معلومة

17.3: القلب - علم الأحياء


لوب دوب

Lub dub ، lub dub ، lub dub ... هكذا يتم عادةً وصف صوت ضربات القلب. في القلب الطبيعي السليم ، هذان الصوتان هما الصوتان الوحيدان اللذان يجب سماعهما عند الاستماع إلى القلب من خلال سماعة الطبيب. إذا سمع مساعد الطبيب شيئًا مختلفًا عن أصوات المزلقات العادية ، فهذه علامة على وجود خلل محتمل في القلب. ما الذي يجعل القلب يصدر الأصوات المميزة؟ تابع القراءة لمعرفة ذلك.

ال قلب هو عضو عضلي يقع خلف عظمة القص ، إلى يسار مركز الصدر قليلاً. وظيفة القلب هي ضخ الدم عبر الأوعية الدموية لنظام القلب والأوعية الدموية. إن التدفق المستمر للدم عبر الجهاز ضروري لتزويد جميع خلايا الجسم بالأكسجين والمواد المغذية وللتخلص من فضلاتها الأيضية.

هيكل القلب

للقلب جدار عضلي سميك يتكون من عدة طبقات من الأنسجة. داخليا ، ينقسم القلب إلى أربع غرف يتدفق الدم من خلالها. يتدفق الدم في اتجاه واحد فقط عبر الغرف بسبب صمامات القلب.

جدار القلب

كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {2} ) ، يتكون جدار القلب من ثلاث طبقات تسمى شغاف القلب وعضلة القلب والتامور.

  • شغاف القلب هو الطبقة الأعمق لجدار القلب. وهي تتكون أساسًا من خلايا طلائية بسيطة. ويغطي غرف وصمامات القلب. تربط طبقة رقيقة من النسيج الضام شغاف القلب بعضلة القلب.
  • عضلة القلب هي الطبقة الوسطى والأكثر سمكًا في جدار القلب. يتكون من عضلة القلب محاطة بإطار من الكولاجين. هناك نوعان من خلايا عضلة القلب في عضلة القلب: خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب ، والتي لديها القدرة على الانقباض بسهولة. وخلايا جهاز تنظيم ضربات القلب ، والتي تنقل النبضات الكهربائية التي تتسبب في تقلص الخلايا العضلية للقلب. حوالي 99 في المائة من خلايا عضلة القلب هي خلايا عضلية القلب ، والباقي 1 في المائة هي خلايا منظم ضربات القلب. يتم تزويد عضلة القلب بالأوعية الدموية والألياف العصبية عبر التامور.
  • النخاب هو الطبقة الثالثة التي هي جزء من التامور ، وهو كيس وقائي يحيط بالقلب ويحميه. يتكون التأمور من غشاءين (التامور الحشوي يسمى النخاب والتأمور الجداري) ، يوجد بينهما تجويف مملوء بالسوائل. يساعد السائل على تبطين القلب وتزليق سطحه الخارجي أيضًا.

غرف القلب

كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {3} ) ، تشتمل غرف القلب الأربع على حجرتين علويتين تسمى الأذينين (المفرد ، الأذين) وغرفتين سفليتين تسمى البطينين. يشار إلى الأذينين أيضًا باسم غرف الاستقبال لأن الدم الذي يدخل القلب يدخل أولاً هاتين الحجرتين. يتلقى الأذين الأيمن الدم من الجزء العلوي والسفلي من الجسم عبر الوريد الأجوف العلوي والوريد الأجوف السفلي ، على التوالي ؛ ويتلقى الأذين الأيسر الدم من الرئتين عبر الأوردة الرئوية. ال البطينين يشار إليها أيضًا باسم غرف التفريغ لأن الدم الخارج من القلب يمر عبر هاتين الحجرتين. يقوم البطين الأيمن بإفراز الدم إلى الرئتين من خلال الشريان الرئوي ، ويقوم البطين الأيسر بإفراز الدم إلى باقي الجسم من خلال الشريان الأورطي. يتم فصل الغرف الأربع عن بعضها بواسطة نسيج ضام كثيف يتكون أساسًا من الكولاجين.

صمامات القلب

يوضح الشكل ( PageIndex {3} ) أيضًا موقع صمامات القلب الأربعة. تسمح صمامات القلب للدم بالتدفق من الأذينين إلى البطينين ومن البطينين إلى الشريان الرئوي والشريان الأورطي. يتم إنشاء الصمامات بطريقة يمكن أن يتدفق الدم خلالها في اتجاه واحد فقط ، وبالتالي منع ارتداد الدم. الصمامات الأربعة هي:

  1. الصمام ثلاثي الشرفات ، والذي يسمح بتدفق الدم من الأذين الأيمن إلى البطين الأيمن.
  2. الصمام التاجي ، والذي يسمح بتدفق الدم من الأذين الأيسر إلى البطين الأيسر.
  3. الصمام الرئوي ، والذي يسمح بتدفق الدم من البطين الأيمن إلى الشريان الرئوي.
  4. الصمام الأبهري ، والذي يسمح بتدفق الدم من البطين الأيسر إلى الشريان الأورطي.

تسمى الصمامات ثلاثية الشرفات والصمامات التاجية أيضًا الصمامات الأذينية البطينية (AV) لأنها توجد بين الأذين والبطين. تسمى الصمامات الرئوية والأبهرية أيضًا بالصمامات الهلالية لأنها تشبه نصف القمر.

كونسري مجموع

تعد الخلايا العضلية للقلب في الجدران العضلية للقلب خلايا نشطة للغاية لأنها مسؤولة عن ضربات القلب المستمرة. تحتاج هذه الخلايا إلى إمداد مستمر بالأكسجين والمواد المغذية. يجب أيضًا إزالة ثاني أكسيد الكربون ومنتجات النفايات التي ينتجونها بشكل مستمر. تشكل الأوعية الدموية التي تحمل الدم من وإلى خلايا عضلة القلب الدورة التاجية. لاحظ أن الأوعية الدموية للدورة التاجية تزود أنسجة القلب بالدم وتختلف عن الأوعية الدموية التي تنقل الدم من وإلى غرف القلب كجزء من الدورة الدموية العامة. الشرايين التاجية إمداد خلايا عضلة القلب بالدم الغني بالأكسجين. تقوم الأوردة التاجية بإزالة الدم غير المؤكسج من خلايا عضلة القلب.

