zistshenasan
 

مقدمه

پلاستها از اندامکهای دو غشایی موجود در یاخته‌های گیاهی و نیز عده ای از آغازیان مثل جلبکها هستند. معمولا مدور ، تخم‌مرغی و دیسک مانند هستند و در سنتز و ذخیره مشارکت دارند. این اندامکها نه تنها در تجمع و اندوختن مواد مختلف ذخیره‌ای و رنگیزه‌ها نقش دارند بلکه نوعی از آنها یعنی کلروپلاستها با انجام فتوسنتز و تولید مواد آلی دارای انرژی نهفته‌اند و در بقای مصرف کنندگان نقش اساسی دارند.

پلاستها اندامکهایی شبیه به کندریوزومها هستند که نقش تولیدی آنها با فراهم آوری ترکیبات مختلفی مانند نشاسته ، رنگیزه‌ها ، پروتئینها و ... روشن شده است. پلاستهای یاخته‌های بالغ بر حسب ماهیت موادی که در خود جمع می‌کنند انواع مختلفی دارند که عبارتند از: کلروپلاستها ، کروموپلاستها و لوکوپلاستها. تقسمیم بندی دیگر به صورت زیر است. کلروپلاستها ، آمیلوپلاستها ، کروموپلاستها ، پروتئوپلاستها ، اولئوپلاستها و استرینوپلاستها.



تصویر

پیش پلاستها

پلاستهای کوچک ، کمرنگ یا بی رنگ هستند که پیش تاز یا پیش رو همه پلاستها هستند که معمولا در مریستم انتهایی ریشه و ساقه وجود دارند. پیش پلاستها بسته به شرایط محیطی و نوع بافتی که در آن قرار دارند به پلاستهای دیگر تبدیل می‌شوند. مثلا پیش پلاستها (پروپلاستها) وقتی در معرض نور قرار می گیرند (در برگها و سایر اندامهای هوایی) به کلروپلاستها تبدیل می‌شوند.

کلروپلاستها

کلروپلاستها مکان تولید غذا در سلول است و معمولا دیسک مانند هستند و به قطر 6 - 4 میکرون می‌باشند. رنگدانه موجود در کلروپلاستها ، کلروفیل و کاروتنوئید است. ولی چون مقدار کلروفیل بیشتر است، به رنگ سبز دیده می‌شود. رنگ کاروتنوئیدها در پاییز در برگها ، پس از آنکه کلروفیل تخریب شد، مشاهده می‌گردد. رنگ کاروتنوئیدها همچنین در برگهای پیر دیده می‌شود. در یک سلول مزوفیل برگ در حدود 50 - 40 کلروپلاست وجود دارد. در هر میلیمتر مربع 500 هزار کلروپلاست دیده می‌شود.

ساختمان کلروپلاستها

پوشش کلروپلاست مضاعف است و متشکل از غشای درونی و غشای بیرونی است و ماده زمینه‌ای کلروپلاست شامل نشاسته و اکثر آنزیمهای لازم برای فتوسنتز و سایر مواد به صورت محلول می‌باشد. استروما (ماده زمینه‌ای کلروپلاست) شامل 50 درصد پروتئینهای کلروپلاست است. در بخشهایی از استروما DNA و RNA و ریبوزومها مشاهده می‌شوند. دانه‌های نشاسته کلروپلاستها از ذخایر موقتی گیاه هستند. زمانی که گیاه فعالانه فتوسنتز می‌کند. نشاسته در کلروپلاستها انباشته می‌شود.

در شب این نشاسته‌ها تجزیه شده و به آمیلوپلاستها انتقال و در آنجا ذخیره می‌شود. سیستم غشایی کلروپلاستها از وزیکولهایی مسطح به نام تیلاکوئیدها تشکیل یافته و مجموعه تیلاکوئیدها تشکیل گرانوم را می‌دهد. هر گرانولوم از 100 تیلاکوئید تشکیل شده که مانند ستونی روی هم قرار گرفته‌اند. گرانوم توسط فرت به هم وصل هستند. بنابراین سیستم غشایی درون کلروپلاستها شامل فرت و گرانومها هستند. کلروپلاستها علاوه بر آنکه محل فتوسنتزند در سنتز اسید آمینه و اسید چرب نیز شرکت می‌کنند.



تصویر

نحوه تشکیل کلروپلاستها از پیش پلاستها

در غشای درونی پروپلاست وزیکولهایی تشکیل می‌شود. به عبارت دیگر غشای درونی به درون استروما جوانه زده و این وزیکولها از غشای درونی جدا می‌شوند. سپس وزیکولها بهم می‌پیوندند و وزیکولهای مسطحی را بوجود می‌آورند. در نهایت وزیکولهای مسطح به هم پیوسته و تشکیل گرانا و فرت را می‌دهند و کلروپلاست بالغ می‌شود. اگر گیاه در غیاب نور باشد، پروپلاست به اتیوپلاست تبدیل می‌شود.

وزیکولهای جدا شده از غشای درونی به هم می‌پیوندند و شبکه نیمه بلوری موسوم به جسم پرولاملار را تشکیل می‌دهند. به چنین پلاستی اتیوپلاست گویند. گیاهی که این نوع پلاست را دارد، اتیوله شده است ولی اگر در معرض نور قرار گیرد اتیوپلاستها به کلروپلاست تبدیل می‌شوند. پروپلاستها به انواع دیگری از پلاستها نیز تبدیل می‌شود. اکثرا کلروپلاستها به کروموپلاستها تبدیل می‌شوند اما عکس این قضیه نیز اتفاق می‌افتد.

کروموپلاستها

پلاستهای زرد و نارنجی و قرمز رنگی هستند که به اشکال مختلف دیده می‌شوند و کلروفیل ندارند. ولی دارای کاروتنوئیدها هستند. کاروتنوئیدها مسئول رنگ زرد و نارنجی و قرمز در گلبرگها ، میوه‌ها و برخی ریشه‌ها است (مثل هویج). در بیشتر موارد کروموپلاستها از کلروپلاستها بوجود می‌آیند. مثلا در میوه‌ها به هنگام تشکیل ساختار درونی کلروپلاست تغییر می‌کند و به کروموپلاست تبدیل می‌شود.

سیستم غشایی به ‌هم می‌خورد و تیلاکوئیدهای کمی باقی می‌ماند. کاروتنوئید فراوانی ذخیره می‌شود که این کاروتنوئیدها ممکن است در گلبولهای چربی انباشته شوند یا به صورت بلور یا بصورت دیگر. به ندرت ممکن است کروموپلاستها از پیش پلاستها بوجود آیند. کروموپلاستها شکل منظمی ندارند. وظیفه کروموپلاستها جلب کردن حشرات و پرندگان و پروانه‌ها و... برای انتشار دانه‌های گرده و.... است.

لوکوپلاستها

پلاستهای بدون رنگدانه هستند که این پلاستها معمولا در اندامهای زیر زمینی که دور از نور هستند، دیده می‌شوند. ولی در بخشهای هوایی هم دیده می‌شوند. در سنتز مشارکت ندارند بلکه وظیفه آنها ذخیره است. لوکوموپلاستها شامل آمیلوپلاستها (که نشاسته ذخیره می‌کنند.) ، پروتئینوپلاستها (که حاوی پروتئین هستند.) و اولئوپلاستها (که حاوی روغن هستند.) می‌باشد.

در لپه‌های دانه گیاه هم آمیلوپلاستها هم پروتئینوپلاستها و هم اولئوپلاستها یافت می‌شوند. در آلبومن دانه گیاه پروتئینوپلاست و اولئوپلاست یافت می‌شود که پروتئین و روغن موجود در این پلاستها به محصولات ساده (اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب) تجزیه شده و به هنگام رویش دانه برای نمو گیاهک بکار می‌رود.

نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386 توسط 
 
اندامک‌های درون یاخته جانوران : (۱) هستک (۲) هسته (۳) ریبوزوم (رناتن) (۴) وسیکل (۵) شبکه آندوپلاسمیک خشن (۶) دستگاه گلژی (۷) سیتواسکلتون (۸) شبکه آندوپلاسمیک نرم (۹) میتوکندری (۱۰) کریچه (واکوئل) (۱۱) سیتوپلاسم (میان‌یاخته) (۱۲) لیزوزوم (کافنده‌تن) (۱۳) میانک (سنتریول)
اندامک‌های درون یاخته جانوران : (۱) هستک (۲) هسته (۳) ریبوزوم (رناتن) (۴) وسیکل (۵) شبکه آندوپلاسمیک خشن (۶) دستگاه گلژی (۷) سیتواسکلتون (۸) شبکه آندوپلاسمیک نرم (۹) میتوکندری (۱۰) کریچه (واکوئل) (۱۱) سیتوپلاسم (میان‌یاخته) (۱۲) لیزوزوم (کافنده‌تن) (۱۳) میانک (سنتریول)

در سال 1898 کامیلو گلژی یاخته‌شناس ایتالیایی با اشباع کردن یاخته‌های عصبی جغد از نمکهای نقره و بررسی میکروسکوپی این یاخته‌ها ذراتی تیره، هلالی شکل و به صورت شبکه درهم رفته‌ای را در مجاورت هسته هر یاخته مشاهده کرد که آن را دستگاه شبکه‌ای درونی نامید. این مجموعه بعدها به افتخار گلژی، دستگاه گلژی نامیده شد.


 

 آیا همه سلولها دستگاه گلژی دارند؟

با مطالعه سلولها توسط میکروسکوبهای نوری و الکترونی به این نتیجه رسیده‌اند که دستگاه گلژی هم در یاخته‌های جانوری و هم در یاخته‌های گیاهی وجود دارد و یکی از اجزا مهم ساختمانی یاخته‌هاست که بویژه در اعمال ترشحی سلولها فعالیت زیادی دارد.

این اندامک در تک سلولی ها (نظیر باکتری ها) وجود ندارد.

این دستگاه می‌تواند به صورت شبکه‌ای در مجاورت هسته، یا به صورت بخش‌های هلالی شکل و مجزا از یکدیگر به نام دیکتیوزوم‌ها در برشهای یاخته‌ها دیده شوند. دیکتیوزوم‌ها در گیاهان پیشرفته، جلبکها و نیز در خزه گیاهان مشاهده شده اند. در قارچها، دیکتیوزومها کمیاب هستند و در پروکاریوتها تاکنون دیکتیوزومی شناخته نشده است.

ساختمان دستگاه گلژی

مشاهده دستگاه گلژی با میکروسکوب الکترونی تشخیص سه بخش را امکان‌پذیر می‌سازد: ساکول‌ها، دیکتیوزوم‌ها و مجموعه آنها

ساکول یا سیسترن یا سیسترنا کیسه‌های پهن و قرصی شکل غشایی هستند که بخش میانی صاف و وسعتی حدود یک میکرومتر دارند. اما کناره‌های کیسه بسیار چین خورده و متراکم است که قدرت جوانه زدن دارند و وزیکولهای کوچکی را ایجاد می‌کنند. هر ساکول حالت کمانی دارد و یک سطح آن برآمده و سطح دیگر فرورفته است. ضخامت غشای ساکول همانند غشای شبکه آندوپلاسمی است. سطح سیسترن یا ساکول صاف و بدون زیبوزدم است

 منشا دستگاه گلژی

مسئله خاستگاه دیکتیوزومها هنوز مورد بحث است و در این زمینه فرضیه‌ها و نظریه‌های چندی ارائه شده است. بدیهی است که هر یاخته در شرایط عادی بطور معمول تعدادی از دیکتیوزوم‌های خود را از یاخته والدی به ارث برده است. سه نظریه مهم از این قرارند:

ایجاد وزیکولها و یا حفره‌هایی از شبکه آندوپلاسمی صاف و یا گاهی از پوشش هسته‌ای که بر سطح نزدیک یا سطح شکیل دیکتیوزوم افزوده می‌شود. البته این پدیده امروز مورد بحث است و تائید عمومی ندارد زیرا حفره‌های گذر یا انتقالی جدا شده از شبکه آندوپلاسمی بیشتر جذب کناره‌های کیسه‌های دیکتیوزومی می‌شوند و عاملی برای پایداری و امکان جوانه زنی کیسه‌ها را فراهم می‌کند.


تشکیل از نو با زیر بنای به هم پیوستن قطعاتی از شبکه آندوپلاسمی دستگاه گلژی را بوجود می‌آورد.

دیکتیوزوم‌های جدید از تقسیم دیکتیوزوم‌های پیشین بوجود می‌آید. اعمال دستگاه گلژی این دستگاه اعمال زیاد و مهمی را انجام می‌دهد و از آن به پلیس راه سلول یاد می‌کنند. اعمال آن را تیتروار بیان می‌کنیم :


پردازش و آماده سازی محصولات تازه سنتز شده سلولی.

گلیکوزیلاسیون پروتئین‌های ترشحی: این فرایند در شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار آغاز می‌شود اما طویل شدن و پردازش زنجیره پلی ساکارید در گلژی انجام می‌گیرد.

سولفاتاسیون: افزودن گروه‌های سولفات به پروتئین‌ها در سطح دور یا ترانس انجام می‌گیرد.

افزودن گروه‌های فسفات به پروتئین‌ها

راهنمایی پروتئین‌ها به سوی هدف نهایی

دخالت در سازماندهی برخی از رامک‌های سلولی از جمله لیزوزومها

دخالت در تشکیل، گسترش و رشد غشای سلولی

تشکیل آکروزوم سر اسپرماتوزوئید و دخالت در عمل لقاح

دخالت در ترشحات نورونی یا تشکیل کیسه‌های سیناسپی محتوی نوروترانسیمتر

ترشح موسیلاژعا و مواد ژله‌ای با زیر بنای پلی ساکاریدهای اسیدی بویژه در سلولهای گیاهی

دخالت در تولید و ترشح پولک و پوشش سیلیسی سطح جلبگها

دخالت در اگزوسیتوز سلول

ایجاد تغییرات شیمیایی در مولکولها

 ترشح نقش اصلی دستگاه گلژی

نقش اصلی دستگاه گلژی ترشح پروتئین‌های ترشحی و آنزیم‌های موجود در لیزوزوم‌ها و پراکسیزومها است. ترشح می‌تواند پیوسته یا ناپیوسته باشد.


ترشح پیوسته: مواد ترشحی بلافاصله پس از تولید و بدون آنکه انباشته شوند ترشح می‌گردند.

ترشح ناپیوسته: مواد ترشحی انباشته می‌شوند و به صورت ذرات ترشحی یا زیموژن هستند


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386 توسط 

سلول گياهي و اندامكها

تحقيق وبررسي در مورد گياهان مي تواند از ديدگاهاي مختلف صورت گيرد , لذا علم گياه شناسي شامل قسمتهاي مختلفي مي باشد كه يكي از انواع آن كه در اين سري آموزشي بحث مي شود علم تشريح يا آناتومي است . به ساده ترين بيان , اين علم در مورد ساختمان داخلي اندامهاي گياهي بحث مي كند كه خود شامل دو بخش سلول شناسي و بافت شناسي مي باشد .

سلول گياهي:

اهميت سلول بعنوان كوچكترين واحد حياتي پيكره موجودات در سال 1839 بوسيله شوان و شلايدن عنوان شد .

سلول گياهي نسبت به سلول جانوري داراي اشكال متنوعتري است و علاوه بر آن سلولهاي گياهي در غشاء اسكلتي نسبتا سختي محصور هستند . در يك توده سلول همگن سازنده يك بافت , همه سلولهاي داراي يك اندازه , يك شكل و معمولا چند وجهي هستند . در گياهان عالي اندازه سلولها متناسب با كار آنهاست و حسب ماهيت بافتي و نقشي كه در گياه دارند اندازه آن متفاوت است .براي مثال درازي سلولهاي فيبر همراه با بافت چوبي متقاوت با درازي سلولهاي فيبر همراه بافت آبكش( غربالي) هستند . به بيان ديگر: اندازه و طول هر سلولهاي عادي پيكره گياه به ماهيت و ويژگي آن سلول بستگي دارد و به طول مولكولهاي پروتوئين هاي موجود در آن سلول و همچنين ميزان فعاليت هسته سلول و دوره استراحت آن در ارتباط است.

مشاهده سلول گياهي:

چيزي كه مشخص است اينست كه سلول عنصري بسيار كوچك است كه با چشم غيرمسلح قابل روئيت نمي باشد( جز در موارد نادر! ) ساده ترين راه مشاهده سلول گياهي مطالعه سلولهاي بشره پياز است كه به صورت پوسته نازكي هنگام شكستن پياز از آن جدا مي شود . بشره (اپيدرم) پياز در زير ميكروسكوپ به صورت سلولهاي چند وجهي كشيده اي ديده مي شود كه به طور منظم در كنار يكديگر قرار گرفته و فاقد فضاي بين سلولي هستند . هسته در اپيدرم پياز به خوبي قابل مشاهده است ( تصوير 1 )

allium epiderm

شكل 1).اپيدرم پياز . عكس از وبلاگ گلبول قرمز !.

مطالعه سيتوپلاسم گياهي :

براي مطالعه سيتوپلاسم معمولا از دو گياه آبزي به نام Elodeaو Hydrillaاستفاده مي كنند. سيتوپلاسم سلولهاي برگ اين گياهان مانند اكثر سلولهاي گياهي به صورت يك ورقه نازك اطراف واكوئل بزرگ مركزي را احاطه مي كنند اما نكته مهم اينست كه سيتوپلاسم لزج سلولي مانند يك بركه آرام نيست بلكه مانند درياي خروشان در حال حركت و جابجايي دائم است , به حركت سيتوپلاسم اصطلاحا سيكلوز مي گويند كه به بهترين نحو در سلول برگ گياه الودِآ و هيدريلا قابل روئيت است . اين گياهان را با همين نام مي توانيد از مكانهايي كه ماهي زينتي مي فروشند تهيه كنيد. هنگامي كه برگ الودآ را زير ميكروسكوپ مطالعه مي كنيد مشاهده مي كنيد كه كلروپلاستها به صورت چرخشي در اطراف سلول حركت مي كنند كه اين حركت انتقالي كلروپلاستها ناشي از حركت و تغيير مكان سيتوپلاسم و به بيان ديگر به علت سيكلوز است .(تصوير 2)

elodea

تصوير 2). يك سلول الودآ . به كلروپلاستهاي سبز رنگ توجه كنيد!

نتييجه مطالعه سلول گياهي :

با مطالعه اوليه و ابتدايي سلول گياهي اين نتايج بدست مي آيد :

1) .از نظر كلي ساختمان سلول گياهي مشابه سلول حيواني است .زيرا درسلول هر دو گروه , سيتوپلاسم , هسته , ميتوكندري و كمپلكس گلژي ديده مي شود

2) . برخي صفات مخصوص سلول گياه است و در سلول جانوري ديده نمي شود مانند :

الف ) . وجود غشاء اسكلتي از جنس گلوسيد كه قسمت اعظم آنرا سلولز تشكيل مي دهد .

ب). وجود پلاستهاي مختلف در سيتوپلاسم .

ج).توسعه واكوئلها كه بخش اعظم سلول را دربر مي گيرد و بلاخره فقدان سانتروزوم در سلول گياهي . سانتروزوم يكي ازمراكز سازمان دهنده ميكروتوبولي است كه در سلول جانوري دوك تقسيم و اشعه ها از اين محل نشات مي گبرند ولي با وجود فقدان سانتروزم , دوك تقسيم در سلول گياهي نيز در هنگام تقسيمات سلول ايجاد مي شود !.

سيتولوژي گياهي

مطالعه سلولي گياه نه تنها در آناتومي اندامها بلكه در رده بندي و سيستماتيك گياهي نيز غالبا ضروري است .در اينجا به اختصار به بررسي اندامكها داخلي گياه مي پردازيم .

به طور كلي بخش عمده محتويات سلول را پروتوپلاسم تشكيل مي دهد كه در آن هسته , ريبوزومها ( معروف به دانه هاي پالاد ) , ميتوكندريها ,پلاستها , دستگاه گلژي و شبكه رتيكولوم اندوپلاسم كه در تشكيل واكوئل هاي گياهي نقش دارد ديده مي شود .البته ضمائم ديگري نيز در سيتوپلاسم وجود دارد كه از آن جمله مي توان روغن هاي اسانسي ( اولئورزين ) را نام برد .

سيتوپلاسم : از مواد لپيدي و پروتيدي ساخته شده است . اين ماده در مجاورت غشاي اسكلتيك ورقه نازكي را به نام غشاء اكتوپلاسم يا پلاسمالم تشكيل مي دهد كه در تبادلات سلولي با محيط اطراف نقش موثري دارد .

ريبوزومها : بوسيله ميكروسكوپ الكتروني قابل روئيتند .ماكروملكولهايي ريبونوكلئوپروتوئيني با اشكال كروي يا تخم مرغي با قطر متوسط 100 - 200 انگسترم هستند . به صورت آزاد و يا چسبيده به غشاء رتيكلوم اندوپلاسم در سيتوپلاسم سلول گياهي يافت مي شوند .ريبوزوم در سنتز پروتوئين گياهي نقش دارد .

كندريوزومها : اشكال كندريوزومها متفاوت است. گاهي به صورت دانه هاي كوچك و گاهي به صورت رشته هاي طويل ديده مي شوند . اشكال گرد كندريوزومها را ميتوكندري و اشكال رشته اي را كُندريوكُنت مي گويند . مطالعات ميكروسكوپي نشان مي دهد كه هر ميتوكندري از 3 قسمت تشكيل شده است :

1). غشاي خارجي كه ضخامت آن 50 تا 70 انگسترم است و ساختمان پروتوئيني دارد

2).غشاء داخلي كه تقريبا مشابه غشاء خارجي است .

3) . ماتريكس يا محتويات دروني ميتوكندري كه مركز انرژي سلول مي باشد و مولكولهاي پر انرژي در اين قسمت سنتز مي شوند . همچنين ميتوكندري واجد يك < دي ان اي > حلقوي مشابه ژنوم باكتري ها مي باشند كه در ماتريكس و چسبيده به ديواره غشاء داخلي آن است .

پلاستها : كه مجموع آنها را پلاستيدوم مي گويند ويژه سلولهاي گياهي است . در سلولهايي كه حد اكثر رشد خود را كرده اند پلاستها اشكال متفاوت دارند و مواد مختلفي را در خود ذخيره مي كنند.

پلاستها را برحسب مواد محتوي آنها با انواع زير تقسيم مي كنند كه هر يك مفصلا شرح داده خواهد شد :

1).كلروپلاست . 2). آميلوپلاست . 3) كروموپلاست . 4). الئوپلاست ويك نوع پلاست به نام لوكوپلاست كه پلاست اوليه بوده و پلاستهاي ديگر از آن نشات مي گيرند.

نكته مهم اينست كه مواد موجود در پلاستها معمولا در جريان رشد و تخصيص يافتن سلول تغيير و تحول مي يابند و به مواد ديگري تبديل مي شوند . براي مثال ميوه نارس به علت داشتن كلروپلايت فراوان سبز رنگ است ولي هنگام رسيدن ميوه رنگ آن تغيير مي كند و كلروپلاستها تبديل به كرموپلاست مي شوند ويا اگر ريشه تازه روييده جو را در مقابل نور قرار دهيم پلاستهاي اوليه بي رنگ ( لكوپلاست) تبديل به كلروپلاست مي شوند و اگر مجددا آنها را در تاريكي قرار دهيم كلروپلاستها تبديل به كروموپلاست مي شوند .

حال به طور جداگانه به بررسي هر كدام از پلاستها مي پردازيم :

1) . كلروپلاست : محتوي ماده كلروفيل بوده وسبز رنگ است .شكل كلروپلاست در گياهان آوندي تقريبا مشابه و يكنواخت و عدس مانند است . ولي تعداد آنها در سلولهاي گياهي بسيار متفاوت است مثلا در سلولهاي گياه علف خوك يا سلاژينل فقط يك كلروپلاست وجود دارد . ودر برخي گياهان آوندي اين تعداد به 100 ويا بيشتر هم مي رسد . كلروپلاستها در جلبكها بسيار مختلف و متنوع ترند ( تصوير 3) كه به آنها كروماتوفور گويند . كروماتوفور جلبك علاوه بر كلروفيل ممكن است حاوي مواد رنگي ديگري باشد . كروماتوفور در جلبك اسپيروژير مارپيچي و در مروكارپوس ورقه مانند است . كلروپلاست در عمل فتوسنتز دخالت دارد و چون تشكيل كلروفيل و فعاليت آن احتياج به نور دارد از اين رو كلروپلاست در سطح خارجي ساقه هاي جوان و در اندامهاي هوايي ديگر مانند برگها پراكنده اند.

chloro

تصوير شماره 3) .اشكال مختلف كلروپلاست در جلبكها

2). آميلوپلاست : محتوي نشاسته (اميدون ) بوده و خاص بافت پارانشيم ذخيره اي هستند و در بخش هاي عمقي اندامها وجود دارند . منشا آميلوبلاستها . لوكوپلاستها هستند . در اندامها و بافتهاي دخيره اي همه لكوپلاستها همزمان محتوي نشاسته نمي شوند .برخي ممكن است هيچگاه تبديل به آميلوپلاست نشوند وبرخي نيز ممكن است بسيار دير محتوي آميدون گردند .

نشاسته ابتدا به صورت دانه هاي كوچم غوطه ور در پلاستها ظاهر مي گردند سپس به تدريج به حجم آنها افزوده مي شود . اين افزايش حجم به صورت پيدايش صبقات متحد المركزي به دور يك نقطه مركزي صورت مي گيرد كه به اين نقطه مزكري اصطلاحا ناف مي گويند لازم به ذكر است كه شكل و اندازه دانه هاي نشاسته در گياهان مختلف متفاوت است ( تصوير 4 ) مثلا شكل نشاسته در سيب زميني تخم مرغي و در نخود كليوي شكل مي باشد . دانه هاي نشاسته با نور پلاريزه در زير ميكروسكوپ پديده صليب سياه را نشان مي دهند كه مربوط به ساختار كريستالي نشاسته مي باشد .در اين حالت دانه نشاسته كروي و سياه رنگ ديده مي شود كه ساختاري صليب مانند آنرا به 4 قسمت تقسيم مي كند .

amy 

تصوير 4) . انواع مختلف دانه هاي نشاسته

3). كرموپلاستها : عبارتند از پلاستهايي كه مواد رنگي غير از كلروفيل دارند .كروموپلاستها غالبا از لوكوپلاست بوجود مي آيند و بتدريج از رنگيزه هاي زرد يا قرمز كه در آب نامحلول مي باشند انباشته مي شوند . رنگيزه هاي مزبور به خوبي در چربي حل مي شوند و به همين دليل به آنها ليپوكروم هم مي گويند . به طور كلي ليپوكروم ها از گروه كارتنوئيد ها هستند و كاروتن سر دسته اين گروه است. مواد كارتنوئيدي مشتقات ايزوپرن وبه صورت بلورهاي كوچك هشتند .(براي اطلاعات بيشتر در اين زمينه مي توانيد به كتاب بيوشيمي لنينجر مراجعه نماييد ). كاروتن عامل ايجاد رنگ نارنجي در هويج است . ليكوپن نيز نوعي كارتنوديد است كه در گوجه فرنگي وجود دارد (عامل رنگ قرمز گياه ) . گزانتين كه عامل رنگ زرد بسياري از گلبرگها ست نيز در گروه كارتنوئيدها قرار دارد .

نكته: در كلروپلاستها نيز معمولا نوعي ليپوكروم زرد رنگ به نام گزانتوفيل موجود است كه به علت فراواني كلروفيل رنگ زرد آن پوشيده مي ماند .اما هنگامي كه كلروفيل به عللي از بين برود رنگ زرد گزانتوفيل ظاهر مي شود . مثلا در پاييز كه كلروفيل برگ از بين مي رود گزانتوفيل سبب زرد يا رنگين شدن برگ مي شود .

واكوئلها : حفره هاي درون سيتوپلاسم هستند كه به آساني رنگ شده و قابل ديد هستند ( تصوير 5 ) .واكوئلها محتوي مايعي به نام شيره واكوئلي هستند كه غلظت آن ثابت نبوده و بر حسب تغييرات آب در واكوئل يا سلول غلظت آن تغيير مي كند .بنابراين واكوئل را مي توان محل ذخيره آب سلول دانست كه در پديده هاي اسمزي نقش دارند . واكوئل واجد غشايي است كه به آن تونوپلاست مي گويند .

مواد زائد سيتوپلاسم نيز در واكوئل جمع مي شوند كه اكثر اين مواد قابل حل در آبند . همچنين مواد داخل واكوئل ها ممكن است بخشي از ذخاير سلول بوده . از مواد فعال گياهي بشمار آيند ماتتد : آلكالوئيدها , گلوسيدها , هتروزيدها , پيگمانها , نمكهاي كاني , اسيدهاي آلي و گاها شيرابه يا لاتكس حال به اختصار به توضيح اين مواد مي پردازيم .

آلكالوئيدها : مواد ازت داري هستند كه تشكيل آنها با متابوليسم پروتيدها ارتباط دارد به همين دليل احتمال مي دهند كه از اسيد آمينه سنتر مي شوند . الكالوئيدها تقريبا همگي سمي هستند ولي مقدار كم آنها به عنوان دارو مصرف مي شود

گلوسيدها : در شيره واكوئلي قندهايي مانند گلوكز و يا هلوزيدهايي مانند ساكارزموجود است ( رجوع شود به مبحث گليكوبيلوژي 1 و 2 ) .

پلي هلوزيدهاي واكوئل معمولا از تراكم هلوزيدهاي واكوئل بوجود مي آيند .يكي از هلوزيدهاي واكوئل اينولين است اينولين شبيه نشاسته بوده ولي با يد آبي رنگ نمي شود .اينولين خاص ريشه هاي غده اي و به شكل رشته هايي در بافت گياه متبلور و مجتمع مي شود كه تشكيل مجموعه هاي به نام اسفروكريستو را مي دهد

رنگيزه ها : رنگيزه ها يا پيگمانهاي آلي فلاونيك با رنگ زرد و پيگمانهاي آنتوسيانيك با رنگ آبي . بنفش و قرمز جز گروهي از گلوسيدها به نام هتروزيد ها هستند . برخي از تركيبيات معطر گياهان و برخي از مواد دارويي مانند ديژيتالين كه از گياه انگشت دانه بدست مي آيد نيز جز گروه هتروزيدها مي باشد .

نمك هاي معدني : نمكهاي معدني از خارج وارد پيكره گياه و واكوئل ها مي شوند . از مهترين مواد اين گروه مي توان به كربنات كلسيم اشاده كرد كه در واكوئل تشكيل خوشه هاي آهكي به نام سيستوليت را مي كند

اسيد الي و نمكهاي آن : آنچه مسلم است اينست كه وجود اسيد الي در داخل سلول براي آن مفيد نيست و بايد به صورت CO2يا نمكهاي كلسيم از سلول دفع گردد . از اسيدهاي آلي كه وجود آن در شناسايي گياهان اهميت زياد دارد اسيد اكساليك است كه ماده اي زائيد در گياهان با منشائي احتمالا پروتيدي است. وجود اكسالات كلسيم در گياهيان مختلف صفتي ثابت وبه همين علت در تفسيمات گياهي وجود اكسالات كلسيم مهم است

vacu 

تصوير 5 ) .واكوئل در يك سلول گياهي ( فضاي روشن )

توجه داشته باشيد كه در سيتوپلاسم علاوه بر موارد ياد شده ضمائم چربي , مانند روغنها و اسانسهاي روغني نيز وجود دارد .روغن بادام , زيتون , آفتابگردان و ... از اين گروه مي باشند .


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386 توسط 
 پلاسمودسماتا کانالهای بین سلولی در گیاهان هستند که کلاً مسیرهای سیم پلاست  (Symplast) را ایجاد می کنند .  دسته وسیعی از مواد می توانند از خلال این کانالها عبور کرده و بین سلولهای جابه جا گردند .

نحوه تشکیل پلاسمودسماتا :

      پلاسمودسماتا ( مفرد آن پلاسمودسم است ) پس از تقسیم هسته و در طی سیتوکینز که تقسیم سیتوپلاسم و ایجاد دیواره جدید در این مرحله رخ می دهد ،  تشکیل می گردند . احتمالاً هنگام الحاق فرگموزومها ( وزیکولهایی که از دستگاه گلژی منشا می گیرند و حاوی مواد سازنده دیواره جدید سلولی هستند ) قسمتهایی از شبکه اندوپلاسمی در بین دیواره تازه ایجاد شده گرفتار میشوند و بنای پلاسمودسماتا را خلق می کنند  ؛ کلا به این نوع پلاسمودسماتا که در طی تشکیل دیواره ایجاد می گردد پلاسمودسماتای اولیه و به فرایندی که طی آن پلاسمودسماتا اولیه ایجاد می شود مکانیسم اولیه تشکیل پلاسمودسماتا می گویند ( تشکیل دیواره و گیر کردن بخشی از شبکه اندوپلاسیمی در آن ) .

تصویر1: مکانیسم اولیه تشکیل پلاسمودسماتا

 ساختمان پلاسمودسم :

  1. کانال سیلندری شکل به قطر 20 تا 40 نانومتر که بین دو دیواره مشترک دو سلول واقع است .
  2. در مرکز کانال ، قسمتی از شبکه آندوپلاسمی گرفتار شده که آن را دسموتوبول می نامند.
  3. نکته مهم دیگر اینست که غشا پلاسمایی هر دو سلول مجاور به داخل کانال نفوذ کرده و داخل کانال را آستر کرده اند .
  4. هر دو انتهای کانال کمی تنگ و منقبض است که به این ناحیه گردن (neck) می گویند .
  5. فاصله دیواره  کانال تا دسموتوبول را از هر طرف ، حلقه (Annulus) می نامند که در آن سیتوزول جریان دارد و مواد از این ناحیه بین دو سلول توزیع می شوند .
  6. بر اساس قطر کانال و قطر حلقه  ، محاسبه شده است که تنها موادی که وزن ملکولی 800 دالتون به پایین دارند می توانند از این معبر عبور کنند که به این مقدار(800 دالتون) حد بالای عبور (size exclusion limit ) می گویند .

تصویر2 : ساختمان یک پلاسمودسم

 

      در ابتدا محققان گمان می کردند که تمام پلاسمودسماتا در پیکره گیاه طی مکانیسمهای اولیه ایجاد می شوند تا اینکه مشخص شد هنگام قلمه زدن دو گیاه نیز بین سلول پایه و قلمه با اینکه هیچ گونه تقسیم سلولی ایجاد نشده است  پلاسمودسماتا ایجاد می شود و یا بین سلولهای اندام مکنده گیاه انگلی مانند گل جالیز و سلول گیاه میزبان نیز بدون تقسیم سلول پلاسمودسماتا ایجاد می شود بر همین اساس در بین سالهای 1970 تا اوایل 1980عقیده بر این بود که به غیراز پلاسمودسماتایی که بین قلمه ها و سلول گیاه انگل و میزبان ایجاد می شود بقیه پلاسمودسماتا در پیکره گیاه از نوع اولیه هستند .

    در اوایل سال 1980 مشخص شد در زمانی که تقسیم سلول انجام نمی گیرد در دیواره های فدیمی گیاه نیز قسمتهایی از دیواره نازک می شوند و محلی به نام پیت ( pit-field) را ایجاد می کنند و از محل پیت که دیواره ها نازک شده اند غشاء پلاسمایی دو سلول به داخل نفوذ کرده و در محلی به یکدیگر می رسند و پلاسمودسماتا را ایجاد می کنند  ؛ در بیشتر موارد دسموتوبول نیز در این پلاسمودسماتای ثانویه دیده می شود !  . ساختار پلاسمودسماتای ثانویه نیز مانند نوع اولیه است و فرایند تشکیل آن ، مکانیسم ثانویه تشکیل پلایمودسماتا نام دارد . بر همین اساس هپلر (Hepler) در سال 1982 پیشنهاد کرد که آن دسته از پلاسمودماتا که در طی سیتوکینز ایجاد می شوند نوع اولیه هستند و آنهایی که در دیواره های قدیمی و طی رشد عادی گیاه ایجاد می شود نوع ثانویه هستند .

 

تصویر 3 : ساختمان پیت

 

پلاسمودسمتا معبری غیر فعال یا ساختاری فعال ؟

   با ساختمانی که از پلاسمودسماتا شرح دادیم ، پلاسمودیماتا تنها به صورت لوله ای بین دو سلول گیاه فرض می شود که ملکولهای با وزن کمتر از 800 دالتون با جریانهای سیتوزولی از میان آن جابه جا می شود تا اواخر دهه 80 نیز همچین تصوری از ساختمان پلاسمودسماتا مطرح بود تا اینکه بهبود تکنیکهای رنگ آمیزی و تهیه میکروگرافهای الکترونی این فرض را تغییر داد !

در سال 1990 Robards و Lucas در میکروگرافهای الکترونی ناحیه مریستم ساقه توانستند در محل گردن پلاسمودسماتا و بروی دسموتوبول پروتوئینهای حلقه مانندی (Spoke-like) را شناسایی کنند و پیشنهاد کردند احتمالا این پرتوئینهای حلقه مانند با انقباض و انبساط خود باعث تغییر قطر ناحیه گردن شده و رفت آمد مواد را کنترل می کنند ( مانند یک اسفنگتر Sphincter ) .

تصویر 4 : مدل روباردز و  لوکاس

 

     با مشاهداتی که در بین سالهای 90 تا 94 صورت گرفت این مدل باز هم تغییر کرد در ابتدا مشاهده شد در برخی موارد حد بالای عبور در بین گونه های گیاهی متفاوت است حتی موادی با وزن 7 تا 10 دالتون که به راحتی در برخی گونه ها از طریق سیم پلاست عبور می کند ؛  در گونه های دیگر برای عبور آنها از طریق سیم پلاست موانعی وجود دارد ( مانند رنگ زرد لوسیفر) و بر این اساس پیشنهاد شد که پروتوئینهای حلقه مانند در گونه های گیاهی متفاوت هستند . دوم اینکه از قبل مشخص بود که ویروسها برای انتقال خود در بین سلولها به شبکه های میکروتوبولی و رشته های اکتین متصل می شوند بر همین اساس پیشنهاد شد که احتمالا باید درون پلاسموسماتا رشته های اکتین موجود باشند که ویروسهای مانند ویروس موزاییک توتون می تواند به راحتی سلولها مجاور را آلوده کند و سوم اینکه درون پلاسمودسماتا فعالیت ATPase شدیدی مشاهده شد که از این جهت میوزین می توانست اولین گزینه باشند زیرا به طریق فعال  باعث انتقال مواد می شود .

تا اینکه در سال 1994 ، وایت (White )  توانست با روشهای سیتوشیمیایی  پروتئین اکتین و میوزین را در داخل پلاسمودیماتا شناسایی کند بر همین اساس Blackman  و Overall در سال 1996 مدل خود را پیشنهاد کردند ؛ بر این اساس رشته های اکتین به صورت طنابی به دور دسموتوبول پیچیده شده است و با فعالیت ATPase میوزین مستقر بر دیواره کانال رشته های اکتین را منقبض و منبسط می کنند و با تغییر قطر دسموتوبول عبور و مرور مواد را تحت کنترل دارند  همچنین وجود فیلامنتهای انقباضی در محل دریچه که با شبکه آندوپلاسمی مجاور در ارتباط است می تواند با انقباض خود شبکه اندوپلاسمی را بروی کانال پایین بکشد و عبور و مرور مواد را کنترل کند . این مدل هم اکنون مورد تائید است . لازم به ذکر است که در گونه های جهش یافته که نحوه بارگیری آبکش آنها مورد بررسی قرار گرفته است مشاهده شده است که جهش ،  تنها فعالیت پلاسمودسماتا در نواحی آوندهای کوچک را مختل کرده است و فعالیت پلاسمودسماتا در بخشهای دیگر تغییر نکرده است بر همین اساس  می توان نتیجه گرفت علاوه بر اینکه پلاسمودسماتا در بین گونه های گیاهی متفاوت است در خود گیاه نیز انواع مختلفی از پلاسمودسماتا را داریم و باید منتظر طبقه بندی پلاسمودسماتا بر اساس واحد های تشکیل دهنده آنها در سالهای آتی باشیم .

 

تصویر5 : مدل بلکمن و اوورآل


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386 توسط 

واکوئل بیش از 90 درصد از  حجم سلول بالغ گیاهی را اشغال می کند . واکوئل را غشایی به نام تونوپلاست احاطه می کند. درون واکوئل مواد آلی و معدنی مانند قند ، پروتئین ، اسیدهای آلی مانند فسفاتید ، تانن ، رنگدانه ، فلاوونوئید و اکسالات کلسیم وجود دارد . برخی مواد درون واکوئل مثل تانن و پروتئین سخت حتی بلوری هستند .

سلول مریستمی واکوئل بسیار کوچکی دارد .با رشد و تمایز سلول واکوئلها بزرگ شده و به هم متصل می گردند. در سلول پارانشیمی بالغ ، واکوئل بزرگی در وسط سلول دیده می شود که لایه نازکی از سیتوپلاسم آن را احاطه می کند .با اسیب دیدن سلول در نزدیکی محل زخم ، سلولها فعالیت میتوزی را آغاز می کنند و واکوئلها تقیسم شده کاهش می یابند (شولز، 1988) .

در اثر حمله حشرات سلولهای پارانشیمی هیپرتروفی شده ، توده سیتوپلاسم افزایش حجم می یابند و حجم واکوئل کاهش می یابد (چزن ،فان ،1988).

اگر بیش از یک واکوئل در سلول باشد به آن واکوئوم (vacoume) می گویند . در مورد منشاء واکوئل ، نظرات مختلفی ارائه شده است :

1.      واکوئل از پیش واکوئل ها ایجاد می گردد و بعد از تقسیم سلول به سلولهای دختر ، شکافته شده و تعدادی واکوئل به وارد هر سلول دختر می گردد .

2.       در نواحی خاصی از سیتوپلاسم آب جمع می گردد . با غشایی محصور می گردند.

3.      واکوئل از کیسه های گلژی منشاء می گیرند .

4.      از اتساع سییترهای شبکه اندوپلاسمی یا کیسه های آن منشاء می گیرند.

اعمال واکوئل عبارت است از : تنظیم آب و محتویات سلول ، تنظیم اسمزی و ذخیره و هضم ، همچنین شرکت فعال در متابولیسم سلول ( مارتی ، 1980) .

واکوئل انزیم گوارشی دارد که متابولیت و اجرای سیتوپلاسمی را تجزیه می کند . فعالیت هیدرولیتیک واکوئل مشابه لیزوزم در سلولهای جانوری است .  آنزیمهای گوارشی واکوئل از شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی گرفته می شوند و توسط وزیکولها به واکوئل منتقل می گردند . در طول عمر سلول مقدار آنزیم تغییر می کند و در سلولهای مختلف ، به مقادیر مختلفی تولید می گردد .برخی از واکوئلها اصلاً آنزیم گوارشی ندارند و در برخی موارد شروع هضم مواد در شبکه آندوپلاسمی صورت می گیرد .

 

واکوئل ها به عنوان انبار سلول ایفای نقش می کنند:

 

1.      پروتئین :  لایه خارجی اندوسپرم میوه گیاه چاودار ، پروتیین بی شکلی به نام الورون (aleuron) دارد . . در پارانشیم حاشیه غده سیب زمینی و میوه فلفل سبز پروتئین به شکل شبه متبلور مکعبی وجود دارد . در الورون موجود در آندوسپرم و جنین برخی دانه ها ، پروتئین بی شکل و بلوری وجود دارد( آنزیم آمیلاز). 

فریوسلینگ (1988) جزئیات تشکیل دانه الورون را در دانه های کرچک شرح داد .  دانه های الورون از پروتوئینهای محلول با وزن کم و گلبولی تشکیل شده اند . این دانه ها در واکوئل سلول انباشته و ذخیره می گردند و همانجا به حالت متبلور در می آیند .

واکوئل با از دست دادن آب دهیدراته  شده و این مسئله باعث می شود که محلول داخل واکوئل بسته به حلالیت خود ته نشین شوند .

فیتین (Phytin) ترکیبی نامحلول شامل نمک منیزیوم ، پتاسیم و اینوزیتول فسفریک اسید است که در تشکیل گلوبوئید (globoid) نقش دارند . سپس پرتوئینهای گویچه ذخیره ای به طور پراکنده ته نشین شده و بقیه فضای واکوئل را پر می کنند که قسمت کریستالوئید را شکل می دهند . همانطور که در پست قبل تر اشاره شد ، مواد پروتوئینی به صورت دانه های الورون در دانه ذخیره می شوند که خود این دانه های الورون واجد دو بخش گلوبوئید و کرسیتالوئید شکل گرفته اند که این دو شاختمان را ساختمان بی شکلی به نام ماده اصلی احاطه می کند (شکل 1) .

برای انتقال این دانه های الورون باید عمل هضم صورت گیرد که عکس عمل تشکیل دانه آلورون است .

شکل 1 : دانه های الورون در واکوئل . کریستالوئید و گلبوئید مشخص شده اند .

 

2.      بلور :  بلور در گیاهان عموما در واکوئل ها شکل می گیرد . متداول ترین بلور ، بلور اکسالات کلسیم است که شکلهای مختلفی دارد (شکل2 و 3).

در برگ پرتقال (Citrus) ، بگونیا( Begonia) ، بذرالبنج (Hyoscyamus) ماش(Vicia) و نوعی پسته (Pistacia palaestina) بلورهای به صورت هرمی و منشوری و مکعبی (ramboide)  دیده می شوند .

بلورهای ستاره ای (drus) که مجموعه ای از  بلورهای هرمی است در برگ گیاهان  تاتوره(Datura stramonium) ، سداب(Ruta graveolens) ، زبان مادر زن (Opuntia) ، انجیر(Ficus indica) ، و ریشه نیلوفر(Ipomoea batatas) دیده می شود .

بلور شنی (crystal sand) ، بلورهای هرمی بسیار ریزی هستند که به صورت توده ای درآمده و در ساقه گیاه آقطی (Sambucus nigra) ، Aucuba japonica و برگ شابیزک (Atropa belladonna) دیده می شود .

بلورهایی موسوم به رافید (raphid) که به صورت باریک و نازک با دو انتهای دوکی شکل هستند در غلاف برگ گل شیپوری(Arum) ، شاخ بزی (Agave) ، برگ و ساقه گیاه برگ بیدی (Tradescantia) ، گل حنا ( Impatiens balsamica) به صورت دسته ای دیده می شوند .

بلور دیگری به نام استیلوئید (Styloid) شبیه رافید بوده اما هرمی شکل تر وضخیم تر است و دو سر مخزوطی دارد و در گیاهان خانواده زنبق (Iridaceae) ، شاخ بزی (Agavaceae) و برخی گونه های خانواده سوسن (Liliaceae) ، گل سرخ (Rosaceae) و سداب (Rutaceae) دیده می شوند .

شکل2 : انواع بلور اگزالات کلسیم . 1). بلور رمبوئید ، 2 ) . بلور دراس (ستاره ای ) ، 3 ).  بلور رافید ، 4( بلور شنی ( ماسه کریستالی ) .

 

شکل 3 . میکروگراف الکترونی چند نوع بلور : 1) رمبوئید ، 2) استیلوئید ، 3 ) رافید ، 4) دراس

 

در گیاهان عالی به ندرت کربنات کلسیم  تشکیل می گردد اما در هنگام تشکیل کربنات کلسیم زائده ای به داخل سلول رشد می کند که به آن خوشه سنگ یا سیستولیت می گویند (cystolith) می گویند که در اپیدرم برگ گیاه فیلتوس( Ficus elastica) قابل مشاهده است (شکل 4) .

 

شکل 4) : خوشه سنگ (سیستولیت) .

 

3.      تانن : تانن (tannin) در واکوئل سلولهای ویژه ای به نام ایدئوبلاست ذخیره می گردند . تانن گروه ناهمگنی از مشتقات فنلی است که در مقاطع میکروسکوپی به صورت توده های گرانولی زرد ، قرمز و یا قهوه ای دیده می شوند(شکل 5-5).  

این ترکیب در برگ ، پریدرم ،بافت آوندی ، میوه نارس ، پوست دانه و بافتهایی که در اثر بیماری رشد اضافه دارند دیده می شوند .

تصور می شود تانن مکانیسم حفاظتی گیاه در برابر آبگبری (dehydration) ، پوسیدگی (rotting) یا پوکی و تخریب توسط جانوران باشد . از تانن در صنعت چرم سازی استفاده می شود .

شکل5 : تانن : چند نوع ترکیب فنولی . 1) اسید کلروژنیک ، 2) فلوریدزین ، 3) پروسیانیدینB3 ، 4) اپی کاتکین ، 5) نمایی میکروسکوپی از سلولهای واجد تانن .

 

4.      رنگدانه :  در واکوئل رنگدانه های گروه فلاونوئید(flavnoid) شامل آنتوسیانین ، فلاوین و فلاونول قرار دارد .

رنگدانه واکوئلی محلول در اب است و در گلبرگ ها و میوه های رنگی یافت می شوند . به خاطر ویژگی یونی آنتوسیانین ، رنگ آن به PH بستگی دارد . آنتوسیانین (شکل  6) در محیط اسیدی نارنجی تا قرمز ريال در PH خنثی بنفش و در محیط قلیایی آبی است ( رنگ مختلف گلبرگ ) .

فلاون و فلاونول طول موجهای ماورای بنفش طیف نوری  را جذب می کند . و توسط حشرات درک می شوند . این رنگدانه ها به گلبرگ رنگ شیری و کرمی می دهند .

گلبرگ سفید رنگدانه ندارد و رنگ ان به خاطر انعکاس نور و فضای بین سلولی فراوان مملو از هوا است که حالت ماتی پیدا می کند .

 

شکل 6 : ملکول آنتوسیانین

 


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه بیست و سوم آبان 1386 توسط 
| تاريخ ارسال: 21/12/1384 | مترجم: آقاي حسن سالاري | 

AWT IMAGE

 به تازگي دانشمندان طي كاوش در ژرفاي 2300 متري در 1500 كيلومتري آب‌هاي جنوب جزيره‌ي استر، كه نزديك ساحل شيلي قرار دارد، به سخت‌پوست كوچك، سفيد‌ رنگ و ابريشمي  ناشناخته‌اي برخورد كردند. اين جان‌دار، كه نزديك چاه‌هاي آب‌داغ پيدا شد، آن اندازه نامعمول است كه به نظر مي‌رسد براي طبقه‌بندي آن بايد خانواده‌ي تازه‌اي را در فرمانروي جانوران در نظر گرفت. نام رسمي اين جاندار نابينا را Kiwa hirsute برگزيده‌اند.

نام خانواده‌ي كه اين خرچنگ 15 سانتي‌متري نخستين گونه‌ي آن است، از نام Kiwaida، آفريننده‌ي سخت‌پوستان در اسطوره‌هاي پولپونزيايي گرفته شده است و نام گونه‌اي hirsute، به معناي مويين است كه به موهاي ريز روي دست و پاي اين جاندار اشاره دارد.
با اين كه يك‌سال از آغاز  پژوهش روي اين خرچنگ مي‌گذرد، هنوز دانشمندان مي‌گويند چيزهاي زيادي درباره‌ي اين جاندار هست كه ما نمي‌دانيم. يكي از رازهاي اين جاندار اين است كه اين رشته‌هاي نازك و مومانند كه دست و پاي اين خرچنگ را مي‌پوشانند، به چه كار جاندار مي‌آيند. برخي بر اين باورند كه اين رشته‌ها، باكتري‌هايي را كه ممكن است غذاي خرچنگ باشند، به دام مي‌اندازند. اما برخي دانشمندان بر اين نظر هستند كه باكتري‌هايي كه لابه‌لاي اين رشته‌هاي مويين پيدا شده‌اند، مواد سمي را كه از چاه‌هاي ژرفاي دريا بيرون مي‌آيند، پاكسازي مي‌كنند.

منبع:

Yeti Crab Discovered in Deep Pacific—Blake de Pastino, nationalgeographic


نوشته شده در تاريخ دوشنبه بیست و یکم آبان 1386 توسط 
دايناسورها سوپراستارهاي تاريخ طبيعي هستند، اما با شگفتي فراوان بايد بگوييم كه چيز اندكي درباره‌ي گوناگوني‌ آن‌ها مي‌دانيم. اكنون دانشمندان توانسته‌اند بر پايه‌ي يك مدل رياضي شمار جنس‌هاي گوناگون دايناسورها را برآورد كنند. بر پايه‌ي اين برآورد تازه روشن شده است كه دست‌كم 70 درصد آن‌ها در انتظار كشف شدن هستند. اين برآورد مي‌تواند بحث درباره‌ي علت نابودي آن‌ها را به خانه‌ي اول بازگرداند.

