当“疟原虫”遇到“青蒿素”

河北 訾玉玲

当“疟原虫”遇到“青蒿素”

河北 訾玉玲

2015年10月，中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药——青蒿素和双氢青蒿素的贡献，与另外两位科学家共享2015年度诺贝尔生理学或医学奖。这是中国生物医学界迄今为止获得的世界最高大奖。因此，相关内容会是今后相当长的一段时间内的热点话题。

【新题展示】

疟原虫是人类疟疾的病原体，疟疾是一种严重危害人体健康的寄生虫病，这种病发作时多发冷发热，而且是一定间隔时间内发作。它能大量破坏红细胞，造成贫血，使肝脾肿大，也能危害脑组织，流行区内患者有高死亡率。我国科学家屠呦呦团队研制的青蒿素为治疗疟疾的首选药物，青蒿素是从植物黄花蒿茎叶中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物，青蒿素对鼠疟原虫红细胞内期超微结构的影响，主要是疟原虫膜系结构的改变，该药首先作用于食物泡膜、表膜、线粒体、内质网，此外对核内染色质也有一定的影响，其疟疾抑制率达100%。请根据所学知识回答以下问题：

（1）疟原虫是一类单细胞、寄生性的原生动物，主要在肝细胞和红细胞内发育，其基本结构包括细胞膜、细胞质和细胞核，其遗传物质为_____，肺炎双球菌的遗传物质与疟原虫___（填“相同”或“不同”），在结构上不同于疟原虫的主要特点是__________________。

（2）疟原虫摄取营养的方式为______，这种摄食方式与细胞膜_________有关。青蒿素治疗疟疾主要是通过干扰表膜——线粒体的功能。青蒿素作用于食物泡膜，从而阻断了营养摄取的最早阶段，使疟原虫较快出现氨基酸饥饿，迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。

（3）疟原虫引发宿主罹患疟疾，疟疾一次典型发作表现为寒战、高热和出汗退热三个连续阶段。当宿主感染后，部分吞噬细胞、中性粒细胞等受刺激产生内源性热原质，它和疟原虫的代谢产物共同作用于宿主位于_____的体温调节中枢，使产热量___（填“大于”“等于”或“小于”）散热量，引起发热。之后机体通过______来增加散热量，体温逐渐恢复正常。在这个体温调节过程中，发挥作用的是_______调节机制。

（4）人体的免疫系统具有____、__和清除的功能。在抵御疟原虫的过程中，非特异性免疫与特异性免疫互为条件、相互补充。通过_____（填“体液免疫”或“细胞免疫”）阻止其在血液中的播散，一旦侵入宿主细胞，则需_______（填“体液免疫”或“细胞免疫”）予以彻底杀灭。在治疗疾病的过程中，若需特异性强、灵敏度高并大量获得抗体，可用______________技术。使用青蒿素治疗疟疾________（填“属于”或“不属于”）免疫过程。

（5）疟疾的诊断过程中需要______技术进行扩增，制备核酸探针，核酸探针的原理是_______________________。

（6）用3H标记的异亮氨酸追踪体外培养的疟原虫的摄入情况，放射性应主要出现在____，此细胞器为蛋白质的装配机器，这一蛋白质合成过程包括___和___两个阶段。加入青蒿素后，因氨基酸饥饿而抑制疟原虫蛋白质的合成。

（7）疟原虫的细胞器膜、细胞膜和____等结构，共同构成了生物膜系统，这些膜的组成成分和结构相似，在_____上紧密联系。青蒿素作用于线粒体则会影响_____这一生理过程，从而影响各项生命活动获得能量，疟原虫摄取食物的直接能源物质为_____。

（8）黄花蒿很常见，分布很广，青蒿素是从黄花蒿茎叶中提取出来的一种化学成分，是天然产物，其药用价值体现了生物多样性的___价值。黄花蒿需选择向阳的平地、缓坡或阶地种植，要求土壤保水保肥性能好，pH处于6至7，光照主要影响黄花蒿的____，温度和pH不适宜则会通过影响_____而影响黄花蒿的生理作用。

