معلومة

إذا كانت البكتيريا تحتوي على بروتين على سطحها يمتلكه البشر أيضًا ، فهل ستتسبب في الإصابة بأمراض المناعة الذاتية؟

إذا كانت البكتيريا تحتوي على بروتين على سطحها يمتلكه البشر أيضًا ، فهل ستتسبب في الإصابة بأمراض المناعة الذاتية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

افترض أن بكتيريا تصادف وجود بروتين على سطحها. يمكن أيضًا العثور على هذا البروتين في جسم الإنسان. إذا كانت هذه البكتيريا ستصيب الإنسان بجهاز مناعي طبيعي ، فهل يهاجم جهاز المناعة جسم الشخص ، بالإضافة إلى البكتيريا؟

السبب في سؤالي عن هذا هو أنني قرأت كتابًا عن كيف ، من المفترض ، أن الاتحاد السوفييتي خلق بكتيريا فعلت ذلك بالضبط: لقد قاموا بتعديل يرسينيا بيستيس لإنتاج المايلين الذي من المفترض أنه يسبب التصلب المتعدد. يدعي مؤلف الكتاب أن هذا حدث بالفعل ، لكنني متشكك في هذا الادعاء.


يُعتقد أن العديد من حالات المناعة الذاتية تحدث بسبب ما تصفه - مسببات الأمراض أو البكتيريا والفيروسات الانتهازية التي تحتوي على بروتينات مشابهة للبروتينات البشرية ، على سبيل المثال:

ومع ذلك ، من المهم أن نفهم أنه على الرغم من أن هذه البروتينات المتفاعلة قد تكون كذلك مطلوب في عملية المناعة الذاتية ، فهي ليست كذلك كاف لتسبب المناعة الذاتية وحدها (وإلا فسيكون لدى الجميع مناعة ذاتية طوال الوقت). تحتاج المناعة الذاتية إلى مجموعة كاملة من الخطوات ، بما في ذلك عدة أجزاء من القابلية الوراثية والظروف البيئية ، قبل أن يتسبب المحفز المحدد في حدوث مشكلة (ومن المحتمل أنه بمجرد استيفاء العديد من الشروط الأخرى ، هناك العديد من المحفزات المحتملة التي يمكن أن تنشأ الشلال النهائي).


الوتدية

الوتدية أرجنتوراتنس تم عزله من حلق متطوعين أصحاء ومن الأغشية الحيوية المخاطية على الأنسجة الغدانية من الأطفال المصابين بالتهاب الأذن الوسطى المزمن أو المتكرر. الأهمية السريرية لهذه النتيجة غير واضحة. 4،76،77 الوتدية matruchotii يتم التعرف عليه من خلال مظهره المميز "مقبض السوط" على صبغ غرام. 2،3 تم تحديده سابقًا على أنه الجراثيم matruchotii حتى عام 1983 ، عندما أعيد تصنيفها على أنها الوتدية الأنواع بواسطة كولينز. بشكل رئيسي من سكان تجويف الفم للإنسان والحيوان ، C. matruchotii نادرا ما يرتبط بمرض يصيب الإنسان.

في عام 1998 ، حدد Funke وزملاؤه 78 نوعًا جديدًا من الوتدية معزولة من النساء المصابات بأعراض التهابات المسالك البولية. إعطاء الاسم الوتدية ريجيلي، وهو غير محب للشحم ، تخمر ضعيف ، ولا هوائي اختياريًا. على غرار محبة للدهون C. urealyticum، فإنه يدل على نشاط اليورياز القوي. إنه عرضة للبنسلين ، السيفالوسبورين ، الجنتاميسين ، الفلوروكينولونات ، الريفامبين ، والتتراسيكلين.

الارتباك الوتدية تم تعريفه في عام 1998 من قبل Funke وزملاؤه 29 وهو غير محب للشحم ويخمر ببطء شديد. 79 جيم حيرة تم عزله من مزرعة الدم والتهابات القدم وخراج الثدي. 79 مادة تخمر إضافية غير محبة للشحم الوتدية النيابة. التي تم تحديدها من العينات السريرية البشرية تشمل C. simulans ، C. sundsvallense ، C. thomssenii ، C. freneyi ، C. aurimucosum ، C. tuscaniae, C. coyleae ، C. canis, C. falsenii و C. freiburgense و C. massiliense و C. pilbarense و C. stationis و C. timonense. 80-91


إذا كانت البكتيريا تحتوي على بروتين على سطحها يمتلكه البشر أيضًا ، فهل ستتسبب في الإصابة بأمراض المناعة الذاتية؟ - مادة الاحياء

21. الحمض النووي والتكنولوجيا الحيوية

في الفصل السابق ، تعلمنا عن الأساس الكروموسومي للوراثة. في هذا الفصل ، أصبحنا على دراية ببنية ووظيفة الحمض النووي واكتشف كيف أن هذا الجزيء قادر على العمل كأساس لميراثنا الجيني وكذلك كمصدر لتنوع الحياة على الأرض. نتعلم أن أهمية الحمض النووي على المستوى الشخصي هو أنه يوجه تركيب عديد ببتيدات معينة (بروتينات) تلعب أدوارًا هيكلية أو وظيفية في أجسامنا. ثم نأخذ في الاعتبار التكنولوجيا التي أتاحها فهمنا للحمض النووي بالفعل وما هي الاحتمالات التي قد تحملها هذه التكنولوجيا للمستقبل.

شكل الحمض النووي

يشار إلى الحمض النووي أحيانًا على أنه خيط الحياة - وهو خيط رفيع جدًا. عندما يتم فك الحمض النووي ، فإنه يقيس مجرد 50 تريليون من البوصة في القطر. إذا تم ربط جميع خيوط الحمض النووي في خلية واحدة معًا من طرف إلى طرف ، فإن الخيط سيمتد أكثر من 5 أقدام في الطول. يمكن اعتبار الحمض النووي أيضًا الخيط الذي يربط جميع أشكال الحياة معًا ، لأن الحمض النووي للكائنات التي تتراوح من البكتيريا إلى البشر مبني من نفس الأنواع من الوحدات الفرعية. يقوم ترتيب هذه الوحدات الفرعية بترميز المعلومات اللازمة لصنع البروتينات التي تبني الحياة وتحافظ عليها.

حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي ، هو جزيء مزدوج تقطعت به السبل يشبه سلمًا ملتويًا برفق لتشكيل حلزوني يسمى الحلزون المزدوج ، كما هو موضح في الشكل 21.1. يتكون كل جانب من جوانب السلم ، بما في ذلك نصف كل درجة ، من سلسلة من الوحدات الفرعية المتكررة تسمى النيوكليوتيدات. قد تتذكر من الفصل 2 أن النيوكليوتيد يتكون من ثلاث وحدات فرعية ، بما في ذلك سكر واحد (deoxyribose ، في DNA) ، فوسفات واحد ، وقاعدة نيتروجينية واحدة. يحتوي الحمض النووي على أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية: الأدينين (A) والجوانين (G) والثيمين (T) والسيتوزين (C). تتكون جوانب السلم من السكريات المتناوبة والفوسفات وتتكون الدرجات من قواعد نيتروجينية مقترنة. ترتبط القواعد ببعضها البعض وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي التكميلي: أزواج الأدينين فقط مع الثايمين (تكوين زوج A-T) ، وأزواج السيتوزين فقط مع الجوانين (إنشاء زوج C-G). يتم تثبيت كل زوج أساسي معًا بواسطة روابط هيدروجينية ضعيفة. يعتبر الاقتران بين القواعد التكميلية محددًا نظرًا لأشكال القواعد وعدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتشكل فيما بينها. قد تتذكر أيضًا من الفصل 2 أن الجزيء المتكون من اتحاد النيوكليوتيدات يسمى حمض نووي. وبالتالي ، فإن الحمض النووي هو حمض نووي.

· تعتمد بصمة الحمض النووي على تسلسل القواعد في الحمض النووي للشخص. وبالتالي ، فإن بصمة الحمض النووي فريدة لكل شخص (باستثناء أولئك الذين لديهم أشقاء متطابقون).

الشكل 21.1. الحمض النووي هو جزيء مزدوج تقطعت به السبل يلتف لتشكيل بنية حلزونية تسمى الحلزون المزدوج.

نظرًا لأن الاقتران الأساسي محدد جدًا ، فإن القواعد الموجودة على أحد خيوط الحمض النووي تكون دائمًا مكملة للقواعد الموجودة على الشريط الآخر. وبالتالي ، فإن ترتيب القواعد على أحد الخيطين يحدد تسلسل القواعد على الخيط الآخر. على سبيل المثال ، إذا كان تسلسل القواعد على أحد الخيطين هو CATATGAG ، فماذا سيكون التسلسل التكميلي؟ تذكر أن السيتوزين (C) دائمًا يتزاوج مع الجوانين (G) والأدينين (A) دائمًا مع الثايمين (T). نتيجة لذلك ، سيكون التسلسل التكميلي على الشريط المقابل هو GTATACTC.

يحتوي الحمض النووي داخل كل خلية بشرية على 3 مليارات زوج قاعدي مذهل. على الرغم من أن إقران الأدينين مع الثايمين والسيتوزين مع الجوانين هو أمر محدد ولا يختلف ، إلا أن تسلسل القواعد عبر طول جزيئات الحمض النووي المختلفة يمكن أن يختلف بطرق لا تعد ولا تحصى. كما سنرى ، يتم تشفير المعلومات الجينية في التسلسل الدقيق للقواعد.

تكرار الحمض النووي

لكي يكون الحمض النووي أساسًا للوراثة ، يجب أن تنتقل تعليماته الوراثية من جيل إلى آخر. علاوة على ذلك ، لكي يوجه الحمض النووي أنشطة كل خلية ، يجب أن تكون تعليماته موجودة في كل خلية. تملي هذه المتطلبات نسخ الحمض النووي قبل انقسام الخلايا الانقسامية والانقسام الخلوي (انظر الفصل 19). من المهم أن تكون النسخ دقيقة. مفتاح دقة عملية النسخ هو أن القواعد مكملة.

تبدأ عملية النسخ ، أو تكرار الحمض النووي ، عندما يكسر الإنزيم الروابط الهيدروجينية الضعيفة التي تربط القواعد المزدوجة التي تشكل خيوط النوكليوتيدات للحلزون المزدوج ، وبالتالي & quot ؛ ضغط & quot وفك الخيوط. نتيجة لذلك ، تتعرض القواعد النيتروجينية في المناطق المنفصلة لكل حبلا مؤقتًا. يمكن لقواعد النوكليوتيدات الحرة ، الموجودة دائمًا داخل النواة ، أن ترتبط بقواعد تكميلية على خيوط الحمض النووي المفتوحة. تربط إنزيمات تسمى بوليميرات الحمض النووي السكريات والفوسفات في النيوكليوتيدات المرتبطة حديثًا لتشكيل حبلا جديدًا. عندما يتشكل كل جزيء جديد من جزيئات الحمض النووي مزدوج الشريطة ، فإنه يتحول إلى حلزون مزدوج.

يعمل كل خيط من جزيء الحمض النووي الأصلي كقالب لتشكيل خيط جديد. تسمى هذه العملية النسخ شبه المتحفظ ، لأنه في كل جزيء جديد من جزيئات الحمض النووي مزدوج الشريطة ، يتم حفظ خيط أصلي (أصلي) (محفوظ) والآخر (الابنة) جديد. انظر إلى الشكل 21.2. لاحظ الخيط الأصلي (الأبوي) للنيوكليوتيدات في كل جزيء جديد من الحمض النووي. يُنشئ الاقتران القاعدي التكميلي جزيئين جديدين من الحمض النووي متطابقين مع الجزيء الأصل.

الشكل 21.2. يُطلق على تكرار الحمض النووي اسم semiconservative لأن كل جزيء ابنة يتكون من حبلا "أبوي" واحد و "جديلة & quot جديدة.

التعبير الجيني

تضمن عملية النسخ أن المعلومات الجينية تنتقل بدقة من الخلية الأم إلى الخلايا الوليدة ومن جيل إلى جيل. السؤال التالي الواضح هو ، & quot؛ كيف يصدر الحمض النووي أوامر توجه الأنشطة الخلوية؟ & quot؛ والإجابة هي أن الحمض النووي يوجه تكوين حمض نووي آخر - الحمض النووي الريبي ، أو RNA. الحمض النووي الريبي ، بدوره ، يوجه تخليق بولي ببتيد (جزء من بروتين) أو بروتين. قد يكون البروتين جزءًا هيكليًا من الخلية أو يلعب دورًا وظيفيًا ، مثل الإنزيم الذي يسرع تفاعلات كيميائية معينة داخل الخلية.

تذكر من الفصل 20 أن الجين هو جزء من الحمض النووي يحتوي على تعليمات لإنتاج بروتين معين (أو في بعض الحالات ، بولي ببتيد معين) .1 يحدد تسلسل القواعد في الحمض النووي تسلسل القواعد في الحمض النووي الريبي ، والذي بدوره يحدد تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين. نقول أنه يتم التعبير عن الجين عند إنتاج البروتين الذي يرمز إليه. البروتين الناتج هو الأساس الجزيئي للسمات الموروثة التي تحدد النمط الظاهري.

لتقدير كيفية عمل التعبير الجيني بشكل كامل ، سننظر في كل خطوة بتفصيل أكبر قليلاً.

مثلما يصدر الرئيس التنفيذي لشركة كبرى أوامر من المقر بدلاً من أرض المصنع ، يصدر الحمض النووي التعليمات من نواة الخلية وليس من السيتوبلازم حيث يتم عمل الخلية. الحمض النووي الريبي هو الوسيط الذي يحمل المعلومات المشفرة في الحمض النووي من النواة إلى السيتوبلازم ويوجه تركيب البروتين المحدد.

مثل الحمض النووي ، يتكون الحمض النووي الريبي من نيوكليوتيدات مرتبطة ببعضها البعض ، ولكن هناك بعض الاختلافات المهمة بين الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، كما هو موضح في الجدول 21.1. أولاً ، تحتوي نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي على ريبوز السكر ، بدلاً من الديوكسيريبوز الموجود في الحمض النووي. ثانيًا ، في الحمض النووي الريبي ، يتزاوج النيوكليوتيدات uracil (U) مع الأدينين ، بينما في DNA thymine (T) أزواج مع الأدينين (A). ثالثًا ، معظم الحمض النووي الريبي هو واحد تقطعت به السبل. تذكر أن الحمض النووي هو جزيء مزدوج الشريطة.

الجدول 21.1. مقارنات بين DNA و RNA

تتكون من نيوكليوتيدات مرتبطة

لديك عمود فقري من السكر والفوسفات

هو جزيء مزدوج تقطعت به السبل

هو جزيء واحد تقطعت به السبل

يحتوي على قواعد الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين

يحتوي على قواعد الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل (بدلاً من الثايمين)

وظائف في المقام الأول في النواة

وظائف في المقام الأول في السيتوبلازم

تتمثل الخطوة الأولى في تحويل رسالة الحمض النووي إلى بروتين في نسخ الرسالة على أنها RNA ، من خلال عملية تسمى النسخ.

يتم إنتاج ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي في الخلايا. يلعب كل منها دورًا مختلفًا في تخليق البروتين (الجدول 21.2). يحمل Messenger RNA (mRNA) تعليمات الحمض النووي لتخليق بروتين معين من النواة إلى السيتوبلازم. يحدد ترتيب القواعد في mRNA تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين الناتج ، كما سنرى. يتخصص كل جزيء نقل RNA (tRNA) في إحضار حمض أميني معين إلى حيث يمكن إضافته إلى بولي ببتيد قيد الإنشاء. يتحد الحمض النووي الريبوزي (rRNA) مع البروتينات لتكوين الريبوسومات ، وهي الهياكل التي يحدث عليها تخليق البروتين.

الجدول 21.2. مراجعة وظائف RNA

يحمل معلومات الحمض النووي في تسلسل قواعده (الكودونات) من النواة إلى السيتوبلازم

يرتبط بحمض أميني معين وينقله لإضافته ، حسب الاقتضاء ، إلى سلسلة بولي ببتيد متنامية

يتحد مع البروتين لتكوين الريبوسومات (الهياكل التي يتم تصنيع البولي ببتيدات عليها)

يبدأ النسخ بفك وفك ضغط المنطقة المحددة من الحمض النووي المراد نسخها ، ويتم تنفيذ هذه الإجراءات بواسطة إنزيم. يتم تحديد رسالة الحمض النووي بترتيب القواعد في المنطقة غير المضغوطة من جزيء الحمض النووي. يعمل أحد الخيوط غير الملفوفة لجزيء الحمض النووي كقالب أثناء النسخ. توجد نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي في زوج النواة مع قواعدها التكميلية على القالب - السيتوزين مع الجوانين واليوراسيل مع الأدينين (الشكل 21.3). يتم إعطاء إشارة بدء النسخ من خلال تسلسل محدد من القواعد على الحمض النووي ، يسمى المحفز. يرتبط إنزيم يسمى RNA polymerase بالمحفز الموجود على الحمض النووي ثم يتحرك على طول شريط الحمض النووي ، ويفتح حلزون الحمض النووي أمامه ثم يقوم بمحاذاة نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي المناسبة ويربطها معًا منطقة الحمض النووي التي تم نسخ الكود البريدي مرة أخرى بعد يمر بوليميراز الحمض النووي الريبي. تسلسل آخر من القواعد على الحمض النووي يشير إلى بوليميراز الحمض النووي الريبي لوقف النسخ. بعد توقف النسخ ، يتم تحرير الخيط المكون حديثًا من الحمض النووي الريبي ، والذي يسمى نسخة الحمض النووي الريبي ، من الحمض النووي.

الشكل 21.3. النسخ هو عملية إنتاج الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي.

يخضع الرنا الرسول عادةً لبعض التعديلات قبل أن يغادر النواة (الشكل 21.4). تتضمن معظم امتدادات الحمض النووي بين المحفز وإشارة التوقف مناطق لا تحتوي على أكواد سيتم ترجمتها إلى بروتين. تسمى هذه المناطق غير المعبر عنها من الحمض النووي الإنترونات ، وهي اختصار للتسلسلات المتداخلة. يتم قطع مناطق الرنا المرسال المقابلة للإنترونات من خيط الرنا المرسال المتشكل حديثًا بواسطة الإنزيمات قبل أن يترك الخيط النواة. الأجزاء المتبقية من الحمض النووي أو الرنا المرسال ، والتي تسمى exons للتسلسلات المعبر عنها ، تلتصق معًا لتشكيل التسلسل الذي يوجه تركيب البروتين.

الشكل 21.4. يتم تعديل الرنا المرسال حديث التكوين قبل أن يغادر النواة. يتم قطع المناطق غير المشفرة من الحمض النووي التي تسمى إنترونات من المناطق المقابلة لجزيء الرنا المرسال. ثم يتم تقطيع أجزاء من الرنا المرسال الذي يرمز للبروتين معًا.

يحمل الرنا المرسال الذي تم تكوينه حديثًا الرسالة الجينية (المنسوخة من الحمض النووي) من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث يتم ترجمتها إلى بروتين في الريبوسومات. مثلما قد نترجم رسالة مكتوبة من الإسبانية إلى الإنجليزية ، فإن الترجمة تحول لغة النوكليوتيدات في الرنا المرسال إلى لغة الأحماض الأمينية للبروتين.

قبل فحص عملية الترجمة ، يجب أن نصبح أكثر دراية بلغة mRNA.

الكود الجيني . لاستخدام أي لغة ، يجب أن تعرف ما هي الكلمات وماذا تعني ، وكذلك أين تبدأ الجمل وتنتهي. الشفرة الوراثية هي & quotlanguage & quot للجينات التي تترجم تسلسل القواعد في الحمض النووي إلى تسلسل محدد للأحماض الأمينية في البروتين. لقد رأينا أن تسلسل القواعد في الحمض النووي يحدد تسلسل القواعد في mRNA من خلال الاقتران الأساسي التكميلي. & quotwords & quot في الشفرة الجينية ، تسمى الكودونات ، عبارة عن تسلسلات من ثلاث قواعد على mRNA تحدد واحدًا من الأحماض الأمينية العشرين أو بداية سلسلة البروتين أو نهايتها. يتم عرض جميع رموز الشفرة الجينية في الشكل 21.5. على سبيل المثال ، يحدد كودون UUC على الرنا المرسال الحمض الأميني فينيل ألانين. (سيكون التسلسل التكميلي للحمض النووي هو AAG.)

الشكل 21.5. الكود الجيني. كل تسلسل من ثلاث قواعد على جزيئات الرنا المرسال ، يسمى كودون ، يحدد حمض أميني معين ، أو إشارة بدء ، أو إشارة توقف.

إذا كان تسلسل القواعد التي تلي إشارة البدء هو AACUCAGCC ، فما الأحماض الأمينية التي سيتم تحديدها؟

اسبراجين ، سيرين ، ألانين

انظر إلى خيط الرنا المرسال في الشكل 21.3. لاحظ أن الكودون الموجود في نهاية خيط الرنا المرسال هو ACG. ما الأحماض الأمينية التي يحددها هذا؟ (استخدم الشكل 21.5.)

يمكن للقواعد الأربعة في الحمض النووي الريبي (A و U و C و G) أن تشكل 64 توليفة من متواليات ثلاثية القواعد. وبالتالي ، فإن عدد الكودونات الممكنة يتجاوز عدد الأحماض الأمينية. كما يشير الشكل 21.5 ، هناك عدة مجموعات من الكودونات التي ترمز لنفس الحمض الأميني. لاحظ أيضًا أن الكودون AUG يمكن أن يعمل إما كإشارة بدء لبدء الترجمة أو يمكنه تحديد إضافة ميثيونين الأحماض الأمينية إلى سلسلة البروتين النامية ، اعتمادًا على مكان حدوثه في جزيء الرنا المرسال. بالإضافة إلى ذلك ، ثلاثة أكواد (UAA و UAG و UGA) هي أكواد توقف تشير إلى نهاية البروتين ولا ترمز إلى حمض أميني. إذا فكرنا في الكودونات على أنها كلمات وراثية ، فإن رمز الإيقاف يعمل كنقطة في نهاية الجملة.

نقل RNA مترجم لغة يترجم رسالة من لغة إلى أخرى. يعمل نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) كمترجم يحول الرسالة الجينية التي يحملها الرنا المرسال إلى لغة البروتين ، وهي سلسلة معينة من الأحماض الأمينية. لإنجاز هذا التحويل ، يجب أن يكون جزيء الحمض الريبي النووي النقال قادرًا على التعرف على كل من الكودون الموجود على الرنا المرسال والحمض الأميني الذي يحدده الكودون — وبعبارة أخرى ، يجب أن يتحدث كلتا اللغتين.

هناك أنواع عديدة من الحمض الريبي النووي النقال - نوع واحد على الأقل لكل من الأحماض الأمينية العشرين. كل نوع من جزيئات الحمض الريبي النووي النقال يرتبط بحمض أميني معين. تضمن الإنزيمات ارتباط الحمض الريبي النووي النقال بالحمض الأميني الصحيح. ثم تنقل الحمض النووي الريبي الحمض الأميني إلى الموقع الصحيح على طول حبلا من الرنا المرسال (الشكل 21.6).

الشكل 21.6. جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) هو خيط قصير من الحمض النووي الريبي (RNA) يلتوي وينطوي على نفسه. تتمثل وظيفة الحمض النووي الريبي في نقل حمض أميني معين إلى الريبوسوم وإدخاله في الموضع المناسب في سلسلة الببتيد المتنامية.

كيف يعرف الحمض الريبي النووي النقال الموقع الصحيح على طول الرنا المرسال؟ يتم تحديد الموقع من خلال تسلسل من ثلاثة نيوكليوتيدات على الحمض الريبي النووي النقال يسمى anticodon. بمعنى ما ، يقتبس anticodon & يقتبس من لغة mRNA عن طريق الارتباط بكودون على جزيء mRNA وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي التكميلية. عندما يرتبط مضاد الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) بكودون الرنا المرسال ، فإن الحمض الأميني المحدد المرتبط بالحمض النووي الريبي يتم نقله إلى سلسلة عديد الببتيد المتنامية. على سبيل المثال ، جزيء الحمض الريبي النووي النقال مع المضاد AAG يرتبط بالحمض الأميني فينيل ألانين وينقله إلى جزيء mRNA ، حيث يتم تقديم كودون UUC للترجمة. ثم يضاف فينيل ألانين إلى سلسلة الأحماض الأمينية المتنامية.

الريبوسومات . تعمل الريبوسومات كمناضد عمل تُبنى عليها البروتينات من الأحماض الأمينية. يتكون الريبوسوم من وحدتين فرعيتين (صغيرة وكبيرة) ، تتكون كل منهما من RNA الريبوسومي (rRNA) والبروتين. تتشكل الوحدات الفرعية في النواة ويتم شحنها إلى السيتوبلازم.تظل منفصلة إلا أثناء تخليق البروتين. يتمثل دور الريبوسوم في تخليق البروتين في جعل الحمض النووي الريبي الذي يحمل حمض أميني قريبًا بدرجة كافية من الرنا المرسال للتفاعل. كما ترون في الشكل 21.7 ، عندما تتلاءم الوحدتان الفرعيتان معًا لتشكيل ريبوسوم وظيفي ، يتشكل أخدود لـ mRNA. يقوم موقعان للربط بوضع جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) بحيث يتسبب إنزيم في الريبوسوم في تكوين روابط بين أحماضها الأمينية.

الشكل 21.7. يتكون الريبوسوم من وحدتين فرعيتين بأحجام مختلفة. عندما تتحد وحدتان فرعيتان معًا لتشكيل ريبوسوم وظيفي ، يتشكل أخدود لـ mRNA. يحتوي الريبوسوم على موقعين للربط لجزيئات الحمض النووي الريبي. يحتوي أيضًا على إنزيم يعزز تكوين رابطة ببتيدية بين الأحماض الأمينية المرتبطة بـ tRNAs في مواقع الارتباط.

تخليق البروتين . يمكن تقسيم الترجمة - بشكل أساسي ، تخليق البروتين - إلى ثلاث مراحل: البدء والاستطالة والإنهاء.

1. أثناء البدء ، يجتمع اللاعبون الرئيسيون في تخليق البروتين (mRNA و tRNA و ribosomes) معًا (الشكل 21.8).

• الخطوة 1: ترتبط الوحدة الفرعية الريبوزومية الصغيرة بحبلا mRNA في كودون البداية ، AUG.

• الخطوة 2: الحمض الريبي النووي النقال مع أزواج الأنتي كودون التكميلية مع كودون البداية. ثم تنضم الوحدة الفرعية الريبوسومية الأكبر للوحدة الأصغر لتشكيل ريبوسوم وظيفي سليم مع mRNA موضوعة في أخدود بين الوحدتين الفرعيتين.

الشكل 21.8. الشروع في الترجمة

2. يحدث استطالة البروتين عند إضافة أحماض أمينية إضافية إلى السلسلة (الشكل 21.9).

• الخطوة 1: التعرف على كودون. مع وضع كودون البداية في موقع ربط واحد ، يتم محاذاة الكودون التالي في موقع الربط الآخر.

• الخطوة 2: تكوين الرابطة الببتيدية. ينزلق الحمض الريبي النووي النقال الذي يحمل مضادًا لكودونًا مع الكودون المكشوف في مكانه في موقع الارتباط ، ويشكل الحمض الأميني الذي يحمله رابطة ببتيدية مع الأحماض الأمينية السابقة بمساعدة الإنزيمات.

• الخطوة الثالثة: حركة الريبوسوم. يترك الحمض الريبي النووي النقال في موقع الربط الأول الريبوسوم. يتحرك الريبوسوم على طول جزيء الرنا المرسال ، حاملاً سلسلة الببتيد المتنامية والحمض الأميني المتبقي بحمضه الأميني إلى موقع الارتباط الأول. تضع هذه الحركة الكودون التالي في الموقع المفتوح. ينزلق الحمض الريبي النووي النقال المناسب إلى الموقع المفتوح ، ويرتبط حمضه الأميني بالموقع السابق. تتكرر هذه العملية عدة مرات ، بإضافة حمض أميني واحد في كل مرة إلى سلسلة البولي ببتيد المتنامية.

الشكل 21.9. استطالة عديد الببتيد أثناء الترجمة

قد ينزلق العديد من الريبوسومات على طول خيط مرنا معين في نفس الوقت ، كل منها ينتج نسخته الخاصة من البروتين الموجه بواسطة هذا الرنا المرسال (الشكل 21.10). بمجرد أن يتحرك أحد الريبوسوم بعد كودون البداية ، يمكن أن يلتصق ريبوسوم آخر. يطلق على مجموعة من الريبوسومات تترجم في نفس الوقت نفس خيط الرنا المرسال اسم polysome.