استيو ونگ، كارشناس آمار از كالج اسوارت‌مور، و پيتر دادسون، ديرين‌شناس از دانشگاه پنسيلوانيا(فيلادلفياي آمريكا)، اسكلت جنس‌هايي از دايناسورها را كه تا كنون كشف شده‌اند كنار هم گذاشتند و بر پايه‌ي آن‌ها يك مدل رياضي ساختند كه داده‌هاي ديدني را به جنس‌هاي ديده نشده پيوند مي‌دهد. تاكنون، 527 جنس از دايناسورها شناسايي شده است، اما بر پايه‌ي اين مدل برآورد شده است كه نزديك 1850 جنس از دايناسورها وجود داشته كه شمار زيادي از آن‌ها هنوز كشف نشده‌اند.

انفجار اكتشاف

استيو ونگ مي‌گويد:"ما در عصر نوزايي دايناسورها زندگي مي‌كنيم و هر ساله شمار پيش‌بيني نشده‌اي از دايناسورها كشف مي شود." او مي‌گويد كه طي دو دهه‌ي گذشته به اندازه‌ي همه‌ي تاريخ گذشته‌ي انسان، دايناسور كشف كرده‌ايم كه بيش‌تر آن به انفجاري از يافته‌ها در كشورهاي چين و آرژانتين مربوط مي‌شود. شمار جنس‌هاي دايناسورهاي شناخته شده از اين كشورها در 20 سال گذشته دو برابر شده است. به نظر نمي‌رسد اين رشد كند شود. ونگ مي‌گويد:"شايد آفريقا جاي بعدي شكوفايي باشد."

با اين همه، به نظر نمي‌رسد بتوانيم همه‌ي جنس‌هاي مانده را پيدا كنيم. اين پژوهشگران برآورد كرده‌اند كه 46 درصد آن‌ها را هرگز كشف نخواهيم كرد، زيرا فسيلي ازآن‌ها بر جاي نمانده است كه بتوانيم آنها را پيدا كنيم. 90 درصد از كشف‌شدني‌ها را نيز در 100 تا 140 سال آينده مي‌توانيم شناسايي كنيم.

سال‌هاي پاياني

هنگامي كه ونگ و دادسون گوناگوني دايناسورها را در 6 ميليون سال پاياني كرتاسه(دروه‌ي بارش شهاب‌سنگ‌ها) با 6 ميليون سال پيش از آن مقايسه كردند، تغييري مشاهده نكردند. با اين همه، دادسون مي‌گويد مدلي كه ما به كار گرفته‌ايم جزئيات كافي را ندارد تا نشان بدهد آيا كاهش اندكي در گوناگوني دايناسورها طي دوره‌ي برخورد شهاب‌سنگ‌ها رخ داده است يا نه.

پاول برت، ديرين‌شناس از موزه‌ي تاريخ طبيعي لندن(انگلستان)، مي‌گويد كه شايد دگرگوني آب‌ هوا و فعاليت آتش‌فشان‌ها در كاهش گوناگوني دايناسورها در پايان كرتاسه نقش داشته و بارش شهاب‌سنگ‌ها به آن پايان داده است.

منبع :

Hooper Rowan, NewScientist.com news service, 10:19 05 September 2006


نوشته شده در تاريخ دوشنبه بیست و یکم آبان 1386 توسط 

آسیب های وارده به DNA که می تواند نواقصی را در رونوشت  RNA و  پروتئین های ترجمه شده ی آنها بر جای گذارد ، می بایستی ترمیم گردد. این آسیب ها تحت اثر مواد شیمیایی خارجی ، پرتوها ، ویروس ها ، و یا عوامل داخلی مثل ترانسپوزون ها (یا DNA ی متحرک درون سلول) ایجاد می شوند. اشکال در سیستم ترمیمی سلول می تواند به ایجاد بیماری های وخیمی همچون انواع سرطان ها بیانجامد.

آسیب های وارد شده به DNA می تواند در بخش های غیر فعال DNA صورت گیرد که بعدا رونویسی یا همانند سازی خواهند شد و نقص را به سلول ها و یا پروتئین های حاصل منتقل می کنند ، و یا آسیب ها به DNA می توانند حین انجام همانندسازی DNA و رونویسی RNA  صورت گیرد که در این فرآیندهای کلیدی بطور مستقیم تداخل ایجاد کند.

سلول با هریک از این آسیب ها به طریقی خاص برخورد کرده و اقدام به حذف جهش وارده می کند.

مکانیسم های ترمیمی DNA به دو دسته کلی تقسیم می گردد:

1)      بازگشت مستقیم فرآیند شیمیایی که منجر به آسیب شده است ( بازگشت جهش)

2)      برداشت باز های آسیب دیده و جایگزینی باز های جدید (اصلاح جهش)

1- برداشت مستقیم باز های DNA:

تنها تعداد محدودی از آسیب ها تنها به این روش برداشت می شوند:

a.       حذف دیمر تیمین که توسط پرتوی UV   ایجاد شده است

b.    حذف ریشه های گوانین آلکیله شده که واحد های اتیل و یا متیل با جایگاهO6  استخلاف شده است. بعضی موتاژن ها تحت عنوان عوامل آلکیلاسیون ، باعث این تغییر می گردند.

 براي نماي بزرگتر بر روي تصوير كليك كنيد

a - حذف دیمر تیمین :

دو باز تیمین مجاور بیکدیگر متصل شده اند (از طریق 2 کربن از هر یک از تیمین ها) . در نتیجه چون یک حلقه 4 کربنی بین دو تیمین شکل می گیرد به این حلقه سیکلو بوتان گفته می شود.

نکته: دیمر تیمین توانایی اتصال با یک باز را دارد . در واقع زمانیکه دیمر تیمین تشکیل می شود یک باز تیمین در هنگام همانندسازی خوانده نمی سود، و بجای توالی (AA) در رشته مقابل توالی (A) را خواهیم داشت.

نکته: دیمر تیمین باعث ایجاد یک جهش حذفی می گردد که الگوی خواندن را به اندازه یک باز جابجا می کند (جهش Frame Shift)

نکته: در باکتری آنزیمی وجود دارد که در حضور نور حلقه سیکلو بوتان را می شکند. این آنزیم فتولیاز نام دارد.

b- حذف O6-متیل گوانین (شکل زیر):

O6-متیل گوانین بجای سیتوزین با تیمین جفت می گردد.

O6-متیل گوانین می تواند بوسیله آنزیمی بنام O6-متیل گوانین متیل ترانسفراز ترمیم گردد. این آنزیم قادر است متیل را از گوانین به یک ریشه سیستئین در جایگاه فعال خود منتقل نماید (شکل)


نوشته شده در تاريخ شنبه نوزدهم آبان 1386 توسط 
سیستماتیک گیاهی 1 که گیاهان بی گل و گیاهان گلدار تک لپه را شامل می شود ، و سيستماتيك گياهي 2 همانطور كه مستحضر هستيد به بحث پيرامون گياهان گلدار دو لپه مي پردازد. آنچه كه براي ما اهميت دارد سيستم هاي رده بندي گوناگوني است كه در زمان مختلف گياه شناسان ارائه داده اند.

 بطور كلي سيستم هاي رده بندي را به سه نوع تقسيم مي كنيم:

1- سيستم رده بندي مصنوعي كه قديمي ترين سيستم رده بندي است از زمان كارلوس لينه در قرن هجدهم شكل گرفت و تا اوايل قرن بيستم پيگيري مي شد به صفات ظاهري يك گياه مي پردازد. مثلاً لينه عنوان كرد كه گياهان 4 پرچمي در يك گروه بايد باشند و گياهان 5 پرچمي در گروهي ديگر قرار گيرند. در اين سيستم آنچه مهم بود مورفولوژي بود و نه بيشتر. اين سيستم امروزه كاملاً كنار گذاشته شده است.

 2- سيستم ديگر كه بعد از رده بندي مصنوعي بوجود آمد سيستم رده بندي طبيعي بود يا رده بندي فنتيك Phenetic Classification : در سيستم رده بندي طبيعي مجموعه اي از صفات را بررسي مي كرده اند و بعد اقدام به طبقه بندي گياهان مي نمودند. اين صفات شامل صفات مورفولوژيكي (صفات ظاهري) ، صفات شيميايي، گرده شناسي، جنين شناسي، سيتوژنتيكي (بررسي ساختار كروموزومي) ، و … بود. پيشروان اين رده بندي انگلرEngler  در حدود سال 1900 بود. اين رده بندي تا سال 1975 حدوداً ادامه داشت.

امروزه بعضي از گياه شناسان قديمي ايران هنوز از اين سيستم استفاده مي كنند. در اين رده بندي گياهان گلدار دولپه را به سه گروه 1- بي گلبرگيان 2- جداگلبرگيان 3- پيوسته گلبرگيان تقسيم مي كردند. كتاب دكتر احمد قهرمان بر اين اساس نوشته شده است.

 3- نوع سوم رده بندي كه امروزه در تمام دنيا مورد تائيد است و در ايران هم گياه شناسان جوان كه با اين سيستم كار كرده اند اثار خود را بر آن استوار مي كنند ، رده بندي تكاملي يا فيلوژنتيك است Phylogenetic  . اين رده بندي را رده بندي فيلتيك هم مي گويند. Phyletic Classification .

ببينيد خوب دقت كنيد اين واژه ها مهم هستند و نبايد با هم اشتباه بگيريد. رده بندي فنتيك (طبيعي) ، رده بندي فيلتيك (تكاملي)، رده بندي فيلوژنتيك (باز هم تكاملي).

 **** نتيجه: رده بندي فيلوژنتيك همان رده بندي طبيعي است با افزودن ويژگي تكامل يعني چي؟؟ يعني اينكه به بررسي تمام صفات از جمله مورفولوژي، ژنتيك، فيتوشيمي، جنين شناسي، و … مي پردازد. در نهايت مرتب كردن گياهان و گروه هاي گياهي بر اساس روند تكاملي است. يعني گياهاني كه قديمي تر هستند زود تر بحث مي شوند و گياهان جديد تر بعد از آنها بررسي مي گردند. پيشروان اين علم پروفسور Cronquist ، پروفسور Takhtajan ، و …. بوده اند كه هنوز كتاب هاي آنها در تمام دنيا مورد قبول است. اين ديدگاه از اوايل سال 1980 شروع شد.

 **** كتاب های سیستماتیک دانشگاه پیام نور هم بر اساس اين سيستم نگاشته شده است بدينصورت كه روند تكاملي گياهان رعايت مي گردد.

 امروزه آنچه مورد تاييد است اين است كه شاخه ماگنوليوفيتا به دو رده ليليوپسيدا (تك لپه اي ها) و ماگنوليوپسيدا (دولپه اي ها) تقسيم مي شود.

 تك لپه اي ها از دو لپه اي ها پيشرفته ترند ولي چون گروه كوچكتري هستند ، در سیستماتیک گیاهی 1  بررسي شده ، ولي دولپه اي ها بدليل حجم بيشتر مستقلاً در يك ترم جداگانه بحث مي گردند.

يك اصل مهم: من بار ها گفته ام باز مي گویم كه در سيستم فيلوژنتيك كه ما با آن سروكار داريم صفات گياهان به دو دسته تقسيم مي شوند. اينقدر تكرار كرده ام كه شما بهتر از من ميدانيد. آري صفات ابتدايي يا مقدم Primitive Character و صفات پيشرفته يا مؤخر Advanced Character . و باز هم بار ها گفته ام كه صفات پيشرفته به معني پيچيدگي نيست. بلكه صفاتي كه جديدتر ايجاد شده اند را صفات پيشرفته يا بهتر است بگوييم صفات مؤخر ، مي باشند.

 اصل كار ما در اين دو ترم اين دو واژه است. يعني خانواده هايي كه ابتدا بحث مي كنيم صفات مقدم بيشتري دارند و بتدريج كه پيش مي رويم صفات مؤخر خود را نشان مي دهند.

 صفات مقدم (Primitive Ch.) : دیکاتومی بودن انشعابات – تولید اسپور بجای دانه - چوبي بودن – تخمدان فوقاني – اندام هاي زايشي فراوان – جدا بودن اندام هاي زايشي

 صفات مؤخر (Advanced Ch.)  : علفي بودن – تخمدان تحتاني – اندام هاي زايشي كم – تحليل رفتن يا پيوستن اندام هاي زايشي.

 **** اين مورد پيوسته بودن اندام هاي زايشي يا جدا بودن يكي از صفات كليدي محسوب مي گردد. اكثر ميوه ها كه نوشجان كرده ايد مثل پرتقال (كه ميوه مورد علاقه بنده است) شما ديديد كه ميوه را كه باز مي كنيد برچه هاي مشخصاً بهم چسبيده اند و يا مثل سيب . اينها رو مي گویند پيوسته برچه (Syncarpy) ولي در خانواده هاي ابتدايي كه ما بحث را با آنها شروع خواهيم كرد ، اينطور نيست ، درون هر گل تعداد زيادي ميوه وجود دارد ، در واقع هر برچه بطور مستقل تبديل به ميوه مي گردد، مثل آلاله ها ، يا ماگنوليا.اينها رو ميگویند جدابرچه يا آپوكارپي .

  خصوصيات گياهان گلدار: داشتن عناصر چوبي ، عناصر آبكش و ياخته هاي همراه ، كيسه جنيني 8 هسته اي، لقاح مضاعف و كوتاه بودن دوره گامتوفيتي، و از همه مهمتر برچه هاي بسته و يا بوجود آمدن تخمدان.

 ** شاخه گياهان گلدار يك شاخه منوفيلتيك است و آغاز آن بر مي گردد به دوران كرتاسه تحتاني يا حدود 120 مليون سال قبل.

 ** جد گياهان گلدار احتمالاً سرخس هاي دانه دار يا ليژينوپتريدال ها Lyginopteridales بوده اند.

 رده لیلیوپسیدا (تک لپه ای ها):

به پنج زیر رده تقسیم می شود. 1- Alismatideae ، 2- Arecideae ، 3- Commelinideae ، 4- Zingiberideae ، 5- Lilideae

 رده ماگنوليوپسيدا (دو لپه اي ها) :

به شش زير رده تقسيم مي گردد. 1- Magnolideae ، 2- Hamamelideae ، 3- Caryophyllideae ، 4- Dillenideae ، 5- Rosideae ، 6- Asterideae

 زير رده ماگنوليده از همه ابتدايي تر است يعني بيشترين صفات مقدم را دارد، و زير رده آستريده پيشرفته ترين زير رده است. زير رده آستريده بوسيله حشرات گرده افشاني مي گردد كه خود اين امر يك صفت مؤخر محسوب مي گردد.

در حاليكه گرده افشاني با باد و يا اب صفت ابتدايي محسوب شده و بخصوص در زير رده هامامليده ديده مي شود


نوشته شده در تاريخ شنبه نوزدهم آبان 1386 توسط 

A

α-actinin:
An actin-binding protein that crosslinks actin filaments into contractile bundles.

α helix:
A coiled secondary structure of a polypeptide chain formed by hydrogen bonding between amino acids separated by four residues.

ABC transporters:
A large family of membrane transport proteins characterized by a highly conserved ATP binding domain.

abl:
A proto-oncogene that encodes a protein-tyrosine kinase and is activated by chromosome translocation in chronic myeloid leukemia.

abscisic acid:
A plant hormone.

actin:
An abundant 43-kd protein that polymerizes to form cytoskeletal filaments.

actin-binding proteins:
Proteins that bind actin and regulate the assembly, disassembly, and organization of actin filaments.

actin bundle:
Actin filaments that are crosslinked into closely packed arrays.

actin-bundling proteins:
Proteins that crosslink actin filaments into bundles.

actin network:
Actin filaments that are crosslinked into loose three-dimensional meshworks.

action potential:
Nerve impulses that travel along axons.

activation energy:
The energy required to raise a molecule to its transition state to undergo a chemical reaction.

activation-induced deaminase (AID):
An enzyme expressed in B lymphocytes that deaminates cytosine in DNA to form uracil in the variable regions of immunoglobulin genes. AID is required for both class switch recombination and somatic hypermutation.

active site:
The region of an enzyme that binds substrates and catalyzes an enzymatic reaction.

active transport:
The transport of molecules in an energetically unfavorable direction across a membrane coupled to the hydrolysis ofATP or other source of energy.

adaptin:
A protein that binds to membrane receptors and mediates the formation of clathrin-coated vesicles.

adenine:
A purine that base-pairs with either thymine or uracil.

adenoma:
A benign tumor arising from glandular epithelium.

adenovirus:
A widely-studied DNA tumor virus.

adenylyl cyclase:
An enzyme that catalyzes the formation of cyclic AMP from ATP.

ADF/cofilin:
A family of actin-binding proteins that disassemble actin filaments.

adherens junction:
A region of cell-cell adhesion at which the actin cytoskeleton is anchored to the plasma
membrane.

adhesion belt:
A beltlike structure around epithelial cells in which a contractile bundle of actin filaments is linked to the plasma membrane.

Akt:
A protein-serine/threonine kinase that is activated by PIP3 and plays a key role in signaling cell survival.

allele:
One copy of a gene.

allosteric regulation:
The regulation of enzymes by small molecules that bind to a site distinct from the active site, changing the conformation and catalytic activity of the enzyme.

alternative splicing:
The generation of different mRNAs by varying the pattern of pre-mRNA splicing.

amino acid:
Monomeric building blocks of proteins, consisting of a carbon atom bound to a carboxyl group, an amino group, a hydrogen atom, and a distinctive side chain.

aminoacyl tRNA synthetase:
An enzyme that joins a spe­cific amino acid to a tRNA molecule carrying the correct anticodon sequence.

amphipathic:
A molecule that has both hydrophobic and hydrophilic regions.

amyloplast:
A plastid that stores starch.

anaphase:
The phase of mitosis during which sister chroma­tids separate and move to opposite poles of the spindle.

anaphase A:
The movement of daughter chromosomes toward the spindle poles during mitosis.

anaphase B:
The separation of the spindle poles during
mitosis.

anaphase-promoting complex:
A ubiquitin ligase that triggers progression from metaphase to anaphase by signaling the degradation of cyclin B and cohesins.

angiogenesis:
The formation of new blood vessels.

ankyrin:
A protein that binds spectrin and links the actin cytoskeleton to the plasma membrane.

antibody:
A protein produced by B lymphocytes that binds to a foreign molecule.

anticodon:
The nucleotide sequence of transfer RNA that forms complementary base pairs with a codon se­quence on messenger RNA.

antigen:
A molecule against which an antibody is directed.

antiport:
The transport of two molecules in opposite directions across a membrane.

antisense nucleic acids:
Nucleic acids (either RNA or DNA) that are complementary to an mRNA of interest and are used to block gene expression.

AP endonuclease:
A DNA repair enzyme that cleaves next to apyrimidinic or apurinic sites in DNA.

apical domain:
The exposed free surface of a polarized epithelial cell.

apoptosis:
An active process of programmed cell death, characterized by cleavage of chromosomal DNA, chromatin condensation, and fragmentation of both the nucleus and the cell.

apoptosome:
A protein complex in which caspase-9 is activated to initiate apoptosis following the release of cytochrome c from mitochondria.

Arabidopsis thaliana:
A small flowering plant used as a model for plant molecular biology and development.

archaebacteria:
One of two major groups of prokaryotes; many species of archaebacteria live in extreme conditions similar to those prevalent on primitive Earth.

ARF:
A GTP-binding protein required for vesicle budding from the trans-Golgi network.

armadillo protein family:
A family of proteins, including b-catenin, that link cadherins to the cytoskeleton at stable cell-cell junctions.

Arp2/3 complex:
A protein complex that binds to actin
filaments and initiates the formation of branches.

astral microtubules:
Microtubules of the mitotic spindle that extend to the cell periphery.

ATM:
A protein kinase that recognizes damaged DNA and leads to cell cycle arrest.

ATP (adenosine 5'-triphosphate):
An adenine-containing nucleoside triphosphate that serves as a store of free energy in the cell.

ATP synthase:
A membrane spanning protein complex that couples the energetically favorable transport of protons across a membrane to the synthesis of ATP.

ATR:
A protein kinase related to ATM that leads to cell cycle arrest in response to DNA damage.

Aurora kinase:
A protein kinase family involved in mitotic spindle formation, kinetochore function, and cyto­kinesis.

autocrine growth stimulation:
Stimulation of cell proliferation as a result of growth factor production by a responsive cell.

autocrine signaling:
A type of cell signaling in which a cell produces a growth factor to which it also responds.

autonomously replicating sequence (ARS):
An origin of DNA replication in yeast.

autophagosome:
A vesicle containing internal organelles enclosed by fragments of the endoplasmic reticulum membrane that fuses with lysosomes.

autophagy:
The degradation of cytoplasmic proteins and organelles by their enclosure in vesicles from the endoplasmic reticulum that fuse with lysosomes.

autophosphorylation:
A reaction in which a protein kinase catalyzes its own phosphorylation.

autoradiography:
The detection of radioisotopically labeled molecules by exposure to X-ray film.

auxin:
A plant hormone that controls many aspects of plant development.

axonemal dynein:
The type of dynein found in cilia and
flagella.

axoneme:
The fundamental structure of cilia and flagella composed of a central pair of microtubules surrounded by nine microtubule doublets.

B

β-arrestin:
A regulatory protein that terminates signaling from G protein-coupled receptors, as well as stimulating other downstream signaling pathways.

β-barrel:
A transmembrane domain formed by the folding of β sheets into a barrel-like structure.

β sheet:
A sheetlike secondary structure of a polypeptide chain, formed by hydrogen bonding between amino acids located in different regions of the polypeptide.

bacterial artificial chromosome (BAC):
A type of vector used for cloning large fragments of DNA in bacteria.

bacteriophage:
A bacterial virus.

baculovirus:
A virus commonly used as an expression vector for production of eukaryotic proteins in insect cells.

barrier element:
See insulator.

basal body:
A structure similar to a centriole that initiates the growth of axonemal microtubules and anchors cilia and flagella to the surface of the cell.

basal lamina:
A sheetlike extracellular matrix that supports epithelial cells and surrounds muscle cells, adipose cells, and peripheral nerves.

base-excision repair:
A mechanism of DNA repair in which single damaged bases are removed from a DNA molecule.

basement membrane:
See basal lamina.

basolateral domain:
The surface region of a polarized epithelial cell that is in contact with adjacent cells or the extracellular matrix.

Bcl-2:
A member of a family of proteins that regulate programmed cell death.

benign tumor:
A tumor that remains confined to its site of origin.

bioinformatics:
The use of computational methods to analyze large amounts of biological data, such as genome sequences.

bone marrow transplantation:
A clinical procedure in which transplantation of bone marrow stem cells is used in the treatment of cancer and diseases of the hematopoietic system.

brassinosteroid:
A plant steroid hormone.

bright-field microscopy:
The simplest form of light micros­copy in which light passes directly through a cell.

brush border:
The surface of a cell (e.g., an intestinal epithelial cell) containing a layer of microvilli.

C

cadherins:
A group of cell adhesion molecules that form
stable cell-cell junctions at adherens junctions and desmosomes.

Caenorhabditis elegans:
A nematode used as a simple multi­cellular model for development.

callus:
An undifferentiated mass of plant cells in culture.

calmodulin:
A calcium-binding protein.

Calvin cycle:
A series of reactions by which six molecules of CO2 are converted into glucose.

CaM kinase:
A member of a family of protein kinases that are activated by the binding of Ca2+/calmodulin.

cAMP-dependent protein kinase:
See protein kinase A.

cAMP phosphodiesterase:
An enzyme that degrades cyclic AMP.

cAMP-response element (CRE):
A regulatory sequence that mediates the transcriptional response of target genes to cAMP.

cancer:
A malignant tumor.

carbohydrate:
A molecule with the formula (CH2O)n. Carbohydrates include both simple sugars and polysaccharides.

carcinogen:
A cancer-inducing agent.

carcinoma:
A cancer of epithelial cells.

cardiolipin:
A phospholipid containing four hydrocarbon chains.

carrier proteins:
Proteins that selectively bind and transport small molecules across a membrane.

caspases:
A family of proteases that bring about programmed cell death.

catalase:
An enzyme that decomposes hydrogen peroxide.

catenin:
A group of cytoplasmic proteins (including α-catenin and β-catenin) that link actin filaments to cadherins at adherens junctions.

caveolae:
Small invaginations of the plasma membrane that may be involved in endocytosis.

caveolin:
A protein that interacts with lipid rafts and forms caveolae.

CCND1:
The gene encoding cyclin D1, which is an oncogene in a variety of human cancers.

Cdc42:
A member of the Rho subfamily of small GTP-binding proteins.

Cdk1:
A protein-serine/threonine kinase that is a key regulator of mitosis in eukaryotic cells.

Cdk inhibitor (CKI):
A family of proteins that bind Cdks and inhibit their activity.

Cdks:
Cyclin dependent protein kinases that control the cell cycle of eukaryotes.

cDNA library:
A collection of recombinant cDNA clones.

cell adhesion molecules:
Transmembrane proteins that mediate cell-cell interactions.

cell cortex:
The actin network underlying the plasma
membrane.

cell cycle checkpoints:
Regulatory mechanisms that prevent entry into the next phase of the cell cycle until the events of the preceding phase have been completed.

cell lines:
Cells that can proliferate indefinitely in culture.

cell plate:
A membrane-enclosed disclike structure that forms new cell walls during cytokinesis of higher plants.

cell transformation:
The conversion of normal cells to tumor cells in culture.

cell wall:
A rigid, porous structure forming an external layer that provides structural support to bacteria, fungi, and plant cells.

cellulose:
The principal structural component of the plant cell wall, a linear polymer of glucose residues linked by β(1→4) glycosidic bonds.

cellulose microfibrils:
Fibers in plant cell walls that are formed by the association of several dozen parallel chains of cellulose.

cellulose synthase:
An enzyme that catalyzes the synthesis of cellulose.

central dogma:
The concept that genetic information flows from DNA to RNA to proteins.

centriole:
A cylindrical structure consisting of nine triplets of microtubules in the centrosomes of most animal cells.

centromere:
A specialized chromosomal region that con­-
nects sister chromatids and attaches them to the mitotic spindle.

centrosome:
The microtubule-organizing center in animal cells.

cGMP phosphodiesterase:
An enzyme that degrades cGMP.

channel proteins:
Proteins that form pores through a membrane.

chaperone:
A protein that facilitates the correct folding or assembly of other proteins.

chaperonin:
A family of heat-shock proteins within which protein folding takes place.

checkpoint kinase (CHK1 and CHK2):
A protein kinase that brings about cell cycle arrest in response to damaged DNA. CHK1 and CHK2 are activated by the ATM and ATR protein kinases.

chemiosmotic coupling:
The generation of ATP from energy stored in a proton gradient across a membrane.

chiasmata:
Sites of recombination that link homologous chromosomes during meiosis.

chitin:
A polymer of N-acetylglucosamine residues that is the principal component of fungal cell walls.

chlorophyll:
The major photosynthetic pigment of plant cells.

chloroplast:
The organelle responsible for photosynthesis in the cells of plants and green algae.

cholesterol:
A lipid consisting of four hydrocarbon rings. Cholesterol is a major constituent of animal cell plasma membranes and the precursor of steroid hormones.

chromatin:
The fibrous complex of eukaryotic DNA and histone proteins. See histones, nucleosome, and chromatosome.

chromatin immunoprecipitation:
A method for determining regions of DNA that bind transcription factors within a cell.

chromatosome:
A chromatin subunit consisting of 166 base pairs of DNA wrapped around a histone core and held in place by a linker histone.

chromoplast:
A plastid that contains carotenoids.

chromosomal microtubules:
Microtubules of the mitotic spindle that attach to the ends of condensed chromosomes.

chromosomes:
The carriers of genes, consisting of long DNA molecules and associated proteins.

cilium:
A microtubule-based projection of the plasma membrane that moves a cell through fluid or fluid over a cell.

cis-acting control element:
A regulatory DNA sequence that serves as a protein binding site and controls the transcription of adjacent genes.

cis-Golgi network:
The region of the Golgi apparatus at which proteins enter from the endoplasmic reticulum.

citric acid cycle:
A series of reactions in which acetyl CoA is oxidized to CO2. The central pathway of oxidative metabolism.

class switch recombination:
A type of region specific recombination responsible for the association of rearranged immunoglobulin V(D)J regions with different heavy chain constant regions.

clathrin:
A protein that coats the cytoplasmic surface of cell membranes and assembles into basketlike lattices that drive vesicle budding.

clathrin-coated pit:
A specialized region of the plasma membrane that contains receptors for macromolecules to be taken up by endocytosis.

clathrin-coated vesicle:
A transport vesicle coated with clathrin.

c-myc:
A proto-oncogene that encodes a transcription factor and is frequently activated by chromosome translocation or gene amplification in human tumors.

coactivator:
A protein that interacts with a transcription factor to stimulate transcription.

codon:
The basic unit of the genetic code; one of the 64 nucleotide triplets that code for an amino acid or stop sequence.

coenzyme A (CoA):
A coenzyme that functions as a carrier of acyl groups in metabolic reactions.

coenzyme Q:
A small lipid-soluble molecule that carries electrons between protein complexes in the mitochondrial electron transport chain.

coenzymes:
Low-molecular-weight organic molecules that work together with enzymes to catalyze biological
reactions.

cohesins:
A complex of proteins that maintain the connection between sister chromatids.

colcemid:
A drug that inhibits the polymerization of microtubules.

colchicine:
A drug that inhibits the polymerization of microtubules.

collagen:
The major structural protein of the extracellular matrix.

collagen fibrils:
Fibrils formed by the assembly of collagen molecules in a regularly staggered array.

collenchyma:
Plant cells characterized by thick cell walls; they provide structural support to the plant.

complementary DNA (cDNA):
A DNA molecule that is complementary to an mRNA molecule, synthesized in vitro by reverse transcriptase.

condensin:
A protein complex that drives metaphase chromosome condensation.

confocal microscopy:
A form of microscopy in which fluorescence microscopy is combined with electronic image analysis to obtain images with increased contrast and detail.

connexin:
A member of a family of transmembrane proteins that form gap junctions.

connexon:
A cylinder formed by six connexins in the plasma membrane.

contact inhibition:
The inhibition of movement or proliferation of normal cells that results from cell-cell contact.

contractile bundles:
Bundles of actin filaments that interact with myosin II and are capable of contraction.

contractile ring:
A structure of actin and myosin II that forms beneath the plasma membrane during mitosis and mediates cytokinesis.

COP I and COP II:
The two proteins other than clathrin that coat transport vesicles (COP indicates coat protein).

COP-coated vesicle:
Transport vesicles coated with COP I or COP II.

corepressor:
A protein that associates with repressors to inhibit gene expression, often by modifying chromatin structure.

corticosteroids:
Steroid hormones produced by the adrenal gland.

cosmid:
A vector that contains bacteriophage l sequences, antibiotic resistance sequences, and an origin of replication. It can accomodate large DNA inserts of up to 45 kb.

CREB:
Cyclic AMP response element-binding protein. A transcription factor that is activated by cAMP-dependent protein kinase.

crista:
A fold in the inner mitochondrial membrane extending into the matrix.

crosstalk:
A regulatory mechanism in which one signaling pathway controls the activity of another.

cyanobacteria:
The largest and most complex prokaryotes in which photosynthesis is believed to have evolved.

cyclic AMP (cAMP):
Adenosine monophosphate in which the phosphate group is covalently bound to both the 3' and 5' carbon atoms, forming a cyclic structure; an important second messenger in the response of cells to a variety of hormones.

cyclic electron flow:
An electron transport pathway associated with photosystem I that produces ATP without the synthesis of NADPH.

cyclic GMP (cGMP):
Guanosine monophosphate in which the phosphate group is covalently bound to both the 3' and 5' carbon atoms, forming a cyclic structure; an important second messenger in the response of cells to a variety of hormones, and in vision.

cyclins:
A family of proteins that regulate the activity of Cdks and control progression through the cell cycle.

cytochalasin:
A drug that blocks the elongation of actin
filaments.

cytochrome bf complex:
A protein complex in the thylakoid membrane that carries electrons during photosynthesis.

cytochrome c:
A mitochondrial peripheral membrane protein that carries electrons during oxidative phosphorylation.

cytochrome oxidase:
A protein complex in the electron transport chain that accepts electrons from cytochrome c and transfers them to O2.

cytokine receptor superfamily:
A family of cell surface receptors that act by stimulating the activity of intracellular protein-tyrosine kinases.

cytokines:
Growth factors that regulate blood cells and lymphocytes.

cytokinesis:
Division of a cell following mitosis or meiosis.

cytokinin:
A plant hormone that regulates cell division.

cytoplasmic dynein:
The form of dynein associated with microtubules in the cytoplasm.

cytosine:
A pyrimidine that base-pairs with guanine.

cytoskeleton:
A network of protein filaments that extends throughout the cytoplasm of eukaryotic cells. It provides the structural framework of the cell and is responsible for cell movements.

cytostatic factor (CSF):
A cytoplasmic factor that arrests oocyte meiosis at metaphase II.

D

dark reactions:
The series of reactions that convert carbon dioxide and water to carbohydrates during photosynthesis. See Calvin cycle.

density-dependent inhibition:
The cessation of the proliferation of normal cells in culture at a finite cell density.

density-gradient centrifugation:
A method of separating particles by centrifugation through a gradient of a dense substance, such as sucrose or cesium chloride.

deoxyribonucleic acid (DNA):
The genetic material of the cell.

2'-deoxyribose:
The five-carbon sugar found in DNA.

desmin:
An intermediate filament protein expressed in muscle cells.

desmocollin:
A type of transmembrane cadherin that links intermediate filament cytoskeletons of adjacent cells at desmosomes.

desmoglein:
A type of transmembrane cadherin that links intermediate filament cytoskeletons of adjacent cells at desmosomes.

desmosome:
A region of contact between epithelial cells at which keratin filaments are anchored to the plasma membrane. See also hemidesmosome.

diacylglycerol:
A second messenger formed from the hydrolysis of PIP2 that activates protein kinase C.

diakinesis:
The final stage of the prophase of meiosis I during which the chromosomes fully condense and the cell progresses to metaphase.

dideoxynucleotides:
Nucleotides that lack the normal 3' hydroxyl group of deoxyribose and are used as chain-terminating nucleotides in DNA sequencing.

differential interference-contrast microscopy:
A type of microscopy in which variations in density or thickness between parts of the cell are converted to differences in contrast in the final image.

differential centrifugation:
A method used to separate the components of cells on the basis of their size and density.

diploid:
An organism or cell that carries two copies of each chromosome.

diplotene:
The stage of mieosis I during which homologous chromosomes separate along their length but remain associated at chiasmata.

DNA-affinity chromatography:
A method used to isolate DNA-binding proteins based on their binding to specific DNA sequences.

DNA glycosylase:
A DNA repair enzyme that cleaves the bond linking a purine or pyrimidine to the deoxyribose of the backbone of a DNA molecule.

DNA ligase:
An enzyme that seals breaks in DNA strands.

DNA microarray:
A glass slide or membrane filter onto which oligonucleotides or fragments of cDNAs are printed at a high density, allowing simultaneous analysis of thousands of genes by hybridization of the microarray with fluorescent probes.

DNA polymerase:
An enzyme catalyzing the synthesis of DNA.

DNA transposons:
Transposable elements that move via DNA intermediates.

dolichol phosphate:
A lipid molecule in the endoplasmic reticulum upon which oligosaccharides are assembled for the glycosylation of proteins.

domains:
Compact, globular regions of proteins that are the basic units of tertiary structure.

dominant:
The allele that determines the phenotype of an organism when more than one allele is present.

dominant inhibitory mutant:
A mutant that interferes with the function of the normal allele of the gene.

Drosophila melanogaster:
A species of fruit fly commonly used for studies of animal genetics and development.

dynactin:
A protein that acts with cytoplasmic dynein to move cargo along microtubules.

dynamic instability:
The alternation of microtubules between cycles of growth and shrinkage.

dynamin:
A membrane-associated GTPase involved in vesicle budding.

dynein:
A motor protein that moves along microtubules towards the minus end.

dystrophin:
A cytoskeletal protein of muscle cells.

E

E2F:
A family of transcription factors that regulate the expression of genes involved in cell cycle progression and DNA replication.

ecdysone:
An insect steroid hormone that triggers metamorphosis.

ectoderm:
The outer germ layer; gives rise to tissues that include the skin and nervous system.

eicosanoid:
A class of lipids, including prostaglandins, prostacyclins, thromboxanes, and leukotrienes, that act in autocrine and paracrine signaling.

elaioplasts:
Plastids that store lipids.

elastic fibers:
Protein fibers that are present in the extracellular matrix of connective tissues in organs that stretch and then return to their original shape.

elastin:
The principal component of elastic fibers.

electrical synapse:
Specialized assemblies of gap junctions that allow the rapid passage of ions between nerve cells.

electrochemical gradient:
A difference in chemical concentration and electric potential across a membrane.

electron microscopy:
A type of microscopy that uses an electron beam to form an image. In transmission electron microscopy, a beam of electrons is passed through a specimen stained with heavy metals. In scanning electron microscopy, electrons scattered from the surface of a specimen are analyzed to generate a three-dimensional image.

electron tomography:
A method used to generate three-dimensional images by computer analysis of mul­-
ti­ple two-dimensional images obtained by electron microscopy.

electron transport chain:
A series of carriers through which electrons are transported from a higher to a lower energy state.

electrophoretic-mobility shift assay:
An assay for the binding of a protein to a specific DNA sequence.

electroporation:
The introduction of DNA into cells by exposure to a brief electric pulse.

Elk-1:
A transcription factor that is activated by ERK phosphorylation and induces expression of immediate-early genes.

elongation factor:
A protein involved in the elongation phase of transcription or translation.

embryonic stem (ES) cells:
Stem cells cultured from early embryos.

endocrine signaling:
A type of cell-cell signaling in which endocrine cells secrete hormones that are carried by the circulation to distant target cells.

endocytosis:
The uptake of extracellular material in vesicles formed from the plasma membrane.

endoderm:
The inner germ layer; gives rise to internal organs.

endoplasmic reticulum (ER):
An extensive network of membrane-enclosed tubules and sacs involved in protein sorting and processing as well as in lipid synthesis.

endorphin:
A neuropeptide that acts as a natural analgesic.

endosome:
A vesicular compartment involved in the sorting and transport to lysosomes of material taken up by endocytosis.

endosymbiosis:
A symbiotic relationship in which one cell resides within a larger cell.

enhancer:
A transcriptional regulatory sequence that can be located at a site distant from the promoter.

enkephalin:
A neuropeptide that acts as a natural analgesic.

entactin:
An extracellular matrix protein that interacts with laminins and type IV collagen in basal laminae.

enzymes:
Proteins or RNAs that catalyze biological reactions.

epidermal cells:
Cells forming a protective layer on the surfaces of plants and animals.

epidermal growth factor (EGF):
A growth factor that stimulates cell proliferation.

epithelial cells:
Cells forming sheets (epithelial tissue) that cover the surface of the body and line internal organs.

Epstein-Barr virus:
A human herpesvirus that causes B-cell lymphomas.

equilibrium centrifugation:
The separation of particles on the basis of density by centrifugation to equilibrium in a gradient of a dense substance.

erbA:
A proto-oncogene that encodes thyroid hormone receptor.

ErbA:
The product of the erbA proto-oncogene. The thyroid hormone receptor.

erbB-2:
A proto-oncogene encoding a receptor protein-tyrosine kinase that is frequently amplified in breast and ovarian carcinomas.

ERK:
A member of the MAP kinase family that plays a central role in growth factor-induced cell proliferation.

ERM proteins:
A family of proteins that link actin filaments to the plasma membranes of many kinds of cells.

erythrocytes:
Red blood cells.

Escherichia coli (E. coli):
A species of bacteria that has been extensively used as a model system for molecular biology.

estrogen:
A steroid hormone produced by the ovaries.

ethylene:
A plant hormone responsible for fruit ripening.

etioplast:
An intermediate stage of chloroplast development in which chlorophyll has not been synthesized.

eubacteria:
One of two major groups of prokaryotes, including most common species of bacteria.

euchromatin:
Decondensed, transcriptionally active interphase chromatin.

eukaryotic cells:
Cells that have a nuclear envelope, cytoplasmic organelles, and a cytoskeleton.

excinuclease:
The protein complex that excises damaged DNA during nucleotide-excision repair in bacteria.

exocyst:
A protein complex on the plasma membrane at which exocytosis occurs.

exon:
A segment of a gene that contains a coding sequence.

exonuclease:
An enzyme that hydrolyzes DNA molecules in either the 5' to 3' or 3' to 5' direction.

exportin:
A karyopherin that recognizes nuclear export
signals and directs transport from the nucleus to the cytosol.

expression vector:
A vector used to direct expression of a cloned DNA fragment in a host cell.

extracellular matrix:
Secreted proteins and polysaccharides that fill spaces between cells and bind cells and tissues together.

F

facilitated diffusion:
The transport of molecules across a membrane by carrier or channel proteins.

FAK (focal adhesion kinase):
A nonreceptor protein-tyrosine kinase that plays a key role in integrin signaling.

fats:
See triacylglycerols.

fatty acids:
Long hydrocarbon chains usually linked to a carboxyl group (COO-).

feedback inhibition:
A type of allosteric regulation in which the product of a metabolic pathway inhibits the activity of an enzyme involved in its synthesis.

feedback loop:
A regulatory mechanism in which a downstream element of a signaling pathway controls the activity of an upstream component of the pathway.

feedforward relay:
A regulatory mechanism in which one element of a signaling pathway stimulates a downstream component.

fertilization:
The union of a sperm and an egg.

fibroblast:
A cell type found in connective tissue.

fibronectin:
The principal adhesion protein of the extracellular matrix.

filamentous [F] actin:
Actin monomers polymerized into filaments.

filamin:
An actin-binding protein that crosslinks actin filaments into networks.

filopodium:
A thin projection of the plasma membrane supported by actin bundles.

fimbrin:
An actin-bundling protein involved in formation of cell surface projections.

flagellum:
A microtubule-based projection of the plasma membrane that is responsible for cell movement.

flavin adenine dinucleotide (FADH2):
A coenzyme that functions as an electron carrier in oxidation/reduction reactions.

flow cytometer:
An instrument that measures the fluoresence intensity of individual cells.

fluid mosaic model:
A model of membrane structure in which proteins are inserted in a fluid phospholipid bilayer.

fluid-phase endocytosis:
The nonselective uptake of extracellular fluids during endocytosis.

flippase:
A protein that catalyzes the translocation of lipids across the membrane of the endoplasmic reticulum.

fluorescence-activated cell sorter:
An instrument that sorts individual cells on the basis of their fluorescence intensity.

fluorescence in situ hybridization (FISH):
A method used to localize genes on chromosomes or RNAs within cells using fluorescent probes.

fluorescence microscopy:
Type of microscopy in which molecules are detected based on the emission of flourescent light.

fluorescence recovery after photobleaching (FRAP):
A method used to study the movement of proteins within living cells.

fluorescence resonance energy transfer (FRET):
A method used to study protein interactions within living cells.

focal adhesion:
A site of attachment of cells to the extracellular matrix at which integrins are linked to bundles of actin filaments.

focal complex:
A small cluster of integrins binding to the extracellular matrix that initiates the formation of a focal adhesion.

fodrin:
Nonerythroid spectrin.

footprinting:
A method used to identify the sites at which proteins bind to DNA.

formin:
An actin-binding protein that nucleates and polymerizes actin filaments.

Fos:
A transcription factor, encoded by a proto-oncogene, that is induced in response to growth factor stimulation.

freeze fracture:
Method of electron microscopy in which specimens are frozen in liquid nitrogen and then fractured to split the lipid bilayer, revealing the interior faces of cell membranes.

G

γ-tubulin ring complex:
A protein complex that nucleates the formation of microtubules.

G protein:
A family of cell signaling proteins regulated by guanine nucleotide binding.

G protein-coupled receptor:
A receptor characterized by seven membrane-spanning a helices. Ligand binding causes a conformational change that activates a &gamma protein.

G0:
A quiescent state in which cells remain metabolically active but do not proliferate.

G1 cyclins (Clns):
Yeast cyclins that control passage through START.

G1 phase:
The phase of the cell cycle between the end of mitosis and the begining of DNA synthesis.

G2 phase:
The phase of the cell cycle between the end of S phase and the begining of mitosis.

gap junction:
A plasma membrane channel forming a direct cytoplasmic connection between adjacent cells.

gel electrophoresis:
A method in which molecules are separated based on their migration in an electric field.

gene:
A segment of DNA that encodes a polypeptide chain or an RNA molecule.

gene amplification:
An increase in the number of copies of a gene resulting from the repeated replication of a region of DNA.

gene family:
A group of related genes that have arisen by duplication of a common ancestor.

gene transfer:
The introduction of foreign DNA into a cell.

general transcription factors:
Transcription factors that are part of the general transcription machinery.

genetic code:
The correspondence between nucleotide triplets and amino acids in proteins.

genomic imprinting:
The regulation of genes whose expression depends on whether they are maternally or paternally inherited, apparently controlled by DNA methylation.

genomic library:
A collection of recombinant DNA clones that collectively contain the genome of an organism.

genomics:
The systematic analysis of entire cell genomes.

genotype:
The genetic composition of an organism.

gibberellin:
A plant hormone.

Gibbs free energy (G):
The thermodynamic function that combines the effects of enthalpy and entropy to predict the energetically favorable direction of a chemical reaction.

globular [G] actin:
Monomers of actin that have not been assembled into filaments.

glucocorticoid:
A steroid produced by the adrenal gland that acts to stimulate production of glucose.

gluconeogenesis:
The synthesis of glucose.

glycerol phospholipids:
Phospholipids consisting of two fatty acids bound to a glycerol molecule.

glycocalyx:
A carbohydrate coat covering the cell surface.

glycogen:
A polymer of glucose residues that is the principal storage form of carbohydrates in animals.

glycolipid:
A lipid consisting of two hydrocarbon chains linked to a polar head group containing carbohydrates.

glycolysis:
The anaerobic breakdown of glucose.

glycoprotein:
A protein linked to oligosaccharides.

glycosaminoglycan (GAG):
A gel-forming polysaccharide of the extracellular matrix.

glycosidase:
An enzyme that removes sugar residues from its substrate.

glycosidic bond:
The bond formed between sugar residues in oligosaccharides or polysaccharides.

glycosylation:
The addition of carbohydrates to proteins.

glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor:
Glycolipids containing phosphatidylinositol that anchor proteins to the external face of the plasma membrane.

glycosyltransferase:
An enzyme that adds sugar residues to its substrate.

glyoxylate cycle:
The conversion of fatty acids to carbohydrates in plants.

glyoxysome:
Peroxisomes in which the reactions of the glyoxylate cycle take place.

Golgi complex:
see Golgi apparatus.

Golgi apparatus:
A cytoplasmic organelle involved in the processing and sorting of proteins and lipids. In plant cells, it is also the site of the synthesis of cell wall polysaccharides.

Golgi stack:
The compartments of the Golgi apparatus within which most metabolic animations take place.

granulocytes:
Blood cells that are involved in inflamma­tory reactions.

green fluorescent protein (GFP):
A protein from jellyfish that is commonly used as a marker for fluorescence microscopy.

growth factors:
Polypeptides that control animal cell growth and differentiation.

GTPase-activating proteins:
Proteins that stimulate GTP hydrolysis by the small GTP-binding proteins.

guanine:
A purine that base-pairs with cytosine.

guanine nucleotide exchange factor:
A protein that acts on small GTP-binding proteins to stimulate the exchange of bound GDP for GTP.

guanylyl cyclase:
An enzyme that catalyzes the formation of cyclic GMP from GTP.

guidance complex:
A protein complex that directs proteins to chloroplasts.

H

haploid:
An organism or cell that has one copy of each chromosome.

hard keratin:
A keratin used for production of structures such as hair, nails, and horns.

heat-shock proteins:
A highly conserved group of chaperone proteins expressed in cells exposed to elevated temperatures or other forms of environmental stress.

Hedgehog:
A secreted signaling molecule that stimulates a pathway regulating cell fate during embryonic development.

helicase:
An enzyme that catalyzes the unwinding of DNA.

helix-loop-helix:
A transcription factor DNA-binding domain formed by the dimerization of two polypeptide chains. The dimerization domains of these proteins consist of two helical regions separated by a loop.

helix-turn-helix:
A transcription factor DNA-binding domain in which three or four helical regions contact DNA.

hemicellulose:
A polysaccharide that crosslinks cellulose microfibrils in plant cell walls.

hemidesmosome:
A region of contact between cells and the extracellular matrix at which keratin filaments are attached to integrin.

hepatitis B viruses:
A family of DNA viruses that infect liver cells and can lead to the development of liver cancer.

hepatitis C viruses:
A family of RNA viruses that infect liver cells and can lead to the development of liver cancer.

herpesviruses:
A family of DNA viruses, some members of which induce cancer.

heterochromatin:
Condensed, transcriptionally inactive chromatin.

heterophilic interaction:
An interaction between two different types of cell adhesion molecules.

heterotrimeric G protein:
A guanine nucleotide-binding protein consisting of three subunits.

high-energy bonds:
Chemical bonds that release a large amount of free energy when they are hydrolyzed.

histone acetylation:
The modification of histones by the addition of acetyl groups to specific lysine residues.

histone code:
Combinations of specific histone modifications that are thought to regulate the transcriptional activity of chromatin.

histones:
Proteins that package DNA in eukaryotic chromosomes.

HMGN proteins:
Nonhistone chromosomal proteins associated with decondensed transcriptionally active
chromatin.

Holliday junction:
The central intermediate in recombination, consisting of a crossed-strand structure formed by homologous base pairing between strands of two DNA molecules.

Holliday model:
A molecular model of genetic recombination involving the formation of heteroduplex regions.

homeobox:
Conserved DNA sequences of 180 base pairs that encode homeodomains.

homeodomain:
A type of DNA binding domain found in transcription factors that regulate gene expression during embryonic development.

homologous recombination:
Recombination between segments of DNA with homologous nucleotide sequences.

homophilic interaction:
An interaction between cell adhesion molecules of the same type.

hormones:
Signaling molecules produced by endocrine glands that act on cells at distant body sites.

hydrophilic:
Soluble in water.

hydrophobic:
Not soluble in water.

I

IAP:
Inhibitor of apoptosis. A member of a family of proteins that inhibit apoptosis by interacting with caspases.

IκB:
An inhibitory subunit of NF-κB transcription factors.

immediate-early genes:
A family of genes whose transcription is rapidly induced in response to growth factor stimulation.

immunoblotting:
A method that uses antibodies to detect proteins separated by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.

immunoglobulin:
See antibody.

immunoglobulin (Ig) superfamily:
A family of cell adhesion molecules containing structural domains similar to immunoglobulins.

immunoprecipitation:
The use of antibodies to isolate
proteins.

importin:
A karyopherin that recognizes nuclear localization signals and directs nuclear import.

induced fit:
A model of enzyme action in which the configurations of both the enzyme and the substrate are altered by substrate binding.

in situ hybridization:
The use of radioactive or flourescent probes to detect RNA or DNA sequences in chromosomes or intact cells.

in vitro mutagenesis:
The introduction of mutations into cloned DNA in vitro.

in vitro translation:
Protein synthesis in a cell-free extract.

initiation factor:
A protein that functions in the initiation stage of translation.

inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3):
A second messenger, formed from the hydrolysis of PIP2, that signals the release of calcium ions from the endoplasmic reticulum.

insulator:
A sequence that divides chromatin into independent domains and prevents an enhancer from acting on a promoter in a separate domain.

integral membrane proteins:
Proteins embedded within the lipid bilayer of cell membranes.

integrin:
A transmembrane protein that mediates the adhesion of cells to the extracellular matrix.

intermediate filament:
A cytoskeletal filament about 10 nm in diameter that provides mechanical strength to cells in tissues. See also keratins and neurofilaments.

interphase:
The period of the cell cycle between mitoses that includes G1, S, and G2 phases.

intracellular signal transduction:
A chain of reactions that transmits chemical signals from the cell surface to their intracellular targets.

intron:
A noncoding sequence that interrupts exons in a gene.

ion channel:
A protein that mediates the rapid passage of ions across a membrane by forming open pores through the phospholipid bilayer.

ion pump:
A protein that couples ATP hydrolysis to the transport of ions across a membrane.

J

JAK/STAT pathway:
A signaling pathway in which STAT transcription factors are activated as a result of phosphorylation by members of the JAK family of protein kinases.

Janus kinase (JAK):
A family of nonreceptor protein-
tyrosine kinases associated with cytokine receptors.

Jun:
A transcription factor, encoded by a proto-oncogene, that is activated in response to growth factor stimulation.

junctional complex:
A region of cell-cell contact containing a tight junction, an adherens junction, and a desmosome.

