量率以及低能、射程短等獨(dú)特的物理學(xué)優(yōu)勢(shì),臨床上防護(hù)簡(jiǎn)單;利用計(jì)算機(jī)三維治療計(jì)劃系統(tǒng)制定治療計(jì)劃,在影像系統(tǒng)的引導(dǎo)下布源,從而使得靶區(qū)劑量分布均勻,周圍正常組織損傷很小;與以往常規(guī)放療相比在比較短的時(shí)間內(nèi)就能完成整個(gè)治療計(jì)劃。目前,在臨床上某些腫瘤如前列腺癌等的治療中取得了很好的治療效果,顯示了廣闊的應(yīng)用前景[1]。
1 持續(xù)低劑量率放療的物理學(xué)特點(diǎn)
“近距離治療”(brachytherapy)一詞來(lái)源于希臘文brachy,是“近”的意思。它與希臘文tele“遠(yuǎn)”一詞相對(duì)。與傳統(tǒng)的外照射相比近距離照射具有局部劑量高,達(dá)到邊緣后劑量突然下降;照射范圍內(nèi)劑量分布不均勻,近源處最高;照射時(shí)間短;采取一次連續(xù)照射或數(shù)次照射完成治療這些特點(diǎn)。近距離治療的模式根據(jù)參考點(diǎn)劑量率的不同劃分為以下幾個(gè)區(qū)段和類別:低劑量率(low dose rate,LDR12Gy/h);脈沖劑量率(pulse dose rate,PDR,指劑量率在1Gy/h~3Gy/h,照射間隔1次/h,每次治療10min左右的模式)[1,2]。
2 持續(xù)低劑量率放療的生物學(xué)特點(diǎn)
臨床上之所以將近距離治療的模式根據(jù)參考點(diǎn)劑量率的不同劃分為幾個(gè)區(qū)段和類別是因?yàn)樵诓煌膭┝柯氏聦?duì)應(yīng)的生物效應(yīng)各不相同。
HDR是指劑量率>12Gy/h,即劑量率高到足以在很短時(shí)間內(nèi)(短于亞致死性損傷的修復(fù),即
2.1 持續(xù)低劑量率放療時(shí)的劑量率效應(yīng)
通常所說(shuō)的劑量率效應(yīng)是指:實(shí)施放射治療時(shí),每單位劑量生物效應(yīng)隨劑量率降低而下降,這是由于在較長(zhǎng)的照射期間發(fā)生了亞致死損傷的修復(fù)。當(dāng)劑量率>2Gy/min時(shí),在多數(shù)真核細(xì)胞系統(tǒng)中有生物學(xué)意義的照射劑量將在數(shù)分鐘內(nèi)完成,在照射過(guò)程中極少發(fā)生或不發(fā)生DNA單鏈斷裂的修復(fù),也觀察不到劑量率效應(yīng)。當(dāng)劑量率
2.2 持續(xù)低劑量率放療時(shí)的反劑量率效應(yīng)
在LDR放射治療中,每單位劑量生物效應(yīng)隨劑量率降低而下降,但臨床經(jīng)驗(yàn)和大量的研究都顯示,持續(xù)降低照射劑量率,許多細(xì)胞系中細(xì)胞的死亡率并不是隨劑量率的降低平行下降。而是當(dāng)劑量率下降到某一個(gè)臨界值時(shí),繼續(xù)降低劑量率,細(xì)胞的死亡率反而明顯增加,產(chǎn)生所謂的“反劑量率效應(yīng)”(inverse dose rate effect )。Mitchell CR等[4]報(bào)道,當(dāng)給予一個(gè)低于30cGy/h的持續(xù)低劑量率照射時(shí)可以觀察到明顯的反劑量率效應(yīng),他以T98G人類膠質(zhì)細(xì)胞作為研究材料進(jìn)一步研究了當(dāng)給予一個(gè)LDR預(yù)照射是否會(huì)消除通常觀察到的反劑量率效應(yīng)。結(jié)果是當(dāng)給予一個(gè)30cGy/h~60cGy/h,總量5Gy(使用60Co)的預(yù)照射后,馬上用240-KVpX-射線給予持續(xù)低劑量率照射時(shí)反劑量率效應(yīng)沒(méi)有出現(xiàn),但間隔4h后重新出現(xiàn);當(dāng)給予5cGy/h~10cGy/h,總量2Gy的預(yù)照射時(shí),反劑量率效應(yīng)不受影響。當(dāng)預(yù)照射總量從5Gy逐漸下降到2Gy時(shí),反劑量率效應(yīng)也在逐漸增強(qiáng)。關(guān)于反劑量率效應(yīng)的產(chǎn)生,目前有如下幾種假說(shuō):①“G2期阻滯”,有些細(xì)胞系如Hela細(xì)胞系,在1.54Gy/h的照射后,細(xì)胞被阻滯在周期的不同時(shí)相而停止分裂。