الشكل 21.10. polysome عبارة عن مجموعة من الريبوسومات تقرأ جزيء mRNA نفسه.

3. يحدث الإنهاء عندما يتحرك كودون الإيقاف في الريبوسوم (الشكل 21.11).

• الخطوة 1: وقف الكودون ينتقل إلى الريبوسوم. لا توجد مضادات أكودونات الحمض النووي الريبي (tRNA) التي تقترن بكودونات الإيقاف ، لذلك عندما يتحرك كودون الإيقاف في الريبوسوم ، يتم إنهاء تخليق البروتين.

• الخطوة 2: فك الأجزاء. ثم ينفصل البولي ببتيد المركب حديثًا ، وحبلا الرنا المرسال ، والوحدات الفرعية الريبوسومية عن بعضها البعض.

الشكل 21.11. إنهاء الترجمة

الستربتومايسين مضاد حيوي ، وهو دواء يؤخذ لإبطاء نمو البكتيريا الغازية والسماح لآليات الدفاع عن الجسم بمزيد من الوقت لتدميرها. يعمل الستربتومايسين عن طريق الارتباط بالريبوسومات البكتيرية ومنع قراءة دقيقة لـ mRNA. لماذا تؤدي هذه العملية إلى إبطاء نمو البكتيريا؟

الحمض النووي مستقر بشكل ملحوظ ، وعمليات النسخ والنسخ والترجمة تحدث بشكل عام بدقة مذهلة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان يتم تغيير الحمض النووي ، ويمكن أن تغير التعديلات رسالتها. التغييرات في الحمض النووي تسمى الطفرات. يحدث نوع واحد من الطفرات عندما يتم تكرار أو حذف أقسام كاملة من الكروموسومات ، كما تمت مناقشته في الفصل 20. والآن بعد أن أصبحنا على دراية بالتركيب الكيميائي للحمض النووي وكيف يوجه تكوين البروتينات ، يمكننا النظر في نوع آخر من الطفرات — a طفرة جينية. تنتج الطفرة الجينية عن التغيرات في ترتيب النيوكليوتيدات في الحمض النووي. على الرغم من أن الطفرة الجينية يمكن أن تحدث في أي خلية ، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تنتقل بها إلى النسل هي إذا كانت موجودة في خلية ستصبح بويضة أو حيوان منوي. يمكن أن تؤثر الطفرة التي تحدث في خلية الجسم على عمل تلك الخلية والخلايا اللاحقة التي تنتجها تلك الخلية ، وفي بعض الأحيان يكون لها آثار كارثية ، ولكن لا يمكن أن تنتقل إلى نسل الشخص.

أحد أنواع الطفرات الجينية هو استبدال زوج من النوكليوتيدات بزوج نيوكليوتيدات مختلف في الحلزون المزدوج للحمض النووي. أثناء تكرار الحمض النووي ، قد تتزاوج القواعد عن طريق الخطأ بشكل غير صحيح. على سبيل المثال ، قد يقترن الأدينين عن طريق الخطأ بالسيتوزين بدلاً من الثايمين. عادةً ما تحل إنزيمات الإصلاح محل القاعدة غير الصحيحة بالقاعدة الصحيحة. ومع ذلك ، في بعض الأحيان ، تدرك الإنزيمات أن القواعد مقترنة بشكل غير صحيح ولكنها تحل محل القاعدة الأصلية (القاعدة الموجودة على الخيط القديم) بدلاً من القاعدة الجديدة غير الصحيحة. والنتيجة هي زوج قاعدة مكمل يتكون من نيوكليوتيدات خاطئة (الشكل 21.12).

الشكل 21.12. استبدال زوج القاعدة هو طفرة في الحمض النووي تنتج عندما يتم إقران القاعدة بشكل غير صحيح. قد يغير هذا الحمض الأميني المحدد بواسطة الرنا المرسال ويغير بنية البروتين.

تحدث أنواع أخرى من الطفرات الجينية بسبب إدخال أو حذف واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات. بشكل عام ، يكون لطفرة من هذا النوع تأثيرات أكثر خطورة من الطفرة الناتجة عن استبدال زوج أساسي بآخر. تذكر أن mRNA يتم ترجمته في وحدات من ثلاثة نيوكليوتيدات (وحدة تسمى كودون). إذا تم إدخال أو حذف نيوكليوتيدات واحدة أو اثنتين ، فمن المحتمل أن تتغير جميع الكودونات الثلاثية التي تتبع الإدراج أو الحذف. وبالتالي ، فإن الطفرات الناتجة عن إدخال أو حذف واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات يمكن أن تغير البروتين الناتج بشكل كبير. توضح الجملة المكونة من كلمات مكونة من ثلاثة أحرف (تمثل الرموز) ما يمكن أن يحدث. حذف حرف واحد من الجملة & quot؛ The Big Fat Dog run & quot يجعل الجملة غير منطقية:

الأصل: THE BIG FAT DOG RAN

بعد حذف الحرف E في THE: THB IGF ATD OGR AN

تنظيم نشاط الجينات

في وقت الحمل ، تلقيت مجموعة واحدة من الكروموسومات من والدك ومجموعة أخرى من والدتك. ثم بدأت البيضة الملقحة الناتجة سلسلة رائعة من الانقسامات الخلوية - يستمر بعضها في العديد من خلايا الجسم حتى يومنا هذا. مع كل تقسيم ، تم نسخ المعلومات الجينية بأمانة ، وتم توزيع النسخ الدقيقة في الخلايا الوليدة. وبالتالي ، فإن كل خلية نواة تمتلكها ، باستثناء الأمشاج ، تحتوي على مجموعة كاملة من التعليمات الجينية المتطابقة لصنع كل بنية وأداء كل وظيفة في جسمك.

كيف ، إذن ، يمكن أن تبدو وتتصرف الكبد والعظام والدم والعضلات والخلايا العصبية بشكل مختلف عن بعضها البعض؟ الإجابة بسيطة بشكل مخادع: جينات معينة فقط هي التي تنشط في نوع معين من الخلايا ، ويتم إيقاف تشغيل معظم الجينات في أي خلية معينة ، مما يؤدي إلى التخصص في وظائف محددة. تنتج الجينات النشطة بروتينات معينة تحدد بنية ووظيفة تلك الخلية المعينة. في الواقع ، عندما تصبح الخلايا متخصصة في وظائف محددة ، فإن توقيت نشاط جينات معينة أمر بالغ الأهمية.

لكن ما الذي يتحكم في نشاط الجينات؟ الإجابة على هذا السؤال أكثر تعقيدًا بعض الشيء ، لأن نشاط الجينات يتم التحكم فيه بعدة طرق. يتم تنظيم الجينات على عدة مستويات في وقت واحد.

نشاط الجينات على مستوى الكروموسوم

على مستوى الكروموسوم ، يتأثر نشاط الجين بالتفاف وفك اللفائف للحمض النووي. عندما يتم لف الحمض النووي بإحكام أو تكثيفه ، لا يتم التعبير عن الجينات. عندما تكون هناك حاجة إلى بروتين معين في الخلية ، فإن منطقة الكروموسوم التي تحتوي على الجين الضروري تنفصل ، مما يسمح بالنسخ. من المفترض أن فك اللفافة يسمح للإنزيمات المسؤولة عن النسخ بالوصول إلى الحمض النووي في تلك المنطقة من الكروموسوم. تظل المناطق الأخرى من الكروموسوم ملفوفة بإحكام وبالتالي لا يتم التعبير عنها. في الواقع ، قد تؤثر البيئة على الجينات التي يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها (انظر مقالة القضايا البيئية ، البيئة وعلم التخلق).

تنظيم نسخ الجينات

تنظم بعض مناطق الحمض النووي نشاط مناطق أخرى. كما رأينا ، المحفز هو تسلسل محدد من الحمض النووي يقع بجوار الجين الذي ينظمه. عندما ترتبط بروتينات تنظيمية تسمى عوامل النسخ بمحفز ، يمكن أن يرتبط RNA polymerase بالمحفز ، الذي يبدأ نسخ الجينات المنظمة.

يمكن أن ترتبط عوامل النسخ أيضًا بالمُعزِّزات ، وهي أجزاء من الحمض النووي تزيد من معدل نسخ جينات معينة ، وبالتالي كمية بروتين معين يتم إنتاجه. تحدد المعززات أيضًا توقيت التعبير واستجابة الجين للإشارات الخارجية والإشارات التنموية التي تؤثر على التعبير الجيني.

قد تتذكر من الفصل العاشر أن إحدى الطرق التي تؤدي بها هرمونات معينة إلى إحداث آثارها هي عن طريق تشغيل جينات معينة. هرمونات الستيرويد ، على سبيل المثال ، ترتبط بالمستقبلات داخل الخلية المستهدفة. ثم يجد مركب مستقبلات الهرمون طريقه إلى الكروماتين في النواة ويقوم بتشغيل جينات معينة. على سبيل المثال ، يعمل أحد هذه التعقيدات على تشغيل الجينات في الخلايا التي تنتج شعر الوجه - موضحًا لماذا قد يكون لوالدك لحية ولكن والدتك على الأرجح ليست كذلك ، على الرغم من أن لديها الجينات اللازمة لتكوين شعر الوجه. في هذه الحالة ، يرتبط هرمون التستوستيرون بمستقبلات ويقوم بتشغيل الجينات المنتجة للشعر. تحتوي خلايا بصيلات شعر الوجه لدى الرجال والنساء على مستقبلات التستوستيرون اللازمة. ومع ذلك ، فإن النساء عادة لا ينتجن ما يكفي من هرمون التستوستيرون لتنشيط الجينات المنتجة للشعر ، لذلك فإن النساء الملتحيات نادرة.

لماذا تقوم أحيانًا الرياضيات اللواتي يحقنن أنفسهن بالتستوستيرون لتحفيز نمو العضلات بتطوير شعر الوجه المتزايد؟

البيئة وعلم التخلق

قد يؤثر أسلوب حياتك على صحة حفيدك. كيف يكون هذا ممكنا؟ يمكن أن يحدث من خلال علم التخلق ، والذي يتضمن تغييرًا مستقرًا في التعبير الجيني دون تغييرات في تسلسل الحمض النووي. وبعبارة أخرى ، فإنه ينظم كيفية التعبير عن الجينات دون تغيير البروتينات التي تقوم بتشفيرها. سننظر في عمليتين جينيتين: مثيلة الحمض النووي وأسيتيل هيستون. تغير هذه العمليات التعبير الجيني من خلال التأثير على مدى إحكام حزم جزيء الحمض النووي. يتم تعبئة الحمض النووي بالبروتينات لتشكيل الكروموسومات. مثيلة الحمض النووي (إضافة مجموعة ميثيل إلى قواعد السيتوزين في الحمض النووي) يوقف نشاط الجين عن طريق جلب البروتينات التي تعمل على ضغط الحمض النووي في شكل أكثر إحكامًا. من ناحية أخرى ، فإن أسيتيل هيستون يجعل الحمض النووي أقل تماسكًا والتعبير الجيني أسهل.

نحن نعلم الآن أن هذه العمليات يمكن أن تتأثر بالبيئة وأن نمط مثيلة الحمض النووي ديناميكي ويتغير بمرور الوقت. يمكن أن تتأثر أنماط مثيلة الحمض النووي بالعوامل البيئية ، وتسبب المرض ، وتنتقل عبر الأجيال ، وربما تؤثر على التطور. الحمض النووي حساس للبيئة ، لذا فإن ما نأكله والمواد الكيميائية التي نتعرض لها ، بما في ذلك المبيدات الحشرية ودخان التبغ والهرمونات والمغذيات ، قد تؤثر على صحتنا من خلال التأثير على أنماط التعبير الجيني لدينا. على سبيل المثال ، يمكن أن تسبب تغذية الأم أثناء الحمل تغيرات جينية في نشاط الجينات في الجنين قد تزيد من التعرض للسمنة ومرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والسرطان. كمية الطعام المستهلكة أثناء الحمل تغير قابلية النسل للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. يُعتقد أيضًا أن الوراثة اللاجينية تلعب دورًا في الاضطرابات السلوكية البشرية ، مثل اضطرابات طيف التوحد (التي تمت مناقشتها في الفصل 18 أ) ، ومتلازمة ريت (اضطراب في النمو يؤثر على الجهاز العصبي) ، ومتلازمة X الهشة (شكل موروث من الإعاقة العقلية) ). على سبيل المثال ، هناك بعض الأدلة على أن الجين اللازم للاستجابة للأوكسيتوسين (هرمون مهم في الترابط الاجتماعي) يتم إيقافه لدى بعض الأشخاص المصابين بالتوحد. كما سنرى في الفصل 21 أ ، يتم التحكم في تطور السرطان عن طريق الجينات المثبطة للسرطان والمعززة للسرطان. إذا تم إيقاف تشغيل الجينات المثبطة للسرطان أو إذا تم تشغيل الجينات المعززة للسرطان فقد يؤدي ذلك إلى الإصابة بالسرطان. تم العثور على التغييرات في نمط التعبير الجيني في سرطانات عنق الرحم والبروستاتا والثدي والمعدة والقولون.

على الرغم من أن أنماط مثيلة الحمض النووي تعتبر مستقرة ، إلا أن بعض الدراسات تشير إلى أن المثيلة يمكن عكسها في مرحلة البلوغ. قد تقلل الأطعمة مثل البروكلي والبصل والثوم من المثيلة ، مما يسمح بالتعبير عن الجينات. يبحث الباحثون بنشاط عن الأدوية التي من شأنها تغيير نمط المثيلة وعلاج السرطان.

• هل تعتقد أن علم التخلق يزيد أو يقلل من مسؤولية الشخص عن سلوكه؟

• قد يطور الباحثون يومًا ما "نظام غذائي جيني" يفضّل التغييرات الإيجابية في نشاط الجينات. هل ستتبع هذا النظام الغذائي؟ هل تعتقد أنه ينبغي مطالبة المرأة الحامل باتباع هذا النظام الغذائي؟

الهندسة الوراثية

بدأ التلاعب بالمواد الجينية للأغراض البشرية ، وهي ممارسة تسمى الهندسة الوراثية ، بمجرد أن بدأ العلماء في فهم لغة الحمض النووي. الهندسة الوراثية هي جزء من المسعى الأوسع للتكنولوجيا الحيوية ، وهو مجال يستخدم فيه العلماء الخلايا الحية بشكل منظم لأداء مهام محددة. تم استخدام الهندسة الوراثية لإنتاج الأدوية والهرمونات ، وتحسين تشخيص الأمراض البشرية وعلاجها ، وزيادة إنتاج الغذاء من النباتات والحيوانات ، واكتساب نظرة ثاقبة لعمليات نمو الخلايا.

الفكرة الأساسية وراء الهندسة الوراثية هي وضع الجين موضع الاهتمام - وبعبارة أخرى ، الجين الذي ينتج بروتينًا أو سمة مفيدة - في قطعة أخرى من الحمض النووي لتكوين الحمض النووي المؤتلف ، وهو عبارة عن دنا مدمج من مصدرين أو أكثر. يتم بعد ذلك وضع الحمض النووي المؤتلف ، الذي يحمل الجين المعني ، في خلية تتكاثر بسرعة وتنتج بسرعة العديد من نسخ الجين. قد يتكون الحصاد النهائي من كميات كبيرة من منتج الجين أو نسخ عديدة من الجين نفسه. دعنا نلقي نظرة فاحصة على الإجراء خطوة بخطوة.

1. يُقطع الجين المعني من كائنه الأصلي ويقسم إلى ناقل DNA. يتم قطع كل من الحمض النووي الذي يحتوي في الأصل على الجين المعني والحمض النووي الناقل ، الذي يستقبل الجينات المنقولة وينقلها إلى خلية جديدة ، في تسلسلات محددة يتعرف عليها إنزيم التقييد. هذا نوع من الإنزيمات يقوم بعمل قطع متدرج بين أزواج قاعدية معينة في الحمض النووي ، تاركًا عدة قواعد غير متزاوجة على كل جانب من جوانب القطع. هناك أنواع عديدة من إنزيمات التقييد التي يتعرف عليها كل نوع ويقطع تسلسلًا مختلفًا من الحمض النووي. يُطلق على امتداد القواعد غير المتزاوجة التي يتم إنتاجها على كل جانب من جوانب القطع النهاية اللاصقة نظرًا لميلها إلى الاقتران مع الامتدادات المفردة المتسلسلة لتسلسلات القاعدة التكميلية على نهايات جزيئات الحمض النووي الأخرى التي تم قطعها بنفس إنزيم التقييد (الشكل). 21.13).

الشكل 21.13. يمكن تقطيع الحمض النووي من مصادر مختلفة معًا باستخدام إنزيم تقييد لعمل جروح في الحمض النووي. يقوم إنزيم التقييد بعمل قطع متدرج في تسلسل معين من الحمض النووي ، مما يترك منطقة من القواعد غير المزدوجة على كل طرف مقطوع. تسمى منطقة الحمض النووي المفرد في نهاية القطع بالنهاية اللزجة ، لأنها تميل إلى الاقتران بالنهاية اللزجة التكميلية لأي قطعة أخرى من الحمض النووي التي تم قطعها بنفس إنزيم التقييد ، حتى لو جاءت قطع الحمض النووي من مختلف مصادر.

النهايات اللاصقة هي سر تضفير الجين المعني والحمض النووي المتجه. ستكون الأطراف اللاصقة للحمض النووي من مصادر مختلفة مكملة وتلتصق ببعضها البعض طالما تم قطعها بنفس إنزيم التقييد. يعتبر الارتباط الأولي بين الأطراف اللاصقة مؤقتًا ، ولكن يمكن لصق النهايات معًا بشكل دائم بواسطة إنزيم آخر ، وهو DNA ligase. يحتوي الحمض النووي المؤتلف الناتج على DNA من مصدرين.

2. يستخدم الناقل لنقل الجين المعني إلى خلية مضيفة جديدة. تسمى الناقلات البيولوجية التي تنقل الحمض النووي المؤتلف إلى خلية مضيفة بالنواقل. النواقل الشائعة هي البلازميدات البكتيرية ، وهي عبارة عن قطع دائرية صغيرة من الحمض النووي ذاتي التكاثر والتي توجد بشكل منفصل عن الكروموسوم البكتيري. ناقل) يتم التعامل مع كل من الحمض النووي بنفس إنزيم التقييد. بعد ذلك ، سيتم دمج أجزاء من مصدر الحمض النووي ، والتي سيحتوي بعضها على الجين المعني ، في البلازميدات عندما تنضم أطرافها اللاصقة. يتم خلط الحمض النووي المؤتلف مع البكتيريا في أنبوب اختبار. في ظل الظروف المناسبة ، ستأخذ بعض الخلايا البكتيرية البلازميدات المعاد تجميعها (الشكل 21.14).

الشكل 21.14. لمحة عامة عن الهندسة الوراثية باستخدام البلازميدات

على الرغم من أن الإستراتيجية الأساسية عادة ما تكون هي نفسها ، إلا أن هناك العديد من الاختلافات حول هذا الموضوع الخاص بنقل الجين إلى مضيف جديد. على سبيل المثال ، يتم أحيانًا دمج الجين المعني مع الحمض النووي الفيروسي. ثم يتم استخدام الفيروسات كنواقل لإدخال الحمض النووي المؤتلف في خلية مضيفة. يمكن أيضًا استخدام خلايا أخرى غير البكتيريا ، بما في ذلك الخميرة أو الخلايا الحيوانية ، كناقلات.

3. يتم التعرف على الكائن المؤتلف الذي يحتوي على الجين المعني وعزله من خليط المواد المؤتلفة. عند استخدام البلازميدات كدنا ناقل ، يتم إدخال كل بلازميد مؤتلف في خلية بكتيرية واحدة ، ثم يتم زراعة كل خلية في مستعمرة. تحتوي كل مستعمرة على بلازميد مؤتلف مختلف. يجب تحديد البكتيريا التي تحتوي على الجين المعني وعزلها.

4. يتم تضخيم الجين من خلال الاستنساخ البكتيري أو باستخدام تفاعل البلمرة المتسلسل. بعد تحديد المستعمرة التي تحتوي على الجين المعني ، يقوم الباحثون عادةً بتضخيم الجين (أي تكرار) الجين ، مما ينتج عنه نسخ عديدة. يتم إجراء تضخيم الجينات باستخدام إحدى طريقتين: الاستنساخ البكتيري أو تفاعل البلمرة المتسلسل.

استنساخ . يمكن أن تنمو البكتيريا التي تحتوي على البلازميد مع الجين المعني بأعداد ضخمة عن طريق الاستنساخ. تنقسم كل بكتيريا عدة مرات لتشكل مستعمرة. وهكذا ، فإن كل مستعمرة تشكل نسخة - مجموعة من الكائنات الحية المتطابقة وراثيا تنحدر جميعها من خلية واحدة. في هذه الحالة ، يحمل جميع أعضاء الاستنساخ نفس الحمض النووي المؤتلف. لاحقًا ، يمكن فصل البلازميدات عن البكتيريا ، وهي عملية تنقي جزئيًا الجين محل الاهتمام. يمكن بعد ذلك أن تمتص البلازميدات بواسطة بكتيريا أخرى والتي ستصبح بالتالي قادرة على أداء خدمة يعتبرها الإنسان مفيدة. وبدلاً من ذلك ، يمكن أن تنتقل البلازميدات إلى نباتات أو خلايا حيوانية - مكونة كائنات حية معدلة وراثيًا - كائنات حية تحتوي على جينات من نوع آخر.

تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). في PSR (الشكل 21.15) ، يتم فك ضغط الحمض النووي المعني ، عن طريق التسخين اللطيف ، لكسر الروابط الهيدروجينية وتشكيل خيوط مفردة. يتم بعد ذلك خلط الخيوط المفردة ، التي ستعمل كقوالب ، مع مواد أولية - قطع قصيرة خاصة من الحمض النووي - أساس واحد مع قواعد مكملة لكل خصلة. تعمل البادئات كعلامات بدء لتكرار الحمض النووي. يتم أيضًا إضافة النيوكليوتيدات وبوليميراز الحمض النووي الخاص المقاوم للحرارة ، والذي يعزز تكرار الحمض النووي ، إلى الخليط ، والذي يتم تبريده بعد ذلك للسماح بإقران القاعدة. من خلال الاقتران الأساسي ، تتشكل خصلة تكميلية لكل خصلة واحدة. ثم يتم تكرار الإجراء عدة مرات ، وفي كل مرة يتضاعف عدد نسخ الحمض النووي محل الاهتمام. بهذه الطريقة ، يمكن إنتاج بلايين من نسخ الحمض النووي ذات الأهمية في وقت قصير.

الشكل 21.15. ينتج تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) بسرعة عددًا كبيرًا من النسخ من جين واحد أو أي جزء مرغوب فيه من الحمض النووي. يضخم PCR الحمض النووي بسرعة أكبر من الاستنساخ البكتيري. له استخدامات عديدة إلى جانب الهندسة الوراثية ، بما في ذلك بصمة الحمض النووي.

تتضمن الهندسة الوراثية تغيير جينات الكائن الحي - إضافة جينات وصفات جديدة للميكروبات أو النباتات أو حتى الحيوانات. هل تعتقد أن من حقنا أن "نلعب دور الرب" ونغير أشكال الحياة بهذه الطريقة؟ وافقت المحكمة العليا الأمريكية على تسجيل براءات اختراع لكائنات معدلة وراثيًا ، أولاً للميكروبات والآن للثدييات مثل الخنازير المعدلة وراثيًا لاستخدامها في زراعة الأعضاء. إذا طُلب منك أن تقرر ما إذا كان من الأخلاقي تسجيل براءة اختراع لشكل حياة جديد ، فكيف سترد؟

تطبيقات الهندسة الوراثية

تم استخدام الهندسة الوراثية بطريقتين عامتين.

• توفر الهندسة الوراثية طريقة لإنتاج كميات كبيرة من منتج جيني معين. يتم نقل الجين المفيد إلى خلية أخرى ، عادة ما تكون بكتيريا أو خلية خميرة ، والتي يمكن أن تنمو بسهولة بكميات كبيرة. تُزرع الخلايا في ظروف تجعلها تعبر عن الجين ، وبعد ذلك يتم حصاد منتج الجين. على سبيل المثال ، تم استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا لإنتاج كميات كبيرة من هرمون النمو البشري (الشكل 21.16). يسمح العلاج بهرمون النمو للأطفال الذين يعانون من خمول الغدة النخامية بالنمو إلى الطول الطبيعي تقريبًا.

• تسمح الهندسة الوراثية بأخذ جين للسمات التي يعتبرها الإنسان مفيدة من أحد الأنواع ونقلها إلى نوع آخر. ثم يعرض الكائن المعدل وراثيا الصفة المرغوبة. على سبيل المثال ، منح العلماء السلمون جينًا من سمكة شبيهة بالأنقليس. يتسبب هذا الجين في إنتاج السلمون لهرمون النمو على مدار العام (وهو أمر لا يفعله عادةً). نتيجة لذلك ، ينمو السلمون بشكل أسرع من المعتاد.

الشكل 21.16. تُستخدم الهندسة الوراثية لإنتاج كميات كبيرة من البروتين المطلوب أو لإنشاء كائن حي بالسمة المرغوبة. هذا الصبي لديه غدة نخامية خاملة. كان من الممكن أن يتسبب نقص إفرازه في هرمون النمو في أن يكون قصيرًا جدًا ، حتى عندما كان بالغًا. ومع ذلك ، فإن هرمون النمو من البكتيريا المعدلة وراثيًا قد ساعده على النمو إلى الارتفاع الطبيعي تقريبًا.

التطبيقات البيئية . للهندسة الوراثية أيضًا تطبيقات بيئية. على سبيل المثال ، في محطات معالجة مياه الصرف الصحي ، تقلل الميكروبات المعدلة وراثيًا من كمية الفوسفات والنترات التي يتم تصريفها في المجاري المائية. يمكن أن يتسبب الفوسفات والنترات في نمو مفرط للنباتات المائية ، والتي يمكن أن تخنق الممرات المائية والسدود ، والطحالب التي يمكن أن تنتج مواد كيميائية سامة للأسماك والماشية. يتم أيضًا تصميم الكائنات الحية الدقيقة جينيًا لتعديل أو تدمير النفايات الكيميائية أو الملوثات بحيث لا تكون ضارة بالبيئة. على سبيل المثال ، أثبتت الميكروبات الآكلة للزيت التي يمكنها تحمل تركيزات الملح العالية ودرجات الحرارة المنخفضة للمحيطات أنها مفيدة في التنظيف بعد انسكاب الزيت البحري.

الماشية . كما تم استخدام الهندسة الوراثية في الثروة الحيوانية. تم إنشاء لقاحات معدلة وراثيًا لحماية الخنازير من شكل من أشكال الزحار يسمى الجروح ، والأغنام ضد تعفن القدم والحصبة ، والدجاج ضد مرض الجراب (مرض فيروسي غالبًا ما يكون مميتًا). تنتج البكتيريا المعدلة وراثيًا سوماتوتروبين البقري (BST) ، وهو هرمون تنتجه الغدة النخامية للبقرة بشكل طبيعي ويعزز إنتاج الحليب. يمكن أن تؤدي حقن BST إلى زيادة إنتاج الحليب بنسبة 25٪ تقريبًا.

تم إنشاء الحيوانات المعدلة وراثيا عن طريق حقن البويضة المخصبة بالجين المعني في طبق بتري. تشمل أهداف إنشاء حيوانات معدلة وراثيًا صنع الحيوانات بلحوم أقل دهونًا ، وأغنامًا بها صوف أكثر ليونة ، وأبقارًا تنتج المزيد من الحليب ، وحيوانات تنضج بسرعة أكبر.

الأدوية . تم وضع الجينات في مجموعة متنوعة من الخلايا ، تتراوح من الميكروبات إلى الثدييات ، لإنتاج بروتينات لعلاج الحساسية والسرطان والنوبات القلبية واضطرابات الدم وأمراض المناعة الذاتية والالتهابات.

كما تم استخدام البكتيريا المعدلة وراثيًا لإنتاج لقاحات للبشر. قد تتذكر من الفصل 13 أن اللقاح عادةً ما يستخدم بكتيريا أو فيروسًا معطلاً لتحفيز الاستجابة المناعية للجسم تجاه الشكل النشط للكائن الحي. الفكرة هي أن الجسم سيتعلم كيف يتعرف على البروتينات الموجودة على سطح الكائن المعدي ويقيم دفاعات ضد أي كائن حي يحمل تلك البروتينات. نظرًا لأن الكائن الحي المستخدم في اللقاح أصبح غير ضار ، لا يمكن للقاح أن يتسبب في حدوث عدوى. ينتج العلماء لقاحات معدلة وراثيًا عن طريق وضع الجين الذي يرمز للبروتين السطحي للكائن الحي المعدي في البكتيريا. ثم تنتج البكتيريا كميات كبيرة من هذا البروتين ، والذي يمكن تنقيته واستخدامه كلقاح. لا يمكن للقاح أن يسبب العدوى ، لأنه يتم استخدام البروتين السطحي فقط بدلاً من الكائن الحي المعدي نفسه.