K

Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus:
A human
herpesvirus that causes Kaposi's sarcoma.

karyopherin:
A nuclear transport receptor.

keratin:
A type of intermediate filament protein of epithelial cells.

kilobase (kb):
One thousand nucleotides or nucleotide base pairs.

kinesin:
A motor protein that moves along microtubules toward the plus end.

kinetochore:
A specialized structure consisting of proteins attached to a centromere that mediates the attachment and movement of chromosomes along the mitotic spindle.

kinetochore microtubules:
Microtubules of the mitotic spindle that attach to condensed chromosomes at their centromeres.

knockout:
Inactivation of a chromosomal gene by homologous recombination with a cloned mutant allele.

Krebs cycle:
See citric acid cycle.

L

lagging strand:
The strand of DNA synthesized opposite to the direction of movement of the replication fork by ligation of Okazaki fragments.

lamellipodium:
A broad, actin-based extension of the plasma membrane involved in the movement of fibroblasts.

laminin:
The principal adhesion protein of basal laminae.

lamins:
Intermediate filament proteins that form the nuclear lamina.

leading strand:
The strand of DNA synthesized continuously in the direction of movement of the replication fork.

leptotene:
The initial stage of the extended prophase of meiosis I during which homologous chromosomes pair before condensation.

leucine zipper:
A protein dimerization domain containing repeated leucine residues; found in many transcription factors.

leucoplast:
A plastid that stores energy sources in nonphotosynthetic plant tissues.

leukemia:
Cancer arising from the precursors of circulating blood cells.

leukotriene:
An eicosanoid synthesized from arachodonic acid.

ligand:
A molecule that binds to a receptor.

ligand-gated channels:
Ion channels that open in response to the binding of signaling molecules.

light reactions:
The reactions of photosynthesis in which solar energy drives the synthesis of ATP and NADPH.

lignin:
A polymer of phenolic residues that strengthens secondary cell walls.

LINEs (long interspersed elements):
A family of highly repeated retrotransposons in mammalian genomes.

lipid raft:
A discrete plasma membrane domain formed as a cluster of cholesterol and sphingolipids.

lipids:
Hydrophobic molecules that function as energy storage molecules, signaling molecules, and the major components of cell membranes.

liposome:
A lipid vesicle used to introduce DNA into mammalian cells.

lock-and-key model:
A model of enzyme action in which the substrate fits precisely into the enzyme active site.

long terminal repeat (LTR):
Sequences found at the ends of retroviral DNA that are direct repeats of several hundred nucleotides resulting from reverse transcriptase activity.

low-density lipoprotein (LDL):
A lipoprotein particle that transports cholesterol in the circulation.

lymphocyte:
A blood cell that functions in the immune response. B lymphocytes produce antibodies and T lymphocytes are responsible for cell mediated immunity.

lymphoma:
A cancer of lymphoid cells.

lysosomal storage diseases:
A family of diseases characterized by the accumulation of undegraded material in the lysosomes of affected individuals.

lysosome:
A cytoplasmic organelle containing enzymes that break down biological polymers.

M

M phase:
The mitotic phase of the cell cycle.

macrophage:
A type of white blood cell specialized for phagocytosis.

macropinocytosis:
The uptake of fluids in large vesicles.

malignant tumor:
A tumor that invades normal tissue and spreads throughout the body.

mannose-6-phosphate:
A modified mannose residue that targets proteins to lysosomes.

MAP kinases:
A family of mitogen-activated protein-serine/threonine kinases that are ubiquitous regulators of cell growth and differentiation.

mass spectrometry:
A method for identifying compounds based on accurate determination of their mass. Mass spectrometry is commonly used for protein identi­fication.

matrix:
The inner mitochondrial space.

matrix processing peptidase (MPP):
The protease that cleaves presequences from proteins imported to the matrix of mitochondria.

maturation promoting factor (MPF):
A complex of Cdk1 and cyclin B that promotes entry into the M phase of either mitosis or meiosis.

Mediator:
A complex of proteins that allows eukaryotic
protein-coding genes to respond to gene-specific regulatory factors.

megabase (Mb):
One million nucleotides or nucleotide base pairs.

meiosis:
The division of diploid cells to haploid progeny, consisting of two sequential rounds of nuclear and cellular division.

MEK:
MAP kinase/ERK kinase. A dual-specificity protein kinase that phosphorylates and activates members of the ERK family of MAP kinases.

membrane-anchored growth factors:
Growth factors associated with the plasma membrane that function as signaling molecules during cell-cell contact.

mesoderm:
The middle germ layer; gives rise to connective tissues and the hematopoietic system.

messenger RNA (mRNA):
An RNA molecule that serves as a template for protein synthesis.

metal shadowing:
An electron microscopic technique in which the surface of a specimen is coated with a thin layer of evaporated metal.

metaphase:
The phase of mitosis during which the chromosomes are aligned on a metaphase plate in the center of the cell.

metastasis:
Spread of cancer cells through the blood or lymphatic system to other organ sites.

7-methylguanosine cap:
A structure consisting of GTP and methylated sugars that is added to the 5' ends of eukaryotic mRNAs.

microfilament:
A cytoskeleton filament composed of actin.

microRNA (miRNA):
A naturally-occurring short noncoding RNA that acts to regulate gene expression.

microsome:
A small vesicle formed from the endoplasmic reticulum when cells are disrupted.

microspike:
See filopodium.

microtubule:
A cytoskeletal component formed by the polymerization of tubulin into rigid, hollow rods about 25 nm in diameter.

microtubule-associated proteins (MAPs):
Proteins that bind to microtubules and modify their stability.

microtubule-organizing center:
An anchoring point near the center of the cell from which most microtubules extend outward.

microvillus:
An actin-based protrusion of the plasma membrane, abundant on the surfaces of cells involved in absorption.

middle lamella:
A region of the plant cell wall that acts as a glue to hold adjacent cells together.

mineralocorticoids:
Steroid hormones produced by the adrenal gland that act on the kidney to regulate salt and water balance.

mismatch repair:
A repair system that removes mismatched bases from newly synthesized DNA strands.

mitochondria:
Cytoplasmic organelles responsible for synthesis of most of the ATP in eukaryotic cells by oxidative phosphorylation.

mitosis:
Nuclear division.

mitotic spindle:
An array of microtubules extending from the spindle poles that is responsible for separating daughter chromosomes during mitosis. See also kinetochore microtubules, polar microtubules, chromosomal microtubules, and astral microtubules.

molecular clone:
See recombinant molecule.

molecular cloning:
The insertion of a DNA fragment of interest into a DNA molecule (vector) that is capable of independent replication in a host cell.

molecular motor:
A protein that generates force and movement by converting chemical energy to mechanical energy.

monocistronic:
Messenger RNAs that encode a single polypeptide chain.

monoclonal antibody:
An antibody produced by a clonal line of B lymphocytes.

monocyte:
A type of blood cell involved in inflammatory reactions.

monosaccharides:
Simple sugars with the basic formula of (CH2O)n.

Mos:
A protein kinase that is required for progression from meiosis I to meiosis II and maintenance of metaphase II arrest in vertebrate oocytes.

mTOR:
A protein kinase involved in regulation of protein synthesis in response to growth factors, nutrients, and energy availability.

multi-photon excitation microscopy:
A form of fluorescence microscopy in which the specimen is illuminated with a wavelength of light such that excitation of the fluorescent dye requires the simultaneous absorption of two or more photons.

muscle fibers:
The large cells of skeletal muscle, which are formed by the fusion of many individual cells during developmenht.

mutagen:
A chemical that induces a high frequency of mutations.

mutation:
A genetic alteration.

myofibril:
A bundle of actin and myosin filaments in muscle cells.

myosin:
A protein that interacts with actin as a molecular motor.

myosin I:
A type of myosin that acts to transport cargo along actin filaments.

myosin II:
The type of myosin that produces contraction by sliding actin filaments.

myosin light-chain kinase:
A protein kinase that activates myosin II by phosphorylating its regulatory light chain.

N

Na+-K+ ATPase:
See Na+-K+ pump.

Na+-K+ pump:
An ion pump that transports Na+ out of the cell and K+ into the cell.

NADP reductase:
An enzyme that transfers electrons from ferrodoxin to NADP+, yielding NADPH.

nebulin:
A protein that regulates the length of actin filaments in muscle cells.

nectin:
A cell adhesion molecule involved in the formation of adherens junctions.

Nernst equation:
The relationship between ion concentration and membrane potential.

nerve growth factor (NGF):
A polypeptide growth factor that regulates the development and survival of neurons.

neurofilament:
A type of intermediate filament that supports the axons of nerve cells.

neurofilament (NF) proteins:
The major intermediate filament proteins of many types of mature nerve cells.

neurohormone:
Peptides that are secreted by neurons and act on distant cells.

neuron:
A nerve cell specialized to receive and transmit signals throughout the body.

neuropeptides:
Peptide signaling molecules secreted by
neurons.

neurotransmitter:
A small, hydrophilic molecule that carries a signal from a stimulated neuron to a target cell at a synapse.

neurotrophin:
A member of a family of polypeptides that regulates neuron development and survival.

nexin:
A protein that links microtubule doublets to each other in the axoneme.

NF-κB:
A family of transcription factors that are activated in response to a variety of stimuli.

nicotinamide-adenine dinucleotide (NAD+):
A coenzyme that functions as an electron carrier in oxidation/reduction reactions.

nitrogen fixation:
The reduction of atmospheric nitrogen (N2) to NH3.

nitrosylation:
Protein modification by addition of NO groups to the side chains of cysteine residues.

N-myc:
A proto-oncogene that encodes a transcription factor and is frequently activated by amplification in neuroblastomas.

N-myristoylation:
The addition of myristic acid (a 14-carbon fatty acid) to the N-terminal glycine residue of a polypeptide chain.

nonreceptor protein-tyrosine kinase:
An intracellular protein-tyrosine kinase.

nonsense-mediated mRNA decay:
Degradation of mRNAs that lack complete open-reading frames.

Northern blotting:
A method in which mRNAs are separated by gel electrophoresis and detected by hybridization with specific probes.

Notch:
A transmembrane receptor in a signaling pathway that regulates cell fate as a result of cell-cell interactions during development.

nuclear envelope:
The barrier separating the nucleus from the cytoplasm, composed of an inner and outer membrane, a nuclear lamina, and nuclear pore complexes.

nuclear export signal:
An amino acid sequence that targets proteins for transport from the nucleus to the cytosol.

nuclear lamina:
A meshwork of lamin filaments providing structural support to the nucleus.

nuclear localization signal:
An amino acid sequence that targets proteins for transportation from the cytoplasm to the nucleus.

nuclear membranes:
Membranes forming the nuclear envelope; the outer nuclear membrane is continuous with the endoplasmic reticulum and the inner nuclear membrane is adjacent to the nuclear lamina.

nuclear pore complex:
A large structure forming a transport channel through the nuclear envelope.

nuclear receptor superfamily:
A family of transcription factors that includes the receptors for steroid hormones, thyroid hormone, retinoic acid, and vitamin D3.

nuclear transport receptor:
A protein that recognizes nuclear localization signals and mediates transport across the nuclear envelope.

nucleic acid hybridization:
The formation of double stranded DNA and/or RNA molecules by complementary base pairing.

nucleolar organizing regions:
The chromosomal regions containing the genes for ribosomal RNAs.

nucleolus:
The nuclear site of rRNA transcription, processing, and ribosome assembly.

nucleoside:
A purine or pyrimidine base linked to a sugar (ribose or deoxyribose).

nucleosome:
The basic structural unit of chromatin consisting of DNA wrapped around a histone core.

nucleosome core particles:
Particles containing 146 base pairs of DNA wrapped around an octamer consisting of two molecules each of histones H2A, H2B, H3, and H4.

nucleosome remodeling factors:
Proteins that disrupt chromatin structure, allowing transcription factors to bind nucleosomal DNA.

nucleotide:
A phosphorylated nucleoside.

nucleotide excision repair:
A mechanism of DNA repair in which oligonucleotides containing damaged bases are removed from a DNA molecule.

nucleus:
The most prominent organelle of eukaryotic cells; contains the genetic material.

O

Okazaki fragments:
Short DNA fragments that are joined to form the lagging strand of DNA.

oligonucleotide:
A short polymer of only a few nucleotides.

oligosaccharide:
A short polymer of only a few sugars.

oncogene:
A gene capable of inducing one or more characteristics of cancer cells.

oncogene addiction:
The dependence of cancer cells on the continuing activity of oncogenes.

one gene-one enzyme hypothesis:
The hypothesis, based on analysis of nutritional mutants of Neurospora crassa in the 1940s, that a gene specifies the structure of a single enzyme. The current statement of this hypothesis is that a gene specifies the structure of a single polypeptide chain.

open-reading frame:
A stretch of nucleotide sequence that does not contain stop codons and can encode a poly­peptide.

operator:
A regulatory sequence of DNA that controls transcription of an operon.

operon:
A group of adjacent genes transcribed as a single mRNA.

origin of replication:
A specific DNA sequence that serves as a binding site for proteins that initiate replication.

origin recognition complex (ORC):
A protein complex that initiates DNA replication at eukaryotic origins.

oxidative metabolism:
The use of molecular oxygen as an electron acceptor in the breakdown of organic molecules.

oxidative phosphorylation:
The synthesis of ATP from ADP coupled to the energetically favorable transfer of electrons to molecular oxygen as the final acceptor in an electron transport chain.

P

P1 artificial chromosome (PAC):
A vector used for cloning large fragments of DNA in E. coli.

p53:
A transcription factor (encoded by the p53 tumor suppressor gene) that arrests the cell cycle in G1 in response to damaged DNA and is required for apoptosis induced by a variety of stimuli.

pachytene:
The stage of meiosis I during which recombination takes place between homologous chromosomes.

palmitoylation:
The addition of palmitic acid (a 16-carbon fatty acid) to cysteine residues of a polypeptide chain.

papillomavirus:
A member of a family of DNA viruses, some of which cause cervical and other anogenital cancers in humans.

paracrine signaling:
Local cell-cell signaling in which a molecule released by one cell acts on a neighboring target cell.

parenchyma cell:
A type of plant cell responsible for most metabolic animations.

passive diffusion:
The diffusion of small hydrophobic molecules through a phospholipid bilayer.

passive transport:
The transport of molecules across a membrane in the energetically favorable direction.

patch clamp technique:
A method used to isolate and study the activity of single ion channels.

pectin:
A gel-forming polysaccharide in plant cell walls.

peptide bond:
The bond joining amino acids in polypeptide chains.

peptide hormone:
A signaling molecule composed of amino acids.

peptidoglycan:
The principal component of bacterial cell walls consisting of linear polysaccharide chains crosslinked by short peptides.

peptidyl prolyl isomerase:
An enzyme that facilitates protein folding by catalyzing the cis-trans isomerization of prolyl peptide bonds.

pericentriolar material:
The material in the centrosome that initiates microtubule assembly.

peripheral membrane proteins:
Proteins indirectly associated with cell membranes by protein-protein interactions.

peroxin:
A protein present in peroxisomes.

peroxisome:
A cytoplasmic organelle specialized for carrying out oxidative reactions.

phagocytosis:
The uptake of large particles, such as bacteria, by a cell.

phagolysosome:
A lysosome that has fused with a phagosome or autophagosome.

phagosome:
A vacuole containing a particle taken up by phagocytosis.

phalloidin:
A drug that binds to actin filaments and prevents their disassembly.

phase-contrast microscopy:
A type of microscopy in which variations in density or thickness between parts of the cell are converted to differences in contrast in the final image.

phenotype:
The physical appearance of an organism.

phosphatidylcholine:
A glycerol phospholipid with a head group formed from choline.

phosphatidylethanolamine:
A glycerol phospholipid with a head group formed from ethanolamine.

phosphatidylinositide 3-kinase (PI 3-kinase):
An enzyme that phosphorylates PIP2, yielding the second messenger phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate (PIP3).

phosphatidylinositol:
A glycerol phospholipid with a head group formed from inositol.

phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate (PIP3):
A second messenger formed by phosphorylation of PIP2.

phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PIP2):
A minor phospholipid component of the inner leaflet of the plasma membrane. Hormones and growth factors stimulate its hydrolysis by phospholipase C, yielding the second messengers diacylglycerol and inositol trisphosphate.

phosphatidylserine:
A glycerol phospholipid with a head group formed from serine.

phosphodiester bond:
A bond between the 5'-phosphate of one nucleotide and the 3'-hydroxyl of another.

phospholipase C:
An enzyme that hydrolyzes PIP2 to form the second messengers diacylglycerol and inositol trisphosphate.

phospholipid bilayer:
The basic structure of biological membranes in which the hydrophobic tails of phospholipids are buried in the interior of the membrane and their polar head groups are exposed to the aqueous solution on either side.

phospholipid transfer protein:
A protein that transports phospholipid molecules between cell membranes.

phospholipids:
The principal components of cell membranes, consisting of two hydrocarbon chains (usually fatty acids) joined to a polar head group containing phosphate.

phosphorylation:
The addition of a phosphate group to a molecule.

photocenter:
An assembly of photosynthetic pigments in the thylakoid membrane of chloroplasts.

photoreactivation:
A mechanism of DNA repair in which solar energy is used to split pyrimidine dimers.

photorespiration:
A process that metabolizes a by-product of photosynthesis.

photosynthesis:
The process by which cells harness energy from sunlight and synthesize glucose from CO2 and water.

photosynthetic pigments:
Molecules that capture energy from sunlight by absorbing photons.

photosystem I:
A protein complex in the thylakoid membrane that uses energy absorbed from sunlight to synthesize NADPH.

photosystem II:
A protein complex in the thylakoid membrane that uses energy absorbed from sunlight to synthesize ATP.

pinocytosis:
The uptake of fluids or molecules into a cell by small vesicles.

plakin:
A member of a family of proteins that link intermediate filaments to other cellular structures.

plant hormones:
A group of small molecules that coordinate the responses of plant tissues to environmental signals.

plasma membrane:
A phospholipid bilayer with associated proteins that surrounds the cell.

plasmalogens:
A family of phospholipids that have an ether bond and an ester bond.

plasmid:
A small, circular DNA molecule capable of independent replication in a host cell.

plasmodesma:
A cytoplasmic connection between adjacent plant cells formed by a continuous region of the plasma membrane.

plastids:
A family of plant organelles including chloroplasts, chromoplasts, leucoplasts, amyloplasts, and elaioplasts.

platelet-derived growth factor (PDGF):
A growth factor released by platelets during blood clotting to stimulate the proliferation of fibroblasts.

PML/RARα:
An oncogene formed by translocation of the retinoic acid receptor in acute promyelocytic leukemia.

polar body:
A small cell formed by asymmetric cell division following meiosis of oocytes.

polar microtubules:
Microtubules of the mitotic spindle that overlap in the center of the cell and push the spindle poles apart.

Polo-like kinase:
A protein kinase involved in mitotic spindle formation, kinetochore function, and cytokinesis.

poly-A tail:
A tract of about 200 adenine nucleotides added to the 3' ends of eukaryotic mRNAs.

polyadenylation:
The process of adding a poly-A tail to a pre-mRNA.

polycistronic:
Messenger RNAs that encode multiple polypeptide chains.

polymerase chain reaction (PCR):
A method for amplifying a region of DNA by repeated cycles of DNA synthesis in vitro.

polynucleotide:
A polymer containing up to millions of nucleotides.

polyomavirus:
A widely-studied DNA tumor virus.

polyp:
A benign tumor projecting from an epithelial surface.

polypeptide:
A polymer of amino acids.

polysaccharide:
A polymer containing hundreds or thousands of sugars.

polysome:
A series of ribosomes translating a messenger RNA.

polytene chromosome:
A giant chromosome found in some tissues of Drosophila that arises from repeated replication of DNA strands that fail to separate from each other.

porin:
A member of a class of proteins that cross membranes as b-barrels and form channels in the outer membranes of some bacteria, mitochondria, and chloroplasts.

pre-mRNA:
The primary transcript, which is processed to form messenger RNA in eukaryotic cells.

pre-rRNA:
The primary transcript, which is cleaved to form individual ribosomal RNAs (the 28S, 18S, and 5.8S rRNAs of higher eukaryotic cells).

pre-tRNA:
The primary transcript, which is cleaved to form transfer RNAs.

prenylation:
The addition of specific types of lipids (prenyl groups) to C terminal cysteine residues of a polypeptide chain.

presequence:
An amino-terminal sequence that targets proteins to mitochondria.

primary cell walls:
The walls of growing plant cells.

primary cultures:
Cell cultures established from a tissue.

primary structure:
The sequence of amino acids in a polypeptide chain.

primase:
An RNA polymerase used to intiate DNA synthesis.

processed pseudogene:
A pseudogene that has arisen by reverse transcription of mRNA.

procollagens:
Soluble precursors to the fibril-forming collagens.

product:
A compound formed as a result of an enzymatic reaction.

profilin:
An actin-binding protein that stimulates the assembly of actin monomers into filaments.

progesterone:
A steroid hormone produced by the ovaries.

programmed cell death:
A normal physiological form of cell death characterized by apoptosis.

prokaryotic cells:
Cells lacking a nuclear envelope, cytoplasmic organelles, and a cytoskeleton (bacteria).

prometaphase:
A transition period between prophase and metaphase during which the microtubules of the mitotic spindle attach to the kinetochores and the chromosomes shuffle until they align in the center of the cell.

promoter:
A DNA sequence at which RNA polymerase binds to initiate transcription.

pronuclei:
Two haploid nuclei in a newly fertilized egg.

proplastid:
A small undifferentiated organelle that can develop into different types of mature plastids.

proofreading:
The selective removal of mismatched bases by DNA polymerase.

prophase:
The beginning phase of mitosis, marked by the appearance of condensed chromosomes and the development of the mitotic spindle.

prostacyclin:
An eicosanoid formed from prostaglandin H2.

prostaglandin:
A family of eicosanoid lipids involved in signaling inflammation.

prosthetic groups:
Small molecules bound to proteins.

proteasome:
A large protease complex that degrades proteins tagged by ubiquitin.

protein disulfide isomerase (PDI):
An enzyme that catalyzes the formation and breakage of disulfide (S-S) linkages.

protein kinase:
An enzyme that phosphorylates proteins by transferring a phosphate group from ATP.

protein kinase A:
A protein kinase regulated by cyclic AMP.

protein kinase C:
A family of protein-serine/threonine kinases that are activated by diacylglycerol and Ca2+ and function in intracellular signal transduction.

protein phosphatase:
An enzyme that reverses the action of protein kinases by removing phosphate groups from phosphorylated amino acid residues.

protein-serine/threonine kinase:
A protein kinase that phosphorylates serine and threonine residues.

protein-tyrosine kinase:
A protein kinase that phosphorylates tyrosine residues.

protein-tyrosine phosphatase:
An enzyme that removes the phosphate groups from phosphotyrosine residues.

proteins:
Polypeptides with a unique amino acid sequence.

proteoglycan:
A protein linked to glycosaminoglycans.

proteolysis:
Degradation of polypeptide chains.

proteome:
All of the proteins expressed in a given cell.

proteomics:
Large scale analysis of cell proteins.

proto-oncogene:
A normal cell gene that can be converted into an oncogene.

pseudogene:
A nonfunctional gene copy.

pseudopodium:
An actin-based extension of the plasma membrane responsible for phagocytosis and amoeboid movement.

PTB domain:
A protein domain that binds phosphotyrosine-containing peptides.

PTEN:
A lipid phosphatase that dephosphorylates PIP3 and acts as a tumor suppressor.

purine:
One of the types of bases present in nucleic acids. The purines are adenine and guanine.

pyrimidine:
One of the types of bases present in nucleic acids. The pyrimidines are cytosine, thymine, and uracil.

pyrimidine dimer:
A common form of DNA damage caused by UV light in which adjacent pyrimidines are joined to form a dimer.

Q

quaternary structure:
The interactions between polypeptide chains in proteins consisting of more than one polypeptide.

R

Rab:
A family of small GTP-binding proteins that play key roles in vesicular transport.

Rac:
A small GTP-binding protein involved in regulation of the actin cytoskeleton.

Rad51:
A eukaryotic protein that functions similarly to RecA in homologous recombination.

raf:
Gene encoding Raf proteins.

Raf:
A protein-serine/threonine kinase (encoded by the raf oncogene) that is activated by Ras and leads to activation of the ERK MAP kinase.

Ran:
A small GTP-binding protein involved in nuclear import and export.

ras:
Gene encoding Ras proteins

Ras:
A family of small GTP binding proteins (encoded by the ras oncogenes) that couple growth factor receptors to intracellular targets, including the Raf protein-serine/
threonine kinase and the ERK MAP kinase pathway.

Rb:
A transcriptional regulatory protein that controls cell cycle progression and is encoded by a tumor suppressor gene that was identified by the genetic analysis of retinoblastoma.

RecA:
A protein that promotes the exchange of strands between homologous DNA molelcules during recombination.

receptor down-regulation:
The loss of receptors from the cell surface as a result of their internalization by endocytosis following ligand binding.

receptor-mediated endocytosis:
The selective uptake of macromolecules that bind to cell surface receptors that concentrate in clathrin-coated pits.

receptor protein-tyrosine kinase:
Membrane-spanning protein-tyrosine kinases that are receptors for extracellular ligands.

recessive:
An allele that is masked by a dominant allele.

recombinant DNA library:
A collection of genomic or cDNA clones.

recombinant molecule:
A DNA insert joined to a vector.

recombination:
The exchange of genetic material.

recombinational repair:
The repair of damaged DNA by recombination with an undamaged homologous DNA molecule.

release factor:
A protein that recognizes stop codons and terminates translation of mRNA.

replication fork:
The region of DNA synthesis where the parental strands separate and two new daughter strands elongate.

repressor:
A regulatory molecule that blocks transcription.

reproductive cloning:
The use of nuclear transfer to create a cloned organism.

resolution:
The ability of a microscope to distinguish objects separated by small distances.

restriction endonuclease:
An enzyme that cleaves DNA at a specific sequence.

restriction map:
The locations of restriction endonuclease cleavage sites on a DNA molecule.

restriction point:
A regulatory point in animal cell cycles that occurs late in G1. After this point, a cell is committed to entering S and undergoing one cell division cycle.

retinoic acid:
A signaling molecule synthesized from
vitamin A.

retinoid:
A molecule related to retinoic acid.

retrotransposon:
A transposable element that moves via reverse transcription of an RNA intermediate.

retrovirus:
A virus that replicates by making a DNA copy of its RNA genome by reverse transcription.

retrovirus-like element:
A retrotransposon that is structurally similar to a retrovirus.

reverse genetics:
Analysis of gene function by introducing mutations into a cloned gene.

reverse transcriptase:
A DNA polymerase that uses an RNA template.

reverse transcription:
Synthesis of DNA from an RNA
template.

Rho:
A family of small GTP-binding proteins involved in regulation of the cytoskeleton.

rhodopsin:
A G protein-coupled photoreceptor in retinal rod cells that activates transducin in response to light absorption.

ribonucleic acid (RNA):
A polymer of ribonucleotides.

ribose:
The five-carbon sugar found in RNA.

ribosomal RNA (rRNA):
The RNA component of ribosomes.

ribosomes:
Particles composed of RNA and proteins that are the sites of protein synthesis.

ribozyme:
An RNA enzyme.

RNA editing:
RNA processing events other than splicing that alter the protein coding sequences of mRNAs.

RNA interference (RNAi):
The degradation of mRNAs by short complementary double-stranded RNA molecules.

RNA polymerase:
An enzyme that catalyzes the synthesis of RNA.

RNA splicing:
The joining of exons in a precursor RNA molecule.

RNase H:
An enzyme that degrades the RNA strand of RNA-DNA hybrid molecules.

RNase P:
A ribozyme that cleaves the 5' end of pre-tRNAs.

RNA world:
An early stage of evolution based on self-replicating RNA molecules.

rough endoplasmic reticulum (ER):
The region of the endoplasmic reticulum covered with ribosomes and involved in protein metabolism.

Rous sarcoma virus (RSV):
An acutely transforming retrovirus in which the first oncogene was identified.

ryanodine receptors:
Calcium channels in muscle and nerve cells that open in response to changes in membrane potential.

S

S phase:
The phase of the cell cycle during which DNA replication occurs.

Saccharomyces cerevisiae:
A frequently studied budding yeast.

sarcoma:
A cancer of cells of connective tissue.

sarcomere:
The contractile unit of muscle cells composed of interacting myosin and actin filaments.

sarcoplasmic reticulum:
A specialized network of membranes in muscle cells that stores a high concentration of Ca2+.

satellite DNA:
Simple-sequence repetitive DNA with a buoyant density differing from the bulk of genomic DNA.

scaffold proteins:
Proteins that bind to components of signaling pathways, leading to their organization in specific signaling cassettes.

scanning electron microscopy:
See electron microscopy.

sclerenchyma cells:
Plant cells characterized by thick cell walls that provide structural support to the plant.

SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE):
A commonly used method to separate proteins by gel electrophoresis on the basis of size.

second messenger:
A compound whose metabolism is modified as a result of a ligand-receptor interaction; it functions as a signal transducer by regulating other intracellular processes.

secondary cell wall:
A thick cell wall laid down between the plasma membrane and the primary cell wall of plant cells that have ceased growth.

secondary response gene:
A gene whose induction following growth factor stimulation of a cell requires protein synthesis.

secondary structure:
The regular arrangement of amino acids within localized regions of a polypeptide chain. See a helix and b sheet.

secretory pathway:
The movement of secreted proteins from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus and then, within secretory vesicles, to the cell surface.

secretory vesicles:
Membrane-enclosed sacs that transport proteins from the Golgi apparatus to the cell surface.

selectins:
Cell adhesion molecules that recognize oligosaccharides exposed on the cell surface.

self-splicing:
The ability of some RNAs to catalyze the removal of their own introns.

semiconservative replication:
The process of DNA replication in which the two parental strands separate and serve as templates for the synthesis of new progeny strands.

serum response element (SRE):
A regulatory sequence that is recognized by the serum response factor and mediates the transcriptional induction of many immediate-early genes in response to growth factor stimulation.

serum response factor (SRF):
A transcription factor that binds to the serum response element.

SH2 domain:
A protein domain of approximately 100 amino acids that binds phosphotyrosine-containing peptides.

Shine-Dalgarno sequence:
The sequence prior to the initiation site that correctly aligns bacterial mRNAs on ribosomes.

signaling network:
The interconnected network formed by the interactions of multiple signaling pathways within a cell.

signal patch:
A recognition determinant formed by the three-dimensional folding of a polypeptide chain.

signal peptidase:
An enzyme that removes the signal sequence of a polypeptide chain by proteolysis.

signal recognition particle (SRP):
A particle composed of proteins and srpRNA that binds to signal sequences and targets polypeptide chains to the endoplasmic reticulum.

signal sequence:
A hydrophobic sequence at the amino terminus of a polypeptide chain that targets it for secretion in bacteria or incorporation into the endoplasmic reticulum in eukaryotic cells.

simian virus 40 (SV40):
A widely-studied DNA tumor virus.

simple-sequence repeats:
A class of repeated DNA sequences consisting of tandem arrays of thousands of copies of short sequences.

SINEs (short interspersed elements):
A family of highly repeated retrotransposons in mammalian genomes.

single-stranded DNA-binding proteins:
Proteins that stabilize unwound DNA by binding to single-stranded regions.

site-specific recombination:
Recombination mediated by proteins that recognize specific DNA sequences.

sliding filament model:
The model of muscle contraction in which contraction results from the sliding of actin and myosin filaments relative to each other.

Smad:
A family of transcription factors activated by TGF-b receptors.

small GTP-binding proteins:
A large family of monomeric GTP-binding proteins, including the Ras, Rab, Rho, and Ran proteins.

small nuclear RNAs (snRNAs):
Nuclear RNAs ranging in size from 50 to 200 bases.

small nuclear ribonucleoprotein particles (snRNPs):
Complexes of snRNAs with proteins.

small nucleolar RNAs (snoRNAs):
Small RNAs present in the nucleolus that function in pre-rRNA processing.

smooth endoplasmic reticulum:
The major site of lipid synthesis in eukaryotic cells.

SNARE hypothesis:
The hypothesis that vesicle fusion is mediated by pairs of transmembrane proteins (SNAREs) on the vesicle and target membranes.

soft keratin:
The keratins found in the cytoplasm of epithelial cells.

somatic cell nuclear transfer:
The basic procedure of animal cloning in which the nucleus of an adult somatic cell is transferred to an enucleated egg.

somatic hypermutation:
The introduction of multiple mutations within rearranged immunoglobulin variable regions to increase antibody diversity.

Southern blotting:
A method in which radioactive probes are used to detect specific DNA fragments that have been separated by gel electrophoresis.

spacer sequences:
The DNA sequences between genes.

spectrin:
A major actin-binding protein of the cell cortex.

sphingomyelin:
A phospholipid consisting of two hydrocarbon chains bound to a polar head group containing serine.

spindle assembly checkpoint:
A cell cycle checkpoint that monitors the alignment of chromosomes on the metaphase spindle.

spliceosomes:
Large complexes of snRNAs and proteins that catalyze the splicing of pre-mRNAs.

src:
Gene encoding Src protein.

Src:
A nonreceptor protein-tyrosine kinase encoded by the oncogene (src) of Rous sarcoma virus.

SRP receptor:
A protein on the membrane of the endoplasmic reticulum that binds the signal recognition particle (SRP).

srpRNA:
The small cytoplasmic RNA component of SRP.

stability gene:
A gene that acts to maintain the integrity of the genome and whose loss can lead to the development of cancer.

starch:
A polymer of glucose residues that is the principal storage form of carbohydrates in plants.

START:
A regulatory point in the yeast cell cycle that occurs late in G1. After this point a cell is committed to entering S and undergoing one cell division cycle.

STAT proteins:
Transcription factors that have an SH2 domain and are activated by tyrosine phosphorylation, which promotes their translocation from the cytoplasm to the nucleus.

stem cell:
A cell that divides to produce daughter cells that can either differentiate or remain as stem cells.

stereocilium:
A specialized microvillus of auditory hair cells.

steroid hormone receptor:
Transcription factors that regulate gene expression in response to hormones such as estrogen and testosterone.

steroid hormones:
A group of hydrophobic hormones that are derivatives of cholesterol.

stress fiber:
A bundle of actin filaments anchored at sites of cell adhesion to the extracellular matrix.

stroma:
The compartment of chloroplasts that lies between the envelope and the thylakoid membrane.

stromal processing peptidase (SPP):
The protease that cleaves transit peptides from proteins imported to the chloroplast stroma.

substrate:
A molecule acted upon by an enzyme.

symport:
The transport of two molecules in the same direction across a membrane.

synapse:
The junction between a neuron and another cell, across which information is carried by neurotransmitters.

synapsis:
The association of homologous chromosomes during meiosis.

synaptic vesicle:
A secretory vesicle that releases neurotransmitters at a synapse.

synaptomenal complex:
A zipperlike protein structure that forms along the length of paired homologous chromosomes during meiosis.

systems biology:
A new field of biology in which large-scale experimental approaches are combined with quantitative analysis and modeling to study complex biological systems.

T

T cell receptor:
A T lymphocyte surface protein that recognizes antigens expressed on the surface of other cells.

talin:
A protein that mediates the association of actin filaments with integrins at focal adhesions.

TATA box:
A regulatory DNA sequence found in the promoters of many eukaryotic genes transcribed by RNA polymerase II.

TATA-binding protein (TBP):
A basal transcription factor that binds directly to the TATA box.

taxol:
A drug that binds to and stabilizes microtubules.

TBP-associated factors (TAFs):
Polypeptides associated with TBP in the general transcription factor TFIID.

telomerase:
A reverse transcriptase that synthesizes telomeric repeat sequences at the ends of chromosomes from its own RNA template.

telomeres:
Repeats of simple-sequence DNA that maintain the ends of linear chromosomes.

telophase:
The final phase of mitosis, during which the nuclei re-form and chromosomes decondense.

temperature-sensitive mutant:
A cell expressing a protein that is functional at one temperature but not at another, whereas the normal protein is functional at both temperatures.

tertiary structure:
The three-dimensional folding of a polypeptide chain that gives the protein its functional form.

testosterone:
A steroid hormone produced by the testis.

therapeutic cloning:
A procedure in which nuclear transfer into oocytes could be used to produce embryonic stem cells for use in transplantation therapy.

thylakoid membrane:
The innermost membrane of chloroplasts that is the site of electron transport and ATP
synthesis.

thymine:
A pyrimidine found in DNA that base-pairs with adenine.

thyroid hormone:
A hormone synthesized from tyrosine in the thyroid gland.

thromboxane:
An eicosanoid involved in blood clotting.

Tic complex:
The protein translocation complex of the chloroplast inner membrane.

tight junction:
A continuous network of protein strands around the circumference of epithelial cells, sealing the space between cells and forming a barrier between the apical and basolateral domains.

Tim complex:
The protein translocation complex of the mitochondrial inner membrane.

Ti plasmid:
A plasmid used for gene transfer in plants.

titin:
A large protein that acts as a spring to keep myosin filaments centered in the muscle sarcomere.

Toc complex:
The protein translocation complex of the chloroplast outer membrane.

Tom complex:
The protein translocation complex of the mitochondrial outer membrane.

topoisomerase:
An enzyme that catalyzes the reversible breakage and rejoining of DNA strands.

trans-acting factors:
Transcriptional regulatory proteins.

trans-Golgi network:
The Golgi compartment within which proteins are sorted and packaged to exit the Golgi
apparatus.

transcription:
The synthesis of an RNA molecule from a DNA template.

transcription factor:
A protein that regulates the activity of RNA polymerase.

transcriptional activators:
Transcription factors that stimulate transcription.

transcription-coupled repair:
The preferential repair of damage to transcribed strands of DNA.

transcytosis:
The sorting and transport of proteins to different domains of the plasma membrane following endocytosis.

transducin:
A G protein that stimulates cGMP phosphodiesterase when it is activated by rhodopsin.

transfection:
The introduction of a foreign gene into eukaryotic cells.

transfer RNA (tRNA):
RNA molecules that function as adaptors between amino acids and mRNA during protein synthesis.

transformation:
The transfer of DNA between genetically distinct bacteria. See also cell transformation.

transforming growth factor β (TGF-β):
A polypeptide growth factor that generally inhibits animal cell proliferation.

transgenic mouse:
A mouse that carries foreign genes incorporated into the germ line.

transient expression:
The expression of unintegrated plasmid DNAs that have been introduced into cultured cells.

transitional ER:
The region of the ER from which proteins exit for the Golgi apparatus.

transition state:
A high energy state through which substrates must pass during the course of an enzymatic reaction.

transit peptides:
N-terminal sequences that target proteins for import into chloroplasts.

translation:
The synthesis of a polypeptide chain from an mRNA template.

translesion DNA synthesis:
A form of repair in which specialized DNA polymerases replicate across a site of DNA damage.

translocon:
The membrane channel through which polypeptide chains are transported into the endoplasmic reticulum.

transmembrane proteins:
Integral membrane proteins that span the lipid bilayer and have portions exposed on both sides of the membrane.

transmission electron microscopy:
See electron microscopy.

transposable element:
See transposon.

transposon:
A DNA sequence that can move to different positions in the genome.

treadmilling:
A dynamic behavior of actin filaments and microtubules in which the loss of subunits from one end of the filament is balanced by their addition to the other end.

triacylglycerol:
Three fatty acids linked to a glycerol molecule.

tropomyosin:
A fibrous protein that binds actin filaments and regulates contraction by blocking the interaction of actin and myosin.

troponin:
A complex of proteins that binds to actin filaments and regulates skeletal muscle contraction.

tubulin:
A cytoskeletal protein that polymerizes to form microtubules.

tumor:
Any abnormal proliferation of cells.

tumor initiation:
The first step in tumor development, resulting from abnormal proliferation of a single cell.

tumor necrosis factor (TNF):
A polypeptide growth factor that induces programmed cell death.

tumor progression:
The accumulation of mutations within cells of a tumor population, resulting in increasingly rapid growth and malignancy.

tumor promoter:
A compound that leads to tumor development by stimulating cell proliferation.

tumor suppressor gene:
A gene whose inactivation leads to tumor development.

tumor virus:
A virus capable of causing cancer in animals or humans.

turgor pressure:
The internal hydrostatic pressure within plant cells.

twinfilin:
An actin-binding protein that stimulates the assembly of actin monomers into filaments.

two-dimensional gel electrophoresis:
A method for separating cell proteins based on both charge and size.

U

ubiquinone:
See coenzyme Q.

ubiquitin:
A highly conserved protein that acts as a marker to target other cellular proteins for rapid degradation.

ultracentrifuge:
A centrifuge that rotates samples at high speeds.

unfolded protein response:
A cellular stress response in which an excess of unfolded proteins in the endoplasmic reticulum leads to general inhibition of protein
synthesis, increased expression of chaperones, and increased proteasome activity.

uniport:
The transport of a single molecule across a membrane.

3' untranslated region:
A noncoding region at the 3' end of mRNA.

5' untranslated region:
A noncoding region at the 5' end of mRNA.

uracil:
A pyrimidine found in RNA that base-pairs with
adenine.

V

vacuole:
A large membrane-enclosed sac in the cytoplasm of eukaryotic cells. In plant cells, vacuoles function to store nutrients and waste products, to degrade macromolecules, and to maintain turgor pressure.

vector:
A DNA molecule used to direct the replication of a cloned DNA fragment in a host cell.

velocity centrifugation:
The separation of particles based on their rates of sedimentation.

video-enhanced microscopy:
The combined use of video cameras with the light microscope to allow the visualization of small objects.

villin:
The major actin-bundling protein of intestinal microvilli.

vimentin:
An intermediate filament protein found in a variety of different kinds of cells.

vinblastine:
A drug that inhibits microtubule polymerization.

vincristine:
A drug that inhibits microtubule polymerization.

vinculin:
A protein that mediates the association of actin filaments with integrins at focal adhesions.

voltage-gated channels:
Ion channels that open in response to changes in electric potential.

W

WASP/Scar complex:
A protein complex that stimulates actin filament branching.

Western blotting:
See immunoblotting.

Wnt:
A secreted signaling molecule that stimulates a pathway regulating cell fate during embryonic development.

X

X-chromosome inactivation:
A dosage compensation mechanism in which most of the genes on one X chromosome are inactivated in female cells.

X-ray crystallography:
A method in which the diffraction pattern of X rays is used to determine the arrangement of individual atoms within a molecule.

Xenopus laevis:
An African clawed frog used as a model system for developmental biology.

Y

 

yeast artificial chromosome (YAC):
A vector that can replicate as a chromosome in yeast cells and can accomodate very large DNA inserts (hundreds of kb).

yeast two-hybrid:
A genetic method for detecting protein interactions in yeast cells.

yeasts:
The simplest unicellular eukaryotes. Yeasts are important models for studies of eukaryotic cells.

Z

 

zebrafish:
A species of small fish used for genetic studies of vertebrate development.

zinc finger domain:
A type of DNA binding domain consisting of loops containing cysteine and histidine residues that bind zinc ions.

zygote:
A fertilized egg.

zygotene:
The stage of meiosis I during which homologous chromosomes become closely associated.


نوشته شده در تاريخ شنبه نوزدهم آبان 1386 توسط 

اسیدهای آمینه

اسیدهای آمینه ترکیباتی با وزن مولکولی کم هستند که در ساختمان آنها یک گروه آمین و یک گروه کربوکسیل وجود دارد. در طبیعت 300 نوع اسید آمینه وجود دارد که تنها 20 نوع از آنها در ساختمان پروتئینها به کار گرفته میشوند که در همگی آنها گروه آمین و کربوکسیل بر روی کربن آلفا قرار گرفته اند و آرایش فضایی آنها از نوع L است.

بعضی از اسیدهای آمینه پس از قرار گرفتن در ساختمان پروتئینها متحمل تغییراتی شده، انواع دیگری را به وجود می آورند. بنابر این پس از هیدرولیز یک پروتئین ممکن است بیش از 20 نوع اسید آمینه به وجود آید.

 

 

فرمول کلی یک اسید آمینه

 

شناسایی نوع اسیدهای آمینه موجود در یک پلی پپتید یا پروتئین میتواند در پاره ای از موارد همچون تعیین ارزش غذایی یک پروتئین از نظر محتوای اسیدهای آمینه ضروری، مهم باشد.


نوشته شده در تاريخ شنبه نوزدهم آبان 1386 توسط 

شناسایی کلی اسیدهای آمینه

نین هیدرین طی واکنش زیر باعث دآمینه شدن و دکربوکسیله شدن یک اسید آمینه آلفا آمین میشود و اسکلت اسید آمینه به صورت یک آلدئید باقی میماند.

 

نین هیدرین با 19 نوع اسید آمینه موجود در ساختمان پروتئینها واکنش نشان میدهد و ترکیب آبی رنگی پدید می آورد که در اثر حرارت تقریبا ارغوانی میشود، پرولین و هیدروکسی پرولین با نین هیدرین رنگ زرد ایجاد میکنند.

 

 

بخش عملی

3 میلی لیتر اسید آمینه را در یک لوله آزمایش ریخته و سپس چند قطره نین هیدرین یکدهم درصد در استون به آن اضافه نمائید و پس از مخلوط کردن به مدت 10 دقیقه در حمام آب جوش قرار دهید. ایجاد رنگ آبی متمایل به بنفش نشانه مثبت بودن واکنش یا به عبارت دیگر نشانه وجود اسید آمینه در محیط است.


نوشته شده در تاريخ شنبه نوزدهم آبان 1386 توسط 

مقدمه

لیپیدها دسته‌ای از مولکولهای غیر قابل حل در آب و قابل حل در حلالهای آلی مانند اتر و کلروفرم هستند. نواحی غیر قطبی هیدروکربنی در آنها زیاد و تعداد گروههای قطبی کم است. از نظر ساختاری ، لیپیدها در مقایسه با سایر درشت مولکولهای زیستی کوچک‌اند و واحدهای ساختاری آنها را ترکیباتی به نام اسید چرب تشکیل می‌دهند.





img/daneshnameh_up/f/f9/lipid.3.png

اسیدهای چرب

اجزای اصلی سازنده لیپیدها را مونوکربوکسیلیک اسیدها با تعداد کربن زیاد (4 تا 30 کربن) در یک زنجیره دراز تشکیل می‌دهند. اسیدهای چرب حاصل از منابع جانوری ، ساختار ساده‌ای دارند و تعداد کربن آنها بین 14 تا 20 متغیر است. در حالی که اسیدهای چرب گیاهی بسیار پیچیده‌تر می‌باشند و عواملی مانند اپوکسی ، هیدروکسی ، کتو و حلقه‌های سیکلوپروپان به مولکولهای آنها افزوده شده‌اند. اسیدهای چرب به علت سمی بودن به صورت آزاد بسیار کم دیده می‌شوند و اکثرا با ایجاد ترکیب استرهای اکسیژن در ساختار لیپیدها شرکت می‌کنند.

اسید چرب شامل یک گروه کربوکسیل (COOH-) در یک انتهاست که به آن زنجیره خطی درازی از هیدروکربنهای غیر قطبی متصل می‌شود. اگر همه اتمهای کربن موجود در زنجیره هیدروکربنی با پیوند یگانه به یکدیگر متصل شده باشند، اسید چرب را اشباع و اگر یک یا چند پیوند دو گانه در زنجیره وجود داشته باشد، آن را غیراشباع می‌نامند. هنگامی که اسیدهای چرب در آب قرار می‌گیرند، انتهای قطبی آنها با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهد و دم غیر قطبی آنها را از آب دور می‌ماند. در سلولها اسیدهای چرب به صورت آزاد به مقدار کم یافت می‌شوند، ولی به عنوان واحدهای ساختاری لیپیدهای دیگر فراوانند.

انواع لیپیدها

تری گلیسریدها

تری گلیسریدها ، مهمترین شکلهای ذخیره‌ای لیپیدها هستند که در سلولهای جانوری و گیاهی به صورت ذرات چربی وجود دارند. انرژی حاصل از اکسایش تری گلیسریدها چند برابر انرژی حاصل از اکسایش قندها یا پروتئین‌ها می‌باشد. اکثر چربیهای طبیعی مانند کره ، روغن جامد و مایع ، چربیهای گوشت (پیه) ، چربی زیر پوست و حفره شکمی جانوران ، تری گلیسرید هستند. بافت چربی مهمترین بافت ذخیره‌ای چربی در بدن جانوران است.

تری گلیسریدها از ترکیب سه مولکول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول تشکیل می‌شوند. گلیسرول الکلی سه کربنی است که یک گروه هیدروکسیل با هر یک از کربنهای آن در پیوند است. برای تشکیل تری گلیسریدها یک مولکول اسید چرب با هر یک از گروههای هیدروکسیل موجود در گلیسرول ترکیب و به ازای هر اتصال حاصل ، یک مولکول آب ایجاد می‌شود. سه اسید چرب ممکن است از یک نوع یا از انواع مختلف باشند.

اگر هر سه اسید چرب اسید پالمتیک باشد، ترکیب را تری پالمتین و اگر اسید استئاریک باشد، آن را تری استئارین می‌نامند. تری اسیل گلیسرولهایی که دو نوع یا چند نوع اسید چرب دارند، تری اسیل گلیسرولهای مرکب خوانده می‌شود، در نتیجه جهت معرفی آنها از شماره کربنهای گلیسرول استفاده می‌شود.

واکسها

پوششهای محافظ برخی از مهره داران و گیاهان از یک لایه نازک لیپیدی به نام واکس تشکیل شده است که بوسیله غده‌های پوستی آنها ترشح می‌شود. واکسها استرهای اسید چرب اشباع و یا غیراشباع همراه با الکلهایی هستند که حدود 16 تا 22 اتم کربن در ساختار خود دارند. از انواع مهم واکسها می‌توان پوششهای محافظ مو ، پشم ، خز و همچنین پوششهای محافظ میوه‌ها و برگ درختان را نام برد.



img/daneshnameh_up/b/bc/lipid.2.JPG

فسفولیپیدها

برخلاف تری گلیسریدها که چربیهای خنثی و ذخیره‌ای هستند، فسفولیپیدها ترکیبات باردار و ساختاری هستند. غشای پلاسمایی ، غشای اندامکهای یاخته‌ای و کلیه سیستمهای غشایی که در یاخته دیده می‌شوند، اساسا از فسفولیپید ساخته شده‌اند. به عبارت دیگر ، فسفولیپیدها هرگز به صورت ذخیره‌ای دیده نمی‌شوند.

در این ترکیبات به کربنهای شماره 1 و 2 گلیسرول مولکول اسید چرب اشباع شده یا اشباع نشده متصل گردیده و کربن شماره 3 با اسید فسفریک پیوند استری می‌سازد و به همین دلیل فسفولیپیدها از نظر ساختاری شامل یک سر قطبی و یک دم ناقطبی هستند. این ترکیبات اکثرا فسفوگلیسرید نیز نامیده می‌شوند. فسفوگلیسریدها در ساختار خود دارای یک الکل نوع دوم هستند که به اسید فسفریک متصل می‌شود. بر حسب نوع الکلی که در ساختار آنها شرکت می‌کند، انواع فسفوگلیسرید شکل می‌گیرد.

اسفنگولیپیدها

اسفنگولیپیدها دسته دیگری از لیپیدهای ساختاری می‌باشند که دارای یک سر قطبی و دو دم ناقطبی هستند. دم این ترکیبات یک مولکول اسید چرب و یک مولکول آمینو الکل به نام اسفنگوزین یا یکی از مشتقات آن است. به بخش سر قطبی اسفنگولیپیدها نیز ترکیباتی مانند اتانول آمین ، کولین و غیره متصل می‌شود.

اگر ترکیب اسید چرب بوسیله پیوند آمیدی به گروه آمین آمینو الکل به نام اسفنگوزین متصل شود، دسته‌ای از اسفنگولیپیدها بدست می‌آیند که سرآمید نامیده می‌شود. سرآمید فقط شامل اسید چرب و اسفنگوزین است. اگر به اسفنگوزین گروههایی متصل شوند، انواع دیگری از اسفنگولیپیدها ساخته می‌شوند. از مهمترین اسفنگولیپیدها می‌توان اسفنگومیلینها ، سربروزیدها و گانگلیوزیدها را نام برد.

لیپوپروتئینها

غشاهای یاخته‌ای از لیپوپروتئین ساخته شده‌اند. این غشاها متشکل از دو لایه فسفولیپید و پروتئینهایی در میان آنهاست که با نظم ویژه‌ای در آن پراکنده‌اند. الگوی ارائه شده برای غشا ، الگوی موزائیک روان نامیده می‌شود.



img/daneshnameh_up/3/3d/lipid.1.JPG

لیپیدهای ساده

لیپیدهای ساده ترکیباتی هستند که در ساختارشان اسید چرب وجود ندارد، ولی مانند لیپیدها در آب نامحلول‌اند. از مهمترین آنها می‌توان استروئیدها و ترپنها را نام برد.

استروئیدها

استروئیدها ترکیبات حلقوی درشت مولکولی شامل سه حلقه سیکلوهگزان هستند که در یک ساختار فنانترن آرایش یافته‌اند. سردسته این گروه استرولها هستند که از مهمترین آنها کلسترول را می‌توان نام برد. نمکهای صفراوی ، هورمونهای جنسی ، ویتامین محلول در چربی مانند مانند ویتامین D نیز در این گروه قرار می گیرند. یاخته‌های گیاهی فاقد کلسترول هستند.