當(dāng)劑量率降至0.37Gy/h時(shí),細(xì)胞在周期內(nèi)前進(jìn)并被阻滯于輻射敏感的G2期,因此在持續(xù)低劑量率照射時(shí),一個(gè)本來(lái)非同步化的細(xì)胞群體變成了一個(gè)G2的細(xì)胞群體[5]。但Mitchell CR等[6]觀察以前已被證實(shí)對(duì)低劑量敏感的前列腺癌細(xì)胞PC-3,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤T98G和AT細(xì)胞系,用60Co-γ線照射,發(fā)現(xiàn)在劑量率0.02Gy/h~1Gy/h表現(xiàn)出反劑量率效應(yīng),分析細(xì)胞周期,未發(fā)現(xiàn)反劑量率效應(yīng)與G2/M期積累或其他周期阻滯呈相關(guān)性。②DNA損傷傳感器失活。Collis SJ等[7]通過(guò)研究認(rèn)為,細(xì)胞內(nèi)存在一種對(duì)細(xì)胞損傷的探測(cè)機(jī)制,當(dāng)輻射引起的DNA DSB(輻射可以引起多種類型的細(xì)胞DNA損傷:包括單鏈斷裂(single strand breaks,SSB),雙鏈斷裂(double strand breaks,DSB),堿基損傷和蛋白交聯(lián)等)的數(shù)量達(dá)到一定閾值時(shí),DNA損傷傳感器激活,啟動(dòng)細(xì)胞的修復(fù)機(jī)制,使部分細(xì)胞損傷得以修復(fù),從而降低細(xì)胞的損傷。在LDR放療時(shí),隨著劑量率的降低,DNA DSB的數(shù)量減少。當(dāng)劑量率下降到某一個(gè)閾值時(shí),他所導(dǎo)致的DNA DSB的數(shù)量已不足以激活DNA損傷傳感器,沒(méi)有DNA損傷修復(fù),最終結(jié)果是細(xì)胞損傷的數(shù)量反而超過(guò)劑量率高于該閾值時(shí)的數(shù)量,產(chǎn)生所謂的反劑量率效應(yīng)。
3 持續(xù)低劑量率放療對(duì)血管的損傷
Fajardo LF[8]總結(jié)了電離輻射導(dǎo)致血管損傷的形態(tài)和病理改變:電離輻射主要導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞致死性和亞致死性損傷,造成微血管(毛細(xì)血管和血管竇)的破裂及血栓形成;中等直徑的血管主要表現(xiàn)為新內(nèi)膜增生、纖維素樣壞死、血栓形成以及急性動(dòng)脈炎;射線對(duì)大血管的損傷比較少見(jiàn),而且靜脈損傷多于動(dòng)脈,主要有新內(nèi)膜增生、動(dòng)脈瘤、血栓形成以及管壁破裂。
血管的最初形成是由內(nèi)皮細(xì)胞(vescular endothelial cell,VEC)的激活、遷徙以及增殖來(lái)完成的。正常的VEC和毛細(xì)血管的特點(diǎn)在許多病理狀態(tài)下都發(fā)生了明顯的變化。Mao[9]定量研究了電離輻射對(duì)VEC和毛細(xì)血管網(wǎng)形成的作用。通過(guò)體外試驗(yàn)?zāi)P停u(píng)估了VEC在不同的照射劑量下(2Gy~6Gy)功能和動(dòng)力學(xué)方面的變化。與對(duì)照組相比,在受照24h后 VEC出現(xiàn)了呈時(shí)間和劑量依賴的丟失;高劑量時(shí)血管的生成明顯受阻;受照的VEC群停留在G1期的細(xì)胞比例增加;一個(gè)呈劑量依賴的DNA鏈損傷亦出現(xiàn)。這些結(jié)果表明:輻射誘導(dǎo)的VEC損傷破壞了血管的結(jié)構(gòu),而凋亡增加可能是VEC損傷的分子機(jī)制。
3.1 電離輻射對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的影響