كما تم استخدام النباتات لإنتاج البروتينات العلاجية. يتم تطوير الموز المُعدّل هندسيًا الذي ينتج شكلاً معدلاً من البروتين السطحي لفيروس التهاب الكبد B باعتباره لقاحًا صالحًا للأكل ضد مرض الكبد الوبائي B. يتم أيضًا تصميم النباتات لإنتاج & اقتطاع الأجسام المضادة التي تصنعها النباتات. على سبيل المثال ، يتم زراعة فول الصويا الذي يحتوي على أجسام بشرية مضادة لفيروس الهربس البسيط الذي يسبب الهربس التناسلي. تم زرع جين بشري لجسم مضاد يرتبط بالخلايا السرطانية في الذرة. يمكن للأجسام المضادة بعد ذلك إيصال النظائر المشعة إلى الخلايا السرطانية ، وقتلها بشكل انتقائي.

Pharming هي كلمة تأتي من مزيج من كلمتي الزراعة والمستحضرات الصيدلانية. في التعديل الجيني ، يتم إنشاء الحيوانات المعدلة وراثيًا والتي تنتج بروتينًا له قيمة طبية في الحليب أو البيض أو الدم. ثم يتم جمع البروتين وتنقيته لاستخدامه كدواء. عندما يكون حيوان فارم من الثدييات ، يتم التعبير عن الجين في الغدد الثديية. ثم يتم استخلاص البروتين المطلوب وتنقيته من الحليب (الشكل 21.17). على سبيل المثال ، تم إدخال جين البروتين alpha-1-antitrypsin (AAT) في الأغنام التي تفرز بعد ذلك AAT في حليبها. الأشخاص المصابون بنوع وراثي من أشكال انتفاخ الرئة (مرض رئوي) قد يكون مميتًا ، يأخذون AAT كدواء. كما يتم اختباره كدواء لمنع تلف الرئة لدى الأشخاص المصابين بالتليف الكيسي. كان أول دواء مصنوع من حليب الماعز المعدلة وراثيا هو عقار مضاد للتجلط يسمى ATryn. يُعطى للأشخاص الذين يعانون من نقص في تجلط الدم عندما يتعين عليهم الخضوع لعملية جراحية. ابتكر الباحثون أيضًا عنزة معدلة وراثيًا لإنتاج الحليب الذي يحتوي على الليزوزيم ، وهو عامل مضاد للجراثيم. يمكن استخدام الليزوزيم لعلاج الالتهابات المعوية التي تقتل ملايين الأطفال في البلدان المتخلفة.

الشكل 21.17. الإجراء الخاص بتكوين حيوان معدّل وراثيًا ينتج بروتينًا مفيدًا في حليبه

مواد أولية . تستخدم الهندسة الوراثية أيضًا لإنتاج مواد خام جديدة مفيدة. على سبيل المثال ، حرير العنكبوت أقوى بخمس مرات من الفولاذ وخفيف الوزن. بذلت محاولات لتربية العناكب للحصول على حريرها ، لكن العناكب عدوانية للغاية بحيث لا تستطيع العيش بالقرب من بعضها. تمت هندسة الماعز وراثيًا لامتلاك جين حرير العنكبوت وإفراز بروتينات حرير العنكبوت في حليبها (الشكل 21.18). في الآونة الأخيرة ، تم تعديل بكتيريا الإشريكية القولونية وراثيًا لإنتاج بروتينات حرير العنكبوت. يمكن غزل بروتينات حرير العنكبوت في خيوط رفيعة ، والتي يمكن استخدامها للملابس المضادة للرصاص ، والخيوط الجراحية الرقيقة ، وسيارات السباق والطائرات الأقوى والأكثر خفة وزنًا.

الشكل 21.18. تمتلك هذه الماعز المعدلة وراثيا الجين لصنع حرير العنكبوت ، وهو أحد أقوى المواد المعروفة. يمكن استخلاص بروتين حرير العنكبوت من حليب الماعز وغزله في خيوط يمكن استخدامها في المنتجات التي تعتبر فيها القوة والوزن الخفيف من الصفات المهمة.

الزراعة . يختبر معظمنا بعض نتائج الهندسة الوراثية على موائد العشاء (انظر مقال قضية الصحة ، الغذاء المعدل وراثيًا). السمات الأكثر شيوعًا التي تم تعديلها وراثيًا في المحاصيل هي مقاومة الآفات ومقاومة مبيدات الأعشاب. كما طور العلماء سلالتين مقاومتين للفيروسات من البابايا ووزعوهما على مزارعي البابايا في هاواي ، مما ينقذ الصناعة من الخراب. بالإضافة إلى ذلك ، تمت هندسة سلالات مختلفة من الأرز وراثيًا لمقاومة البكتيريا المسببة للأمراض ولمقاومة فيضان الأرز. تم تصميم نباتات أخرى وراثيًا لتكون أكثر تغذية. على سبيل المثال ، الأرز الذهبي هو سلالة من الأرز تمت هندستها وراثيًا لإنتاج مستويات عالية من البيتا كاروتين ، وهو سلائف لفيتامين أ ، والذي يعاني من نقص في أجزاء معينة من العالم. يعاني أكثر من 100 مليون طفل في جميع أنحاء العالم من نقص فيتامين أ ، ويصاب 500000 منهم بالعمى كل عام بسبب هذا النقص. على الرغم من أن الأرز الذهبي لا يمكنه توفير جرعة يومية كاملة موصى بها من فيتامين أ ، إلا أن الكمية التي يحتويها يمكن أن تكون مفيدة للشخص الذي يكون نظامه الغذائي منخفضًا للغاية في فيتامين أ ، كما تم إنشاء محاصيل أخرى تنمو بشكل أسرع وتنتج غلات أكبر ولها وقت أطول مدة الصلاحية.

تنشأ المشاكل المرتبطة بالعديد من الأمراض الوراثية بسبب فشل الجين الطافر في إنتاج منتج بروتيني طبيعي. الهدف من العلاج الجيني هو علاج الأمراض الوراثية عن طريق وضع جينات طبيعية وظيفية في خلايا الجسم التي تأثرت بالجين المتحور. ثم ينتج الجين الوظيفي البروتين المطلوب.

طرق توصيل الجين السليم . تتمثل إحدى الطرق التي يمكن بها نقل الجين السليم إلى الخلية المستهدفة عن طريق الفيروسات. تهاجم الفيروسات بشكل عام نوعًا واحدًا فقط من الخلايا. على سبيل المثال ، الفيروس الغدي ، الذي يسبب نزلات البرد ، يهاجم عادة خلايا الجهاز التنفسي. يتكون الفيروس إلى حد كبير من مادة وراثية ، عادةً DNA ، محاطة بغلاف بروتيني (انظر الفصل 13 أ). بمجرد دخول الخلية ، يستخدم الحمض النووي الفيروسي آلية التمثيل الغذائي للخلية لإنتاج البروتينات الفيروسية. إذا تم تقسيم الجين السليم إلى الحمض النووي لفيروس تم جعله غير ضار في البداية ، فسينقل الفيروس الجين السليم إلى الخلية المضيفة ويتسبب في إنتاج منتج الجين المطلوب (الشكل 21.19).

نوع آخر من الفيروسات المستخدمة في العلاج الجيني هو الفيروسات القهقرية ، وهو فيروس يتم تخزين معلوماته الجينية على شكل RNA بدلاً من DNA. بمجرد دخول الفيروس القهقري إلى الخلية المستهدفة ، يعيد كتابة معلوماته الجينية على هيئة DNA مزدوج الشريطة ويدخل الحمض النووي الفيروسي في كروموسوم الخلية المستهدفة.

الشكل 21.19. العلاج الجيني باستخدام الفيروس. في العلاج الجيني ، يتم إدخال جين سليم إلى المريض المصاب بمرض وراثي ناتج عن جين معيب.

الغذاء المعدل وراثيا

من طاولات العشاء إلى الدوائر الدبلوماسية ، يناقش الناس الأطعمة المعدلة وراثيًا. هذا الاهتمام الحديث نسبيًا مثير للسخرية إلى حد ما ، بالنظر إلى أن الناس في الولايات المتحدة كانوا يأكلون الأطعمة المعدلة وراثيًا منذ منتصف التسعينيات. تحتوي أكثر من 70٪ من الأطعمة المصنعة المباعة في الولايات المتحدة على مكونات معدلة وراثيًا. ومع ذلك ، يعترض الكثير من الناس بشدة على الأغذية المعدلة وراثيًا.

لماذا يعتبر شيء شائع مثل الأطعمة المعدلة وراثيًا مثيرًا للجدل؟ يمكن تقسيم الاهتمامات المتعلقة به بشكل عام إلى ثلاث فئات: القضايا الصحية ، والقضايا الاجتماعية ، والقضايا البيئية. دعنا نستكشف هذه الفئات واحدة تلو الأخرى.

أصدرت لجنة من الأكاديمية الوطنية للعلوم (NAS) تقريرًا يقول إن المحاصيل المعدلة وراثيًا لا تشكل مخاطر صحية لا يمكن أن تسببها أيضًا المحاصيل الناتجة عن التكاثر التقليدي. ومع ذلك ، نظرًا لأن الهندسة الوراثية يمكن أن تنتج تغيرات ضارة غير مقصودة في الغذاء ، توصي لجنة NAS بفحص الأطعمة المعدلة وراثيًا قبل تسويقها. في الوقت الحالي ، تنظم وزارة الزراعة الأمريكية وإدارة الغذاء والدواء (FDA) ووكالة حماية البيئة الأطعمة المعدلة وراثيًا. خلصت لجنة NAS إلى أن الأطعمة المعدلة وراثيًا الموجودة بالفعل في السوق آمنة.

· تم تعديل سمك السلمون الأكبر في الجزء الخلفي من الصورة وراثيًا لينمو أسرع من السلمون العادي الموجود في المقدمة.

من مخاوف السلامة الشائعة أن الأطعمة المعدلة وراثيًا قد تحتوي على مسببات الحساسية (مواد تسبب الحساسية). بعد إنتاج البروتين ، تقوم الخلية بتعديله بطرق مختلفة. قد يتم تعديل البروتين في النبات المعدل وراثيًا بشكل مختلف عن الطريقة التي يتم بها تعديل البروتين في الخلية غير المعدلة ، ويمكن أن ينتج عن التعديل مادة مسببة للحساسية. يتم تقليل احتمالية حدوث ذلك عن طريق الاختبارات الصارمة. تشترك معظم المواد المسببة للحساسية المعروفة في خصائص معينة. وهي بروتينات وجزيئات صغيرة نسبيًا ومقاومة للحرارة والحموضة والهضم في المعدة. إذا كان للبروتين الذي ينتجه نبات معدّل وراثيًا أيًا من الخصائص النموذجية لمسببات الحساسية أو كان مشابهًا هيكليًا لمسببات الحساسية المعروفة ، فإن إدارة الغذاء والدواء الأمريكية تعتبره من مسببات الحساسية المحتملة وتتطلب أن يخضع البروتين لاختبار حساسية إضافي.

من المحتمل أن تشكل المقاومة البكتيرية للمضادات الحيوية تهديدًا كبيرًا للصحة العامة في هذا العقد (انظر الفصل 13 أ). عندما تكون البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية ، فإن الدواء لن يقتلها وبالتالي لن يعالج المرض البشري الذي تسبب فيه. يقلق بعض الناس بشأن الممارسة العلمية المتمثلة في وضع جينات مقاومة لمضاد حيوي في المحاصيل المعدلة وراثيًا كعلامات لتحديد النباتات ذات الجينات المعدلة. تُزرع الشتلات النباتية التي يُعتقد أنها معدلة وراثيًا في المختبر في وجود مضاد حيوي. فقط تلك الشتلات التي تحمل جين المقاومة ستبقى على قيد الحياة. تحتوي النباتات الباقية أيضًا على الجين "المفيد" بسبب طريقة هندستها.

ما يقلق بعض الناس هو أن الجينات المقاومة للمضادات الحيوية يمكن أن تنتقل إلى البكتيريا ، مما يجعل البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية. قد تكون البكتيريا المستقبلة هي تلك التي تعيش بشكل طبيعي في الجهاز الهضمي للإنسان ، أو قد تكون بكتيريا يتم تناولها مع الطعام. من غير المعروف ما إذا كان يمكن نقل الجينات من نبات إلى بكتيريا. ومع ذلك ، فمن المعروف أن البكتيريا يمكنها بسهولة وبسرعة نقل جينات مقاومة المضادات الحيوية لبعضها البعض. وهكذا ، يمكن لبكتيريا غير ضارة في الأمعاء أن تنقل الجين الخاص بمقاومة المضادات الحيوية إلى البكتيريا المسببة للمرض.

قد يكون لنقل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية من النباتات المعدلة وراثيًا إلى البكتيريا عواقب وخيمة. لهذا السبب ، يتم التخلص التدريجي من جينات الواسمات المقاومة للمضادات الحيوية لصالح جينات واصمة أخرى ، مثل البروتين الفلوري الأخضر. كما طور العلماء طريقة لتعطيل الجين المقاوم للمضادات الحيوية إذا كان سيتم نقله إلى البكتيريا.

يجادل مؤيدو الأغذية المعدلة وراثيًا بأن المحاصيل المقاومة لمبيدات الأعشاب والمبيدات تقلل الحاجة إلى الرش بمبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات. حتى الآن ، أظهرت التجربة أن صحة هذه الحجة تعتمد على المحصول. أدى القطن المقاوم للآفات إلى تقليل استخدام مبيدات الآفات بشكل كبير ، لكن الذرة المقاومة للآفات ربما لم تفعل ذلك. لا يزال المزارعون الذين يزرعون محاصيل مقاومة لمبيدات الأعشاب يرشون بمبيدات الأعشاب ، لكنهم يغيرون نوع مبيدات الأعشاب التي يستخدمونها إلى نوع أقل ضررًا للحيوانات.

لسوء الحظ ، يمكن أن يكون للمحاصيل المهندسة التي تحتوي على مبيدات حشرية تأثيرات غير مرغوب فيها على الحشرات. يمكن أن تسرع هندسة المبيدات الحشرية وراثيًا في النباتات من تطوير مقاومة الحشرات لهذا المبيد ، مما يجعل المبيد الحشري غير فعال - ليس فقط للمحاصيل المعدلة وراثيًا ، ولكن لجميع المحاصيل.

مصدر قلق آخر هو أن الكائنات المعدلة وراثيا يمكن أن تضر الكائنات الحية الأخرى. أحد الأمثلة هو أن حبوب اللقاح من الذرة المقاومة للآفات قد ثبت أنها تؤذي يرقات الفراشة الملكية. لحسن الحظ ، نادرًا ما تواجه اليرقات الملكية ما يكفي من حبوب اللقاح لتتأذي ، ومعظم الذرة المقاومة للآفات المزروعة في الولايات المتحدة اليوم لا تنتج حبوب اللقاح الضارة بالفراشات الملكية. المثال الثاني للكائن الحي المعدل وراثيا الذي لديه القدرة على إيذاء الكائنات الحية الأخرى هو سمك السلمون الذي ينتج المزيد من هرمون النمو وينمو عدة مرات أسرع من أقاربهم البرية. يزرع هذا السلمون في مزارع الأسماك. إذا منحت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) الموافقة ، فإن السلمون المعدل جينيًا يمكن أن يخفض بشكل كبير التكاليف لمزارعي الأسماك والمستهلكين. ومع ذلك ، عندما ينمو السلمون المعدل وراثيا في خزانات مع سمك السلمون العادي وندرة الطعام ، يأكل السلمون المعدل وراثيا معظم الطعام وبعض من رفاقه العاديين. ماذا سيحدث إذا هرب السلمون المعدل وراثيًا من حظائره في مزرعة الأسماك؟ قد يتزاوجون مع السلمون البري وينشئون ذرية أقل صحة أو يتفوقون على سمك السلمون البري في الغذاء ، مما قد يتسبب في النهاية في انقراض السلمون البري. الهروب ممكن. خلال السنوات القليلة الماضية ، هربت مئات الآلاف من الأسماك من مزارع الأسماك عندما مزقت الحظائر العائمة بفعل العواصف أو أسود البحر. لتقليل مخاطر أن يؤدي سمك السلمون المعدل وراثيًا إلى تدمير مجموعات السلمون البري ، يخطط العلماء لتربية الأسماك في الداخل ، وتعقيم النسل ، وشحن الأسماك المعقمة فقط إلى الحظائر الساحلية. يعتبر إجراء التعقيم فعالاً على دفعات صغيرة من الأسماك ، لكن من غير المعروف ما إذا كان الإجراء فعالاً تمامًا في دفعات كبيرة من الأسماك.

يخشى منتقدو الأطعمة المعدلة وراثيًا أيضًا أن تصبح المحاصيل المعدلة وراثيًا لمقاومة مبيدات الأعشاب أعشابًا لا يمكن السيطرة عليها بالمواد الكيميائية الموجودة. في داكوتا الشمالية ، تنمو نباتات الكانولا المعدلة وراثيًا المقاومة لمبيدات الأعشاب على جوانب الطرق. يمكن تهجين الكانولا مع اثنين على الأقل من الأعشاب البرية. كانت السلالتان الأصليتان من الكانولا المعدلة وراثيًا مقاومة لمبيدات أعشاب مختلفة. نتيجة للتلقيح المتبادل ، فإن بعض نباتات الكانولا الموجودة في البرية تقاوم كل من مبيدات الأعشاب ، مما يشير إلى أن السمات المعدلة وراثيًا مستقرة في البرية وتتطور.

يدعي أنصار الأغذية المعدلة وراثيًا أن الأغذية المعدلة وراثيًا يمكن أن تساعد في المعركة ضد الجوع في العالم. لقد رأينا أن الهندسة الوراثية يمكن أن تنتج محاصيل تقاوم الآفات والأمراض.يمكن أن تنتج أيضًا محاصيل ذات غلات أكبر ومحاصيل ستنمو على الرغم من الجفاف أو التربة المستنفدة أو الملح الزائد أو الألمنيوم أو الحديد. يمكن أيضًا تعديل الأطعمة وراثيًا لاحتواء كميات أعلى من العناصر الغذائية المحددة.

يجادل منتقدو استخدام الأغذية المعدلة وراثيًا لمحاربة الجوع في العالم بأن مشكلة الجوع لا علاقة لها بالعجز عن إنتاج ما يكفي من الغذاء. يقولون إن المشكلة هي مشكلة اجتماعية تتمثل في توزيع الطعام بحيث يكون متاحًا للأشخاص الذين يحتاجون إليه.

تقاوم بعض البلدان النامية استخدام البذور المعدلة وراثيًا. جزء من المقاومة ينبع من المخاوف الصحية المستمرة. ومع ذلك ، فإن العديد من المزارعين في البلدان النامية يعترضون أيضًا على البذور المعدلة وراثيًا لأن النباتات المعدلة وراثيًا لا تزرع نفسها. تضع الحاجة إلى شراء البذور كل عام عبئًا ماليًا على عاتق المزارعين الفقراء.

• هل تعتبر الأغذية المعدلة وراثيًا نعمة أم خطرًا على العالم؟ ما هي اسبابك؟

• إذا بدأ كائن معدل وراثيًا تم إنشاؤه للغذاء في التسبب في مشاكل بيئية ، فمن يجب أن يتحمل المسؤولية؟

• هل تعتقد أن الأطعمة التي تحتوي على مكونات معدلة وراثيًا يجب أن توضع على هذا النحو؟

نتائج العلاج الجيني . تم تتبع أكثر من 4000 مرض يصيب الإنسان إلى عيوب في جين واحد. على الرغم من أن إدارة الغذاء والدواء لم توافق بعد على العلاج الجيني لأي من هذه الحالات ، إلا أن مئات التجارب السريرية للعلاجات الجينية جارية حاليًا ، بما في ذلك تجارب العلاجات الممكنة للتليف الكيسي والسرطان (تمت مناقشته في الفصل 21 أ).

كانت الحالة الأولى التي تم علاجها تجريبيًا بالعلاج الجيني هي اضطراب يُشار إليه بمرض نقص المناعة المشترك الشديد (SCID). الجهاز المناعي للأطفال المصابين باضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط لا يعمل ، مما يجعلهم عرضة للإصابة بالعدوى. سبب المشكلة هو جين متحور يمنع إنتاج إنزيم يسمى أدينوزين ديميناس (ADA). بدون ADA ، لا تنضج خلايا الدم البيضاء - تموت بينما لا تزال تنمو في نخاع العظام. بدأت أول تجربة للعلاج الجيني في عام 1990 ، عندما تمت هندسة خلايا الدم البيضاء لمريضة تبلغ من العمر 4 سنوات ، وهي Ashanthi DeSilva ، وراثياً لتحمل جين ADA ثم عادت إلى جسدها الصغير. بدأت خلايا الدم البيضاء المعدلة وراثيًا في إنتاج ADA ، وتم تعزيز آليات دفاع جسمها. بدأت حياة أشانثي تتغير. لم تكن مريضة كما كانت من قبل. يمكنها اللعب مع أطفال آخرين. ومع ذلك ، يتم قياس العمر الافتراضي لخلايا الدم البيضاء في الأسابيع ، وعندما ينخفض ​​عدد الخلايا المعدلة جينيًا ، يجب حقن خلايا جديدة معدلة جينيًا. أشانثي الآن في العشرينات من عمرها ولديها نظام مناعة صحي بشكل معقول. ومع ذلك ، لا تزال بحاجة إلى علاجات متكررة.

يعتقد العلماء الفرنسيون أنهم عالجوا 10 أطفال مصابين بـ X-SCID باستخدام العلاج الجيني (الشكل 21.20). X-SCID هي متلازمة نقص المناعة المشترك الشديدة التي تسببها جين متحور على الكروموسوم X. لا يزال من السابق لأوانه معرفة ما إذا كان جميع الأطفال العشرة سيحتاجون إلى العلاج في المستقبل. ومع ذلك ، فإن أربعة أطفال في الدراسات الفرنسية الذين أظهروا تحسنًا في أعراض X-SCID أصيبوا بسرطان الدم من العلاج.

الشكل 21.20. يعتبر Rhys Evans أول شخص يتم علاجه من مرض نقص المناعة الشديد المرتبط بالكروموسوم X (X-SCID) عن طريق العلاج الجيني. الجهاز المناعي للشخص المصاب بـ X-SCID لا يعمل. تم تعزيز جهاز المناعة لدى Rhys Evans ، ويمكنه الآن الذهاب إلى الأماكن العامة دون خوف من الاتصال بالأشخاص الذين قد يحملون الجراثيم. يمكنه اللعب مع أطفال آخرين.

تم علاج شكل من أشكال الحثل العضلي مؤخرًا بالعلاج الجيني. قام الباحثون بتعبئة الفيروس بالشكل الطبيعي للبروتين الذي يعاني من نقص في هذا النوع من ضمور العضلات. ثم تم حقن الفيروس مباشرة في العضلات. ظل مستوى البروتين والتعبير الجيني للبروتين مرتفعًا لعدة أشهر ، مما أدى إلى استعادة بعض وظائف العضلات للمرضى.

بدون علاج ، يموت الأطفال المصابون بـ X-SCID في سن مبكرة. يبدو أن العلاج الجيني لـ X-SCID الذي تسبب في سرطان الدم لدى أربعة فتيان فرنسيين قد عالج هذا الاضطراب المميت لدى مرضى آخرين. إذا كان لديك طفل مصاب بـ X-SCID ، فهل تريده أن يتلقى هذا العلاج بالعلاج الجيني؟ لما و لما لا؟ ما هي العوامل التي قد تأخذها في الاعتبار عند اتخاذ قرارك؟

الجينوم هو المجموعة الكاملة من الجينات التي يحملها عضو واحد من النوع - في حالتنا ، شخص واحد. علم الجينوم هو دراسة الجينوم بأكمله وتفاعلات الجينات مع بعضها البعض ومع البيئة.

أحد أهداف علم الجينوم هو تحديد موقع وتسلسل الجينات. طور الباحثون أجهزة كمبيوتر عملاقة تقوم تلقائيًا بتسلسل (تحديد ترتيب القواعد في) الحمض النووي. تم استخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة على نطاق واسع في مشروع الجينوم البشري ، وهو جهد بحثي عالمي ، اكتمل في عام 2003 ، لتسلسل الجينوم البشري. نتيجة لذلك ، لدينا الآن فكرة عن مواقع الجينات على طول جميع أزواج الكروموسومات البشرية البالغ عددها 23 زوجًا وتسلسل ما يقدر بنحو 3 مليارات زوج قاعدي تشكل تلك الكروموسومات. على الرغم من أن العدد الدقيق للجينات البشرية لا يزال غير معروف على وجه اليقين ، يقدر العلماء الآن أن الجينوم البشري يتكون من 20.000 إلى 25.000 جين ، وليس 100.000 كما كان يعتقد في الأصل. أحد أسباب العدد الأصغر للجينات الفعلية هو أن العديد من عائلات الجينات لها وظائف مرتبطة أو زائدة عن الحاجة ، وبالتالي فهي قادرة على مشاركة جينات معينة ، لذلك هناك حاجة لعدد أقل للقيام بجميع وظائف الجسم. والسبب الثاني هو أن العديد من الجينات معروفة الآن بتشفير أجزاء من أكثر من بروتين واحد.

بالإضافة إلى ذلك ، حدد الباحثون ورسموا خرائط لمواقع محددة على جينات كروموسومات معينة لأكثر من 1400 مرض وراثي. من المأمول أن تمنح هذه المعلومات العلماء قدرة أكبر على تشخيص وتحليل ومعالجة العديد من الأمراض البشرية البالغ عددها 4000 والتي لها أساس وراثي معروف. استنسخ الباحثون بالفعل الجينات المسؤولة عن العديد من الأمراض الوراثية ، بما في ذلك الحثل العضلي الدوشيني ، والورم الأرومي الشبكي ، والتليف الكيسي ، والورم العصبي الليفي. يمكن الآن استخدام هذه الجينات المعزولة لاختبار وجود نفس الجينات المسببة للأمراض لدى أفراد معينين. كما رأينا في الفصل 20 ، يمكن استخدام بعض الاختبارات الجينية لتحديد الأشخاص الحاملين لأمراض وراثية معينة مثل التليف الكيسي ، مما يسمح للعائلات بالاختيار بناءً على الاحتمالات المعروفة لإنجاب طفل مصاب ، ويمكن استخدام اختبارات مماثلة لتشخيص ما قبل الولادة وللتشخيص قبل أن تبدأ أعراض المرض. بعد تحديد الجين المرتبط بالمرض ، يمكن للعلماء دراسته لمعرفة المزيد عن البروتين الذي يرمز إليه وربما اكتشاف طرق لتصحيح المشكلة.

لقد تعلمنا أيضًا من مشروع الجينوم البشري أن البشر متطابقون في 99.9٪ من تسلسل جيناتهم. نظرًا لأن العلماء يكتسبون فهمًا أكبر لـ 0.1٪ من الحمض النووي الذي يختلف من شخص لآخر ، فإنهم يتوقعون معرفة المزيد حول سبب إصابة بعض الأشخاص بأمراض القلب أو السرطان أو مرض الزهايمر والبعض الآخر لا.

الهدف الثاني لعلم الجينوم هو فهم الآليات التي تتحكم في التعبير الجيني. أكثر من 95٪ من الحمض النووي البشري لا يرمز إلى البروتين ، ومع ذلك ، فإن بعض تسلسل الحمض النووي غير المشفر يعمل كمناطق تنظيمية تحدد متى وأين وكم من بروتينات معينة يتم إنتاجها. نظرًا لأن نشاط الجينات يلعب دورًا في العديد من الأمراض ، فإن دراسة كيفية تشغيل هذه المناطق للجينات أو إيقاف تشغيلها قد تؤدي إلى تقدم في التشخيص والعلاج.

إحدى الأدوات التي يستخدمها الباحثون في هذا الجهد هي المصفوفة الدقيقة ، التي تتكون من آلاف تسلسلات الحمض النووي المختومة على شريحة زجاجية واحدة تسمى شريحة الحمض النووي. يستخدم الباحثون المصفوفات الدقيقة لمراقبة عدد كبير من مقاطع الحمض النووي لاكتشاف الجينات النشطة والتي يتم إيقاف تشغيلها في ظل ظروف مختلفة ، كما هو الحال في أنواع الأنسجة المختلفة ، أو مراحل التطور المختلفة ، أو في الصحة والمرض. على سبيل المثال ، قد يستخدمون المصفوفات الدقيقة لتحديد الجينات النشطة في الخلايا السرطانية ولكن ليس في الخلايا السليمة (الشكل 21-21). من المفترض أن الجينات النشطة في الخلايا السرطانية تلعب دورًا في تطور السرطان.

