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趋化作用名词解释(简述什么是趋化作用?)

更新:2022-10-23 00:30编辑:bebe归类:中医养生人气:52

简述什么是趋化作用?

趋化性(Chemotaxis,)亦被称为化学趋向性,生物对外界环境中的化学物质刺激所产生的趋向性反应。指身体细胞、细菌及其他单细胞、多细胞生物依据环境中某些化学物质而趋向的运动,这对细菌寻找食物(如葡萄糖)十分重要,细菌以此趋进有较高食物分子浓度的地方,或远离有毒(如苯酚)的地方。

在多细胞生物中,趋化性对其发展和其他正常功能一样不可或缺。另外,已证实此机制会在癌细胞移转中被破坏掉。

正趋化性指趋向较高化学物质浓度的运动,而负趋化性则相反。

趋化作用的名词解释

1.昆虫的趋性主要有趋光性和趋化性两种。昆虫对光产生向着光源方向活动的反应,称为趋光性。各种昆虫对不同光波有不同的反应。大多数夜出性昆虫 (如夜蛾、螟蛾)、地下害虫 (如蝼蛄)以及叶蝉、飞虱、金龟甲等对灯光 (特别是短波光线)表现出正趋性。对雄蛾有引诱作用等。

2.昆虫趋光性和趋化性对害虫测报和防治 (灯光诱杀、化学诱杀、性引诱、驱避剂使用等)具有重大意义。

趋化性是指

昆虫对外界刺激所产生的定向反应,称为趋性。昆虫的趋性主要有趋光性和趋化性两种。

昆虫对光产生向着光源方向活动的反应,称为趋光性。

昆虫对于化学物质的刺激而产生的反应行为称为趋化性。

昆虫趋光性和趋化性对害虫测报和防治 (灯光诱杀、化学诱杀、性引诱、驱避剂使用等)具有重大意义。

简述什么是趋化作用

阴性趋化效应是靶细胞由趋化因子浓度高的部位向低的部位移动的现象。趋化因子是指能够吸引白细胞移行到感染部位的一些低分子量(多为8-10KD)的蛋白质(如IL-8、MCP-1等),在炎症反应中具有重要作用。趋化因子的主要作用是趋化细胞的迁移,细胞沿着趋化因子浓度增加的信号向趋化因子源处的迁徙。

属于趋化因子的蛋白质不仅因为他们能够趋化吸引细胞, 而且还其基于其结构特点。趋化因子的分子量小, 多为8至10千道尔顿。他们大约有20-50%的序列完全相同; 也就是说他们分享基因序列和氨基酸序列。趋化因子还拥有保守的氨基酸,对其创造自己的三维或三级结构尤为重要。在大多数情况下,四个半胱氨酸残基形成两对双硫键以构成趋化因子的特殊结构。

下列属于趋化作用的是

补体系統中由C567形成的活化复合物具有最强的趋化作用。

既有趋化作用又可

一、趋性

趋性是指昆虫对某种刺激所表现出来的定向活动.最常见的趋性有:

趋光性:大多数夜出性的昆虫对短波光有强烈的趋性.因此,我们常用黑光灯进行诱集;蚜虫对黄色的光有趋性,所以在菜田中可用黄板进行诱杀.

趋化性是指昆虫对某种化学物质具有趋性.在菜田中,你看菜粉蝶总是在甘兰菜上飞来飞去,原来它们对十字花科蔬菜中含有的芥子油有强烈的趋性.近年来科学家们根据雄虫能在很远的地方闻到雌虫所散发出的性外激素气味的道理,研制出很多害虫的性诱剂,利用雄虫的这种趋性来引诱和消灭它们.

二、食性

昆虫取食的习性叫食性.昆虫的食性可有两种不同的分法.如果按昆虫取食食物的性质将它们分为:

植食性:以植物的各部分为食物的昆虫,这类昆虫约占全部昆虫的40~50%,如:粘虫、棉铃虫、麦蚜等.

肉食性:以其它动物为食物的昆虫,如:瓢虫、草蛉、各种寄生蜂等.

腐食性:以动物的尸体、粪便、腐败的植物为食料的昆虫,如苍蝇、屎克郎等.

