Informatie

Zijn er virussen die cellen van verschillende soorten aantasten?

Zijn er virussen die cellen van verschillende soorten aantasten?


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.

Ik ben geen professional in biologie en ook geen student, maar ik ben hier wel benieuwd naar. Om specifieker te zijn: waarom tast een plantenvirus dierlijke cellen niet aan?

Ik vermoed dat verschillende soorten cellen verschillende manieren hebben om DNA te repliceren en dat dit de reden is voor de specialisatie van virussen.

Ik vraag me af of iemand in het veld mij dit kan uitleggen. Bedankt.


Ten eerste is het belangrijk om te erkennen dat "plantenvirussen" niet bestaan. Er zijn alleen "virussen die bepaalde plantencellen aantasten", of "virussen die een bepaald celtype aantasten". U zult zo meteen zien waarom.

Een van de structurele componenten van veel virussen is de eiwitmantel. Verschillende soorten biologische moleculen steken uit het oppervlak van deze eiwitmantel, die worden beschouwd als signaalmoleculen. De structuur van deze moleculen is specifiek voor een bepaald type virus.

Op analoge wijze hebben specifieke celtypen specifieke biologische moleculen die uitsteken uit hun plasmamembraan, receptormoleculen genoemd. Om een ​​virus een bepaald type cel te laten beïnvloeden, moeten hun signaal- en receptormoleculen "in elkaar passen", zoals slot en sleutel. Zodra ze dat doen, kan een virus een interactie aangaan met dit molecuul, op welke manier dan ook.

Hoewel je hypothese niet helemaal correct was, aangezien viraal contact met een cel eerst moet worden vastgesteld, gaan virussen op verschillende manieren in op DNA-replicatie, zoals in de lytische of lysogene cyclus.


In aanvulling op het antwoord van LanceLafontaine wil ik graag vermelden dat, hoewel hij zei dat virussen op verschillende manieren met DNA-replicatie interageren, DNA-replicatie op zich hetzelfde proces is in zowel plantaardige als dierlijke cellen. Een menselijke wangcel en een aardappelwortelcel repliceren bijvoorbeeld hun DNA op dezelfde manier (omdat beide eukaryote cellen zijn - cellen met een intern membraangebonden organel): zie Eukaryotische DNA-replicatie voor meer informatie.


Varianten van het coronavirus

Virussen veranderen altijd en daardoor kan een nieuwe variant of stam van een virus ontstaan. Een variant heeft meestal geen invloed op de werking van het virus. Maar soms laten ze het op verschillende manieren werken.

Wetenschappers over de hele wereld volgen veranderingen in het virus dat COVID-19 veroorzaakt. Hun onderzoek helpt experts te begrijpen of bepaalde COVID-19-varianten zich sneller verspreiden dan andere, hoe ze uw gezondheid kunnen beïnvloeden en hoe effectief verschillende vaccins tegen hen kunnen zijn.


Misschien vind je dit ook leuk

@BambooForest, een ander probleem van de afgelopen jaren met betrekking tot het bestrijden van virussen is de groeiende obsessie met medicijnen en injecties om griep te behandelen, misschien wel de bekendste virale ziekte. Het probleem hiervan is dat omdat virussen zo gemakkelijk kunnen muteren en reproduceren, en zo moeilijk te classificeren zijn, een toename van producten zoals Tamiflu alleen heeft geleid tot een toename van sterkere griepstammen. Dit probleem is vergelijkbaar met wat er gebeurt als een gebied wordt besproeid met muggen, bijna alle insecten sterven, maar degenen die overleven hadden de hoogste weerstand, wat leidt tot latere generaties die sterkere weerstand hebben.

Bovendien is het probleem met een toename van griepprikken dat er in een bepaald griepseizoen veel griepstammen zijn, en een griepprik beschermt slechts tegen één griepstam. Bovendien verlagen griepprikken bij veel mensen de immuniteit gedurende ten minste een korte tijd nadat ze zijn toegediend, waardoor die mensen vaak ziek worden van een van de andere virussen die de bevolking infecteren. BambooForest 10 oktober 2010

Bij de behandeling van virale ziekten is het belangrijk om te onthouden dat ze anders zijn dan bacteriën en daarom ongevoelig zijn voor antibiotica. In de afgelopen jaren heeft een toename van het voorschrijven van antibiotica, zowel door onwetendheid van artsen als door de vraag van patiënten, geleid tot een toename van andere gezondheidsproblemen, maar heeft niets gedaan om de verspreiding en groei van virussen te voorkomen. Somerset 18 februari 2008

Virussen zijn volledig afhankelijk van de gastheercellen voor de replicatie van hun nucleïnezuur.

Ze zijn hittegevoelig en vatbaar voor middelen die hun nucleïnezuur kunnen beschadigen.