الشكل 21.21. مقارنة بين المصفوفات الدقيقة التي توضح نمط نشاط الجينات في سرطان البروستاتا والأنسجة الطبيعية. من المحتمل أن تلعب الجينات النشطة في الأنسجة المصابة بسرطان البروستاتا ولكن ليس في الأنسجة الطبيعية دورًا في تطور السرطان.

إلى جانب تحديد النشاط الجيني في الصحة والمرض ، فإن تحليل المصفوفة الدقيقة مفيد في تحديد التباين الجيني في أفراد المجتمع. بعض هذه الاختلافات الجينية هي في شكل تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات (SNPs ، أو قصاصات). هذه هي تسلسلات الحمض النووي التي يمكن أن تختلف باختلاف نيوكليوتيد واحد من شخص لآخر ، ويعتقد أن الاختلافات في منتجات البروتين الخاصة بهم تؤثر على كيفية استجابتنا للإجهاد والأمراض ، من بين أشياء أخرى. نظرًا لأن الباحثين يتعلمون المزيد عن SNPs ، فقد يكونون قادرين على تطوير علاجات مخصصة للتركيب الجيني لكل فرد. هذه هي أنواع الاكتشافات التي يمكن أن تفتح الباب للعلاج الجيني. في حين أن العلاج الجيني الفردي قد يكون مفيدًا في المستقبل ، فإننا نستخدم بالفعل تحديد الفروق الفردية في الحمض النووي على أساس منتظم في بصمات الحمض النووي (انظر مقال القضية الأخلاقية ، وعلوم الطب الشرعي ، والحمض النووي ، والخصوصية الشخصية).

يشعر بعض الناس بالقلق من أنه بمجرد أن نعرف موقع ووظيفة كل جين ونتقن تقنيات العلاج الجيني ، فلن نقتصر بعد الآن على معالجة الجينات لإصلاح الجينات المعيبة ، ولكننا سنبدأ في تعديل الجينات لتعزيز القدرات البشرية. هل ينبغي السماح للناس بتصميم أطفالهم باختيار الجينات التي يعتبرونها متفوقة؟ ماذا تعتقد؟ حيث يجب أن يتم رسم الخط الفاصل؟ من يجب أن يرسم هذا الخط؟ من يجب أن يقرر أي الجينات "جيدة"؟

عندما تقع SNPs بالقرب من بعضها البعض على كروموسوم ، فإنها تميل إلى أن تكون موروثة معًا. تسمى مجموعة من SNPs في منطقة من الكروموسوم بالنمط الفرداني. مشروع HapMap الدولي هو اتحاد علمي يهدف إلى وصف التباين الجيني بين المجموعات السكانية. يقارن الباحثون المتعاونون في هذا المشروع تكرارات النمط الفرداني في مجموعات من الأشخاص المصابين بمرض معين بتلك الموجودة في مجموعة غير مصابة بالمرض ، على أمل تحديد الجينات المرتبطة بالمرض.

مقارنة جينومات الأنواع المختلفة

تم أيضًا تعيين الحمض النووي لبعض الكائنات التي تمت دراستها على نطاق واسع ، بما في ذلك الفأر وذبابة الفاكهة والدودة المستديرة والخميرة وعفن الوحل ونحل العسل. من هذه الجينومات ، يأمل علماء الوراثة في اكتساب بعض البصيرة في علم الأحياء الأساسي ، بما في ذلك المبادئ الأساسية لتنظيم الجينات داخل الجينوم ، وتنظيم الجينات ، والتطور الجزيئي. يشترك البشر في العديد من الجينات مع الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، نشارك 50٪ من جيناتنا مع ذبابة الفاكهة و 90٪ من جيناتنا مع الفأر. هذه التشابهات الجينية هي دليل على ماضينا التطوري المشترك. من المحتمل أن تكون الجينات والآليات الجينية التي نشاركها مع الكائنات الحية الأخرى مهمة في تحديد شكل الجسم وكذلك التأثير على التطور والشيخوخة.

في الفصل 19 ، تعلمنا عن دورة الخلية. في الفصلين 20 و 21 ، تعلمنا عن الجينات ووراثةها وتنظيمها ، كما درسنا كيفية تأثير الطفرات على وظائف الجينات. في الفصل 21 أ ، نستخدم هذه المعلومات لفهم السرطان ، وهو مجموعة من الأمراض تؤدي فيها الطفرات في الجينات التي تنظم دورة الخلية إلى فقدان السيطرة على انقسام الخلايا.

علم الطب الشرعي والحمض النووي والخصوصية الشخصية

يمكن لما يسمى ببصمات الحمض النووي ، مثل البصمات التقليدية التي تتركها الأصابع ، أن تساعد في التعرف على الأفراد الذين ينتمون إليهم من بين عدد كبير من السكان. تشير بصمات الحمض النووي إلى تقنيات تحديد الأفراد على أساس السمات الفريدة للحمض النووي الخاص بهم. يمكن الحصول على بصمات الحمض النووي لأن العديد من مناطق الحمض النووي تتكون من تسلسلات صغيرة ومحددة من الحمض النووي تتكرر عدة مرات. الأكثر شيوعًا هي الوحدات المتكررة من 1 إلى 5 قواعد ، والتي تسمى التكرارات الترادفية القصيرة (STRs). يختلف عدد مرات تكرار هذه التسلسلات بشكل كبير من شخص لآخر ، من بضع إلى 100 تكرار. بسبب هذه الاختلافات ، يمكن استخدام المقاطع لمطابقة عينة من الحمض النووي للشخص الذي أنتجت خلاياه العينة.

تتمثل الخطوة الأولى في إعداد بصمة الحمض النووي في استخراج الحمض النووي من عينة الأنسجة. لا يهم نوع النسيج ، ويمكن مقارنة نوع واحد من الأنسجة بنوع آخر بنجاح. تشمل المصادر الشائعة الاستخدام الدم والسائل المنوي والجلد وبصيلات الشعر ، لأنها ليست مؤلمة جدًا لإزالتها ، أو متوفرة بسهولة ، أو تُترك في مسرح الجريمة.

أولاً ، يتم زيادة كمية الحمض النووي بشكل كبير باستخدام PCR ، كما هو موضح في الشكل 21.15. البادئات المستخدمة هي تسلسل محدد للمناطق على جانبي منطقة التكرار. ينتج عن هذا العديد من النسخ من منطقة التكرار ، والتي يتم تحليلها بعد ذلك لتحديد عدد التكرارات الموجودة.

الشكل 21. يتم تحديد نمط النطاقات في بصمة الحمض النووي من خلال تسلسل القواعد في الحمض النووي للشخص ، وبالتالي فهو فريد لكل شخص. يمكن للمطابقة بين بصمات الحمض النووي أن تحدد مصدر عينة الأنسجة من مسرح الجريمة بدرجة عالية من اليقين. أي بصمة الحمض النووي للمشتبه به تتطابق مع هذه العينة التي تم العثور عليها في مسرح الجريمة؟

يستخدم مكتب التحقيقات الفيدرالي 13 تقريرًا عن المعاملات المشبوهة كمجموعة أساسية لتحليل الطب الشرعي. تكون بصمة الحمض النووي الناتجة فريدة من نوعها للشخص الذي أنتج الحمض النووي. علاوة على ذلك ، فإن أي عينة DNA مأخوذة من نفس الشخص ستكون دائمًا متطابقة. لكن ملفات تعريف بصمات الأصابع الناتجة عن الحمض النووي لأشخاص مختلفين دائمًا ما تكون مختلفة (باستثناء ربما الأشقاء المتطابقين) ، لأن عدد وأحجام الشظايا يتم تحديدها من خلال التسلسل الفريد للقواعد في الحمض النووي لكل شخص.

لبصمات الحمض النووي العديد من التطبيقات ، ولكن الأكثر شيوعًا هو استخدامها في التحقيقات الجنائية. في هذه الحالات ، يتم إنشاء بصمة الحمض النووي عادةً من عينة من الأنسجة ، مثل الدم أو بصيلات الشعر ، التي يتم جمعها من مسرح الجريمة. يمكن الحصول على بصمة من الأنسجة التي تركت في مكان الحادث قبل سنوات. ثم تتم مقارنة بصمات الأصابع هذه ببصمات الحمض النووي للعديد من المشتبه بهم. يكشف التطابق بدرجة عالية من اليقين عن الشخص الذي كان مصدر العينة من مسرح الجريمة (شكل 21 أ).

بالطبع ، تعتمد درجة اليقين في التطابق بين بصمات الحمض النووي على مدى دقة إجراء التحليل. نظرًا لاستخدام بصمات الحمض النووي كدليل في عدد متزايد من قضايا المحاكم كل عام ، فمن المهم وضع معايير وطنية لضمان موثوقية هؤلاء الشهود الجزيئي. من الأسهل عمومًا أن نعلن على وجه اليقين أن بصمتين من بصمات الحمض النووي غير متطابقة مما هو عليه للتأكد من أنهما متطابقتان. في الولايات المتحدة ، تم العثور على أكثر من 200 مدان أبرياء من خلال اختبار الحمض النووي خلال العقد الماضي.

هل ذهب اختبار الحمض النووي بعيدًا جدًا؟ تقوم جميع الولايات في الولايات المتحدة بجمع عينات الحمض النووي من الأشخاص المدانين بجرائم جنسية وجرائم قتل. تقوم عدة ولايات أخرى أيضًا بجمع عينات الحمض النووي من الأشخاص المدانين بجرائم أخرى ، مثل السرقة. تقوم حوالي 30 ولاية بجمع عينات الحمض النووي من الأشخاص المتهمين بارتكاب جنح ، بما في ذلك التسكع أو السرقة أو التخريب. في كثير من الحالات ، يتم تخزين الحمض النووي في قاعدة بيانات ، حتى لو ثبت أن الشخص بريء من الجريمة. الأشخاص الذين يتعاونون ببساطة مع التحقيق قد يقدمون أيضًا عينات من الحمض النووي. هذه ، أيضا ، تضاف إلى قاعدة بيانات وطنية.

• هل تعتقد أنه يجب أن يكون لكل شخص تم القبض عليه في جريمة ما الحق في أخذ بصمات الحمض النووي لإثبات براءته؟ إذا كان الأمر كذلك ، فمن يجب أن يدفع مقابل هذه العملية؟

• هل إنشاء قاعدة بيانات وطنية لبصمات الحمض النووي يعد انتهاكًا للخصوصية؟ هل هو أكثر من مجرد قاعدة بيانات لبصمات الأصابع الفعلية أو لقطات الأكواب؟

• في أي ظروف تعتقد أنه ينبغي الحصول على عينات الحمض النووي؟

إبراز المفاهيم

• يتكون الحمض النووي من خيطين من النيوكليوتيدات مرتبطة بروابط هيدروجينية وملتوية معًا لتشكيل حلزون مزدوج. يتكون كل نوكليوتيد من فوسفات ، وسكر يسمى ديوكسيريبوز ، وواحدة من أربع قواعد نيتروجينية: الأدينين ، الثايمين ، السيتوزين ، أو الجوانين. تتناوب مكونات السكر والفوسفات في النيوكليوتيدات على جانبي الجزيء. تلتقي أزواج القواعد وتشكل روابط هيدروجينية في الجزء الداخلي من اللولب المزدوج ، وتشبه هذه الأزواج الدرجات الموجودة على سلم.

• وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي التكميلي ، يرتبط الأدينين مع الثايمين فقط ، والسيتوزين يرتبط فقط بالجوانين.

تكرار الحمض النووي (ص 435-436)

• تكرار الحمض النووي هو شبه محافظ. يتكون كل جزيء DNA جديد مزدوج الشريطة من خيط قديم وآخر جديد. إنزيم بوليميراز DNA & quotunzips & مثل خيطي جزيء (الجزيء الأصلي) ، مما يسمح لكل خيط أن يعمل كنموذج لتشكيل حبلا جديد. يضمن الاقتران الأساسي التكميلي دقة النسخ المتماثل.

التعبير الجيني (ص 436-441)

• يتم نسخ المعلومات الجينية من DNA إلى RNA ثم تُترجم إلى بروتين.

• النسخ هو تخليق الحمض النووي الريبي عن طريق الاقتران الأساسي في قالب الحمض النووي. يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي في أن ريبوز السكر يحل محل الديوكسيريبوز ، ويحل اليوراسيل الأساسي محل الثايمين. معظم الحمض النووي الريبي هو واحد تقطعت به السبل.

• يحمل Messenger RNA (mRNA) رسالة DNA الجينية إلى السيتوبلازم ، حيث يتم ترجمتها إلى بروتين. تتم قراءة الشفرة الجينية في تسلسل من ثلاثة نيوكليوتيدات RNA كل ثلاثة توائم يسمى كودون. يحدد كل من الكودونات الـ 64 حمضًا أمينيًا معينًا أو يشير إلى النقطة التي يجب أن تبدأ أو تتوقف عندها الترجمة.

• نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) يفسر الشفرة الجينية. في أحد طرفي جزيء الحمض الريبي النووي النقال سلسلة من ثلاثة نيوكليوتيدات تسمى أنتيكودون تتزاوج مع كودون على الرنا المرسال وفقًا لقواعد الإقران الأساسي. يرتبط ذيل الحمض النووي الريبي (tRNA) بحمض أميني معين.

• تتكون كل من وحدتين فرعيتين من الريبوسوم من الريبوسوم RNA (الرنا الريباسي) والبروتين. يجمع الريبوسوم الحمض الريبي النووي النقال و الرنا المرسال معًا لتخليق البروتين.

• تبدأ ترجمة الكود الجيني إلى بروتين عندما تتجمع وحدتا الريبوسوم و mRNA ، مع وجود الرنا المرسال في أخدود بين وحدتي الريبوسوم. يرتبط الرنا المرسال بالريبوسوم في كودون بدء الرنا المرسال. ثم ينزلق الريبوسوم على طول جزيء الرنا المرسال ، ويقرأ كودونًا واحدًا في كل مرة. تنقل جزيئات الحمض النووي الريبي الأحماض الأمينية إلى الحمض النووي الريبي وتضيفها إلى سلسلة البروتين النامية. تتوقف الترجمة عند مصادفة رمز الإيقاف. ثم تنفصل سلسلة البروتين عن الريبوسوم.

• الطفرة النقطية هي تغيير في واحد أو عدد قليل من النيوكليوتيدات في تسلسل جزيء DNA. عندما يتم استبدال أحد النوكليوتيدات عن طريق الخطأ بأخرى ، فإن وظيفة البروتين الناتج قد تؤثر أو لا تؤثر على وظيفة البروتين. يؤدي إدخال أو حذف النيوكليوتيدات دائمًا إلى تغيير البروتين الناتج.

تنظيم النشاط الجيني (ص 442)

• يتم تنظيم نشاط الجينات على عدة مستويات. عادة ، يتم طي معظم الحمض النووي ولفه. لكي يكون الجين نشطًا ، يجب أن تكون منطقة الحمض النووي التي يقع فيها غير ملفوفة. يمكن أن يتأثر نشاط الجينات بقطاعات أخرى من الحمض النووي. يمكن لمناطق الحمض النووي التي تسمى المعززات أن تزيد من كمية الحمض النووي الريبي المنتجة. يمكن أن تؤثر الإشارات الكيميائية مثل البروتينات التنظيمية أو الهرمونات أيضًا على نشاط الجين.

الهندسة الوراثية (ص 442-450)

• الهندسة الوراثية هي التلاعب الهادف بالمواد الوراثية من قبل البشر. يمكن استخدامه لإنتاج كميات كبيرة من منتج جيني معين أو لنقل سمة وراثية مرغوبة من نوع إلى آخر أو إلى عضو آخر من نفس النوع.

• تستخدم الهندسة الوراثية إنزيمات تقييدية لقطع الحمض النووي المصدر ، الذي يحتوي على الجين المعني ، والحمض النووي المتجه في أماكن محددة ، مما يخلق أطرافًا لزجة مكونة من قواعد تكميلية غير مقترنة تسمح للقطاعات المقطوعة بإعادة الاتحاد. ثم يتم استخدام الناقل المؤتلف لنقل الحمض النووي المؤتلف إلى خلية مضيفة. تشمل النواقل الشائعة البلازميدات الجرثومية والفيروسات. غالبًا ما تكون الخلية المضيفة نوعًا من الخلايا التي تتكاثر بسرعة ، مثل خلية بكتيرية أو خميرة. في كل مرة تنقسم فيها الخلية المضيفة ، تتلقى كلتا الخلايا الوليدة نسخة من الجين المعني. ينتج عن إدخال جين من نوع واحد إلى نوع مختلف نبات أو حيوان معدّل وراثيًا.

• للهندسة الوراثية تطبيقات عديدة في الزراعة النباتية والحيوانية وعلوم البيئة والطب.

• في العلاج الجيني ، يتم إدخال شكل صحي من الجين إلى خلايا الجسم لتصحيح المشاكل التي يسببها الجين المعيب.

• يتكون الجينوم من جميع الجينات في كائن حي واحد.

علم الجينوم هو دراسة الجينوم والتفاعل بين الجينات والبيئة. يُعتقد الآن أن الجينوم البشري يتكون من 20000 إلى 25000 جين.

• يستخدم العلماء المصفوفات الدقيقة لتحليل نشاط الجينات في ظل ظروف مختلفة. وهي تستخدم شرائح الحمض النووي - شرائح زجاجية عليها آلاف من قطع الحمض النووي المختومة. قد تكون المعلومات مفيدة في علاج الأمراض الوراثية. يسمح تحليل المصفوفة الدقيقة للعلماء أيضًا باكتشاف اختلافات صغيرة في التسلسل الجيني للأشخاص. يأمل العلماء في استخدام هذه المعلومات لتطوير علاجات فردية.

• الأجزاء الكبيرة من حمضنا النووي هي نفسها الموجودة في الكائنات الحية الأخرى. كلما اقتربت العلاقة التطورية ، زاد الجزء المشترك من الحمض النووي بيننا.

1. وصف بنية الحمض النووي. ص. 434

2. اشرح سبب أهمية الاقتران القاعدي التكميلي لتكرار الحمض النووي بدقة. ص. 435

3. لماذا يوصف استنساخ الحمض النووي بأنه شبه محافظ؟ ص. 436

4. شرح أدوار النسخ والترجمة في تحويل رسالة الحمض النووي إلى بروتين. ص 436 - 437

5. ما هي الطرق التي يختلف فيها الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي؟ ص 436 - 437

6. ما هي الأدوار التي تلعبها mRNA و tRNA و rRNA في تخليق البروتين؟ ص. 437

7. تعريف الكودون. ما الدور الذي تلعبه الكودونات في تخليق البروتين؟ ص. 438

8. ما هو دور Anticodon؟ ص.438 - 439

9. وصف الأحداث التي تحدث أثناء بدء تخليق البروتين ، واستطالة سلسلة البروتين ، وانتهاء التخليق. ص 439 - 441

10. لماذا يكون للحذف تأثير كبير على الخلية؟ ص 441-442

11. كيف يتم تنظيم نشاط الجينات؟ ص. 442

12. تعريف الهندسة الوراثية. اشرح أدوار إنزيمات التقييد والنواقل في الهندسة الوراثية. ص 442 - 445

13. وصف بعض الطرق التي استخدمت بها الهندسة الوراثية في الزراعة والطب. ص 445 - 450

14. ما هو العلاج الجيني؟ ص 448 - 450

15. القاعدة التكميلية للثيمين هي

16. على الرغم من أن كمية أي قاعدة معينة في الحمض النووي ستختلف بين الأفراد ، فإن كمية الجوانين ستساوي دائمًا كمية

ب. مرنا مكمل لخيط قالب من الحمض النووي.

ج. الحمض الريبي النووي النقال مكمل لـ mRNA.

19. يقع Anticodon على جزيء _____.

20. في الحمض النووي الريبي ، يرتبط النيوكليوتيدات _____ بالأدينين.

21. في الهندسة الوراثية ، يتم إجراء التخفيضات المتداخلة في الحمض النووي التي تسمح بتقسيم الجينات معًا بواسطة ____.

استخدم الكود الجيني في الشكل 21.5 (ص 438) للإجابة على السؤالين 1 و 2.

1. ماذا سيكون تسلسل الأحماض الأمينية في عديد الببتيد الناتج عن حبلا من الرنا المرسال مع التسلسل الأساسي التالي؟

2. فيما يلي تسلسلات أساسية في أربعة سلاسل من الرنا المرسال: واحد طبيعي وثلاثة مع طفرات. (ضع في اعتبارك أن الترجمة تبدأ بكودون البداية وتنتهي برمز التوقف.) أي من التسلسلات المتحولة من المحتمل أن يكون لها أشد التأثيرات؟ لماذا ا؟ أيهما سيكون له أقل التأثيرات خطورة؟ لماذا ا؟

مرنا عادي: AUG ACA UAU GAG ACG ACU

الطفرة 1: AUG ACC UAC GAA ACG ACC

الطفرة 2: AUG ACU UAA GAG ACG ACA

الطفرة 3: AUG ACG UAU GAG ACG ACG

3. أنت محقق في مسرح جريمة تدلي بشهادتك في محاكمة قتل. بصمات الحمض النووي الموضحة على اليمين هي تلك الخاصة ببقع الدم في مسرح الجريمة (وليس دم الضحية) وبصمات سبعة مشتبه بهم (مرقمة من 1 إلى 7). دم أي مشتبه به يطابق بقعة الدم من مسرح الجريمة؟

أن تصبح متعلما بالمعلومات

صف بعض الاستخدامات الطبية الممكنة للمعلومات المكتسبة من مشروع الجينوم البشري. ما هي القضايا الأخلاقية التي يثيرها المشروع؟ استخدم ثلاثة مصادر موثوقة على الأقل (المجلات والكتب والمواقع الإلكترونية) للإجابة على هذه الأسئلة. اشرح سبب اختيارك لتلك المصادر.

1 سنقوم بتطوير هذا المفهوم مع تقدم الفصل. ترمز بعض الجينات إلى عديد ببتيد هو جزء فقط من بروتين وظيفي. يمكن للجين أيضًا أن يرمز إلى الحمض النووي الريبي الذي يشكل جزءًا من الريبوسوم أو ينقل الأحماض الأمينية أثناء تخليق البروتين.

2 يبدو أن البلازميدات قد تطورت كوسيلة لنقل الجينات بين البكتيريا. يمكن للبلازميد أن ينسخ نفسه ويمرر بجيناته إلى بكتيريا أخرى.

إذا كنت مالك حقوق الطبع والنشر لأي مادة واردة على موقعنا وتعتزم إزالتها ، فيرجى الاتصال بمسؤول الموقع للحصول على الموافقة.


إذا كانت البكتيريا تحتوي على بروتين على سطحها يمتلكه البشر أيضًا ، فهل ستتسبب في الإصابة بأمراض المناعة الذاتية؟ - مادة الاحياء

علم الأحياء - الفصل 43 (powell_h)

1) المناعة الفطرية
أ) يتم تنشيطه فور الإصابة.
ب) يعتمد على تعرض حيوان مصاب حديثًا سابقًا لنفس العامل الممرض.
ج) يعتمد على التعرف على المستضدات الخاصة بمسببات الأمراض المختلفة.
د) يوجد فقط في الحيوانات الفقارية.
E) يستخدم مستقبلات مستضدات محددة للغاية على الخلايا البائية.

2) الحموضة في البول البشري مثال على ذلك
أ) الاستجابات المناعية الخلوية.
ب) تنشيط الجسم المضاد.
ج) الحصانة المكتسبة.
د) المناعة التكيفية.
هـ) الحصانة الفطرية.

3) ذبابة الفاكهة ، المصابة داخليًا بفطر يحتمل أن تكون ممرضة ، محمية بواسطة
أ) خلايا البلازما.
ب) الغلوبولين المناعي.
ج) أضداده.
د) الببتيدات المضادة للميكروبات.
هـ) خلاياها البائية.

4) تشمل الخلايا البلعمية الابتلاع للمناعة الفطرية كل ما يلي باستثناء
أ) العدلات.
ب) الضامة.
ج) الخلايا المتغصنة.
د) الخلايا القاتلة الطبيعية.

5) السائل اللمفاوي
أ) هو ترشيح للدم مثل البول.
ب) منفصل تماما عن الدورة الدموية للدم.
ج) يحمل كلا من خلايا الدم الحمراء والبيضاء.
د) يعمل في المناعة التكيفية ولكن ليس في المناعة الفطرية.
هـ) يحمل غازاً ساماً يقتل الخلايا السرطانية.

6) إشارة مسببة للالتهاب تصدرها الخلايا البدينة في موقع الإصابة
أ) مضاد للفيروسات.
ب) السائل اللمفاوي.
ج) الهيستامين.
د) المخاط.
ه) أيونات الصوديوم.

7) الاستجابة الالتهابية الجهازية التي غالبًا ما تكون مهددة للحياة
أ) حمى خفيفة.
ب) أوجاع وألم خفيف.
ج) الصدمة الإنتانية.
د) ارتفاع ضغط الدم.
هـ) زيادة عدد خلايا الدم البيضاء.

8) يتم حماية العينين والجهاز التنفسي من الالتهابات
أ) الأغشية المخاطية التي تغطي سطحها.
ب) إفراز البروتينات التكميلية.
ج) إفراز إفرازات قلوية طفيفة.
د) إفراز الليزوزيم على أسطحها.
هـ) الإنترفيرون التي تنتجها الخلايا المناعية.

9) يمكن أن يبدأ التسمم الجرثومي السالمونيلا عندما
أ) الميكروب ينجو من البيئة الحمضية للمعدة ويقاوم التحلل الليزوزومي في الضامة.
ب) لا تجذب النواقل الكيميائية التي يطلقها الميكروب عددًا كافيًا من العدلات لتدمير العدوى تمامًا.
ج) هناك تأخير في اختيار تجمعات الحمضات التي تتعرف على هذه الميكروبات وتكافحها.
د) تطلق الميكروبات رسلًا كيميائيًا يجعلها مقاومة للبلعمة.
ه) مزيج الأطعمة التي يتم تناولها في الوجبة يقلل من درجة الحموضة في المعدة بشكل كافٍ بحيث لا يتم تدمير الميكروبات المبتلعة.

10) النظام التكميلي
أ) مجموعة من البروتينات تشارك في المناعة الفطرية ولكن غير المكتسبة.
ب) مجموعة من البروتينات تفرزها الخلايا التائية السامة للخلايا وخلايا CD8 الأخرى.
ج) مجموعة البروتينات التي تشمل الإنترفيرون والإنترلوكينات.
د) مجموعة من البروتينات المضادة للميكروبات تعمل معًا بطريقة متتالية.
هـ) مجموعة من البروتينات التي تعمل منفردة لمهاجمة الميكروبات وعلاجها.

11) يقلل العلاج بمضادات الهيستامين
أ) تمدد الأوعية الدموية.
ب) البلعمة من المستضدات.
ج) عرض MHC بواسطة الضامة.
د) الاستجابة المناعية الثانوية.
هـ) الانتقاء النسيلي بواسطة المستضدات.

12) أدرك فن الكهوف من قبل البشر الأوائل وجود علامات رئيسية للالتهاب. المجموعة الأكثر شمولاً من أعراض الالتهاب التي قد تظهر في مثل هذا الفن البشري المبكر هي
أ) الحرارة والألم والاحمرار.
ب) ألم وتبييض الأنسجة المحيطة.
ج) انتفاخ وألم.
د) الخلايا المنتجة للأجسام المضادة.
هـ) الانتفاخ والحرارة والاحمرار والألم.

13) سعى القدماء للتعرف على مؤشرات الالتهاب بسبب ذلك
أ) رؤية مثل هذه العلامات سيكون سببًا لبحثهم عن معالج في مجتمعهم.
ب) وجود علامات التهاب لدى المريض يمكن أن يكون إدانة للمعالج.
ج) ربما عرف القدماء مشتقات نباتية يمكن أن تقلل من آلام الالتهاب.
د) يشير وجود هذه العلامات إلى أن الشفاء كان يحدث وإلا كان من المحتمل أن يموت المريض.
هـ) علامات الالتهاب بمثابة تحذير لإبعاد الناس عن المريض.

14) الخلايا وجزيئات الإشارات التي تبدأ الاستجابات الالتهابية هي
أ) البلعمات والليزوزيمات.
ب) البالعات والكيموكينات.
ج) الخلايا المتغصنة والإنترفيرون.
د) الخلايا البدينة والهيستامين.
ه) الخلايا الليمفاوية والإنترفيرون.