（9）从黄花蒿中提取青蒿素的方法是以___原理为基础，主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。

【试题来源】

《普通动物学》第三版（刘凌云、郑光美）和《生物帮》相关资料。

【详解分析】

（1）疟原虫是原生动物门孢子纲的真核生物，所以其体内含两种核酸DNA和RNA，以DNA为遗传物质。肺炎双球菌是原核生物，也是以DNA为遗传物质，其结构主要特点是没有以核膜为界限的细胞核。

（2）疟原虫是单细胞生物，直接与外界进行物质交换，以胞吞方式摄取营养物质，此方式与细胞膜的结构特点——细胞膜具有一定的流动性有关。

（3）疟疾俗称“打摆子”，忽冷忽热，这种体温的变化与疟原虫寄生后的一系列反应有关。人体的体温调节中枢位于下丘脑，当病理性原因造成产热量大于散热量时，人体会体温升高而“发烧”，出汗是之后体温下降的主要途径。体温调节机制是一种神经-体液调节机制。

（4）人体免疫系统有防卫、监控和清除三大功能，并有三道防线来阻止疟原虫等病原体的侵入。当病原体突破了非特异性免疫的前两道防线之后，机体通过体液免疫阻止其在血液中的散播，细胞免疫则对侵入靶细胞的病原体发挥免疫效应，大量获得抗体的方式是单克隆抗体的制备。使用青蒿素这种药物治疗疟疾不属于免疫过程。

（5）核酸探针利用DNA分子杂交方法来诊断疟疾，利用PCR技术扩增DNA。

（6）氨基酸是合成蛋白质的原料，场所在核糖体，要经过转录和翻译两个过程。青蒿素影响疟原虫对氨基酸的摄取，从而抑制蛋白质的合成，疟原虫因氨基酸饥饿而迅速形成自噬泡，并不断排出虫体外，使疟原虫损失大量胞浆而死亡。

（7）疟原虫是真核生物，具有细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成了生物膜系统，这些膜的组成成分和结构相似，在结构和功能上紧密联系。线粒体是有氧呼吸的主要场所，青蒿素作用于线粒体则会影响该过程，从而影响各项生命活动获得能量，疟原虫摄取食物等生命活动的直接能源物质为ATP。

（8）生物多样性的价值包括直接价值、间接价值和潜在价值，黄花蒿的药用价值属于直接价值。光、温、气、水、肥等都是影响黄花蒿光合作用的外界条件，温度和pH主要是通过影响酶的活性而影响黄花蒿的光合作用和呼吸作用等代谢过程。

（9）屠呦呦等科学家尝试了几百种提取青蒿素的方法，目前最为理想的提取方法是以萃取原理为基础，主要有乙醚浸提法和溶剂汽油浸提法。

【参考答案】

（1）DNA 相同 没有以核膜为界限的细胞核（2）胞吞 具有一定的流动性 （3）下丘脑 大于 大量出汗 神经-体液 （4）防卫 监控 体液免疫 细胞免疫单克隆抗体制备 不属于 （5）PCR DNA分子杂交（碱基互补配对） （6）核糖体 转录 翻译 （7）核膜 结构和功能 有氧呼吸 ATP （8）直接 光合作用（光反应）酶的活性 （9）萃取

当“疟原虫”遇到“青蒿素”，把细胞结构、蛋白质合成、光合作用和呼吸作用等代谢过程及内环境稳态调节、生物多样性等相关知识巧妙整合起来，可以及时把握热点话题，开阔学生视野，引导学生打破教材界限，加强对课本知识的掌握，提高学生在新情境下综合运用知识解决问题的能力。同时，我们把这道题作为对我国科学家第一次获得诺贝尔生理学或医学奖的一种致敬，让学生树立民族自豪感。

（作者单位：河北省石家庄市第二十七中学高中部）