Grieppandemieën

De grieppandemie van 1918 overspoelde de wereld binnen enkele maanden, waarbij naar schatting 50 miljoen mensen omkwamen en meer dan enige andere ziekte in de geregistreerde geschiedenis gedurende de korte tijd die ermee gemoeid was. Het H1N1-influenzavirus dat meer dan een derde van de wereld infecteerde, had een vogeloorsprong. Het virus, dat in het voorjaar van 1918 voor het eerst in de Verenigde Staten door militairen werd geïdentificeerd, kostte volgens de schattingen 675.000 Amerikanen het leven. centrum voor ziektecontrole en Preventie (CDC).

In tegenstelling tot sommige griepstammen die vooral ouderen doden en mensen met een gecompromitteerd immuunsysteem, trof de stam uit 1918 jonge volwassenen het hardst, omdat de oudere bevolking enige immuniteit leek te hebben opgebouwd door een H1N1-virus uit het verleden. In een jaar tijd is de gemiddelde levensverwachting in de Verenigde Staten met 12 jaar gedaald.

Een ander H1N1-virus, dit genaamd (H1N1)pdm09, dook op in het voorjaar van 2009 en duurde tot het volgende voorjaar, waarbij de CDC ongeveer 60,8 miljoen gevallen en 12.469 sterfgevallen in de VS wereldwijd schatte, het virus doodde tussen 151.700 en 575.400 personen, schattingen van het CDC. Dat virus lijkt te zijn ontstaan ​​in varkenskuddes, met een zogenaamd reassortiment van influenzavirussen &mdash wanneer de virussen genetische informatie uitwisselen &mdash die van nature voorkomt in Noord-Amerikaanse en Euraziatische varkenskuddes.


Celtheorie, vorm en functie: virussen

Virussen zijn kleine nucleïnezuureenheden, DNA of RNA, omgeven door een beschermende eiwitlaag, of capside, waardoor ze weinig meer zijn dan verpakte genen. Sommige virussen, zoals influenza (griep), hebben een verhullende eiwitenvelop, waardoor ze gemakkelijker een gastheercel kunnen binnendringen. Andere virussen zoals HIV hebben ook een ongebruikelijke aanvulling van enzymen die interessante producten creëren. Over het algemeen varieert hun totale grootte van 20 nm tot 250 nm (één nanometer, nm = 0,00000004 inch), waardoor ze veel kleiner zijn dan elk eencellig organisme en alleen zichtbaar zijn door een elektronenmicroscoop. Virussen hebben de mens al millennia geplaagd en veroorzaken menselijke ziekten als waterpokken, wratten, hepatitis, pokken, polio, mononucleosis, verkoudheid, herpes en hondsdolheid, om er maar een paar te noemen. Hoewel virussen DNA of RNA bevatten, worden ze in feite als niet-levend beschouwd omdat ze niet zelfstandig groeien, zich niet voortplanten, homeostase handhaven en ook niet metaboliseren. Hun ?levenscyclus? is een interessante studie van bedrog, plundering en piraterij.

Biotermen

EEN bacteriofaag is een virus dat bacteriën infecteert. Ze zijn nuttig omdat ze gemakkelijk te bestuderen zijn en een grote bijdrage hebben geleverd aan onze kennis van virussen en hoe ze werken.

Een virus, ook wel faag genoemd, kan alleen overleven door een levende gastheercel te infecteren en die cel in een fabriek te veranderen om meer virussen te produceren. Onderzoek in de moleculaire biologie bestudeert vaak bacteriofagen omdat ze veel voorkomen en gemakkelijker te kweken en te onderhouden zijn dan meer pathogene soorten. Er zijn twee bekende methoden die verklaren hoe virussen worden verspreid: lytische cyclus en lysogene cyclus.

Lytische cyclus

In de lytische cyclus vernietigt de faag altijd de gastheercel als laatste handeling van de volgende vijfdelige gebeurtenis:

  1. De faag hecht zich aan het celmembraan en injecteert viraal DNA of RNA in de levende gastheercel.
  2. Geïnjecteerde faagnucleïnezuren draaien in een cirkel in de cel.
  3. De geïnfecteerde cel kopieert per ongeluk het faag-DNA of RNA (welk nucleïnezuur de faag ook bezit).
  4. De gekopieerde nucleïnezuren organiseren zich als fagen.
  5. Wanneer het aantal volledig geassembleerde fagen te groot wordt voor de gastheercel om te bevatten, breekt het celmembraan, waardoor talrijke fagen vrijkomen om naburige cellen te infecteren.

Lysogene cyclus

De lysogene cyclus heeft ook vijf fasen, maar de gastheercel wordt niet vernietigd, maar wordt gebruikt om voortdurend meer fagen te reproduceren:

  1. De faag hecht zich aan het celmembraan van een levende cel en voegt zijn DNA of RNA in.
  2. Faag-DNA of RNA hervormt zich als een cirkel in de gastheercel.
  3. Faag-DNA wordt opgenomen in het DNA van de gastheercel, genaamd a profeteren.
  4. Gastheercel reproduceert normaal en maakt per ongeluk nieuwe faagnucleïnezuren op hetzelfde moment als normale nucleïnezuren. De fagen komen vrij in de omgeving om andere cellen te infecteren.
  5. Onder bepaalde omstandigheden kan een profaag overschakelen naar een lytische route. Anders blijft de gastheercel meer fagen genereren.