  • هناك نوعان من الشرايين التاجية: الشريان التاجي الأيمن الذي يغذي الجانب الأيمن من القلب والشريان التاجي الأيسر الذي يغذي الجانب الأيسر من القلب. تتفرع هذه الشرايين بشكل متكرر إلى شرايين أصغر وأصغر وأخيراً إلى شعيرات دموية ، والتي تتبادل الغازات والمغذيات ونواتج الفضلات بخلايا عضلة القلب.
  • في الجزء الخلفي من القلب ، تصب الأوردة القلبية الصغيرة في الأوردة الكبيرة ، وأخيرا في الوريد القلبي الكبير ، الذي يفرغ في الأذين الأيمن. في الجزء الأمامي من القلب ، تصب الأوردة القلبية الصغيرة مباشرة في الأذين الأيمن.

الدورة الدموية عن طريق القلب

يوضح الشكل ( PageIndex {4} ) كيفية دوران الدم في غرف القلب. يقوم الأذين الأيمن بجمع الدم من وريدين كبيرين ، الوريد الأجوف العلوي (من الجزء العلوي من الجسم) والوريد الأجوف السفلي (من الجزء السفلي من الجسم). يتم ضخ الدم الذي يتجمع في الأذين الأيمن عبر الصمام ثلاثي الشرفات إلى البطين الأيمن. من البطين الأيمن ، يُضخ الدم عبر الصمام الرئوي إلى الشريان الرئوي. ينقل الشريان الرئوي الدم إلى الرئتين ، حيث يدخل الدورة الدموية الرئوية ويتخلص من ثاني أكسيد الكربون ويلتقط الأكسجين. ينتقل الدم المؤكسج عائداً من الرئتين عبر الأوردة الرئوية (التي يوجد منها أربعة) ويدخل الأذين الأيسر للقلب. من الأذين الأيسر ، يُضخ الدم عبر الصمام التاجي إلى البطين الأيسر. من البطين الأيسر ، يُضخ الدم عبر الصمام الأبهري إلى الشريان الأورطي ، والذي يتفرع لاحقًا إلى شرايين أصغر تحمل الدم في جميع أنحاء الجسم. بعد المرور عبر الشعيرات الدموية وتبادل المواد مع الخلايا ، يعود الدم إلى الأذين الأيمن عبر الوريد الأجوف العلوي والوريد الأجوف السفلي ، وتبدأ العملية من جديد.

الدورة القلبية

تشير الدورة القلبية إلى نبضة قلب كاملة واحدة ، والتي تتضمن تكرارًا واحدًا للأصوات المسموعة من خلال سماعة الطبيب. أثناء الدورة القلبية ، يعمل الأذينين والبطينين بطريقة منسقة بحيث يتم ضخ الدم بكفاءة عبر القلب وخارجه. تتكون الدورة القلبية من جزأين ، يسمى الانبساط والانقباض ، وهما موضّحان في الشكل ( PageIndex {5} ).

  • خلال انبساط ينقبض الأذين ويضخ الدم إلى البطينين ، بينما يرتاح البطينان ويمتلئان بالدم من الأذينين.
  • خلال انقباض يرتاح الأذينان ويجمعان الدم من الرئتين والجسم ، بينما ينقبض البطينان ويضخان الدم خارج القلب.

التحفيز الكهربائي للقلب

يسمى الضرب الطبيعي المنتظم للقلب إيقاع الجيوب الأنفية. تم تأسيسه من قبل القلب منظم ضربات القلب الخلايا الموجودة في منطقة من القلب تسمى العقدة الجيبية الأذينية (الشكل ( PageIndex {6} )). تخلق خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب إشارات كهربائية عن طريق حركة الشوارد (أيونات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم) داخل وخارج الخلايا. لكل دورة قلبية ، تنتقل الإشارة الكهربائية أولاً بسرعة من العقدة الجيبية الأذينية إلى الأذينين الأيمن والأيسر حتى يتقلصوا معًا. ثم تنتقل الإشارة إلى عقدة أخرى ، تسمى العقدة الأذينية البطينية (تظهر أيضًا في الشكل ( فهرس الصفحة {6} )) ، ومن هناك إلى البطينين الأيمن والأيسر ، اللذين ينقبضان معًا أيضًا ، بعد جزء من الثانية فقط بعد الأذينين اتفافية.

يتأثر إيقاع الجيوب الأنفية الطبيعي للقلب بالجهاز العصبي اللاإرادي من خلال الأعصاب السمبثاوي والباراسمبثاوي. تنشأ هذه الأعصاب من مركزي القلب والأوعية الدموية المقترنين في لب جذع الدماغ. تعمل الأعصاب الباراسمبثاوية على خفض معدل ضربات القلب ، وتعمل الأعصاب السمبثاوية على زيادة معدل ضربات القلب. عادة ما تسود المدخلات الخاصة بالجهاز السمبتاوي. بدونها ، تولد خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب معدل ضربات قلب أثناء الراحة يبلغ حوالي 100 نبضة في الدقيقة ، بدلاً من معدل ضربات القلب الطبيعي أثناء الراحة البالغ حوالي 72 نبضة في الدقيقة. تتلقى مراكز القلب والأوعية الدموية مدخلات من المستقبلات في جميع أنحاء الجسم وتعمل من خلال الأعصاب السمبثاوية لزيادة معدل ضربات القلب حسب الحاجة. على سبيل المثال ، يتم الكشف عن زيادة النشاط البدني عن طريق المستقبلات في العضلات والمفاصل والأوتار. ترسل هذه المستقبلات نبضات عصبية إلى مراكز القلب والأوعية الدموية ، مما يتسبب في زيادة معدل ضربات القلب للأعصاب الودية. هذا يسمح بتدفق المزيد من الدم إلى العضلات.

إلى جانب الجهاز العصبي اللاإرادي ، يمكن أن تؤثر عوامل أخرى أيضًا على معدل ضربات القلب. على سبيل المثال ، يمكن لهرمونات الغدة الدرقية وهرمونات الغدة الكظرية مثل الأدرينالين تحفيز القلب على النبض بشكل أسرع. يزيد معدل ضربات القلب أيضًا عندما ينخفض ​​ضغط الدم أو يصاب الجسم بالجفاف أو السخونة الزائدة. من ناحية أخرى ، يمكن أن يساهم تبريد الجسم والاسترخاء ، من بين عوامل أخرى ، في انخفاض معدل ضربات القلب.

تقرير اخبارى: علم الأحياء البشري في الأخبار

عندما يكون قلب المريض مريضًا جدًا أو متضررًا لدرجة لا تسمح له باستمرارية الحياة ، فمن المرجح أن تكون زراعة القلب هي الحل الوحيد طويل الأمد. تم إجراء أول عملية زرع قلب ناجحة في جنوب إفريقيا في عام 1967. على مدار العقدين الماضيين في الولايات المتحدة ، تم زرع حوالي 2400 قلب كل عام. تكمن المشكلة في وجود عدد قليل جدًا من القلوب المتاحة للزراعة ، ويموت العديد من المرضى كل عام في انتظار توفر القلب المنقذ للحياة.