ترپنها

ترپنها لیپیدهای ساده‌ای هستند که به مقدار اندک در یاخته‌ها دیده می‌شوند. واحد سازنده ترپنها هیدروکربن پنج کربنی 2- متیل 1 و 3 بوتان دی ان یا ایزوپرن است. ترپنها در گیاهان از مهمترین ترکیبات کاروتنوئیدها می‌باشند که از انواع مهم آنها بتا کاروتن را می‌توان نام برد. ویتامینهای محلول در چربی مانند K ، E ، D ، A و فیتول (در ساختار کلروفیل) و یوبی کوئینون از ترکیبات ترپنی هستند
نوشته شده در تاريخ جمعه هجدهم آبان 1386 توسط 

مقدمه

قندها در داخل بدن طی واکنشهایی به انرژی و مواد دیگر تبدیل می‌شوند. چرخه کربس یکی از مراحل تخریب قندها است که طی آن پیرووات حاصل از گلیکولیز به انرژی تبدیل می‌شود. پیرووات طی یک سری واکنشهای منظم اکسید شده به استیل تبدیل می‌شود. استیل حاصل با کوآنزیم A ترکیب شده استیل کوآنزیم A را می‌سازد که در ماتریکس میتوکندری به ترکیبات ساده‌تر مبدل می‌گردد.

کربس در سال 1910 مشخص کرد که مکانیسم تبدیل پیرووات به ترکیبات ساده‌تر طی یک سری واکنشهای چرخه‌ای صورت می‌گیرد این چرخه به نام چرخه کربس معروف است. کربس این چرخه را چرخه تری‌کربوکسیلیک اسید (TCA) نامید.



تصویر

ایجاد استیل کوآنزیم A

پیرووات طی یک سری واکنشهایی به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شود. این واکنشها مستلزم یک مجموعه پیرووات دهیدروژناز و یک سری کوآنزیمهای اختصاصی مانند تیامین پیروفسفات ، اسیدلیپوئیک FAD و NADH است. استیل کوآنزیم A بوجود آمده با داشتن آرایش فضایی مناسب موجب شروع واکنشهای چرخه کربس می‌شود و با متراکم شدن و اتصال به اسید اگزالواستیک و از دست دادن COA ، اسید سیتریک را می‌سازد. ماتریکس میتوکندری واجد کلیه آنزیمها و کوآنزیمها و سایر عوامل لازم برای انجام چرخش TCA است.

مراحل چرخه کربس

در طی چرخه کربس چهار مرحله اکسایش انجام می‌گیرد که منجر به خروج دو مولکول CO2 از باقیمانده پیکر قند ، یعنی استیل کوآنزیم A و آزاد شدن مثبت اتم هیدروژن و بالاخره تشکیل مجدد اسید اگزالواستیک می‌گردد و این چرخه هشت مرحله دارد که عبارتند از:

مرحله اول

واکنشی است که بوسیله آنزیم سیترات سنتتاز کاتالیز می‌شود. در این مرحله ، استیل کوآنزیم A با اگزالواستات که ترکیبی چهار کربنی است ترکیب می‌شود و تشکیل سیترات با شش اتم کربن می‌دهد.

مرحله دوم

سیترات حاصل تحت اثر آنزیم آکونیتاز به ایزوسیترات تبدیل می‌شود. برای ایجاد فرآورده واکنش باید از یک واکنش واسطه بگذرد بدین معنی که ابتدا سیترات با از دست دادن یک مولکول آب به سیس آکونیتات تبدیل می‌شود و پس این ترکیب با پذیرش یک مولکول آب ، ایزوسیترات می‌سازد.

مرحله سوم

ایزوسیترات حاصل تحت اثر آنزیم ایزوسیترات دهیدروژناز ، دو هیدروژن متصل به C-5 را از دست می‌دهد و به شکل کتو درمی‌آید. همچنین گروه کربوکسیل (C-3) را نیز به صورت CO2 آزاد ساخته و آلفاکتوگلوتارات تولید می‌کند. این واکنش در واقع نخستین واکنش از چرخه است که طی آن CO2 ساخته می‌شود.

مرحله چهارم

کمپلکس آنزیمی آلفاکتوگلوتارات دهیدروژناز ، یک مولکول CO2 از آلفاکتوگلوتارات برمی‌دارد و با اتصال کوآنزیم A به آن سوکسینیل کوآنزیم A می سازد. در این واکنش ، NAD به عنوان کوآنزیم شرکت می‌کند. این مرحله دومین مرحله از ساخته شدن CO2 طی چرخه کربس است.

مرحله پنجم

مرحله بعد تبدیل سوکسینیل کوآنزیم A به سوکسینات است که بوسیله آنزیم سوکسینیل کوآنزیم A سنتتاز کاتالیز می‌شود. اهمیت این واکنش در ایجاد ترکیب پر انرژی در شکل GTP است. پیوند تیواستر موجود در سوکسینیل کوآنزیم A بر اثر آبکافت با آزادسازی کوآنزیم A مقداری انرژی آزاد می‌کند که برای سنتز GTP مورد استفاده قرار می‌گیرد. GTP سریعا فسفات خود را به ADP می‌دهد و ATP می‌سازد.

مرحله ششم

در مرحله بعد سوکسینات حاصل تحت تاثیر کوآنزیم FAD دو پروتون از دست می‌دهد و به فومارات تبدیل می‌شود. آنزیم سوکسینات دهیدروژناز واکنش را کاتالیز می‌کند.



تصویر

مرحله هفتم

با اضافه شدن مولکول آب به محل پیوند دو گانه که بوسیله آنزیم فوماراز کاتالیز می‌شود L- مالات ایجاد می‌گردد.

مرحله هشتم

در مرحله آخر آنزیم حالات دهیدروژناز دو هیدروژن از حالات برمی‌دارد و آن را به اگزالواستات تبدیل می‌کند و بدین سان چرخه TCA کامل می‌گردد.

جمع بندی واکنشهای چرخه TCA

از اکسایش یک مولکول پیرووات و تبدیل آن به استیل کوآنزیم A و پس وارد شدنش در چرخه TCA ، سه مولکول CO2 ، یک مولکول GTP و یا ATPو پنج مولکول کوآنزیم احیا شده (4 مولکول NADH و یک مولکول FADH2) بوجود می‌آیند. بدین ترتیب ، طی چرخه TCA تنها یک مولکول ترکیب پرانرژی ساخته می‌شود. لذا این چرخه به تنهایی مقدار بسیار کمی انرژی شیمیایی آزاد می‌سازد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

نگاه اجمالی

واحد بنیادی حیات ، سلول نام دارد. بطور کلی سلولها به دو گروه عمده پروکاریوت و یوکاریوت تقسیم می‌شوند. اصطلاح پروکاریوت مرکب از دو واژه پرو (Pro) به معنی پیش و کاریوت به معنی هسته است و این اصطلاح در مورد سلولی بکار می‌رود که فاقد هسته و اندامک‌های محدود به غشا است. اندازه یک سلول پروکاریوت 1 تا 10 میکرومتر است. باکتریها شاخص‌ترین نوع پروکاریوتها هستند.

مقایسه ساختمان سلول پروکاریوت و یوکاریوت

حجم یک سلول یوکاریوتی (سلولهای جانداران و گیاهان عالی و سلولهای انسانی) هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاریوتی است. ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا در هسته (Nucleus) متمرکز است. بخش اندکی نیز درون اندامک‌های درون سلولی نظیر میتوکندری ، کلروپلاست و گلی‌اکسی‌زوم دیده می‌شود. در حالیکه ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی که از لحاظ کمیت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است، در ناحیه شبه هسته‌ای موسوم به نوکلوئید (Nucleoid) متمرکز شده ‌است.

دو نوع سلولی پروکاریوتی و یوکاریوتی از لحاظ جنس وسیله حرکتی‌شان یعنی تاژک نیز متفاوت می‌باشند. بطوریکه تاژک سلول یوکاریوتی عمدتا از جنس پروتئین استوانه‌ای شکل میکروتوبول است. در حالیکه تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فلاژلین می‌باشد. فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکاریوتی می‌توان یافت و پروکاریوتها فاقد آن هستند.



img/daneshnameh_up/d/dd/b.JPG

طبقه بندی باکتریها

میکوپلاسما

میکوپلاسما که باکتری فاقد دیواره سلولی است کوچکترین ذره واجد حیات است.

باکتری گرم مثبت (+G)

این باکتریها واجد دیواره سلولی تک‌لایه و ضخیم با قطری حدود 20 تا 80 نانومتر می‌باشند. در ساختار دیواره سلولی این باکتریها هتروپلیمر دیگری که اسید تیکوئیک نام دارد، شرکت می‌کند. به باکتری گرم مثبت بدون دیواره سلولی پروتوپلاست می‌گویند.

باکتری‌های گرم منفی (-G)

این باکتریها حداقل واجد دو لایه و گاهی چند لایه دیواره سلولی متمایز می‌باشند. خارج دیواره سلولی باکتری گرم منفی بوسیله غشایی که غشای خارجی نام دارد، احاطه می‌شود. بین غشای خارجی و دیواره سلولی فضایی وجود دارد که فضای پری پلاسمیک نامیده می‌شود. در فضای پری پلاسمیک سموم و آنزیمهای باکتری با غلظت زیادی تجمع یافته‌اند که این سموم و آنزیمها روی اجزای سلول باکتری تاثیر نداشته و فقط در جهت هضم موادی عمل می‌کنند که برای باکتری مضر می‌باشد.


اجزای مختلف ساختمان سلول پروکاریوت



سیتوپلاسم

بیش از 50 درصد پروتئین سلول در سیتوپلاسم قرار دارد و آنزیمهای متابولیسمی راههای گلیکولیز و بسیاری از آنزیمهای چرخه کربس ، انواع کاتالازها ، دهیدروژنازها ، و مواد حد واسط چرخه های متابولیکی در سیتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمی ، یونی و الکترونی بین ترکیبهای مختلف سیتوپلاسمی با نظم خاص فعالیتهای حیاتی را ظاهر می‌سازد.

غشای سلولی

ساختمان غشای سلول یوکاریوتی و پروکاریوتی تقریبا با همدیگر مشابه است که البته از لحاظ حضور لیپید و پروتئین و کربوهیدراتهای خاص با همدیگر تفاوتهایی نیز دارند. منتها از لحاظ برهمکنش فیزیکی و شیمیایی مولکولهای تشکیل دهنده شباهتهای زیادی دارند. غشا شامل دو لایه فسفولیپیدی همراه با پروتئینها می‌باشد. غشای سلول باکتری فاقد استرول است.

کپسول

کپسول باکتری که واجد خاصیت آنتی‌ژن است، در خارج دیواره سلولی دیده می‌شود و از جنس پلی‌ساکارید است.

دیواره سلولی

برخلاف سلولهای جانوری و انسانی باکتریها دارای دیواره سلولی هستند. این دیواره سلولی باکتری از جنس مولکول هیبریدی موسوم به پپتیدوگلیکان است. بخش قندی دیواره سلولی متشکل از واحدهای ان_استیل گلوکز آمین و ان_استیل مورامیک اسید است. واحدهای مزبور رشته‌های‌ پلیمری قندی ایجاد می‌کنند که رشته‌های مذکور توسط زنجیره‌های کوتاه پپتیدی بهم وصل می‌شوند.

آنتی ‌بیوتیک و پنی‌سیلین ضمن غیرفعال‌سازی آنزیم ترانس پپتیداز از سنتز اتصالات پپتیدی ممانعت می‌کند و به این ترتیب از تشکیل دیواره سلولی باکتری جلوگیری می‌کند. دیواره سلولی باکتری سلول را در مقابل شرایط نامساعد محیطی محافظت می‌کند. عمده خصوصیات آنتی ‌ژنی باکتری از دیواره سلولی آن ناشی می‌شود.



img/daneshnameh_up/2/25/b.2.JPG

تاژک

حدود نیمی از باکتری‌های شناخته شده قادر به تحرک می‌باشند. اینها واجد وسیله حرکتی هستند که تاژک (Flagellum) خوانده می‌شود. جنس تاژک از پروتئینی موسوم به فلاژلین است. یک باکتری ممکن است فاقد تاژک یا واجد یک ، دو یا چندین تاژک باشد. باکتری Ecoli که همان اشرشیاکلی می‌باشد، با طول دو میکرومتر مسافتی معادل 25 برابر طولش یعنی 50 میکرومتر را در یک ثانیه می‌پیماید.

اگر شناگری با دو متر قد مسافتی معادل 50 متر در ثانیه را طی کند، قادر خواهد بود رکورد جهانی شنا را بشکند. تاژک باکتری به یک قلاب انعطاف‌پذیر وصل است که این قلاب نیز به پروتئین حلقوی متصل است که در نیمه داخلی و خارجی غشای سیتوپلاسمی باکتری قرار داشته و چرخش این پروتئینهای حلقوی باعث حرکت تاژک می‌شود.

پیلوس

پیلوس در لاتین به معنی مو (hair) است. پیلوس لوله پروتئینی توخالی است که از زیر واحدهای پروتئینی موسوم به پیلین تشکیل شده است. باکتری‌ها اغلب واجد دو نوع پیلوس کوتاه و بلند هستند. پیلوس کوتاه را فیمبر (Eimberia) نیز می‌نامند که در اتصال باکتری به یک سطح نقش دارد. در واقع این پیلوس به باکتری قسمت بیماریزایی می‌دهد.

پیلوس بلند را پیلوس جنسی یا پیلوس _F می‌نامند که در انتقال ماده ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر که همان فرآیند ادغام جنسی است، شرکت می‌کند. ژن پیلوس اغلب روی پلاسمید باکتری است و پلاسمیدی که واجد ژن پیلوس است را فاکتور _F می‌نامند. باکتری واجد ژن پیلوس را +F یا باکتری نر (Male) می‌نامند و باکتری فاقد ژن پیلوس را به‌صورت -F یا باکتری ماده (Female) نشان می‌دهند.

ماده ژنتیکی

DNA

باکتری واجد دو نوع DNA است. نوع اول را که مولکول دورشته‌ای و حلقوی و جایگاه عمده ژنهای باکتری است، کروموزوم اصلی می‌نامند. غالب باکتریها علاوه بر کروموزوم اصلی واجد یک یا چند DNA دورشته‌ای و حلقوی کوچک موسوم به پلاسمید هستند. ژن پیلوس روی پلاسمید است. گاهی ژن مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک نیز روی پلاسمید است. هم کروموزوم اصلی و هم پلاسمید ، DNA رشته‌ای و حلقوی هستند. منتها برخی از باکتریها همانند سلول‌های یوکاریوتی واجد DNA خطی هستند.

RNA

RNAهای پروکاریوتی را به صورت r RNA , m RNA و t RNA نشان می‌دهند. هر سه RNA پروکاریوتی بوسیله یک نوع RNA پلیمراز نسخه‌برداری می‌شوند. اطلاعات موجود در m RNA همزمان با نسخه‌برداری به پروتئین ترجمه می‌شود. در حالیکه rRNA جزئی‌ از تشکیلات ساختمانی ماشین سنتز پروتئین یا ریبوزوم است و t RNA در انتقال اسید آمینه به ریبوزوم نقش دارد.
نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

مقدمه

باکتریها گروهی از موجودات تک یاخته‌ای ذره بینی هستند که پوشش بیرونی نسبتا ضخیمی آنها را احاطه کرده است. این موجودات ساختار ساده‌ای دارند و اندازه آنها بین 0.3 تا 4 میکرون است. باکتریها فاقد شبکه آندوپلاسمی ، دستگاه گلژی ، لیزوزومها ، میتوکندریها و واکوئلها هستند. اما در سیتوپلاسم آنها تعداد زیادی ریبوزوم وجود دارد و غشای پلاسمایی آنها دارای زایده‌هایی است، به نام مزوزوم که قاعدتا ارزش میتوکندریها را دارند.

هسته باکتریها بدون غشا و هستک است و از سیتوپلاسم جدا نیست و علاوه بر آن بدون کروموزومهای غیرمشابه و جداگانه هستند. DNA در باکتریها رشته درازی است که با چسبیدن دو سر آن به هم به صورت حلقه درآمده است و غالبا فقط یک رشته غول پیکر DNA در باکتری وجود دارد که طول آن در حدود 100 میکرون است، اما این رشته به صورت کلاف در آمده و در نتیجه بسیار کوچک شده است.


تصویر



بیشتر باکتریها فاقد کلروفیل هستند و متابولیسم خود را از راه شیمیوسنتز انجام می‌دهند. معدودی از باکتریها قادر به فتوسنتز هستند، ولی برخلاف گیاهان در واکنشهای فتوسنتز به جای اکسیژن ، گوگرد تولید می‌کنند. این موجودات تک یاخته‌ای ممکن است در هنگام رشد به یکدیگر متصل شوند و تشکیلاتی شبیه به خوشه انگور ، زنجیره و یا رشته بوجود آورند و یا در نوع عالی مانند اکتینومیستها ، میسیلوم تشکیل دهند. برخی باکتریها فاقد دیواره یاخته‌ای بوده (میکوپلاسما) و عده‌ای زندگی داخل یاخته‌ای اجباری دارند.

ساختار تشریحی باکتریها

پوشینه

در بعضی باکتریها ، غلاف ژلاتینی چسبناکی دیواره اسکلتی را احاطه کرده است. این غلاف که غالبا ساختار هیدرات کربنی دارد، پوشینه نام دارد. امروزه دانشمندان معتقدند که پوشینه توسط باکتریها ساخته شده و به خارج ترشح می‌شود، ولی به علت تراکم بسیار زیاد و عدم قابلیت نفوذ و رطوبت پذیری به صورت پوشش در اطراف باکتری باقی می‌ماند. جنس شیمیایی پوشینه بیشتر از پلی ساکاریدها همراه با مواد دیگر است.

پوشینه ، باکتری را تا حدی از عوامل نامساعد محیط حفظ می‌کند. وجود پوشینه در باکتریهای بیماری‌زا قدرت بیماری‌زایی آنها را افزایش می‌دهد و گاه باکتریها با از دست دادن پوشینه به نوع بی‌آزار تبدیل می‌شوند. بنابراین نتیجه می‌شود که انواع باکتریهای پوشینه‌دار در برابر دفاع بدن میزبان ، مثلا عمل ریزه خواری گویچه‌های سفید ، بیشتر پایدارترند. برای رنگ آمیزی پوشینه از روش خاصی به نام رنگ آمیزی منفی استفاده می‌کنند.

تاژک

باکتریهای متحرک دارای زواید رشته مانندی به نام تاژک هستند. تاژک اندامکی است بسیار نازک که قاعده آن در سیتوپلاسم قرار داشته، از دیواره عبور می‌کند و در خارج باکتری قرار می‌گیرد. طول تاژک چند برابر طول باکتری ، ولی قطر آن کم است. تاژک از لحاظ ساختار تشریحی از سه قسمت تشکیل شده است:


  • رشته: بخشی که با رنگ آمیزی دیده می‌شود، رشته نام دارد. از نظر ساختار شیمیایی رشته متشکل از پروتئین ویژه‌ای به نام فلاژلین است. تاژک علاوه بر آنکه عامل حرکت است، از نظر مسائل ایمنی نیز اهمیت دارد، زیرا حاوی پادگن تاژکی یا H است. پادگن H نست به دما حساس است. تفاوت این پادگن در اعضای یک نوع باکتری ، مربوط به تفاوت آمینو اسیدهای تشکیل دهنده آن است. هرگاه در محلولی تاژک به علت تحریک مکانیکی یا عامل دیگری از بین برود، تاژک جدیدی به سرعت ساخته می‌شود.

  • قلاب: انتهای رشته در طرف باکتری به قسمت پهن‌تری به نام قلاب متصل می‌شود که اندکی حالت خمیده دارد. قلاب به صورت ساختار مارپیچی بوده و احتمالا دارای الیاف درهم بافته پروتئینی است.

  • پیکر پایه: این بخش از تاژک ، قلاب و رشته را به دیواره یاخته و غشای سیتوپلاسمی متصل می‌کند. پیکر پایه از محور کوچکی تشکیل یافته است که از مرکز چند جفت حلقه می‌گذرد. تعداد این حلقه‌ها در باکتریهای گرم منفی ، دو جفت و در باکتریهای گرم مثبت ، یک جفت است در باکتریهای گرم منفی جفت بالایی متشکل از دو حلقه است که به ترتیب در بخش لیپو پلی ساکارید و لایه پپتیدوگلیکان متمرکزند و جفت پایینی نیز که شامل دو حلقه است، به غشای سیتوپلاسمی قلاب می‌شود. باکتریهای گرم مثبت فاقد حلقه در جفت بالایی‌اند.



تصویر

مژک

بعضی از انواع باکتریهای گرم منفی علاوه بر تاژک ضمایم کوچکی به نام مژک دارند. مژکها ، کوچکتر ، کوتاه‌تر و پرشمارتر از تاژکها هستند و ضمنا حرکت یکنواخت موجی نیز ندارند. مژکها بر حسب نوع عمل به دو دسته تقسیم می‌شوند:


  • مژکهای معمولی: مژکهای معمولی عامل چسبندگی بوده و بر چند نوع‌اند. این نوع مژکها با چسبیدن به سطوح یاخته‌های جانوری و گیاهی و حتی مواد جامد باعث مهاجرت باکتری به طرف منابع سرشار از مواد غذایی می‌شوند و علاوه بر این ، عامل بیماری‌زایی می‌باشند. همچنین دارای خاصیت پادگنی هستند، ولی نوع پادگن آنها با پادگن تاژک متفاوت است.

  • مژک جنسی: این نوع مژک از انواع بلندتر و ضخیم‌تر است. تعداد مژکهای جنسی اندک است. مژکها به صورت لوله‌هایی تو خالی از جنس پروتئین هستند، این لوله به ساختار تکمه‌ای شکلی در غشای سیتوپلاسمی منتهی می‌شود و دارای جایگاههای جذب اختصاصی برای برخی از ویروسهای باکتریایی است. تارهای جنسی در عمل آمیختگی نقش دارند.

دیواره

ساختار دیواره باکتری یکی از بارزترین خصوصیات تک یاخته‌ایهای واجد هسته پراکنده است. دیواره باکتری بلافاصله در قسمت بیرونی پرده سیتوپلاسمی قرار دارد و یاخته را از بیرون کاملا می‌پوشاند. هرچند جزئیات ساختار شیمیایی دیواره باکتریها در انواع مختلف ، متفاوت است، ولی چارچوب اصلی آن در تمام باکتریها یکسان بوده و از سه قسمت تشکیل شده است:


  • اسکلت پلی ساکاریدی: از دو نوع واحد ساختاری به نام ان استیل گلوکز آمین و ان استیل مورامیک اسید تشکیل شده که بطور متناوب بوسیله اتصال بتا _ 1 ، 4 به یکدیگر متصل هستند. این ساختار در تمام باکتریها یکسان است.

  • زنجیره‌های تتراپپتیدی: این زنجیره‌ها به مولکول ان استیل مورامیک اسید متصل هستند. هرچند ترکیب آمینو اسیدهای زنجیره در یک گونه ثابت است، ولی در گونه‌های متفاوت گوناگونیهایی به چشم می‌خورد.

  • پلهای عرضی: این پلها از نوع پلی پپتید هستند و در انواع باکتریها ، ساختار متفاوتی دارند. پلهای عرضی جایگاه انتهای یک زنجیره تترا پپتیدی را به جایگاه سوم زنجیره مجاور متصل می‌کنند. باکتریها را بر اساس ساختار دیواره به دو گروه باکتریهای گرم مثبت و گرم منفی تقسیم می‌کنند. در باکتریهای گرم مثبت ، قسمت اعظم آن از موکو پپتید تشکیل شده و ساختاری چند لایه دارد.

    دیواره یاخته‌های گرم مثبت دارای مقادیر قابل ملاحظه‌ای از اسیدهای تیکوئیک است و به علت آنکه به سطح یاخته بار منفی می‌دهد، در تعیین موادی که وارد یاخته می‌شوند، نقش دارد. ضخامت لایه موکو پپتید دیواره در باکتریهای گرم منفی کمتر از باکتریهای گرم مثبت است. باکتریهای گرم منفی فاقد اسیدهای تیکوئیک هستند و سطح بیرونی موکو پپتید را لایه‌هایی می‌پوشانند که به ترتیب عبارتند از: لایه لیپوپروتئین ، غشای بیرونی و لایه لیپوپلی ساکارید.



تصویر

غشای سیتوپلاسمی

غشای باکتری به صورت پرده نازکی در داخل دیواره باکتری قرار دارد و سیتوپلاسم را کاملا دربرمی‌گیرد. غشا از لحاظ ساختار شیمیایی از ترکیبات لیپیدی حاوی فسفاتید _ پروتئین و مقدار بسیار کمی مواد قندی تشکیل شده و به آسانی رنگهای بازی را به خود جذب می‌کند. در غشای سیتوپلاسمی پروکاریوتها ، استرول وجود ندارد. فضای بین غشای سیتوپلاسمی و دیواره را پرپیلاسم می‌نامند.

ساختار غشای سیتوپلاسمی باکتریها همانند سایر یاخته‌ها متشکل از مولکولهای چربی و پروتئین است. غشا ، نیمه تراوا است. معمولا مولکولهای کوچک می‌توانند از غشا عبور کنند، ولی مولکولهای بزرگ ابتدا توسط آنزیمهای خارجی باکتری به مولکولهای کوچکتر تبدیل و سپس جذب غشا می‌شوند. غشا در جذب و دفع مواد ، رنگ پذیری باکتریها و تقسیم یاخته‌ای نقش دارد.

مزوزومها

مزوزوم از فرورفتگی غشای سیتوپلاسمی به درون سیتوپلاسم و اغلب در محل تقسیم دیواره بوجود می‌آید. مزوزوم در باکتریهای گرم مثبت ، بزرگتر از باکتریهای گرم منفی است و تعداد مزوزومها در باکتریها یک یا چند عدد است. مزوزوم در عمل تقسیم DNA ، تقسیم یاخته‌ای و همچنین تبدیل باکتری به هاگ دخالت دارد.

سیتوپلاسم

در سیتوپلاسم باکتری قسمتهای زیر قابل تشخیص‌اند:


  • ریبوزوم: ریبوزومها ذراتی کروی به قطر 200 آنگستروم هستند که در سیتوپلاسم پراکنده‌اند. ریبوزومها از پروتئین و اسید ریبونوکلئیک تشکیل شده‌اند و در سنتز پروتئین نقش مهمی دارند. ریبوزوم باکتریها از ریبوزوم یوکاریوتها کوچکتر است.

  • مواد ذخیره‌ای: مواد ذخیره‌ای شامل دانه‌های ولوتین ، لیپید ، گلیکوژن ، نشاسته و گوگرد است. این مواد به هنگام کمبود مواد غذایی به حداقل اندازه خود می‌رسد.

  • ماده زمینه: در ماده زمینه ذرات ریبوزوم و مواد ذخیره‌ای یاخته در مایعی به نام ماتریکس شناورند. ماده زمینه عبارتست از: آب و یونهای کانی ، آمینو اسیدها ، نوکلئوتیدها ، لیپید ، پروتئین ، کربوهیدرات ، سیتوپلاسم فاقد شبکه آندوپلاسمی ، میتوکندری ، دستگاه گلژی ، واکوئل و فعالیتهایی نظیر جنبش سیتوپلاسمی و حرکت آمیبی است.

  • کروماتوفور (باکتریهای فتوسنتز کننده): کروماتوفور دستگاه فتوسنتزی موجودات زنده در تیلاکوئیدها یا کیسه‌ها قرار دارد. در گیاهان تیلاکوئید در درون کلروپلاستها جای دارند. در باکتریهای فتوسنتز کننده قطعه‌ای که ویژه دریافت نور است، در داخل غشای یاخته‌ای کیسه‌هایی به نام کروماتوفور قرار دارد. این کیسه‌ها از گسترش غشای سیتوپلاسمی بوجود می‌آیند. در باکتریهای سبز گوگردی دستگاه فتوسنتزی در کیسه‌های درونی قرار دارند که به غشای سیتوپلاسمی متصل نیستند.

  • ماده ژنتیکی



تصویر

ساز و کار حرکت باکتریها

حرکت باکتریها به تامین مداوم انرژی نیاز دارد. بعضی مواد طبق پدیده شیمیوتاکسی باکتری را جذب و برخی دیگر آن را دفع می‌کنند. باکتری بوسیله گیرنده‌های خود این مواد را حس می‌کند و با بکار انداختن تلمبه پروتون به حرکت ادمه داده و یا تغییر جهت می‌دهد. در صورتی که گوانوزین مونو فسفات حلقوی ماده واسطه است که موجب متیل زدایی پروتئین ویژه‌ای در غشا می‌شود.

مواد جاذب باکتری باعث ایجاد وقفه در متیل زدایی این پروتئینها و مواد دافع باعث تحریک آن می‌شوند. بدین سان به جذب و دفع باکتری تاثیر می‌گذارند. چگونگی حرکت تاژکها بدین طریق است که در باکتریهای واجد آرایش قطبی پرتاژکی ، ابتدا دسته تاژکهای قطبی به شکل مخروط درآمده و سپس باکتری به طرف نوک مخروط به شکل چرخشی حرکت می‌کند. حرکت معکوس نیز با تغییر جهت هر دو مخروط صورت می‌گیرد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

دید کلی

همه میکروارگانیسمها از جمله باکتریها تحت تاثیر عوامل محیطی قرار دارند. عوامل محیطی بر رشد ، تکثیر و مرگ باکتریها تاثیر می‌گذارند. بعضی از باکتریها حرارت بالا و برخی حرارت پایین را دوست دارند. تغییرات PH یعنی تغییر غلظت یون هیدروژن در محیط زندگی باکتریها ، بر روند زندگی باکتریها موثر است. بطور کلی هر باکتری خواهان یکسری شرایط اپتیمم برای زندگانی است که در صورت عدم تامین آن شرایط ، زیست آن با مشکل مواجه شده و به زودی از بین خواهد رفت.

گرما

میدان حرارتی که در آن باکتریها رشد می‌کنند از چند درجه زیر صفر تا حدود 80 درجه می‌باشد. گاهی باکتریها را از روی این میدان حرارتی به سه گروه تقسیم بندی می‌کنند. باکتریهای سرما دوست فراوان هستند. صفت اصلی که باکتری سرما دوست را مشخص می‌کند توانایی رشد آن در صفر درجه است. اکثر باکتریهایی که مورد مطالعه بیشتر دانشمندان قرار گرفته‌اند از انواعی هستند که در گرمای متوسط بیشتر رشد می‌کنند درجه حرارت برای رشد این گروه بین 52 - 10 درجه است. باکتریهای گرما دوست درجه حرارتی را ترجیح می‌دهند که برای اکثر جانوران غیر قابل تحمل است.

از باکتریهای مقاوم به حرارت می‌توان مایکوباکتریوم ، میکروکوکها ، استرپتوکوکها و برخی لاکتو باسیلها را نام برد. تاثیر درجه حرارت بر روی رشد باکتریها مکانیسم پیچیده‌ای دارد. سرعت واکنشهای آنزیمی با گرما تغییر می‌کند. این سرعت در گرمای پایین کند بوده و با بالا رفتن درجه حرارت افزایش می‌یابد. با استفاده از درجه حرارت بالا می‌توان اقدام به کشتن باکتریها کرد. هر قدر درجه حرارت بالاتر باشد زمان مرگ کوتاه‌تر است، باسیل سل در 58 درجه در مدت 30 دقیقه ، در 59 درجه در مدت 20 دقیقه و در 65 درجه در مدت 2 دقیقه کشته می‌شود. مقاومت گونه‌های مختلف در مقابل حرارت متفاوت است.

پرتوها

پرتوها دو نوع اثر بر روی باکتریها دارند: اثر مرگ آور که در آن مرگ باکتریها سرانجام رخ می‌دهد به عبارت دیگر در هر لحظه از زمان درصد ثابتی از سلولهای زنده کشته می‌شوند و تولید جهش ژنی در بین توده باکتریهای زنده. پرتوهای آبی- بنفش اشعه خورشید به شدت رشد باکتریها را متوقف می‌سازند. هنگامی که میکروب در معرض پرتو فرا بنفش قرار داده شده و سپس تحت تاثیر نور مرئی قرار گیرد، بار دیگر زنده می‌شود، این پدیده را دوباره فعال شدن در مجاورت نور می‌نامند. پرتوتابی با پرتو فرابنفش ، جهش ایجاد می‌کند و با روشهای مناسب می‌توان جهش یافتگان را از بین توده باکتریها انتخاب کرد. از پرتوتابی با پرتو فرا بنفش برای سترون کردن مواد غذایی هم استفاده می‌شود.

فشار

باکتریها در برابر فشار مکانیکی و هیدروستاتیکی مقاومت قابل توجهی دارا هستند. باکتریهای بدون اسپور نظیر سراشیامارسینس و استرپتوکوکوس لاکتیس در اثر فشار زیاد کشته می‌شوند. دانشمندان نشان دادند که باکتریهای اسپوردار و بدون اسپور تحت تاثیر فشار هیدرواستاتیک بالا قادر به رشد کردن نیستند. باکتریهای دریازی بیش از باکتریهای خاکزی تحمل فشار بالا را دارند. تحت فشار تغییرات شکلی در باکتریها ایجاد می‌شود. برخی گونه‌ها تحرک خود را از دست می‌دهند و برخی قادر به تکثیر شدن نیستند.

تاثیر ارتعاشات صوتی

ارتعاشات سوپرسونیک (9 هزار تا 200 هزار ارتعاش در ثانیه) سلولهای موجودات زنده عالی را به شدت تحت تاثیر قرار داده و موجب بهم ریختن محتویات سلول و سرانجام پاره شدن دیواره و متلاشی شدن کامل آن می‌گردد. سلول باکتری در مقایسه با سلول موجودات عالی به مراتب کوچکتر است و از اینرو به آسانی نمی‌توان اثرات امواج سوپرسونیک را بر روی آن مشاهده کرد. لذا باکتریها را می‌توان با امواج فرکانس بالا کشته و متلاشی کرد. حساسیت گونه‌های مختلف باکتری نسبت به امواج صوتی متفاوت است. نایسریا گونوره‌آ به آسانی بوسیله امواج از بین می‌رود، در صورتی که اسپور اکثر باکتریها تحت تاثیر ارتعاشات صوتی واقع نمی‌شوند.

رطوبت

آب محیطی است که بوسیله آن موجودات زنده از جمله باکتریها مواد غذایی را از آن بدست می‌آورند و فرآورده‌های زاید را به آن دفع می‌کنند. اکثر باکتریها محیط دارای آب فراوان را ترجیح می‌دهند. آبگوشت غذایی معمولی برای محیط کشت باکتریها دارای 98.7 درصد آب است. و با اضافه کردن 0.5 درصد کلرور سدیم بهتر رشد می‌کنند.

فشار اسمزی

اسمز عبارت است از انتشار مولکولهای حلال از خلال پرده نیمه تراوا. دو محلول با فشار اسمزی یکسان را اصطلاحا ایزوتونیک می‌نامند. هنگامی که دو محلول با فشار اسمزی نابرابر مقایسه می‌شوند، محلول واجد فشار بالا را هیپرتونیک و دیگری را هیپوتونیک می‌نامند. فشار اسمزی پروتوپلاسم سلول باکتری سالم بیشتر از فشار اسمزی محیط کشت می‌باشد و بنابراین آب جذب می‌کند و متورم می‌شود، چون باکتریها دارای دیواره سخت هستند در این حالت صدمه نمی‌بینند. هنگامی که یک باکتری سالم در محلول هیپرتونیک قرار می‌گیرد، پلاسمولیز حاصل می‌کند. پلاسمولیز روش مهمی برای کنترل رشد باکتریها بخصوص در صنایع غذایی می‌باشد.

تراکم یون هیدروژن

رشد باکتریها و فعالیت آنها به شدت تحت تاثیر PH قرار دارد. ولی بین نیازمندیهای انواع گونه‌ها و PH اختلاف زیادی وجود دارد. هر گونه فقط در حد معینی از PH می‌تواند رشد کند و سریع ترین رشد در ناحیه محدودی از PH انجام می‌شود.

میدان PH باکتریها

باکتریهای روده‌ای به مراتب بیشتر از انگلهای جانوری ، محیط اسیدی و قلیایی را تحمل می‌کنند. این قبیل باکتریها فقط بعد از تحمل اسیدیته معده و خاصیت قلیایی صفرا در روده می‌توانند در آن چه فعالیت کنند. بسیاری از باکتریهای گیاهی و خاک شرایط نسبتا قلیایی را ترجیح می‌دهند.

پتانسیل اکسیداسیون و احیا

توانایی یک باکتری برای رشد پس از انتقال یافتن به محیط تازه تا حدی به پتانسیل اکسیداسیون- احیا بستگی دارد. این پتانسیل بر حسب نوع باکتری متفاوت است. باکتریهای هوازی پتانسیل بیشتر را نسبت به باکتریهای بی‌هوازی تحمل می‌کنند. تهویه محیط کشت، پتانسیل مثبت در حد بین 300 - 200 میلی‌ولت تولید می‌کند ولی شروع رشد باکتریهای هوازی در پتانسیل نسبتا پایینی انجام می‌شود. در نتیجه جوشاندن محیط کشت به منظور خارج کردن اکسیژن ، پتانسیل را کاهش داده و برای تحریک رشد تعداد کمی از باکتریها مفید واقع می‌شود.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

میکروبیولوژی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > زیست شناسی > میکرو بیولوژی
علوم طبیعت > علوم پزشکی (طب) > پزشکی
(cached)



میکروبیولوژی (Microbiology) علمی است که درباره میکروارگانیسمها یا جانداران ذره ‌بینی بحث و گفتگو می‌کند. جانداران ذره‌ بینی به کلیه موجوداتی اطلاق می‌شوند که به علت کوچک بودن ابعاد فقط با ذره بین یا میکروسکوپ قابل مشاهده هستند.

دید کلی

تنوع بیولوژیکی در میکروارگانیسمها بیش از سایر موجودات می‌باشد. میکروارگانیسمها موجوداتی هستند که با چشم غیر مسلح مشاهده نمی‌شوند. شکل ، عمل و خصوصیات بیوشیمیایی یا مکانیزم ژنتیکی آنها ، بر اساس محدودیتهای مولکولی بنا شده است. میکروبیولوژی راههای مفیدی را برای شناسایی میکروارگانیسمها فراهم ساخته است. در طبقه بندی موجودات زنده ، ارگانیسمهایی را که حاوی هسته بوده و هسته توسط غشایی احاطه شده است، از پروکاریوتها که DNA آنها بطور فیزیکی از سیتوپلاسم جدا نشده است، مجزا کرده‌اند. بطور کلی میکروبیولوژی درباره ویروسها ، میکروارگانیسمهای پروکاریوتی و میکروارگانیسمهای یوکاریوتی بحث می‌کند.

تاریخچه

علم میکروبیولوژی از سال 1674 هنگامی که آنتوان لوون هوک ، با عدسی شیشه‌ای خود دنیایی از موجودات ریز را در قطره آب برکه مشاهده کرد. در اواخر قرن 17 نظریه تولید خودبخودی مورد بحث قرار گرفت. در این زمان بسیاری از دانشمندان از جمله فرانسیکوردی ، فکر می‌کردند میکروارگانیسمها از مواد غیر زنده ایجاد شده‌اند. در سال 1766 اسپالانزانی نتیجه گرفت که میکروبها از هوای غیرسترون وارد محلولهای غذایی شده و آنها را فاسد می‌کنند. دو ابرمرد دنیای علم که به کنار گذاشتن نظریه خلق‌الساعه کمک شایانی کردند شیمیدان فرانسوی به نام پاستور و پزشک انگلیسی به نام تندال بود. در 100 سال گذشته میکروب شناسان موفق به دریافت چند جایزه نوبل شده‌اند.



عکس پیدا نشد

ویروسها

ویروسها به علت داشتن خصوصیات خاصی با سایر موجودات زنده تفاوت دارند. یک ذره ویروس دارای مولکول اسید نوکلئیک DNA یا RNA بوده که توسط پوشش پروتئینی یا کپسید احاطه شده است. اسید نوکلئیک ویروس برای تکثیر در درون سلول به آنزیمهای سلول میزبان وابسته است. از تجمع اسید نوکلئیک و قطعات پروتئینی که به تازگی سنتز شده‌اند، ذرات کامل ویروسی تشکیل می‌شود که به محیط خارج سلول رها می‌گردند. ویروسها بسیار متنوع بوده و از نظر ساختمان ، تشکیلات ژنوم ، بیان ژنوم ، راههای تکثیر و سرایت باهم تفاوت زیادی دارند. ویروسها قادرند باکتریها ، گیاهان و جانوران را آلوده کنند.

پریونها

برخی کشفیات قابل توجه در سه دهه گذشته منجر به شناسایی خصوصیات مولکولی و ژنتیکی عاملی قابل انتقال به نام عامل بیماری اسکراپی که نوعی بیماری تخریب کننده سیستم عصبی مرکزی در گوسفندان است، شده است. ساختمان پریونها فقط از پروتئین ساخته شده و فاقد اسید نوکلئیک است. بیماریهای ناشی از پریون در انسان به علت اینکه به صورت بیماریهای ژنتیکی و عفونی بروز می‌کند کاملا اختصاصی هستند. بررسی بر روی بیولوژی پریونها ، ضرورتی در تحقیقات پزشکی محسوب می‌شود.



عکس پیدا نشد

باکتریها

باکتریها متنوع‌ترین و مهمترین میکروارگانیسمها هستند. تعداد کمی از آنها در انسان و حیوانات و گیاهان بیماریزا است. بطور کلی بدون فعالیت آنها ، حیات بر روی زمین مختل می‌گردد. بطور یقین یوکاریوتها از موجودات زنده باکتری مانند بوجود آمده‌اند. نظر به اینکه باکتریها ساختمان ساده‌ای داشته و می‌توان به آسانی بسیاری از آنها را در شرایط آزمایشگاه کشت داد و تحت کنترل درآورد، میکروب شناسان مطالعه وسیعی درباره فرایندهای حیاتی آنها انجام داده‌اند. درباره نحوه رشد و مرگ باکتریها ، متابولیسم باکتریها ، ژنتیک باکتریها ، ارتباط آنها با ویروسها و ... مطالعات گسترده‌ای صورت گرفته است.

قارچها

قارچها دسته جداگانه‌ای از یوکاریوتها را تشکیل می‌دهند. این دسته از میکروارگانیسمها همگی هتروتروف بوده و برای رشد و تکثیر به ترکیبات آلی جهت اخذ انرژی و کربن نیاز دارند. قارچها هوازی و یا بیهوازی اختیاری هستند. اکثر قارچها ساپروفیت بوده و در خاک و آب به سر می‌برند و در این نواحی ، بقایای گیاهی و جانوری را تجزیه می‌نمایند. قارچها مانند باکتریها در تجزیه مواد و گردش عناصر در طبیعت دخالت داشته و حائز اهمیت هستند. علم مطالعه قارچهای انگل برای انسان را قارچ شناسی پزشکی گویند. که این انگلها بیماریهای زیادی را بوجود می‌آورند.

پروتوزوئرها

پروتوزوئرها جانداران یوکاریوتیک تک سلولی هستند که به قلمرو آغازیان تعلق دارند. پروتوزوئرها از نظر ساختمان تفاوت بسیاری با یکدیگر دارند. این دسته از جانداران ساکن آب و خاک بوده و از ذرات مواد غذایی و باکتریها تغذیه می‌کنند. عده‌ای از آنها بخشی از فلور طبیعی بدن جانداران را تشکیل می‌دهند. مطالعات این جانداران در محدوده علم میکروبیولوژی قرار دارد.

میکروبیولوژی خاک

خاک یکی از مخازن عمده میکروارگانیسمها محسوب می‌شود. فراوانترین میکروارگانیسمها در خاک ، باکتریها هستند. خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیونها باکتری است. در جاهای عمیق تعداد آنها کاهش می‌یابد. قارچها به تعداد کمتر از باکتریها در خاک یافت می‌شوند. شاید مهمترین نقش میکروارگانیسمهای خاک ، شرکت آنها در چرخه‌های بیو- ژئوشیمیایی است که به گردش برخی عناصر شیمیایی در طبیعت کمک کرده و آنها را قابل مصرف می‌سازد. میکروبیولوژیستها در این زمینه تحقیقات زیادی انجام داده‌اند.

میکروبیولوژی آب

در میکروبیولوژی آب ، میکروارگانیسمها و فعالیت آنها در آبهای طبیعی نظیر دریاچه‌ها ، برکه‌ها ، رودخانه‌ها و دریاها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. و میکروارگانیسمهای مفید و مضر برای انسان و سایر جانداران شناسایی می‌شوند.

میکروبیولوژی مواد غذایی

میکروارگانیسمها تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد غذایی پدید می‌آورند. و از طرف دیگر تهیه بسیاری از فرآورده‌های غذایی بدون کمک میکروارگانیسمها ، امکان‌پذیر نیست. مانند کلم شور ، زیتون رسیده و پنیر. اسیدهای حاصل توسط میکروارگانیسمها و اضافه کردن آنها به مواد غذیی مانند خیار شور آنها را از گزند میکروارگانیسمهای نامطلوب حفظ می‌کند. این بخش از میکروبیولوژی ، امروزه کاربرد زیادی دارد.



img/daneshnameh_up/9/9e/b.Mic.15.gif

عوامل ضد میکروبی

مواد دارویی موادی هستند که برای درمان بیماریهای عفونی یا جلوگیری از وقوع بیماری بکار می‌روند . این مواد معمولا از باکتریها و قارچها بدست می‌آیند و اخیرا برخی از آنها را در کارخانجات می‌سازند. از مواد شیمیایی هنگامی می‌توان برای درمان بیماریهای عفونی استفاده کرد که دارای اثر سمی انتخابی باشند. یعنی ضمن متوقف کردن رشد یا نابودی عامل مولد بیماری ، به سلول میزبان آسیبی نرسانند. علاوه بر سمیت انتخابی ، داروها باید بتوانند به داخل بافتها و سلولهای میزبان نفوذ کننده و تغییری در مکانیزم دفاعی طبیعی میزبان بوجود نیاورند. از عوامل ضد میکروبی می‌توان به آنتی بیوتیکها اشاره کرد.

ارتباط میکروبیولوژی با سایر علوم

میکروبیولوژی یک علم کاربردی است که با بسیاری از شاخه‌های علوم رابطه نزدیک دارد. از جمله می‌توان به ژنتیک ، پزشکی ، زیست شناسی سلولی ، انگل شناسی ، قارچ شناسی پزشکی و بیوشیمی اشاره کرد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

دید کلی

تا اواخر قرن 19 اصطلاح ویروسهای پالایه‌پذیر برای مشخص کردن عوامل عفونی که از صافیهای عبور دهنده باکتریها ، قارچها و پروتوزوئرها می‌گذرند، اطلاق می‌شد. چند سال بعد اصطلاح پالایه‌پذیر حذف شد و کلمه ویروس به معنی سم اختصاصا به عوامل عفونی پالایه‌پذیر غیر قابل رویت با میکروسکوپ نوری اطلاق گردید. طی دهه اول قرن 20 اغلب دانشمندان عقیده داشتند که ویروسها عوامل عفونی مشخصی هستند که فقط از نظر اندازه با سایر میکروارگانیسمها تفاوت دارند. ولی به زودی کشف گردید که ویروسها روش خاص خود را برای تولید مثل دارند و ترکیب شیمیایی آنها مشخص می‌باشد. ابداع میکروسکوپ الکترونی و پیشرفت در روشهای تجزیه‌ای موجب پیشرفت در شناسایی ساختمان و اختصاصات فیزیولوژیکی ویروسها شد. ویروسها به چند دلیل مورد توجه خاص میکروبیولوژیستها قرار دارند.
  1. این ذرات اساسا با کلیه میکروبهایی که شناخته شده، از نظر ساختمان و چرخه زندگی تفاوت دارند.
  2. گرچه برای اغلب عفونتهای باکتریایی داروهای متعددی در دسترس قرار دارد ولی برای بیشتر عفونتهای ویروسی داروی موثری وجود ندارد و از اینرو ویروسها در اغلب کشورها بیماریهای تهدید کننده حیات انسان ایجاد می‌کنند.
  3. به احتمال زیاد ، ویروسها با برخی از انواع سرطانها در انسان رابطه دارند.



عکس پیدا نشد

تاریخچه

علم ویروس شناسی ، پس از استفاده از واکسن آبله توسط ادوارد بوخنر (1798) ، تهیه واکسن علیه بیماری هاری بوسیله پاستور (1884) و انتقال بیماری موزائیک توتون از گیاه آلوده به گیاه سالم توسط مایر در سال 1886 آغاز شده است. در سال (1892) ایوانوسکی ، ثابت کرد که عامل مولد بیماری موزائیک توتون از صافیهای بسیار ریز نگهدارنده باکتری عبور می‌کند. ولی نتوانست به اهمیت مساله پی ببرد. تا این که بیچرنیک (1898) دانشمند هلندی که باید او را پدر ویروس شناسی به حساب آورد ادعا کرد که عامل بیماری موزائیک توتون ، باکتری نیست و عامل مسری دیگری است. استنلی در سال 1935 با استفاده از روشهای جدید خالص کردن پروتئینها ، ویروس را خالص کرد و به پاس این خدمت ، موفق به دریافت جایزه نوبل شد.



عکس پیدا نشد

صفات عمومی ویروسها

ویروسها عواملی هستند که واجد یک نوع اسید نوکلئیک هستند. دارای پوشش پروتئینی در اطراف اسید نوکلئیک می‌باشند. در درون سلولهای زنده با بکار گرفتن ماشین سنتزی سلول میزبان تکثیر پیدا می‌کنند و اسید نوکلئیک ویروسی را به سایر سلولها منتقل می‌سازند. چون ویروسها فاقد آنزیمهای لازم برای متابولیسم هستند، لذا برای تکثیر یافتن بایستی از ماشین متابولیکی سلول میزبان استفاده نمایند. این کیفیت از نظر پزشکی جهت پیدا کردن داروهای ضد ویروسی فوق‌العاده اهمیت دارد. زیرا اکثر داروهایی که تکثیر ویروسها را متوقف می‌سازند، برای اعمال سلول میزبان نیز اثر می‌گذارند. ولی وجود لیپیدها در سطح خارجی برخی از ویروسها آنها را در برابر حلالهای لیپیدها نظیر اتر ، آسیب‌پذیر می‌سازد.

اساس رده بندی ویروسها

میزان اطلاعات قابل دسترس در هر زمینه برای تمامی ویروسها ، یکسان نیست و روشی که براساس آن ویروسها شناسایی می‌شوند، به سرعت در حال تغییر است. امروزه اکثرا از بررسی توالی ژنی به عنوان یک روش اولیه برای شناسایی ویروس استفاده می‌شود و بدین ترتیب نیاز به سایر اطلاعات کلاسیک نظیر چگالی شناوری ویروس ، کاهش یافته است. داده‌های مربوط به توالی ژنی معیارهای پیشرفته طبقه بندی محسوب شده و گاهی باعث ایجاد خانواده‌های جدیدی از ویروسها می‌شوند. مورفولوژی ویروس ، خصوصیات فیزیکی- شیمیایی ویروس ، خصوصیات ژنومی ویروس ، خصوصیات بیولوژیک و ... در طبقه بندی ویروسها مد نظر قرار می‌گیرند.



عکس پیدا نشد

روشهای انتقال و انتشار ویروسها

ویروسهای مختلف دارای مکانیزمهایی دقیق و پیچیده برای ادامه حیات و انتقال از یک میزبان به میزبانی دیگر هستند. روش انتقال یک ویروس از یک میزبان به میزبان دیگر به ماهیت واکنش متقابل بین ویروس و میزبان بستگی دارد. ویروسها به روشهایی انتقال می‌یابند مثلا انتقال از فردی به فرد دیگر در اثر تماس مستقیم. بیشترین راههای انتقال ویروسها توسط قطرات تنفسی ، ذرات عفونی معلق در هوا و تماس جنسی است. ویروسهای گیاهی بیشتر از طریق بند پایان منتقل می‌شوند.

منشا تکاملی ویروسها

انواع مختلف ویروسها از نظر منشا تکاملی با یکدیگر تفاوت دارند. دو تئوری مطرح شده در این مورد به شرح زیر است.

تئوری اول

منشا ویروسها ممکن است از RNA ، DNA و یا از هر دو نوع اسید نوکلئیک سلولهای میزبان باشد که بطور خودمختار همانند سازی کرده و روند تکاملی خود را طی نموده‌اند. و در واقع ویروسها شبیه ژنهایی هستند که توانایی موجودیت مستقل از سلول را کسب کرده‌اند. توالی ژنی در برخی از ویروسها با ژنهای سلولی رمز کننده پروتئینهای عملکردی قرابت دارند. به نظر می‌رسد که حداقل برخی از ویروسها بدین روش ، تکامل یافته‌اند.