Bepaalde virussen hebben een verhullende omhulling gemaakt van een eiwit-lipide-combinatie met glycoproteïne-uitsteeksels vanaf het oppervlak. Deze virussen, zoals de bof, gebruiken hun glycoproteïnepieken om een ​​normaal eiwit te simuleren en maskeren daardoor hun identiteit zodat ze zich kunnen hechten aan receptorplaatsen op het celmembraan van de gastheer. De envelop versmelt vervolgens met het celmembraan en laat de virale nucleïnezuren in de gastheer terechtkomen. Er zijn vaccins ontwikkeld die effectief zijn in de bestrijding van bepaalde virale ziekten zoals pokken, bof en polio. Een vaccin is een onschadelijke variant van de microbe die is ontworpen om het immuunsysteem van het individu te stimuleren.


3.2.4 Celherkenning en het immuunsysteem

Mogelijkheden voor het ontwikkelen van vaardigheden

Elk type cel heeft specifieke moleculen op het oppervlak die het identificeren. Deze moleculen bevatten eiwitten en stellen het immuunsysteem in staat om:

  • pathogenen
  • cellen van andere organismen van dezelfde soort
  • abnormale lichaamscellen
  • toxines.

Definitie van antigeen. Het effect van antigeenvariabiliteit op ziekte en ziektepreventie.

Fagocytose van pathogenen. De daaropvolgende vernietiging van ingenomen pathogenen door lysozymen.

De respons van T-lymfocyten op een vreemd antigeen (de cellulaire respons).

  • De rol van antigeenpresenterende cellen in de cellulaire respons.
  • De rol van helper-T-cellen (TH cellen) bij het stimuleren van cytotoxische T-cellen (TC cellen), B-cellen en fagocyten. De rol van andere T-cellen is: niet verplicht.

De respons van B-lymfocyten op een vreemd antigeen, klonale selectie en de afgifte van monoklonale antilichamen (de humorale respons).

  • Definitie van antilichaam.
  • Antilichaam structuur.
  • De vorming van een antigeen-antilichaamcomplex, leidend tot de vernietiging van het antigeen, beperkt tot agglutinatie en fagocytose van bacteriële cellen.
  • De rol van plasmacellen en geheugencellen bij het produceren van primaire en secundaire immuunresponsen.

Het gebruik van vaccins om individuen en populaties te beschermen tegen ziekten. Het concept van kudde-immuniteit.

De verschillen tussen actieve en passieve immuniteit.

Mogelijkheden voor het ontwikkelen van vaardigheden

Structuur van het humaan immunodeficiëntievirus (HIV) en de replicatie ervan in helper-T-cellen.

Hoe HIV de symptomen van AIDS veroorzaakt. Waarom antibiotica niet effectief zijn tegen virussen.

Het gebruik van monoklonale antilichamen bij:

  • medicatie richten op specifieke celtypen door een therapeutisch medicijn aan een antilichaam te hechten
  • medische diagnose.

Details van de commerciële of wetenschappelijke productie van monoklonale antilichamen zijn: niet verplicht.

Ethische problemen in verband met het gebruik van vaccins en monoklonale antilichamen.


Wat is celtransport? (met foto's)

Celtransport is een biologisch proces waardoor materialen in en uit cellen gaan en daarbij het membraan of de "buitenwand" passeren. Het komt voor in bijna alle organismen, en is een belangrijk onderdeel van de celgezondheid. Het zorgt ervoor dat voedingsstoffen binnenkomen en afval naar buiten gaat, en zorgt ook voor regulering van zaken als vloeistofniveaus en algehele temperatuur. Over het algemeen zijn er twee soorten vervoer, namelijk: passief en actief. Er zijn enkele belangrijke chemische verschillen tussen de twee, maar op een heel basaal niveau vereist passief transport geen energie-output, terwijl actief transport op een bepaald niveau wel energieverbruik vereist. Membraankruising is meestal niet iets dat gemakkelijk gebeurt en vereist meestal de coördinatie van verschillende elementen. Het membraan is wat de cel beschermd en veilig houdt, en transport is een uniek proces dat korte penetraties van deze anders dikke grens mogelijk maakt.

Passief vervoer in het algemeen

Passief transport vereist geen energie van de cel, maar gebruik maakt gebruik van verschillende drukken en vloeistofconcentraties aan de buitenkant om penetratie en afgifte van de binnenkant teweeg te brengen. In de meeste van deze gevallen heeft het binnenste van de cel een lage concentratie van een bepaald molecuul, terwijl de buitenomgeving een hoge concentratie van datzelfde bestanddeel heeft. Transport vindt plaats om de concentraties binnen en buiten in evenwicht te brengen om een ​​evenwicht te bereiken. Er zijn twee manieren waarop dit soort transport kan plaatsvinden: eenvoudige diffusie of gefaciliteerde diffusie.