يجب استخدام قلوب الزرع في غضون أربع ساعات من وفاة المتبرع. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تأتي القلوب إلا من موتى دماغهم الذين اقتلعت قلوبهم وهم ما زالوا أصحاء. ثم يتم وضع القلوب على الجليد داخل مبردات النزهة ليتم نقلها إلى المتلقي المنتظر. تعني نافذة الأربع ساعات أن الاختناقات المرورية أو سوء الأحوال الجوية أو التأخيرات غير المتوقعة الأخرى غالبًا ما تؤدي إلى أن يكون القلب في حالة أقل من الحالة المثلى بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى وجهته. لسوء الحظ ، لا توجد طريقة لمعرفة ما إذا كان القلب سيبدأ من جديد بعد الزرع حتى يتم وضعه فعليًا في جسم المستلم. في ما يصل إلى سبعة بالمائة من الحالات ، لا يعمل القلب المزروع ويجب إزالته.

ظهرت شركة أجهزة طبية في ماساتشوستس تُدعى TransMedic في العديد من القصص الإخبارية عندما طورت نظام رعاية الأعضاء ، والذي يشار إليه عادةً باسم "القلب في صندوق". يأخذ النظام نهجًا جديدًا للحفاظ على القلوب المتبرع بها حتى يتم زرعها. يتم تسخين الصندوق ويحتوي على جهاز يضخ الدم المؤكسج عبر القلب أثناء نقله إلى المستلم. يمتد هذا الوقت إلى 12 ساعة يمكن للقلب أن يظل بصحة جيدة وقابل للاستخدام. كما يسمح بمراقبة القلب بحيث يتم الاحتفاظ به في أفضل حالاته أثناء سيره على الطريق. النتيجة النهائية ، من الناحية المثالية ، هي أن المتلقي يحصل على قلب أكثر صحة مع فرصة أقل لفشل العضو الجديد وخطر أقل للوفاة.

اعتبارًا من منتصف عام 2016 ، تم استخدام نظام القلب في الصندوق بالفعل في العديد من عمليات زراعة القلب الناجحة في بلدان أخرى. في ذلك الوقت ، كان النظام يخضع أيضًا لتجارب سريرية في الولايات المتحدة لتقييم فعاليته في تعزيز النتائج الإيجابية للمستفيدين. يتوقع مطورو نظام القلب في علبة أن النظام يمكنه زيادة عدد قلوب المتبرعين الصالحة للاستخدام بنسبة تصل إلى 30 في المائة ، وبالتالي زيادة عدد المرضى الذين تم إنقاذهم من الموت بسبب قصور القلب.

إعادة النظر

  1. ما هو القلب وأين يقع وما هي وظيفته؟
  2. حدد هيكل القلب.
  3. وصف الدورة الدموية التاجية.
  4. لخص كيف يتدفق الدم إلى القلب ومن خلاله وخارجه.
  5. حدد دورة القلب وحدد جزأيها.
  6. اشرح ما يتحكم في ضربات القلب.
  7. أ. ما هما نوعان من خلايا عضلة القلب في عضلة القلب؟

    ب. ما هي الاختلافات بين هذين النوعين من الخلايا؟

  8. قم بمطابقة كل طبقة من الطبقات الثلاث لجدران القلب (شغاف القلب وعضلة القلب والتامور) مع الوصف الذي يتطابق معها بشكل أفضل أدناه.

    أ. يحمي القلب

    ب. يغطي صمامات القلب

    ج. مسئول عن دقات القلب

  9. هل الدم الذي يتدفق عبر الصمام التاجي مؤكسج أم غير مؤكسج؟ اشرح أسبابك.

  10. صحيحة أو خاطئة. تنقل الشرايين التاجية الدم إلى القلب.

  11. صحيحة أو خاطئة. يحدث الانقباض عندما ينقبض القلب ، ويكون الانبساط عندما يرتاح القلب تمامًا.

  12. اشرح سبب تفريغ الدم من الأوردة القلبية في الأذين الأيمن للقلب. ركز على الوظيفة بدلاً من التشريح في إجابتك.

استكشاف المزيد

تموت النساء بأمراض القلب أكثر من الرجال ، لكن أبحاث القلب تركز منذ فترة طويلة على الرجال. في حديث TED التالي ، يشارك الطبيب الرائد سي.


17.3 تسلسل الجينوم الكامل

في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

اتصال لدورات AP ®

المعلومات الواردة في القسم ليست في نطاق AP ®. ومع ذلك ، يمكنك دراسة المعلومات الواردة في القسم كمواد اختيارية أو توضيحية.

دعم المعلم

مع التقنيات القديمة ، يعد التعرف على البكتيريا المسببة للأمراض عملية تستغرق وقتًا طويلاً وقد تستغرق أيامًا أو أسابيع. في السابق ، كان التعرف على بكتيريا السل يستغرق ما يصل إلى ستة أسابيع. لقد مكّن تطوير المصفوفات الدقيقة للحمض النووي المختبرات السريرية من تقصير هذا الوقت إلى ساعات ، مع تحديد نوعية أفضل. وقد زود هذا الأطباء بالمعلومات التي يحتاجونها للحصول على المرضى على العلاج الأكثر فعالية بالمضادات الحيوية بسرعة ، وتوفير رعاية أفضل ومنع العامل المعدي من الانتشار إلى المزيد من المضيفين.

على الرغم من حدوث تقدم كبير في العلوم الطبية في السنوات الأخيرة ، لا يزال الأطباء مرتبكين من بعض الأمراض ، ويستخدمون تسلسل الجينوم الكامل للوصول إلى جوهر المشكلة. تسلسل الجينوم الكامل هو عملية تحدد تسلسل الحمض النووي للجينوم بأكمله. تسلسل الجينوم الكامل هو نهج القوة الغاشمة لحل المشكلات عندما يكون هناك أساس وراثي في ​​جوهر المرض. تقدم العديد من المختبرات الآن خدمات لتسلسل الجينوم بأكمله وتحليله وتفسيره.