杂食性:是指象蟑螂一样既吃植物性食物,又吃动物性食物的昆虫.

食性

如果按昆虫取食食物范围的广狭来划分,可将昆虫分为:

多食性:可在不同科的植物上取食的昆虫,如棉铃虫可为害几十个科的200多种植物.

寡食性:只在一科植物上取食的昆虫,如菜粉蝶和小菜蛾只在十字花科不同属的植物上生活.

单食性:而只能在一种植物上或者与它亲缘关系很近的几个种上取食的昆虫,例如梨大食心虫,只在梨属的植物上取食为害,绿豆象只为害绿豆,豌豆象只为害豌豆等.

三、假死性

有些昆虫,例如很多甲虫,当受到震动时,立即呈麻痹状态,从树上掉到地下,这种习性叫假死性.在害虫防治中,人们常常利用它们的假死习性,将它们集中消灭.

四、群集性和迁飞性

一种昆虫的大量个体聚集在一起的现象叫群集性.

昆虫群集在一起有两种情况:第一种是临时性的,象舟形毛虫从卵块中刚刚孵化出来的低龄幼虫,群集生活,高龄以后四散为害.另一种是持久性的.例如东亚飞蝗,它们的群集性是受遗传基因控制的,从小到大,它们总是生活在一起.

还有的昆虫,象燕子一样有规律的飞来飞去,叫迁飞性昆虫.如粘虫,每年秋天飞到南方越冬,第二年春天再飞回北方,周而复始.在我国,许多农林害虫都具有迁飞性.例如,为害水稻的稻纵卷叶螟,为害作物根颈的小地老虎等等.

五、保护色和拟态

昆虫生活的世界是一个危机四伏的世界.为了能够生存下去,昆虫在漫长的演化道路上进化了一些其它保护自己的绝招,其中的一项就是具有保护色.在生长季节草地上的蚂蚱是绿色的,而当草叶枯黄后,蚂蚱的颜色也随之改变成与枯草一样的枯黄色.还有的昆虫,既有保护色,又能配合自己的体型和环境背景来保护自己.如尺蛾的幼虫、枯叶蝶的成虫、竹节虫等 .

有些昆虫既有保护色,又有与背景形成鲜明对照的体色,叫警戒色.当有敌害时,突然展开吓它一跳,可以吓跑胆小的敌人.

昆虫有时也可以"模拟"其它动物的姿态来保护自己,这种现象叫"拟态".这是一只食蚜蝇,它的外形与蜜蜂非常相像,虽然它没有螫针来保护自己,但那些领教过蜜蜂厉害的动物一见到它,马上想起了蜜蜂,远远地躲开了.在昆虫世界中,并不是食蚜蝇有意要学蜜蜂的样子,而是在长期的进化过程中,在自然选择下,它们朝着有利的特征发展的结果.

具有趋化作用的是

C3是一种β球蛋白,是补体中含量最多,最重要的一个组分。它是补体两条主要激活途径的中心环节,有重要的生物活性作用。C3在肝脏产生,亦可产生于人胚肝细胞组织培养液中。C3可被C3转化酶分解为C3a和C3b。C3a是一种生物活性很强的多肽,具有过敏毒素和中性白细胞趋化作用。C3b固定在红细胞表面,参与溶血反应

哪种成分具有趋化作用

2020年新年伊始,新型冠状病毒蔓延中华大地,酒精、84消毒液这些普通消毒用品一度成为紧俏商品。莫慌,我们的身体在几百万年前就演化出了一个微型而功能强大的84消毒液工厂,它就是血液里的一类免疫细胞——中性粒细胞。不过,随着研究的深入,人们发现,如果在错误的时间和错误的地点被激活,原本保护人类的中心粒细胞也会反噬机体,掀起令人闻之色变的炎症风暴。

以下回答来源于《返朴》作者:贺文辉(陆军军医大学基础医学院生物化学与分子生物学教研室)

人体里的蜘蛛侠

中性粒细胞(neutrophil)来源于骨髓,虽然直径仅约10-20微米,但是数量极为庞大——人体每分钟大约可以形成8百万个中性粒细胞。它就像一个不规则的圆球,中心有杆状或分叶状的细胞核,叶与叶之间“藕断丝连”;成熟后还会有一个小的高尔基体、一些线粒体和几个核糖体或粗糙的内质网,让其功能更加完备。