De verschillende soorten diffusie

In eenvoudige diffusie reizen individuele moleculen door de zogenaamde "concentratiegradiënt" in de membraanwand van hoog naar laag. De concentratiegradiënt werkt om de cel in evenwicht te houden wanneer de interne niveaus van zaken als vocht en andere voedingsstoffen verschillen van de samenstelling van de buitenomgeving. Wanneer de omstandigheden zich aan de tegenovergestelde uiteinden van het spectrum aan de buitenkant versus aan de binnenkant bevinden, heeft de membraangradiënt de neiging poreuzer te worden en kunnen kleine moleculen vaak zonder veel moeite in en uit gaan om het evenwicht te herstellen. Osmose is een vorm van eenvoudige diffusie die specifiek beschrijft hoe watermoleculen onder deze omstandigheden door het celmembraan gaan, zuurstof kan op deze manier ook binnenkomen. Sommige virussen kunnen dat echter ook, wat betekent dat dit niet het geval is altijd positief.

Gefaciliteerde diffusie daarentegen maakt gebruik van een eiwit in het celmembraan om moleculen de cel in te dragen. Glucose is een type molecuul dat een membraaneiwit nodig heeft om door het celmembraan te gaan. Dit proces wordt nog steeds als passief beschouwd omdat het niet echt een echte energie-output vereist, maar het eiwitmolecuul fungeert als een soort controle zodat transport niet zo vrij is als bij eenvoudige diffusie. De cel hoeft met andere woorden niet echt te werken, maar heeft toch enige controle.

Voorbeelden van actief transport

Transport dat "actief" is, is anders omdat het de energie van bepaalde membraaneiwitten nodig heeft om over de concentratiegradiënt te komen en de cel in of uit te gaan. Het vereist meer van de cel en het kost meestal ook iets in termen van energie en nutriëntenuitgaven.

Een voorbeeld van actief transport is de natrium-kaliumpomp in zenuwcellen. Normaal gesproken is de natriumconcentratie laag in de cel en hoog buiten de cel, terwijl de kaliumconcentratie doorgaans hoog is in de cel en laag buiten de cel. Wanneer een zenuwimpuls wordt geactiveerd, passeren natrium en kalium het celmembraan langs de concentratiegradiënt. Om de concentratiegradiënt terug te brengen naar zijn oorspronkelijke toestand, moet het membraaneiwit continu natrium uit de cel pompen en kalium in de cel brengen. Hiervoor is energie van de cel nodig.

Betrokkenheid van blaasjes

Andere soorten celtransport die energie vereisen, zijn blaasjes. Blaasjes zijn kleine zakjes die worden geproduceerd door het Golgi-apparaat van de cel. Ze verzamelen afvalproducten die ze uit de cel verdrijven door te versmelten met het celmembraan, maar ze kunnen ook worden gebruikt om moleculen te verzamelen die zich buiten de cel bevinden. In een proces dat endocytose wordt genoemd, omringt het celmembraan het molecuul en neemt het op in een blaasje, dat loskomt van het membraan en de cel binnengaat. De inhoud van het blaasje wordt vervolgens verteerd en afgegeven aan de cel.


Zijn er virussen die cellen van verschillende soorten aantasten? - Biologie

Onderzoek naar factoren die de doorlaatbaarheid van celmembranen beïnvloeden

Bard High School Early College, Manhattan

Zomeronderzoeksprogramma voor natuurkundedocenten

Cursus : Leefomgeving (Biologie)

Niveau : 9e en 10e leerjaar

Eenheid : Celstructuur en cellulair transport

Doel: Studenten onderzoeken factoren die de integriteit van celmembranen beïnvloeden. Bietenweefsel zal als model worden gebruikt om de soorten omgevingsstress te onderzoeken die de membraanintegriteit beïnvloeden.

Studenten kunnen (SWBAT):

Begrijp het vloeistof-mozaïekmodel van de membraanstructuur.

Leg de functie van het celmembraan (plasma) uit.

Maak onderscheid tussen semi-permeabele en selectief permeabele membranen.

Begrijp de verschillende manieren waarop materialen door het celmembraan worden getransporteerd en hoe de structuur van het celmembraan dit mogelijk maakt.

Bepaal de soorten moleculen die door celmembranen kunnen gaan.

Bepaal de factoren die de vloeibaarheid en permeabiliteit van het membraan beïnvloeden.

Formuleer een hypothese over de omgevingsfactoren die de doorlaatbaarheid van het celmembraan zullen veranderen.

Ontwerp een experiment om hun hypothese te testen.

Verzamel en analyseer gegevens en trek geldige conclusies uit gegevens.

Presenteer hun experimentele bevindingen aan de klas door een poster te maken.

Voorkennis:

De studenten hebben inzicht in de vier klassen van biologisch belangrijke verbindingen (dwz koolhydraten, vetten, eiwitten en nucleïnezuren). Deze laboratoriumactiviteit volgt een 'kookboek'-experiment waarin studenten leren hoe ze een spectrofotometer kunnen gebruiken om de concentratie van bekende en onbekende monsters te bepalen.