يعد التسلسل الكامل للإكسوم بديلاً منخفض التكلفة لتسلسل الجينوم الكامل. في تسلسل exome ، يتم فقط ترتيب مناطق إنتاج الحمض النووي المشفرة والإكسون. في عام 2010 ، تم استخدام التسلسل الكامل للإكسوم لإنقاذ صبي صغير كانت أمعائه تعاني من عدة خراجات غامضة. خضع الطفل لعدة عمليات في القولون دون راحة. أخيرًا ، تم إجراء التسلسل الكامل للإكسوم ، والذي كشف عن وجود خلل في المسار الذي يتحكم في موت الخلايا المبرمج (موت الخلية المبرمج). تم استخدام زرع نخاع العظم للتغلب على هذا الاضطراب الوراثي ، مما أدى إلى علاج للصبي. كان أول شخص يتم علاجه بنجاح بناءً على التشخيص الذي تم إجراؤه بواسطة تسلسل الإكسوم الكامل.

تحتوي أسئلة تحدي ممارسة العلوم على أسئلة اختبار إضافية تتعلق بالمواد الواردة في هذا القسم والتي ستساعدك على التحضير لامتحان AP. تتناول هذه الأسئلة المعايير التالية:
[APLO 2.23] [APLO 3.5] [APLO 3.20] [APLO 3.21]

الاستراتيجيات المستخدمة في تسلسل المشاريع

تقنية التسلسل الأساسية المستخدمة في جميع مشاريع التسلسل الحديثة هي طريقة إنهاء السلسلة (المعروفة أيضًا باسم طريقة dideoxy) ، والتي طورها فريد سانجر في السبعينيات. تتضمن طريقة إنهاء السلسلة تكرار الحمض النووي لقالب أحادي الخيط باستخدام مادة أولية و deoxynucleotide منتظم (dNTP) ، وهو مونومر ، أو وحدة واحدة ، من الحمض النووي. يتم خلط التمهيدي و dNTP مع نسبة صغيرة من ديديوكسينيوكليوتيدات المسمى (ddNTPs). إن ddNTPs هي مونومرات تفتقد إلى مجموعة الهيدروكسيل (–OH) في الموقع الذي يرتبط فيه نوكليوتيد آخر عادةً لتشكيل سلسلة (الشكل 17.12). يتم تصنيف كل ddNTP بلون مختلف من الفلوروفور. في كل مرة يتم فيها دمج ddNTP في الخيط التكميلي المتنامي ، فإنه ينهي عملية تكرار الحمض النووي ، مما ينتج عنه خيوط قصيرة متعددة من الحمض النووي المتماثل ينتهي كل منها عند نقطة مختلفة أثناء النسخ المتماثل. عندما تتم معالجة خليط التفاعل بواسطة الرحلان الكهربي للهلام بعد فصله إلى خيوط مفردة ، فإن خيوط الدنا المتعددة التي تم نسخها حديثًا تشكل سلمًا بسبب الأحجام المختلفة. نظرًا لأنه يتم تمييز ddNTPs بشكل فلورسنت ، فإن كل شريط على الجل يعكس حجم حبلا DNA و ddNTP الذي أنهى التفاعل. تساعد الألوان المختلفة لـ ddNTPs المسمى بالفلور في تحديد ddNTP المدمجة في هذا الموضع. قراءة الجل على أساس لون كل شريط على السلم ينتج عنه تسلسل حبلا القالب (الشكل 17.13).

الاستراتيجيات المبكرة: تسلسل البندقية وتسلسل النهاية الزوجي

في طريقة تسلسل البندقية ، يتم تقطيع عدة نسخ من جزء الحمض النووي بشكل عشوائي إلى العديد من القطع الأصغر (إلى حد ما مثل ما يحدث لخرطوشة طلقة مستديرة عند إطلاقها من بندقية). يتم بعد ذلك تسلسل جميع المقاطع باستخدام طريقة التسلسل التسلسلي. ثم ، بمساعدة الكمبيوتر ، يتم تحليل الأجزاء لمعرفة مكان تداخل تسلسلها. من خلال مطابقة التسلسلات المتداخلة في نهاية كل جزء ، يمكن إعادة تشكيل تسلسل الحمض النووي بالكامل. يُطلق على التسلسل الأكبر الذي يتم تجميعه من تسلسلات متداخلة أقصر اسم contig. على سبيل القياس ، ضع في اعتبارك أن شخصًا ما لديه أربع نسخ من صورة منظر طبيعي لم ترها من قبل ولا يعرف شيئًا عن الكيفية التي يجب أن تظهر بها. ثم يقوم الشخص بتمزيق كل صورة بيديه ، بحيث توجد قطع مختلفة الحجم من كل نسخة. ثم يخلط الشخص كل القطع معًا ويطلب منك إعادة بناء الصورة. في واحدة من أصغر القطع ترى جبلًا. في قطعة أكبر ، ترى أن نفس الجبل خلف بحيرة. يظهر الجزء الثالث البحيرة فقط ، لكنه يكشف عن وجود كوخ على شاطئ البحيرة. لذلك ، من خلال النظر إلى المعلومات المتداخلة في هذه الأجزاء الثلاثة ، فأنت تعلم أن الصورة تحتوي على جبل خلف بحيرة به كابينة على شاطئه. هذا هو المبدأ الكامن وراء إعادة بناء تسلسل الحمض النووي بالكامل باستخدام تسلسل البندقية.

في الأصل ، حلل تسلسل البندقية فقط نهاية واحدة من كل جزء للتداخل. كان هذا كافيا لتسلسل الجينوم الصغير. ومع ذلك ، أدت الرغبة في تسلسل الجينوم الأكبر ، مثل الجينوم البشري ، إلى تطوير تسلسل البندقية مزدوج الماسورة ، والمعروف بشكل أكثر رسميًا باسم التسلسل ثنائي الأطراف. في التسلسل الثنائي النهاية ، يتم تحليل طرفي كل جزء للتداخل. لذلك ، يعد التسلسل الثنائي الطرف أكثر تعقيدًا من تسلسل البندقية ، ولكن من الأسهل إعادة بناء التسلسل نظرًا لوجود المزيد من المعلومات المتاحة.

تسلسل الجيل القادم

منذ عام 2005 ، أصبحت تقنيات التسلسل الآلي التي تستخدمها المختبرات تحت مظلة الجيل التالي من التسلسل ، وهو عبارة عن مجموعة من التقنيات الآلية المستخدمة لتسلسل الحمض النووي السريع. يمكن أن تولد أجهزة التسلسل الآلية منخفضة التكلفة هذه تسلسلات من مئات الآلاف أو ملايين الأجزاء القصيرة (من 25 إلى 500 زوج أساسي) في غضون يوم واحد. تستخدم أجهزة التسلسل هذه برامج متطورة لتجاوز العملية المرهقة المتمثلة في ترتيب جميع الأجزاء.