15) تشمل الاستجابات الالتهابية عادةً
أ) تجلط البروتينات المهاجرة بعيدًا عن موقع الإصابة.
ب) زيادة نشاط البالعات في منطقة ملتهبة.
ج) تقليل نفاذية الأوعية الدموية للحفاظ على البلازما.
د) إطلاق مواد لتقليل تدفق الدم إلى المنطقة الملتهبة.
هـ) تثبيط إفراز خلايا الدم البيضاء من نخاع العظام.

16) دخول البكتيريا الجسم من خلال جرح صغير في الجلد
أ) تعطيل كريات الدم الحمراء.
ب) تحفيز موت الخلايا المبرمج لخلايا الجسم القريبة.
ج) تحفيز إطلاق الإنترفيرون.
د) تحفيز نشاط الخلايا القاتلة الطبيعية.
هـ) ينشط مجموعة من البروتينات تسمى المتممة.

17) تمتلك اللافقاريات ، مثل الحشرة ، نشاطًا مناعيًا فطريًا في أمعائها والذي من المحتمل أن يشمل
إطراء.
ب) الليزوزيم.
ج) المخاط.
د) العدلات.
ه) الخلايا المتغصنة.

18) في بعض الحشرات ، مثل ذبابة الفاكهة ، يمكن لعناصر جدار الخلية الفطرية تنشيط البروتين تول ، والذي
أ) يعمل كمستقبل يشير عند تنشيطه إلى تخليق الببتيدات المضادة للميكروبات.
ب) يعمل مباشرة لمهاجمة الفطريات المعروضة عليها.
ج) تنتج الببتيدات المضادة للميكروبات عن طريق التفاعل مع الكيتين.
د) يفرز جزيئات إشارة التعرف الخاصة التي تحدد مسببات الأمراض المحددة.
هـ) يتسبب في بلعمة بعض الكريات الدموية لمسببات الأمراض.

19) لدى الثدييات مستقبلات شبيهة بالرصاص (TLRs) يمكنها التعرف على نوع من الجزيئات الكبيرة التي لا توجد في الفقاريات ولكنها موجودة في / على مجموعات معينة من مسببات الأمراض ، بما في ذلك الفيروس.
أ) عديدات السكاريد الدهنية.
ب) الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل.
ج) RNA مزدوج تقطعت بهم السبل.
د) البروتينات السكرية.
ه) الفسفوليبيدات.

20) تؤدي الهيستامين إلى تمدد الأوعية الدموية القريبة بالإضافة إلى زيادة نفاذية إنتاجها
أ) احمرار وسخونة فقط.
ب) انتفاخ فقط.
ج) الألم.
د) احمرار وحرارة وانتفاخ.
هـ) كل علامات الإصابة بعدوى كبيرة.

21) الصدمة الإنتانية ، وهي استجابة جهازية بما في ذلك ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض ضغط الدم ، هي استجابة ل
أ) بعض الالتهابات البكتيرية.
ب) أشكال معينة من الفيروسات.
ج) وجود خلايا قاتلة طبيعية.
د) حمى تصل إلى 103 درجة فهرنهايت عند البالغين.
هـ) زيادة إنتاج العدلات.

22) من المحتمل أن تؤدي الإصابة ببكتيريا تحتوي على عناصر على سطحها تعزز مقاومتها للليزوزيم إلى
أ) تدمير البكتيريا بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية.
ب) التكاثر الناجح للبكتيريا واستمرار تطور المرض.
ج) إزالة البكتيريا بواسطة الخلايا المتغصنة وتركيزها في الغدد الليمفاوية.
د) تصبح المناعة الخلطية للفرد المصاب هي السبيل الوحيد للاستجابة للعدوى.
هـ) تهاجر الخلايا الليمفاوية من الغدة الصعترية لمهاجمة البكتيريا.

23) تعتمد المناعة التكيفية على
أ) السمات المشتركة لمجموعات مسببات الأمراض.
ب) التعرف على العوامل المسببة للأمراض.
ج) توفير الأم للأجسام المضادة للنسل.
د) تعرض النباتات لمسببات الأمراض الجديدة.
ه) بعد استنفاد جميع الخيارات لاستجابات المناعة الفطرية.

24) العدوى البكتيرية في قطة منزلية غير مصابة من قبل ستعمل على تنشيطها بسرعة أكبر
أ) المستقبلات الشبيهة بالحصيلة التي ترتبط بعديدات السكاريد الدهنية.
ب) خلايا الذاكرة لإنتاج الأجسام المضادة.
ج) خلايا البلازما لإنتاج المستضدات.
د) الخلايا التائية السامة للخلايا.
هـ) الاستجابات المناعية الخلطية.

25) جزء رئيسي من الاستجابة المناعية الخلطية
أ) هجوم الخلايا التائية السامة للخلايا على الخلايا المضيفة المصابة.
ب) إنتاج الأجسام المضادة بواسطة خلايا البلازما.
ج) انثقاب الخلايا المضيفة المصابة بالبيرفورين.
د) هجوم البالعات على مسببات الأمراض الحية.
هـ) بدء موت الخلايا المبرمج في الخلايا المضيفة المصابة.

26) ترتبط المستقبلات الموجودة على الخلايا التائية والخلايا البائية
أ) الأجسام المضادة.
ب) المستضدات.
ج) الخلايا القاتلة الطبيعية.
د) RNA مزدوج الذين تقطعت بهم السبل.
ه) الغلوبولين المناعي.

27) حاتمة
أ) جزء من الإنترفيرون الذي يخترق الخلايا الأجنبية.
ب) بروتين بارز من سطح الخلايا البائية.
ج) اثنين من الأجسام المضادة المتشابهة هيكليا مذابة في بلازما الدم.
D) ذلك الجزء من المستضد الذي يرتبط بالفعل بمستقبلات المستضد.
ه) صورة معكوسة لمستضد.

28) تحتوي الخلايا البائية على مستقبلات مستضدات ترتبط بالمستضدات التي إما تذوب بحرية أو توجد على سطح الخلايا الغازية / الغريبة. الخلايا التائية لها مستقبلات مستضد
أ) تنشط فقط في الغدد الليمفاوية.
ب) ترتبط فقط بالمستضدات الموجودة على سطح الخلايا الغازية / الغريبة.
ج) ترتبط فقط بالمستضدات المذابة بحرية في البلازما.
د) الارتباط بالمستضدات المعروضة على مجمعات التوافق النسيجي الرئيسية بواسطة الخلايا المضيفة.
هـ) ترتبط بمولدات المضادات التي تذوب بحرية أو توجد على سطح الخلايا الغازية / الغريبة.

29) داخل خلية B متباينة ، يتم إعادة ترتيب تسلسل الحمض النووي بين المناطق المتغيرة ومناطق الانضمام عن طريق
أ) عديد الأدينيلاز.
ب) بوليميراز الحمض النووي الريبي.
ج) النسخ العكسي.
د) epitopase.
ه) إعادة التركيب.

30) يؤدي الانتقاء النسيلي للخلايا البائية التي يتم تنشيطها عن طريق التعرض للمستضد إلى إنتاج
أ) أعداد كبيرة من العدلات.
ب) كميات كبيرة من المستضد المعترف بها مبدئياً.
ج) أعداد كبيرة من الخلايا البائية ذات مستقبلات التعرف على المستضد العشوائية.
د) كريات الدم الحمراء طويلة العمر التي يمكن أن تفرز لاحقًا الأجسام المضادة للمستضد.
هـ) خلايا البلازما قصيرة العمر التي تفرز الأجسام المضادة للمستضد.

31) المستضدات
أ) البروتينات الموجودة في الدم والتي تسبب تكتل خلايا الدم الغريبة.
ب) البروتينات المضمنة في أغشية الخلايا البائية.
ج) بروتينات تتكون من سلسلتين خفيفتين وثقيلتين من عديد الببتيد.
د) الجزيئات الأجنبية التي تحفز تكوين الأجسام المضادة.
ه) البروتينات التي يتم إطلاقها أثناء الاستجابة الالتهابية.

32) من المرجح أن يكون المولود الجديد الذي يتم إعطاؤه بالخطأ دواء يدمر الغدة الصعترية
أ) تفتقر إلى جزيئات الفئة الأولى من معقد التوافق النسيجي الكبير على أسطح الخلايا.
ب) نقص المناعة الخلطية.
ج) تكون غير قادرة على إعادة ترتيب مستقبلات المستضد وراثيا.
د) تكون غير قادرة على التفريق بين الخلايا التائية ونضجها.
E) لديها عدد أقل من الخلايا البائية وتكون غير قادرة على تكوين أجسام مضادة.

33) اختيار Clonal يعني ذلك
أ) الإخوة والأخوات لديهم استجابات مناعية متشابهة.
ب) تزيد المستضدات الانقسام في الخلايا الليمفاوية المحددة.
ج) فقط خلايا معينة يمكنها إنتاج الإنترفيرون.
د) تحتوي الخلية البائية على أنواع متعددة من مستقبلات المستضد.
هـ) يختار الجسم المستضدات التي سيستجيب لها.

34) الانتقاء النسيلي هو شرح لكيفية ذلك
أ) يمكن لنوع واحد من الخلايا الجذعية أن ينتج كلاً من خلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء.
ب) يتم إعادة ترتيب المقاطع الجينية V و J و C.
ج) يمكن أن يثير مستضد إنتاج مستويات عالية من الأجسام المضادة المحددة.
د) يمكن أن يعطل فيروس نقص المناعة البشرية جهاز المناعة.
ه) يمكن للضامة التعرف على الخلايا التائية والخلايا البائية المحددة.

35) الاستجابات المناعية الثانوية عند التعرض الثاني لمُمْرِض ترجع إلى تنشيط
أ) خلايا الذاكرة.
ب) الضامة.
ج) الخلايا الجذعية.
د) الخلايا البائية.
ه) الخلايا التائية.

36) إن معقد التوافق النسيجي الكبير مهم في قدرة الخلية التائية على
أ) تميز النفس عن اللاذات.
ب) التعرف على مسببات الأمراض الطفيلية المحددة.
ج) تحديد مسببات الأمراض البكتيرية المحددة.
د) التعرف على فيروسات معينة.
هـ) التعرف على الفروق بين أنواع السرطان.

37) من المحتمل أن يكون المريض الذي يستطيع إنتاج أجسام مضادة ضد بعض مسببات الأمراض البكتيرية ، ولكن ليس ضد الالتهابات الفيروسية ، يعاني من اضطراب في جسمه.
أ) الخلايا البائية.
ب) خلايا البلازما.
ج) الخلايا القاتلة الطبيعية.
د) الخلايا التائية.
ه) الضامة.

38) من المحتمل تنشيط الخلايا التائية المساعدة
أ) عندما يتم عرض مستضد بواسطة خلية شجيرية.
ب) عندما تطلق الخلية التائية السامة للخلايا السيتوكينات.
ج) عندما تتلامس الخلايا القاتلة الطبيعية مع خلية ورمية.
د) في نخاع العظام أثناء اختبار التحمل الذاتي.
هـ) عندما تستجيب الخلايا البائية لمستضدات T المستقلة.

39) جزيء الغلوبولين المناعي (Ig) ، من أي فئة ، مع مناطق يرمز لها بـ C أو V أو H أو L ، له سلسلة خفيفة مكونة من
أ) منطقة C واحدة ومنطقة V واحدة.
ب) ثلاث مناطق C ومنطقة V واحدة.
ج) منطقة H واحدة ومنطقة L.
د) ثلاث مناطق H ومنطقة L.
E) منطقتان C ومنطقتان V.

40) إن قدرة شخص واحد على إنتاج أكثر من مليون جزيء مختلف من الأجسام المضادة لا تتطلب أكثر من مليون جين مختلف ، بل إن هذا النطاق الواسع من إنتاج الأجسام المضادة يرجع إلى
أ) التضفير البديل للإكسونات بعد النسخ.
ب) زيادة معدل الطفرة في جزيئات الحمض النووي الريبي.
ج) إعادة ترتيب الحمض النووي.
د) إعادة ترتيب بروتينات العصارة الخلوية في خلايا الغدة الصعترية.
هـ) العبور بين السلاسل الخفيفة والثقيلة لكل جزيء من جزيئات الجسم المضاد أثناء الانقسام الاختزالي الأول.

41) حسابات الذاكرة المناعية
أ) قدرة جسم الإنسان على تمييز الذات عن الذات.
ب) ملاحظة أن بعض سلالات العامل الممرض المسببة لحمى الضنك تسبب مرضاً أسوأ من غيرها.
ج) قدرة الخلية التائية المساعدة على إرسال إشارات للخلايا البائية عبر السيتوكينات.
د) الملاحظة القديمة بأن الشخص الذي تعافى من الطاعون يمكنه رعاية المصابين حديثًا بأمان.
ه) قدرة الجهاز المناعي على تقديم شظايا المستضد بالاشتراك مع مستضدات معقد التوافق النسيجي الكبير.

42) وظيفة الأجسام المضادة هي
أ) حقن السموم في مسببات الأمراض الحية.
ب) تفرز السيتوكينات التي تجذب الضامة إلى مواقع الإصابة.
ج) إطلاق البرفرينات لتعطيل الخلايا المصابة.
د) تعمل كمستقبلات شبيهة بالرصد.
ه) وضع علامة على الخلايا المسببة للأمراض لتدميرها.

43) هذا النوع من المناعة موجود فقط عندما يتغذى المولود الجديد عن طريق الرضاعة النشطة من أمه وينتهي عند انتهاء الرضاعة.
أ) الحصانة الفطرية
ب) مناعة نشطة
ج) المناعة السلبية
د) المناعة الخلوية
هـ) المناعة التكيفية

44) التطعيم السنوي للإنسان ضد فيروسات الأنفلونزا ضروري لأن
أ) زيادة أمراض نقص المناعة.
ب) يمكن أن تولد الأنفلونزا صدمة الحساسية.
ج) النجاة من الأنفلونزا عام واحد يستنفد جهاز المناعة لعدم استجابة السنة الثانية.
د) الطفرة السريعة في فيروسات الأنفلونزا تغير البروتينات السطحية في الخلايا المضيفة المصابة.
هـ) الأنفلونزا تؤدي إلى اضطرابات المناعة الذاتية.

45) تتضمن المناعة الخلوية التي تدمر الخلايا المصابة بالفيروس
أ) الخلايا التائية السامة للخلايا.
ب) الخلايا القاتلة الطبيعية.
ج) الخلايا التائية المساعدة.
د) الضامة.
ه) الخلايا البائية.

46) أي من الخلايا التالية تشارك في المناعة الخلوية وتستجيب أيضًا لمجمعات جزيء مستضد معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الأولى؟
أ) الخلايا التائية السامة للخلايا
ب) الخلايا القاتلة الطبيعية
ج) الخلايا التائية المساعدة
د) الضامة
ه) الخلايا البائية

47) الخلايا المشاركة في المناعة الفطرية ، والتي يزيد غيابها من فرص الإصابة بالأورام الخبيثة
أ) الخلايا التائية السامة للخلايا.
ب) الخلايا القاتلة الطبيعية.
ج) الخلايا التائية المساعدة.
د) الضامة.
ه) الخلايا البائية.

48) حدد المسار الذي سيؤدي إلى تنشيط الخلايا التائية السامة للخلايا.
أ) مستضد ملامس الخلية B ← تنشيط الخلية التائية المساعدة ← يحدث الاختيار النسيلي
ب) إصابة خلية الجسم بفيروس ← ظهور بروتينات فيروسية جديدة ← معقد جزيء مستضد من الفئة الأولى معقد التوافق النسيجي الكبير معروض على سطح الخلية
ج) التحمل الذاتي للخلايا المناعية ← تلامس الخلايا البائية بمستضد ← السيتوكينات المنبعثة
D) يتم إفراز المكمل ← مستضد ملامسات الخلايا البائية ← تنشيط الخلية التائية المساعدة ← إطلاق السيتوكينات
ه) الخلايا التائية السامة للخلايا ← معقد جزيء-مستضد من الفئة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير معروض ← إطلاق السيتوكينات ← تحلل الخلية

49) من بين السطر الأخير من الدفاعات ضد التعرض الطويل لمسببات الأمراض خارج الخلية
أ) إنتاج الليزوزيم.
ب) البلعمة بواسطة العدلات.
ج) إنتاج الأجسام المضادة بواسطة خلايا البلازما.
د) إطلاق الهيستامين بواسطة الخلايا القاعدية.
هـ) تحلل الخلايا الطبيعية القاتلة.

50) رتب هذه المكونات من الجهاز المناعي للثدييات لأنها تستجيب أولاً لمسببات الأمراض بالتسلسل الصحيح.

I. يتم تدمير العامل الممرض.
II. تفرز الخلايا الليمفاوية الأجسام المضادة.
ثالثا. محددات المستضدات من العوامل الممرضة ترتبط بمستقبلات المستضد في الخلايا الليمفاوية.
رابعا. تصبح الخلايا الليمفاوية الخاصة بمحددات المستضدات من العوامل الممرضة عديدة.
V. تبقى خلايا الذاكرة فقط.

أ) أنا → III → II → IV → V.
ب) III → II → I → V → IV
ج) II → I → IV → III → V.
د) IV → II → III → I → V.
هـ) III → IV → II → I → V.

51) نوع الخلية الذي يتفاعل مع كل من المسارات المناعية الخلطية والخلوية هو أ
أ) خلية بلازما.
ب) الخلية التائية السامة للخلايا.
ج) الخلية القاتلة الطبيعية.
د) خلية CD8.
ه) الخلية التائية المساعدة.

52) يؤدي وجود بروتين CD4 غير وظيفي على خلية T مساعدة إلى عدم قدرة الخلية التائية المساعدة على ذلك
أ) تستجيب لمستضدات T المستقلة.
ب) الخلايا السرطانية ليز.
ج) تحفيز الخلايا التائية السامة للخلايا.
D) تتفاعل مع معقد مستضد من الدرجة الأولى معقد التوافق النسيجي الكبير.
E) تتفاعل مع معقد مستضد من الدرجة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير.

53) CD4 و CD8 هي
أ) البروتينات التي تفرزها الخلايا العارضة للمستضد.
ب) المستقبلات الموجودة على سطح الخلايا القاتلة الطبيعية (NK).
ج) مستضدات T المستقلة.
د) الجزيئات الموجودة على سطح الخلايا التائية حيث تتفاعل مع جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير.
ه) الجزيئات الموجودة على سطح الخلايا العارضة للمستضد حيث تعزز نشاط الخلية البائية.

54) تشمل الخلايا التائية للجهاز المناعي
أ) خلايا CD4 و CD8 وخلايا البلازما.
ب) الخلايا السامة والخلايا المساعدة.
ج) خلايا البلازما وعرض المستضد وخلايا الذاكرة.
د) الخلايا الليمفاوية والضامة والخلايا المتغصنة.
ه) الفئة الأولى معقد التوافق النسيجي الكبير ، والفئة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير ، وخلايا الذاكرة.

55) يتم تحفيز الخلايا البائية التي تتفاعل مع الخلايا التائية المساعدة على التمايز عندما
أ) تنتج الخلايا البائية الأجسام المضادة IgE.
ب) تطلق الخلايا البائية السيتوكينات.
ج) تقدم الخلايا التائية المساعدة مركب جزيء-مستضد من الفئة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير على سطحها.
د) الخلايا التائية المساعدة تتمايز في الخلايا التائية السامة للخلايا.
ه) تطلق الخلايا التائية المساعدة السيتوكينات.

56) يمكن وصف الاستجابات المناعية الطبيعية بأنها متعددة النسيلة
أ) يحتوي الدم على العديد من الأجسام المضادة ومستضدات مختلفة.
ب) يتطلب بناء الورم الهجين أنواعًا متعددة من الخلايا.
ج) يتم إنتاج غلوبولين مناعي متعدد من أحفاد خلية بائية واحدة.
د) يتم إنتاج أجسام مضادة متنوعة للحلقات المختلفة لمستضد معين.
ه) الخلايا الضامة والخلايا التائية والخلايا البائية جميعها متورطة في الاستجابة المناعية الطبيعية.

57) تختلف الأجسام المضادة لفئات IgM و IgG و IgA و IgD و IgE المختلفة عن بعضها البعض
أ) في طريقة إنتاجها.
ب) في هيكلها الثقيل السلسلة.
ج) في نوع الخلية التي تنتجها.
د) بواسطة محددات المستضدات التي يتعرفون عليها.
هـ) بعدد وحدات الكربوهيدرات التي لديهم.

58) عندما ترتبط الأجسام المضادة بالمستضدات ، ينتج عن تكتل المستضدات
أ) تعدد التكافؤ في الجسم المضاد الذي يحتوي على منطقتين ربط على الأقل.
ب) جسور ثاني كبريتيد بين المستضدات.
ج) مكمل يجعل الخلايا المصابة لزجة.
د) الروابط بين جزيئات الصنف الأول والثاني من معقد التوافق النسيجي الكبير.
ه) تمسخ من الأجسام المضادة.

59) يتم تعزيز البلعمة من الميكروبات بواسطة الضامة
أ) ارتباط الأجسام المضادة بسطح الميكروبات.
ب) تراص الميكروبات بوساطة الأجسام المضادة.
ج) إطلاق السيتوكينات بواسطة الخلايا البائية المنشطة.
د) ارتباط الأجسام المضادة بسطح الميكروبات والأجسام المضادة بوساطة تراص الميكروبات فقط.
هـ) ارتباط الأجسام المضادة بسطح الميكروبات ، تراص الميكروبات بوساطة الأجسام المضادة ، وإطلاق السيتوكينات بواسطة الخلايا البائية المنشطة.

60) الوظيفة الأساسية للمناعة الخلطية هي
أ) للدفاع ضد الفطريات والأوليات.
ب) رفض الأنسجة المزروعة.
ج) لحماية الجسم من الخلايا التي تصبح سرطانية.
د) لحماية الجسم من مسببات الأمراض خارج الخلية.
هـ) للدفاع ضد البكتيريا والفيروسات التي أصابت الخلايا بالفعل.

61) تنتج المناعة السلبية المكتسبة بشكل طبيعي من
أ) حقن اللقاح.
ب) ابتلاع الإنترفيرون.
ج) نقل الأجسام المضادة عن طريق المشيمة.
د) امتصاص الجراثيم من خلال الأغشية المخاطية.
هـ) حقن الأجسام المضادة.

62) في المناعة النشطة ، ولكن ليس الحصانة السلبية
أ) اكتساب وتفعيل الأجسام المضادة.
ب) تكاثر الخلايا الليمفاوية في نخاع العظام.
ج) نقل الأجسام المضادة من الأم عبر المشيمة.
د) شرط التعرض المباشر لمسببات الأمراض الحية أو المحاكاة.
ه) شرط إفراز الإنترلوكينات من الضامة.

63) يرجع استخدام جينر الناجح لفيروس جدري البقر كلقاح ضد فيروس الجدري إلى حقيقة أن
أ) يستجيب الجهاز المناعي بشكل غير محدد للمستضدات.
ب) يصنع فيروس جدري البقر أجسامًا مضادة استجابة لوجود الجدري.
ج) جدري البقر والجدري أجسام مضادة لها خصائص تحصين مماثلة.
د) هناك بعض محددات المستضدات المشتركة في كل من فيروسات الجدري.
هـ) جدري البقر والجدري يسببهما نفس الفيروس.

64) من المرجح أن يستفيد من لدغه ثعبان سام يحتوي على سم سريع المفعول
أ) التطعيم بنوع ضعيف من السم.
ب) حقن الأجسام المضادة للسم.
ج) حقن الإنترلوكين -1.
د) حقن الإنترلوكين -2.
هـ) حقن مضاد للفيروسات.

65) من أجل التطوير الناجح للقاح لاستخدامه ضد مسببات الأمراض ، من الضروري ذلك
أ) المستضدات السطحية للممرض لا تتغير.
ب) تتم إعادة ترتيب الأجسام المضادة لمستقبلات الخلايا البائية.
ج) تحديد جميع المستضدات السطحية على العامل الممرض.
د) الممرض له حاتمة واحدة فقط.
ه) جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير متغايرة الزيجوت.

66) تعرض المريض لمريض مجهول أثناء تواجده خارج الدولة. وجد أن دم المريض يحتوي على نسبة عالية من الخلايا الليمفاوية مع بروتينات CD8 السطحية في دمها ، نتيجة محتملة لـ
أ) إصابة المريض بعدوى بكتيرية تسببت في ظهور خلايا CD8 + T.
ب) أن يكون سبب المرض طفيلي متعدد الخلايا مثل يمكن مواجهته في مصادر المياه الملوثة.
ج) تم تفريغ بروتينات CD8 من هذه الخلايا الليمفاوية لتحليل الخلايا المصابة.
د) عدوى فيروسية تثير تكاثر الخلايا التائية السامة للخلايا CD8 +.
هـ) تحتوي بروتينات CD8 على & quot؛ & quot؛ سطح الخلايا التي تتراكم بعد انتهاء العدوى وتؤشر على شفاء المريض.

67) إن تبديل خلية بائية واحدة من إنتاج فئة واحدة من الأجسام المضادة إلى فئة أخرى من الجسم المضاد تستجيب لنفس المستضد يرجع إلى
أ) طفرة في جينات تلك الخلية البائية ، ناتجة عن التعرض للمستضد.
ب) إعادة ترتيب جينات المنطقة V في تلك النسخة من الخلايا البائية المستجيبة.
ج) تبديل في نوع الخلية العارضة للمستضد التي تشارك في الاستجابة المناعية.
د) رد فعل المريض تجاه النوع الأول من الأجسام المضادة التي تصنعها خلايا البلازما.
ه) إعادة ترتيب الجلوبولين المناعي DNA ذو السلسلة الثقيلة في منطقة C.

68) عدد تركيبات بروتين معقد التوافق النسيجي الكبير الممكنة في مجموعة سكانية معينة هائل. ومع ذلك ، فإن الفرد في هذا المجتمع المتنوع لديه مجموعة محدودة للغاية من جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير بسبب
أ) تتكون بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير من عدة مناطق جينية مختلفة قادرة على إعادة الترتيب بعدة طرق.
ب) بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير من فرد واحد يمكن أن تكون فقط من الصنف الأول أو الثاني.
ج) يحتوي كل جين من معقد التوافق النسيجي الكبير على عدد كبير من الأليلات ، لكن كل فرد يرث اثنين فقط لكل جين.
د) بمجرد أن تنضج الخلية البائية في نخاع العظام ، فإنها تقتصر على فئتي استجابة معقد التوافق النسيجي الكبير.
هـ) بمجرد أن تنضج الخلية التائية في الغدة الصعترية ، يمكنها فقط الاستجابة لفئتين من معقد التوافق النسيجي الكبير.

69) قد لا يكون زرع نخاع العظم مناسبًا من متبرع معين (جين) إلى متلقي معين (ابن عم جين بوب) ، على الرغم من أن جين قد أعطت الدم سابقًا لإحدى عمليات نقل الدم التي يحتاجها بوب ، لأن
أ) على الرغم من أن فصيلة دم جين تتطابق مع فصيلة دم بوب ، إلا أن بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير لديها قد لا تكون متطابقة.
ب) تطابق فصيلة الدم أقل صرامة من التطابق المطلوب للزراعة لأن الدم أكثر تحملاً للتغيير.
ج) لكل جين ، يوجد أليل دم واحد فقط ولكن العديد من أليلات الأنسجة.
د) لا يتم التعبير عن جينات جين من الصنف الثاني في نخاع العظام.
هـ) تم جعل استجابة بوب المناعية غير كافية قبل أن يخضع لعملية الزرع.

70) عدوى فيروس نقص المناعة البشرية عادة
أ) يزيد من مستوى الخلايا التائية المساعدة للسنة الأولى بعد الإصابة.
ب) يقضي على جميع الخلايا التائية على الفور.
ج) يؤدي إلى انخفاض فوري في عدد الإصابات بالفيروس في الدم.
د) يغير متوكوندريا ولكن ليس تسلسل الحمض النووي الجينومي.
تم العثور على E) في الخلايا البائية ولكن ليس في الخلايا التائية.

71) ينتج عن نقل الدم من النوع A إلى شخص من فصيلة الدم O
أ) تفاعل مستضدات B لدى المستلم مع الأجسام المضادة B المتبرع بها.
ب) تكتل الأجسام المضادة لـ A للمتلقي خلايا الدم الحمراء المتبرع بها.
ج) تتفاعل الأجسام المضادة لـ A و O مع خلايا الدم الحمراء المتبرع بها إذا كان المتبرع متغاير الزيجوت (Ai) لفصيلة الدم.
د) لا يوجد رد فعل لأن النوع O هو متبرع عالمي.
ه) لا يوجد رد فعل لأن الفرد من النوع O ليس لديه أجسام مضادة.