Vereiste tijd:

1. 8 lessen van vijftig minuten

a) 3 lesuren om de structuur en functie van het celmembraan en soorten celtransport te onderzoeken.

b) 2 lesuren om een ​​toetsbare hypothese te formuleren en een experimentele procedure te ontwerpen

c) 2 lesuren om de op onderzoek gebaseerde laboratoriumactiviteit uit te voeren.

d) 1 lesperiode om gegevens en resultaten aan de klas te presenteren.

Essentiële vragen:

1. Hoe zou je de structuur van het celmembraan (plasma) omschrijven?

2. Wat is de functie van het celmembraan?

3. Waarom wordt het celmembraan 'selectief permeabel' genoemd?

4. Wat zijn de verschillende manieren waarop materialen door het celmembraan kunnen gaan?

5. Welke factoren beïnvloeden de vloeibaarheid of permeabiliteit van celmembranen?

Voorbereiding en procedure:

K-W-L-werkblad voor elke leerling over de structuur van plantaardige en dierlijke cellen en celmembranen

WebQuest-werkbladen voor celmembraanstructuur en -functie en cellulair transport

Druk kopieën af van websites die voor de WebQuests worden gebruikt

Laptopcomputers met internettoegang

Krantenpapier of een overheadprojector en transparanten om de reacties van leerlingen op het K-W-L-werkblad vast te leggen.

Deel 1 : - WebQuests (3 lesuren)

1. Studenten vullen een K-W-L-diagram op celstructuur in.

2. Studenten werken in groepjes van twee of drie om WebQuests te voltooien die de

a) structuur en functie van celmembranen

b) factoren die de vloeibaarheid en permeabiliteit van celmembranen beïnvloeden.

c) verschillende manieren waarop materialen de cel binnenkomen en verlaten.

3. Gebruik de Essentiële vragen om leerlingen te begeleiden tijdens de WebQuest.

4. Studenten werken in groepjes van twee of drie om mogelijke experimentele vragen te formuleren om verschillende factoren te testen die de doorlaatbaarheid van celmembranen beïnvloeden. Experimentele vragen worden op krantenpapier of op een overheadtransparant geplaatst.

1. Animaties/Tutorials

e) Animatie van celbiologie - John Kyrk: celmembraan: http://www.johnkyrk.com/cellmembrane.html

2. WebQuest-bronnen:

Website die beschrijft hoe je een WebQuest in de klas kunt ontwikkelen en implementeren.

Deel 2: Op onderzoek gebaseerde laboratoriumactiviteit (5 lesuren)

maatcilinders van 10 ml

Kurkenboor met een binnendiameter van 4 of 6 mm

W asfles met gedeïoniseerd water

Krantenpapier voor presentatie van resultaten

Achtergrond informatie:

Bietenweefsel zal als model worden gebruikt om te onderzoeken hoe temperatuur en/of verschillende alcoholen de celmembraanintegriteit beïnvloeden. Bietencellen bevatten een rood pigment, betacyanine genaamd, dat zich in de tonoplast bevindt. Betacyanine, een in water oplosbaar pigment, kan niet door het membraan van de tonoplast of celmembraan van de bietencellen gaan zolang deze membranen intact blijven. Als deze cellen echter worden blootgesteld aan veranderingen in temperatuur of een in vet oplosbaar oplosmiddel zoals ethanol, wordt de integriteit van het celmembraan aangetast. Als gevolg hiervan kan betacyanine uit de cellen en in het omringende water lekken. De omvang van de schade aan het celmembraan is direct gerelateerd aan de intensiteit van de rode kleur die verschijnt in het water rond de biet. De intensiteit van de rode kleur kan kwantitatief worden beoordeeld met behulp van een spectrofotometer. Van de studenten wordt verwacht dat ze het gebruik van de spectrofotometer opnemen in hun experimenteel ontwerp om de intensiteit van kleur in de omgeving te meten. De intensiteit van de kleur moet in verhouding staan ​​tot de hoeveelheid schade aan het celmembraan van de biet.

1. Studenten werken in groepjes van twee of drie aan:

a) formuleer een hypothese om een ​​van de experimentele vragen te beantwoorden die de klas aan het einde van deel 1 heeft gesteld.

Zodra de instructeur hun hypothese heeft goedgekeurd, zullen de studenten in de groep beginnen met het bespreken van een experimentele procedure om hun hypothese te testen.

(1) Huiswerk: Studenten zullen hun procedures thuis voltooien. Studenten kunnen via internet onderzoek doen om hun procedure te ontwerpen.

b) Studenten beoordelen elkaars procedures in de klas voordat ze beslissen over een definitieve procedure die ter goedkeuring aan de instructeur wordt voorgelegd.

2. Nadat de instructeur de procedure heeft goedgekeurd, voeren de studenten hun experiment uit tijdens de hun toegewezen laboratoriumperiode.