اتصال التطور

مقارنة المتواليات

المحاذاة التسلسلية هي ترتيب للبروتينات أو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي يتم استخدامه لتحديد مناطق التشابه بين أنواع الخلايا أو الأنواع ، والتي قد تشير إلى الحفاظ على الوظيفة أو الهياكل. يمكن استخدام محاذاة التسلسل لبناء أشجار النشوء والتطور. يستخدم موقع الويب التالي برنامجًا يسمى BLAST (أداة بحث المحاذاة المحلية الأساسية).

ضمن "Basic Blast" ، انقر على "Nucleotide Blast". أدخل التسلسل التالي في مربع "تسلسل الاستعلام" الكبير: ATTGCTTCGATTGCA. أسفل المربع ، حدد حقل "الأنواع" واكتب "الإنسان" أو "الإنسان العاقل". ثم انقر فوق "بلاست" لمقارنة التسلسل المُدخل مقابل التسلسلات المعروفة للجينوم البشري. والنتيجة هي أن هذا التسلسل يحدث في أكثر من مائة مكان في الجينوم البشري. قم بالتمرير لأسفل الرسم باستخدام الأشرطة الأفقية وسترى وصفًا موجزًا ​​لكل من الزيارات المطابقة. اختر إحدى النتائج بالقرب من أعلى القائمة وانقر على "رسومات". سينقلك هذا إلى صفحة توضح مكان وجود التسلسل داخل الجينوم البشري بأكمله. يمكنك تحريك شريط التمرير الذي يشبه العلم الأخضر للخلف وللأمام لعرض التسلسلات حول الجين المحدد على الفور. يمكنك بعد ذلك العودة إلى التسلسل المحدد بالنقر فوق الزر "ATG".

  1. سيكون البروتين البكتيري أكثر شبهاً بالبروتين البشري من بروتين الخميرة.
  2. سيكون البروتين البكتيري أكثر شبهاً ببروتين الخميرة من البروتين البشري.
  3. سيكون بروتين الخميرة أكثر شبهاً بالبروتين البشري من البروتين البكتيري.
  4. سيشترك البروتين البكتيري والخميرة في تسلسل مماثل ، لكن البروتين البشري لن يكون مرتبطًا بأي منهما.

استخدام متواليات الجينوم الكامل للكائنات النموذجية

أول جينوم تم تسلسله بالكامل كان لفيروس بكتيري ، العاثية fx174 (5368 زوجًا قاعديًا) تم إنجازه بواسطة فريد سانجر باستخدام تسلسل البندقية. تم لاحقًا تسلسل العديد من الجينومات العضية والفيروسية. كان الكائن الحي الأول الذي تم ترتيب تسلسل جينومه هو البكتيريا المستدمية النزلية تم إنجاز ذلك بواسطة Craig Venter في الثمانينيات. تعاون ما يقرب من 74 معملًا مختلفًا في تحديد تسلسل جينوم الخميرة خميرة الخميرة، الذي بدأ في عام 1989 واكتمل في عام 1996 ، لأنه كان أكبر 60 مرة من أي جينوم آخر تم تسلسله. بحلول عام 1997 ، كانت تسلسل الجينوم لاثنين من الكائنات الحية النموذجية المهمة متاحة: البكتيريا الإشريكية القولونية K12 والخميرة خميرة الخميرة. جينومات الكائنات الحية النموذجية الأخرى ، مثل الفأر موس العضلاتذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة سوداء البطن، الديدان الخيطية التهاب المثانة. ايليجانسوالبشر الانسان العاقل معروفة الآن. يتم إجراء الكثير من الأبحاث الأساسية في الكائنات الحية النموذجية لأنه يمكن تطبيق المعلومات على الكائنات الحية المتشابهة وراثيًا. الكائن النموذجي هو نوع تمت دراسته كنموذج لفهم العمليات البيولوجية في الأنواع الأخرى التي يمثلها الكائن النموذجي. يساعد وجود تسلسل جينوم كامل في جهود البحث في هذه الكائنات الحية النموذجية. تسمى عملية ربط المعلومات البيولوجية بالتسلسل الجيني شرح الجينوم. تساعد التعليقات التوضيحية لتسلسل الجينات في إجراء التجارب الأساسية في البيولوجيا الجزيئية ، مثل تصميم بادئات تفاعل البوليميراز المتسلسل وأهداف الحمض النووي الريبي.

ارتباط بالتعلم

انقر خلال كل خطوة من خطوات تسلسل الجينوم في هذا الموقع.

راجع طريقة التسلسل Sanger كما في الصورة. قم بتوضيح كيف أن التسلسل العميق يقدم تحسينًا على تسلسل Sanger.

  1. يسمح التسلسل العميق بتسلسل أسرع لخيوط الحمض النووي القصيرة مقارنةً بتسلسل سانجر ، الذي يقرأ فقط التسلسلات القصيرة للحمض النووي بمعدل بطيء ، ويتجنب مشاكل سانغر المتعلقة بإنهاء السلسلة وفصلها.
  2. تغطية التسلسل أعلى في تسلسل Sanger مقارنة بالتسلسل العميق.
  3. يكون تسلسل Sanger مناسبًا عندما يكون هناك اختلاف نيوكليوتيد واحد فقط بين السلاسل ، بينما يكون التسلسل العميق مناسبًا عندما يكون هناك أكثر من اختلاف نيوكليوتيد واحد بين السلاسل.
  4. يقرأ تسلسل سانجر الجينوم ويتسلسله عدة مرات ، في حين أن التسلسل العميق يقرأ بدقة تسلسل الجينوم بأكمله في وقت واحد.

استخدامات تسلسل الجينوم

المصفوفات الدقيقة للحمض النووي هي طرق مستخدمة للكشف عن التعبير الجيني عن طريق تحليل مجموعة من شظايا الحمض النووي المثبتة على شريحة زجاجية أو شريحة سيليكون لتحديد الجينات النشطة وتحديد التسلسلات. يمكن اكتشاف ما يقرب من مليون تشوه وراثي باستخدام المصفوفات الدقيقة ، في حين أن تسلسل الجينوم الكامل يمكن أن يوفر معلومات حول جميع الأزواج الأساسية الستة مليارات في الجينوم البشري. على الرغم من أن دراسة التطبيقات الطبية لتسلسل الجينوم أمر مثير للاهتمام ، إلا أن هذا التخصص يميل إلى التركيز على وظيفة الجينات غير الطبيعية. ستسمح معرفة الجينوم بأكمله باكتشاف الأمراض والاضطرابات الجينية الأخرى في المستقبل في وقت مبكر ، مما سيسمح باتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن نمط الحياة والأدوية وإنجاب الأطفال. لا يزال علم الجينوم في مهده ، على الرغم من أنه قد يصبح يومًا ما أمرًا روتينيًا استخدام تسلسل الجينوم الكامل لفحص كل مولود جديد لاكتشاف التشوهات الجينية.