تئوری دوم

ویروسها ممکن است اشکال انحطاط یافته انگلهای داخل سلولی باشند. هیچ گونه مدرکی در دست نیست که نشان دهد ویروسها از باکتریها تکامل یافته اند. اما ممکن است منشا تکاملی ارگانیسمهای داخل سلولی اجباری نظیر ریکتسیاها و کلامیدیاها ، مربوط به باکتری باشد. به هر حال پولکس ویروسها به قدری بزرگ و پیچیده هستند که احتمالا از تکامل بعضی اجداد سلولی بوجود آمده‌اند.

تکثیر ویروسها

اسید نوکلئیک هر ویروس فقط تعداد معدودی از ژنهای لازم برای سنتز ویروسهای جدید را دارا می‌باشد. این ژنها شامل ژنهای سازنده اجزای سازنده آنزیمهای لازم در چرخه زندگی ویروس می‌باشد. برای تکثیر ویروس بایستی ویروس سلول میزبان را مورد حمله قرار داده و اختیار دستگاه متابولیکی آن را به عهده گیرد. در جریان تکثیر ویروسی ، یک ذره ویروسی ، صدها حتی هزاران ویروس تولید می‌کند. این تغییرات شدید در سلول میزبان ، به مرگ آن منجر می‌گردد.

ارتباط ویروس شناسی با سایر علوم

ویروس شناسی با رشته‌های میکروبیولوژی ، زیست شناسی سلولی ، ژنتیک ، انگل شناسی ، قارچ شناسی پزشکی و بیوشیمی ارتباط نزدیک دارد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

ایمنی شناسی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > علوم پزشکی (طب) > پزشکی > بیماریها
علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم جانوری > ایمنی شناسی
(cached)


ایمنی نوع ویژه‌ای از مقاومت است که اولا در طول زندگی فرد بر اثر تماس با مواد خارجی مشخص ایجاد می‌شود. دوما اغلب تنها در برابر یک میکروب بیماری‌زا یا سم که محرک تولید آن بوده است، نقش حفاظتی دارد. سوما موجب حفاظت در برابر عامل محرک ایمنی برای مدت طولانی است.

مقدمه

از زمان کخ و پاستور پیشرفت فوق العاده‌ای در درک اساسی نظریه‌های ایمنی شناسی حاصل شده است. گرچه برخی وسایل دفاع غیر اختصاصی در جانوران پست و عالی یافت شده است ولی ظرفیت واکنش ایمنی اختصاصی منحصرا درطی تکامل مهره داران پیدا شده و در جانوران بی‌مهره وجود ندارد. ویژگی واکنشهای ایمنی شناسی افق جالب توجهی برای پژوهش در این زمینه را فراهم می‌نماید و بدین وسیله مولکولهایی که در چنین واکنشهایی تمایل به یکدیگر دارند مشخص می‌شود. معلوم گشته مکانیسمهای اختصاصی برای انواع واکنشهایی که با دفاع ضد میکروبی ارتباطی ندارد دخالت دارد.


تصویر



بدین نحو تحت شرایط اختصاصی واکنشهای ایمنی می‌تواند آسیب بافتی یا اثرات سوء در بدن میزبان ایجاد نماید (واکنشهای آلرژیک) و این قبیل واکنشها همچنین در رد پیوندها دخالت دارد. واکنشهای ایمنی اختصاصی در گروهبندی خون ، در تشخیص بیماریها ، در رده بندی باکتریها و حتی تشخیص هویت انسانها در پژوهشهای جنایی بکار گرفته می‌شود. دامنه ایمنی شناسی وسیع‌تر گشته و شامل ایمنوشیمی ، ایمنوژنتیک ، ایمنی شناسی پیوند و ایمنی شناسی تومورها و ایمنی شناسی جنین می‌باشد.

تاریخچه

سالها قبل از کشف میکروبها معلوم شده بود که یکبار ابتلا به بیماری نظیر آبله فرد بهبود یافته را اختصاصا در برابر آن بیماری ایمن می‌سازد. قبل از سال 1800 ادوارد جنر اظهار داشت افرادی که در معرض آبله گاوی قرار می‌گیرند غالبا نسبت به آبله انسانی حساس نمی‌باشند. در قرن 19 لویی پاستور ، رابرت کوخ و سایرین کوششی جهت بررسی امکان ایمن سازی انسان با میکروبهای سیاه زخم ، هاری و سایر بیماریها به عمل آوردند. آنها دریافتند که ایجاد ایمنی در صورتی امکان دارد که این قبیل میکروبها طوری تغییر داده شوند که قدرت بیماریزایی خود را از دست داده (ضعیف شده) یا کشته شوند. بدین نحو ایمنی شناسی در رشته میکروب شناسی توسعه پیدا کرد.

ایمنی طبیعی و اکتسابی

ایمنی طبیعی موروثی بوده و مستقل از برخورد قبلی با آنتی ژنها است و غالبا به فعالیت فاگوسیتها و فاکتورهای دفاعی غیر اختصاصی وابسته است. از طرف دیگر ایمنی اکتسابی در اثر برخورد با عامل بیگانه بوجود می‌آید. بطور کلی ایمنی اکتسابی به تولید یا کسب آنتی کور یا سلولهای ایمنی اختصاص یافته بستگی داشته و از اینرو فوق‌العاده اختصاصی می‌باشد.



تصویر

آنتی کور و آنتی ژن

آنتی کور پروتئینی است که بدن در پاسخ به وجود یک آنتی ژن تولید کرده و این ماده اختصاصا می‌تواند با همان آنتی ژن ترکیب شود. آنتی ژن ماده‌ای است که قادر به تولید آنتی کور اختصاصی بوده و اختصاصا با آن واکنش می‌دهد. ویژگی یک مولکولی آنتی ژن یا آنتی کور با اندازه و شکل شاخص آنتی ژن و محل واکنش‌گر آنتی کور مربوطه تعیین می‌شود. تناسب دقیق بین شاخص آنتی ژنی و محل واکنش‌گر مولکول آنتی کور هنگامی قابل فهم است که ماهیت پیوند دو مولکول بررسی شود. نیرویی که موجب انجام واکنش بین آنتی ژن و آنتی کور می‌شود مانند پیوندهای هیدروژنی ضعیف است و از اینرو برای نگهداشتن دو مولکول متصل بهم پیوندهای ضعیف بین آن دو برقرار گردد.

ایمنی همورال

از آنجا که این ایمنی وابسته به مولکولهای مشخصی به نام پادتن است و در مایعات بدن قابل حل است، هومورال نامیده می‌شود. با ورود یک پادگن به بدن ، پادتن تولید می‌گردد که قادر به ایجاد پیوند اختصاصی با پادگن محرک تولید آن است. پادتنها تحت نام کلی ایمونوگلوبولین نیز شناخته می‌شوند، زیرا جزء گروهی از پروتئینها به نام گلوبولینها هستند. ایمونوگلوبولین‌ها بر مبنای خواص فیزیکی ، شیمیایی و ایمونولوژیکی به 5 گروه عمده IgA ، IgM ، IgG ، IgD ، IgE تقسیم می‌شوند.

ایمنوگلوبولین‌ها با وجود تنوع ساختاری اغلب از چهار رشته پروتئینی تشکیل شده‌اند که به شکل ساختار « Y » به یکدیگر پیوند یافته‌اند. دو رشته کوتاهتر را رشته‌ها یا زنجیره‌های سبک (L) می‌نامند که با پیوند کووالانسی به انشعابات رشته‌ها یا زنجیره‌های درازتر سنگین (H) متصل می‌شوند. اختصاصی بودن نقاط اتصال بوسیله ترتیب قرار گرفتن آمینو اسیدها در بخش متغیر هر دو رشته H و L تعیین می‌شود.

ایمنی وابسته به سلول

ایمنی که با فعال شدن سلولهای ایمنی اختصاص یافته نه آنتی کورهای هومورال پدید می‌آید ایمنی وابسته به سلول نامیده می‌شود. در حالی که ایمنی هورمورال را می‌توان با انتقال سرم واجد آنتی کور با سلولهای مولد آنتی کور بطور اکتسابی به فرد غیر ایمن انتقال داد. ایمنی وابسته به سلول را منحصرا می‌توان با انتقال سلولهای حساس شده پدید آورد. لنفوسیتهای T و ماکروفاژها هر دو در ایمنی وابسته به سلول شرکت دارند.

ایمنی وابسته به سلول اهمیت زیادی در واکنش نسبت به اغلب تومورها و سلولهای بیگانه دربافت پیوند شده نظیر کلیه و پوست دارد. برای از بین رفتن یک سلول بیگانه بوسیله سلول T بایستی تماس نزدیکی بین سلول T ایمن و سلول واجد آنتی ژن حاصل گردد. مکانیسم از بین رفتن این سلولها در ایمنی وابسته به سلول به خوبی شناخته نشده است ولی آنچه مسلم است این است که بیش از یک مکانیسم دخالت دارد.



تصویر

تحمل پذیری ایمنی
فاکتورهای متعددی از جمله سازمان ژنتیکی درتعیین واکنش میزبان نسبت به آنتی ژن خاص دخالت دارد. عدم توانایی ایجاد پاسخ ایمنی نسبت به آنتی ژن قوی را تحمل پذیری ایمنی می‌نامند و این حالت به راههای مختلف بوجود می‌آید. تشخیص بافت خودی و در نتیجه عدم واکنش ایمنی نسبت به ماده خودی شکلی از تحمل پذیری است.مکانیسمهای کنترل پیچیده‌ای در این پدیده عمل می‌کند که در حال حاضر فقط تعداد معدودی از آنها بطور کامل شناخته شده است.

ارتباط با سایر علوم

رشته ایمنی شناسی با بسیاری از رشته‌های علوم پزشکی و علوم پایه پزشکی از جمله زیست شناسی ، میکروبیولوژی ، ویروس شناسی ، انگل شناسی و بیوشیمی بالینی ارتباط نزدیک دارد

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 
مولکول آنتی‌بادی (ایمونوگلوبولین) در اثر برخورد با آنتی ‌ژن ساخته می‌شود و بطور اختصاصی با آن آنتی‌ژن ترکیب می‌گردد که از جنس پروتئین می‌باشند.

نگاه اجمالی

کمی پس از پایه گذاری علم ایمونولوژی توسط لویی پاستور ، مشخص شد که جز حفاظتی بسیاری از پاسخهای ایمنی در سرم وجود دارد. این جز حفاظتی ، آنتی‌بادی (ایمونوگلوبولین) نامیده شد. در سال 1930 هیدلبرگر نشان داد که آنتی‌بادیها از جنس پروتئین هستند. پنج رده از آنتی‌بادی‌ها IgG ، IgA ، IgM ، IgD و IgE موجود هستند.



تصویر

خواص آنتی‌بادیها

آنتی‌بادیها در بسیاری از مایعات بدن از جمله اشک ، ترشحات دستگاه تنفس ، غده بزاق دهان ، محتویات روده ، ادرار یافت می‌شوند. ولی بیشترین غلظت آنها در سرم خون است به همین دلیل و نیز به علت سهولت بدست آوردن آنها ، برای انجام آزمایشات مختلف از آنتی‌بادیهای سرم استفاده می‌شود. آنتی‌بادیهای مانند سایر پروتئینها از نظر خواصی چون قابلیت انحلال در محلولهای نمکی غلیظ ، بار الکتریکی ، وزن مولکولی و آنتی ژینیسته قابل بررسی هستند.

قابلیت انحلال آنتی‌بادیها در محلولهای نمکی

سالها قبل در زمانی که علم شیمی پروتئینها ، در مراحل اولیه تکامل بود مشاهده شد که برخی از پروتئینهای سرم ، پس از مخلوط شدن با یک محلول اشباع شده سولفات آمونیوم هم حجمشان ، رسوب می‌کنند. این پروتئینها گلوبولین نامیده شدند و به پروتئینهایی که به صورت محلول باقی می‌ماندند نام آلبومین اطلاق گردید. آنتی‌باریهای پروتئینی پس از مخلوط کردن سرم با سولفات آمونیوم رسوب کرده و لذا جزو گلوبولینها بشمار می‌روند. پروتئینهای اختصاصی که به عنوان آنتی بادی عمل می‌کنند، ایمونوگلوبولین نام داشته و با علامت اختصاری Ig نمایش داده می‌شوند.

بار الکتریکی آنتی‌بادیها

یک پروتئین عبارت است از زنجیره‌ای از اسیدهای آمینه که به دنبال یکدیگر قرار گرفته‌اند. بعضی از این اسیدهای آمینه ، اسیدی و بعضی دیگر بازی هستند. به این ترتیب بار الکتریکی یک پروتئین در کل بستگی به اسیدهای آمینه تشکیل دهنده آن دارد. با قرار دادن مخلوطی از پروتئینهای مختلف در مجاورت یک پتانسیل الکتریکی در PH استاندارد می‌توان آنرا به اجزا مختلف تجزیه کرد. این روش الکتروفورز نام دارد. مولکولهایی که دارای بار مثبت هستند به سمت قطب منفی کشیده می‌شوند.

مولکولهای خنثی ثابت باقی مانده و بالاخره مولکولهای دارای بار منفی ، جذب قطب مثبت می‌گردند. میزان حرکت هر یک از پروتئینها متناسب با بار الکتریکی خالص آن خواهد بود. الکتروفورز سرم کامل منجر به تجزیه آن به چهار جزئی که دارای بیشترین بار منفی است به نام آلبومین و سه جز دیگر که همگی جزء گلوبولینها می‌باشند عبارتند از Alpha ، Beta و Gamma گلوبولینها که ایمونوگلوبولین‌ها در گروه گاما گلوبولینها قرار می‌گیرند. البته بعضی از ایمونوگلوبولینها نیز در بین بتا گلوبولینها یافت می‌شوند.

وزن مولکولی آنتی‌بادیها

ایمونوگلوبولینها از ساختمان پایه متشکل از دو زنجیره سبک و دو زنجیره سنگین برخوردارند که زنجیرهای سنگین در رده‌های مختلف متفاوت هستند. زنجیره سبک وزن مولکولی 25000 دالتون دارد و در تمام رده‌ها مشترک است ولی زنجیره سنگین وزن مولکولی 50000 تا 77000 دالتون دارد و از نظر ساختمانی در هر رده وضعیت متمایزی را نشان می‌دهد. زنجیره‌های پلی پیپتیدی بوسیله نیروهای کووالانسی و غیر کووالانسی به هم متصل می‌شوند.

ساختمان آنتی‌ژنی آنتی‌بادیها

ایمونوگلوبولین‌ها از آنجایی که مولکولهای پروتئینی هستند دارای قدرت آنتی‌ژنتیکی بسیار زیادی هستند. این موضوع را می‌توان با تزریق آنها به حیوانی از یک گونه دیگر ثابت کرد. برای مثال اگر ایمونوگلوبولینهای انسان را به خرگوش تزریق کنیم، شاهد ایجاد یک پاسخ ایمنی بسیار قوی خواهیم بود. با بررسی آنتی‌بادیهای موجود در سرم می‌توان پنج کلاس اصلی ایمونوگلوبولینها را از یکدیگر تفکیک کرد. هر یک از این کلاسها از نظر آنتی‌ژنتیکی منحصر به فرد می‌باشند. این پنج کلاس عبارتند از IgG ، IgA ، IgM ، IgE و IgD که ایمونوگلوبولین اصلی سرم IgG است.



تصویر

تولید آنتی کور

مولکولهای آنتی‌کور در بافتهای لنفاوی بوسیله سلولهای اختصاص یافته‌ای به نام لنفوسیت و سلولهای پلاسما تولید می‌شود چون جانوران بی‌مهره فاقد این سلولها هستند لذا نمی‌توانند آنتی کور تولید کنند. لنفوسیتهای عامل پاسخ ایمنی دو نوع هستند: لنفوسیتهای نوع T و B که در مغز استخوان ساخته می‌شوند. در انسان بافتهای لنفاوی در سرتاسر بدن از جمله عقده‌های لنفاوی ، طحال و نقاط دیگر انتشار دارند. لنفوسیتها حاوی ماکروفاژهای فاگوسیتک فراوان هستند که قادرند مواد و ذرات خارجی را در برگرفته و گردش خون را از وجود آنها پاک کنند.

هنگامی که آنتی ژنی بیگانه وارد گردش خون می‌شود به سرعت از بافت لنفاوی در خون نفوذ کرده و سرانجام بوسیله ماکروفاژها از گردش خون خارج می‌گردد. در درون ماکروفاژها مولکولهای بلعیده شده به کمک آنزیمها به مولکولهای کوچک تبدیل می‌شوند. ماکروفاژها خود قدرت تولید آنتی‌کور ندارند ولی در پاسخهای آنتی‌کوری نقشی به عهده دارند. زیرا آنها آنتی ژنها را آماده کرده و به لنفوسیتهای واکنشگر معرف می‌کنند. هر شاخص آنتی ژنی می‌تواند فقط سلولهای واکنش گری را که آن را شناخته و واکنش می‌دهد انتخاب نماید و این امر بوسیله پذیرنده‌های اختصاصی گیرنده آنتی ژن که در سطح غشا قرار گرفته است انجام می‌گیرد. و به دنبال این واکنشها آنتی کورها ساخته شده و در خون آزاد می‌شوند.

کنترل سنتز آنتی‌کور و تجزیه شدن آن

چون آنتی کورها فقط بعد از تحریک آنتی ژنی خاص در سلولهای واکنشگر تولید می‌شوند لذا باقی ماندن آنتی ژن برای ادامه تکثیر سلولهای مولد آنتی کور و پیدایش مقدار زیادی آنتی کور در سرم لازم است. با از بین رفتن آنتی‌ژن آنتی‌کورهای مربوطه به مدت محدودی تشکیل شده وسپس به تدریج مقدار آنها کاهش می‌یابد. تقریبا همه آنتی‌کورهای بدن نوزادان از مادر کسب شده است.

ایمونوگلوبولینهای خون افراد بالغ در حد 200 - 150 میلیگرم در 100 میلی‌لیتر پلاسمای خون ثابت باقی می‌ماند ولی به دنبال تحریک آنتی ژنی شدید افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر فیدبک وسایر مکانیسمهای تنظیم کننده ایمنی کنترل پاسخهای ایمنی در سطح ژنتیکی انجام می‌گیرد. مانندسایر پروتئینهای توانایی سنتز مولکول آنتی‌کور به اطلاعات ژنتیکی سلول بستگی دارد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

مقدمه

اولین عملی که در ارتباط با سیستم ایمنی بدن به وقوع می‌پیوندند عبارت است از به دام‌اندازی و نابود کردن و به عبارتی فاگوسیت کردن هر ماده خارجی که وارد بدن می‌شود. سلولهایی که مسئول این عمل در بدن پستانداران می‌باشند در دو سیستم طبقه‌بندی می‌شوند. اول سیستم میلویید که شامل سلولهایی است که دارای عمل سریع بوده ولی قادر به ادامه این عمل به مدت طولانی نیستند و شامل نوتروفیلها ، ائوزینوفیلها و بازوفیلها می‌باشد. دوم سلولهای سیستم فاگوسیتیک تک‌هسته‌ای که کندتر عمل کرده ولی در عوض بارها عمل فاگوسیتوز را تکرار می‌کنند. این سلولها مسوول پردازش آنتی‌ژن برای پاسخ ایمنی هستند.


تصویر



سیستم فاگوسیتیک تک‌‌هسته‌ای از سلولهایی به نام ماکروفاژ که دارای یک هسته مدورند، تشکیل شده است. برخلاف نوتروفیلها ، ماکروفاژها قادر به انجام فاگوسیتوز بطور مداوم هستند. ماکروفاژها ، آنتی‌ژن را مورد پردازش قرار داده و آنرا برای پاسخ ایمنی مهیا می‌سازند. این سلولها همچنین با از بین بردن بافتهای مرده ، در حال مرگ و یا تخریب شده مستقیما در عمل ترمیم نسوج شرکت می‌نمایند.

حضور ماکروفاژها در بافتهای مختلف بدن

ماکروفاژها انتشار وسیعی در سرتاسر بدن دارند. ماکروفاژهای نابالغ موجود در جریان خون به مونوسیت موسومند. مونوسیتها بطور معمول حدود 5% از جمعیت لوکوسیتها را تشکیل می‌دهند. ماکروفاژهای بالغ موجود در بافت پیوندی هیستوسیت (Histiocyte) نام دارد و آنهایی که جدار سینوزوییدهای کبد را می‌پوشانند به سلولهای کوپفر (Kupffer cells) موسومند.

ماکروفاژهای موجود در مغز میکروگلیا (Microglia) و بالاخره آنهایی که در ریه‌ها وجود دارند، ماکروفاژهای آلوئولار نامیده می‌شوند. تعداد زیادی از ماکروفاژها در طحال ، مغز استخوان و عقده‌های لنفاوی ساکن هستند. صرف‌نظر از نام و مکان ، تمام این سلولها ماکروفاژ بوده و جزیی از سیستم فاگوسیتیک تک‌هسته‌ای به شمار می‌روند.

ساختمان ماکروفاژها

شکل ظاهری ماکروفاژها با توجه به تنوع محل استقرار آنها در بدن متفاوت است. در سوسپانسیون ، آنها به شکل سلولهایی مدور با قطر تقریبی 14-20 میکرومتر هستند. ماکروفاژها دارای سیتوپلاسم فراوان و یک هسته واحد در مرکزشان می‌باشند. این هسته ممکن است گرد و یا لوبیایی شکل باشد. سیتوپلاسم اطراف هسته واجد میتوکندری ، تعداد زیادی لیزوزوم ، مقداری شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار (خشن) و دستگاه گلژی می‌باشد و این نشان‌دهنده توانایی سلول برای سنتز و ترشح پروتئینهاست. سیتوپلاسم محیطی معمولا فاقد ارگانلهای سلولی بوده و دائما در حرکت است. به حرکت در آوردن این جز سیتوپلاسم با ایجاد مداوم پاهای کاذب به انجام می‌رسد.

ماکروفاژها خیلی محکم به سطوح شیشه‌ای چسبیده و سپس با خارج ساختن فیلامانهای سیتوپلاسمی باریک و طویل روی این سطوح پخش می‌شوند. بعضی ماکروفاژها دارای اختلافاتی با ساختمان پایه فوق‌الذکر می‌باشند. مثلا مونوسیتهای خون محیطی دارای هسته‌هایی گرد هستند که با پیشرفت روند بلوغ سلول به تدریج از حالت گرد خارج شده و طویل می‌گردند، ماکروفاژهای آلوئولار معمولا فاقد شبکه آندوپلاسمیک دانه‌دار بوده و در عوض سیتوپلاسمشان پر از گرانول است و بالاخره سلولهای میکروگلیا موجود در سیستم عصبی مرکزی دارای هسته میله‌ای شکل و زواید سیتوپلاسمی طویلی هستند که این زواید در صورت تحریک سلول توسط آسیب بافتی از بین می‌روند.


تصویر



پاسخ ایمنی سلولی به برخی از ارگانیسم‌ها سبب رشد ماکروفاژها و نیز افزایش تعداد لیزوزوم‌های موجود در آنها می‌گردد. سلولهایی که بدین طریق حاصل می‌شوند، ماکروفاژ فعال شده نام دارند. در صورتی که ماده بیگانه برای مدت طولانی در بدن باقی بماند، تعداد زیادی ماکروفاژ در اطراف این ماده تجمع حاصل کرده و از نظر بافت‌شناسی منظره‌ای شبیه به این تلیوم پیدا می‌کنند. از اینرو ، این سلولها به سلولهای اپی‌تلیویید موسومند. در صورتی که لزوم به دربرگیری ذراتی بزرگ که قابل بلعیده شدن توسط یک سلول واحد نیستند احساس شود، سلولهای اپی‌تلیویید می‌توانند به یکدیگر متصل شده و تشکیل سلولهای چند هسته‌ای به نام Gaint cell را بدهند.

اعمال ماکروفاژها

ماکروفاژها علاوه ‌بر دربرگیری مواد بیگانه ، دارای اعمال مهم دیگری نیز در ارتباط با دفاع بدن می‌باشند. این سلولهای علاوه بر به انجام رساندن فاگوسیتوز ، عهده‌دار ترشح فاکتورهایی هستند که باعث ایجاد تب شده و برروی پاسخهای التهابی نیز تاثیر می‌گذارند. آنها همچنین مسوول پردازش آنتی‌ژن برای ایجاد پاسخ ایمنی بوده و بالاخره باعث تقویت فرآیند ترمیم بافتها می‌گردند. در اثر تحریک ماکروفاژ توسط باکتریها ، فرآورده‌های باکتریایی و یا تخریب بافتی ، از این سلولها ، پروتیینی موسوم به اینترلوکین 1 ترشح می‌شود که باعث ایجاد یک پاسخ عمومی به جراحت می‌گردد.

برخی از اعمال اینترلوکین 1 عبارتند از ایجاد تب ، تحریک نوتروفیلها و تاثیر بر روی راههای متابولیکی بدن از طریق بسیج کردن منابع انرژی به منظور از بین بردن عامل مهاجم. ماکروفاژها یکی از عناصر فعال موثر بر فرآیند التهاب هستند. این سلولها به سمت محل تهاجم میکروب جلب شده و علاوه بر کمک به حذف عامل مهاجم فاکتورهایی را نیز از خود ترشح می‌کنند. ماکروفاژها با داشتن شبکه آندوپلاسمی خشن ، قادر به سنتز و ترشح پروتئینها می‌باشند. برخی از این پروتئینها بطور مداوم آزاد می‌شوند. مانند آنزیم لیزوزیم و بعضی از تولیدات ماکروفاژها تنها در حین فاگوسیتوز آزاد می‌شوند که این ترکیبات باعث تخریب بافتی شده و تاثیر بسزایی بر التهاب دارند.

گیرنده‌های سطحی ماکروفاژها

ماکروفاژها دارای گیرنده‌های سطحی مختلفی هستند بر روی سطح ماکروفاژهای انسان و موش گیرنده‌هایی برای آنتی‌بادیها وجود دارد. در نتیجه ذراتی که بوسیله آنتی‌بادی پوشیده شده‌اند می‌توانند خیلی محکم به ماکروفاژها متصل شوند و آنتی‌ژن را در درون ماکروفاژ به این ترتیب نابود می‌گردد.



تصویر

پردازش آنتی‌ژن توسط ماکروفاژها

اگر تمام مواد بیگانه بطور کامل توسط سلولهای فاگوسیتیک بالغ و هضم و نابود می‌شدند، دیگر نه محرکی برای ایجاد پاسخ ایمنی وجود داشت و نه نیازی به آن . بنابراین مقداری از آنتی‌ژن باید به صورت دست نخورده برای تحریک سلولهای حساس به آنتی‌ژن حفظ شود. آزمایشهایی که با استفاده از آنتی‌ژن نشان‌دار شده توسط مواد رادیواکتیو انجام شده نشان‌دهنده این حقیقت است که با وجود هضم و از بین رفتن قسمت اعظم آنتی‌ژن ، چند مولکول از آن در داخل تعدادی ماکروفاژ ، دست نخورده باقی مانده و بر روی غشای سطحی سلول یافت می‌شوند. همه ماکروفاژها قادر به پردازش آنتی‌ژن برای پاسخ ایمنی نیستند
نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 
محیط درونی سلول از بیرون آن متفاوت است. این اختلاف در تمام مدت زیست سلول بوسیله یک غشای نازک که سطح سلول را می‌پوشاند که آن را غشای سلولی یا غشای سیتوپلاسمی می‌گویند که ورود و خروج مولکولها و یونها از کنترل می‌کند.

نگاه اجمالی

غشای سلولی ساختمانی است به ضخامت که محدوده سلول را معین کرده و به عنوان سد انتخابی ، مبادله مواد بین سلول و محیط اطرافش را کنترل می‌کند. غشا از دو لایه تقریبا ممتد لیپیدی ساخته شده که در آنها مجموعه‌های پروتئینی بطور پراکنده وارد شده‌اند علاوه بر این پروتئینهای غشایی پروتئینهای دیگری که از نوع پروتئینهای حاشیه‌ای هستند، در غشای دو لایه و اغلب روی سطح داخلی قرار می‌گیرد. بنابراین غشا بسیار نامتقارن است. بخشی از عدم تقارن غشا مربوط به زنجیره‌های الیگوساکاریدی می‌باشد که تنها به سطح خارجی غشا چسبیده‌اند.

img/daneshnameh_up/b/ba/29.gif

لیپیدهای غشا

لیپیدهای غشایی شامل فسفولیپید (فسفوگلیسرید و اسفنگولیپید) و کلسترول می‌باشد. فسفولیپیدها مولکولهایی هستند که از یک قسمت سر مانند و یک دنباله متصل به آن تشکیل شده‌اند. قسمت سری که به سر قطبی Polar head نیز موسوم است، حاوی گروه فسفات بوده و آب دوست Hydropgilic می‌باشد قسمت دنباله از دو زنجیره اسید چرب تشکیل شده و آب گریز Hydrophobic می‌باشد. دنباله غیر قطبی Non polartail نیز نامیده می‌شود.

فسفولیپیدها در این ساختمان دولایه به ترتیبی است که قطبهای هیدروفیل آنها در سطح داخلی و خارج سیتوپلاسم و دنباله‌های هیدروفوب آنها در مرکز قرار گرفته است و همین امر باعث سه لایه دیده شدن غشا با میکروسکوب الکترونی می‌گردد. از دیگر لیپیدهای غشایی ، کلسترول می‌باشد که در حد فاصل اسیدهای چرب قرار گرفته است. میزان سیالیت غشا بستگی به میزان کلسترول آن دارد. هرچه کلسترول بیشتر سیالیت غشا نیز بیشتر خواهد بود.

پروتئینهای غشا

پروتئینها که در اکثر غشاها بیش از 50 درصد وزن آن را تشکیل می‌دهند، دارای وظایف ساختمانی مانند حفظ شکل سلول مانند گویچه‌های قرمز خون و عملکری (مثل فعالیت آنزیمی) متعدد می‌باشند. این پروتئینها به دو صورت محیطی percpheral و سراسری یا داخلی Integral protein دیده می‌شوند و انواع آنها در ارگانلها و سلولهای مختلف می‌تواند متفاوت باشد.

انواع پروتئینهای غشا

  • پروتئینهای محیطی : در سطح غشا قرار دارند و بسیاری از آنها دارای فعالیت آنزیمی می‌باشند.

  • پروتئینهای انتگرال : پروتئینهای درشت مولکولی هستند که مستقیما در داخل لیپید دو لایه قرار گرفته‌اند. اندازه این پروتئینها به حدی است که سراسر ضخامت لیپید دولایه را طی می‌کنند و در هر دو سطح غشا نمایان هستند و یا اینکه تا حدی در ضخامت لیپید دو لایه فرو رفته‌اند و فقط در سطح داخلی یا خارجی غشا نمایان می‌باشند. از آنجا که مواد محلول در آب قادر به عبور از لیپید دولایه نمی‌باشند عقیده بر این است که پروتئینهای سراسری به عنوان کانالهایی برای مبادله مواد محلول در آب از قبیل یونها عمل می‌کنند.

کربوهیدراتهای غشا

کربوهیدراتهای غشا از نوع الیگوساکاریدها می‌باشند. الیگوساکاریدها به کربوهیدراتهای متشکل از چند واحد قندی اطلاق می‌گردد. الیگوساکاریدها عمدتا در سطح خارجی غشا و متصل با پروتئینها و لیپیدها یعنی به صورت گلیکوپروتئین و گلیکولیپید دیده می‌شوند. ترکیبات فوق هم دارای خاصیت آنتی ژنیک می‌باشند و هم به عنوان رسپتور (گیرنده) در سطح سلول عمل می‌کنند. وجود رسپتور در سطح سلول باعث می‌شود که مواد معینی بتوانند وارد سلول شوند و یا سلول نسبت به هورمون معینی که رسپتور آن را دارد عکس‌العمل نشان دهد.

سیستمهای انتقال از غشا

انتشار

مبادله مواد محلول در چربی ، آب ، گاز اکسیژن و دی‌اکسید کربن بین سلول و محیط اطراف انتشار نامیده می‌شود. در صورتی که انتشار مواد با اتصال به مولکولهای دیگر تسریع گردد آن را انتشار تسهیل شده می‌نامند. چون انتشار تسهیل شده با دخالت پروتئینهای انتگرال صورت می‌گیرد. پروتئینهای دخیل در این امر را حامل Porter یا انتقال دهنده گویند.


انتقال فعال Active transport

نقل و انتقال الکترولیتها () بین سلول و محیط اطراف آن اگر بر خلاف شیب غلظت و با صرف انرژی انجام می‌گیرد.


آندوسیتوز Endocytosis

  • پینوسیتوز : در این روش که به آشامیدن سلول نیز موسوم است ابتدا مایعات و مواد محلول و بسیار ریز به رسپتورهای غیر اختصاصی سطح سلول متصل می‌شوند سپس غشا در آن ناحیه فرو رفته شده و به تدریج با عمق رشد ، فرورفتگی و بهم چسبیدن لبه‌های آن قسمت فرو رفته به صورت وزیکول در آمده و از غشای سلول جدا شده و در سیتوپلاسم رها می‌گردد. این وزیکول ممکن است به لیزوزوم پیوسته و تحت تاثیر آنزیمهای آن قرار گیرد و یا به عنوان حامل عمل کرده و پس از طی بخش داخلی سلول و پیوستن به غشای مقابل محتویات خود را از سلول عبور می‌دهند. عبور مواد از دیواره مویرگها نمونه‌ای از این روش می‌باشد.

  • آندوسیتوز با واسطه رسپتور : این روش انحصارا برای ورود موادی معین درون سلولهایی معین مورد استفاده قرار می‌گیرد، نیازمند اتصال ماده با رسپتور اختصاصی مربوطه‌اش در سطح سلول می‌باشد. برخی از هورمونها و برخی ویروسها به این طریق وارد سلول می‌شوند.

  • فاگوسیتوز: فاگوسیتوز در مقایسه با آندوسیتوز با واسطه رسپتور ، روشی غیر اختصاصی است.
سلولهای معینی مانند ماکروفاژها با استفاده از این روش ، باکتریها و قارچهای وارد شده به بدن و یا حتی سلولهای آسیب دیده و فرسوده را فاگوسیتوز می‌کنند.

اگزوسیتوز

برعکس آندرسیتوز در عمل اگزوسیتوز مواد از محیط داخل سلول به خارج از سلول انتقال می‌یابند. این مواد که شامل ذرات ترشحی ساخته شده در سلول و یا مواد باقیمانده حاصل از تجزیه لیزوزوم می‌باشند به صورت وزیکول ترشحی یا دفعی دیده می‌شوند. پس از چسبیدن وزیکول ترشحی یا دفعی به غشای سلول ، غشا در محل چسبیدگی از بین می‌رود و به این طریق محتویات وزیکول به خارج از سلول تخلیه می‌گردد.

وظایف غشای سلولی

  1. حفظ شکل مشخص سلول و جلوگیری از خروج محتویات آن. این عمل برای پرده‌ای که فقط 75 آنگستروم ضخامت دارد بسیار عجیب و ناباورانه است. اگر غشای سلولی در محلی پاره شود، سیتوپلاسم از آن محل خارج می‌شود و سلول می‌میرد.

  2. جلوگیری از خروج مواد لازم برای سلول و وارد کردن موادی که سلول لازم دارد. این غشا مانند یک نگهبان جلوی عبور مواد ممنوع الخروج یا ممنوع الورود را می‌گیرد و تنها آنهایی را که لازم است، وارد سلول می‌کند. موادی که وارد سلول می‌شوند دو گروه هستند: یک گروه بطور عادی وارد سلول می‌شوند، بعنی از آنها که مقدار آنها در خارج سلول بیشتر است، به داخل آن منتشر می‌شوند. گروه دیگر نحوه ورودشان بسیار جالب است.

    زیرا ممکن است مقدار آنها در داخل سلول چندین برابر بیرون باشد و ظاهراً باید از آن خارج شوند، ولی در جدار غشای سلولی موادی وجود دارد که آنها را به داخل می‌برد. این مواد شیمیایی ، مانند مورچه‌هایی که دانه‌های گندم و سایر مواد غذایی را می‌گیرند و به داخل لانه خود می‌برند، به موادی که باید به داخل سلول برده شود می‌چسبند و سپس همراه آنها از غشای سلولی عبور می‌کنند، ولی قبل از رسیدن به سیتوپلاسم ، ماده مزبور را رها کرده و آن را با فشار وارد سیتوپلاسم می‌کنند و خود فوراٌ برای آورن طعمه جدید به طرف خارج غشا می‌روند. مواد شیمیایی دیگری نیز وجود دارند که همین عمل را در مورد خارج کردن موادی که سلول لازم ندارند، انجام می‌دهند.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

نگاه کلی

بررسی انواع مختلفی از بافتها نشان می‌دهد که بخشی از سیتوپلاسم بویژه در یاخته‌های گیاهی بوسیله اندامک حجیمی که آن را واکوئل می‌نامند پر شده است. مجموعه واکوئلهای هر یاخته ، دستگاه واکوئلی را تشکیل می‌دهد که آن را در مقایسه با کوندریوزومها (مجموع میتوکندریها) و پلاستیدوم (مجموع پلاستها) واکوئم می‌نامند. ممکن است واکوئلها 80 تا 90 درصد حجم یاخته‌ای را پر کنند و سیتوپلاسم را به صورت لایه نازکی در کناره‌های یاخته باقی گذارند.

اولین گزارش در مورد واکوئلها بیشتر بر روی ویژگی شفاف بودن این اندامکها تکیه داشت و نام واکوئل از کلمه لاتین واکوئوس (فضای خالی) با این دید ابداع شد که واکوئل حفره یاخته‌ای کم و بیش غیر فعال است. در سالهای اخیر ، پویایی و اهمیت تبادلهای واکوئلی به اثبات رسیده و واکوئلها به عنوان یکی از اندامکهای فعال یاخته‌ای منظور شده‌اند.



تصویر

تفکیک یا جدا سازی واکوئلی

عده زیادی از پژوهشگران واکوئلها را به صورت حفره‌های آبکی که از تورم بخشهای کلوئیدی سیتوپلاسم بوجود آمده‌اند، در نظر می‌گیرند. برخی دیگر آنها را نتیجه آبکی شدن محتوای بخشهایی از شبکه آندوپلاسمی دانسته‌اند. پس از پژوهشهای دووری مشخص شد که واکوئلها تشکیلات ساده موقتی نیستند، بلکه از بخشهایی مستقل و پایدار یاخته‌ای هستند. وی با پلاسمولیز یاخته‌ها در شرایط کم و بیش نامناسب موفق به تخریب سیتوپلاسم و حفظ واکوئلها شد.

این تجربه را تفکیک یا جداسازی واکوئلی می‌نامند که موجب بدست آمدن حفره‌هایی شد که برای چند روز ویژگیهایی چون قدرت نگهداری رنگدانه‌ها و توان تغییر حجم باز گشت پذیر با تغییر شرایط محیط خارجی را حفظ می‌کردند. این ویژگیها موجب این پندار شد که شیره واکوئلی بوسیله پوششی چسبنده ، ممتد ، قابل کشش ، قابل ارتجاع ، پایدار و دارای تراوایی نسبی احاطه شده است که دووری آن را تونوپلاست نام گذاشت. تمام این نتایج پس از کاربرد میکروسکوپ الکترونی ثابت گردیدند.

تغییرات واکوئلها

واکوئلها اندامکهایی دارای قابلیت تغییر و تحول هستند. تعداد ، اندازه ، نوع و غلظت محتوای درونی آنها بر حسب درجه تمایز یاخته‌ای ، شرایط محیطی ، فصل و شرایط فیزیولوژیکی یاخته‌ها تغییر می‌کند. با افزایش میزان تمایز یاخته‌های گیاهی ، واکوئلهای کوچک به تدریج بهم پیوسته و گسترش می‌یابند و واکوئل حجیمی را می‌سازند که بخش عمده یاخته را پر می‌کند و هسته و سیتوپلاسم را به کناره‌های یاخته می‌راند.

هنگام تمایز زدایی ، واکوئل حجیم چند بخش می‌شود. حجم این واکوئلها کاهش می‌یابد و موجب بازگشت سیتوپلاسم و هسته به وضعی مشابه یاخته جوان می‌گردد. واکوئلها اندامکهایی دارای تغییرات منظم نیز هستند. در یاخته‌های محافظ روزنه ، تغییرات واکوئلها دارای نظم شبانه روزی است. هنگام روز به دنبال افزایش فشار اسمزی که موجب تغییر شکل و حجیم شدن یاخته‌ها می‌شود، روزنه‌ها گشاد می‌شوند و شب هنگام که فشارها و اندازه واکوئل‌ها کاهش می‌یابد، روزنه‌ها تنگ می‌شوند.


تصویر



جنبشهای شبانه و حالت خواب اندامهای گیاهی (بسته شدن گلها ، تا شدن برگها هنگام شب ، باز شدن صبحگاهی آنها و نظایر آن) نیز نتیجه تغییرات فشار اسمزی یاخته‌هایی است که در محلهای حساس قرار دارند. در یاخته‌های کامبیومی ، واکوئلها دارای نظم سالانه هستند. در زمستان کوچک شده و در بهار دوباره حجیم می‌گردند.

ساختار و فرا ساختار واکوئلها

ساختار واکوئل دو بخش اصلی شامل غشا و محتوای واکوئلی قابل تشخیص است. بررسی‌های انجام شده با میکروسکوپهای الکترونی فرا ساختار غشای واکوئلی یا تونوپلاست را بطور کلی مشابه پلاسمالم و متشکل از دو لایه فسفولیپیدی و پروتئینها نشان داده است. با این تفاوت که بخشهای گلوسیدی (قندی) گلیکولیپیدها در غشای واکوئل به طرف درون واکوئل قرار دارند و بخشی از این ساختارها به عنوان گیرنده برخی مواد موجود در واکوئلها عمل می‌کنند.

محتوای واکوئلی

دستگاه واکوئلی دارای ترکیبات بسیار زیاد است که شامل یونهای کانی ، قندهای ساده و اولیگوزیدها ، اسیدهای آمینه ، اسیدهای آلی و دیگر (مثل اسد مالیک در ریشه واکوئلی سیب ، اسید اسکوربیک در مرکبات) پلی پپتیدها و پروتئینها و گلیکو پروتئینها ، موسیلاژهای پلی ساکاریدی و هتروزیدهای متنوع است. در مورد یونهای کانی ، تمام فنون جدید ، ورود انتخابی آنها را تایید می‌کنند. مخمرها تجمع واکوئلی قابل ملاحظه‌ای از Mg+2 و فسفات دارند. برعکس سیتوپلاسم آنها دارای یونهای +K و +Na است.

لوله‌های شیرابه‌ای نیز مقدار زیادی Mg+2 دارند. در حالی که +K به غلظت برابر در واکوئل و سیتوزول آنها وجود دارد. آنیونهای واکوئلی مثل -Cl ، اغلب یونهای یک ظرفیتی هستند. محتوای واکوئلی مخزنی از ترکیبات پیچیده است که جنس و غلظت آنها بر حسب گونه ، نوع یاخته‌ای و حالت فیزیولوژیکی جاندار بسیار متغیر است. برخی مولکولها بطور پایدار در واکوئلها ثابت شده‌اند و برخی دیگر با سیتوپلاسم جابجایی دارند.


تصویر



این جنبشها اغلب دارای نظم هستند و در شرایط طبیعی می‌توانند نوسانهای روزانه یا سالانه داشته باشند. مدت ذخیره مواد در واکوئلها بر حسب نوع یاخته متفاوت است و در بافتهای ذخیره‌ای طولانی است. برخی مولکولها مانند آنتوسیانها ، رنگدانه‌های مختلف ، اینولین و غیره تنها در شیره واکوئلی وجود دارند و برخی دیگر مثل ساکارز ، مالات ، اسیدهای آمینه هم در واکوئل و هم در سیتوزول یافت می‌شوند. بنابراین درجه انتخاب واکوئل متغیر است.

محتوای واکوئلها ممکن است از مواد حد واسط فعالیتهای پایه متابولیسم اولیه یاخته باشند که ضمن جنبشهای سیتوپلاسمی کنار گذاشته شده‌اند و یا محصولی از مسیرهای بیوسنتزی بسیار ویژه (متابولیسم ثانویه) هستند. از مهمترین محصولات متابولیسم اولیه موجود در واکوئلها می‌توان به اسیدهای کربوکسیلیک ، گلوسیدها ، اسیدهای آمینه و پروتئینها اشاره کرد. محصولات متابولیسم ثانویه که در شیره واکوئلی وجود دارند شامل کومارین ، سیانوژنها ، فلاونوئیها ، تانن‌ها ، آلکالوئیدها و از جمله آلکالوئیدها مرفین ، تئین چای ، کافئین قهوه ، کدئین خشخاش اشاره کرد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

گیاهان از واحدهای زنده و فعالی به نام یاخته تشکیل شده‌اند که معمولا در درون دیواره یاخته‌ای جای دارند. هر یاخته ، از دیواره یاخته‌ای و غشای سیتوپلاسمی و سیتوپلاسم و هسته تشکیل شده است. وجود دیواره یاخته‌ای در گیاهان آنها را از جانوران متمایز می‌سازد. جنس این دیواره از سلولز است. هر دو یاخته مجاور را یک تیغه میانی از جنس پکتین از هم جدا می‌کند.

مقدمه

سلول واحد ساختاری مشترک در تمام موجودات زنده است. سلول عنصری مستقل ، کوچک و دارای اندازه میکروسکوپی است. محتویات سلولی مجموعه‌ای از اجزا با ساختاری بسیار پیچیده و ترکیبات خاص است. تمام ظواهر و پدیده‌های حیاتی و واکنشهای موجود ، ناشی از فعالیت محتویات پروتوپلاست درون سلولی است. سلولهای گیاهی نسبت به سلولهای جانوری دارای اشکال متنوعتری هستند. سلول‌های گیاهی دارای اشکال چند ضلعی با اقطار مساوی و منظم و یا کشیده هستند و علاوه بر آن سلولهای گیاهی ، محصور در غشای شکل دهنده نسبتا سخت و محکم و مقاوم هستند که گاه نازک و گاهی ضخیم است.

در یک توده سلولی همگن سازنده یک بافت ، همه سلولها دارای یک اندازه و یک شکل و معمولا چند وجهی‌اند. در گیاهان آلی اندازه سلولها متناسب با کار آنهاست و بر حسب ماهیت بافت و نقشی که در گیاه دارند اندازه آنها متفاوت است. اندازه و طول سلولهای سازنده پیکر گیاهان به ماهیت و ویژگی آن سلول بستگی دارد و به طول ملکولهای پروتئینی موجود در آنها و همچنین به میزان فعالیت هسته سلول و دوره استراحت آن ارتباط دارد.

سیتوپلاسم هر دو یاخته مجاور به وسیله منافذ موجود (پلاسمودسم‌ها) با هم ارتباط دارند. غشای سیتوپلاسمی از یک لایه دو مولکولی فسفولیپید تشکیل یافته است که پروتئینها به دو صورت سطحی و عمقی در آن غوطه‌ورند. نقش غشای سیتوپلاسمی حفظ تراوایی انتخابی است. زمینه سیتوپلاسم اساسی‌ترین قسمت درونی یاخته را تشکیل می‌دهد، زیرا اکثرا اعمال بیوسنتزی یاخته در آن صورت می‌گیرد. اندامکها در این زمینه قرار دارند. یکی از ویژگیهای سیتوپلاسم جنبش دائمی آن است که در اثر انقباض ریزرشته‌ها بوجود می‌آید، ولی ریزلوله‌ها به این جریان جهت می‌دهند.



img/daneshnameh_up/7/78/سلول.jpg

روش مشاهده سلول گیاهی

ساده‌ترین راه مشاهده سلول گیاهی ، مطالعه سلولهای اپیدرم فلس پیاز است. اپیدرم فلس پیاز در زیر میکروسکوپ با بزرگنمایی ضعیف به صورت سلولهای چند وجهی کشیده‌ای است که بطور منظم که هم قرار داشته و بهم چسبیده‌اند. چنانچه این اپیدرم را با محلول رقیق یدیدوره آغشته سازیم هسته سلولها بطور محسوسی مشخص می‌گردد. در هسته یک یا دو هستک به صورت نقاط روشن دیده می‌شود. علاوه بر هسته در داخل سلولها واکوئل یا (حفره‌های سیتوپلاسمی) نیز وجود دارد که در ابتدا کوچک و پراکنده هستند و با رشد سلول بهم ملحق شده ، حفره‌هایی واحد و بزرگ را تشکیل می‌دهند.

در سلولهای پیر و مسن که واکوئلها قسمت اعظم فضای درونی آنها را فرا می‌گیرند هسته به گوشه‌ای رانده شده ، سایر محتویات سلول به صورت ورقه نازک در اطراف واکوئل مرکزی چسبیده به غشا باقی می‌مانند. به علت چسبندگی و یکی بودن غشای سیتوپلاسمی با غشای سلولزی لذا غشای سیتوپلاسمی بطور عادی قابل مشاهده نیست ولی با اضافه کردن چند قطره محلول آب و نمک 20 درصد و ایجاد کیفیت پلاسمولیز غشای سلولی از غشای سلولزی جدا و قابل رویت می‌گردد.

دیواره یاخته‌ای

در پیرامون اغلب یاخته‌های گیاهی و بعضی از یاخته‌های جانوری ، دیواره‌ای به نام دیواره یاخته‌ای وجود دارد. دیواره یاخته‌ای در یاخته‌های گیاهان ساختار نسبتا سخت سلولزی دارد و نوعی اسکلت بیرونی را ایجاد می‌کند که به این یاخته‌ها شکل هندسی و نسبتا ثابتی می‌دهد. این دیواره که دیواره نخستین نامیده می‌شود، بوسیله پروتوپلاسم زنده یاخته ایجاد می‌شود و وجود آن اساسی‌ترین وجه تمایز بین گیاهان و جانوران است. دیواره بین دو یاخته شامل شامل سه بخش است: هر یک از دو یاخته مجاور هم ، دیواره نخستین را تولید می‌کند و بین آن دو ، لایه بین یاخته‌ای به نام تیغه میانی مشترک بین دو یاخته وجود دارد.

جنس تیغه میانی از ترکیبات پکتینی ، مانند پکتین ، است. در نتیجه افزایش سن یاخته ، ممکن است مواد دیگری ساخته شوند و از سمت داخل یاخته به صورت لایه‌ای روی دیواره نخستین قرار بگیرند که دیواره دومین یا پسین نام دارد. ارتباط بین دو یاخته از راه پلاسمودسمها صورت می‌گیرد. پلاسمودسمها در دیواره‌های نخستین در سوراخهای ریز دیواره ، جایی که دیواره فاقد تیغه میانی است، بوجود می‌آیند و سیتوپلاسم از آن محلها از یاخته‌ای به یاخته دیگر جریان می‌یابد.

غشای سلولی

غشای سیتوپلاسمی از یک لایه دو مولکولی (دو ردیفی) فسفولیپید ساخته شده که هر مولکول آن شامل یک سر آب دوست و یک دم آب گریز است. استقرار این دو ردیف مولکول در مقابل یکدیگر طوری است که دمهای آب گریز به طرف داخل و در مقابل یکدیگر و سرهای آب دوست به طرف خارج قرار گرفته‌اند. مولکولهای پروتئین در سطح بیرونی یا درونی و یا در تمام غشا وجود دارند. نقش غشای سیتوپلاسمی حفظ تراوایی انتخابی است. این غشا چون سدی نیمه تروا عمل می‌کند، نیمه تراوا بودن غشا عامل اصلی در نقش آن است.

img/daneshnameh_up/1/12/28.jpg

سیتوپلاسم

سیتوپلاسم شامل تشکیلات یاخته‌ای است که ساختاری نیمه شفاف ، بی‌شکل و تقریبا یکنواخت دارد و خاصیت شکست نور در آن کمی بیش از آب است. سیتوپلاسم پس از مرگ یاخته با رنگهای اسیدی آنیلین رنگ می‌گیرد، یعنی اسیدوفیل است. برعکس ، سیتوپلاسم زنده تقریبا خنثی است. زمینه سیتوپلاسم را هیالوپلاسم گویند. در هیالوپلاسم دو دسته عناصر به حالت شناور وجود دارند: یک دسته ضمایم دائمی مانند میتوکندریها ، پلاستها ، دستگاه گلژی و غیره که اندامک نامیده می‌شوند و دسته دیگر مواد غیر دائمی حاصل از اعمال زیست شیمیایی داخل هیالوپلاسم به نام اجسام ضمیمه هستند.