3. De studenten krijgen tijdens de lesperiode na de laboratoriumactiviteit de tijd om hun gegevens samen te vatten en hun resultaten aan de klas te presenteren met behulp van krantenpapier of overheadtransparanten. Van de studenten wordt ook verwacht dat ze het L -gedeelte op het K-W-L-werkblad invullen.

4. Voorbereiding van de leraar voor deel 2:

a) Mogelijke experimentele procedures voor deze laboratoriumactiviteit kunnen worden gevonden door het volgende te bekijken:

Lab #2: Stress en cellulaire membranen

Effecten van temperatuur en oplosmiddelen op het celmembraan

Suggesties voor beoordeling:

Evalueer de voltooiing van de WebQuest-werkbladen.

Evalueer de L -kolom voor het K-W-L-werkblad.

Evalueer de groepspresentatie van gegevens en resultaten.

Evalueer een formeel laboratoriumrapport dat is ingediend bij de voltooiing van de laboratoriumoefening.

normen :

Nationale wetenschappelijke onderwijsnormen:

1. National Science Educations Standards - Cijfers 9 tot 12

Vaardigheden die nodig zijn om wetenschappelijk onderzoek te doen

Begrippen over wetenschappelijk onderzoek

c) K-12 Verenigen van concepten en processen:

Bewijs, modellen en uitleg

Verandering, constantheid en meting

Evolutie en evenwicht

Normen van de staat New York:

1. Standaard 1: Studenten gebruiken wiskundige analyse, wetenschappelijk onderzoek en technisch ontwerp, waar van toepassing, om vragen te stellen, antwoorden te zoeken en oplossingen te ontwikkelen.

a) Kernidee 1 - Het centrale doel van wetenschappelijk onderzoek is het ontwikkelen van verklaringen voor natuurlijke fenomenen in een voortdurend en creatief proces.

Prestatie-indicatoren 1.1, 1.2, 1.3

b) Kernidee 2 - Naast het gebruik van redenering en consensus, omvat wetenschappelijk onderzoek het testen van voorgestelde verklaringen waarbij gebruik wordt gemaakt van conventionele technieken en procedures en waarvoor gewoonlijk veel vindingrijkheid vereist is.

Prestatie-indicatoren 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

c) Kernidee 3 - De waarnemingen die zijn gedaan tijdens het testen van voorgestelde verklaringen, wanneer ze worden geanalyseerd met behulp van conventionele en uitgevonden methoden, verschaffen nieuwe inzichten in natuurlijke fenomenen.

Prestatie-indicatoren 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5

2. Standaard 4: Studenten begrijpen en toepassen wetenschappelijke concepten, principes en theorieën met betrekking tot de fysieke omgeving en leefomgeving en herkennen de historische ontwikkeling van ideeën in de wetenschap.

a) Kernidee 1 - Levende dingen lijken op elkaar en verschillen van elkaar en van niet-levende dingen.


Zorgen voor veiligheid in de biotechnologie

9.2.3 Veiligheidsproblemen bij het gebruik van recombinant-DNA-technologie in de geneeskunde

Recombinant-DNA-technologie heeft op twee belangrijke manieren bijgedragen aan de gezondheidszorg: productie van farmaceutisch belangrijke eiwitten (biofarmaceutica) en gentherapie voor vervanging van defecte genen.

9.2.3.1 Biofarmaceutica

Recombinant-DNA-technologie is effectief gebruikt om verschillende menselijke eiwitten in micro-organismen te produceren, zoals insuline en groeihormoon, die worden gebruikt bij de behandeling van ziekten (zie Hoofdstuk 4: Recombinant-DNA-technologie en genetisch gemodificeerde organismen). In tegenstelling tot chemisch gesynthetiseerde geneesmiddelen, zijn dit biomacromoleculen, voornamelijk endogene eiwitten, en geven ze een aantal speciale overwegingen en zorgen:

of het molecuul geproduceerd door middel van rDNA-technologie biologisch equivalent is aan het natuurlijk voorkomende molecuul?

aangezien dit meestal eiwitten zijn, zullen ze resulteren in immunogene reacties die hun bruikbaarheid zouden beperken.

Het testen van deze verbindingen levert unieke problemen op. Omdat ze bijvoorbeeld endogeen worden geproduceerd, is het moeilijk om de farmacokinetiek en het metabolisme te beoordelen. Omdat ze slechts in kleine hoeveelheden beschikbaar zijn, zijn traditionele testprotocollen waarbij de doseringen geleidelijk worden verhoogd totdat bijwerkingen optreden, mogelijk niet mogelijk. Voor conventionele farmaceutische veiligheidsbeoordeling moet de verbinding afzonderlijk worden getest bij ten minste twee zoogdiersoorten, waarvan er één een niet-knaagdier moet zijn. Bij stoffen met specifieke activiteit bij mensen is de beoordeling bij knaagdieren en andere modelsoorten mogelijk niet geschikt. Verschillen in immunologische gevoeligheden in dierlijke en menselijke systemen kunnen rampzalige gevolgen hebben, zoals werd gezien in de TeGenero-studie voor het testen van een antilichaam TGN1412 bedoeld voor de behandeling van reumatoïde artritis en B-cel chronische lymfocytenleukemie (zie Hoofdstuk 5: Relevantie van ethiek in biotechnologie).