بالإضافة إلى المرض والطب ، يمكن لعلم الجينوم أن يساهم في تطوير إنزيمات جديدة تحول الكتلة الحيوية إلى وقود حيوي ، مما يؤدي إلى إنتاج محاصيل ووقود أعلى وتكلفة أقل على المستهلك. يجب أن تتيح هذه المعرفة طرقًا أفضل للتحكم في الميكروبات المستخدمة في إنتاج الوقود الحيوي. يمكن لعلم الجينوم أيضًا تحسين الأساليب المستخدمة لرصد تأثير الملوثات على النظم البيئية والمساعدة في تنظيف الملوثات البيئية. سمح علم الجينوم بتطوير الكيماويات الزراعية والمستحضرات الصيدلانية التي يمكن أن تفيد العلوم الطبية والزراعة.

يبدو رائعًا أن نحصل على كل المعرفة التي يمكن أن نحصل عليها من تسلسل الجينوم الكامل ، ومع ذلك ، فإن البشر يتحملون مسؤولية استخدام هذه المعرفة بحكمة. خلاف ذلك ، قد يكون من السهل إساءة استخدام قوة هذه المعرفة ، مما يؤدي إلى التمييز على أساس جينات الشخص ، والهندسة الوراثية البشرية ، وغيرها من الاهتمامات الأخلاقية. قد تؤدي هذه المعلومات أيضًا إلى مشكلات قانونية تتعلق بالصحة والخصوصية.


17.3 تسلسل الجينوم الكامل

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

على الرغم من حدوث تقدم كبير في العلوم الطبية في السنوات الأخيرة ، لا يزال الأطباء مرتبكين من بعض الأمراض ، وهم يستخدمون تسلسل الجينوم الكامل لاكتشاف جذور المشكلة. تسلسل الجينوم الكامل هو عملية تحدد تسلسل الحمض النووي للجينوم بأكمله. تسلسل الجينوم الكامل هو نهج القوة الغاشمة لحل المشكلات عندما يكون هناك أساس وراثي في ​​جوهر المرض. تقدم العديد من المختبرات الآن خدمات لتسلسل الجينوم بأكمله وتحليله وتفسيره.

على سبيل المثال ، يعد تسلسل الإكسوم الكامل بديلاً منخفض التكلفة لتسلسل الجينوم الكامل. في تسلسل الإكسوم ، يقوم الطبيب فقط بتسلسل ترميز الحمض النووي ، ومناطق إنتاج exon. في عام 2010 ، استخدم الأطباء تسلسل الإكسوم الكامل لإنقاذ صبي صغير كانت أمعائه تعاني من عدة خراجات غامضة. خضع الطفل لعدة عمليات في القولون دون راحة. أخيرًا ، أجروا تسلسلًا كاملًا للإكسوم ، والذي كشف عن وجود خلل في المسار الذي يتحكم في موت الخلايا المبرمج (موت الخلية المبرمج). استخدم الأطباء عملية زرع نخاع العظم للتغلب على هذا الاضطراب الوراثي ، مما أدى إلى علاج للصبي. كان أول شخص يتلقى علاجًا ناجحًا بناءً على تشخيص تسلسل كامل الإكسوم. اليوم ، تسلسل الجينوم البشري متاح بسهولة أكبر والنتائج متاحة في غضون يومين مقابل حوالي 1000 دولار.

الاستراتيجيات المستخدمة في تسلسل المشاريع

تقنية التسلسل الأساسية المستخدمة في جميع مشاريع التسلسل الحديثة هي طريقة إنهاء السلسلة (المعروفة أيضًا باسم طريقة dideoxy) ، والتي طورها فريد سانجر في السبعينيات. تتضمن طريقة إنهاء السلسلة تكرار الحمض النووي لقالب واحد تقطعت به السبل باستخدام مادة أولية و deoxynucleotide منتظم (dNTP) ، وهو مونومر ، أو وحدة DNA مفردة. يمزج التمهيدي و dNTP مع نسبة صغيرة من ديديوكسينيوكليوتيدات المسمى (ddNTPs). إن ddNTPs هي مونومرات تفتقد إلى مجموعة الهيدروكسيل (–OH) في الموقع الذي يرتبط فيه نوكليوتيد آخر عادةً لتشكيل سلسلة (الشكل 17.13). يقوم العلماء بتسمية كل ddNTP بلون مختلف من حامض الفلور. في كل مرة يتم فيها دمج ddNTP في الخيط التكميلي المتنامي ، فإنه ينهي عملية تكرار الحمض النووي ، مما ينتج عنه خيوط قصيرة متعددة من الحمض النووي المكرر ينتهي كل منها عند نقطة مختلفة أثناء النسخ المتماثل. عندما يعالج الرحلان الكهربي للهلام خليط التفاعل بعد الفصل إلى خيوط مفردة ، فإن خيوط الدنا المتعددة التي تم نسخها حديثًا تشكل سلمًا بسبب الأحجام المختلفة. نظرًا لأن ddNTPs يتم تمييزها بشكل فلوري ، فإن كل شريط على الجل يعكس حجم خيط الحمض النووي و ddNTP الذي أنهى التفاعل. تساعد الألوان المختلفة لـ ddNTPs المسمى بالفلور في تحديد ddNTP المدمجة في هذا الموضع. قراءة الهلام على أساس لون كل فرقة على السلم ينتج تسلسل خصلة القالب (الشكل 17.14).

الاستراتيجيات المبكرة: تسلسل البندقية وتسلسل النهاية الزوجي

في طريقة تسلسل البندقية ، يتم تقطيع العديد من نسخ أجزاء الحمض النووي بشكل عشوائي إلى العديد من القطع الأصغر (إلى حد ما مثل ما يحدث لخرطوشة طلقة مستديرة عند إطلاقها من بندقية). تسلسل جميع المقاطع باستخدام طريقة التسلسل التسلسلي. بعد ذلك ، بمساعدة الكمبيوتر التسلسلي ، يمكن للعلماء تحليل الأجزاء لمعرفة مكان تداخل تسلسلها. من خلال مطابقة التسلسلات المتداخلة في نهاية كل جزء ، يمكن للعلماء إصلاح تسلسل الحمض النووي بالكامل. يُطلق على التسلسل الأكبر الذي يتم تجميعه من تسلسلات متداخلة أقصر اسم contig. على سبيل القياس ، ضع في اعتبارك أن شخصًا ما لديه أربع نسخ من صورة منظر طبيعي لم ترها من قبل ولا يعرف شيئًا عن الكيفية التي يجب أن تظهر بها. ثم يقوم الشخص بتمزيق كل صورة بيديه ، بحيث توجد قطع ذات أحجام مختلفة من كل نسخة. ثم يخلط الشخص كل القطع معًا ويطلب منك إعادة بناء الصورة. في واحدة من أصغر القطع ترى جبلًا. في قطعة أكبر ، ترى أن نفس الجبل خلف بحيرة. يظهر الجزء الثالث البحيرة فقط ، لكنه يكشف عن وجود كوخ على شاطئ البحيرة. لذلك ، من خلال النظر إلى المعلومات المتداخلة في هذه الأجزاء الثلاثة ، فأنت تعلم أن الصورة تحتوي على جبل خلف بحيرة به كابينة على شاطئه. هذا هو المبدأ الكامن وراء إعادة بناء تسلسل الحمض النووي بالكامل باستخدام تسلسل البندقية.