در هر حال محدوده هیالوپلاسم از طرف داخل ، غشای هسته و از طرف خارج ، غشای سیتوپلاسمی یاخته است. اندامکها عبارتند از: هسته ، میتوکندری ، شبکه آندوپلاسمی ، دستگاه گلژی ، ریزلوله‌ها و ریزرشته‌ها ، لیزوزوم‌ها ، واکوئلها و پلاستها. ذرات دیگری نیز در سیتوپلاسم دیده می‌شوند که از اندامکها کوچکترند و غشا ندارند و ریبوزوم نام دارند. اگر چه ریبوزومها غشا ندارد و اندامک به شمار نمی‌آیند، اما اهمیت زیادی در سوخت و ساز یاخته دارند. سیتوپلاسم در تبادلات یاخته ، مراحل مختلف سوخت و ساز و همچنین جنبشهای سیتوپلاسمی که ممکن است چرخشی و یا موضعی باشد، نقش دارد.

ریبوزومها

ریبوزومها ذرات کروی کوچکی هستند که به صورت آزاد یا روی شبکه‌ آندوپلاسمی درون سیتوپلاسم دیده می‌شوند. با استفاده از رادیوایزوتوپها توانسته‌اند محل تشکیل اجزای ریبوزوم را تعیین کنند. بدین سان معلوم شده که RNA ریبوزومی در هستک ساخته می‌شود و از آنجا به سیتوپلاسم منتقل می‌گردد. دو بخش ریبوزوم پس از ساخته شدن به یکدیگر می‌پیوندند و ریبوزوم کامل را بوجود می‌آورند. نقش اصلی ریبوزوم‌ها شرکت در ساختن پروتئین‌ها است، یعنی جایگاه ساخت پروتئین هستند.

شبکه آندوپلاسمی

شبکه آندوپلاسمی متشکل از لوله‌های تو خالی است. در برش به صورت مجاری ظریف غشایی توخالی ، با شاخه‌های فراوان و مرتبط با یکدیگر و یا به شکل مخازن پهن و بیش متراکم و پراکنده در تمام سیتوپلاسم مشاهده می‌شود. به بسیاری از نقاط دیواره بیرونی شبکه آندوپلاسمی ، تعداد فراوانی دانه‌های ریبوزوم متصل‌اند و به همین دلیل به دو صورت دانه‌دار و بدون دانه یافت می‌شوند: شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار یا ناصاف که واجد ریبوزوم بوده و شبکه آندوپلاسمی بدون دانه یا صاف که فاقد ریبوزوم است. نقش شبکه آندوپلاسمی ، ذخیره و هدایت بعضی مواد درون یاخته و شرکت در تشکیل دیواره سلولزی یاخته و ایجاد ارتباط بین یاخته‌ها است.

دستگاه گلژی

دستگاه گلژی از واحهایی به نام تشکیل شده است. دیکتیوزومها سیستمهای غشایی ویژه‌ای هستند که از روی هم قرار گرفتن 5 تا 15 کیسه گرد و تخت با وزیکولهایی در لبه آنها تشکیل شده‌اند. هر کیسه را سیسترنا می‌نامند. دیکتیوزوم‌ها در بسته بندی پروتئین نقش دارند.

میکروبادیها

میکروبادیها وزیکولهایی هستند که از دیکتیوزومها جدا می‌شوند و خود اندامکهای ویژه‌ای را پدید می‌آورند. اینها ذرات کروی کوچکی هستند که در پیرامون آنها فقط یک غشا وجود دارد. میکروبادیها شامل پراکسی زوم و گلی اکسی زوم هستند.

لیزوزوم‌ها

لیزوزومها نیز از دیکتیوزوم‌ها جدا شده و خود اندامکهای ویژه‌ای را پدید می‌آورند و اندامکهایی به اندازه میتوکندریها و یا کوچکتر از آنها هستند که حاوی آنزیم‌های گوناگون می‌باشند و نقش آنها تجزیه سریع مولکولهای درشت و گوارش مواد هنگام تمایز یاخته‌ای است.

واکوئلها

بخش اعظم فضای یاخته‌های بالغ را واکوئل اشغال می‌کند که به صورت حفره یا کیسه‌ای است که غشایی به نام تونوپلاست آن را از سیتوپلاسم جدا می‌کند. درون واکوئل را مایعی به نام شیره واکوئلی پر کرده است. واکوئلها محل ذخیره آب و مواد آلی و کانی و همچنین تجمع مواد زاید سیتوپلاسم هستند.

میتوکندری

میتوکندریها ذرات ریزی هستند که به شکل کروی ، یا میله‌ای و یا رشته‌ای دیده می‌شوند و دارای دو غشا هستند: غشای بیرونی آنها صاف و غشای درونی به صورت چین خورده است. نقش میتوکندری ، تنفس است و ضمنا میتوکندری ، منبع انرژی می‌باشد. آنزیمهای تنفسی موجود در سطح غشای درونی آنها موجب شکستن مولکولهای گلوکز و اسیدهای آمینه و چربیها می‌شود و در نتیجه انرژی آزاد می‌گردد.

پلاستها

پلاستها را بر اساس رنگدانه‌هایی که ذخیره می‌کنند، به سه گروه کلروپلاست ، کروموپلاست و لوکوپلاست تقسیم می‌کنند. کلروپلاستها عموما قرصی شکل بوده و به علت دارا بودن کلروفیل ، سبز رنگ هستند. این اندامک غشایی دو لایه‌ای دارد. بخش درونی کلروپلاست شامل دو سیستم لایه‌ای و ماده دربرگیرنده این دو سیستم یعنی ماده زمینه‌ای یا دانه‌دار است. سیستم لایه‌ای دو بخش دارد: بخشی که گرانومها را تشکیل می‌دهد و بخش دیگری که آنها را بهم متصل می‌کند.

بخش درونی گرانوم به صورت کیسه‌های پهن شده‌ای مرتب شده‌اند و تیلاکوئید نام دارند و محل کلروفیلها هستند. نقش کلروپلاستها فتوسنتز است. لوکوپلاستها پلاستهای بی‌رنگی هستند که در یاخته‌های بشره و دیگر بافتهای بی‌رنگ وجود دارند. بعضی نشاسته ذخیره کرده و آمیلوپلاست نام دارند. گروه سوم پلاستها ، رنگدانه‌های زرد یا قرمزی داشته و کروموپلاست نامیده می‌شوند.

هسته

هسته از غشا و شیره هسته و دانه‌های کروماتین و یک یا دو هستک تشکیل شده است. DNA و RNA در هسته و میتوکندری و پلاست وجود دارند. هسته بزرگترین اندامک ساختار درونی یاخته‌های یوکاریوت است. اندازه نسبی هسته بر حسب سن و نوع یاخته فرق می‌کند.

تفاوت یاخته‌های گیاهی و جانوری

برای تمایز یاخته‌های گیاهی و جانوری می‌توان تفاوتهای زیر را بررسی کرد:


  • تفاوتهای متابولیسمی
  • تفاوتهای ساختاری
  • تفاوتهای تقسیمی

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

کلروپلاست

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > زیست شناسی > علوم گیاهی > فیزیولوژی گیاهی
علوم طبیعت > زیست شناسی > زیست سلولی مولکولی > سلول شناسی
(cached)

مقدمه

کلروپلاست معمولا از میتوکندری بزرگتر است و شباهت زیادی به میتوکندری دارد و جایگاه فرآیند فتوسنتز می‌باشد. کلروپلاستها جز گروهی از اندامکها هستند که این اندامکها پلاستید نام دارند. پلاستیدها در کلیه سلولهای گیاهی یافت می‌شوند و شامل اتیوپلاست ، کلروپلاست ، کروموپلاست ، آمیلوپلاست و الایوپلاست هستند.

وجه مشترک تمام پلاستیدها این است که تمام آنها از اندامک کوچک اولیه‌ای به نام پروپلاستید ایجاد می‌شوند. پروپلاستید که پیش ساز کلیه پلاستیدها است. بسته به بافت گیاه و پیامهای محیطی به انواع گوناگون پلاستها تمایز پیدا می‌کند. کلروپلاست تنها پلاستیدی است که کلروفیل دارد و عمل فتوسنتز را انجام می‌دهد.



تصویر

تاریخچه

کلروپلاستها به دلیل رنگ داشتن رنگ سبز از اولین اندامکهایی هستند که در یاخته‌های گیاهی نظر پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند. ووشر در سال 1803 رده بندی جلبکهای رشته‌ای آب شیرین را بر بنای شکل ذرات سبز موجود در آنها قرار داد و آنها را به کونفروهای مارپیچی ، ستاره‌ای و لوله‌ای تقسیم کرد. در جلبکها کلروپلاستها ساختمان ساده‌تری دارند و اغلب آنهارا کروماتوفور می‌نامند. در گیاهان پیشرفته و عده‌ای از جلبکهای سرخ و قهوه‌ای کلروپلاستها کروی ، بیضوی و یا اغلب عدسی شکل هستند.

اندازه کلروپلاست

کلروپلاستها اندازه بسیار متفاوتی دارند. طول آنها از حدود 2 تا بیش از 30 میکرون می‌رسد. در گیاهان پیشرفته طول کلروپلاستها 3 تا 10 میکرومتر ، عرض آنها 1 تا 3 و ضخامتشان 1 تا 2 میکرومتر است. اندازه کلروپلاست به ویژگیهای وراثتی ، سن یاخته و دیگر ویژگیهای فیزیولوژیکی یاخته وابسته است. یاخته‌های پلی پلوئید کلروپلاستهای درشت‌تری از یاخته‌های دیپلوئید دارند.

رنگ کلروپلاست

کلروپلاستها به دلیل داشتن کلروفیل اغلب سبز رنگ هستند اما در برخی شرایط فیزیولوژیکی یا بر حسب نوع یاخته و میزان نسبی رنگیزه‌های غیر کلروفیلی ممکن است به رنگهای دیگری دیده شوند. در جلبکهای قهوه‌ای و قرمز ، رنگ سبز کلروفیل بوسیله سایر رنگیزه‌ها پوشیده شده است.



تصویر

تعداد و محل کلروپلاست

تعداد کلروپلاست بر حسب نوع یاخته ، گونه گیاهی و سن یاخته تغییر می‌کند. تعداد کلروپلاستها در هر میلیمتر مربع برگ کرچک به حدود 400 هزار می‌رسد و یک درخت ممکن است تا 1012 عدد کلروپلاست داشته باشد. کلروپلاستها در یاخته‌های جلبکها و گیاهان مختلف در بخشهای مختلف یاخته قرار می‌گیرند. بطور معمول در بخشهای کناری یاخته که امکان دریافت نور بیشتر است فراوانی بیشتری دارند.


در ساختمان کلروپلاستها سه بخش اصلی شامل پوشش پلاستی ، ماده زمینه‌ای یا استروما و ساختمانهای غشایی درونی قابل تشخیص است.

پوشش پلاستی

غشای خارجی

غشای خارجی کلروپلاست ضخامت متوسط حدود 60 آنگستروم دارد و از نوع غشاهای زیستی واحد است. این غشا صاف است، ریبوزوم ندارد و سد بین سیتوزول و درون پلاست است.

اطاق خارجی

اطاق خارجی یا فضای بین دو غشا وسعت متوسط حدود 100 تا 200 آنگستروم دارد و از مایعی دارای آب ، ترکیبات مختلف آلی ، مقدار کمی نمکهای کانی و یونهای حاصل از آنها پر شده است.

غشای داخلی

این غشا ویژگیهای عمومی شبیه غشای خارجی دارد. ضخامت متوسط آن حدود 60 آنگستروم است. گرچه غشای داخلی می‌تواند چین خوردگیهایی را به درون پلاست داشته باشد. اما نظریه کنونی بر این است که سیستمهای غشایی درونی کلروپلاست اساسا مستقل از غشای داخلی است.

اطاق داخلی

ماده زمینه‌ای یا استروما اطاق داخلی کلروپلاست را پر کرده است. در استروما اجزای قابل رویت با میکروسکوپ الکترونی مانند سیستم غشاهای درونی ، مولکولهای DNA مشابه با پروکاریوتها ، ریبوزومهای از نوع 70s به حالت منفرد یا پلی‌زوم. در استروما اغلب ذرات نشاسته نیز وجود دارد. استروما دارای آنزیمهای مختلف از جمله آنزیمهای واکنشهای مرحله تاریکی فتوسنتز و آنزیمهای لازم برای بیوسنتز پروتئینهاست.



تصویر

سیستم غشایی درون کلروپلاست

در استرومای کلروپلاستها ساختمانهای غشایی زیادی وجود دارند که مقدار آنها و نوع آرایششان به حسب نوع گیاه و ویژگیهای فیزیولوژیکی یاخته‌ها متفاوت است. این ساختمانها تیلاکوئید نام دارند. این غشاها با سازمان یافتگی بسیار ویژه خود جایگاه انجام واکنشهای مرحله نوری فتوسنتز هستند.در روی این غشاها رنگیزه‌های نوری یافت می‌شود.

کلروپلاست جایگاه فتوسنتز

فتوسنتز فرایندی است که در گیاهان سبز برای تولید مواد غذایی بکار می‌رود که با استفاده از دی‌اکسید کربن و نور خورشید انجام می‌شود. فتوسنتز شامل دو سری واکنش وابسته به نور و غیر وابسته به نور است. واکنشهای غیر وابسته به نور یا واکنشهای تاریکی در استرومای کلروپلاست صورت می‌گیرد و طی آن انرژی شیمیایی لازم برای انجام واکنشهای مرحله نوری تامین می‌شود. این مرحله در بیشتر گیاهان در شب انجام می‌شود. در واکنشهای مرحله نوری با استفاده از دی‌اکسید کربن و نور خورشید انواع مختلف کربوهیدراتها ساخته می‌شود.

ژنوم کلروپلاست

کلروپلاست مانند میتوکندری DNA دارد و در آن همانند سازی ، رونویسی و پروتئین سازی مستقل از هسته صورت می‌گیرد. این فرایندها در بستره کلروپلاست انجام می‌گیرد. به نظر می‌رسد DNA کلروپلاستها مانند DNA میتوکندریها به غشای داخلی کلروپلاست چسبیده‌اند. اندازه ژنوم کلروپلاست در تمام گیاهان مشابه است. DNA کلروپلاستها ملکولهایی حلقوی هستند. ژنوم کلروپلاست 120 ژن دارد و محصولات شناخته شده آنها شامل RNA‌های ریبوزومی ، tRNAها ، برخی زیر واحدهای RNA پلی‌مراز ، برخی از پروتئینهای ریبوزومی و تعدادی از آنزیمهایی است که در فتوسنتز نقش دارند.

کلروپلاست‌زایی

کلروپلاست از تمایز پلاست اولیه و اتیوپلاست بوجود می‌آید. کلروپلاست مثل میتوکندری طی چرخه سلول بزرگ می‌شود و تقسیم دوتایی پیدا می‌کند. صفاتی که توسط DNA کلروپلاست تعیین می‌شوند، مانند وجود رنگدانه‌های عمل کننده در فتوسنتز در 3/2 گیاهای عالی از وراثت سیتوپلاسمی تبعیت می‌کنند و توارث اکثرا دو والدی می‌باشد. به عنوان مثال از آمیزش گیاه نر و ماده‌ای که یکی کلروپلاست سالم و دیگری کلروپلاست معیوب دارد، گیاهانی حاصل می‌شوند که برگهای آنها دارای لکه‌های سبز و سفید هستند، لکه‌های سبز مربوط به کلروپلاست سالم است، در حالی که لکه‌های سفید مربوط به کلروپلاست معیوب هستند.



تصویر

القای پلاست اولیه توسط نور و مراحل تمایز آن به کلروپلاست بالغ

  1. پلاست اولیه در سلولی که به تاریکی عادت دارد فقط غشای خارجی و داخلی دارد.

  2. در اثر مجاورت با نور ، کلروفیل ، فسفو لیپیدها ، بستره کلروپلاست و پروتئینهای تیلاکوئیدی ساخته می‌شوند و وزیکولهای کوچک از غشای داخلی جوانه می‌زنند.

  3. با بزرگ شدن پلاستها ، بعضی از وزیکولهای گرد ادغام می‌شوند و وزیکولهای پهن تیلاکوئیدی را تشکیل می‌دهند.

  4. در مراحل آخر تمایز کلروپلاست ، بعضی از وزیکولهای تیلاکوئیدی روی هم انباشته می‌شوند و گرانا (جمع گرانوم) را بوجود می‌آورند.

تکامل پلاستها از موجودات ابتدایی

از موجودات ابتدایی یا باکتریهای فتوسنتز کننده تکامل ساختارهای پلاستی در سه جهت انجام گرفته است.
  • گسترش سطح نسبت به حجم که بخصوص برای کسب انرژی نورانی مناسب است.

  • گزینش انواع مختلفی از رنگیزه‌های پذیرنده نور ، تشکیل گیرنده‌های نوری بسیار مختلف را امکان پذیر می‌سازد.

  • تخصصی شدن اعمالی که منجر به تغییر ترکیب و ساختمان پلاست شده و موجب تولید انواع مختلف پلاستهای عمل کننده شده است که می‌توانند به یکدیگر تبدیل شوند.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

میتوکندری

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > زیست شناسی > زیست سلولی مولکولی > سلول شناسی
(cached)


نام میتوکندری ترکیبی است از دو کلمه یونانی Mito به معنای رشته و Chandrion به معنی دانه. چون این اندامک اغلب رشته‌ای یا به صورت دانه‌های کوچک در سیتوپلاسم همه سلولهای یوکاریوتی وجود دارد.

نگاه کلی

میتوکندریها در تمام سلولها دارای تنفس هوازی به جز در باکتریها که آنزیمهای تنفسی آنها در غشای سیتوپلاسمی جایگزین شده‌اند وجود دارند. این اندامکها ، نوعی دستگاه انتقال انرژی هستند که موجب می‌شوند انرژی شیمیایی موجود در مواد غذایی با عمل فسفوریلاسیون اکسیداتیو ، به صورت پیوندهای پرانرژی فسفات (ATP) ذخیره شود.

تاریخچه

اولین بررسیهای انجام شده بر روی میتوکندریها ، در سال 1894 بوسیله آلتمن صورت گرفت که آنها را بیوپلاست یا جایگاههای زنده نامید. و نظر داد که بین واکنشهای اکسایش و کاهش سلول و میتوکندری وابستگی وجود دارد. در سال (1897) بتدا با بررسیهای بیشتر آنها را میتوکندری نامید و در 1900 ، میکائیلیس به کمک معرف رنگی سبز ژانوس میتوکندری را در سلولهای زنده مشاهده کرد. واربورگ در سال 1913 آنزیمهای تنفسی را در این اندامک نشان داد. سرانجام برای اولین بار ، در سال 1934 ، بنسلی و هر ، توانستند آنها را از سلولهای کبدی جدا کرده و بعد آن بررسیهای بیشتر و عملی‌تر روی آن صورت گرفت.



تصویر

شکل و اندازه میتوکندری و تغییرات آنها

شکل

شکل میتوکندریها متغیر اما اغلب رشته‌ای یا دانه‌ای می‌باشند. میتوکندریها در برخی مراحل عمل خود می‌توانند به شکلهای دیگری درآیند. مثلا ، یک میتوکندری طویل ممکن است در یک انتهای خود متورم شده و یه صورتی شبیه گرز درآید. (مثلا در سلولهای کبدی چند ساعت بعد ورود غذا) یا ممکن است میان تهی شده و شکلی شبیه راکت تنیس به خود بگیرد. گاهی میتوکندریها حفره مانند شده و دارای بخش مرکزی روشنی می‌شود. اما بعد از مدتی ، تمام این تغییرات به حالت اول برمی‌گردد.

اندازه

ابعاد میتوکندریها نیز متغیر است و در بیشتر سلولها ضخامت آنها 50µm و طول تا 7µm می‌رسد. اما متناسب با شرایط محیطی و نیز مرحله عمل سلول ، فرق خواهد کرد. در سلولهایی که هم نوع هستند یا دارای عمل مشترک می‌باشند دارای اندازه ثابت می‌باشند.

ساختمان میتوکندری

غشای خارجی

حدود 75 - 60 آنگستروم ضخامت دارد و از نوع غشاهای زیستی با ساختمان سه لایه‌ای می‌باشد. این غشا صاف و فاقد چین خوردگی است و هیچ ریبوزومی به آن نچسبیده، گاهی توسط شبکه آندوپلاسمی احاطه می‌شود اما هیچگاه پیوستگی بین این دو دیده نشده است.

اطاق خارجی

زیر غشای خارجی ، فضایی در حدود 200- 100 آنگستروم وجود دارد که به آن اطاق خارجی گفته می‌شود. که شامل دو بخش است: فضای بین دو غشا و فضای درون تاجها یا کریستاها یا کرتها. اما در برخی جاها غشای داخلی و خارجی بهم چسبیده و اندازه این فضا تقریبا صفر می‌شود. در این مناطق در مجاورت دو غشا ، تراکمی از ریبوزومهای سیتوپلاسمی دیده می‌شود. به خاطر همین در نظر گرفته شده که این مناطق ، محل عبور پروتئینهای مورد نیاز از سیتوزول به میتوکندری می‌باشند. در این اطاق ، ترکیباتی مثل آب ، نمکهای کانی و یونها ، پروتئینها ، قندها ، و چربیها SO2 ، O2 ، ATP و ADP وجود دارند. مقدار آب ، بر اندازه کریستاها و در نتیجه بر ساخت ATP تاثیر گذار است.

غشای داخلی

ضخامتش مثل غشای خارجی است اما ترکیب شیمیای آن فرق می‌کند. دارای چین‌خوردگیهای فراوانی است که به چینها ، تاج یا کریستا گفته می‌شود. این چینها برخلاف سلولهای گیاهی ، در سلولهای جانوری منظم قرار گرفته‌اند.

اطاق داخلی

فضای درونی میتوکندری که بوسیله غشای داخلی دربرگرفته شده، اطاق داخلی گویند. که از ماده زمینه‌ای با بستره دربر گرفته شده است که ترکیب و ویژگیهای کلی آن ، شبیه سیتوزول می‌باشد و دارای آنزیمهای خاص و ریبوزوم خاص خود (70S شبیه سلولهای پروکاریوتی) می‌باشد. تعداد DNA ، بر حسب نوع و سن سلول فرق می‌کند و مثل پروکاریوتها ، دارای سیتوزین و گوانین زیادی است در نتیجه در مقابل گرما مقاوم می‌باشد.



تصویر

ژنوم میتوکندری

بررسیها نشان می‌دهد که DNA سازی در میتوکندری صورت می‌گیرد. طبق این بررسی به وجود DNA در میتوکندری پی می‌بریم. علاوه بر همانند سازی RNA و DNA سازی ، پروتئین سازی هم در میتوکندری صورت می‌گیرد. این فراینده توسط آنزیمها و ملکولهای خاص خود اندامک صورت می‌گیرد. DNA میتوکندری اغلب موجودات حلقوی است. جایگاه DNA در ماده زمینه میتوکندری و بعضی مواقع چسبیده به غشای داخلی میتوکندری است. ژنوم میتوکندری سلولهای اغلب جانوران از 20 - 15 هزار جفت نوکلئوتید تشکیل یافته است و ژنوم میتوکندری در پستانداران حدود 105 برابر کوچکتر از ژنوم هسته‌ای است.

محصولاتی که توسط DNA میتوکندری رمز می‌شوند شامل RNAهای ریبوزومی میتوکندری tRNA ها و برخی از پروتئینهای مسیر تنفس می‌باشد. بعضی از پروتئینهای میتوکندری نیز در هسته رمز می‌شوند و پس از ساخته شدن در سیتوزول وارد اندامک می‌شوند. مثال مفروض از صفتی که توسط ژنوم میتوکندری تعیین می‌شود، جهت پیچش صدف در حلزون است که از وراثت سیتوپلاسمی تبعیت می‌کند. در حقیقت این صفات توسط ژنوم میتوکندری که همراه میتوکندری‌های موجود در سیتوپلاسم وارد سلول تخم می‌شوند، انتقال می‌یابد و توارث به صورت تک والدی در اکثر آنها می‌باشد.

نقش زیستی میتوکندری

تنفس هوازی سلولها

تمام مواد انرژی‌زا ، ضمن تغییرات متابولیکی درون سیتوپلاسمی با واسطه ناقلین اختصاصی به بستره میتوکندری می‌رسد. گلوکز بعد از تبدیل به استیل کو آنزیم A طی گلیکولیز به میتوکندری وارد می‌شود تا در چرخه کربس استفاده شود و اسیدهای چرب بوسیله کارنی تین به داخل میتوکندری حمل شده که اینها هم سرانجام به استیل کو آنزیم A تبدیل می‌شوند. اسیدهای آمینه بعد از ورود به بستره به استیل کو آنزیم A تبدیل می‌شوند.

با انجام هر چرخه کربس که با استفاده از یک استیل کوآنزیم A در بستره میتوکندری آغاز می‌شود، علاوه بر CO2 و H2O سه مولکول نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید و یک مولکول FADH2 و یک مولکول GTP تولید می‌شود. این ناقلین انرژی در زنجیره انتقال الکترون استفاده شده و موجب تولید ATP می‌شوند.

سنتز اسیدهای چرب

یکی از راههای تولید اسید چرب ، سیستم میتوکندریایی می‌باشد که عکس اکسیداسیون یا تجزیه آنها می‌باشد.

دخالت میتوکندری در گوارش چربیها

در هنگام گرسنگی ، میتوکندریها به طرف ذرات چربی حرکت کرده و روی ذرات چرب خم شده و آنزیمهای میتوکندریایی شروع به هضم چربی و آزادسازی انرژی می‌کنند.

ذخیره و تجمع مواد در میتوکندریها

میتوکندریها می‌توانند در اطاق داخلی خود مواد مختلف را انباشته کنند که این مواد عبارتند از: ترکیبات آهن‌دار ، چربیها ، پروتئینها ، کاتیونها و آب. در اثر ذخیره این مواد ، میتوکندریها اغلب به حالت یک غشایی و شبیه باکتریهای کوچک دیده می‌شوند و به تدریج ، کریستاها محو می‌شوند اما بعد از حذف این مواد ، دوباره همه به حالت اول برمی‌گردد.

محل میتوکندریها در سلول

اغلب در اطراف هسته دیده می‌شوند اما در شرایط مرضی در حواشی سیتوپلاسم ظاهر می‌شوند. این پراکنش ، تحت تاثیر مقدار گلیکوژن و اسید چرب می‌تواند قرار بگیرد. در طول میتوز میتوکندریها در مجاورت دوک جمع می‌شوند و وقتی تقسیم پایان می‌یابد، در دو سلول دختر ، پراکنش تقریبا یکسانی پیدا می‌کند. پراکنش میتوکندریها را می‌توان بر حسب عمل آنها از نظر تامین انرژی ، مطرح کرد که میتوکندریها در داخل سلولها جابجا شده و خود را به جایی که نیاز به ATP بیشتر است می‌رسانند.



تصویر

تعداد میتوکندریها در سلول

تشخیص ارزش میتوکندریایی یک سلول دشوار است. اما اغلب بر حسب نوع سلول مرحله عمل سلول متفاوت می‌باشد. در یک سلول معمولی کبد بیشترین تعداد و در حدود 1000 تا 1600 عدد وجود دارد که در اثر تحلیل رفتن سلول و نیز سرطانی شدن آن کاهش می‌یابد. و در مقابل ، تعداد میتوکندری در بافت لنفی ، خیلی کمتر است. در سلولهای گیاهی ، کمتر از جانوری می‌باشد چون بسیاری از اعمال میتوکندریها ، بوسیله کلروپلاست انجام می‌شود.

منشا میتوکندری

دو نظریه بیان شده است: یکی اینکه میتوکندریها ممکن است از قالبهای ساده‌تری ساخته شوند (تشکیل Denovo) و دیگر اینکه میتوکندریهای جدید از تقسیم میتوکندریهای قبلی بوجود می‌آیند. به این صورت که تعداد آنها ، در طول میتوز و نیز در اینترفاز افزایش یافته و بعد بین دو سلول دختر ، پراکنش می یابند.

خاستگاه پروکاریوتی میتوکندری

فرضیه‌ای در این صدد مطرح شده است که: در گذشته بسیار دو ر، جو زمین فاقد اکسیژن بوده و جاندارانی که در آن زمان می‌زیسته‌اند بیهوازی بودند. با گذشت زمان و ضمن واکنشهای شیمیایی ، جو زمین دارای اکسیژن شده و به تدریج جانداران آن زمان و بویژه پروکاریوتها به علت ساختمان ساده خود ، هوازی شده‌اند. بعدها این پروکاریوتها هوازی شده ، توسط سلولهای یوکاریوتی بلعیده شدند و از این همزیستی سلولهای یوکاریوتی هوازی ایجاد شدند. پس اجداد میتوکندری براساس این فرضیه ، باکتریها می‌باشند.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

دید کلی

گیاهان و سایر جانداران موقعی می‌توانند به زندگی ادامه دهند که قدرت تجزیه مولکولهای پیچیده مواد آلی (غذا) و استفاده از انرژی اندوخته شده در آنها را دارا باشند. عمل اکسیداسیون مواد آلی که منتهی به آزاد شدن انرژی می‌شود، مستلزم جذب اکسیژن از راه منافذ روی برگ ، ساقه و ریشه گیاه است. بنابراین تظاهرات خارجی تنفس عبارت است از: جذب و دفع یعنی مبادلات گازی بین گیاه و محیط.

در برابر فتوسنتز که به ساخته شدن مواد آلی منتهی می‌شود، تنفس قرار دارد که طی آن مولکولهای حاصل از عمل فتوسنتز شکسته شده و انرژی حاصل از آنها صرف فعالیتهای حیاتی مانند ساختن برخی مواد ، جذب و شناسایی مواد محلول ، جنبشهای سیتوپلاسمی و جنبش اندامهای گیاهی ، بوجود آمدن پتانسیل الکتریکی و بطور کلی رشد و نمو می‌شود. در فرایند کاتابولیزم (Catabolism) سه فرایند جداگانه بحث می‌شود: تنفس (Respiration) ، تخمیر (Fermentation) و تنفس نوری (Photorespiration) که مورد آخر مخصوص گیاهان است.

تنفس

ما می‌توانیم آنچه که در سلولهای جانوری و گیاهی به هنگام تنفس اتفاق می‌افتد، تحت فرمول کلی زیر نشان دهیم:



تنفس در سلولهایی صورت می‌گیرد که در شرایط هوازی قرار بگیرند. در جریان تنفس 3 گروه مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند: کربوهیدراتها ، پروتئین‌ها و چربی‌ها. تنفس عمدتا در میتوکندری‌ها صورت می‌گیرد که شامل سه مرحله است:





تصویر

  • مرحله اول تنفس در سیتوپلاسم سلولها صورت می‌گیرد. این مرحله گلیکولیز نامیده می‌شود که طی آن قند 6 کربنی مانند گلوکز شکسته شده و به دو مولکول 3 کربنی بنام اسید پیروویک تبدیل می‌شود.

  • مرحله دوم واکنشها در ماتریکس میتوکندری اتفاق می‌افتد که با حضور اسید پیروویک است. این واکنشها به صورت چرخه‌ای انجام می‌شوند که چرخه کربس نامیده می‌شود، در هر چرخه یک مولکول اسید پیروویک به 3 مولکول تبدیل شده و انرژی حاصل از شکسته شدن آن در ناقلهای انرژی مانند و ، ذخیره می‌شود.

  • مرحله سوم واکنشهای تنفس در غشای میتوکندری انجام می‌شود که دارای سیستم ناقل الکترون است. بدین ترتیب که در اول زنجیره ناقلهای انرژی ، الکترون از دست داده و گیرنده نهایی این الکترونها ، اکسیژن () است که در این فرایند انرژی به صورت ATP (آدنوزین تری فسفات) در می‌آید که انرژی قابل استفاده برای تمام اعمال سلولی است.

تبادل گازها در بخشهای مختلف گیاه

در گیاهان اندامهای ویژه‌ای جهت رساندن اکسیژن به سلولها و انتقال دی‌اکسید کربن حاصل از تنفس آنها به خارج وجود ندارد. تبادل گازها از راه روزنه‌ها و عدسک‌ها ، انجام می‌شود. در بین سلولهای تشکیل دهنده اندامهای گیاه وجود حفرات کوچک و بزرگ و اتاقکهای زیر روزنه‌ای و سلولهای کروی با حفرات فراوان در زیر عدسک‌ها موجب می‌شوند که تبادلات گازی در گیاه به سهولت انجام شود. گازهای حاصل از فرایند فتوسنتز و تنفس برحسب قوانین انتشار گازها در گیاه بین اندامهای گیاه و محیط خارج مبادله می‌گردد.

در ریشه‌ها نیز عمل تنفس با استفاده از هوای موجود بین ذرات خاک انجام می‌شود و چنانچه برای مدت طولانی فضاهای موجود بین ذرات خاک از آب پر شود، بسیاری از گیاهان دچار خفگی ریشه شده و آثار آن پس از مدتی در بخش هوایی ظاهر می‌شود. از جمله این آثار بی رنگ شدن شاخه و برگهای نورسته ، ریزش اندامهای تولید مثلی و توقف در رشد گیاه است. در عده‌ای از گیاهان مردابی انشعاباتی از ریشه به خارج از آب در آمده تشکیل اندامهای تنفسی به نام شش ریشه‌ها را می‌دهند که برای تبادل هوا کمک موثری به شمار می‌آیند.



تصویر

شدت تنفس

تنفس به عنوان یک پدیده فیزیولوژیکی با تغییرات عواملی که آن را کنترل می‌کنند، تغییر می‌کند و دارای شدت است. می‌توان شدت آن را به صورتهای مختلف تعریف کرد. یکی از تعریفها به صورت زیر است:

مقدار اکسیژن جذب شده و یا دی‌اکسید کربن () دفع شده را در واحد زمان شدت تنفس گویند. امروزه از دستگاههای فیزیکی مانند آنالیز مادون قرمز برای اندازه گیری شدت تنفس استفاده می‌گردد. این دستگاه ، دستگاهی است که می‌تواند مقدار را اندازه بگیرد، زیرا که مولکولهای اشعه مادون قرمز را جذب می‌کنند، بنابراین با انجام تنفس ، مقدار در هوای خروجی افزایش می‌یابد و دستگاه جذب بیشتری را نشان می‌دهد.

شدت تنفس در گیاهان و در یک گیاه بر حسب اندامهای مختلف ، متفاوت است، ولی در هر حال در مقایسه با تنفس جانوران ، تنفس در گیاهان بسیار ضعیف است. در اندامهای در حال رشد و جوان و در دانه‌های در حال رویش ، میزان تنفس بالاست. همچنین در گلهای در حال باز شدن و بویژه در اندامهای تولید مثلی ، تنفس شدیدتر است.

اثر عوامل درونی و برونی در تنفس

فیزیولوژیستها در پاسخ به اینکه آیا میزان تنفس گیاه در تاریکی و در روشنایی نسبت به هم متفاوت است یا خیر ، آزمایشهای متعددی انجام داده‌اند، تا اینکه اخیرا مشخص شده که در بعضی از گیاهان ، روشنایی محرک افزایش تنفس است. به این پدیده ، تنفس نوری گفته می‌شود.


  • فرایند تنفس به شدت ، تحت تاثیر دمای محیط است، زیرا که در مراحل مختلف تجزیه قند ، آنزیمهایی دست‌اندرکارند و واکنشهای شیمیایی متعددی انجام می‌شود که همگی تحت تاثیر دمای محیط قرار دارند.

  • افزایش اکسیژن محیط موجب افزایش شدت تنفس است.

  • شدت تنفس بر حسب سن و نوع اندامهای مختلف گیاه ، متفاوت است.

  • افزایش رطوبت بویژه در دانه‌ها ، عامل بسیار مهمی در افزایش تنفس و در افزایش فعالیتهای گیاه است.

کسر تنفسی

اگر گازهای تنفسی گیاه را بطور دقیق بررسی کنیم، می‌بینیم که معمولا حجم دی‌اکسید کربن دفع شده از گیاه برابر حجم اکسیژن جذب شده نیست. نسبت بین این دو را کسر تنفسی می‌نامند. این کسر برحسب مراحل مختلف رویش و گل دادن گیاه متفاوت بوده و تا حدودی نوع ماده‌ای که در واکنشهای تنفسی تجزیه می‌شود را مشخص می‌سازد. در صورت تجزیه هیدراتهای کربن این کسر برابر یک می‌شود. در تجزیه مواد لیپیدی و پروتئینی و اسید مالیک به ترتیب در دو مورد اول کمتر از یک و در مورد آخر بیشتر از یک خواهد بود.

تنفس مقاوم به سیانید

می‌توان تنفس را بوسیله بعضی از مواد شیمیایی مختل کرد. این مواد شیمیایی به دو گروه تقسیم می‌شوند:


  • سموم تنفسی مانند یون سیانید و آزید . افزون بر این مونوکسید کربن موجب مسمومیت تنفسی می‌شود. برای اینکه این ترکیبات مانع انتقال الکترون به اکسیژن می‌شوند و در نتیجه ATP ساخته نمی‌شود.

  • گروه دوم مواد که در زنجیره انتقال الکترون در غشای میتوکندری تاثیر می‌گذارند، مانند دی نیترو فنل که در این مورد هم ATP ساخته نمی‌شود.

    تعدادی از ارگانیزمها مانند قارچها و جلبکها و بعضی از گیاهان وقتی تحت تاثیر یون سیانید قرار می‌گیرند، بلافاصله از بین می‌روند، ولی تعدادی از گیاهان نسبت به یون سیانید مقاوم هستند. برای اینکه این گیاهان دارای یک مسیر فرعی انتقال الکترون هستند که الکترون می‌تواند از این مسیر به اکسیژن منتقل شود.

    منتها در این مسیر ATP ساخته نمی‌شود و انرژی آزاد شده در تنفس به صورت گرما تلف می‌شود و این گونه در مقابل سیانید مقاومت می‌کنند. در بعضی گیاهان مطالعاتی صورت گرفته که نتیجه این بوده است که هنگام گرده افشانی این سیستم فرعی در گلها فعال است (بدون تاثیر سیانید)، مانند خانواده گل شیپوری که تحت تاثیر این تنفس ، ترکیبات معطر پراکنده می‌شود که این ترکیبها موجب جلب توجه حشرات گرده افشان می‌گردد.



img/daneshnameh_up/4/48/res.3.gif

آیا تنفس موجب کاهش عملکرد می‌شود؟

تنفس می‌تواند مقدار قابل توجهی از کربن تثبیت شده روزانه توسط فتوسنتز را مصرف نماید و این مقدار بجز تلفات ناشی از تنفس نوری است. تغییرات متابولیزم گیاه تا چه حد عملکرد محصولات زراعی را تحت تاثیر قرار می‌دهد؟ تنفس شامل دو بخش است: تنفس رشد که شامل عمل آوری کربن احیا شده به منظور تامین رشد گیاه جدید است و تنفس نگهداری که جزئی از تنفس لازم برای حفظ سلولهای بالغ در وضعیت حیاتی است. این فرایند بیش از 50 درصد کل جریان تنفسی را به خود اختصاص می‌دهد.

در راس تمام اینها ، مسیر چاره مقاوم به سیانید وجود دارد که مقادیر قابل توجهی از کربن احیا شده سلول را مصرف کرده و ظاهرا هیچ محصولی تولید نمی‌کند. برآوردهایی که از این مسیر در ریشه‌های گندم بدست آمده، نشانگر تلفاتی معادل 6 درصد عملکرد دانه نهایی از این طریق است. گرچه توان بالقوه افزایش عملکرد از طریق کاهش مقدار تنفس وجود دارد، لکن پیش از اعمال چنین تغییراتی ، درک بهتر جایگاهها و مکانیزمهای کنترل کننده تنفس لازم به نظر می‌رسد.

نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

ساقه( Stem) برخلاف جانوران ، گياهان قادرند بطور
نامحدودي رشد كنند. رشد طولي آنها به وسيله
مريستم هاي انتهايي ، و رشد قطري توسط ساير
مريستم ها انجام مي شود. ساقه در گياهان
معمولا برافراشته بوده و روي سطح خاك قرار مي
گيرد. در بعضي از گياهان مانند سرخس ها و
يا چمن هاي چند ساله اين سيستم ساقه اي
ممكن است بطور افقي زير يا در سطح زمين رشد
نمايد يا در ديگر گياهان ساقه ها ممكن است
خيلي كوتاه يا نامشخص باشند. در تعدادي از
گياهان، ساقه هاي تخصص يافته اي وجود دارند كه
جهت بالارفتن ، يا ذخيره آب و موادغذايي بكار
مي روند. شكل خارجي ساقه: ساقه اساسا تشكيل شده
از يك محور با برگهاي متصل به آن . برگها
ممكن است به شكل مارپيچي (آرايش متناوب) يا
به صورت جفت (آرايش متقابل) روي ساقه قرار
گيرند. برگها گاهي در دستجات سه تايي يا
بيشتر قرار مي گيرند و به آنها برگهاي فراهم
(آرايش فراهم) گفته مي شود. ناحيه يا منطقه اي
از ساقه كه برگها به آن متصل مي شوند گره
ناميده شده و منطقه اي از ساقه كه بين
گرهها قرار دارد ميان گره ناميده مي شود. يك
برگ معمولا داراي يك پهنك وسيع و يك پايه
بنام دمبرگ است كه به وسيله آن به ساقه
متصل است. در زاويه بين دمبرگ و ساقه، جوانه
اي به وجود مي آيد كه جوانه جانبي نام دارد.
جوانه هاي جانبي ممكن است ايجاد انشعاب نموده و
يا داراي بافتهايي باشند كه توليد گلهاي فصل
آينده را بكنند. بيشتر جوانه ها ولي نه همه
آنها به وسيله يك يا چندين فلس محافظت مي
شوند كه هنگام شروع رشد، مي افتند. در راس
هر ساقه ،يك جوانه انتهايي وجود دارد . جوانه
انتهايي معمولا شبيه جوانه جانبي است ولي كمي
بزرگتر از آن و بر خلاف جوانه جانبي،جوانه
انتهايي توليد انشعاب شاخه نمي كند اما به طور
معمول بافتهايي را توليد مي كند كه در طي
فصل رشد باعث رشد طولي ساقه مي شوند. فلسهاي
جوانه انتهايي هنگامي كه در بهار مي افتند اثر
يا زخمهايي را در اطراف شاخه ايجاد مي كنند.
سن يك ساقه را مي توان به وسيله شمارش تعداد
زخمهاي مربوط به فلسهاي جوانه تعيين نمود. منشا
و رشد ساقه: در راس هر ساقه يك مريستم
انتهايي وجود دارد. اين مريستم كه باعث افزايش
طول ساقه مي شود قبل از شروع فصل رشد در
حالت نهفتگي است و توسط فلسها و پيش برگها (
پريمورديوم ) محافظت مي شود. پيش برگها پس از
افتادن فلس ها و شروع رشد ، به برگهاي بالغ
تبديل مي شوند. مريستم انتهايي ساقه جنيني دانه
نيز تا قبل از رويش دانه در حال خواب است.
هنگامي كه يك جوانه باز مي شود و يا يك
دانه رويش مي كند ، سلولهاي مريستم انتهايي
وارد تقسيمات ميتوزي شده و بزودي سه مريستم
اوليه را ايجاد مي نمايد. خارجيترين اين مريستم
هاي اوليه كه پروتودرم مي باشد روپوست را مي
سازد. روپوست معمولا به ضخامت يك لايه سلول
است و به وسيله يك لايه نازك چربي بنام
كوتيكول محافظت مي شود. در بخش دروني تر
پروتودرم ، استوانه نازكي بنام پروكامبيوم وجود
دارد كه سلولهاي چوب و آبكش اوليه را توليد
مي كند. باقيمانده بافت مريستم ، مريستم زمينه
اي نام دارد كه توليد مغز ساقه و پوست (
cortex ) را بر عهده دارد كه از سلولهاي
پارانشيمي تشكيل شده اند. در گياهان چوبي
سلولهاي مغز ممكن است له شوند و يك استوانه
خالي( Pith) بر جا گذارند. همچنين در گياهان
چوبي ممكن است سلولهاي پوست نيز له شوند و
بتدريج سلولهاي ديگري جاي آنها را اشغال كند.
عمل عمده پارانشيم هاي مغز و پوست ، ذخيره
مواد غذايي بوده و در مواقعي كه حاوي
كلروپلاست باشند مواد غذايي توليد مي كنند. پنج
بافت ، روپوست ، چوب اوليه، آبكش اوليه ،
مغز و پوست كه توسط مريستم انتهايي ساخته مي
شوند، مادامي كه ساقه در حال رشد طولي است
به آنها بافت هاي نخستين يا اوليه گفته
مغŒ شود. بين چوب و آبكش اوليه ، لايه
اي از سلولها ماهيت مريستمي خود را حفظ كرده
و كامبيوم آوندي نام دارد كه سلولهاي تشكيل
دهنده آن به طور نامحدودي به تقسيم شدن ادامه
مي دهند. اين تقسيمات غالبا بصورت موازي يا
مسطح مي باشد. بافتهاي ثانويه از كامبيوم آوندي
توليد مي شوند بنابراين بجاي رشد طولي به قطر
گياه افزوده مي شود. سلولهايي كه بوسيله كامبيوم
آوندي ساخته مي شوند در سمت داخل به چوب
ثانويه و در سمت خارج به آبكش ثانويه تبديل
مي شوند. در بسياري از گياهان چوبي ، كامبيوم
ديگري درون چوب به وجود مي آيد و يا در
بعضي از نمونه ها از روپوست يا آبكش توليد
مي گردد ، كه كامبيوم چوب پنبه يا فلوژن
نام دارد و سلولهاي مكعبي چوب پنبه را توليد
مي كند كه به وسيله سوبرين اشباع شده اند.
سوبرين ماده چربي است كه از نفوذ رطوبت
جلوگيري مي كند.سلولهاي چوب پنبه اي هر ساله
بصورت لايه هاي استوانه اي توليد مي شوند و
پس از مدت كوتاهي مي ميرند. بافت چوب پنبه
، پوست خارجي گياهان چوبي را تشكيل مي دهد.
عمل اين بافت كاهش تبخير و محافظت در برابر
آسيبهاي مكانيكي است. بافت چوب پنبه اي بزودي
مانع رسيدن آب و مواد غذايي به روپوست مي
شود. بدين جهت روپوست بزودي مي ميرد و تخريب
مي شود. در حقيقت اگر چوب پنبه قرار بود
به صورت يك استوانه محكم و نفوذ ناپذير تمام
ساقه را بپوشاند تبادل گازهاي حياتي به درون
ساقه متوقف مي شد. در ساقه هاي جوان تبادل
گازهاي تنفسي از طريق روزنه ها انجام مي شود.
در ساقه هاي چوبي مسن ، عدسكها كه در زير
روزنه ها ايجاد مي شوند اين عمل را بر عهده
دارند. در ساقه و ريشه هاي جوان ، چوب و
آبكش اوليه و مغز تشكيل استوانه مركزي ( استيل )
را مي دهد. ساده ترين شكل استوانه مركزي
پروتواستيل ناميده مي شود كه به صورت توده اي
از بافتهاي آوندي است كه معمولا بافت آبكش ،
چوب را احاطه كرده است. پروتواستيل در
خويشاوندان سرخس ها مثل پسيلوتومها و پنجه
گرگيان ديده مي شود. سيفونواستيل نوع ديگري از
استوانه مركزي است كه در وسط آن مغز پارانشيمي
وجود دارد و در بيشتر سرخس ها وجود
دارد.اكثر گياهان گلدار امروزي و مخروط داران
، يواستيل دارند كه در آن چوب اوليه و آبكش
داخل دستجات آوندي قرار دارند. ساقه دولپه اي
ها: گياهاني كه چرخه زندگي خود را در يك
سال، كامل مي كنند داراي ساقه هاي علفي سبز(
غير چوبي ) هستند . بافتهاي آنها اوليه مي باشد
اگر چه كامبيومها ممكن است مقداري بافت ثانويه
توليد كنند.ساقه هاي علفي داراي استوانه مركزي
يواستيل هستند يعني بافت چوب و آبكش داخل
دستجات آوندي(Vasccular Bundle) قرار گرفته و مجموعا
بصورت يك حلقه منظم شده اند كه پوست را از
مغز جدا مي كند.در بعضي از گياهان مانند
گل انگشتانه چوب و آبكش ، حلقه ممتدي را
تشكيل مي دهند. پروكامبيوم فقط چوب و آبكش
اوليه را توليد مي كند. ولي در گياهان دولپه
اي چوبي يك كامبيوم آوندي بين اين دو بافت
اوليه به وجود مي آيد كه چوب و آبكش ثانويه
را به دستجات آوندي اضافه مي كند.و سبب رشد
قطري و استحكام ساقه مي شوند. آرايش بافتهاي
اوليه در ساقه گياهان چوبي دولپه همچنين مخروط
داران در طي مراحل اوليه رشد خيلي شبيه ساقه
هاي دولپه اي هاي علفي است. ولي به محض اين
كه كامبيوم آوندي و كامبيوم چوب پنبه شروع به
فعاليت كردند اختلافات آشكاري ظاهر مي گردد كه
بارزترين آنها در رابطه با چوب ثانويه است.
بعضي از درختان گرمسيري مانند خرمالو كه كامبيوم
هاي آوندي و چوب پنبه آنها در تمام طول
سال فعال هستند چوب يكنواختي توليد مي كنند.
كامبيوم آوندي ، چوب بيشتري را نسبت به آبكش
ثانويه توليد مي كند. علاوه بر اين ، سلولهاي
چوب ديواره هاي سخت تري نسبت به آبكش دارند.
بنابراين كمتر تحت تاثير فشار تخريب مي شوند.
در حاليكه كامبيوم آوندي به سمت داخل چوب
ثانويه توليد مي كند ، آبكش ثانويه به سمت
خارج ايجاد مي شود. واژه پوست معمولا به تمام
بافتهاي خارج كامبيوم به همراه آبكش اطلاق مي
شود. سلولهاي نازك آبكش معمولا قادر نيستند براي
چندين فصل فشار حاصل از هزاران سلول تازه
توليد شده داخل را تحمل نمايند لذا لايه هاي
قديمي تر له شده و غير فعال مي شوند.سلولهاي
پارانشيمي پوست خارج آبكش نيز به صورت كوتاه
مدتي فعالند زيرا آنها نيز له مي شوند. ولي
قبل از ناپديد شدن ، كامبيوم چوب پنبه شروع
به توليد چوب پنبه مي كند. چون بافتهاي جديد
چوب و آبكش توليد شده به وسيله كامبيوم آوندي
تا سمت داخل آبكش مسن پيش روي مي كنند.
بنابراين پوست بالغ ممكن است داراي لايه هاي
متناوبي از آبكش و چوب پنبه له شده باشند.
لايه هاي جوانتر آبكش نزديك كامبيوم از طريق
لولهاي آبكش ، قندها و ديگر مواد محلول را
به بافتهاي ذخيره اي منتقل مي نمايند. ساقه تك
لپه اي ها: اكثر تك لپه ايها مانند سوسن
ها و علف ها ، گياهاني علفي هستند كه خيلي
بزرگ نمي شوند. ساقه ها فاقد كامبيوم آوندي و
چوب پنبه هستند. بنابراين هيچگونه بافت ثانويه
و چوب پنبه ندارند. سطح ساقه بوسيله روپوست
پوشيده شده است.باف چوب و آبكش توليد شده
بوسيله پروكامبيوم در مقطع عرضي ساقه به صورت
دستجات آوندي مجزا قرار دارد و بجاي تشكيل حلقه
( در دولپه ايها) ، در ساقه پراكنده هستند.
هر دسته آوندي صرف نظر از مكان خود ، جهت
دار مي باشد، يعني چوب به مركز ساقه و آبكش
به سطح بيروني ساقه نزديكتر است. در يك تك
لپه معمولي مانند ذرت دستجات چوب معمولا داراي
دو آوند درشت به همراه چندين آوند كوچك بين
آنهاست. اولين سلولهاي تشكيل دهنده چوب معمولا
تحت فشار حاصل از رشد ، كشيده شده و منهدم
مي شوند و فواصل هوايي( air space) با شكل و
فرم نامنضمي در قاعده دستجات باقي مي گذارند.
آثار آوندي معمولا در اين فضاهاي هوايي مشاهده
مي شود. آبكش متشكل از سلولهاي آبكش و سلولهاي
همراه بوده و مجموعه دسته هاي آوندي بوسيله
غلافي از سلولهاي اسكلرانشيمي احاطه شده است.بافت
پارانشيمي بين دستجات آوندي در تك لپه ايها
به شكل پوست و مغز قابل تشخيص نمي باشد.
اين بافت معمولا بنام بافت زمينه اي يا بافت
بنيادي ناميده مي شود اگر چه عمل و ظاهر
آن شبيه پارانشيم پوست و مغز است. مباني
بيولوژي گياهي، نويسنده: استرن، ترجمه كيان مهر،
انتشارات دانشگاه فردوسي


نوشته شده در تاريخ پنجشنبه هفدهم آبان 1386 توسط 

 

در سالی که شاهد جدال های تند بر سر نظريه "آفرينش هوشمند" بود، تحقيقات مربوط به نحوه تکامل موجودات زنده، مهم ترين دستاورد علمی سال 2005 معرفی شده است.