9.2.3.2 Gentherapie

Gentherapie heeft tot doel ziekte te behandelen/genezen/voorkomen door een defect gen te vervangen door een normaal gen met behulp van recombinant-DNA-technologie. De meeste klinische proeven met gentherapie bij mensen bevinden zich nog in de onderzoeksfase, met slechts meer dan 400 proeven die zijn uitgevoerd bij ongeveer 3000 patiënten om aandoeningen van één gen, kankers en aids te behandelen. Wetenschappers zijn het erover eens dat dit de krachtigste toepassing van rDNA-technologie is, maar zijn voorzichtig geweest bij de toepassing ervan vanwege de bijbehorende risico's, zoals blijkt uit het geval van Jesse Gelsinger (zie Hoofdstuk 4: Recombinant-DNA-technologie en genetisch gemodificeerde organismen). Het waarborgen van de veiligheid van patiënten in klinische onderzoeken heeft geleid tot de ontwikkeling van een betere risicobeoordeling in klinische onderzoeken (zie Hoofdstuk 10: Risicoanalyse).

Veiligheidskwesties bij recombinant-DNA-technologie zijn onder meer: ​​•

"Genenvervuiling" van het milieu, resulterend in "superonkruiden", antibioticaresistente microben

Gezondheidseffecten van voedingsmiddelen van GGO's

Allergeniciteit/ongewenste immuunreacties/effectiviteit van farmaceutische verbindingen geproduceerd met behulp van rDNA-technologie


Onderzoekers identificeren cellen die waarschijnlijk het doelwit zijn van het Covid-19-virus

Onderzoekers van MIT, het Ragon Institute of MGH, MIT en Harvard en het Broad Institute of MIT en Harvard, hebben samen met collega's van over de hele wereld specifieke soorten cellen geïdentificeerd die doelwitten lijken te zijn van het coronavirus dat de Covid-19-pandemie veroorzaakt .

Met behulp van bestaande gegevens over het RNA dat in verschillende soorten cellen wordt aangetroffen, konden de onderzoekers zoeken naar cellen die de twee eiwitten tot expressie brengen die het SARS-CoV-19-virus helpen bij het binnendringen van menselijke cellen. Ze vonden subsets van cellen in de longen, de neusholtes en de darm die RNA voor beide eiwitten veel meer tot expressie brengen dan andere cellen.

De onderzoekers hopen dat hun bevindingen een leidraad zullen zijn voor wetenschappers die werken aan het ontwikkelen van nieuwe medicamenteuze behandelingen of het testen van bestaande medicijnen die kunnen worden hergebruikt voor de behandeling van Covid-19.

"Ons doel is om informatie naar de gemeenschap te krijgen en om gegevens zo snel als menselijk mogelijk is te delen, zodat we de voortdurende inspanningen in de wetenschappelijke en medische gemeenschap kunnen helpen versnellen", zegt Alex K. Shalek, de Pfizer-Laubach Career Development Associate Professor of Chemistry, een kernlid van MIT's Institute for Medical Engineering and Science (IMES), een extramuraal lid van het Koch Institute for Integrative Cancer Research, een geassocieerd lid van het Ragon Institute en een instituutslid van het Broad Institute.

Shalek en Jose Ordovas-Montanes, een voormalige MIT-postdoc die nu zijn eigen laboratorium runt in het Boston Children's Hospital, zijn de hoofdauteurs van de studie, die vandaag verschijnt in Cel. De hoofdauteurs van het artikel zijn MIT-afgestudeerde studenten Carly Ziegler, Samuel Allon en Sarah Nyquist en Ian Mbano, een onderzoeker aan het Africa Health Research Institute in Durban, Zuid-Afrika.

Duiken in gegevens

Niet lang nadat de SARS-CoV-2-uitbraak begon, ontdekten wetenschappers dat het virale "spike" -eiwit zich bindt aan een receptor op menselijke cellen die bekend staat als angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2). Een ander menselijk eiwit, een enzym genaamd TMPRSS2, helpt het coronavirus-spike-eiwit te activeren, om celinvoer mogelijk te maken. Door de gecombineerde binding en activering kan het virus de gastheercellen binnendringen.

"Zodra we ons realiseerden dat de rol van deze eiwitten biochemisch was bevestigd, begonnen we te kijken waar die genen zich bevonden in onze bestaande datasets", zegt Ordovas-Montanes. "We waren echt in een goede positie om te beginnen met onderzoeken op welke cellen dit virus zich daadwerkelijk zou kunnen richten."

Het laboratorium van Shalek, en vele andere laboratoria over de hele wereld, hebben grootschalige studies uitgevoerd van tienduizenden menselijke, niet-menselijke primaten- en muiscellen, waarbij ze eencellige RNA-sequencingtechnologie gebruiken om te bepalen welke genen in een gegeven celtype. Sinds vorig jaar bouwt Nyquist een database met partners van het Broad Institute om een ​​enorme verzameling van deze datasets op één plek op te slaan, zodat onderzoekers mogelijke rollen voor bepaalde cellen bij een verscheidenheid aan infectieziekten kunnen bestuderen.