中性粒细胞结构图 |

图片来源https://www.wisegeek.com/what-is-a-neutrophil-granulocyte.htm#neutrophil

在中性粒细胞的胞质中,散布着如满天星一般既不嗜碱也不嗜酸的中性细颗粒,大小仅为0.2~0.4微米。不要小瞧这些颗粒,这可是中性粒细胞的秘密武器。它们富含多种酶类——初级颗粒中含有髓过氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)、溶菌酶(lysozyme)、弹性蛋白酶、组织蛋白酶B等;次级颗粒中含有溶菌酶、胶原酶和铁结合蛋白(乳铁传递蛋白)——这些丰富的酶类参与了细胞的吞噬与消化[1]。发现这一秘密的是俄国生物学家埃黎耶·梅契尼可夫 (Élie Metchnikoff),他因此斩获了1908年的诺贝尔医学奖。而且,在探索相关酶类的过程中,他意外发现了益生菌,并证实了酸奶中富含的益生菌进入体内后可以促进释放上述酶类,进而促进细胞吞噬与消化。由此,酸奶在欧洲受到大力推广,逐渐成为人们日常畅享的饮品之一。

2004年,德国马克斯普朗克研究所的Volker Brinkmann等人发现,中性粒细胞竟然如同蜘蛛侠,能够“吐丝结网”,而且这个网威力无比,不但可以诱捕病原体屏障,限制其播散和炎性介质的扩散,还可以发挥抗菌作用,直接杀灭病原体,并通过自己“网络交通”促进各种抗菌因子迅速集中在感染部位,有效发挥作用[2]。Brinkmann称其为中性粒细胞胞外诱捕网NETs(neutrophil extracellular traps)。这一发现开辟了中粒细胞系研究的一个新领域[3]。

NETs荧光显微镜图(40倍镜)绿色为NETs,蓝色为细胞核[19]

歼灭行动

中性粒细胞是各类病毒、病菌的杀手,就算令人闻之色变的新冠病毒也无法与之抗衡。那么中性粒细胞怎么展开歼灭行动的呢?

当病原体进入人体后,会被“岗哨”淋巴细胞打上标签——抗体。注意!有一波神奇的操作:有的标签还自带“调味剂”,也就是调理素,能让病原体相对中性粒细胞口感变得更“美味”,让后续的吞噬作用更加强大高效。

冲破岗哨的病原体开始侵染组织,此时,中性粒细胞还在血液中巡视。那么问题来了,中性粒细胞是如何冲破血管屏障来歼灭病原体的呢?这就要提到标签的神奇之处了——中性粒细胞一旦侦查到带有标签的病原体,就会减速,在粘附分子的辅助下,粘附于病原体所在区域的血管内壁上,然后在其他交联分子的作用下,穿过细胞之间的紧密连接,浸润到受感染的组织,与病原体展开正面对决[4]。

聪明的中性粒细胞绝不给病原体任何逃脱的机会,它用吞噬体的囊泡将病原体团团包裹,接着对其进行严格的消毒,消毒的工具就是大家最熟悉的84消毒液。

我们都知道,84消毒液是一种含氯消毒剂,主要成分是次氯酸钠 。次氯酸钠是一种强电解质,遇水则电离成次氯酸根离子(ClO-),次氯酸根可以与病毒外壳或细菌的细胞壁结合,并发生氧化还原作用,使病毒、病菌裂解。次氯酸根离子进一步水解生成次氯酸,而次氯酸由于分子较小,很容易扩散到细菌表面,穿透细胞壁细胞膜,使菌体内的酶类因氧化而失去活性;同时,次氯酸分解产生新生态氧[O],极具氧化性,可以破坏蛋白质的结构,导致机体DNA复制失败,不能进行繁殖,机体丧失功能,最终失去感染能力[5]。