في الأصل ، حلل تسلسل البندقية فقط نهاية واحدة من كل جزء للتداخل. كان هذا كافيا لتسلسل الجينوم الصغير. ومع ذلك ، أدت الرغبة في تسلسل الجينوم الأكبر ، مثل الجينوم البشري ، إلى تطوير تسلسل بندقية مزدوجة الماسورة ، أو تسلسل طرفي مزدوج. في التسلسل الثنائي النهاية ، يحلل العلماء نهاية كل جزء للتداخل. لذلك ، يعد التسلسل الثنائي الطرف أكثر تعقيدًا من تسلسل البندقية ، ولكن من الأسهل إعادة بناء التسلسل نظرًا لوجود المزيد من المعلومات المتاحة.

تسلسل الجيل القادم

منذ عام 2005 ، أصبحت تقنيات التسلسل الآلي التي تستخدمها المختبرات تحت مظلة الجيل التالي من التسلسل ، وهو عبارة عن مجموعة من التقنيات الآلية المستخدمة لتسلسل الحمض النووي السريع. These automated low-cost sequencers can generate sequences of hundreds of thousands or millions of short fragments (25 to 500 base pairs) in the span of one day. These sequencers use sophisticated software to get through the cumbersome process of putting all the fragments in order.

اتصال التطور

Comparing Sequences

A sequence alignment is an arrangement of proteins, DNA, or RNA. Scientists use it to identify similar regions between cell types or species, which may indicate function or structure conservation. We can use sequence alignments to construct phylogenetic trees. The following website uses a software program called BLAST (basic local alignment search tool).

Under “Basic Blast,” click “Nucleotide Blast.” Input the following sequence into the large "query sequence" box: ATTGCTTCGATTGCA. Below the box, locate the "Species" field and type "human" or "Homo sapiens". Then click “BLAST” to compare the inputted sequence against the human genome’s known sequences. The result is that this sequence occurs in over a hundred places in the human genome. Scroll down below the graphic with the horizontal bars and you will see a short description of each of the matching hits. Pick one of the hits near the top of the list and click on "Graphics". This will bring you to a page that shows the sequence’s location within the entire human genome. You can move the slider that looks like a green flag back and forth to view the sequences immediately around the selected gene. You can then return to your selected sequence by clicking the "ATG" button.

Use of Whole-Genome Sequences of Model Organisms

British biochemist and Nobel Prize winner Fred Sanger used a bacterial virus, the bacteriophage fx174 (5368 base pairs), to completely sequence the first genome. Other scientists later sequenced several other organelle and viral genomes. American biotechnologist, biochemist, geneticist, and businessman Craig Venter sequenced the bacterium المستدمية النزلية in the 1980s. Approximately 74 different laboratories collaborated on sequencing the genome of the yeast خميرة الخميرة, which began in 1989 and was completed in 1996, because it was 60 times bigger than any other genome sequencing. By 1997, the genome sequences of two important model organisms were available: the bacterium الإشريكية القولونية K12 and the yeast خميرة الخميرة. We now know the genomes of other model organisms, such as the mouse موس العضلات, the fruit fly ذبابة الفاكهة سوداء البطن, the nematode Caenorhabditis. ايليجانس, and humans الانسان العاقل. Researchers perform extensive basic research in model organisms because they can apply the information to genetically similar organisms. A model organism is a species that researchers use as a model to understand the biological processes in other species that the model organism represents. Having entire genomes sequenced helps with the research efforts in these model organisms. The process of attaching biological information to gene sequences is genome annotation . Annotating gene sequences helps with basic experiments in molecular biology, such as designing PCR primers and RNA targets.

ارتباط بالتعلم

Click through each genome sequencing step at this site.

Genome Sequence Uses

DNA microarrays are methods that scientists use to detect gene expression by analyzing different DNA fragments that are fixed to a glass slide or a silicon chip to identify active genes and sequences. We can discover almost one million genotypic abnormalities using microarrays whereas, whole-genome sequencing can provide information about all six billion base pairs in the human genome. Although studying genome sequencing medical applications is interesting, this discipline dwells on abnormal gene function. Knowing about the entire genome will allow researchers to discover future onset diseases and other genetic disorders early. This will allow for more informed decisions about lifestyle, medication, and having children. Genomics is still in its infancy, although someday it may become routine to use whole-genome sequencing to screen every newborn to detect genetic abnormalities.

In addition to disease and medicine, genomics can contribute to developing novel enzymes that convert biomass to biofuel, which results in higher crop and fuel production, and lower consumer cost. This knowledge should allow better methods of control over the microbes that industry uses to produce biofuels. Genomics could also improve monitoring methods that measure the impact of pollutants on ecosystems and help clean up environmental contaminants. Genomics has aided in developing agrochemicals and pharmaceuticals that could benefit medical science and agriculture.

It sounds great to have all the knowledge we can get from whole-genome sequencing however, humans have a responsibility to use this knowledge wisely. Otherwise, it could be easy to misuse the power of such knowledge, leading to discrimination based on a person's genetics, human genetic engineering, and other ethical concerns. This information could also lead to legal issues regarding health and privacy.


Get Involved

  • وظائف AHA
  • سياسة خاصة
  • إخلاء المسؤولية الطبية
  • سياسة حقوق النشر
  • بيان إمكانية الوصول
  • سياسة الأخلاق
  • سياسة تضارب المصالح
  • سياسة الربط
  • إرشادات تحرير المحتوى
  • تنوع
  • الموردين والموردين
  • إشعارات جمع التبرعات الحكومية

& copy2021 American Heart Association، Inc. جميع الحقوق محفوظة. يحظر الاستخدام غير المصرح به.
جمعية القلب الأمريكية هي مؤسسة معفاة من الضرائب وفقًا للمادة 501 (c) (3).
* Red Dress & trade DHHS ، Go Red & trade ، AHA National Wear Red Day & reg هي علامة تجارية مسجلة.