Veel van de gegevens kwamen van laboratoria die deel uitmaken van het Human Cell Atlas-project, dat tot doel heeft de kenmerkende patronen van genactiviteit voor elk celtype in het menselijk lichaam te catalogiseren. De datasets die het MIT-team voor dit onderzoek gebruikte, omvatten honderden celtypen uit de longen, neusholtes en darmen. De onderzoekers kozen die organen voor de Covid-19-studie omdat eerder bewijs had uitgewezen dat het virus elk van hen kan infecteren. Vervolgens vergeleken ze hun resultaten met celtypen van onaangetaste organen.

"Omdat we deze ongelooflijke opslagplaats van informatie hebben, konden we beginnen te kijken naar wat waarschijnlijk doelwitcellen zouden zijn voor infectie", zegt Shalek. "Hoewel deze datasets niet specifiek zijn ontworpen om Covid te bestuderen, heeft het ons hopelijk een vliegende start gegeven bij het identificeren van enkele dingen die daar relevant kunnen zijn."

In de neuspassages ontdekten de onderzoekers dat slijmbekersecretoire cellen, die slijm produceren, RNA's tot expressie brengen voor beide eiwitten die SARS-CoV-2 gebruikt om cellen te infecteren. In de longen vonden ze de RNA's voor deze eiwitten voornamelijk in cellen die type II pneumocyten worden genoemd. Deze cellen bekleden de longblaasjes (luchtzakjes) van de longen en zijn verantwoordelijk voor het openhouden ervan.

In de darm ontdekten ze dat cellen die absorberende enterocyten worden genoemd en die verantwoordelijk zijn voor de opname van sommige voedingsstoffen, de RNA's voor deze twee eiwitten meer tot expressie brengen dan enig ander darmceltype.

"Dit is misschien niet het volledige verhaal, maar het geeft zeker een veel nauwkeuriger beeld dan waar het veld voorheen stond", zegt Ordovas-Montanes. “Now we can say with some level of confidence that these receptors are expressed on these specific cells in these tissues.”

Bestrijding van infectie

In their data, the researchers also saw a surprising phenomenon — expression of the ACE2 gene appeared to be correlated with activation of genes that are known to be turned on by interferon, a protein that the body produces in response to viral infection. To explore this further, the researchers performed new experiments in which they treated cells that line the airway with interferon, and they discovered that the treatment did indeed turn on the ACE2 gene.

Interferon helps to fight off infection by interfering with viral replication and helping to activate immune cells. It also turns on a distinctive set of genes that help cells fight off infection. Previous studies have suggested that ACE2 plays a role in helping lung cells to tolerate damage, but this is the first time that ACE2 has been connected with the interferon response.

The finding suggests that coronaviruses may have evolved to take advantage of host cells’ natural defenses, hijacking some proteins for their own use.

“This isn’t the only example of that,” Ordovas-Montanes says. “There are other examples of coronaviruses and other viruses that actually target interferon-stimulated genes as ways of getting into cells. In a way, it’s the most reliable response of the host.”

Because interferon has so many beneficial effects against viral infection, it is sometimes used to treat infections such as hepatitis B and hepatitis C. The findings of the MIT team suggest that interferon’s potential role in fighting Covid-19 may be complex. On one hand, it can stimulate genes that fight off infection or help cells survive damage, but on the other hand, it may provide extra targets that help the virus infect more cells.

“It’s hard to make any broad conclusions about the role of interferon against this virus. The only way we’ll begin to understand that is through carefully controlled clinical trials,” Shalek says. “What we are trying to do is put information out there, because there are so many rapid clinical responses that people are making. We’re trying to make them aware of things that might be relevant.”

Shalek now hopes to work with collaborators to profile tissue models that incorporate the cells identified in this study. Such models could be used to test existing antiviral drugs and predict how they might affect SARS-CoV-2 infection.

The MIT team and their collaborators have made all the data they used in this study available to other labs who want to use it. Much of the data used in this study was generated in collaboration with researchers around the world, who were very willing to share it, Shalek says.

“There’s been an incredible outpouring of information from the scientific community with a number of different parties interested in contributing to the battle against Covid in any way possible,” he says. “It’s been incredible to see a large number of labs from around the world come together to try and collaboratively tackle this.”

The research was funded by the Searle Scholars Program, the Beckman Young Investigator Program, the Pew-Stewart Scholars Program for Cancer Research, a Sloan Fellowship in Chemistry, the National Institutes of Health, the Aeras Foundation, the Bill and Melinda Gates Foundation, the Richard and Susan Smith Family Foundation, the National Institute of General Medical Sciences, the UMass Center for Clinical and Translational Science Project Pilot Program, the MIT Stem Cell Initiative, Fondation MIT, and the Office of the Assistant Secretary of Defense for Health Affairs.