治療性照射被廣泛地應(yīng)用于腫瘤治療,放射治療的成功不僅取決于腫瘤細(xì)胞的放射敏感性,同時(shí)也取決于腫瘤組織血管內(nèi)皮細(xì)胞的放射敏感性。Kumar P等[10]發(fā)現(xiàn)p38 MAPK介導(dǎo)輻射引起的內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)的凋亡,而血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)通過(guò)磷酸肌醇-3激酶(PI3K)-AKt-Bcl-2途徑來(lái)保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)p38 MAPK的抑制劑(PD169316)或拮抗劑可以顯著提高VEC對(duì)γ射線的耐受,而PI3K-AKt-Bcl-2途徑的抑制可以明顯增加γ射線介導(dǎo)的p38 MAPK的活性,導(dǎo)致VEC凋亡增加。Bcl-2的表達(dá)在受照后的VEC內(nèi)顯著降低,而經(jīng)VEGF處理后的受照VEC內(nèi)Bcl-2表達(dá)維持在一個(gè)更高的水平。
抑癌基因p53主要調(diào)控DNA損傷后細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制和凋亡程序。Scott S等[11]研究發(fā)現(xiàn)p53在輻射致血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)DNA損傷時(shí)具有活性,而在其他原因如血管球囊擴(kuò)張術(shù)等引起的VSMCs的損傷中沒(méi)有活性。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)在上述兩種損傷中p53表達(dá)是一致的,但對(duì)兩類損傷卻產(chǎn)生了完全不同的生物效應(yīng):只在受照后的VSMCs中導(dǎo)致了細(xì)胞生長(zhǎng)抑制和凋亡增加。同時(shí)在受照后的VSMCs中由于DNA的損傷而引起的細(xì)胞周期蛋白D降解增加。因此,他們認(rèn)為:在受照后的VSMCs中p53表達(dá)和功能是正?;蛟黾?,p53引起受照后的VSMCs的生長(zhǎng)抑制和凋亡增加主要是由于細(xì)胞周期蛋白D這一關(guān)鍵的生長(zhǎng)介質(zhì)降解增加反作用于p53的結(jié)果。最近,Kaliski A等[12]的研究表明,當(dāng)射線照射黑色素瘤細(xì)胞系B16 時(shí),可以上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)的表達(dá),進(jìn)而促使其下游效應(yīng)分子VEGF的分泌 ,結(jié)果導(dǎo)致瘤體內(nèi)人微血管內(nèi)皮細(xì)胞(human microvascular endothelial cell,HMEC)增殖和侵襲力增加,瘤體內(nèi)血管生成。
3.2 電離輻射對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞增殖的影響
Fareh J等[13]報(bào)道,β線照射抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖,且呈劑量依賴。血管內(nèi)皮細(xì)胞的ED50(半數(shù)有效劑量)為2.15±0.10Gy, 血管平滑肌細(xì)胞ED50為1.08±0.12Gy。血管平滑肌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的ED50比較顯示;在一定輻射劑量條件下,輻射對(duì)血管平滑肌細(xì)胞增殖的抑制更大,對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞抑制較小。Henning E等[14]研究了188Re所釋放的β和γ線對(duì)于人血管壁細(xì)胞增殖抑制的劑量特點(diǎn),照射對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells,EC)和人主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(human aortic smooth muscle cell,haSMC)的生長(zhǎng)和克隆形成能力均有明顯的抑制,而且呈劑量依賴關(guān)系:受照8Gy時(shí)haSMC的生長(zhǎng)被完全抑制,而EC在受照16Gy時(shí)仍有部分增殖能力。