巧的是,中性粒细胞内有一种超级高效的“84消毒液”——次氯酸工厂。在这个小小的工厂中,髓过氧化物酶与过氧化氢(H2O2)共同与氯离子发生氧化反应,产生次氯酸。其中,髓过氧化物酶来源于中性粒细胞,过氧化氢是细胞吸收的氧(O2)通过线粒体膜结合酶(NADPH酶)转换而来的氯离子则是由体内物质代谢产生的。而它们的产品次氯酸则是一种毒性最强、丰度最高的氧化剂,可迅速攻击人体内多种生理学相关的分子,包括氨基酸、核苷酸、多烯酸、抗坏血酸、硫醇、硫醚和胺类等。这个超级迷你版的消毒工厂生产规模极为惊人,科学家做了一个定量分析,在2小时的孵育时间内,106个活化的中性粒细胞可以产生约 2×10-7 mol 次氯酸,这些次氯酸足以在几毫秒内破坏 1.5 亿个大肠杆菌[6]!

那么这种消毒液到底能否杀灭这次疫情的幕后黑凶新型冠状病毒呢?答案当然是肯定的,新冠病毒外形看似复杂,但其实与其他病毒结构相似,主要由两部分构成:外层是由蛋白质组成的衣壳包被,内层主要是遗传物质(核酸)。因此,次氯酸对其有极强的杀伤作用,也是中性粒细胞能抗衡新冠病毒的制胜法宝。

不过,新冠病毒在体内复制能力极强,给中性粒细胞造成了超负荷的工作量,漏网的新冠病毒就会趁机转移到组织继续增殖,攻击我们的器官。此外,新冠病毒还会引起机体体内细胞因子不受控地大量释放,导致系统性炎症,出现过度免疫现象,即“细胞因子风暴(cytokine storm)”。因此我们需要给病人使用抗感染药物。

冠状病毒结构图 | 图片来自Wikipedia@scientificanimations

提到了84消毒液,不得不提起它的发现者,法国化学家贝托莱伯爵(Claude Louis Berthollet,1748-1822)。不过,最初他的发现并不是用于消毒杀菌,而是用于工业漂白。1820年,法国工业促进会开出1500法郎的高额赏金,悬赏既可以避免尸体腐烂又可以分离动物腹膜的人。化学家拉巴拉克(Antoine-Germain Labarraque,1777-1850)在贝托莱伯爵研发的次氯酸钾溶液基础上,将原本的钾碱液替换成廉价的氢氧化钠,生成了次氯酸钠,既可以除臭又可以防腐,并将其命名为拉巴拉克水 (Eau de Labarraque),最终拿到了这笔丰厚的奖金。不过令他声名大噪的事件是1824年法国国王路易十八因死于坏疽病,死后尸体发臭,拉巴拉克用浸泡氯化水的床单成功去除了臭味,获得了法国科学院的大奖。而在1832年的巴黎霍乱瘟疫中,拉巴拉克水第一次在人类瘟疫史上发挥了关键作用。

言归正传,经过一番消毒后,病原体已经元气大伤,此时,中性粒细胞迅速激活其膜上NADPH 氧化酶产生大量氧自由基(如超氧阴离子)、羟自由基,并通过脱颗粒作用释放秘密武器——多种蛋白酶,同时分泌各种趋化因子,诱导其它免疫细胞进入感染部位集中歼灭病原体,整个过程快、准、稳,一气呵成[7]。战争过后,战场上一片狼藉,如果我们发现伤口化脓,那就是中性粒细胞杀伤病原体留下的痕迹。当然,由于中性粒细胞占白细胞比例不同,其歼灭能力也有差异,比如成年人的正常比例是50%-70%,而6岁以下儿童则为20%-40%,这也就是儿童抵抗病毒的能力低于成年人的原因之一。另外,不同的物种中性粒细胞的占比也不同,比如马大约50%,牛、绵羊、实验性啮齿动物仅20~30%。

疫情缓和,援鄂的医疗工作者凯旋了。然而,完成歼灭行动的中性粒细胞并没有这样的幸运,由于储存的能量有限,既不能再补充也不能再分裂,因此,中性粒细胞的寿命很短,在结缔组织仅能存活2~3天。杀死病原体后,中性粒细胞慢慢变得偏平,粘附于基质,静待最后的绽放。此刻胞内颗粒如星星之火开始激活,细胞核染色质去浓缩化,分叶核消失,颗粒膜与核膜融合,颗粒内蛋白和染色质混合,最后,细胞膜破裂,附着颗粒蛋白的染色质纤维被释放到胞外[8]。犹如烟火般悲壮,华美似蜘蛛侠吐出的丝网。这丝网威力无比,能捕捉未来过路的病原体——这就是本文开头介绍的中性粒细胞胞外诱捕网NETs。