72) ستختلف الاستجابة المناعية لتطعيم الأنسجة عن الاستجابة المناعية للبكتيريا بسبب
أ) جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من المتبرع قد تحفز رفض نسيج الكسب غير المشروع ، لكن البكتيريا تفتقر إلى جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير.
ب) يتم عزل تطعيم الأنسجة ، على عكس البكتيريا ، من الدورة الدموية ولن يدخل في استجابة مناعية.
ج) الاستجابة للتطعيم ستشمل الخلايا البائية ولن تكون الاستجابة للبكتيريا.
د) لا تستطيع البكتيريا الهروب من جهاز المناعة عن طريق التكاثر داخل خلايا الجسم الطبيعية.
ه) الكسب غير المشروع سوف يحفز استجابة المناعة الذاتية في المتلقي.

73) في المرض البشري المعروف باسم الذئبة ، يوجد رد فعل مناعي ضد الحمض النووي للمريض من الخلايا المكسورة أو المحتضرة ، والتي تصنف الذئبة على أنها
أ) حساسية.
ب) نقص المناعة.
ج) أحد أمراض المناعة الذاتية.
د) اختلاف مستضدي.
هـ) السرطان.

74) من المحتمل أن يعاني المريض الذي يخضع لمستوى عالٍ من تحلل الخلايا البدينة ، وتمدد الأوعية الدموية ، وانخفاض حاد في ضغط الدم من
أ) أحد أمراض المناعة الذاتية.
ب) حساسية نموذجية يمكن علاجها بمضادات الهيستامين.
ج) زرع عضو مثل ترقيع الجلد.
د) تأثير الإرهاق على جهاز المناعة.
هـ) صدمة الحساسية فور التعرض لمسببات الحساسية.

75) مثال على العامل الممرض الذي يخضع لتغيرات سريعة تؤدي إلى تباين مستضدي هو
أ) فيروس الأنفلونزا الذي يعبر عن بروتينات غلاف بديلة.
ب) البكتيريا العقدية والتي يمكن أن تنتقل من مريض لآخر بكفاءة عالية.
ج) فيروس الورم الحليمي البشري ، والذي يمكن أن يظل كامنًا لعدة سنوات.
د) العامل المسبب لمرض المناعة الذاتية المعروف باسم التهاب المفاصل الروماتويدي.
هـ) التصلب المتعدد الذي يهاجم الخلايا النخاعية في الجهاز العصبي.

76) قدرة بعض الفيروسات على البقاء خاملة (كامنة) لفترة من الزمن يتجلى في
أ) الأنفلونزا ، وهي سلالة معينة منها تعود كل 10-20 سنة.
ب) فيروسات الهربس البسيط (عن طريق الفم أو الأعضاء التناسلية) التي يحدث تكاثرها بفعل الإجهاد الفسيولوجي أو العاطفي في المضيف.
ج) ساركوما كابوزي ، والتي تسبب سرطان الجلد لدى الأشخاص المصابين بالإيدز ، ولكن نادرًا ما تصيب غير المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية.
د) الفيروس المسبب لأحد أشكال الزكام والذي يتكرر في المرضى مرات عديدة في حياتهم.
هـ) الوهن العضلي الوبيل ، وهو مرض مناعي ذاتي يمنع تقلص العضلات من وقت لآخر.

77) تؤدي معظم الأمراض الناشئة حديثًا إلى
أ) شدة أكبر حيث أن هناك المزيد والمزيد من حدوث العدوى.
ب) انتشار الأوبئة الكبرى وانتشار العدوى بين السكان.
ج) تضاؤل ​​المرض بسبب الانتقاء التطوري للعوائل المقاومة ومسببات الأمراض الأكثر اعتدالًا.
د) تدمير الجهاز المناعي للعائل والسرطان في نهاية المطاف.
هـ) لا توجد علاقة قابلة للاكتشاف مع مسببات الأمراض الأخرى في نفس النوع أو الأنواع ذات الصلة.

78) من المحتمل أن يكون منع ظهور أعراض هجوم الحساسية هو النتيجة المرجحة
أ) منع ارتباط الأجسام المضادة IgE بالخلايا البدينة.
ب) حجب المحددات المستضدية للأجسام المضادة IgM.
ج) تقليل عدد الخلايا التائية المساعدة في الجسم.
د) تقليل عدد الخلايا السامة للخلايا.
هـ) تقليل عدد الخلايا القاتلة الطبيعية.

79) مريض يشكو من دموع وحكة في العين والعطس بعد إعطائه باقة ورد كهدية عيد ميلاد يجب أن يعالج أولاً بـ
أ) لقاح.
ب) تكملة.
ج) حبوب اللقاح المعقمة.
د) مضادات الهيستامين.
ه) الأجسام المضادة وحيدة النسيلة.

80) مريض مصاب بعدوى دودة طفيلية ومريض آخر يستجيب لمسببات الحساسية مثل حبوب لقاح عشبة الرجيد لديهما القاسم المشترك؟
أ) زيادة في عدد الخلايا التائية السامة للخلايا
ب) يعاني من صدمة الحساسية
ج) المخاطرة بتطور أحد أمراض المناعة الذاتية
د) المعاناة من انخفاض مستوى المناعة الفطرية
هـ) زيادة مستويات IgE

تم اختبار ذبابة الفاكهة الطافرة التي تصنع ببتيدًا واحدًا مضادًا للميكروبات من أجل البقاء على قيد الحياة بعد الإصابة بفطريات Neurospora crassa أو بكتيريا Micrococcus luteus.

81) النتائج الموضحة في الرسوم البيانية تدعم الفرضية القائلة بأن
أ) إضافة جين الديفينسين إلى هذه الطفرات يحميها من العدوى الفطرية.
ب) إضافة جين drosomycin لهذه الطفرات يحميها من العدوى الفطرية.
ج) الذباب البري مع المجموعة الكاملة من الجينات للببتيدات المضادة للميكروبات معرضة بشدة لهذه العوامل المعدية.
د) وجود أي ببتيد منفرد مضاد للميكروبات يقي من كل من العوامل المعدية.
هـ) حتى الذباب البري نادرًا ما يبقى على قيد الحياة لمدة خمسة أيام.

82) وفقًا للرسم البياني ، ستنتج الخلايا البائية الساذجة خلايا فاعلة
أ) بين 0 و 7 أيام.
ب) ما بين 7 و 14 يومًا.
ج) ما بين 28 و 35 يومًا.
د) بين 0 و 7 أيام وبين 7 و 14 يوم.
هـ) بين 0 و 7 أيام وبين 28 و 35 يومًا.

83) وفقًا للرسم البياني ، سيتم إنتاج خلايا ذاكرة ساذجة
أ) بين 0 و 7 أيام.
ب) ما بين 7 و 14 يومًا.
ج) ما بين 28 و 35 يومًا.
د) ما بين 35 و 42 يومًا.
هـ) بين 0 و 7 أيام وبين 28 و 35 يومًا.

84) وفقًا للرسم البياني ، سيتم إنتاج الأجسام المضادة
أ) ما بين 3 و 7 أيام.
ب) ما بين 14 و 21 يومًا.
ج) ما بين 28 و 35 يومًا.
د) ما بين 14 و 21 يومًا وبين 42 و 56 يومًا.
هـ) ما بين 3 و 7 أيام وبين 28 و 35 يومًا.

85) ادرس الجدول. يمكن للأم أن تظهر رد فعل مضاد لعامل Rh على نمو الجنين في
أ) الحالة 1 فقط.
ب) الحالة 3 فقط.
ج) الحالتان 1 و 2 فقط.
د) الحالات 1 و 2 و 3.
هـ) لا يمكن تحديده من البيانات المقدمة.

86) في الحالتين 1 و 2 في الجدول ، يمكن للأمهات ، إذا لزم الأمر ، تزويد المولود الجديد بالدم حتى بعد سبعة إلى تسعة أشهر من الولادة ، ولن يكون الأمر كذلك بالنسبة للحالة الثالثة.
أ) الجنين في الحالة الثالثة من شأنه أن يثير استجابة مناعية عند الأم تستمر بعد الولادة.
ب) سيتمكن المولود الجديد في الحالة 3 قريبًا من صنع أجسام مضادة للمستضد B للأم.
ج) الأطفال حديثي الولادة ، حتى سن الثانية تقريبًا ، لا يصنعون أجسامًا مضادة ملحوظة ، باستثناء ضد مستضد Rh +.
د) قد تتلاشى المناعة السلبية عند المولود الثالث ، ولكن ليس للطفلين الآخرين.
هـ) يعتمد هذا الاختلاف على أي من الأمهات تقوم بإرضاع أطفالها ، وليس على مستضدات الدم.

87) ادرس الجدول. سيكون إعطاء الأجسام المضادة لـ Rh للأم قبل ولادة طفلها إجراء احترازيًا حكيمًا في
أ) الحالة 1 فقط.
ب) الحالة 3 فقط.
ج) الحالتان 1 و 2 فقط.
د) الحالات 1 و 2 و 3.
هـ) لا يمكن تحديده من البيانات المقدمة.

88) بعد شتاء طويل وبارد ، كان جيم متحمسًا لبدء استكشاف الغابة خلف منزله الجديد. تضمنت مغامرته الأولى التعرض لبلاب سام دون أي رد فعل. بعد شهر ، لم تكن المسيرة الثانية عبر الغابة بهذه الروعة ، حيث أصيب جيم بعد يومين بطفح جلدي رهيب استمر لأسابيع. تشير حقيقة أن ظهور الطفح الجلدي إلى يومين إلى أن هذه الاستجابة المناعية كانت مثالاً على ذلك
أ) المناعة الخلطية.
ب) المناعة الخلوية.
ج) المناعة الفطرية.
د) تفعيل المستقبلات الشبيهة بالرموز.
هـ) تفعيل النظام التكميلي.

طالب يتمتع بصحة جيدة في صفك مصاب بفيروس EBV ، وهو الفيروس الذي يسبب عدد كريات الدم البيضاء المعدية. كانت الطالبة نفسها قد أصيبت بالفعل عندما كانت طفلة ، وفي ذلك الوقت كانت قد عانت من التهاب خفيف في الحلق وتضخم في الغدد الليمفاوية في رقبتها. هذه المرة ، على الرغم من إصابتها ، فإنها لا تمرض.

89) اعتراف جهاز المناعة لديها بالعدوى الثانية يتضمن
أ) الخلايا التائية المساعدة.
ب) خلايا الذاكرة ب.
ج) خلايا البلازما.
د) الخلايا التائية السامة للخلايا.
هـ) الخلايا القاتلة الطبيعية.

طالب يتمتع بصحة جيدة في صفك مصاب بفيروس EBV ، وهو الفيروس الذي يسبب عدد كريات الدم البيضاء المعدية. كانت الطالبة نفسها قد أصيبت بالفعل عندما كانت طفلة ، وفي ذلك الوقت كانت قد عانت من التهاب خفيف في الحلق وتضخم في الغدد الليمفاوية في رقبتها. هذه المرة ، على الرغم من إصابتها ، فإنها لا تمرض.

90) سيتم تقديم شظايا مستضد EBV بواسطة الخلايا المصابة بالفيروس جنبًا إلى جنب
إطراء.
ب) الأجسام المضادة.
ج) جزيئات الفئة الأولى معقد التوافق النسيجي الكبير.
د) جزيئات الفئة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير.
ه) الخلايا المتغصنة.

يمكن أن تكون أوجه القصور المناعي وراثية في الأصل ، ومن الأمثلة على ذلك مرض بروتون المضاد للغلوبيولين في الدم ، وهو اضطراب مرتبط بالكروموسوم X ، ومتلازمة دي جورج ، الناتجة عن حذف من الكروموسوم 22. ينتج عن اضطراب بروتون خلايا ب غير مكتملة النمو ، في حين أن متلازمة دي جورج تؤدي إلى فقدان أو تخلف خطير في النمو. الغدة الضرقية.

91) حدد الوصف الذي يشير على الأرجح إلى طفل مصاب بمرض بروتون.
أ) الطفلة دينيس ، ذات مستوى منخفض من استجابة الجسم المضاد لعدوى المكورات العقدية
ب) الطفل جون ، مع الخلايا التائية غير الناضجة ، ومستقبلات CD4 المفقودة
ج) الطفل الرضيع جيف ، مع عدم وجود خلايا بلازما إثر إصابته بالتهاب رئوي جرثومي
د) الطفلة سوزان مع عدم وجود غدة توتة
ه) طفل رضيع مات ، مع مستضدات منخفضة جدا في الدورة الدموية

يمكن أن تكون أوجه القصور المناعي وراثية في الأصل ، ومثالان على ذلك هما agammaglobulinemia في Bruton ، وهو اضطراب مرتبط بـ X ، ومتلازمة DiGeorge ، الناتجة عن حذف من الكروموسوم 22. ينتج عن اضطراب Bruton خلايا B غير مكتملة النمو ، بينما ينتج عن متلازمة DiGeorge فقدان أو تخلف خطير الغدة الضرقية.

92) من المحتمل أن يشمل اضطراب بروتون
أ) فشل إعادة ترتيب الجينات الثقيلة في الخلايا البائية.
ب) فشل دمج مستقبلات CD4 في أغشية الخلايا.
ج) نقص في التعبير عن الجين للسلسلة β لمستقبل الخلية التائية.
د) نقص التعبير عن الجين لجزيء مستقبلات CD8.
هـ) عدم قدرة خلايا نخاع العظام على التفاعل مع جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير.

يمكن أن تكون أوجه القصور المناعي وراثية في الأصل ، ومن الأمثلة على ذلك مرض بروتون المضاد للغلوبيولين في الدم ، وهو اضطراب مرتبط بالكروموسوم X ، ومتلازمة دي جورج ، الناتجة عن حذف من الكروموسوم 22. ينتج عن اضطراب بروتون خلايا ب غير مكتملة النمو ، في حين أن متلازمة دي جورج تؤدي إلى فقدان أو تخلف خطير في النمو. الغدة الضرقية.

93) افترض أن النمط الظاهري الشبيه بـ DGS قد تم إنتاجه في فأر معين & quot؛ بالضربة القاضية & quot؛ ، أحدها يفتقر إلى التعبير عن HA3 ، وهو جين Hox معروف بمشاركته في التنظيم التنموي في الفأر.
يمكن التأكد من النمط الظاهري للضربة القاضية HA3 بواسطة
أ) خزعة نخاع العظم.
ب) فحص العوامل البيئية المعروف أنها تسبب تشوهات خلقية.
ج) تصوير الصدر بالأشعة السينية.
د) قياس نسبة خلايا CD4 إلى مجموع الخلايا الليمفاوية.
هـ) فحص تشريح الغدد الكظرية.

94) أي من هذه ليست جزءًا من مناعة الحشرات؟
أ) تنشيط إنزيم المواد الكيميائية القاتلة للميكروبات
ب) تفعيل الخلايا القاتلة الطبيعية
ج) البلعمة بواسطة خلايا الدم
د) إنتاج الببتيدات المضادة للميكروبات
ه) هيكل خارجي وقائي

95) حاتمة ترتبط بأي جزء من مستقبلات المستضد أو الجسم المضاد؟
أ) جسر ثاني كبريتيد
ب) المناطق الثابتة ذات السلسلة الثقيلة فقط
ج) مناطق متغيرة من سلسلة ثقيلة وسلسلة خفيفة مجتمعة
د) المناطق الثابتة ذات السلسلة الخفيفة فقط
هـ) الذيل

96) ما هو أفضل بيان يصف الاختلاف في استجابات الخلايا البائية المستجيبة (خلايا البلازما) والخلايا التائية السامة للخلايا؟
أ) تمنح الخلايا البائية مناعة نشطة للخلايا التائية السامة للخلايا تمنح مناعة سلبية.
ب) تقتل الخلايا البائية مسببات الأمراض مباشرة تقتل الخلايا التائية السامة للخلايا الخلايا المضيفة.
ج) تفرز الخلايا البائية الأجسام المضادة ضد العامل الممرض ، وتقتل الخلايا التائية السامة للخلايا الخلايا المضيفة المصابة بالعدوى.
د) تنفذ الخلايا البائية الاستجابة الخلطية للخلايا السامة للخلايا وتنفذ الاستجابة الخلطية.
هـ) تستجيب الخلايا البائية في المرة الأولى التي يتواجد فيها العامل الممرض ، وتستجيب الخلايا التائية السامة للخلايا مرات لاحقة.

97) أى من العبارات التالية غير صحيحة؟
أ) يحتوي الجسم المضاد على أكثر من موقع ارتباط بمولد الضد.
ب) يمكن أن يكون للمستضد حواتم مختلفة.
ج) يصنع العامل الممرض أكثر من مستضد واحد.
د) تحتوي الخلايا الليمفاوية على مستقبلات لمستضدات مختلفة متعددة.
هـ) تصنع خلية الكبد فئة واحدة من جزيء معقد التوافق النسيجي الكبير.

98) أي مما يلي يجب أن يكون هو نفسه في التوائم المتماثلة؟
أ) إنتاج مجموعة الأجسام المضادة
ب) أنتجت مجموعة جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير
ج) إنتاج مجموعة مستقبلات مستضد الخلايا التائية
د) القابلية للإصابة بفيروس معين
هـ) التخلص من مجموعة الخلايا المناعية باعتبارها ذاتية رد الفعل

99) التطعيم يزيد من عدد
أ) مستقبلات مختلفة تتعرف على العامل الممرض.
ب) الخلايا الليمفاوية ذات المستقبلات التي يمكن أن ترتبط بالعامل الممرض.
ج) حواتم يمكن لجهاز المناعة التعرف عليها.
د) الضامة الخاصة بمسببات الأمراض.
ه) جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير التي يمكنها تقديم مستضد.

100) أي مما يلي لا يساعد الفيروس على تجنب إثارة استجابة مناعية تكيفية؟
أ) وجود طفرات متكررة في جينات البروتينات السطحية
ب) إصابة الخلايا التي تنتج القليل جدًا من جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير
ج) إنتاج بروتينات تشبه إلى حد بعيد تلك الموجودة في الفيروسات الأخرى
د) إصابة وقتل الخلايا التائية المساعدة
هـ) بناء القشرة الفيروسية من البروتينات المضيفة


عن طريق البلعمة

قد يتم قتل البكتيريا أيضًا البالعات. البروتينات المناعية مثل بروتينات المرحلة الحادة (مثل تكملة) و الأجسام المضادة تلتصق بسطح البكتيريا من خلال عملية تسمى طمس. لذلك ، يتم تغليف البكتيريا Opsonised بجزيئات تتعرف عليها الخلايا البلعمية وتستجيب لها. البلعمة المنشطة تبتلع البكتيريا المستهلكة وتدمرها من خلال عملية تسمى البلعمة. يُعد المكمّل C3b بروتينًا مهمًا بشكل خاص للتطهير للسيطرة على الالتهابات البكتيرية بواسطة هذه الآلية. يسمح Opsonisation بقتل البكتيريا موجبة الجرام (على سبيل المثال المكورات العنقودية النيابة.) التي تقاوم القتل على يد شركة المطوع والقاضي.

بعد ابتلاع البكتيريا عن طريق البلعمة (الشكل 2) ، يتم قتلهم من خلال عمليات مختلفة تحدث داخل الخلية ، ويتم تقسيمهم إلى أجزاء صغيرة بواسطة الإنزيمات. تقدم البالعات الشظايا الموجودة على سطحها عبر التوافق النسيجي الرئيسي من الدرجة الثانية (MHC من الدرجة الثانية) الجزيئات.

تعميم حالخلايا التائية elper يتعرف على هذه الأجزاء البكتيرية ويبدأ في إنتاج بروتينات تسمى السيتوكينات. تُعرف مجموعتان رئيسيتان من الخلايا التائية المساعدة Th1 و Th2 الخلايا. تختلف أنواع الخلايا هذه في أنواع السيتوكين التي تفرزها. تنتج خلايا Th1 في الغالب مضاد للفيروسات (IFN- ز) ، الذي يروج آليات المناعة الخلوية (انظر أدناه). تنتج خلايا Th2 في الغالب انترلوكين -4 (IL-4) ، الذي يروج الحصانة الخلطية عن طريق التنشيط الخلايا البائية. تصنع الخلايا البائية أجسامًا مضادة تلتصق بالبكتيريا خارج الخلية وتمنع نموها وبقائها على قيد الحياة.


22.4 الأمراض البكتيرية في البشر

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • تحديد الأمراض البكتيرية التي تسببت في الأوبئة والأوبئة ذات الأهمية التاريخية
  • وصف الرابط بين الأغشية الحيوية والأمراض التي تنقلها الأغذية
  • اشرح كيف أن الإفراط في استخدام المضادات الحيوية قد يؤدي إلى خلق "جراثيم خارقة"
  • اشرح أهمية MRSA فيما يتعلق بمشاكل مقاومة المضادات الحيوية

بالنسبة إلى بدائيات النوى ، قد يكون البشر مجرد فرصة سكنية أخرى. لسوء الحظ ، يمكن أن يكون لاستئجار بعض الأنواع آثار ضارة ويسبب المرض. تسمى البكتيريا أو العوامل المعدية الأخرى التي تسبب ضررًا لمضيفيها من البشر مسببات الأمراض. لقد أثرت الأمراض والأوبئة المدمرة التي تنقلها العوامل الممرضة ، الفيروسية والبكتيرية بطبيعتها ، على البشر وأسلافهم لملايين السنين. لم يتم فهم السبب الحقيقي لهذه الأمراض حتى تطور الفكر العلمي الحديث ، واعتقد الكثير من الناس أن الأمراض كانت "عقابًا روحيًا". فقط خلال القرون العديدة الماضية أدرك الناس أن الابتعاد عن الأشخاص المصابين ، والتخلص من الجثث والمتعلقات الشخصية لضحايا المرض ، وممارسات الصرف الصحي قللت من فرصهم في الإصابة بالمرض.

يدرس علماء الأوبئة كيفية انتقال الأمراض وكيف تؤثر على السكان. في كثير من الأحيان ، يجب عليهم اتباع مسار الوباء - وهو مرض يحدث في عدد كبير بشكل غير عادي من الأفراد في نفس الوقت. في المقابل ، فإن الوباء منتشر ، وعادة ما يكون وباءً عالميًا. المرض المتوطن هو مرض موجود دائمًا ، عادةً عند حدوث منخفضة ، بين السكان.

تاريخ طويل من الأمراض البكتيرية

هناك سجلات حول الأمراض المعدية تعود إلى 3000 قبل الميلاد. تم توثيق عدد من الأوبئة الكبيرة التي تسببها البكتيريا على مدى عدة مئات من السنين. أدت بعض الأوبئة التي لا تُنسى إلى تدهور المدن ودول بأكملها.

في القرن الحادي والعشرين ، ظلت الأمراض المعدية من بين الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم ، على الرغم من التقدم المحرز في البحوث الطبية والعلاجات في العقود الأخيرة. مرض الهوامش عندما ينتقل العامل الممرض الذي يسببه من شخص إلى آخر. لكي يتسبب العامل الممرض في المرض ، يجب أن يكون قادرًا على التكاثر في جسم المضيف وإلحاق الضرر بالعائل بطريقة ما.

طاعون أثينا

في عام 430 قبل الميلاد ، قتل طاعون أثينا ربع القوات الأثينية الذين كانوا يقاتلون في الحرب البيلوبونيسية الكبرى وأضعف هيمنة أثينا وقوتها. أثر الطاعون على الأشخاص الذين يعيشون في أثينا المكتظة وكذلك القوات على متن السفن التي اضطرت إلى العودة إلى أثينا. ربما تم تحديد مصدر الطاعون مؤخرًا عندما تمكن باحثون من جامعة أثينا من استخدام الحمض النووي من الأسنان المستردة من مقبرة جماعية. حدد العلماء تسلسل النوكليوتيدات من بكتيريا ممرضة ، السالمونيلا المعوية التيفي المصلي (الشكل 22.20) ، والذي يسبب حمى التيفود. 3 ينتشر هذا المرض بشكل شائع في المناطق المزدحمة وقد تسبب في انتشار الأوبئة عبر التاريخ المسجل.

الطاعون الدبلي

من 541 إلى 750 ، طاعون جستنيان ، تفشي ما كان محتملًا الطاعون الدبلي، قضى على ربع إلى نصف السكان في منطقة شرق البحر الأبيض المتوسط. انخفض عدد السكان في أوروبا بنسبة 50 في المائة خلال هذا الفاشية. والعجيب أن الطاعون الدبلي سيضرب أوروبا أكثر من مرة!

تسبب البكتيريا الطاعون الدبلي يرسينيا بيستيس. كان الموت الأسود (1346 إلى 1361) أحد أكثر الأوبئة المدمرة المنسوبة إلى الطاعون الدبلي. يُعتقد أنه نشأ في الصين وانتشر على طول طريق الحرير ، وهو شبكة من طرق التجارة البرية والبحرية ، إلى منطقة البحر الأبيض المتوسط ​​وأوروبا ، تحمله البراغيث التي تعيش على الفئران السوداء التي كانت موجودة دائمًا على متن السفن. ربما تم تسمية الموت الأسود نسبة إلى نخر الأنسجة (الشكل 22.21 ج) الذي يمكن أن يكون أحد الأعراض. كانت "دِبَل" الطاعون الدبلي عبارة عن مناطق منتفخة مؤلمة من الأنسجة اللمفاوية. أ شكل رئوي من الطاعون ، الذي ينتشر عن طريق السعال والعطس للأفراد المصابين ، ينتشر مباشرة من إنسان إلى آخر ويمكن أن يتسبب في الوفاة في غضون أسبوع. كان الشكل الرئوي مسؤولاً عن الانتشار السريع للموت الأسود في أوروبا. أدى الموت الأسود إلى خفض عدد سكان العالم من حوالي 450 مليونًا إلى حوالي 350 إلى 375 مليونًا. ضرب الطاعون الدبلي لندن مرة أخرى في منتصف القرن السابع عشر (الشكل 22.21). في العصر الحديث ، ما يقرب من 1000 إلى 3000 حالة من الطاعون تظهر على مستوى العالم كل عام ، ويصيب أحد أشكال الطاعون "sylvatic" ، التي تنقلها البراغيث التي تعيش على القوارض مثل كلاب البراري والقوارض السوداء ، من 10 إلى 20 شخصًا سنويًا في جنوب غرب أمريكا . على الرغم من أن الإصابة بالطاعون الدبلي قبل المضادات الحيوية كانت تعني موتًا شبه مؤكد ، إلا أن البكتيريا تستجيب لعدة أنواع من المضادات الحيوية الحديثة ، كما أن معدلات الوفيات الناجمة عن الطاعون منخفضة للغاية الآن.

ارتباط بالتعلم

شاهد فيديو عن الفهم الحديث للموت الأسود - الطاعون الدبلي في أوروبا خلال القرن الرابع عشر.

هجرة الأمراض إلى السكان الجدد

كانت إحدى النتائج السلبية للاستكشاف البشري هي "الحرب البيولوجية" العرضية التي نتجت عن انتقال العامل الممرض إلى مجتمع لم يتعرض له من قبل. على مر القرون ، كان الأوروبيون يميلون إلى تطوير مناعة وراثية للأمراض المعدية المتوطنة ، ولكن عندما وصل الغزاة الأوروبيون إلى نصف الكرة الغربي ، جلبوا معهم البكتيريا والفيروسات المسببة للأمراض ، والتي تسببت في انتشار الأوبئة التي دمرت تمامًا العديد من السكان الأصليين للأمريكيين ، الذين أصيبوا بها. لا توجد مقاومة طبيعية للعديد من الأمراض الأوروبية. تشير التقديرات إلى أن ما يصل إلى 90 في المائة من الأمريكيين الأصليين ماتوا بسبب الأمراض المعدية بعد وصول الأوروبيين ، مما يجعل غزو العالم الجديد أمرًا مفروغًا منه.

الأمراض الناشئة والمتكررة

توزيع مرض معين هو متحرك. يمكن أن تؤثر التغييرات في البيئة أو العوامل الممرضة أو السكان المضيفين بشكل كبير على انتشار المرض. وفقًا لمنظمة الصحة العالمية (WHO) ، فإن المرض الناشئ (الشكل 22.22) هو مرض ظهر في مجموعة سكانية لأول مرة ، أو ربما كان موجودًا في السابق ولكنه يتزايد بسرعة في معدل الإصابة أو النطاق الجغرافي. يشمل هذا التعريف أيضًا عودة ظهور الأمراض التي كانت في السابق تحت السيطرة. ما يقرب من 75 في المائة من الأمراض المعدية الناشئة حديثًا والتي تصيب البشر هي أمراض حيوانية المصدر. الأمراض حيوانية المصدر هي الأمراض التي تصيب الحيوانات في المقام الأول ولكن يمكن أن تنتقل إلى البشر ، بعضها من أصل فيروسي وبعضها من أصل بكتيري. داء البروسيلات هو مثال على مرض حيواني المنشأ بدائية النواة والذي يعاود الظهور في بعض المناطق ، و التهاب اللفافة الناخر (المعروفة باسم بكتيريا أكل اللحم) تتزايد ضراوتها على مدار الثمانين عامًا الماضية لأسباب غير معروفة.