مجله معتبر "ساينس" که در آمريکا چاپ می شود در پايان هر سال فهرست 10 پيشرفت علمی عمده 12 ماه گذشته را معرفی می کند.

رتبه اول در سال جاری به طور مشترک به چندين مطالعه که ساز و کار ظريف تکامل را روشن می کند اعطا شده است.

اين خبر همان هفته ای اعلام می شود که دادگاهی در ايالت   پنسيلوانيای آمريکا تدريس نظريه موسوم به "آفرينش  در کنار نظريه تکامل در کلاس های زيست شناسی را ممنوع کرد.

طرفداران اين نظريه معتقدند که بسياری از خصوصيات جهان موجودات زنده پيچيده تر از آن است که ناشی از روند انتخاب چنانکه در نظريه داروين تشريح شده است، باشد.

اين "نظريه" در عوض می گويد که حيات بايد توسط يک نيروی ماورای طبيعی بی نهايت هوشمند طراحی و خلق شده باشد.

مطالعاتی که نشريه "ساينس" به آنها عنوان "پيشرفت های سال" اعطا کرد شامل تعيين آرايش ژنتيکی شامپانزه؛ بازآفرينی ويروس آنفلوآنزای مرگبار سال 1918 در آزمايشگاه؛ و مطالعه پرندگان "تاج سياه" (Blackcap) اروپايی است که نشان داد چگونه دو جمعيت مختلف يک حيوان می توانند به دو گونه مجزا بدل شوند.

کالين نورمن، دبير خبری مجله ساينس، گفت که اين انتخاب صرفا بر اساس شايستگی و ارزش علمی، نه نبرد بر سر "آفرينش هوشمند" انجام شده است.

آقای نورمن گفت او اميدوار است اين انتخاب حامل اين پيغام برای دانشمندان و مردم باشد که: "تکامل چيزی نيست که دانشمندان تنها به خاطر علاقه شخصی مطالعه می کنند، بلکه تبعات خيلی مهمی برای سلامت عمومی و همچنين درک ما از هويت انسان در بردارد."

دانشمندان در سال 2005 نقشه ژنتيکی شامپانزه را با کمک اين ميمون به نام کلينت تهيه کردند

ساينس می نويسد برای مثال، با مطالعه تفاوت ها ميان نقشه ژنتيکی (ژنوم) انسان و شامپانزه، دانشمندان ممکن است بتوانند بر ريشه ژنتيکی بسياری از بيماری ها انگشت بگذارند و مطالعه رفتار  ويروس آنفلوآنزای 1918 می تواند به مبارزه با اپيدمی بعدی آنفلوآنزای مرغی کمک کند.

شايستگی علمی

پيشتازان فضا

رتبه دوم اين فهرست پيشرفت های کاوشگران روبوتيک در فضا به خصوص کاوشگر "هويگنز" که روز 14 ژانويه بر تايتان، از اقمار کيوان، فرود آمد را مورد توجه قرار می دهد.

تايتان دورترين جرم آسمانی است که انسان بر آن يک کاوشگر فرود می آورد. اين پروژه موفقيتی بزرگ برای آژانس فضايی اروپا به حساب می آيد. هويگنز سوار بر فضاپيمای آمريکايی کاسينی به مدار کيوان منتقل و از آنجا به سوی تايتان پرتاب شد.

اطلاعاتی که هويگنز هنگام عبور از جو غليط تايتان و فرود بر سطح آن تهيه کرد شرايط حاکم بر کره ای که احتمالا به دوران کودکی زمين در 6/4 ميليارد سال قبل شباهت دارد را روشن می کند.

دانشمندان می گويند احتمال دارد برخی از کنش ها و واکنش های شيميايی که زمينه را برای ظهور حيات در زمين فراهم کرد اکنون در تايتان درحال وقوع باشد.

تايتان دورترين جرم آسمانی است که انسان روی آن يک کاوشگر نشانده است

 

پيشرفت های علمی منتخب ساينس برای سال 2005

برنده: تکامل در عمل - شناسايی نحوه آرايش ژن های شامپانزه و انجام مشاهدات دقيق و پرزحمت، که ظرايف نحوه تکامل موجودات را روش می کند.

يورش سياره ای - کاوشگر اروپايی هويگنز در ماه ژانويه بر سطح تايتان از اقمار کيوان فرود آمد. ناوگان ديگری از کاوشگرهای فضايی شامل "ديپ ايمپکت" ( Deep Impact ) ناسا، که حفره ای در يک دنباله دار ايجاد کرد نيز مشترکا در رتبه دوم قرار گرفته اند.

فصل شکوفه ها - زيست شناسان ملکولی چند سرنخ ملکولی که عامل شکوفايی گل های رنگارنگ در فصل بهار است را شناسايی کردند.

ستارگان نوترونی - تلسکوپ های زمينی و فضايی به درک علل پديده های واقع شده در ستاره های نوترونی کمک کردند؛ ستاره های نوترونی اجرامی به کوچکی شهرهای زمينی با چگالی بسيار بالا هستند.

اختلالات مغزی - محققان به سرنخ هايی درباره ماهيت و علل اختلالات مغزی همچون اسکيزوفرنی، ديسلکسيا (خوانش پريشی) و بيماری تورت دست يافتند.

زمين پيچيده - مقايسه سنگ های زمينی و فضايی دانشمندان را واداشت نظريه های قديمی درباره چگونگی تشکيل زمين را کنار بگذارند.

پرتره پروتئينی - دانشمندان موفق به مشاهده بسيار دقيق و بی سابقه ساختمان ملکولی يک "کانال پتاسيمی ولتاژ گير" (شامل مجموعه وسيعی از پروتئين های غشايی) شدند.

تغيير جوی - ارائه شواهد تازه دال بر تاثير فعاليت های انسانی بر گرمايش زمين.

زيست شناسی سيستم ها - زيست شناسان ملکولی برای درک رفتار سيستم های پيچيده به تکنيک های مهندسی متوسل شدند.

توافق بر سر محل ساخت آيتر - بالاخره پس از 18 ماه جنجال، قرار شد راکتور حرارتی بين المللی (آيتر) با بودجه 12 ميليارد دلاری در شهر کاراش فرانسه ساخته شود.

منبع : BBCPersian


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه شانزدهم آبان 1386 توسط 
نتایج بررسی نشان می دهد، مردانی که آسپرین مصرف می کنند خطر ابتلا به بیماری های قلبی در آنها کاهش می یابد.

به گزارش روزجمعه گروه علمی باشگاه خبرنگاران دانشجویی ایران”ایسکانیوز” به نقل از نشریه پزشکی BMC داروی آسپرین یکی از داروهای استاندارد است که نقش حفاظتی در جلوگیری از حملات قلبی دارد اما این دارو در مردان بسیار موثرتر است و مردانی که روزانه یک عدد قرص آسپرین را مصرف می کنند خطر حملات قلبی بیش از 50 درصد در آنها کاهش می یابد.
طی مطالعاتی برروی 113 هزار زن و مرد مبتلا به بیماری های قلبی مشخص شد مصرف آسپرین بیماریهای قلبی را تا حد بسیاری زیادی در مردان کاهش می دهد در صورتی که تاثیر این دارو بر روی زنان بسیار کم است.
محققان اظهار کردند هنوز دلیل دقیق این مساله مشخص نشده است اما مطالعات اخیر نشان داده است تفاوت های بسیاری از نظر ساختار و فیزیوتراپی در رگ های خونی قلب زنان و مردان وجود دارد و در این باره مطالعات بیشتری باید صورت گیرد.

منبع: ايسكانيوز


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه شانزدهم آبان 1386 توسط 

برنده نوبل پزشکی به دلیل نژادپرستی از خدمت تعلیق شد!

 موزه علوم لندن جیمز واتسون، برنده نوبل پزشکی در سال 1962 را به دلیل اظهارات نژادپرستانه ای که درخصوص تفاوت های هوش سیاه پوستان و سفیدپوست ها ایراد کرده است از تدریس منع کرد.

به گزارش خبرگزاری مهر، جیمز واتسون برنده نوبل پزشکی در سال 1965 درخصوص کشف ساختار DNA اظهار داشته است که سیاه ها نسبت به سفیدها از هوش کمتری برخوردارند.

به همین علت موزه علوم لندن که یکی از معروفترین موسسات علمی انگلیس است از ادامه تدریس این دانشمند ممانعت کرده است.

 

 

این موسسه علمی انگلیس در این خصوص توضیح داده است:” واتسون پا را فرتر از خط مباحثات پذیرفتنی و مجاز گذاشته است.”

جیمز واتسون در مصاحبه ای که با یکشنبه نامه “ساندی تایمز” کرده است، درباره آفریقا سخنان بدبینانه ای ایراد کرده و خاطرنشان کرده است:” سیاست های غرب برپایه معاهداتی استوار شده که براساس آنها هوش آفریقایی ها مثل هوش ما است اما تمام آزمایشات این معاهدات را نقض می کنند.”

دراین خصوص مقامات موزه علوم لندن توضیح دادند:” می دانیم که دانشمندان برجسته می توانند هرچیزی را که مباحثاتی را مطرح می کند، بگویند و موزه علوم، مباحثات با محتوای مختلف را نقض نمی کند. باوجود این فکر می کنیم که دکتر واتسون پا را از خط مباحثات پذیرفتنی فراتر گذاشته است و به همین دلیل ما وی را از فعالیت و تدریس تعلیق می کنیم.”

منبع: خبرگزاري مهر


نوشته شده در تاريخ چهارشنبه شانزدهم آبان 1386 توسط 

تكامل نظريه‌اي علمي و مجموعه‌اي از واقعيت‌‌هايي است كه اين نظريه در پي توضيح و تشريح آن‌هاست. جانداران پيوسته در حال تغيير و تحول‌اند و تكامل در پي درك چگونگي و اساس اين تغيير و تحول است. نظريه‌ي تكامل از راه انتخاب طبيعي،كه داروين حدود 150 سال پيش آن را تشريح كرد، توضيحي براي اين تغيير و تحول هميشگي است. البته، اين نظريه طي سال‌هاي اخير پخته‌تر شده و اكنون يكي از استوارترين و موثرترين انديشه‌هاي علمي محسوب مي‌شود كه تاكنون علم براي بشر به ارمغان آورده است . به بيان ريچارد داوكينز ( Richard Dawkins )، جانورشناس آمريكايي، " اگر جانداراني از سياره‌هاي ديگر مي‌خواستند سطح توسعه هوشي ما را بسنجند، نخستين چيزي كه مي‌خواستند بدانند اين بود كه آيا ما تا به حال تكامل را كشف كرده ايم."

شواهد زيادي از تكامل پشتيباني مي‌كنند . امروزه برعكس زمان داروين، اين شواهد به بقاياي فسيلي محدود نمي‌شوند. زيست‌شناسي مولكولي شواهد محكمي بر تاييد آن فراهم كرده است . با وجود اين، برخي برداشت‌هاي نادرست باعث شده‌اند كه برخي از افراد آن را نپذيرند و برخي سخنان غير علمي را به عنوان شواهدي علمي عليه تكامل عرضه كنند . اغلب اين افراد تلاش مي‌كنند از " جنبه منفي معلومات بشر " براي اثبات ادعاهاي خود بهره گيرند. به عبارت ديگر ، آنان توان اثبات ادعاي خود را ندارند، بلكه همواره تلاش مي‌كنند نقص‌هاي احتمالي يك نظريه را دليل ادعاي خود مطرح كنند. اما با افزايش آگاهي ما از فرايندهايي كه حيات را پيش مي‌برند، بسياري از اين نقص‌ها كه در واقع مجهول‌هاي ما و نه نقص‌هاي تكامل بوده‌اند، رفع شده اند.

در اين مقاله ، برخي از مهم‌ترين برداشت‌هاي نادرست از تكامل، گردآوري و بررسي شده‌اند.

1. تكامل يك حقيقت يا قانون علمي نيست بلكه فقط يك نظريه است.

نظريه تكامل به ما مي‌گويد كه حيات در زمين چگونه تغيير پيدا كرده است. در بيان دانشمندان ، " نظريه" ( Theory ) آن گونه كه در زبان محاوره به كار مي‌بريم، به مفهوم حدس و گمان نيست ، نظريه‌هاي علمي، توضيحي براي پديده‌هاي طبيعي هستند كه به صورت منطقي از مشاه‌ها و فرضيه‌هاي قابل آزمايش به دست مي‌آيند . تكامل زيستي بهترين توضيح علمي براي مشاهده‌هاي بي‌شماري است كه ما هر روزه در جهان زنده با آن‌ها روبه رو مي شويم.

دانشمندان در اغلب موارد براي توصيف يك مشاهده ، از واژه " حقيقت "( Fact ) استفاده مي كنند . اما حقيقت در واقع به يك پديده طبيعي مي‌گويند كه مشاهده‌ها همواره آن را تاييد مي‌كنند. براي مثال ، 225 روز طول مي‌كشد تا زهره يك دور به گرد خورشيد بچرخد. بنابراين ، تكامل را كه در واقع تغيير پيوسته سيماي حيات است ، مي‌توان يك حقيقت علمي نيز در نظر گرفت. بقاياي فسيلي و شواهد فراوان ديگري كه برخي از آن ها قابل آزمايش نيز هستند، ثابت مي‌كنند تكامل طي زمان رخ داده است. هر چند كسي اين تغييرها را با چشم خود مشاهده نكرده است، اما شواهد غير مستقيم، روشن ، صريح و در خور توجه هستند.

همه‌ي رشته‌هاي علمي در اغلب موارد برشواهد غير مستقيم متكي هستند. فيزيك‌دانان هنوز نتوانسته‌اند ذره‌هاي درون اتم‌ها رابه طور مستقيم مشاهده كنند، اما كسي در وجود آن‌ها شكي ندارد و دانشمندان درباره‌ي ويژگي‌هاي آن‌ها پژوهش مي‌كنند.

" قانون" ( Law ) علمي، توصيفي است براي اين كه يك پديده‌ي طبيعي در شرايط معين چگونه رخ خواهد داد. اما نظريه، آن پديده‌ي طبيعي را توضيح مي دهد. براي مثال، قانون‌هاي ترموديناميك آن چه را توصيف مي‌كنند كه در شرايط معين رخ مي‌دهد، اما نظريه‌هاي ترموديناميك توضيح مي‌دهد كه اين واقعيت‌ها چرا رخ مي‌دهند.

قانون‌ها مانند حقيقت‌ها و نظريه‌ها، با به دست آمدن داده‌ها ي بهتر مي‌توانند تغيير كنند. بنابراين، تصور نكنيد يك قانون علمي تغيير ناپذير است و فقط نظريه‌ها هستند كه قطعيت علمي ندارند. به علاوه، نظريه‌ها با به دست آمدن شواهد بيش‌تر به قانون تبديل نمي‌شوند، بلكه روز به روز كامل‌تر و روشن تر مي شوند. نظريه‌ها هدف نهايي علم هستند‌.

2. تعداد زيادي از دانشمندان نظريه‌ي تكامل را نپذيرفته‌اند.

اين طور نيست. اجماع علمي درباره تكامل شگفت‌انگيز است آن دسته از دانشمنداني كه سخنان آنان به عنوان مخالفان نظريه‌ي تكامل مطرح مي‌شود، در خود تكامل شك ندارند، بلكه جنبه‌هايي از چگونگي تكامل را نمي‌پذيرند. براي مثال، برخي از زيست‌شناسان در اين مورد با هم اختلاف نظر دارند كه سرعت تغيير گونه‌ها همواره ثابت و تدريجي است يا اين كه پس از گذشت دوره اي طولاني از تغييرهاي كوچك، تغييرهاي ژرف‌تري روي مي‌دهند. چنين اختلاف نظريه‌هايي درساير شاخه‌هاي علم نيز ديده مي‌شود.

3. بقاياي فسيلي از " حلقه هاي گمشده " پر است.

منظور از حلقه‌هاي گمشده، فسيل‌هاي جانداراني است كه بينابين جانداران شناخته شده قرار مي‌گيرند. هر چند در قرن نوزدهم حلقه‌هاي گمشده مهمي در شواهد فسيلي وجود داشت، اما بسياري از آن‌ها به تدريج پيدا شدند. از جمله آن‌ها مي‌توان به Archaeopetryx اشاره كرد كه جانوري بينابين خزندگان و پرندگان بوده است. نياكان وال‌ها، چهار پا داشتند و روي زمين راه مي‌رفتند و جانداران بينابين آن‌ها Ambulocetus و Rodhocetus امكان گذار از زندگي خشكي به زندگي آبي را براي آن‌ها فراهم كردند. فسيل‌هايي كه به تازگي كشف شده‌اند، اين نظريه را تاييد مي‌كنند.

با وجود اين، برخي از تغييرهايي كه در جمعيت ها رخ داده‌اند، ممكن است آن اندازه سريع روي داده باشند كه فسيلي از آن‌ها بر جاي نمانده باشد. به علاوه از بسياري از جانداران، به علت عادت‌هاي خاصي كه داشتند، به دليل شرايط محيطي و يا به اين دليل كه هيچ بخشي از پيكر آن‌ها قابليت فسيل شدن نداشتند، فسيلي بر جاي نمانده است . البته ،‌ فسيل هاي جانداران بين ماهي هاي ابتدايي و دوزيستان ، دوزيستان و خزندگان، خزندگان و پستانداران و پرندگان و خزندگان به روشني از نظريه‌ي تكامل حمايت مي كنند . صرف نظر از مدارك فسيلي،‌ يافته هاي زيست‌شناسي مولكولي نظريه تكامل را بيش از پيش تقويت كرده‌اند.

4. جانداران، چه در سطح كالبد شناسي ، سلولي و چه در سطح مولكولي، پيچيدگي بسيار زيادي دارند كه به وجود آمدن آن از راه تكامل غير ممكن به نظر مي‌رسد .

برخي از مخالفان تكامل عنوان مي‌كنند ، بعضي نظام‌ها آن انداره پيچيده‌اند كه شكل‌گيري آن‌ها با تغييرها و اصلاح‌هاي متوالي مشكل به نظر مي‌آيد . آنان به عنوان مثال به تله موش اشاره مي‌كنند كه تشكيل شده از: (1) قطعه‌اي چوب به عنوان پايه؛ (2) يك قطعه سيم فلزي كه موش را له مي كند؛ (3) فنري كه نيروي لازم را فراهم مي‌سازد؛ (4) گيره‌اي كه فنر را آزاد مي‌‌كند؛ (5) ميله‌اي كه به گيره متصل است و قطعه سيم فلزي را عقب نگه مي‌دارد.

آنان مي‌گويند با هيچ كدام از قطعه‌هاي يك تله‌موش به تنهايي نمي‌توان موشي را به دام انداخت. پيش از اين كار، همه اين قطعه‌ها بايد در موقعيت مناسب كنار يكديگر قرار بگيرند. بنابراين، بسيار دور به نظر مي رسد، تغييرهاي اندك و متوالي بتوانند نظام‌هاي پيچيده‌اي به وجود آورند. زيرا اگر هر يك از پيش‌سازه‌ها‌ي يك نظام پيچيده، يك بخش ضروري را نداشته باشند، نمي‌توانند عملي را انجام دهند.

اين گروه ادعا مي‌كنند انتخاب طبيعي فقط نظام‌هايي را بر مي‌گزيند كه از پيش وجود داشته باشند. بدون شك يك نظام ناكارآمد و ناقص انتخاب نخواهد شد. چنين نظام‌هايي را در همه جاي جهان زنده مشاهده مي‌كنيم. تاژك باكتري‌ها نمونه خوبي است. تاژك‌ها رشته‌هاي شلاق مانند درازي هستند كه يك موتور مولكولي آن را مي‌چرخاند. تاژك با يك مفصل پروتئيني به موتور متصل مي‌شود. پروتئين‌هايي كه به عنوان تثبيت كننده عمل مي‌كنند، موتور را در مكان خود نگه مي‌دارند. قطعه‌هاي ديگر نيز به عنوان " بوش " عمل مي كنند و " شافت " متحرك را در غشاي باكتري نگه مي‌دارند. بنابراين براي اين كه يك تاژك كار كند، بيش از 12 نوع پروتئين متفاوت لازم است در غياب هر يك از اين پروتئين ها، تاژك كار نميكند يا حتي سلول نمي‌تواند آن را بسازد .

براي پاسخ دادن به اين ابهام، از همين مثال تله‌موش بهره مي‌گيريم. دو قطعه از آن (گيره و ميله فلزي) را در نظر بگيريد. با اين دو قطعه شما تله موش نداريد، اما مي‌توانيد از آن‌ها به عنوان گيره‌ي كاغذ استفاده كنيد. از گيره‌ي برخي از تله‌موش‌ها نيز مي‌توان به عنوان قلاب ماهي‌گيري استفاده كرد. از قطعه چوب تله‌موش نيز مي‌توان در كارهاي گوناگوني بهره گرفت. بنابراين، قطعه‌هاي يك ماشين پيچيده به تنهايي مي‌توانند كاربردهاي متفاوت، اما مفيدي داشته باشند.

تكامل ‌از راه كپي كردن، اصلاح كردن و تركيب‌كردن پروتئين‌هاي از پيش موجود، ماشين‌هاي بيوشيميايي پيچيده‌اي را به وجود آورده كه پيش از اين براي كارهاي ديگري از آن استفاده مي‌شده است. براي مثال، بار ديگر به تاژك باكتري‌ها دقت كنيد. تعداد اندكي از پروتئين‌ها ي اين ماشين، مي‌توانند در غياب بقيه‌ي پروتئين‌هاي آن نيز كار مفيدي را انجام دهند. اين پروتئين‌ها در بسياري از باكتري‌ها به عنوان ابزاري براي تراوش سم به بيرون از باكتري به كار مي‌روند. اگر چه اين پروتئين‌ها به تنهايي كارهاي متفاوتي را انجام مي دهند، اما انتخاب طبيعي آن‌ها راحفظ مي‌كند.

پروتئين‌هاي كليدي انعقاد خون نيز چنين وضعيتي دارند.در واقع ، آن‌ها نمونه‌هاي اصلاح شده‌ي پروتئين‌هايي هستند كه در دستگاه گوارش نقش مي‌آفرينند. پروتئين‌هاي سازنده‌ي عدسي چشم، آنزيم‌هايي مانند " لاكتات دهيدروژناز " و " انولاز" هستند كه پيش از تكامل چشم وجود داشته اند، اما تكامل با كنار هم قرار دادن آن ها به شيوه‌اي جديد، نقش جديدي به آن‌ها بخشيده است.

عدسي‌هاي چشم از سلول‌هاي بافت پوششي به وجود مي‌آيند و داراي پروتئين‌هاي محلول (از جمله دو آنزيمي كه نام برده شد) در غلظت بسيار بالا هستند. غلظت نسبي اين پروتئين‌ها از حاشيه عدسي به سمت مركز آن تغيير مي‌كند. همين تغيير است كه كارآيي عدسي را در متمركز كردن نور، به همراه دارد. اين پروتئين‌ها از بقيه‌ي پروتئين‌ها شفاف‌تر نيستند، بلكه چگونگي توزيع غلظت آن‌ها در چشم و سازمان‌يابي ويژه‌ي آن‌ها در كنار يكديگر، اين توان ويژه را به آن‌ها بخشيده است.

بنابراين ، تكامل با تغيير ميزان توليد، چگونگي توزيع و سازمان‌يابي مولكول‌هاي از پيش‌موجود ، دست به نوآوري مي‌زند و لازم نيست همه چيز از صفر شروع شود .

5. بيش‌تر جهش‌هاي DNA مضرند. بنابراين انتخاب طبيعي آن‌ها را حذف مي‌كند. جهش‌هايي كه باعث مقاومت باكتري‌ها به آنتي‌بيوتيك‌ها مي‌شوند، فقط بر فرايندهاي شيميايي تاثير مي‌گذارند. حال آن كه تغيير‌هاي تكاملي بزرگ، ‌به جهش‌هايي نياز دارند كه تغييرهاي كالبدشناختي مفيدي ايجاد كنند. يك يا دو جهش (حتي در صورتي كه مفيد باشند) نيز نمي‌توانند چنين تغييرهايي را ايجاد كنند.

كشف ژن هاي HOM و HOX در جانوران گوناگون (از جمله اسفنج‌ها ، مگس سركه و پستاندران) نشان داد كه گاهي حتي يك جهش، مي تواند باعث تغييرهاي كالبد‌شناختي ژرفي شود. اين ژن‌ها طرح پيكري يك جاندار (يعني تفاوت اساسي كه بين يك حلزون و يك پشه يا يك اسفنج و يك عنكبوت وجود دارد) را در فرمان خود دارند و فعال يا غير فعال بودن آن‌ها در قطعه‌قطعه ‌شدن بدن و توليد پيوست‌هايي مانند شاخك، پا و بال دخالت دارند. جهش در اين ژن‌ها با پديده‌هايي نظير حذف پا در مارها، تغيير باله‌‌هاي لب‌دار به دست و ايجاد آرواره در مهره‌داران ارتباط دارد.

البته، ‌امروزه دانشمندان براي تشريح ويژگي‌هاي جانداران تنها بر جهش‌هاي نقطه‌اي و انتخاب طبيعي تكيه ندارند و از فرايندها و ساز و كارهاي گوناگوني بهره مي‌گيرند كه داروين از آن ها اطلاع نداشت. از جمله جا‌به‌جايي ژن، هم‌زيستي اندامك‌هايي نظير ميتوكندري و كلروپلاست، دوتايي شدن ژن، نقش ژن‌هاي تنظيمي، بازآرايي كروموزومي، پردازش گزينشي mRNA (قطعه ژن‌هاي كارآمد مي‌توانند به شيوه‌هاي جديدي به يكديگر متصل شوند). ساختار ماجولي پروتئين‌ها نيز راه را براي آفرينش پروتئين‌هايي با كارهاي جديد هموار كرده است.

6. بر اساس قانون دوم ترموديناميك، سيستم‌ها با گذشت زمان بي نظم تر مي شوند. بنابراين، سلول‌هاي زنده نمي‌توانند از مواد بي‌جان به وجود آمده و جانداران پر سلولي نمي‌توانند از جانداران تك‌سلولي تكامل يافته باشند.

اين استدلال از برداشت نادرستي از قانون دوم ترموديناميك ناشي مي‌شود. اگر اين استدلال درست باشد، كاني‌ها و دانه‌هاي برف هرگز نبايد تشكيل شوند، زيرا آن‌ها نيز ساختار پيچيده اي هستند كه خود به خود از اجزاي بي‌نظم به وجود مي آيند.

قانون دوم ترموديناميك در واقع مي گويد، انتروپي كل يك سيستم بسته ( سيستمي كه هيچ گونه مبادله‌ي انرژي يا ماده ندارد)، نمي‌تواند كاهش نيابد. آنتروپي يك مفهوم فيزيكي است كه اغلب به طور اتفاقي به بي نظمي معنا مي شود، اما مفهوم اين واژه با آنچه كه در محاوره به كار مي رود، بسيار متفاوت است.

به علاوه، قانون دوم اجازه كاهش آنتروپي را در بخش‌هايي از سيستم مي‌دهد، در حالي كه بخش‌هاي ديگر دچار افزايش آنتروپي مي‌شوند. بنابراين، كل سياره‌ي ما مي‌تواند متحمل افزايش پيچيدگي شود، زيرا نور و گرماي خورشيد وارد آن مي‌شود. جانداران نيز مي‌توانند با دريافت انرژي از مواد زنده و غير زنده، بر پيچيدگي خود بيفزايند.

7. با محاسبه رياضي مي‌توان دريافت كه تشكيل حتي يك مولكول زيستي (يك آنزيم) به طور تصادفي غير ممكن است.

مخالفان نظريه‌ي تكامل عنوان مي‌كنند، يك آنزيم دست كم از 100 اسيد آمينه تشكيل شده است. از آن جا كه 20 اسيد آمينه متفاوت وجود دارد، 100 20 تركيب متنوع از اسيد آمينه وجود خواهد داشت و احتمال ايجاد توالي خاص ، حدود 1 در 10 با 130 صفر جلوي ان است.

اين محاسبه بسيار دقيق و جالب است، اما يك محاسبه وقتي ارزشمند است كه فرض‌هاي مرتبط با آن، فرض‌هاي درستي باشند. اشتباه اين استدلال اين است كه براي تشكيل يك‌باره يكآنزيم جديد، به يك توالي خاص نياز دارد. اما در نظر نمي‌گيرد كه بهبود تدريجي آنزيم‌هاي مفيدي كه از پيش وجود داشته‌اند، مي‌تواند به ايجاد تدريجي آنزيم‌هايي با ويژگي‌هاي جديد بينجامد. تغييرهاي كوچك در توالي اسيدآمينه‌هاي يك آنزيم مي‌تواند به تشكيل آنزيم‌هاي بينابيني منجر شود كه كار زيستي خود را نيز انجام دهند.

در سال‌هاي اخير، باكتري‌ها داراي آنزيم‌هاي جديدي شده‌اند كه به آن‌ها امكان اثرگذاري بر تركيب‌هاي صنعتي سمي را بخشيده‌اند. هيدروكربن‌هاي كلردار و فلوردار، كه پيش از اين در طبيعت وجود نداشتند، از جمله اين تركيب‌ها هستند. يكي از آنزيم‌ها كه نايلون هيدرولاز نام گرفته، حاصل " جهش تغيير چارچوب "( Fram shift mutation ) است . اين نوع جهش، كل ساختمان يك پروتئين را تغيير مي‌دهد. بنابراين، آنزيم جديد شاهكار تازه تكامل است كه حتي در نتيجه‌ي يك تحول (نه تدريجي) به وجود آمده است. البته همان گونه كه انتظار مي‌رود، كارايي اين آنزيم در مقايسه با ساير آنزيم ها بسيار پايين است. اما آن چه كه اهميت بيش‌تري دارد، اين است كه اين گونه آنزيم‌ها كار مي‌كنند. در گام‌هاي بعدي، كارايي اين آنزيم‌ها مي‌تواند بهبود پيدا كند.


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 
آيا تا به حال سگ يا گربه‌اي را ديده‌ايد كه علف بخورد؟ سگ‌ها و گربه‌ها همانند وابستگان وحشي خود، از جمله گرگ‌ها، ببرها و شيرها، گاهي علف مي‌خورند. چرا اين جانوران گوشت‌خوار گاهي به گياه‌خواري روي مي‌آورند؟ با شگفتي فراوان، هنوز پژوهشي گزارش نشده است كه بتواند به اين پرسش پاسخ كامل و روشني بدهد. با وجود اين، دانشمندان عقيده دارند گياه‌خواري ممكن است نوعي روش خود درماني در جانوران باشد.

دانشمندان رشته‌هاي گوناگون، در حال بررسي اين احتمال هستند كه گونه‌هاي زيادي از پرندگان، حشراه‌ها و پستانداران، از گياهان، خاك، حشره‌ها و قارچ‌ها به عنوان دارو  بهره مي‌گيرند و از اين راهخود را در برابر بيماري‌هاي احتمالي محافظت مي‌كنند (پيشگيري از بيماري) يا حالت ناخوشايندي را كه دچار آن شده‌اند، آرامش مي‌دهند(درمان دارويي).

اغلب دانشمنداني كه در اين زمينه‌ي علمي نوين پژوهش مي‌كنند، باور دارند جانوران نمي‌توانند با تكيه بر نوعي خرد ذاتي دريابند، چه گياهي براي آن‌ها سودمند است  بلكه راهبردهاي خوددرماني مهارت‌هاي حياتي هستند كه انتخاب طبيعي آن را نيرو مي‌بخشد.

در بيش‌تر موارد، ميل به كاهش احساس ناخوشايند، بروز رفتارهاي خوددرماني را بر مي‌انگيزد . بعضي گونه‌هاي جانوان، به ويژه ميمون‌هاي انسان‌نما، در درمان خود اندكي هدف‌دار عمل مي‌كنند. در اين گونه موردها، اغلب واژه‌ي زوئوفارماكوگنوزي (درك جانوران از داروها) به كار مي‌ر ‌ود. البته، اين واژه براي توصيف همه‌ي راه‌هايي كه جانوران ديگر براي تعامل با داروخانه‌ي طبيعت بر مي‌گزينند، مناسب نيست.

نخستين مشاهدات

در فرهنگ عامه مردم چين اين داستان مشهور است كه قرن ها پيش  كشاورزي كنار كلبه خويش مار ي مي بيند و از ترس جان با چوب دستي مار را مجروح مي كند و به خيال آن كه خواهد مرد , آن را به حال خود وا مي گذارد . چند روز بعد , بار ديگر همان مار را مي بيند و دوباره تلاش مي كند آن را از بين ببرد. چند روزي مي گذرد و براي بار سوم مار ديده مي شود . اين بار كشاورز پس از مجروح كردن مار ،آن را دنبال مي كند و مار زخمي را مي بيند كه در ميان بوته ها مشغول خوردن علف است . كشاورز مشاهدات خود را پيگيري مي كند و در مي يابد كه زخم هاي مار خيلي زودتر از آن چه كه تصور مي كرد ، بهبود مي يابند .

در پزشكي سنتي چين از پودر سفيد رنگي براي بهبودي سريع تر زخم ها ، بريدگي ها و خونريزي هاي سطحي استفاده مي شود . اين پودر را از گياهي با نام Panex notoginseng به دست مي آورند . گمان مي رود مار داستان كشاورز كنجكاو از آن مي خورده است.

شايد مشاهدات مردم عادي را آميخته به خيال پردازي و افسانه سازي بدانيم ،اما از مشاهدات دانشمندان نمي توانيم به آساني چشم بپوشيم . برخي از دانشمندان مشاهداتي داشته اند مبني بر اين كه بعضي از جانوران مي توانند ، توليد مثل خود را كنترل كنند . براي مثال ، هالي دوبلين گزارش كرده است ، برخي از فيل هاي آفريقايي از گونه هاي خاص يك درخت براي القاي زايمان استفاده مي كنند. او  بيش از يكسال فيل حامله اي را در شرق آفريقا   دنبال و مشاهده كرد كه جانور تا نزديك زمان وضع حمل ،برنامه غذايي ثابتي را پي گرفت . اما در اين زمان ، شاخ و برگ گياهي از خانواده Boraginaceae را خورد . چهار روز بعد , نوازد خود را به سلامت به دنيا آورد .

كارن استراير مشاهدات مشابهي را در مورد ميمون هاي موريك ( Brachyteles arachinoides ) در برزيل گزارش كرده است . او با تعقيب اين ميمون ها دريافت كه آن ها گاهي از برگ هاي دو گياه با نام هاي Apulia leiocarpand و Platypodium elegans و گاهي از ميوه گياهي با نام Enterlobium contortisiliquim استفاده مي كنند . دو گياه اول نوع تركيبات ايز وفلا ونتوئيدي دارند كه ساختمان آن ها شبيه استروژن است . به نظر مي رسد ميمون ها از اين دو گياه براي جلوگيري از بارداري استفاده مي كنند ، اما خوردن ميوه گياه سوم كه حاوي نوعي پيش ساز پروژسترون به نام استيگما سترول است ، به نحوي شانس بارداري را در اين ميمون ها افزايش مي دهد .

پيشگيري از بيماري ها

تاكنون محققان مرز مشخصي بين رفتارها ي خود درماني از لحاظ پيشگيري يا درمان دارويي مشخص نكرده اند . از اين رو ، ممكن است روزي برخي از رفتارهايي كه در اين جا به عنوان پيشگيري مطرح مي شوند، به عنوان خود درماني از نوع درماني دارويي نيز معرفي شوند . منظور از آن، رفتارهايي ا ست كه تنها جانوران بيمار از خود نشان مي دهند .

الف ) خاك خوري : گونه هاي زيادي از پستانداران ، پرندگان، خزندگان و حتي حشرات،خاك مي خورند . از مدت ها پيش، گمان مي رفت اين رفتار در واقع تلاشي براي تامين مواد معدني ضروري است . اما بررسي هاي جديد نشان مي دهند كه خاك خوري هميشه به اين منظور صورت نمي گيرد . تنظيم pH معده ، سم زدايي متابوليت هاي ثانويه گياهان و مقابله با نارحتي هاي گوارشي، از جمله اسهال ، از دلايل جديدي هستند كه براي توجيه رفتار خاك خوري جانوران مطرح شده اند.

ب) استفاده از حشرات : بسياري از حشرات سم هايي مي سازند يا از رژيم غذايي خود به دست مي آورند . آنها سم را در بخش هايي از بدن خود ذخيره مي كنند و به كمك آن از شكار شدن به وسيله پرندگان محفوظ مي مانند يا با انگل ها و ميكروب ها مقابله مي كنند . تاكنون بيش از 200 گونه پرنده شناسايي شده اند كه مورچه ها را بر پرهاي بدن خود مي مالند . گاهي نيز روي لانه هاي تپه مانند مورچه ها مي غلطند تا به اين طريق مورچه ها روي پرهاي آن كشيده شوند. مورچه هايي كه پرندگان به پرهاي خود مي مالند ،اغلب از گونه هايي هستند كه اسيد فورميك توليد مي كنند . اين اسيد به راحتي شپش هاي لاي پرها را از بين مي برد. ميمون هاي ونزوئلايي در فصل گرم و مرطوب سال كه نيش زدن حشرات بسيار آزار دهنده مي شود، ترشحات فوق العاده سمي نوعي هزار پا را روي كرك هاي بدن خويش مي مالند . ترشحات هزار پا حاوي بنزوكوئينون هستند كه در دفع حشرات بسيار موثر است .

ج) ميوه هاي ضد انگل : در رودخانه آواش واقع در اتيوپي , آبشاري وجود دارد كه اين منطقه را به دو زيستگاه متفاوت تقسيم مي كند . در بالا دست آبشار , گونه اي ميمون با نام Papio anubis و در پائين آن گونه اي با نام Papio hamadryas و دورگه هايي از اين دو گونه , زندگي مي كنند . خطر آلودگي به انگل شيستو زوما در اين ميمون ها متفاوت است , زيرا ميزبان واسط اين انگل , يعني حلزون هاي جنس Biomphalaria , در پايين دست آبشار بسيار زيادند و در بالا دست آن , كم تر يافت مي شوند . از اين رو , آلودگي به اين انگل در پائين آبشار بيش تر است . هر چند درختچه اي با نام Balanites aegyptica در هر دو زيستگاه وجود دارد , اما تنها ميمون هاي پائين آبشار از ميوه هاي آن استفاده مي كنند . اين ميوه ها حاوي نوعي پيش ساز هورموني به نام ديوز جنين هستند كه به نظر مي رسد از رشد شيستوزوما جلوگيري مي كند.

د) لانه هاي ضد انگل : بسياري از پرندگان در لانه هاي خود از گياهان تازه اي استفاده مي كنند كه جز و ساختمان آن ها محسوب نمي شود . به نظر مي رسد گياهان تازه مواد فراري دارند كه در دفع و كشتن انگل هاي پوستي موثرند. برخي سا ر ها , در لانه هاي خود از هويج وحشي ( Daucus Carota ) استفاده مي كنند كه باعث كاهش قابل ملاحظه تعداد كنه هاي موجود در لانه مي شود . هر چند كاهش تعداد كنه ها بر ميزان رشد جوجه ها تاثيري ندارد ، اما جوجه هايي كه در لانه هاي حاوي هويج وحشي رشد و نمو مي كنند ، مقدار هموگلوبين بيش تري دارند.

درمان دارويي در شامپانزه ها

درمان دارويي جانوران در مقايسه با خود درماني به منظور پيشگيري , مورد توجه بيش تري قرار گرفته و مطالعات دقيق تري روي آن انجام شده ا ست . اين مطالعات بيش تر روي شامپانزه ها و از طريق بررسي رفتار آن ها در محيط وحشي ، تجزيه و تحليل مدفوع آن ها و مقايسه داروهاي سنتي با گياهاني كه آن ها مصرف مي كنند ، صورت گرفته است .

سال 1987 ميلادي ، ميشل هافمن در تانزانيا در حال مشاهده گروهي از شامپانزه ها بود كه غذا مي خوردند . در ميان آن ها شامپانزه ماده اي، حال خوشي نداشت و در كناري آرميده بود . وقتي بيدار شد، به سوي درختچه اي به نام Vernonia   amygdalina راه افتاد . مردم محلي اين گياه سمي را " قاتل بز " مي نامند . تلخي بسيار زياد برگ هاي اين گياه هشداري جدي به جانوراني است كه قصد دارند شاخ و برگ هاي آن را مصرف كنند. اما شامپانزه بيمار بدون توجه به اين هشدار , شاخه اي از اين گياه را چيد و با دقت پوست آن را جدا كرد تا به مغز داخلي ساقه رسيد . سپس طي 20 دقيقه مغز آن را كاملا جويد و شيره آن را مكيد . هافمن رفتار ديگري را نيز بين شامپانزه ها مشاهده كرد . برخي از آن ها هنگام بيماري ، برگ هاي گياهان خاصي را بدون آن كه بجوند ، مي بلعيدند . اين برگ ها تقريبا دست نخورده دفع مي شدند .

هافمن در مطالعات وسيعي كه در جنگل هاي تانزايا انجام داد ، به اين نتيجه رسيد كه رفتار خود درماني در شامپانزه ها اغلب با آلودگي آن ها به انگلي با نام Oesophagotomum stephanostomum ارتباط دارد . بررسي هاي او نشان دادند ، ساقه يا برگ گياهاني كه شامپانزه ها هنگام بيماري مصرف مي كنند، به دفع اين انگل از بدن آن ها كمك مي كند. شامپانزه اي كه مغز تلخ ساقه V. amygdalina را بجود ، بدون شك بيمار است . جويدن مغز ساقه اين گياه  پس از 20 الي 24 ساعت باعث از بين رفتن احساس ناخوشي در شامپانزه مي شود.

اما چرا شامپانزه با دقت پوست گياه را جدا مي كند و تنها مغز ساقه را مصرف مي كند ؟ در پيكره اين گياه دو دسته تركيب كشنده به نام سسكيوترپن لاكتون و گليكوزيدهاي استروئيدي يافت مي شوند . غلظت اين مواد سمي در پوست ساقه و برگ هاي گياه از مغز آن بيش تر است . از اين رو , شامپانزه  اين بخش هاي گياه را براي جلوگيري از مسمويت شديد مصرف نمي كند . تركيبات دسته نخست ،  اثرات ضد انگي شديدي دارند اما تركيبات دسته دوم خواص كشندگي كم تري دارند و باعث مهار تحرك و تخم گذاري در انگل ها مي شوند.

شامپانزه ها براي دفع انگل هاي خود از گياهان ديگري نيز استفاده مي كنند . هافمن 34 گونه گياه را گزارش كرده است كه شامپانزه ها برگ آن ها را درسته مي بلعند . هر چند اين گياهان به شكل هاي گوناگون ( بوته, درختچه , درخت و پيچك ) مي رويند ، اما همه آن ها خصوصيت مشتركي دارند : سطح برگ هايشان بسيار زير و پوشيده از كرك است .هافمن درمطالعات خود دريافت ، در مدفوع شامپانزه به ازاي هر 20 برگ بلعيده شده حدود 10 كرم زنده يافت مي شود . بنابراين با وجودي كه برگ هاي بلعيده شده كرم ها را دفع كرده بودند ، آن ها را از بين نبرده بودند . در واقع سطح زير و كركدار برگ ها اتصال كرم هاي بالغ به جدار روده را سست مي كند. به علاوه بسياري از كرم هاي نابالغ لابه لاي كرك ها به دام مي افتند و به اين ترتيب از بدن جانور دفع مي شوند.

خود درماني و يادگيري

اغلب محققان بر اين باورند كه راهبردهاي خود درماني مهارت هايي حياتي هستند كه انتخاب طبيعي آن ها را نيرو مي بخشد . با وجود اين ، در برخي گونه ها ، به ويژه ميمون هاي انسان نما ، رگه هايي از يادگيري مشاهده مي شود. در اين ميمون ها ،  افراد خام و بدون تجربه  رفتارهاي خود را با كسب اطلاعات از تجربيات ديگران كامل مي كنند . وقتي فردي اثرات مفيد ماده اي را براي سلامتي خود درمي يابد، اين تجربه ميان اعضاي گروه به تدريج گسترش مي يابد.

به نظر مي رسد اولين برخورد با رفتارهاي خود درماني در سنين پائين اتفاق مي افتد . وقتي ميمون بالغي بيمار مي شود و رفتار خود درماني را از خود بروز مي دهد، ميمون هاي جوان متوجه اين رفتار مي شوند و سعي مي كنند خودشان نيز آن را انجام دهند. ميمون بالغ نيز اغلب مادرشان است .

اگر خود درماني را حاصل يادگيري بدانيم، با پرسش هاي عميقي روبه رو مي شويم . جانور پس از بيماري بايد گياه دارويي را شناسايي كند، بخش هايي را كه موثر هستند انتخاب و آن را به شيوه مناسبي مصرف كند . شامپانزه ها در عادت هاي غذايي بسيار محافظه كارانه عمل مي كنند و حتي هنگامي كه بيمار هستند ، مواد غذايي جديد را به طور تصادفي انتخاب نمي كنند . شايد رفتار خود درماني از آن جا شروع مي شود كه در يك دوره كميابي غذا ، ميمون هاي گرسنه و بيمار به غذاهاي جديدي روي مي آورند . در نتيجه سلامتي خود را باز مي يابند و اين بهبودي زمينه اي براي مصرف غذاي جديد در هنگام بيماري مي شود.

خود درماني و پزشكي سنتي

حدود يك قرن پيش ، طبيبي تانزانيايي توانست با كشف شيوه درماني مهمي جان بسياري از مردم روستايش را نجات دهد كه به يك بيماري شبيه اسهال مبتلا شده بودند . او  جوجه تيغي بيماري را در اطراف روستا مشاهده كرد كه وضعيتي مشابه اهالي روستا داشت و از ريشه گياهي مي خورد . اهالي روستا آن گياه را سمي مي پنداشتند اما طبيب عقيده داشت مي توان از آن براي درومان بيماري استفاده كرد. از اين رو ، پس از اين كه خود مقداري از گياه را خورد ، ماجرا را براي مردم تعريف كرد و آنان را متقاعد كرد از آن براي درمان بيماري خود استفاده كنند . از آن زمان تاكنون مردم آن روستا از آن گياه به عنوان دارو استفا مي كنند . به نظر مي رسد , رويدادهاي مشابه ، بر كارايي پزشكي سنتي افزوده اند و شايد منشا پزشكي سنتي بوده اند .

كلام آخر

همان طور كه يك قرن پيش  آن طبيب تانزانيايي توانست داروي جديدي را براي مردم روستاي خود پيدا كند ، مطالعه رفتارهاي خود درماني در جانوران مي تواند منيع مهمي براي كشف داروهاي جديد باشد. آفريقا، محل تولد بشر، ممكن است نقطه شروع تكامل پزشكي مدرن باشد . شناخت بهتر اين قاره مي تواند نقش مهمي در آينده جهان ايفا كند.


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 
گروهي از پژوهشگران، سلول‌هاي بنيادي انسان را كه سلول عصبي توليد مي‌كنند، در داربست‌هاي ساختگي نشانده‌اند و نشان داده‌اند كه به كمك آن‌ها مي‌توان آسيب نخاعي شديد را در جوندگان ترميم كرد و توانايي جابه‌جا شدن را به آن‌ها بازگرداند. پژوهشگران اميدوارند كه اين رويكرد روزي بتواند آسيب‌هاي دستگاه عصبي را در انسان بهبود بخشد.

اوان اشنايدر(Evan Snyder) و همكارانش، در كاليفرنيا، داربست‌هاي ويژه‌اي ساخته‌اند تا سلول‌هاي بنيادي عصبي را در خود نگه‌دارند. اين داربست‌هاي بسيار ريز، كه اندازه‌ي آن‌ها تنها چند ميلي‌متر است، از اسيد پلي‌لاكتيك گليكوليك ساخته شده‌اند؛ يعني همان ماده‌اي كه براي بخيه‌هاي حل‌شدني به كار مي‌رود. زماني كه اين داربست‌ها در پيكر جانوران آزمايشگاهي كار گذاشته شدند، داربست‌ها از بين رفتند و سلول‌هاي بنيادي در برجاي ماندند.

اشنايدر و همكارانش در سال 2002 ميلادي گزارش كرده‌ بودند داربست‌هاي داراي سلول‌هاي بنيادي عصبي به دست آمده از موش، به بهبود آسيب نخاعي در خرموش‌ها(rats) كمك كرده‌ا‌ند. گزارش كار آن‌ها در مجله‌ي Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.052678899)) به چاپ رسيده است.

اكنون اشنايدر و همكارانش نشان داده‌اند سلول‌هاي بنيادي انسان نيز مي‌توانند چنين اثري داشته باشند. آنان بر اين باورند كه سلول‌هاي بنيادي جاي گرفته در اين داربست‌هاي ساختگي، يا به بيان ديگر " پل‌هاي زيستي"، با پروراندن و زنده نگه‌داشتن سلول‌هاي عصبي، اثر مثبتي در جونده‌ي دريافت كننده‌ي آن‌ها مي‌گذارند. اين آن چيزي است كه او و ديگر دانشمندان از آن با عنوان" اثر دايگي(chaperone effect) ياد مي‌كنند. اشنايدر مي‌افزايد كه داربست سلول‌هاي بنيادي را در جايگاه مناسب خود نگه مي‌دارد تا بازسازي بافت آسان شود.


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 

زندگي همه‌ي انسان‌ها از يك سلول، به نام تخم، آغاز مي‌شود و اين تخم پس از لقاح پديد مي‌آيد. تخم تقسيم مي‌شود و دو سلول پديد مي‌آورد؛ هر كدام از آن سلول‌ها نيز بار ديگر تقسيم مي‌شود و اين روند همچنان ادامه مي‌يابد. به‌زودي، نزديك پنج روز پس از لقاح، توپي توخالي از حدود 150 سلول پديد مي‌آيد كه بلاستوسيت ناميده مي‌شود. بلاستوسيت از از يك دانه‌ي شن كوچك‌تر است و دو گونه سلول دارد: تروفوبلاست و توده‌ي سلولي دروني. سلول‌هاي بنيادي جنيني سلول‌هايي هستند كه توده‌ي سلولي دروني را مي‌سازند. از آن‌جا كه سلول‌هاي پايه‌اي جنيني مي‌توانند همه‌ي گونه‌هاي سلولي يك انسان بالغ را پديد آورند، به آن‌ها سلول‌هاي بنيادي پلري‌پوتنت( Pluripotent )، به معناي بسيار‌توان، گويند.

سلول‌هاي بنيادي به شمار اندك در بافت‌هاي گوناگون بدن انسان بالغ نيز پيدا مي‌‌شوند. براي مثال، سلول‌هاي بنيادي مغز استخوان در مغز استخوان يافت مي‌شوند و همه‌گونه سلول خوني تخصص‌يافته، از آن‌ها پديد مي‌آيند. سلول‌هاي بنيادي بالغ در اصل براي پديد آوردن گونه‌هاي سلولي ويژه‌ي بافتي كه در آن وجود دارند، برنامه‌ريزي شده‌اند. از اين رو، به آن‌ها سلول‌هاي مالتي‌پوتنت( Multipotent )، به معناي چندتوان، گويند. سلول‌هاي بنيادي بالغ هنوز در همه‌ي بافت‌هاي حياتي پيدا نشده‌اند. در برخي بافت‌ها، مانند مغز، هر چند سلول‌هاي بنيادي وجود دارند، چندان فعال نيستند و بنابراين به آساني به آسيب سلولي پاسخ نمي‌دهند. اكنون دانشمندان در پي راه‌هايي هستند كه بتوانند اين سلول‌هاي بنيادي را كه از پيش وجود دارند، به رشد كردن و ساختن گونه‌ي درستي از سلول‌ها وادار كند تا جاي سلول‌هاي آسيب ديده را بگيرند.

سلول‌هاي بنيادي را مي‌توان از سرچشمه‌هايي مانند بند ناف كودك نوزاد نيز به دست آورد. بند ناف، در مقايسه با بافت‌هاي بالغي مانند مغز و مغز استخوان، سرچشمه‌ي دست‌يافتني‌تري براي سلول‌هاي بنيادي است. گرچه دانشمندان مي‌توانند اين سلول‌ها را در ظرف‌ها كشت سلول پرورش دهند، اين كار را تنها براي زمان محدودي مي‌توانند ادامه دهند. به‌تازگي، دانشمندان به وجود سلول‌هاي بنيادي در دندان‌هاي كودك و مايع آمنيوتيك، مايعي كه كودك به دنيا نيامده را در بر مي‌گيرد، پي برده‌اند و اين سلول‌ها نيز ممكن است توان پديد آوردن چند گونه سلول را داشته باشند. پژوهش براي شناسايي و مطالعه روي اين سلول‌ها بسيار نويد بخش است، اما در گام‌ها نخستين خود است.