随着对NETs的深入研究,人们发现,NETs参与了多种疾病的病理进程,且几乎在肿瘤发展与进展的每一个阶段中都发挥了关键作用。有科学家认为,NETs是一把双刃剑——它的功能不仅限于捕捉病原体——已有的实验证据表明:NETs形成和清除失衡是诱发自身免疫性疾病的原因之一,包括系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、白塞氏病等[9-10]。另外有报道NETs细胞外DNA具有细胞毒性和血栓形成效应,是炎症和血栓形成的桥梁[11]。不过,对NETs在免疫、炎症、血栓、癌症中的病理生理作用的认知,为针对NETs的靶向抑制物研制以及相关疾病的治疗提供了一个崭新的方向。

小体积,大潜能

随着人类对中性粒细胞的认知不断加深,科学家发现中性粒细胞不仅是一个“钢铁直男”,而且是一个“大暖男”:它可以与T细胞相互作用,促进血管生长,确保胎盘的正常发育,呵护着每个孕妈妈。遗憾的是,患有先兆子痫的女性的中性粒细胞则不能与T细胞相互作用,孕期会出现头痛、眼花、恶心、呕吐、上腹不适等症状[12]。伦敦大学玛丽皇后学院的Nadkarni等人通过相关研究证实,中性粒细胞有望成为一种妊娠并发症的潜在治疗靶点[13]。

对过敏性鼻炎、过敏性哮喘的患者来说,中性粒细胞也是重要的救兵。在一项新的研究中,来自英国帝国理工学院、苏格兰格拉斯哥大学、西班牙瓦伦西亚大学和比森癌症研究所的研究人员以HDM(屋尘螨)诱导的过敏性气道疾病为模型,证实当中性粒细胞耗竭后,会诱发辅助性T细胞2型(Th2)炎症,导致上皮重塑,加剧气道阻力,并发现中性粒细胞在限制TH2过敏性气道炎症中发挥着意想不到的调节作用[14]。

遗憾的是,如果中性粒细胞在错误的地方或错误的时间被激活,就会变成“黑蜘蛛”。原本用来消灭入侵病原体的机制同样会破坏健康的组织,比如中性粒细胞会通过诱导平滑肌细胞死亡进而加重动脉粥样硬化[15]。此外,在急性主动脉夹层发生后,中性粒细胞会大量增殖,释放IL-6(白介素6)和MMP-9(基质金属蛋白酶9),促进急性主动脉夹层发生之后的外膜炎症反应进程,最终导致夹层的扩展和破裂[16]。

随着疫情全球蔓延暴发,多国家、多领域的科学家都投入新型冠状病毒的研究,来自武汉大学中南医院的最新研究结果首次披露了死亡患者的病程特征,发现死亡患者的中性粒细胞计数持续增加,提示病毒诱导的细胞因子风暴引起嗜中性粒细胞的增多,相关研究于2月7日在线发表在JAMA杂志上[17]。还有很多一线专家通过分析新冠肺炎患者的临床特征,一致发现肺炎患者,特别是重症肺炎患者,他们的众多炎症因子(如IL-6、TNF等)显著增高[18] 。也就是说, 这些因子的急剧增多引发的细胞因子风暴始终是冠状病毒及其他严重感染患者疾病进展及死亡的重要推手之一,其中免疫细胞(T细胞、巨噬细胞和NK细胞)快速增殖并高度活化是主要的原因,而中性粒细胞也参与了这些因子的释放与发生过程,但具体的机制还需要进一步深入的研究。

细胞因子风暴发生过程[20]

不过,西班牙马德里国立心血管病研究中心 (CNIC) 的科学家们最近发现,中性粒细胞拥有一种特殊的修复系统,可以逐渐降低它们发动毒性攻击的能力。另外,随着年龄的增长,中性粒细胞会在损害健康组织之前通过这一修复系统消除颗粒中的有毒物质,使攻击性能力丧失,堪比一场“红与黑蜘蛛侠”的较量。

Spider-Man 3 | http://www.impawards.com/2007/spider_man_three_ver4.html

I’ll Chase “COVID-19” Away

中性粒细胞作为人类最丰富的循环免疫细胞,当病原体威胁我们机体时,它们如同蜘蛛侠,第一个到达感染或炎症的“一线”,消除问题根源,并竭尽一生守住人体的第一道防御线,就像歌里唱的那样:

Dear my host:

I see your monsters, I see your pain.