Scott NA等[15]觀察了低壓X射線對(duì)血管平滑肌細(xì)胞和外膜細(xì)胞的抑制作用:和γ射線一樣,低壓X射線對(duì)這兩種細(xì)胞的增殖也產(chǎn)生了明顯的劑量依賴的抑制作用,與對(duì)照組相比受照射后24h~96h內(nèi),停留在細(xì)胞周期S期的細(xì)胞上升了65%,同時(shí)p53和p21(細(xì)胞周期抑制因子)的表達(dá)明顯增加。因此,他們認(rèn)為持續(xù)低劑量率照射能有效抑制血管平滑肌細(xì)胞和外膜細(xì)胞的增殖。這種抑制作用主要是對(duì)細(xì)胞分裂周期阻滯的結(jié)果,其分子機(jī)制是照射導(dǎo)致了細(xì)胞分裂周期抑制因子的表達(dá)增加。
3.3 電離輻射對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞與白細(xì)胞黏附的影響
輻射導(dǎo)致血管通透性增加,產(chǎn)生血管周圍水腫和血管萎縮,微循環(huán)障礙影響血流和能量供應(yīng),從而導(dǎo)致缺血和代謝障礙、區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)的破壞。研究表明:電離輻射在體內(nèi)外均可引起白細(xì)胞與受照血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附增加,而這正是上述病理改變的分子基礎(chǔ),細(xì)胞間黏附分子(ICAM-1)及E-選擇素等表達(dá)上調(diào)可能是其重要機(jī)制。黏附分子(adhesion molecule,AM)是一類介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞,細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間粘附作用的膜表面糖蛋白,目前主要分五大類:選擇素家族,免疫球蛋白超家族,整合素家族,黏蛋白樣家族,鈣離子依賴的細(xì)胞黏附素家族。目前研究表明,與照射后白細(xì)胞和受照血管內(nèi)皮細(xì)胞之間粘附增加有關(guān)的黏附分子有三類:選擇素家族;免疫球蛋白超家族和整合素家族。轉(zhuǎn)錄因子NF-κB可調(diào)節(jié)這些黏附分子的表達(dá),正常情況下NF-κB與拮抗劑κB(I-κB)結(jié)合滯留在細(xì)胞質(zhì)中,在電離輻射或其他炎癥介質(zhì)的刺激下,I-κB磷酸化而失活,允許NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核而發(fā)揮轉(zhuǎn)錄活性,造成照射區(qū)域強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。最近的研究表明NF-κB的激活提高了細(xì)胞存活、對(duì)抗外部刺激(如電離輻射)的能力[16]。
4 小 結(jié)
血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞是構(gòu)成血管的主要結(jié)構(gòu),其中血管內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)單層排列以及細(xì)胞間的連接形成血管內(nèi)表面,其不僅是構(gòu)成血管與組織間屏障的主要成分,而且具有多種重要的生理調(diào)節(jié)功能,在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用。電離輻射對(duì)血管的損傷從細(xì)胞角度看主要是對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的損傷,具體表現(xiàn)在這兩種細(xì)胞的凋亡增加,增殖抑制以及各種細(xì)胞因子炎癥介質(zhì)和炎性細(xì)胞引起組織受照區(qū)的炎性反應(yīng)。
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