يتوافق هذا الموقع مع معيار HONcode للحصول على معلومات صحية جديرة بالثقة: تحقق هنا.


17.3: Heart - Biology

For years, scientists have known about the relationship between depression and heart disease. At least a quarter of cardiac patients suffer with depression, and adults with depression often develop heart disease. What researchers now want to know is “why.” So far, they have unearthed a treasure trove of important clues, but a definitive explanation on the curious nature of this relationship has yet to emerge.

It is a puzzle: Is depression a causal risk factor for heart disease? Is it a warning sign because depressed people engage in behaviors that increase the risks for heart disease? Is depression just a secondary event, prompted by the trauma of major medical problems, such as heart surgery? Experts say the urgent need for answers is clear: According to the World Health Organization, 350 million people suffer from depression worldwide, and 17.3 million die of heart disease each year, making it the number one global cause of death.

The promising news, they say, is that new insights are emerging because of the data researchers continue to amass, scientific innovation, and heightened public awareness. It was in part because of better diagnostic tools and an increased recognition of the prevalence of depression that scientists could establish a connection between depression and heart disease in the first place.

“Thirty years of epidemiological data indicate that depression does predict the development of heart disease,” said Jesse C. Stewart, Ph.D., an associate professor of psychology in the School of Science at Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI).

Stewart noted that there is now “an impressive body of evidence” showing that, compared with people without depression, adults with a depressive disorder or symptoms have a 64 percent greater risk of developing coronary artery disease (CAD) and depressed CAD patients are 59 percent more likely to have a future adverse cardiovascular event, such as a heart attack or cardiac death.

But, does depression لانى heart disease? Is it a risk factor on its own?

Many investigators recoil at the use of the word "cause" because almost all evidence connecting heart disease and depression comes from observational studies.

“Those who have elevated depressive symptoms are at increased risk for heart disease, and this association seems to be largely independent of the traditional risk markers for heart disease,” said Karina W. Davidson, Ph.D., professor at Columbia University Medical Center. Indeed, she said, the association between depression and heart disease is similar to the association of factors such as high cholesterol, hypertension, diabetes, smoking, and obesity and heart disease.

To establish a true cause-effect link between depression and heart disease, according to Stewart, scientists need evidence from randomized controlled trials showing that treating depression reduces the risk of future heart disease. In other words, what needs to be studied is whether treating depression prevents heart disease in the way treating high cholesterol and blood pressure does.

A 2014 paper by Stewart and his colleagues suggests that early treatment for depression, before the development of symptomatic cardiovascular disease, could decrease the risk of heart attacks and strokes by almost half. Now, with funding from the National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI), Stewart is currently conducting the clinical trial he said would help answer this cause-effect question.

In the meantime, the existing evidence prompted the American Heart Association (AHA) to issue a statement in 2015 warning that teens with depression and bipolar disorder stand at increased risk for developing cardiovascular disease earlier in life, and urging doctors to actively monitor these patients and intervene to try to prevent its onset.

The prevalence of depression among cardiac patients ranges from 20 to 30 percent. “Even the lower limit of this ranges is more than double the prevalence of this treatable condition in the general population,” wrote Bruce L. Rollman, M.D. and Stewart in their 2014 study.

A recent study presented at the American College of Cardiology’s 66th Annual Scientific Session shows that patients are twice as likely to die if they develop depression after being diagnosed with heart disease. In fact, depression is the strongest predictor of death in the first decade after a heart disease diagnosis.

“We are confident that depression is an independent risk factor for cardiac morbidity and mortality in patients with established heart disease,” said Robert Carney, Ph.D., professor of psychiatry at Washington University School of Medicine. “However, depression is also associated with other risk factors, including smoking, so it can be difficult to disentangle its effects from those of other risk factors.”

In other words, cardiac patients with depression have worse outcomes, which translate to more deaths and repeated cardiovascular events. But how does depression have such an effect?

Researchers agree that while the pathways are not completely understood, there are many likely explanations. Some point to the biology of depression, such as autonomic nervous system dysfunction, elevated cortisol levels, and elevated markers of inflammation.

“There are also plausible behavioral explanations, such as poor adherence to diet, exercise, and medications, and a higher prevalence of smoking, that have been associated with depression with or without established heart disease,” said Ken Freedland, Ph.D., also from Washington University School of Medicine.

“We think that there are likely to be multiple pathways, and this has been one of the foci of our research over the years,” he said.


Pheromones

أ pheromone is a chemical released by an animal that affects the behavior or physiology of animals of the same species. Pheromonal signals can have profound effects on animals that inhale them, but pheromones apparently are not consciously perceived in the same way as other odors. There are several different types of pheromones, which are released in urine or as glandular secretions. Certain pheromones are attractants to potential mates, others are repellants to potential competitors of the same sex, and still others play roles in mother-infant attachment. Some pheromones can also influence the timing of puberty, modify reproductive cycles, and even prevent embryonic implantation. While the roles of pheromones in many nonhuman species are important, pheromones have become less important in human behavior over evolutionary time compared to their importance to organisms with more limited behavioral repertoires.

The vomeronasal organ (VNO, or Jacobson’s organ) is a tubular, fluid-filled, olfactory organ present in many vertebrate animals that sits adjacent to the nasal cavity. It is very sensitive to pheromones and is connected to the nasal cavity by a duct. When molecules dissolve in the mucosa of the nasal cavity, they then enter the VNO where the pheromone molecules among them bind with specialized pheromone receptors. Upon exposure to pheromones from their own species or others, many animals, including cats, may display the flehmen response (shown in Figure 17.9), a curling of the upper lip that helps pheromone molecules enter the VNO.

Pheromonal signals are sent, not to the main olfactory bulb, but to a different neural structure that projects directly to the amygdala (recall that the amygdala is a brain center important in emotional reactions, such as fear). The pheromonal signal then continues to areas of the hypothalamus that are key to reproductive physiology and behavior. While some scientists assert that the VNO is apparently functionally vestigial in humans, even though there is a similar structure located near human nasal cavities, others are researching it as a possible functional system that may, for example, contribute to synchronization of menstrual cycles in women living in close proximity.

Figure 17.9.
The flehmen response in this tiger results in the curling of the upper lip and helps airborne pheromone molecules enter the vomeronasal organ. (credit: modification of work by “chadh”/Flickr)


شاهد الفيديو: الأحياء - الصف الثانى الثانوى - مراحل الهضم في الانسان (كانون الثاني 2022).