I know your problems,I'll chase them away

I'll be your lighthouse I'll make it okay

And I'll be here like you were for me

So just trust me,let me in!

You've got the chance to see the light

I am neutrophil.

参考文献

[1] Delanghe J R, De Buyzere M L. In vivo effects of neutrophil enzymes on cardiac enzymes[J]. Clinical Chemistry, 2020(1):1.

[2] Bystrzycka W , Sieczkowska S , Manda-Handzlik A , et al. Influence of Different Bacteria Strains Isolated from Septic Children on Release and Degradation of Extracellular Traps by Neutrophils from Healthy Adults[J]. Advances in Experimental Medicine and Biology, 2018, 1108.

[3] Volker Brinkmann, Ulrike Reichard, Christian Goosmann, et al. Neutrophil Extracellular Traps Kill Bacteria[J]. Science, 303(5663):p.1532-1535.

[4] Yago T , Petrich B G , Zhang N , et al. Blocking neutrophil integrin activation prevents ischemia-reperfusion injury[J]. Journal of Experimental Medicine, 2015, 212(8):1267-1281.

[5] Wang, Zhizhen, Meng, Fangang, He, Xiang, et al. Optimisation and performance of NaClO-assisted maintenance cleaning for fouling control in membrane bioreactors[J]. Water Research, 53:1-11.

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[10] Jessica Cedervall, Anna-Karin Olsson. NETosis in cancer[J]. Oncoscience, 2015, 2(11):900-901.

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[15] Carlos Silvestre-Roig et al. Externalized histone H4 orchestrates chronic inflammation by inducing lytic cell death. Nature, 2019, doi:10.1038/s41586-019-1167-6.

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[20] Guo X Z J , Thomas P G . New fronts emerge in the influenza cytokine storm[J]. Seminars in Immunopathology, 2017.