بعض الأمراض الناشئة الحالية ليست جديدة في الواقع ، ولكنها أمراض كانت كارثية في الماضي (الشكل 22.23). لقد دمروا السكان وأصبحوا نائمين لفترة ، فقط للعودة ، وأحيانًا أكثر ضراوة من ذي قبل ، كما كان الحال مع الطاعون الدبلي. أمراض أخرى ، مثل السل ، لم يتم استئصالها أبدًا ولكنها كانت تحت السيطرة في بعض مناطق العالم حتى عادت ، معظمها في المراكز الحضرية ذات التركيزات العالية من الأشخاص الذين يعانون من نقص المناعة. حددت منظمة الصحة العالمية بعض الأمراض التي يجب مراقبة ظهورها في جميع أنحاء العالم. ومن بين هذه الأمراض ثلاثة أمراض فيروسية (حمى الضنك والحمى الصفراء وزيكا) وثلاثة أمراض بكتيرية (الدفتيريا والكوليرا والطاعون الدبلي). الحرب ضد الأمراض المعدية ليس لها نهاية منظورة.

الأمراض المنقولة عن طريق الأغذية

بدائيات النوى موجودة في كل مكان: فهي تستعمر بسهولة سطح أي نوع من المواد ، والغذاء ليس استثناءً. في معظم الأحيان ، تستعمر بدائيات النوى الطعام ومعدات تجهيز الأغذية في شكل أ بيوفيلم، كما ناقشنا سابقًا. تفشي العدوى البكتيرية المرتبطة باستهلاك الغذاء أمر شائع. المرض الذي ينتقل عن طريق الغذاء (المعروف باسم "التسمم الغذائي") هو مرض ينتج عن استهلاك البكتيريا المسببة للأمراض أو الفيروسات أو الطفيليات الأخرى التي تلوث الطعام. على الرغم من أن الولايات المتحدة لديها واحدة من أكثر الإمدادات الغذائية أمانًا في العالم ، فقد أفادت المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها (CDC) أن "76 مليون شخص يمرضون ، وأكثر من 300000 يدخلون إلى المستشفى ، ويموت 5000 أمريكي كل عام بسبب الطعام المنقول. مرض."

تغيرت خصائص الأمراض المنقولة بالغذاء بمرور الوقت. في الماضي ، كان من الشائع نسبيًا أن نسمع عن حالات متفرقة من التسمم الغذائي ، وهو مرض قاتل ينتج عن سم من البكتيريا اللاهوائية. كلوستريديوم البوتولينوم. بعض المصادر الأكثر شيوعًا لهذه البكتيريا هي الأطعمة المعلبة غير الحمضية والمخللات محلية الصنع واللحوم المصنعة والنقانق. خلقت العلبة أو البرطمان أو العبوة بيئة لاهوائية مناسبة حيث المطثية يمكن أن تنمو. أدت إجراءات التعقيم والتعليب المناسبة إلى تقليل حدوث هذا المرض.

في حين أن الناس قد يميلون إلى التفكير في الأمراض التي تنتقل عن طريق الأغذية على أنها مرتبطة بالأطعمة الحيوانية ، فإن معظم الحالات مرتبطة الآن بالمنتج. كانت هناك فاشيات خطيرة مرتبطة بالإنتاج مرتبطة بالسبانخ الخام في الولايات المتحدة وبراعم الخضروات في ألمانيا ، وأصبحت هذه الأنواع من الفاشيات أكثر شيوعًا. أنتجت البكتيريا انتشار السبانخ الخام في عام 2006 بكتريا قولونية النمط المصلي O157: H7. النمط المصلي هو سلالة من البكتيريا تحمل مجموعة من المستضدات المتشابهة على سطح الخلية ، وغالبًا ما يكون هناك العديد من الأنماط المصلية المختلفة للأنواع البكتيرية. عظم بكتريا قولونية ليست خطيرة بشكل خاص على البشر ، لكن النمط المصلي O157: H7 يمكن أن يسبب إسهالًا دمويًا وقد يكون قاتلًا.

يمكن أن تكون جميع أنواع الطعام ملوثة بالبكتيريا. تفشي المرض في الآونة الأخيرة السالمونيلا التي ذكرت من قبل CDC حدثت في أطعمة متنوعة مثل زبدة الفول السوداني وبراعم البرسيم والبيض. تفشي المرض المميت في ألمانيا في عام 2010 كان سببه بكتريا قولونية تلوث براعم الخضروات (الشكل 22.24). تم العثور على السلالة التي تسببت في تفشي المرض على أنها نمط مصلي جديد لم يشارك سابقًا في حالات تفشي أخرى ، مما يشير إلى أن بكتريا قولونية تتطور باستمرار. تفشي مرض الليستريات ، بسبب تلوث اللحوم والأجبان النيئة والخضروات المجمدة أو الطازجة الليسترية المستوحدة، أصبحت أكثر تكرارا.

الأغشية الحيوية والمرض

تذكر أن الأغشية الحيوية عبارة عن مجتمعات ميكروبية يصعب تدميرها. هم مسؤولون عن أمراض مثل مرض Legionnaires ، التهاب الأذن الوسطى (التهابات الأذن) ، وعدوى مختلفة في مرضى التليف الكيسي.إنهم ينتجون لوحة الأسنان ويستعمرون القسطرة ، والأطراف الاصطناعية ، والأجهزة عبر الجلد وتقويم العظام ، والعدسات اللاصقة ، والأجهزة الداخلية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب. كما أنها تتكون في الجروح المفتوحة والأنسجة المحترقة. في بيئات الرعاية الصحية ، تنمو الأغشية الحيوية على آلات غسيل الكلى ، وأجهزة التهوية الميكانيكية ، والمحول ، وغيرها من المعدات الطبية. في الواقع ، 65 في المائة من جميع الإصابات المكتسبة في المستشفى (عدوى المستشفيات) تُعزى إلى الأغشية الحيوية. ترتبط الأغشية الحيوية أيضًا بالأمراض التي تنتقل عن طريق الطعام لأنها تستعمر أسطح أوراق الخضروات واللحوم ، فضلاً عن معدات معالجة الطعام التي لا يتم تنظيفها بشكل كافٍ.

تتطور عدوى البيوفيلم تدريجيًا وقد لا تسبب أعراضًا فورية. نادرا ما يتم حلها من خلال آليات الدفاع المضيف. بمجرد أن يتم تحديد العدوى بواسطة الأغشية الحيوية ، يكون من الصعب جدًا القضاء عليها ، لأن الأغشية الحيوية تميل إلى أن تكون مقاومة لمعظم الطرق المستخدمة للتحكم في نمو الميكروبات ، بما في ذلك المضادات الحيوية. المصفوفة التي تربط الخلايا بركيزة وأخرى تحمي الخلايا من المضادات الحيوية أو الأدوية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الأغشية الحيوية تنمو ببطء ، فإنها تكون أقل استجابة للعوامل التي تتداخل مع نمو الخلايا. تم الإبلاغ عن أن الأغشية الحيوية يمكن أن تقاوم ما يصل إلى 1000 مرة من تركيزات المضادات الحيوية المستخدمة لقتل نفس البكتيريا عندما تكون حرة أو عوالق. جرعة مضاد حيوي كبيرة من شأنها أن تضر المريض ، لذلك يعمل العلماء على طرق جديدة للتخلص من الأغشية الحيوية.

المضادات الحيوية: هل نواجه أزمة؟

الكلمة مضاد حيوي يأتي من اليونانية مضاد تعني "ضد" و السير تعني "الحياة". المضاد الحيوي هو مادة كيميائية تنتج إما عن طريق الميكروبات أو صناعياً ، معادية أو تمنع نمو الكائنات الحية الأخرى. غالبًا ما تتعامل وسائل الإعلام اليوم مع المخاوف بشأن أزمة المضادات الحيوية. هل المضادات الحيوية التي كانت تعالج الالتهابات البكتيرية بسهولة في الماضي قد عفا عليها الزمن؟ هل توجد جراثيم خارقة جديدة - بكتيريا تطورت لتصبح أكثر مقاومة لترسانتنا من المضادات الحيوية؟ هل هذه بداية نهاية المضادات الحيوية؟ كل هذه الأسئلة تتحدى مجتمع الرعاية الصحية.

أحد الأسباب الرئيسية لمقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية هو التعرض المفرط للمضادات الحيوية. أدى الاستخدام غير الحكيم والمفرط للمضادات الحيوية إلى الانتقاء الطبيعي للأشكال المقاومة للبكتيريا. يقتل المضاد الحيوي معظم البكتيريا المسببة للعدوى ، وبالتالي تبقى الأشكال المقاومة فقط. تتكاثر هذه الأشكال المقاومة ، مما يؤدي إلى زيادة نسبة الأشكال المقاومة مقارنة بالأشكال غير المقاومة. بالإضافة إلى انتقال جينات المقاومة إلى النسل ، فإن النقل الجانبي لجينات المقاومة على البلازميدات يمكن أن ينشر هذه الجينات بسرعة عبر مجموعة بكتيرية. إساءة استخدام المضادات الحيوية بشكل كبير هي في المرضى الذين يعانون من عدوى فيروسية مثل نزلات البرد أو الأنفلونزا ، والتي لا تفيد المضادات الحيوية ضدها. مشكلة أخرى هي الاستخدام المفرط للمضادات الحيوية في الثروة الحيوانية. يعزز الاستخدام الروتيني للمضادات الحيوية في علف الحيوانات مقاومة البكتيريا أيضًا. في الولايات المتحدة ، يتم تغذية 70 في المائة من المضادات الحيوية المنتجة للحيوانات. يتم إعطاء هذه المضادات الحيوية للماشية بجرعات منخفضة ، مما يزيد من احتمالية تطور المقاومة ، ويتم نقل هذه البكتيريا المقاومة بسهولة إلى البشر.

ارتباط بالتعلم

شاهد تقريرًا إخباريًا حديثًا عن مشكلة الإدارة الروتينية للمضادات الحيوية للماشية والبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.

أحد الجراثيم الخارقة: MRSA

مهد الاستخدام غير الحكيم للمضادات الحيوية الطريق لتوسع البكتيريا المقاومة. على سبيل المثال، المكورات العنقودية الذهبيةs ، التي تسمى غالبًا "العنقوديات" ، هي بكتيريا شائعة يمكن أن تعيش في جسم الإنسان وعادة ما يتم علاجها بسهولة بالمضادات الحيوية. ومع ذلك ، سلالة خطيرة للغاية ، مقاومة للميثيسيلين المكورات العنقودية الذهبية (MRSA) جعلت الأخبار على مدى السنوات القليلة الماضية (الشكل 22.25). هذه السلالة مقاومة للعديد من المضادات الحيوية الشائعة الاستخدام ، بما في ذلك الميثيسيلين والأموكسيسيلين والبنسلين والأوكساسيلين. يمكن أن تسبب MRSA التهابات في الجلد ، ولكنها يمكن أن تصيب أيضًا مجرى الدم أو الرئتين أو المسالك البولية أو مواقع الإصابة. في حين أن عدوى MRSA شائعة بين الأشخاص في مرافق الرعاية الصحية ، فقد ظهرت أيضًا في الأشخاص الأصحاء الذين لم يتم إدخالهم إلى المستشفى ، ولكنهم يعيشون أو يعملون في مجموعات سكانية ضيقة (مثل الأفراد العسكريين والسجناء). أعرب الباحثون عن قلقهم بشأن الطريقة التي يستهدف بها هذا المصدر الأخير للجرثومة العنقودية المقاومة للمشسللن السكان الأصغر سنًا بكثير من أولئك الذين يقيمون في مرافق الرعاية. مجلة الجمعية الطبية الأمريكية ذكرت أنه من بين الأشخاص المصابين بجرثومة MRSA في مرافق الرعاية الصحية ، يبلغ متوسط ​​العمر 68 عامًا ، في حين أن الأشخاص الذين يعانون من "MRSA المرتبطة بالمجتمع" (CA-MRSA) يبلغ متوسط ​​أعمارهم 23 عامًا.

باختصار ، يواجه المجتمع الطبي أزمة مضادات حيوية. يعتقد بعض العلماء أنه بعد سنوات من الحماية من العدوى البكتيرية بالمضادات الحيوية ، ربما نعود إلى وقت يمكن فيه لعدوى بكتيرية بسيطة أن تدمر البشر مرة أخرى. يطور الباحثون مضادات حيوية جديدة ، لكن الأمر يستغرق سنوات عديدة من البحث والتجارب السريرية ، بالإضافة إلى استثمارات مالية بملايين الدولارات ، لإنتاج دواء فعال ومعتمد.

الاتصال الوظيفي

عالم الأوبئة

علم الأوبئة هو دراسة حدوث وتوزيع ومحددات الصحة والمرض بين السكان. لذلك فهو جزء من الصحة العامة. يدرس عالم الأوبئة تواتر وتوزيع الأمراض داخل السكان والبيئات البشرية.

يقوم علماء الأوبئة بجمع البيانات حول مرض معين وتتبع انتشاره لتحديد طريقة الانتقال الأصلية. يعملون أحيانًا في تعاون وثيق مع المؤرخين لمحاولة فهم الطريقة التي تطور بها المرض جغرافيًا وعلى مر الزمن ، متتبعين التاريخ الطبيعي لمسببات الأمراض. إنهم يجمعون المعلومات من السجلات السريرية ومقابلات المرضى والمراقبة وأي وسيلة أخرى متاحة. تُستخدم هذه المعلومات لتطوير استراتيجيات ، مثل اللقاحات (الشكل 22.26) ، وتصميم سياسات الصحة العامة لتقليل حدوث المرض أو منع انتشاره. يقوم علماء الأوبئة أيضًا بإجراء تحقيقات سريعة في حالة تفشي المرض للتوصية بإجراءات فورية للسيطرة عليه.


4.2 البكتيريا المتقلبة

في عام 1987 ، اقترح عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي كارل ووز (1928-2012) أن مجموعة كبيرة ومتنوعة من البكتيريا التي أطلق عليها "البكتيريا الأرجواني وأقاربها" يجب تعريفها على أنها شعبة منفصلة داخل مجال البكتيريا بناءً على تشابه النيوكليوتيدات تسلسل في الجينوم الخاص بهم. 10 تلقت هذه الشعبة من البكتيريا سالبة الجرام اسم Proteobacteria. يحتوي على العديد من البكتيريا التي تشكل جزءًا من الكائنات الحية الدقيقة للإنسان بالإضافة إلى العديد من مسببات الأمراض. وتنقسم البكتيريا المتقلبة أيضًا إلى خمس فئات: بكتيريا ألفا ، وبكتيريا بيتابروتيوبكتيريا ، وبكتيريا غاما ، وبكتيريا دلتابروتيوبكتيريا ، وبكتيريا إبسيلون بروتيوبكتيريا (الملحق د).

ألفا بروتيوبكتيريا

الفئة الأولى من البكتيريا المتقلبة هي بكتيريا ألفا ، وكثير منها عبارة عن بكتيريا داخل الخلايا ملزمة أو اختيارية. تتميز بعض الأنواع بأنها قلة التغذية ، وهي كائنات قادرة على العيش في بيئات منخفضة المغذيات مثل الرواسب المحيطية العميقة أو الجليد الجليدي أو التربة العميقة تحت السطح.

من بين بكتيريا Alphaproteobacteria الريكتسيا ، وهي تلزم مسببات الأمراض داخل الخلايا ، والتي تتطلب جزءًا من دورة حياتها لتحدث داخل خلايا أخرى تسمى الخلايا المضيفة. عندما لا تنمو داخل خلية مضيفة ، ريكتسيا غير نشطة التمثيل الغذائي خارج الخلية المضيفة. لا يمكنهم تصنيع ثلاثي فوسفات الأدينوزين الخاص بهم (ATP) ، وبالتالي يعتمدون على الخلايا لاحتياجاتهم من الطاقة.

ريكتسيا النيابة. تشمل عددًا من مسببات الأمراض البشرية الخطيرة. على سبيل المثال، R. ريكتسي يسبب حمى روكي ماونتين المبقعة ، وهو شكل يهدد الحياة من التهاب السحايا (التهاب الأغشية التي تغلف الدماغ). R. ريكتسي يصيب القراد ويمكن أن ينتقل إلى البشر عن طريق لدغة من القراد المصاب (الشكل 4.4).

نوع آخر من ريكتسيا, تم العثور على R. prowazekii، ينتشر عن طريق القمل. يسبب التيفوس الوبائي ، وهو مرض شديد العدوى شائع أثناء الحروب والهجرات الجماعية للبشر. R. prowazekii يصيب خلايا البطانة البشرية ، ويسبب التهاب البطانة الداخلية للأوعية الدموية ، وارتفاع في درجة الحرارة ، وآلام في البطن ، وهذيان في بعض الأحيان. قريب، R. typhi، يسبب مرضًا أقل حدة يُعرف باسم التيفوس أو الفئران المتوطنة ، والذي لا يزال يُلاحظ في جنوب غرب الولايات المتحدة خلال المواسم الدافئة.

يلخص الجدول 4.2 خصائص الأجناس المهمة لـ Alphaproteobacteria.

المتدثرة الحثرية هو أحد مسببات الأمراض البشرية التي تسبب مرض الرمد الحبيبي ، وهو مرض يصيب العيون ، وغالبًا ما يؤدي إلى العمى. المتدثرة الحثرية يسبب أيضًا المرض الذي ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي الورم الحبيبي اللمفاوي (LGV). غالبًا ما يكون هذا المرض مصحوبًا بأعراض خفيفة ، ويتجلى في شكل تورم في العقدة الليمفاوية الإقليمية ، أو قد يكون بدون أعراض ، ولكنه معدي للغاية وشائع في حرم الجامعات.

فئة ألفا بروتيوبكتيريا
جنس علم الصرف المجهري مميزات خاصة
الأجرعية عصيات سالبة الجرام نوع واحد من مسببات الأمراض النباتية ، A. الورم، يسبب الأورام في النباتات
بارتونيلا سالبة الجرام ، متعددة الأشكال ، coccobacillus البكتيريا الاختيارية داخل الخلايا ، التي تنتقل عن طريق القمل والبراغيث ، تسبب حمى الخندق ومرض خدش القطط في البشر
البروسيلا سالبة الجرام ، صغيرة ، كوكوباسيلوس البكتيريا الاختيارية داخل الخلايا ، التي تنتقل عن طريق اللبن الملوث من الأبقار المصابة ، تسبب داء البروسيلات في الماشية والبشر
كولوباكتر عصيات سالبة الجرام تستخدم في دراسات التكيف الخلوي والتمايز بسبب دورة حياتها الغريبة (أثناء انقسام الخلية ، تشكل خلايا "سرب" وخلايا "مطاردة")
كوكسيلا عصيات صغيرة سالبة الجرام تسبب البكتيريا الإلزامية داخل الخلايا إمكانية استخدام حمى كيو كسلاح بيولوجي
إرليخيا بكتيريا صغيرة جدًا ، سالبة الجرام ، كروية أو بيضاوية يمكن أن تنتقل البكتيريا الإلزامية داخل الخلايا من خلية إلى أخرى تنتقل عن طريق القراد مسببة داء إيرليخ (تدمير خلايا الدم البيضاء والالتهابات) في البشر والكلاب
هايبوميكروبيوم تنمو عصيات سالبة الجرام من ساق مشابه ل كولوباكتر
ميثيلوسيستيس سالبة الجرام أو العصيات القصيرة أو العصوية البكتيريا الهوائية المثبتة للنيتروجين
ريزوبيوم عصيات مستطيلة الشكل سالبة الجرام مع نهايات مستديرة تشكل عناقيد البكتيريا المثبتة للنيتروجين التي تعيش في التربة وتشكل علاقة تكافلية مع جذور البقوليات (مثل البرسيم والبرسيم والفاصوليا)
ريكتسيا بكتيريا سالبة الجرام شديدة التعدد (قد تكون مكورات أو قضبان أو خيوط) قد تسبب البكتيريا داخل الخلايا التي تنتقل عن طريق القراد حمى روكي ماونتن المبقعة والتيفوس

تأكد من فهمك

بيتابروتيوباكتيريا

Betaproteobacteria هي مجموعة متنوعة من البكتيريا. تستخدم الأنواع البكتيرية المختلفة ضمن هذه المجموعة مجموعة واسعة من استراتيجيات التمثيل الغذائي ويمكنها البقاء على قيد الحياة في مجموعة من البيئات. تتضمن بعض الأجناس أنواعًا من مسببات الأمراض البشرية ، قادرة على التسبب في مرض خطير ، وأحيانًا يهدد الحياة. الجنس النيسرية ، على سبيل المثال ، يشمل البكتيريا N. gonorrhoeae ، العامل المسبب لمرض السيلان المنقولة جنسيا ، و N. السحائي، العامل المسبب لالتهاب السحايا الجرثومي.

النيسرية هي مكورات تعيش على الأسطح المخاطية لجسم الإنسان. إنها سريعة التحمل أو يصعب استزراعها وتتطلب مستويات عالية من الرطوبة والمكملات الغذائية وثاني أكسيد الكربون. أيضا، النيسرية هي ميكرواريوفيليك ، مما يعني أنها تتطلب مستويات منخفضة من الأكسجين. لتحقيق النمو الأمثل ولأغراض التعريف ، النيسرية النيابة. تزرع على أجار الشوكولاتة (أي أجار مكمل بخلايا الدم الحمراء المنحل جزئياً). نمط نموهم المميز في الثقافة هو مكورات ثنائية: أزواج من الخلايا تشبه حبوب البن (الشكل 4.5).

العامل الممرض المسؤول عن السعال الديكي (السعال الديكي) هو أيضًا عضو في بكتيريا Betaproteobacteria. البكتيريا البورديتيلة السعال الديكي ، من رتبة Burkholderiales ، ينتج العديد من السموم التي تشل حركة الأهداب في الجهاز التنفسي البشري وتضر مباشرة بخلايا الجهاز التنفسي ، مما يتسبب في سعال حاد.

يلخص الجدول 4.3 خصائص الأجناس المهمة لبكتيريا Betaproteobacteria.

فئة Betaproteobacteria
مثال جنس علم الصرف المجهري مميزات خاصة
بورديتيلا كوكوباسيلوس صغير سالب الجرام الهوائية ، شديدة الحساسية B. السعال الديكي يسبب السعال الديكي (السعال الديكي)
بوركولديريا عصيات سالبة الجرام الهوائية ، المائية ، تسبب الأمراض في الخيول والبشر (خاصة مرضى التليف الكيسي) عوامل عدوى المستشفيات
ليبتوثريكس عصيات سالبة الجرام ، مغمد ، خيطي يمكن أن يعيش الحديد المؤكسد والمنغنيز في الماء في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وأنابيب السد
النيسرية أزواج تشكيل العصائر سالبة الجرام ، على شكل حبة البن تتطلب رطوبة وتركيزًا عاليًا من أوكسيداز ثاني أكسيد الكربون الموجب ، والنمو على الأنواع المسببة للأمراض بأجار الشوكولاتة تسبب السيلان والتهاب السحايا
ثيوباسيلوس عصيات سالبة الجرام تقوم البكتيريا الهوائية المحبة للحرارة ، المحبة للحمض ، بأكسدة الحديد والكبريت

تأكد من فهمك

التركيز السريري

الجزء 2

عندما ذهبت مارشا أخيرًا إلى مكتب الطبيب ، استمع الطبيب إلى تنفسها من خلال سماعة الطبيب. سمع بعض التشققات (صوت طقطقة) في رئتيها ، لذلك أمر بإجراء تصوير شعاعي للصدر وطلب من الممرضة جمع عينة من البلغم للتقييم الميكروبيولوجي وعلم الخلايا. وجد التقييم الإشعاعي تجاويف وعتامة ونمط معين لتوزيع مادة غير طبيعية (الشكل 4.6).

انتقل إلى مربع التركيز السريري التالي. ارجع إلى مربع التركيز السريري السابق.

جراثيم غاما

أكثر فئات البكتيريا سالبة الجرام تنوعًا هي بكتيريا Gammaproteobacteria ، وهي تشتمل على عدد من مسببات الأمراض البشرية. على سبيل المثال ، عائلة كبيرة ومتنوعة ، الزائفة، يشمل الجنس الزائفة . ضمن هذا الجنس هو النوع P. الزنجارية، أحد مسببات الأمراض المسؤولة عن التهابات متنوعة في مناطق مختلفة من الجسم. P. الزنجارية هي بكتيريا هوائية ، غير مخمرة ، شديدة الحركة. غالبًا ما يصيب الجروح والحروق ، ويمكن أن يكون سببًا لالتهابات المسالك البولية المزمنة ، ويمكن أن يكون سببًا مهمًا لالتهابات الجهاز التنفسي لدى مرضى التليف الكيسي أو المرضى الذين يستخدمون أجهزة التنفس الصناعي. التهابات P. الزنجارية غالبًا ما يصعب علاجها لأن البكتيريا مقاومة للعديد من المضادات الحيوية ولديها قدرة ملحوظة على تكوين الأغشية الحيوية. الممثلين الآخرين ل الزائفة تشمل البكتيريا الفلورية (المتوهجة) المتألقة P. وبكتيريا التربة P. putida، والمعروف بقدرته على تحلل المواد الغريبة الحيوية (مواد لا تنتج بشكل طبيعي أو توجد في الكائنات الحية).

ال باستوريلاسيا يشمل أيضًا العديد من الأجناس والأنواع ذات الصلة سريريًا. تضم هذه العائلة العديد من البكتيريا التي تعد من مسببات الأمراض البشرية و / أو الحيوانية. على سبيل المثال، باستوريلا هيموليتيكا يسبب التهاب رئوي حاد في الأغنام والماعز. P. multocida هو نوع يمكن أن ينتقل من الحيوانات إلى البشر عن طريق اللدغات ، مما يسبب التهابات في الجلد والأنسجة العميقة. الجنس المستدمية يحتوي على اثنين من مسببات الأمراض البشرية ، المستدمية النزلية و H. دوكري. على الرغم من اسمها ، المستدمية النزلية لا يسبب الانفلونزا (وهو مرض فيروسي). المستدمية النزلية يمكن أن يسبب التهابات الجهاز التنفسي العلوي والسفلي ، بما في ذلك التهاب الجيوب الأنفية والتهاب الشعب الهوائية والتهابات الأذن والالتهاب الرئوي. قبل تطوير التطعيم الفعال ، سلالات من المستدمية النزلية كانت السبب الرئيسي للأمراض الأكثر انتشارًا ، مثل التهاب السحايا عند الأطفال. H. دوكري يسبب العدوى المنقولة بالاتصال الجنسي المعروفة باسم القرحة.

يشمل الترتيب Vibrionales العامل الممرض البشري ضمة الكوليرا . تزدهر هذه البكتيريا المائية على شكل فاصلة في البيئات شديدة القلوية مثل البحيرات الضحلة والموانئ البحرية. مادة سامة تنتجها ضمة الكوليرا يسبب فرط إفراز الشوارد والمياه في الأمعاء الغليظة ، مما يؤدي إلى الإسهال المائي الغزير والجفاف. V. parhaemolyticus هو أيضا سبب لأمراض الجهاز الهضمي في البشر ، في حين V. فولنيفيكوس يسبب التهاب النسيج الخلوي الخطير والذي قد يهدد الحياة (عدوى الجلد والأنسجة العميقة) والالتهابات المنقولة بالدم. ممثل آخر لـ Vibrionales ، Aliivibrio fischeri، تشارك في علاقة تكافلية مع الحبار. يوفر الحبار العناصر الغذائية لنمو البكتيريا وتنتج البكتيريا تلألؤًا بيولوجيًا يحمي الحبار من الحيوانات المفترسة (الشكل 4.7).

الجنس الليجيونيلا ينتمي أيضًا إلى بكتيريا Gammaproteobacteria. المستروحة ، العامل الممرض المسؤول عن مرض Legionnaires ، هو بكتيريا مائية تميل إلى السكن في أحواض المياه الدافئة ، مثل تلك الموجودة في خزانات وحدات تكييف الهواء في المباني الكبيرة (الشكل 4.8). نظرًا لأن البكتيريا يمكن أن تنتشر في الهباء الجوي ، فإن تفشي مرض Legionnaires غالبًا ما يؤثر على سكان المبنى الذي تلوثت المياه فيه. الليجيونيلا. في الواقع ، تستمد هذه البكتيريا اسمها من أول انتشار معروف لمرض Legionnaires ، والذي حدث في فندق يستضيف مؤتمر جمعية المحاربين القدامى الأمريكيين في فيلادلفيا في عام 1976.

المعوية هي عائلة كبيرة من البكتيريا المعوية (المعوية) التي تنتمي إلى بكتيريا Gammaproteobacteria. هم اللاهوائيات الاختيارية وقادرون على تخمير الكربوهيدرات. ضمن هذه العائلة ، يتعرف علماء الأحياء الدقيقة على فئتين متميزتين. الفئة الأولى تسمى القولونيات ، بعد أنواع البكتيريا النموذجية ، الإشريكية القولونية . القولونيات قادرة على تخمير اللاكتوز تمامًا (أي مع إنتاج الحمض والغاز). الفئة الثانية ، noncoliforms ، إما لا تستطيع تخمير اللاكتوز أو يمكنها فقط تخميره بشكل غير كامل (ينتج إما حمض أو غاز ، ولكن ليس كلاهما). تشمل الأشكال غير المقولبة بعض مسببات الأمراض البشرية البارزة ، مثل السالمونيلا النيابة.، الشيغيلة النيابة., و يرسينيا بيستيس .

بكتريا قولونية ربما كانت البكتيريا الأكثر دراسة منذ أن وصفها تيودور إشريش (1857-1911) لأول مرة في عام 1886. العديد من سلالات الإشريكية القولونية لها علاقات متبادلة مع البشر. ومع ذلك ، فإن بعض السلالات تنتج سمًا مميتًا يُسمى توكسين الشيغا. يعتبر توكسين الشيغا من أقوى السموم البكتيرية التي تم تحديدها. عند دخول الخلايا المستهدفة ، يتفاعل ذيفان الشيغا مع الريبوسومات ، مما يوقف تخليق البروتين. يؤدي نقص تخليق البروتين إلى موت الخلايا والتهاب القولون النزفي الذي يتميز بالتهاب الأمعاء وإسهال دموي.في الحالات الشديدة ، يمكن للمرضى أن يصابوا بمتلازمة انحلال الدم اليوريمية القاتلة. قد تسبب سلالات أخرى من الإشريكية القولونية إسهال المسافر ، وهو مرض أقل حدة ولكنه واسع الانتشار.

الجنس السالمونيلا ، والتي تنتمي إلى مجموعة noncoliform من المعوية، من المثير للاهتمام أنه لا يوجد حتى الآن إجماع حول عدد الأنواع التي يتضمنها. أعاد العلماء تصنيف العديد من المجموعات التي اعتقدوا أنها من الأنواع على أنها أنماط مصلية (تسمى أيضًا السيروفار) ، وهي سلالات أو أشكال مختلفة من نفس النوع من البكتيريا. يعتمد تصنيفها على أنماط التفاعل بواسطة مضادات حيوانية ضد الجزيئات الموجودة على سطح الخلايا البكتيرية. وهناك عدد من الأنماط المصلية السالمونيلا يمكن أن يسبب داء السلمونيلات ، الذي يتميز بالتهاب الأمعاء الدقيقة والغليظة ، مصحوبًا بالحمى والقيء والإسهال. الانواع S. المعوية (مصلي التيفي) يسبب حمى التيفود ، مع أعراض تشمل الحمى وآلام البطن والطفح الجلدي (الشكل 4.9).

يلخص الجدول 4.4 خصائص الأجناس المهمة من بكتيريا Gammaproteobacteria.

فئة البكتريا الجامدة
مثال جنس علم الصرف المجهري مميزات خاصة
Beggiatoa البكتيريا سالبة الجرام على شكل قرص أو أسطواني المياه التي تعيش في المياه التي تحتوي على نسبة عالية من ثاني كبريتيد الهيدروجين يمكن أن تسبب مشاكل لمعالجة مياه الصرف الصحي
المعوية عصيات سالبة الجرام تسبب اللاهوائية الاختيارية التهابات المسالك البولية والجهاز التنفسي في المرضى في المستشفى المتورطين في التسبب في السمنة
اروينيا عصيات سالبة الجرام مسببات الأمراض النباتية التي تسبب بقع الأوراق وتغير اللون قد تهضم السليلوز تفضل درجات حرارة منخفضة نسبيًا (25-30 درجة مئوية)
الإشريكية عصيات سالبة الجرام تعيش اللاهوائية الاختيارية في الجهاز الهضمي للحيوانات ذوات الدم الحار ، وبعض السلالات هي سلالات متبادلة ، وتنتج فيتامين ك ، والبعض الآخر ، مثل النمط المصلي بكتريا قولونية O157: H7 ، من مسببات الأمراض بكتريا قولونية لقد كان كائنًا نموذجيًا للعديد من الدراسات في علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية
الهيموفيلوس عصيات سالبة الجرام متعدد الأشكال ، قد يظهر على شكل كوكوباسيلوس ، أو إيروب ، أو لاهوائي اختياري ينمو على أنواع مسببة للأمراض في الدم يمكن أن يسبب التهابات الجهاز التنفسي ، والقريح ، وأمراض أخرى
كليبسيلا تظهر العصيات سالبة الجرام أكثر استدارة وسمكًا من الأعضاء الآخرين المعوية الأنواع اللاهوائية الاختيارية ، المُغلفة ، غير المسببة للأمراض غير المتحركة قد تسبب الالتهاب الرئوي ، خاصة عند الأشخاص المصابين بإدمان الكحول
الليجيونيلا عصيات سالبة الجرام شديد الحساسية ، ينمو على مستخلص الخميرة المخزنة بالفحم المستروحة يسبب مرض Legionnaires
ميثيلوموناس عصيات سالبة الجرام استخدم الميثان كمصدر للكربون والطاقة
بروتيوس عصية سالبة الجرام (متعددة الأشكال) السكان العاديون في الجهاز الهضمي البشري ينتجون اليورياز مسببات الأمراض الانتهازية قد تسبب التهابات المسالك البولية وتعفن الدم
الزائفة عصيات سالبة الجرام ينتج عن الهوائية متعددة الاستخدامات صبغات صفراء وزرقاء ، مما يجعلها تبدو خضراء في المزرعة.
سيراتيا عصيات سالبة الجرام قد تنتج Motile مسببات الأمراض الانتهازية ذات الصبغة الحمراء المسؤولة عن عدد كبير من العدوى المكتسبة من المستشفيات
شيغيلا عصيات سالبة الجرام تنتج مادة غير متحركة المسببة للأمراض بشكل خطير ذيفان الشيغا ، والذي يمكن أن يدمر خلايا الجهاز الهضمي يمكن أن يسبب الزحار
فيبريو بكتيريا سالبة الجرام أو فاصلة أو قضيب منحني الشكل قد ينتج عن حركة مياه البحر غير الصالحة ، مادة سامة تسبب فرط إفراز الماء والكهارل في الجهاز الهضمي ، وقد تسبب بعض الأنواع التهابات جروح خطيرة
يرسينيا عصيات سالبة الجرام تحمل القوارض مسببات الأمراض البشرية Y. pestis يسبب الطاعون الدبلي والطاعون الرئوي Y. enterocolitica يمكن أن يكون أحد مسببات الأمراض التي تسبب الإسهال لدى البشر

تأكد من فهمك

دلتابروتيوبكتيريا

تعد Deltaproteobacteria فئة صغيرة من البكتيريا المتقلبة سالبة الجرام والتي تتضمن بكتيريا تقليل الكبريتات (SRBs) ، وقد سميت بهذا الاسم لأنها تستخدم الكبريتات كمستقبل نهائي للإلكترون في سلسلة نقل الإلكترون. قليل من SRBs هي مسببة للأمراض. ومع ذلك ، فإن SRB ديسولفوفيبريو أورالي يرتبط بأمراض اللثة (مرض اللثة).

تشمل بكتيريا Deltaproteobacteria أيضًا الجنس بيديلوفيبريو ، من أنواعها طفيليات البكتيريا سالبة الجرام الأخرى. بيديلوفيبريو تغزو خلايا البكتيريا المضيفة ، وتضع نفسها في محيط البلازما ، والمسافة بين غشاء البلازما وجدار الخلية ، وتتغذى على بروتينات المضيف والسكريات المتعددة. العدوى قاتلة للخلايا المضيفة.

نوع آخر من Deltaproteobacteria ، myxobacteria ، يعيش في التربة ، ويكتشف المركبات غير العضوية. يتفاعلون مع البكتيريا الأخرى داخل وخارج مجموعتهم. يمكنهم تكوين "أجسام مثمرة" متعددة الخلايا وعيانية (الشكل 4.10) ، وهي هياكل لا تزال قيد الدراسة من قبل علماء الأحياء وعلماء البيئة البكتيرية. 11 يمكن أن تشكل هذه البكتيريا أيضًا أبواغًا مخاطية غير نشطة أيضيًا.

يلخص الجدول 4.5 خصائص العديد من الأجناس المهمة من Deltaproteobacteria.

فئة Deltaproteobacteria
جنس علم الصرف المجهري مميزات خاصة
بيديلوفيبريو قضيب سالب الجرام ، على شكل فاصلة تلتزم الهوائية بالطفيليات المتحركة (تصيب البكتيريا الأخرى)
ديسولفوفيبريو (سابقا ديسوفوروموناس) قضيب سالب الجرام ، على شكل فاصلة يمكن استخدام تقليل الكبريت لإزالة النفايات السامة والمشعة
المتفطرة البكتيريا الكروية سالبة الجرام تشكل مستعمرات (أسراب) يمكن أن يتحرك العيش في التربة عن طريق الانزلاق المستخدم ككائن نموذجي لدراسات الاتصال بين الخلايا (الإشارات)

تأكد من فهمك

بكتيريا إبسيلون

أصغر فئة من البكتيريا المتقلبة هي Epsilonproteobacteria ، وهي بكتيريا ميكروية أليف سالبة الجرام (بمعنى أنها لا تتطلب سوى كميات صغيرة من الأكسجين في بيئتها). هناك نوعان من الأجناس ذات الصلة سريريًا من بكتيريا إبسيلون كامبيلوباكتر و هيليكوباكتر ، وكلاهما يشمل مسببات الأمراض البشرية. كامبيلوباكتر يمكن أن يسبب التسمم الغذائي الذي يظهر في شكل التهاب معوي حاد (التهاب في الأمعاء الدقيقة). هذه الحالة سببها الأنواع C. jejuni، شائع إلى حد ما في البلدان المتقدمة ، عادة بسبب تناول منتجات دواجن ملوثة. غالبًا ما يؤوي الدجاج C. jejuni في القناة الهضمية والبراز ، ويمكن أن تتلوث لحومهم أثناء المعالجة.

داخل الجنس هيليكوباكتر ، البكتيريا الحلزونية الجلد جرثومة المعدة تم التعرف عليه كعضو مفيد في ميكروبات المعدة ، ولكنه أيضًا السبب الأكثر شيوعًا لالتهاب المعدة المزمن وقرحة المعدة والاثني عشر (الشكل 4.11). وقد أظهرت الدراسات ذلك أيضًا جرثومة المعدة يرتبط بسرطان المعدة. 12 جرثومة المعدة غير معتاد إلى حد ما في قدرته على البقاء في بيئة شديدة الحموضة في المعدة. ينتج اليورياز والإنزيمات الأخرى التي تعدل بيئته لجعله أقل حمضية.

يلخص الجدول 4.6 خصائص الأجناس الأكثر صلة إكلينيكيًا من Epsilonproteobacteria.

فئة Epsilonproteobacteria
مثال جنس علم الصرف المجهري مميزات خاصة
كامبيلوباكتر قضيب حلزوني الشكل سالب الجرام الهوائية (microaerophilic) غالبًا ما تصيب الدجاج وقد تصيب البشر عن طريق اللحوم غير المطبوخة جيدًا ، مما يتسبب في التهاب الأمعاء الشديد
هيليكوباكتر قضيب حلزوني الشكل سالب الجرام يمكن للبكتيريا الهوائية (microaerophilic) أن تدمر البطانة الداخلية للمعدة ، مما يتسبب في التهاب المعدة المزمن والقرحة الهضمية وسرطان المعدة

تأكد من فهمك

الحواشي

    سي آر ووز. "التطور البكتيري". مراجعة ميكروبيولوجية 51 لا. 2 (1987): 221 - 271. H. Reichenbach. "Myxobacteria ، منتجو المواد الحيوية النشطة بيولوجيًا." مجلة علم الأحياء الدقيقة الصناعية والتكنولوجيا الحيوية أمبير 27 لا. 3 (2001): 149-156. S. Suerbaum ، P. Michetti. "هيليكوباكتر بيلوري عدوى." نيو انغلاند جورنال اوف ميديسين 347 لا. 15 (2002): 1175-1186.

بصفتنا مشاركًا في Amazon ، فإننا نكسب من عمليات الشراء المؤهلة.

هل تريد الاستشهاد بهذا الكتاب أو مشاركته أو تعديله؟ هذا الكتاب هو Creative Commons Attribution License 4.0 ويجب أن تنسب OpenStax.

    إذا كنت تعيد توزيع هذا الكتاب كله أو جزء منه بتنسيق طباعة ، فيجب عليك تضمين الإسناد التالي في كل صفحة مادية:

  • استخدم المعلومات أدناه لتوليد اقتباس. نوصي باستخدام أداة استشهاد مثل هذه.
    • المؤلفون: نينا باركر ، مارك شنيغورت ، آنه هيو ثي تو ، فيليب ليستر ، بريان إم فورستر
    • الناشر / الموقع الإلكتروني: OpenStax
    • عنوان الكتاب: Microbiology
    • تاريخ النشر: 1 نوفمبر 2016
    • المكان: هيوستن ، تكساس
    • عنوان URL للكتاب: https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction
    • عنوان URL للقسم: https://openstax.org/books/microbiology/pages/4-2-proteobacteria

    © أغسطس 20 ، 2020 OpenStax. محتوى الكتاب المدرسي الذي تنتجه OpenStax مرخص بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0. لا يخضع اسم OpenStax وشعار OpenStax وأغلفة كتب OpenStax واسم OpenStax CNX وشعار OpenStax CNX لترخيص المشاع الإبداعي ولا يجوز إعادة إنتاجه دون الحصول على موافقة كتابية مسبقة وصريحة من جامعة رايس.


    القسم 7: بوريليا بورجيندورفيري بروتينات السطح الخارجي ولقاح محتمل

    ب. بورغندورفيري لديه جينوم صغير نسبيًا ، ومع ذلك يمكن أن يغير بشكل كبير تعبير ذلك الجينوم. هذا هو أحد الأسباب الأخرى التي تجعل الجهاز المناعي يعاني من مشكلة في القضاء على العدوى. حتى لو وجد الجهاز المناعي أجسامًا مضادة لواحد من ب. بورغندورفيري بروتينات السطح الخارجي (Osp) ، قدرة البكتيريا على تغيير تعبير هذا البروتين بسرعة تعني أنه يمكن أن يقضي على فعالية الجسم المضاد & # 9112 & # 93. هذا أيضًا أحد الأسباب التي تجعل من الصعب جدًا إنشاء لقاح يحرض الجسم البشري على إنتاج الأجسام المضادة لمكافحة العدوى المحتملة عن طريق ب. بورغندورفيري. كان التحدي لإنشاء لقاح هو العثور على بروتين يتم التعبير عنه باستمرار وبالتالي يكون هدفًا لمولدات المضادات. تم التعبير عن بروتين سطح خارجي واحد ، OspA ، بشكل مستمر أثناء وجوده في المعي المتوسط ​​للقراد. يُعتقد أنه مسؤول عن هجرة البكتيريا من الأمعاء الوسطى إلى الغدد اللعابية عندما يتغذى القراد. بمجرد دخول البكتيريا إلى الجسم ، لم يعد لها استخدام للبروتين ويتم تنظيمها. وبالتالي فإن لقاحًا لهذا البروتين يمكن أن يدمر البكتيريا. نظرًا لأن البروتين يتم التعبير عنه فقط أثناء وجوده في المعى الأوسط للقراد ، فإن الأجسام المضادة المضاد لـ OspA يجب أن تنتقل إلى القراد وتدمير البكتيريا قبل أن تنتقل إلى الغدد اللعابية & # 9113 & # 93.


    تم بالفعل إنتاج لقاحين باستخدام OspA وطرحهما في السوق ، ولكن تم إخراج كلاهما من السوق بعد أربع سنوات. تم إصدار الدواء الأول ، LYMErix ، في عام 1998 وأظهر فعالية بنسبة 76 ٪ ضد مرض لايم بثلاث جرعات. الثاني ، Imulyme ، الذي تم إنتاجه بعد LYMErix تم العثور على فعالية بنسبة 92 ٪ ضد مرض لايم. كان سبب التوقف عن اللقاحات متعلقًا بالمسائل المالية أكثر من فعالية اللقاح أو سلامته. كانت المشكلة الأولى تتعلق بالطلب الصغير نسبيًا على اللقاح. كان لهذا علاقة بالمواقع الجغرافية المحدودة للقراد الذي يحتوي على البكتيريا (يقتصر على الساحل الشرقي في الولايات المتحدة) ، وأن اللقاح تم تسويقه فقط للأشخاص في المهن عالية الخطورة وليس فقط كإجراء وقائي عام. ثانيًا ، كانت هناك مخاوف لا أساس لها بشأن سلامة اللقاح. كانت هناك تقارير عن الآثار الجانبية للقاح التهاب المفاصل المناعي الذاتي وجادل البعض بأن الآثار طويلة المدى لا تزال غير معروفة. تم إنشاء لجنة سلامة FDA في عام 2001 للتحقيق في هذه الادعاءات ووجدت أن معدل الإصابة بالتهاب المفاصل المناعي الذاتي لم يكن أعلى في الأشخاص الذين تم تلقيحهم ثم في المعدل الخلفي في الأشخاص غير الملقحين. على الرغم من ذلك ، كانت هناك مجموعات مناهضة للقاح استمرت في تحدي سلامة اللقاح ورفعت دعاوى قضائية لحظره. سحبت شركة Imulyme لقاحها سريعًا من السوق بسبب الطلب المحدود & # 9113 & # 93. بعد وقت قصير من سحب LYMErix لقاحها بسبب تزايد الدعاوى القضائية وتناقص الطلب على اللقاح. منذ ذلك الحين لم يتم إطلاق أي لقاح آخر ضد OspA.


    كلمات لتعرف

    مسببات الحساسية: مادة غريبة تسبب رد فعل تحسسي في الجسم.

    الخلايا البائية: تنتج الخلايا في نخاع العظام التي تفرز الأجسام المضادة.

    استجابة مناعية: إنتاج الأجسام المضادة استجابة لمواد غريبة في الجسم.

    حصانة: حالة القدرة على مقاومة آثار مرض معين.

    تحصين: عملية جعل الشخص قادرًا على مقاومة تأثيرات مستضدات أجنبية معينة.

    تلقيح: لإدخال مستضد غريب في الجسم من أجل تحفيز إنتاج الأجسام المضادة ضده.

    الأجسام المضادة وحيدة النسيلة: أجسام مضادة متطابقة تنتجها خلايا مستنسخة من خلية واحدة.

    البروتينات: جزيئات كبيرة ضرورية لبنية وعمل جميع الخلايا الحية.

    مصل: تحضير كائن حي دقيق ضعيف أو مقتول لمرض معين يتم إعطاؤه لتحفيز إنتاج الأجسام المضادة.

    يوجد IgD بكميات صغيرة في الدم. توجد هذه الفئة من الأجسام المضادة في الغالب على سطح الخلايا البائية والخلايا # x2014 التي تنتج وتطلق الأجسام المضادة. يساعد IgD الخلايا البائية في التعرف على مستضدات معينة.

    توجد الأجسام المضادة IgE بكميات صغيرة في المصل (الجزء المائي من سوائل الجسم) وهي مسؤولة عن تفاعلات الحساسية. يمكن أن يرتبط IgE بسطح خلايا معينة تسمى الخلايا البدينة ، والتي تحتوي على مواد كيميائية قوية ، بما في ذلك الهيستامين. (الهيستامين عبارة عن مواد يتم إطلاقها أثناء تفاعل الحساسية. تتسبب في تمدد الشعيرات الدموية وتقلص العضلات وإفراز العصارات المعدية.) عندما يرتبط أحد مسببات الحساسية مثل حبوب اللقاح بجسم مضاد IgE الخاص به ، فإنه يحفز إطلاق الهيستامين من الصاري زنزانة. يسبب الهستامين المهيج أعراض رد الفعل التحسسي ، مثل سيلان الأنف والعطس وتورم الأنسجة.

    يمكن استخدام الاختبارات التي تكشف عن وجود أجسام مضادة معينة في الدم لتشخيص أمراض معينة. توجد الأجسام المضادة عندما تثير المستضدات تفاعلًا مناعيًا في مصل الاختبار.


    لماذا ينتشر SARS-CoV-2 بهذه السهولة؟

    ما هي السمات الهيكلية لفيروس SARS-CoV-2 التي تسمح له بمهاجمة الخلايا البشرية والانتشار بكفاءة؟ نجمع بعض الأدلة الرئيسية الناشئة.

    قد تفسر رؤى جديدة حول بنية فيروس كورونا الجديد سبب انتشاره بسرعة كبيرة بين البشر.

    تستند جميع البيانات والإحصاءات إلى البيانات المتاحة للجمهور في وقت النشر. قد تكون بعض المعلومات قديمة. زرنا محور فيروس كورونا واتبعنا صفحة التحديثات الحية للحصول على أحدث المعلومات حول وباء COVID-19.

    تسبب فيروس كورونا الجديد ، المسمى SARS-CoV-2 ، في أكثر من 168000 إصابة على مستوى العالم ، مما أدى إلى الحالة الصحية COVID-19.

    في محاولة لفهم طبيعة هذا الفيروس شديد العدوى ، أجرى الباحثون مقارنات مع فيروس كورونا السارس (SARS-CoV) - العامل المسبب لمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة ، والمعروفة باسم سارس.

    يشترك SARS-CoV و SARS-CoV-2 بنسبة 86 ٪ من نفس التسلسل الجيني. اعتبر السارس "أول وباء في القرن الحادي والعشرين" لأنه انتشر بسرعة من قارة إلى أخرى ، مما تسبب في أكثر من 8000 إصابة في 8 أشهر - مع نسبة 10٪ من الوفيات.

    ومع ذلك ، فإن SARS-CoV-2 ينتشر بشكل أسرع. في عام 2003 ، حدثت 8098 حالة سارس ، مع 774 حالة وفاة ، في غضون 8 أشهر. على النقيض من ذلك ، في غضون شهرين من بدء تفشي فيروس كورونا الجديد SARS-CoV-2 ، أصاب أكثر من 82000 شخص ، مما تسبب في أكثر من 2800 حالة وفاة.

    إذن ما الذي يجعل الفيروس التاجي الجديد أكثر عدوى؟ نلقي نظرة على بعض أحدث الأدلة التي تساعد في الإجابة على هذا السؤال.

    على وجه التحديد ، قامت بعض الدراسات الجينية بالتحقيق في التركيب المجهري للفيروس ، وبروتين أساسي على سطحه ، ومستقبل في الخلايا البشرية قد يفسر بشكل جماعي سبب هجوم الفيروس وانتشاره بسهولة.

    يوصي مركز السيطرة على الأمراض (CDC) الأشخاص بارتداء أقنعة الوجه القماشية في الأماكن العامة حيث يصعب الحفاظ على التباعد الجسدي. سيساعد هذا في إبطاء انتشار الفيروس من الأشخاص الذين لا يعرفون أنهم مصابون به ، بما في ذلك أولئك الذين لا تظهر عليهم أعراض. يجب على الناس ارتداء أقنعة الوجه القماشية مع الاستمرار في ممارسة التباعد الجسدي. تعليمات صنع الأقنعة في المنزل متوفرة هنا. ملحوظة: من الأهمية بمكان أن يتم حجز الأقنعة الجراحية وأجهزة التنفس N95 للعاملين في مجال الرعاية الصحية.

    بروتينات سبايك هي ما تستخدمه فيروسات كورونا لربط غشاء الخلايا البشرية التي تصيبها. يتم تنشيط عملية الربط بواسطة إنزيمات خلوية معينة.

    ومع ذلك ، فإن SARS-CoV-2 له بنية محددة تسمح له بالربط بإحكام أكثر بـ 10 مرات على الأقل من بروتين السنبلة المقابل لـ [SARS-CoV] بمستقبل الخلية المضيفة المشترك.

    يرجع هذا جزئيًا إلى حقيقة أن بروتين سبايك يحتوي على موقع يتعرف على إنزيم يسمى الفورين ويتم تنشيطه.

    الفورين هو إنزيم الخلية المضيفة في أعضاء بشرية مختلفة ، مثل الكبد والرئتين والأمعاء الدقيقة. حقيقة أن هذا الإنزيم يتواجد في جميع هذه الأنسجة البشرية يعني أن الفيروس يمكن أن يهاجم عدة أعضاء في وقت واحد.

    أظهرت بعض الدراسات أن SARS-CoV والفيروسات التاجية في نفس العائلة ليس لهما نفس موقع تنشيط الفورين.

    يقول الباحثون إن "موقع الانقسام الشبيه بالفورين" الذي تم اكتشافه مؤخرًا في بروتينات السارس- CoV-2 السنبلة قد يفسر دورة الحياة الفيروسية ومدى إمراضية الفيروس.

    قام البروفيسور غاري ويتاكر ، عالم الفيروسات في جامعة كورنيل ، في إيثاكا ، نيويورك ، بفحص بروتين سبايك لفيروس كورونا الجديد في ورقة جديدة ، تنتظر مراجعة الأقران.

    "[موقع تنشيط الفورين] يحدد الفيروس بشكل مختلف تمامًا عن السارس ، من حيث دخوله إلى الخلايا ، وربما يؤثر على استقرار الفيروس وبالتالي انتقاله."

    - البروفيسور غاري ويتاكر

    أيدت دراسات أخرى فكرة أن موقع انشقاق الفورين هو ما يجعل السارس- CoV-2 ينتقل بكفاءة وسرعة.

    رسم الباحثون أوجه تشابه بين فيروس SARS-CoV-2 وفيروسات إنفلونزا الطيور ، مشيرين إلى أن بروتينًا يسمى الهيماجلوتينين في الإنفلونزا يعادل بروتين السارس- CoV-2 ، وأن مواقع تنشيط الفورين قد تجعل هذه الفيروسات شديدة الإمراض.

    بروتينات سبايك ومواقع تنشيط الفورين ليست القصة الكاملة ، ومع ذلك: تحتوي الخلية البشرية أيضًا على عناصر تجعلها عرضة للفيروس التاجي الجديد.

    يحتاج بروتين السنبلة إلى الارتباط بمستقبل في الخلايا البشرية يسمى الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE2). أظهرت الأبحاث أن ACE2 يسمح لـ SARS-CoV-2 بإصابة الخلايا البشرية.

    علاوة على ذلك ، يرتبط SARS-CoV-2 بـ ACE2 مع تقارب أعلى من الفيروسات التاجية الأخرى ، وهذا جزء من سبب ارتباط SARS-CoV-2 بإحكام أكبر 10 مرات بالخلايا المضيفة مقارنة بـ SARS-CoV.

    تعتبر الاعتبارات المذكورة أعلاه مهمة لأنها تقترح طرقًا مختلفة لاستهداف فيروس كورونا الجديد وحجبه ، حيث يندفع الباحثون لإنشاء لقاحات وعلاجات.

    على سبيل المثال ، قد تكون مثبطات الفورين وسيلة علاجية صالحة لمعالجة SARS-CoV-2 ، كما اقترح بعض الخبراء.

    ولكن نظرًا لأن الإنزيمات الشبيهة بالفورين هي مفتاح للعديد من العمليات الخلوية المنتظمة ، فمن المهم ألا تعمل هذه المثبطات بشكل منهجي وتسبب السمية.

    حث الباحثون على وجه التحديد ، على أن مثبطات الجزيئات الصغيرة أو تلك التي تنشط عن طريق الفم ، "التي يمكن أن تُعطى عن طريق الاستنشاق [...] تستحق اختبارها بسرعة لتقييم تأثيرها المضاد للفيروسات ضد [SARS-CoV-2]".

    وفي الوقت نفسه ، قد يكون حجب مستقبلات ACE2 حلاً آخر قابل للتطبيق. يمكن أن يؤدي القيام بذلك إلى منع الفيروس التاجي من اختراق الخلايا.

    في الواقع ، أظهرت دراسة جديدة أن استخدام الأجسام المضادة من أربعة فئران تم تحصينها ضد فيروس SARS-CoV قلل من الإصابة بفيروس نموذجي يحتوي على بروتينات السارس- CoV-2 المرتفعة.

    تم تقليل الإصابة بنسبة 90٪ في مزارع الخلايا.

    للحصول على تحديثات حية حول آخر التطورات المتعلقة بفيروس كورونا الجديد و COVID-19 ، انقر فوقهنا.

    للحصول على معلومات حول كيفية منع انتشار فيروس كورونا ، هذا صفحة مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) يقدم المشورة.