趋化作用的原理

1944年,美国学者埃弗里等首先在肺炎双球菌中证实了转化因子是脱氧核糖核酸(DNA),从而阐明了遗传的物质基础。1953年,美国分子遗传学家沃森和英国分子生物学家克里克提出了DNA分子结构的双螺旋模型,这一发现常被认为是分子遗传学的真正开端。1955年,美国分子生物学家本泽用基因重组分析方法,研究大肠杆菌的T4噬菌体中的基因精细结构,其剖析重组的精细程度达到DNA多核苷酸链上相隔仅三个核苷酸的水平。这一工作在概念上沟通了分子遗传学和经典遗传学。关于基因突变方面,早在1927年马勒和1928年斯塔德勒就用 X射线等诱发了果蝇和玉米的基因突变,但是在此后一段时间中对基因突变机制的研究进展很慢,直到以微生物为材料广泛开展突变机制研究和提出DNA分子双螺旋模型以后才取得显著成果。例如碱基置换理论便是在T4噬菌体的诱变研究中提出的,它的根据便是DNA复制中的碱基配对原理。美国遗传学家比德尔和美国生物化学家塔特姆根据对粗糙脉孢菌的营养缺陷型的研究,在40年代初提出了一个基因一种酶假设,它沟通了遗传学中对基因的功能的研究和生物化学中对蛋白质生物合成的研究。按照一个基因一种酶假设,蛋白质生物合成的中心问题是蛋白质分子中氨基酸排列顺序的信息究竟以什么形式储存在DNA分子结构中,这些信息又通过什么过程从DNA向蛋白质分子转移。前一问题是遗传密码问题,后—问题是蛋白质生物合成问题,这又涉及转录和翻译、信使核糖核酸(mRNA)、转移核糖核酸(tRNA)和核糖体的结构与功能的研究。这些分子遗传学的基本概念都是在20世纪50年代后期和60年代前期形成的。分子遗传学的另一重要概念——基因调控在1960~1961年由法国遗传学家莫诺和雅各布提出。他们根据在大肠杆菌和噬菌体中的研究结果提出乳糖操纵子模型。接着在1964年,又由美国微生物和分子遗传学家亚诺夫斯基和英国分子遗传学家布伦纳等,分别证实了基因的核苷酸顺序和它所编码的蛋白质分子的氨基酸顺序之间存在着排列上的线性对应关系,从而充分证实了一个基因一种酶假设。此后真核生物的分子遗传学研究逐渐开展起来。用遗传学方法可以得到一系列使某一种生命活动不能完成的突变型,例如不能合成某一种氨基酸的突变型、不能进行DNA复制的突变型、不能进行细胞分裂的突变型、不能完成某些发育过程的突变型、不能表现某种趋化行为的突变型等。不过许多这类突变型常是致死的,所以各种条件致死突变型,特别是温度敏感突变型常是分子遗传学研究的重要材料。在得到一系列突变型以后,就可以对它们进行遗传学分析,了解这些突变型代表几个基因,各个基因在染色体上的位置,这就需要应用互补测验,包括基因精细结构分析等手段。抽提、分离、纯化和测定等都是分子遗传学中的常用方法。在对生物大分子和细胞的超微结构的研究中还经常应用电子显微镜技术。对于分子遗传学研究特别有用的技术是顺序分析、分子杂交和重组DNA技术。核酸和蛋白质是具有特异性结构的生物大分子,它们的生物学活性决定于它们的结构单元的排列顺序,因此常需要了解它们的这些顺序。如果没有这些顺序分析,则基因DNA和它所编码的蛋白质的线性对应关系便无从确证;没有核酸的顺序分析,则插入顺序或转座子两端的反向重复序列的结构和意义便无从认识,重叠基因也难以发现。分子遗传学是从微生物遗传学发展起来的。虽然分子遗传学研究已逐渐转向真核生物方面,但是以原核生物为材料的分子遗传学研究还占很大的比重。此外,由于微生物便于培养,所以在分子遗传学和重组DNA技术中,微生物遗传学的研究仍将占有重要的位置。分子遗传学方法还可以用来研究蛋白质的结构和功能。例如可以筛选得到一系列使某一蛋白质失去某一活性的突变型。应用基因精细结构分析可以测定这些突变位点在基因中的位置;另外通过顺序分析可以测定各个突变型中氨基酸的替代,从而判断蛋白质的哪一部分和特定的功能有关,以及什么氨基酸的替代影响这一功能等等。生物进化的研究过去着眼于形态方面的演化,以后又逐渐注意到代谢功能方面的演变。自从分子遗传学发展以来又注意到DNA的演变、蛋白质的演变、遗传密码的演变以及遗传机构包括核糖体和tRNA等的演变。通过这些方面的研究,对于生物进化过程将会有更加本质性的了解。分子遗传学也已经渗入到以个体为对象的生理学研究领域中去,特别是对免疫机制和激素的作用机制的研究。随着克隆选择学说的提出,目前已经确认动物体的每一个产生抗体的细胞只能产生一种或者少数几种抗体,而且已经证明这些细胞具有不同的基因型。这些基因型的鉴定和来源的探讨,以及免疫反应过程中特定克隆的选择和扩增机制等既是免疫遗传学也是分子遗传学研究的课题。将雌性激素注射雄鸡,可以促使雄鸡的肝脏细胞合成卵黄蛋白。这一事实说明雄鸡和雌鸡一样,在肝脏细胞中具有卵黄蛋白的结构基因,激素的作用只在于激活这些结构基因。激素作用机制的研究也属于分子遗传学范畴,属于基因调控的研究。个体发生过程中一般并没有基因型的变化,所以发生问题主要是基因调控问题,也属于分子遗传学研究范畴。分子遗传学研究的方法,特别是重组DNA技术已经成为许多遗传学分支学科的重要研究方法。分子遗传学也已经渗入到许多生物学分支学科中,以分子遗传学为基础的遗传工程则正在发展成为一个新兴的工业生产领域。

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