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 

معاون غذا و داروي وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشكي، اعلام كرد داروي گياهي ضد ايدز در مرحله توليد انبوه است و بزودي وارد بازار مي‌شود.

دكتر"رسول ديناروند"روز چهارشنبه در گفت و گو با خبرنگار ايرنا افزود:
از پنج سال پيش ايده جديدي براي تهيه دارويي از تركيب موادگياهي شيميايي كه مي‌تواند سيستم ايمني بيماران مبتلا به ايدز را بهبود ببخشد، مطرح شد.

وي تاكيد كرد: مصرف اين دارو باعث درمان قطعي بيماري ايدز نمي‌شود، ولي در جلوگيري از بروز عفونت‌هاي ثانويه اين بيماري بسيار موثر است.

معاون وزير بهداشت درباره ويژگي‌هاي داروي گياهي ضد ايدز توليد ايران، گفت: اين دارو بر خلاف ديگر داروهاي درمان ايدز كه تاثير آن‌ها تازمان مصرف است، بعد از يك دوره يك تا سه‌ماهه، اثرگذاري ماندگاري تا حد دو سال دارد.

وي با بيان اينكه اين دارو بر روي انسان آزمايش شده است،افزود: ما هنوز نمي‌توانيم ادعا كنيم اين اثر تا آخر عمرباقي مي‌ماند ، ولي اثرگذاري آن تا دو سال هم دستاورد مهمي است.

ديناروند خاطرنشان كرد: تهيه داروي گياهي ضدايدز صرفا براي مصرف داخل كشور است و در صورت صلاحديد، قبل از صادرات به كشورهاي ديگر ، در آن كشور به ثبت خواهد رسيد.


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 

 

زبان انگلیسی:

زبان تخصصی:  بسته آموزشی سنجش - زبان عمومی:  1- لغت : TOEFL ، 504 absoluely essential words ،   و 2 - گرامر : TOEFL Longman

 

سلولی و مولکولی:

1- بیولوژی سلولی و مولکولی (لودیش) ، 2- بیولوژی سلولی و مولکولی (آلبرت)  ، 3- زیست شناسی سلولی و مولکولی (سنجش) ، 4- زیست شناسی سلولی و مولکولی (احمد مجد)

 

ژنتیک:

1- ژنتیک (سنجش) ، 2- مجموعه تست های ژنتیک و بیولوژی مولکولی جلد اول (مجتبی سهرابی- انتشارات امید-1382) ، 3- درسنامه ژنتیک (زیر نظر دکتر سیدنا)

 

بیوشیمی:

1- بیوشیمی (شهبازی-ملک نیا) ، 2- بیوشیمی (لنینجر) ، 3- بیوشیمی (استرایر) ، 4- بیوشیمی (دولین) ، 5- بیوشیمی (سنجش)

 

میکروبیولوژی:

1- میکروبیولوژی (زینسر) ، 2- میکروبیولوژی عمومی (دکتر ملک زاده) ، 3- میکروبیولوژی پزشکی (جاوتز) ، 4- میکروب کاربردی (کروگر) ، 5- میکروب محیطی (شایسته سپهر) ، 6- میکروب غذایی (فرازیر) ، 7- ایمونولوژی (دکتر محمد وجگانی) ، 8- ویروس شناسی (دکتر ناطق) ، 9- قارچ شناسی پزشکی (دکتر امامی وهمکاران)

 

بیوفیزیک :

بیوفیزیک (سنجش تکمیلی)

 

گیاه شناسی :

1- گیاه شناسی پایه (احمد قهرمان) 2 جلد ، 2- زیست شناسی گیاهی ویژگی ها و رهبردهای تکاملی گیاهان (احمد مجد) ، 3- سیستماتیک گیاهی (حسن دیانت نژاد)

 

فیزیولوژی گیاهی :

1- فیریولوژی گیاهی (حسن ابراهیم زاده) 4 جلد ، 2- فیزیولوژی گیاهی (تایز - زایگر) 2 جلد

 

جانورشناسی :

1- جانورشناسی عمومی (دکتر طلعت حبیبی) ، 2- بافت شناسی انسانی پایه (دکتر محمد صادق رجحان) ، 3- جانور شناسی مهره داران (محمد درویش) ، 4- جنین شناسی (کاظن پریور)

 

فیزیولوژی جانوری :

فیزیولوژی پزشکی (گایتون)


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 

کروماتوگرافی لایه نازک (TLC)

کروماتوگرافی لایه نازک نوعی کروماتوگرافی جذبی جامد – مایع است و اصول آن مانند کروماتوگرافی ستونی است. ولی در این مورد جسم جاذب جامد را به صورت یک لایه نازک در روی یک قطعه شیشه یا پلاستیک محکم پخش میکنند. یک قطره از محلول نمونه یا مجهول را در نزدیکی لبه صفحه میگذارند و صفحه را همراه مقدار کافی از حلال استخراج کننده در ظرفی قرار میدهند. مقدار حلال باید آنقدر باشد که فقط به سطح زیر لکه برسد (شکل الف). حلال به طرف بالای صفحه میرود و اجزاء مخلوط را با سرعتهای متفاوت با خود میبرد. در نتیجه ممکن است تعدادی لکه روی صفحه ظاهر شود. این لکه ها روی یک خط عمود بر سطح حلال ظرف قرار میگیرند (شکل ب).

 

 

این روش کروماتوگرافی بسیار آسان است و به سرعت هم انجام میشود. این روش برای تفکیک اجزاء یک مخلوط بسیار مفید است و همچنینی میتوان از آن برای تعیین بهترین حلال استخراج کننده جهت کروماتوگرافی ستونی استفاده کرد.

در TLC میتوان از همان مواد جامد که در کروماتوگرافی  ستونی استفاده میشود استفاده کرد و در این میان سیلیکا و آلومینا بیشتر به کار میرود. معمولا جسم جاذب را با مقدار کمی از ماده نگهدارنده مانند گچ شکسته بندی، کلسیم سولفات و یا نشاسته مخلوط میکنند تا جسم جاذب چسبندگی لازم را پیدا کند و به صفحه بچسبد. صفحه ها را میتوان قبل از مصرف تهیه کرد و یا از ورقه های پلاستیکی آماده که در بازار موجود است استفاده نمود.

یکی از مزایای مشخص TLC آن است که احتیاج به مقدار بسیار کمی از نمونه دارد. در بعضی موار میتوان تا مقدار 9-10 گرم را تشخیص داد. اما ممکن است اندازه نمونه تا 500 میکرو گرم برسد. در نمونه های زیاد میتوان از تجربه های تهیه ای استفاده کرد. در این تجربه ها لکه های مختلف را میتراشند و با یک حلال مناسب میشویند (استخراج میکنند). و برای شناسایی (از طریق طیف سنجی) به کار میبرند.

تشخیص لکه های رنگین در روی کروماتوگرام آسان است و برای تعیین محل لکه های اجسام بیرنگ روشهای متعددی وجود دارد. برای مثال میتوان با تابش نور ماوراء بنفش به صفحه محل لکه، ترکیبهایی را که خاصیت فلوئورسانس دارند مشخص کرد. به روش دیگر میتوان جسم جاذب را با ماده فلوئورسانس دار بی اثر دیگری مخلوط کرد. هنگامی که نور ماوراء بنفش به این صفحه بتابد، لکه اجسامی که نور ماورای بنفش را جذب می کنند ولی خاصیت فلوئورسانس ندارند در زمینه فلورسانس دار صفحه به صورت تیره رنگ ظاهر میشوند. در بسیاری موارد دیگر، از معرفهای آشکارساز دیگری استفاده میکنند. این معرفها را میتوان بر روی کروماتوگرام پاشید و لکه ها را ظاهر کرد. سولفوریک اسید، که بسیاری از ترکیبات آلی را به ذغال تبدیل میکند و محلول پتاسیم پرمنگنات نمونه هایی از معرفهای آشکار ساز هستند که به این روش مصرف میشوند. ید نیز معرف آشکار ساز دیگری است که مصرف میشود. در این مورد صفحه را دز ظرفی میگذارند که محیط آن از بخار ید اشباع باشد. بسیاری از ترکیبات آلی ید را جذب میکنند و لکه آنها روی کروماتوگرام رنگین (معمولا قهوه ای) میشود.

در شرایط معین سرعت حرکت ترکیب نسبت به سرعت پیشرفت حلال (Rf) خاصیت مشخصی از ترکیب است. برای تعیین این مقدار مسافتی را که جسم از خط شروع تا وسط لکه را طی کرده است اندازه میگیرند و آنرا به مسافتی که حلال پیموده تقسیم میکنند. این مسافت را با خط شروع یکسانی میسنجند.

 

 

بخش عملی

تفکیک مواد رنگی برگ سبز

چند میلی لیتر از مخلوط 2 به یک اتر نفت و اتانول را همراه با چند برگ سبز در هاونی بگذارید و برگها را با دسته هاون له کنید. مایع بدست آمده را به یک قیف جدا کننده منتقل کنید و همان حجم آب مقطر به آن اضافه کنید و تکان دهید. فاز آبی پایینی را دور بریزید. این شستشو را دو بار انجام دهید و هر بار فاز آبی را دور بریزید. و آب تازه اضافه کنید.لایه آلی (بالایی) را به ارلن کوچکی منتقل کنید و به آن 2 گرم سدیم سولفات بدون آب اضافه کنید (برای آب گیری).

یک نوار 10 سانتی از ورقه کروماتوگرام سیلیکاژل تهیه کنید و یک لکه 1 الی 2 میلی متری از محلول ماده رنگی را طوری بر روی صفحه قرار دهید که حدود 1 و نیم سانتی متر از انتهای آن فاصله داشته باشد (برای گذاشتن لکه از لوله مویین تمیز استفاده کنید). صبر کنید تا لکه خشک شود. برای جداسازی از حلال بنزناستون با نسبت 7 – 3 (حجمی) مطابق توضیحات بالا استفاده کنید.

ممکن است تا هشت لکه رنگین مشاهده شود. این لکه ها به ترتیب کاهش مقدار Rf عبارتند از کاروتنها (دو لکه نارنجی)، کلروفیل a (آبی – سبز)، کلروفیل b (سبز) و زانتوفیلها (چهار لکه زرد).

 

نوشته شده توسط minaeifar  موضوع مطلب : کروماتوگرافی

لينك ثابت | نظرات و نکات تکمیلی شما (1)

چهار شنبه ۰۳ مرداد ۱۳۸۶
كروماتوگرافي ستوني

كروماتوگرافي ستوني

در كروماتوگرافي ستوني جسم بين فازهاي مايع و جامد پخش ميشود. فاز ساكن جسم جامدي است و اين جسم اجزاي مايعي را كه از آن ميگذرد به طور انتخابي در سطح خود جذب ميكند و آنها را جدا ميكند. اثرهايي كه باعث جذب سطحي ميشوند همان اثرهايي هستند كه موجب جذب در مولكولها ميشوند. اين اثرها عبارتند از: جاذبه الكترواستاتيكي، ايجاد كمپلكس، پيوند هيدروژني، نيروي واندروالس و غيره.

براي جدا كردن يك مخلوط با كروماتوگرافي ستوني، ستون را با جسم جامد فعالي (فاز ساكن) مانند آلومينا يا سيليكاژل پر ميكنند و كمي از نمونه مايع را روي آن ميگذارند. نمونه ابتدا در بالاي ستون جذب ميشود. سپس حلال استخراج كننده اي را در داخل ستون جريان ميدهند. اين فاز مايع متحرك، اجزاي مخلوط را با خود ميبرد. ولي به علت نيروي جاذبه انتخابي فاز جامد، اجزاي مربوط ميتوانند با سرعتهاي مختلفي به طرف پايين ستون حركت كنند. تركيبي كه با نيروي كمتري جذب فاز ساكن شود سريعتر خارج ميشود زيرا كه درصد مولكولي آن در فاز متحرك از تركيبي كه با نيروي زيادتري جذب فاز ساكن ميشود بيشتر است.

اجزاي تفكيك شده را ميتوان مجددا به دو روش به دست آورد:

1) مواد جامد ستون را ميتوان خارج كرد و قسمتي از آنرا كه حاوي باند مورد نظر است بريد و با حلال مناسب استخراج كرد.

2) چون باندها با زمانهاي مختلفي خارج ميشوند ميتوان آنقدر حلال را از ستون عبور داد تا باندها از انتهاي آن خارج شوند و در ظرف جداگانه اي بريزند.

معمولا روش دوم كاربرد بيشتري دارد.

در مورد اجسام رنگين ميتوان باندهايي را كه به طرف پايين ستون مي آيند مستقيما مشاهده كرد.

 

 اما در مورد اجسام بيرنگ نميتوان تغييرات را مستقيما مشاهده كرد. با اين حال بسياري از اجسام در هنگام تابش نور ماوراي بنفش فلوئورسانس پيدا ميكنند و در چنين مواردي از اين خاصيت جهت مشاهده باندها استفاده ميشود. معمولا براي پي بردن به جريان عمل كروماتوگرافي ستوني حجمهاي كوچك و ثابتي (مثلا 25 ميلي ليتر) از محلول استخراج شده را جمع آوري ميكنند. سپس حلال آنها را تبخير ميكنند تا ببينند جسمي در آنها وجود دارد يا خير. گرچه ممكن است يك جسم در چند ظرف پخش شود، ولي اگر حجم هر جزء نسبتا كم گرفته شود (مثلا كمتر از 10% حجم ستون) معمولا باندهاي مختلف در ظروف مختلف جمع آوري ميشوند. روش ديگري كه براي پي بردن به وضع تفكيك مناسب است آن است كه محلول استخراج شده در فاصله زماني مختلف با كروماتوگرافي لايه نازك مورد بررسي قرار گيرد.

تعدادي از جاذبهاي جامدي كه عموما مصرف ميشوند عبارتند از: آلومينا، سيليكاژل، فلورسين، زغال چوب، منيزيم اكسيد، كلسيم كربنات، نشاسته و شكر. معمولا شيميدانهاي آلي از آلومينا، سيليكاژل و فلورسين بيشتر استفاده ميكنند.

آلومينا (Al2O3) تركيب قطبي بسيار فعالي است كه قدرت جذب زيادي دارد و به سه صورت موجود است: خنثي، شسته شده با اسيد و شسته شده با باز. آلوميناي بازي براي تركيبهاي اسيدي و آلوميناي اسيدي براي تركيبهاي بازي قدرت تفكيك خوبي نشان ميدهد. در تركيبهايي كه به شرايط اسيدي و بازي حساسيت دارند و واكنش شيميايي دارند بايد از آلوميناي خنثي استفاده كرد. آلومينا با قطبيت زيادي كه دارد تركيبهاي قطبي را به شدت جذب ميكند و در نتيجه ممكن است استخراج آنها از ستون را مشكل كند. فعاليت (قدرت جذب) آلومينا را ميتوان با افزايش كمي آب كاهش داد، درجه فعاليت آلومينا با درصد وزني آب موجود مشخص ميشود. سيليكاژل و فلورسين هم قطبي هستند ولي قطبيت آنها از آلومينا كمتر است.

براي اينكه جاذبهاي جامد نيروي موثر تري داشته باشند، بايد اندازه ذرات آنها يكنواخت و سطح مخصوص آنها زياد باشد. چنين سطحي باعث تسريع تعادل جسم در دو فاز ميشود. اين حالت در ايجاد باندهاي باريك اهميت دارد.

در تعيين شرايط يك تجربه كروماتوگرافي بايد به ماهيت فاز مايع (حلال) مصرفي توجه كرد. حلال نيز ميتواند در جسم جامد جذب شود و به اين وسيله براي جذب مواضع جذبي كه در سطح جامد وجود دارند، با جسم حل شده رقابت كند. چنانچه حلال قطبي تر باشد و شديدتر از اجزاي مخلوط جذب شود، تقريبا تمام اجزاء در فاز مايع متحرك باقي ميمانند و تفكيكي كه در ضمن تجربه صورت ميگيرد ناچيز خواهد بود. در نتيجه براي اين كه تفكيك خوب انجام شود بايد قطبيت حلال استخراجي به طور قابل ملاحظه اي كمتر از اجزاي مخلوط باشد. به علاوه بايد اجزاي مخلوط در حلال حل شوند، زيرا در غير اين صورت اجزا به طور دايم در فاز ساكن ستون جذب ميشوند و در آن باقي ميمانند. قدرت استخراجي حلالهاي مختلف (يعني توانايي آنها در انتقال يك جسم معين به پايين ستون) بترتيب زير از بالا به پايين زياد ميشود:

هگزان

كربن تترا كلريد

تولوئن

بنزن

دي كلرومتان

كلروفرم

اتيل اتر

اتيل استات

استون

پروپانول

اتانول

متانول

آب

در يك كروماتوگرافي ستوني ساده نمونه را در بالاي ستون ميگذارند و در طول تفكيك از حلال واحدي استفاده ميكنند. بهترين حلال انتخابي، حلالي است كه بيشترين فاصله را در باندها ايجاد كند. چون احتمالا بهترين حلال در اثر تجربه بدست مي آيد، گاهي راحتتر است كه در انتخاب حلال براي كروماتوگرافي ستوني از روش كروماتوگرافي لايه نازك استفاده شود. تعداد زيادي از تجربه هاي كروماتوگرافي لايه نازك را ميتوان با استفاده از حلالهاي مختلف، در زمان نسبتا كوتاهي انجام داد. معمولا بهترين حلال يا مخلوط حلالي كه به اين روش به دست مي آيد براي كروماتوگرافي ستوني مناسب است.

معمولا از روشي كه به استخراج تدريجي (يا جزء به جزء) معروف است استفاده ميشود. در اين روش براي ظهور كروماتوگرام از يك سري حلالهايي استفاده ميكنند كه قطبيت آنها مرتبا رو به افزايش ميرود. در شروع با يك حلال غير قطبي (معمولا هگزان) ممكن است يك باند به طرف پايين ستون حركت كند و از آن خارج شود و در اين حال باندهاي ديگر در نزديكي ابتداي ستون باقي بمانند. سپس حلالي كه قطبيت آن اندكي بيشتر است به كار ميبرند. در حالت ايده آل بايد يك باند ديگر خارج شود و در اين حال بقيه باندها در عقب آن باقي بمانند. چنانچه قطبيت حلال يكباره زياد بالا رود، ممكن است تمام باندهايي كه باقي مانده اند يكباره از ستون خارج شوند. بنابر اين بايد در هر مرحله قطبيت حلال به مقدار كم و با قاعده معيني افزايش يابد. بهترين راه انجام اين كار آن است كه از حلالهاي مخلوط استفاده شود و تعويض كامل حلال چندان مناسب نسيت.

طريقه پر كردن ستون بسيار اهميت دارد زيرا ستوني كه خوب پر نشود اجزاء را هم خوب تفكيك نميكند. جسم پرشده بايد همگن باشد و در آن هواي محبوس يا حباب بخار وجود نداشته باشد.

آماده سازي ستون كروماتوگرافي

يك بورت 50 ميلي ليتري را در حالت عمودي به گيره اي ببنديد. شير بورت بايد بسته و چرب نشده باشد. بورت را با اتر نفت (60-30 درجه ) تا نزديكي درجه 40 ميلي ليتري آن پر كنيد و به كمك يك لوله شيشه اي طويل كمي پشم شيشه را به انتهاي بورت فرو بريد. درون بروت به حدي شن بريزيد تا ارتفاع 1 سانتي متري بالاي پشم شيشه را بپوشاند. پس از خروج كامل حبابهاي درون شن، در حالي كه به آرامي به ديواره بورت ضربه ميزنيد 15 گرم آلومينا را به داخل لوله بريزيد. هنگام پايين رفتن آلومينا ستون را تكان دهيد. اين اعمال به پر شدن يكنواخت ستون كمك ميكنند. جدار داخلي بورت را كه آلومينا به آن چسبيده با اتر نفت اضافي بشوييد. براي محافظت از آلوميناي پر شده يك لايه 1 سانتي متري شن در بالاي ستون قرار دهيد. شير بورت را باز كنيد و بگذاريد تا حلال خارج شود و درست به بالاي لايه شن بالايي برسد. حال ستون براي قرار دادن نمونه مخلوط مورد تفكيك آماده است.

 

 

 

 

 

نوشته شده توسط minaeifar  موضوع مطلب : کروماتوگرافی

لينك ثابت | نظرات و نکات تکمیلی شما (0)

چهار شنبه ۰۳ مرداد ۱۳۸۶
کروماتوگرافی

کروماتوگرافی

کروماتوگرافی بر اصول کل پخش فاز  بنیان نهاده شده است. به طور خلاصه، در این روش جریان یک فاز از کنار (یا از داخل) فاز ساکنی میگذرد و در این حال فاز ساکن اجزای آنرا به طور انتخابی خارج میکند. این خروج یک عمل تعادلی است و مولکولهای اجزاء دوباره داخل فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک میشوند. هنگامی که ثابت پخش دو یا چند جزء در این دو فاز با هم متفاوت باشند، اجزای مربوط در فاز متحرک از هم تفکیک میشوند. به طور ساده میتوان گفت که هر چه فاز ساکن یک جزء را محمتر نگه دارد، در صد مولکولهای جزئی که بی حرکت نگه داشته شده بیشتر میشود. جزء دیگری که با شدت کمتر نگه داشته میشود نسبت به جزء اول در فاز متحرک درصد مولکولی بیشتری خواهد داشت. بنابراین به طور متوسط مولکولهای جزئی که با شدت کمتر نگه داشته میشوند، نسبت به مولکولهای دیگر با سرعت بیشتری از روی فاز ساکن میگذرند (در جهت جریان) و در نتیجه اجزای مربوط به قسمتهای مختلف فاز ساکن (باندها) منتقل میشوند.

فاصله باندها به طور خطی به مسافتی که در ستون طی میشود بستگی دارد. به طور کلی هر چه مسافت طی شده بیشتر باشد، فاصله باندها زیادتر خواهد شد. یادآور میشود که اجزای مخلوط باید ضرایب پخش متفاوتی داشته باشند تا بتوان آنها را به کمک پخش فاز تفکیک کرد. در صورتی که این ضرایب به هم نزدیک باشند، اجزای مربوط فقط به طور جزئی به باندهای جداگانه تفکیک میشوند. البته میتوان طول مسیر را زیاد کرد و به اجزاء فرصت داد تا بیشتر از هم جدا شوند.

کروماتوگرافی چهار نوع مهم دارد که بر اصول توصیف شده بالا متکی هستند. این انواع عبارتند از کروماتوگرافی گازی (کروماتوگرافی تفکیکی گاز مایع)، کروماتوگرافی ستونی، کروماتوگرافی لایه نازک (TLC) و کروماتوگرافی کاغذی


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 

 

‌ليپيدهاو كربو هيدراتها


  ‌ليپيدها

آشنايي با ويژگي هاي ساختاري و عملكردي ليپيدها و اجزاي تشكيل دهنده آن ها



  1 – مشخصات كلي ليپيدها و تقسيم بندي آن ها را بيان كنيد؟

ليپيدها مولكول هاي زيستي هستند كه با خاصيت غير محلول بودن در آب و محلول بودن در حلال هاي آلي مانند بنزن، كلروفرم و دي اتيل اتر مشخص مي شوند. ليپيدها از نظر قطبي و غيرقطبي بودن در دو دسته جداگانه قرار مي گيرند. تري اتيل گليسرول ها و استرهاي كلسترول در دسته ليپيدهاي غيرقطبي قراردارند. ليپيدهاي قطبي به علت داشتن بخش هاي هيدروفيل (آب دوست) و هيدروفوب( آب گريز) ناميده مي شوند. فسفوليپيدها و اسفنگوليپدها در اين دسته اند. ليپيدها مي توانند با ساير د رشت مولكول ها تركيبات پيچيده اي به نام گليكوليپيد و گليكوپروتئين را بسازند. از نظر ساختاري ليپيدها، در مقايسه با ساير درشت مولكول ها، كوچك هستند و واحد ساختاري آن ها، اسيد چرب نام دارد.  



  2 – ويژگي ساختاري مهم اسيدهاي چرب و نقش آنها را در ليپيدها شرح دهيد؟

جزء اصلي سازنده ليپيدها را مونوكربوكسيليك اسيدها با تعداد كربن زياد (4 تا 30 كربن) در يك زنجيره دراز، تشكيل مي دهند. اسيدهاي چرب حاصل از منابع جانوري ، ساختاري ساده دارند ولي اسيدهاي چرب گياهي پيچيده ترهستند و عواملي مانند اپوكسي، هيدوركسي، كتو و حلقه هاي سيكلوپروپان به مولكول آن ها اضافه شده است. در باكتري ها نيز اسيدهاي چرب ساختار پيچيده اي دارند و گاهي از زنجيره هيدروكربني شاخه اي با حلقه هاي سيكلوپروپان تشكيل شده اند.
اسيدهاي چرب به علت سمي بودن به صورت آزاد كم ديده مي شوند و با ايجاد تركيب استرهاي اكسيژن در ساختار ليپيدها شركت مي كنند. پيوندهاي استري نسبت به هيدروليز اسيدي و قليايي بسيار حساس هستند. برخي از اسيدهاي چرب در مولكول خود فقط زنجيره هيدروكربني ساده (پيوند يگانه) دارند و به نام اسيدهاي چرب اشباع شده خوانده مي شوند. اسيدهاي چرب اشباع نشده در ساختار خود پيوند دو گانه دارند و نسبت به اسيدهاي چرب اشباع شده داراي نقطه ذوب پائين تري مي باشند و در حالت طبيعي به صورت مايع هستند. هم چنين وجود پيوند دو گانه در زنجيره ايزومري هندسي سيس و ترانس را به وجود مي آورد. ايزومرهاي ترانس پايدارترند و كمتر در ساختار اسيدهاي چرب وارد مي شوند.
 



  3 – ساختار دو اسيد چرب لينولئيك و استئاريك را بنويسيد؟

اسيد استئاريك
H3C(CH2)COOH
داراي 20 كربن است.
اسيد استئاريك از دسته اسيدهاي چرب اشباع شده مي باشد كه داراي ساختمان فضايي زيگزاگي است. داراي يك گروه كربوكسيل (COOH)_ در يك انتها است و به آن زنجيره خطي درازي از هيدروكربنهاي غيرقطبي متصل است.
 



  اسيد لينولئيك

 

داراي 18 كربن است و جزء اسيدهاي چرب اشباع نشده مي باشد كه اولين پيوند دو گانه در مولكول بين كربن شماره 9 و 10 ايجاد شده و پيوند دو گانه بعدي پس از اولين پيوند دو گانه به طرف متيل انتهايي و با فاصله يك متيل ايجاد شده و مولكول داراي 2 پيوند دو گانه است.
وجود پيوندهاي دو گانه در مولكول موجب ايجاد خميدگي در آن ناحيه مي گردد. پس مولكول اسيد لينولئيك داراي دو خميدگي است.
 



  4 – كوتاه نويسي در بيوشيمي را با ذكر مثال توضيح دهيد؟

جهت كوتاه نويسي اسيدهاي چرب و ليپيدها ، ابتدا تعداد كربن را مي نويسند سپس تعداد پيوندهاي دوگانه و در آخر شماره كربن واحد پيوند دو گانه را مي آورند. در صورت لزوم، نوع ايزومري سيس يا ترانس با علامت اختصاري (C) براي سيس و (t) براي ترانس به شماره كربن هاي با پيوند دو گانه اضافه مي شود. مثلاً اسيد پالمتيك با 16 اتم كربن و بدون پيوند دو گانه به صورت 0:16 و اسيد لينولئيك
(c12، c9)
2: 18
نمايش داده مي شوند.
 



  5 – صابوني شدن را تعريف كنيد و چگونگي تشكيل رامولسيون ( تعليق) توسط صابون ها را بيان كنيد:

نمك سديم يا پتاسيم اسيدچرب را ، صابون گويند، صابون هاي معمولي قدرت پاك كنندگي يا امولسيونه كردن مواد نامحلول در آب مانند: روغن، گريس و غيره را دارند. بدين ترتيب كه هيدروفوب صابونها به درون قطرات روغني وارد و سرهاي قطبي آن ها به طرف آب قرار مي گيرند، در نتيجه صابون ها يك پوشش هيدروفوبي در حول ذره چربي ايجاد مي كنند و امولسيون مي سازند. نمكهاي كلسيم و منيزيم اسيدهاي چرب بسيار نامحلول هستند و توانايي امولسيونه كردن چربي ها را ندارند.  



  6 – مشخصات ساختاري و عملكردي تري اسيل گليسرول ها و چگونگي دسته بندي آن ها را توضيح دهيد؟

از ساده ترين ليپيدها مي توان تري اسيل گليسرولها را نام برد كه به ، چربي هاي خنثي و يا تري گليسريد نيز معروف هستند.اين تركيبات از استري شدن سه مولكول اسيد چرب با گليسرول به دست مي آيند. تري اسيل هايي كه تنها از يك نوع اسيد چرب به وجود آمده اند به تري اسيل گليسرول هاي ساده معروفند و نامگذاري آنها بر اساس نوع اسيد چرب شركت كننده صورت مي گيرد. مثلاً اگر سه اسيد چرب از نوع استئاريك موجود باشد، چربي حاصل تري استئارين مي باشد. اگر دو يا چند نوع اسيد چرب در تركيب تري اسيل گليسرول بكار رفته باشد، تري اسيل گليسرول هاي مركب خوانده مي شوند و براي معرفي آنها از شماره كربن هاي گليسرول استفاده مي شود مانند :« استئاريل – 2 ، 3 – دي پالميتويل گليسرول» (بدين معني كه به 1- C اسيد استئاريك و به 2- C و 3-C هر كدام يك اسيد پالمتيك متصل شده است)تري گليسريدها ساختار هيدروفوب دارند. اكثر چربي هاي طبيعي مانند كره ، روغن جامد، مايع و مخلوطي از تري اسيل گليسرول هاي ساده و مركب هستند. بافت آديبوز (بافت چربي) بافتي است كه در ياخته هاي آن چربي ذخيره مي شود. تري اسيل گليسرول ها نيز مانند اسيدهاي چرب در مجاورت سود يا پتاس به صورت صابون در مي آيند.  



  7 – مشخصات فسفوليپدها را بيان كنيد و علت نامگذاري آنها به آمفي پاتيك را توضيح دهيد؟

فسفوليپيدها تركيبات باردار و ساختاري هستند. ساختار غشاي پلاسمايي،‌غشاي اندامك هاي ياخته اي و كليه سيستمهاي غشايي در ياخته اساساً از فسفوليپيد ساخته شده اند. فسفوليپيدها هرگز به صورت ذخيره اي ديده نمي شوند. د راين تركيبات به كربن هاي شماره 1و 2 گليسرول، ملكول اسيد چرب اشباع شده يا اشباع نشده متصل است و كربن شماره 3 با اسيد فسفريك پيوند استري دارد به همين دليل مولكول از نظر ساختاري داراي يك سر قطبي و يك دم غيرقطبي است. فسفوليپيدها اكثراً فسفرگليسريد ناميده مي شوند. اين تركيبات داراي يك الكل نوع دوم هستند كه به اسيد فسفريك متصل مي شوند. همه فسفوليپيدها در PH خنثي يك بار منفي بر روي مولكول فسفات دارند، به علاوه اگر الكل هم داراي يك يا چند بار مثبت و منفي باشد آنها را ليپيدهاي باردار و قطبي مي نامند و به دليل داشتن دو بخش قطبي و هيدروفوب در خود، آمفي پاتيك خوانده مي شوند.  



  8 – اسفنگوليپيد چه نوع تركيبي است؟

اسفنگوليپيدها دسته ديگري از ليپيدهاي ساختار هستند كه داراي يك سر قطبي و دو دم غير قطبي هستند.
دم آنها شامل يك مولكول اسيد چرب و يك ملكول آمينو الكل به نام اسفنگوزين يا يكي از مشتقات آن است. به بخش سرقطبي آن ها تركيباتي مانند اتانول امين، كولين متصل است. تركيب اسيدچرب با اسفنوگوزين، سراميد خوانده مي شود. از مهم ترين اسفنگوليپيدها مي توان اسفنگوميلين ها، سربوزيدها و گانگليوزيدها را نام برد. اسفنگوميلين ها در ياخته هاي عصبي غلاف ميلين را تشكيل مي دهند و در ساير ياخته هاي جانوري ديده مي شوند . سر بروزيدها فاقد سرقطبي هستند و در اين ناحيه يك مولكول قند به خصوص از نوع لاكتوز دارند. گانگليوزيدها از ليپيدهاي پيچيده هستند.
 



  9 – تركيب 1. پالمتيويل 2. اولئيل – فسفاتيدل كولين جزء كدام يك از تركيبات ليپيدي است و در صورتي كه اين تركيب در آب قرار گيرد چه اتفاق مي افتد؟

يك تركيب فسفاتيديل كولين و جز فسفوليپيدهاي قطبي مي باشد. داراي يك سرقطبي (كولين) و دو دم غيرقطبي است. اسيد پالمتيك يك اسيد چرب اشباع شده متصل به 1-C و اسيد اولئيك اسيد چرب اشباع نشده متصل به C-2 مي باشد. ليپيدهاي قطبي به علت داشتن سرقطبي و دم هيدورفوب آمفي پاتيك هستند كه در آب و سيستم هاي آبي نامحلول مي باشند. با وارد شدن به آب، سرقطبي آنها به طرف مولكول هاي آب و دم غير قطبي به طرف خارج كشيده مي شود و غشاي تك لايه اي در سطح آب ايجاد مي كنند. هم چنين ليپيدهاي قطبي مي توانند در آب غشاي دو لايه ايجاد كنند در اين حالت بخش هيدروفوب ليپيدها بطور منظم مجاور هم آرايش يافته و بخش هاي قطبي دور از هم و در مجاورت آب قرار مي گيرند. سيسل ها نيز با وارد شدن ليپيدهاي قطبي در آب و آرايش مولكول هاي آن ها ايجاد مي شوند. فسفوليپيدها مي توانند حفره هاي بسته اي با شكل اختصاصي ايجاد كنند كه به نام ليپوزوم معروف مي باشند.  



  10 – ساختار ليپوپروتئينها و جايگاه آنها در مدل موزائيك روان غشاي ياخته را شرح دهيد؟

ليپو پروتئين ها اساس ساختار غشاهاي ياخته اي را تشكيل مي دهند. دو تركيب ليپيد و پروتئين به شكل منظم در اين ساختار وجود دارند. ليپيدها از نوع آمفي پاتيك و به طور عمده شامل فسفوليپيد و گليكوليپيدها هستند.
پروتئين هاي شركت كننده در ساختار غشا بر دو نوع مي باشند. پروتئين هايي كه بار دارند و به علت ماهيت قطبي بودن خود به طور خارجي به غشا متصل اند كه پروتئين هاي محيطي ناميده مي شوند. دسته ديگر پروتئين هاي داخلي هستند كه يا به طور كامل هيدورفوب بوده و در بين دو لايه فسفوليپيد قرار دارند و يا بخشي از مولكول هيدورفوب و بخش ديگر باردار است و در مجاور سرقطبي فسفوليپيدها و در سطح بيروني غشا قرار مي گيرد و بخش هيدورفوب در بين دو لايه فسفوليپيد وارد مي شود. بيشتر اسيدهاي چرب لايه هاي فسفوليپيدي از نوع اسيدهاي چرب غيراشباع كه نقطه ذوب پاييني دارند مي باشند. وجود اين اسيدهاي چرب حالت رواني خاصي به غشا مي دهد و سنيگرونيكولسون با نام مدل «موزائيك روان» ناميده مي شوند.
 



  11- ليپيدهاي ساده را تعريف كنيد؟

اسيد چرب در ساختار ليپيدهاي ساده وجود ندارد و از مهم ترين آن ها مي توان به استروئيدها و ترپن ها اشاره كرد. استروئيدها تركيب هاي حلقوي درشت مولكولي هستند كه سردسته آنها استرول ها هستند و مهم ترين آنها كلسترول است. نمك هاي صفراي، هورمونهاي جنسي ، ويتامين هاي محلول در چربي مثل D,k از اين گروهي باشند. كلسترول در ساختار غشاهاي ياخته اي هم وارد مي شود.  



  سؤالات تستي
1 – اين تركيبات در آب نامحلول، ولي در حلال هاي آلي مانند بنزن ، كلروفرم محلول هستند؟

الف) اسيدهاي چرب
ب) ليپيدها
ج) پروتئين ها
د) ويتامين ها
گزينه ب

2 – اين تركيبات داراي يك گروه كربوكسيل (COOH_) در انتها و زنجيره هيدروكربني ساده (پيوند يگانه) مي باشند؟
الف) اسيدهاي چرب اشباع شده
ب) اسيدهاي چرب اشباع نشده
ج) پروتئين ها
د) ويتامين ها
گزينه الف

3- وجود آن در مولكول موجب ايجاد خميدگي در آن ناحيه مي گردد؟
الف) گروه كربوكسيل (COOH_)
ب) گروه كتو
ج) پيونديگانه
د) پيوند دو گانه(مضاعف)
گرينه د

4 – علامت اختصاري «C» و «T» براي كدام ايزومري استفاده مي شود؟
الف) آلفا – بتا
ب) اپي مرها
ج) سيس و ترانس
د) ايزومر لوزي
گزينه ج

5 – تري گليسريد نام ديگر كدام يك از تركيبات زير است؟
الف) ليپوپروتئين ها
ب) اسفنگوليپيدها
ج) تري اسيل گليسرول ها يا چربيهاي خنثي
د) فسفو ليپيدها
گزينه ج

6 – تري پالمتين چه تركيبي است؟
الف) تري اسيل گليسرول ساده با سه اسيد چرب از نوع اسيد پالمتيولئيك
ب) تري اسيل گليسرول ساده با سه اسيد چرب از نوع اسيد پالمتيك
ج) تري اسيل گليسرول مركب با سه اسيد چرب از نوع اسيد پالمتيك
د) تري اسيل گليسرول مركب با سه اسيد چرب از نوع اسيد پالميتولئيك
گزينه ب
 

7 – بافت آديبوز چه نوع بافتي است؟ الف) غشاي تك لايه اي
ب) غشاي دو لايه اي
ج) بافت غشاي ياخته اي
د) بافت چربي كه درياخته هاي آن چربي ذخيره مي شود
گزينه د

8 – بر خلاف تري گليسيريدها اين تركيبات باردار و ساختاري هستند و داراي يك الكل نوع دوم هستند كه به اسيد فسفريك متصل مي باشند.
الف) فسفو ليپيدها
ب) اسفنگوليپدها
ج) ليبوپروتئين ها
د) اسيدهاي چرب
گزينه الف

9 – آمفي باتيك چيست؟
الف) ليپيدهاي غير قطبي
ب) ليپو پروتئين ها
ج) ليپيدهاي قطبي با سر قطبي و دم هيدروفوب
د) ليپيدهاي قطبي با سر قطبي و دم هيدورفيل
گزينه ج

10 – ساختار ليپيدهاي آمفي پاتيك در محيط آبي به چند صورت است، نام ببريد؟
الف) 2 صورت ، ليپوزوم – ميسل
ب) 2 صورت ، قطبي و غير قطبي
ج) 4 صورت ، غشاي دو لايه – غشاي تك لايه – ليپوزوم – ميسل
د)2 صورت ، غشاي دو لايه – غشاي تك لايه
گزينه ج

11 - ليپيدهاي ، ليپو پروتئين ها از چه نوعي هستند؟
الف) فسفو ليپيد ها و گليكوليپيدها
ب) اسفنگوزين
ج) اسفنگوليپيدها
د) فسفو ليپيدها و اسفنگوليپيدها
گزينه الف

12 – سينگرو نيكولسون چه مدلي را براي غشاهاي سلولي ارايه داده است؟
الف) سرقطبي با دم غيرقطبي
ب) مدل هيدورفوب
ج) طرح كلي غشاي ياخته اي تك لايه اي
د) مدل موزائيك روان
گزينه د

13 ) استروئيدها و ترين ها جزء كدام دسته از تركيبات هستند ؟
الف) ليپيد ساده با اسيد چرب
ب) ليپيد مركب كه اسيد چرب ندارند
ج) ليپيدهاي مركب با اسيد چرب
د) ليپيدهاي ساده اي كه اسيد چرب ندارند
گزينه د
  

دیدکلی

چربیها یا لیپیدها ترکیبات آلی غیر محلول در آب هستند که می‌توان آنها را بوسیله حلالهای غیر قطبی نظیر کلروفرم ، اتر و بنزن از سلولها استخراج کرد. لیپیدها استرهای یک یا چند اسید با الکلها می‌باشند. بعضی از لیپیدها در ساختمان دیواره و غشای سلولی شرکت داشته و برخی دیگر ماده ذخیره‌ای انرژی‌زا را در داخل سلول تشکیل می‌دهند. اسیدهای چرب به صورت آزاد به مقدار ناچیزی در بافتها دیده می‌شوند.



img/daneshnameh_up/f/f2/L.5.png

ساختمان اسیدهای چرب

تاکنون بیش از هفتاد اسید چرب از نسوج گوناگون جدا کرده‌اند که همگی دارای زنجیره هیدروکربنی طولانی با یک عامل کربوکسیل انتهایی هستند. بعضی از آنها اشباع شده و برخی دارای یک ، دو یا سه پیوند دوگانه هستند و گروهی در زنجیر خود دارای شاخه‌های جانبی نیز می‌باشند. تعداد کربنها در اسیدهای چرب به استثنای چند مورد ، همیشه زوج است و احتمالا علت زوج بودن آسان تر بودن سنتز آنها در نزد جانداران است. فرمول کلی اسیدهای چرب CH3-(CH2)n-COOH است که n از صفر تا 30 الی 40 تغییر می‌کند.

خواص اسیدهای چرب

اسیدهای چرب غیر اشباع دارای نقطه ذوب پایین‌تری نسبت به اسیدهای چرب اشباع هستند و هر چه تعداد کربن اسید چرب بیشتر شود، نقطه ذوب بالاتر می‌رود. پیوند دوگانه در اسیدهای غیر اشباع بیشتر بین کربن 9 و 10 بوده و این پیوند دوگانه تقریبا در تمامی اسیدهای چرب غیر اشباع طبیعی در وضعیت ایزومر هندسی سیس (Cis) است. اسیدهای چرب با زنجیر طویل در آب غیر محلول هستند. ولی در قلیایی محلول‌اند و تشکیل صابون سدیم یا صابون پتاسیم می‌دهند. اسیدهای چرب غیر اشباع به سهولت اکسید می‌شوند. تند شدن چربیها بر اثر اکسید شدن و ایجاد عوامل اسیدی و آلدئیدی در چربیها است.

ساختمان و خواص انواع چربیها

چربیهای خنثی (آسیل گلیسرولها)

ترکیب اسید چرب و گلیسرول را آسیل گلیسرول یا گلیسرید می‌نامند. گلیسرول الکلی است که بیش از سایر الکلها در ساختمان لیپیدها دیده می‌شود و دارای 2 عامل الکلی نوع اول و یک عامل الکلی نوع دوم است. برحسب آن که یک ، دو یا سه اسید چرب با عوامل الکلی گلیسرول ترکیب شده باشد، به ترتیب مونو ، دی و تری آسیل گلیسرول بدست می‌آید. نقطه ذوب چربیها خنثی بستگی به نقطه ذوب اسید چرب ترکیبی آنها دارد. تری آسیلها در آب نسبتا نامحلول بوده و تشکیل میسلهای کامل نمی‌دهند. در حالی که دی آسیل گلیسرولها که تا حدودی قابل یونیزه شدن هستند، به سهولت تشکیل میسل می‌دهند.

فسفو گلیسریدها

این لیپیدها که به نام گلیسرول فسفاتید نیز موسومند، بیشتر در غشاهای سلولی وجود دارند و فقط به مقدار خیلی جزئی در چربیهای ذخیره‌ای یافت می‌شوند. الکل این لیپیدها گلیسرول است که یکی از عوامل الکلی نوع اول آن توسط اسید فسفریک استریفیه شده است. تمام فسفر گلیسریدها دارای یک انتهای قطبی و دو انتهای طویل غیر قطبی می‌باشند و به این جهت آنها را لیپیدهای قطبی یا آمفی پاتیک گویند.

پلاسمالوژنها

یک گروه فرعی از فسفر گلیسریدها هستند که در آنها به جای یک مولکول اسید چرب یک آلدئید چرب قرار گرفته است. این ترکیبات در غشای سلولهای عضلانی و عصبی فراوانند.

اسفنگو لیپیدها

اینها در غشای سلولهای گیاهی و سلولهای حیوانی و در بافتهای عصبی و مغز به مقدار فراوان وجود دارند. این ترکیبات در اثر هیدرولیز ایجاد یک مولکول اسید چرب و یک مولکول الکل آمینه غیر اشباع به نام اسفنگوزین می‌کنند. در اسفنگو لیپیدها گلیسرول وجود ندارد. ترکیب اسفنگوزین و اسید چرب را سرامید گویند. اسفنگو میلین ترکیب سرامید با فسفو کلین می‌باشد که فراوان‌ترین اسفنگو لیپیدها است.

گلیکو لیپیدها

این ترکیبات دارای یک انتهای قطبی هیدروفیل (آبدوست) قندی می‌باشند. برخی شامل اسفنگوزین و برخی دیگر شامل گلیسرول هستند. قندهای آن شامل D- گلوکز و D- گالاکتوز است. گانگلیوزیدها ترکیبات دیگری از دسته گلیکو لیپیدها هستند. این ترکیبات عبارتند از گلیکو اسفنگو لیپیدهایی که دارای انتهای قطبی متشکل از قندهای مرکب نظیر اوزامین و اسید سیالیک می‌باشند. این ترکیبات در غشای سلولی بویژه در سلولهای عصبی زیاد دیده می‌شوند.



img/daneshnameh_up/b/b6/L.3.jpg

سربروزیدها

این ترکیبات را می‌توان در گروه گلیکو لیپیدها و یا اسفنگو لیپیدها طبقه بندی کرد. زیرا دارای قند و اسفنگوزین هستند. این دسته از لیپید بیشتر در غشای سلولهای عصبی بویژه در غلاف میلین و همچنین در گویچه‌های قرمز خون ، گویچه‌های سفید خون و اسپرم دیده می‌شوند.

مومها

مومها از نظر ساختمانی و خواص ، شبیه آسیل گلیسرولها هستند. ولی الکلهای آنها دارای زنجیره کربنی طویل هستند که تنها شامل یک عامل الکل می‌باشند. این ترکیبات در غشای محافظ پوست ، پر و جدار برگها و بعضی میوه‌ها و پوسته خارجی بیشتر حشرات دیده می‌شوند.

لیپیدهایی که صابونی نمی‌شوند

لیپیدهایی که تاکنون مورد بحث قرار گرفتند قابل صابونی شدن بوده یعنی با قلیاییها و در اثر حرارت ایجاد صابون می‌کنند. در سلولها مقدار کمتری از نوع دیگر چربیها موجودند که غیر قابل صابون شدن هستند. دو گروه اصلی از این لیپیدها یکی استروئیدها و دیگری ترپنها هستند.

  • استروئیدها: ساختار استروئیدها از سه حلقه شش ضلعی فنانترن و یک حلقه پنج ضلعی هستند. از میان مهم‌ترین استروئیدهایی که در طبیعت دیده می‌شوند، اسیدهای صفراوی ، هورمونهای جنسی ، هورومونهای قسمت قشری غدد فوق کلیوی و ویتامین D و کلسترول را می‌توان نام برد. استروئیدها به مقدار بسیار کم در سلولها موجودند و فقط یک نوع آنها که بطور کلی استرول نامیده می‌شود، بسیار فراوان است. کلسترول فراوان‌ترین نوع استرولها در بافتهای حیوانی است. کلسترول در گیاهان دیده نمی‌شود. استرول موجود در گیاهان به نام فیتوسترولها مشهورند. قارچها و مخمرها حاوی استرولهایی به نام میکو استرول هستند. در این دسته ارگوسترول را می‌توان نام برد که به ویتامین D تبدیل می‌شود.

  • ترپنها: به مقدار جزیی در سلولها وجود دارند. ترپن ممکن است دارای ساختمان خطی یا حلقوی باشد. ویتامین A ، کاروتنها ، بیشتر اسانسها و ویتامین E و ویتامین K از ترپنها مشتق می‌شوند.

لیپو پروتئینها

لیپیدهای قطبی با پروتئینهای خاصی ترکیب شده و لیپید پروتئینها را می‌سازند. مانند لیپو پروتئینهای پلاسمای خون که نقش حامل مواد مختلف را دارا می‌باشند. برخی لیپیو پروتئینها دارای لیپیدهای خنثی مانند گلیسرول و آسترهای آن هستند. این ترکیبات وسیله انتقال چربیها از روده کوچک به کبد به بافت چربی و دیگر بافتها هستند. طبقه بندی لیپو پروتئینها بر مبنای وزن مخصوص آنها انجام می‌گیرد.

پروستا گلاندینها

این ترکیبات که برای نخستین بار در مایع منی و غده پروستات یافت شدند، از یک اسید چرب غیر اشباعی 20 کربنه به نام اسید آراشیدونیک مشتق شده‌اند. این ترکیبات انواع مختلفی دارند که تاکنون متجاوز از 14 نوع پروستاگلاندین در مایع منی انسان و تعداد دیگری در سایر بافتها یافت شده است. پروستاگلاندینهای گروه E ، گروه F و گروه A و B نمونه این ترکیبات هستند. پروستاگلاندینها دارای اثرات فیزیولوژیک مختلفی مانند کاهش فشار خون ، تنظیم عبور یونهای مختلف از غشای سیناپسهای عصبی و خنثی سازی اثر برخی هورمونها می‌باشند.

میسلها

لیپیدهای قطبی مانند اسیدهای چرب ساده و صابونها در محلولهای آبگون پخش شده و میسلها را بوجود می‌آورند که در آنها انتهای هیدروکربنی چون آبگریزند (هیدروفوب) از محلول آبگون رانده شده و ایجاد یک فاز آبگریز داخلی می‌کند و در نتیجه انتهای آب دوست (هیدروفیل) آنها به طرف خارج گرایش می‌یابد. تری آسیل گلیسرولها و کلسترول خود به خود تشکیل میسل نداده ولی در ساختمان مسیلی وارد شده و میسلهای مخلوط را می‌سازند. میسلها ممکن است تک لایه یا دو لایه باشند.



img/daneshnameh_up/8/8a/L.6.png


نوشته شده در تاريخ سه شنبه پانزدهم آبان 1386 توسط 
 

۱)معرف فوشین (معرف شیف)

نیم گرم فوشین خالص را در 500 سی سی آب مقطر حل نموده و صاف نمائید. سپس 500 سی سی آب مقطر را با انیدرید سولفورو اشباع نموده و با محلول صاف شده فوق مخلوط کنید و یک شبانه روز به حال خود بگذارید. معرف بیرنگ و حساس است.

۲)معرف تولنز (تولنس) (نیترات نقره آمونیاکی)

در یک لوله آزمایش 1 سی سی نیترات نقره 5% و یک قطره سود 10% اضافه کنید و در حالی که محلول را تکان میدهید چند قطره محلول آمونیاک 2% اضافه نمائید تا فقط رسوب قهوه ای اکسید نقره حل گردد و از مصرف آمونیاک اضافی خودداری کنید. (معرف را کمی قبل از مصرف تهیه کنید زیرا در اثر ماندن تجزیه میشود.)

 

۳)معرف فهلینگ

از دو معرف (الف) و (ب) تشکیل شده که همگام مصرف دو محلول را به نسبت مساوی مخلوط کرده مصرف میکنند.

معرف (الف): 34.6 (سی و چهار ممیز شش) گرم سولفات مس آبدار در 500 سی سی آب مقطر

معرف (ب): 173 گرم تارتارات مضاعف سدیم و پتاسیم و 70 گرم سود در 500 سی سی آب مقطر

۴)معرف بندیکت

173 گرم سیترات سدیم و 100 گرم کربنات سدیم بدون آب را بوسیله حرارت در 80 سی سی آب مقطر حل کنید و سپس 17.3 (هفده ممیز سه) گرم سولفات مس آبدار را نیز در طرف دیگری در 100 سی سی آب مقطر حل نمائید و دو محلول را به یکدیگر اضافه کنید و حجم محلول را با آب مقطر به یک لیتر برسانید

۵)معرف ید در یدور پتاسیم (معرف یدوفرم)

200 گرم یدید پتاسیم را در 100 سی سی آب حل نموده و 10 گرم ید به آن اضافه نمائید و پس از حل شدن حجم محلول را با آب مقطر به 1 لیتر برسانید.

۶)معرف بی سولفیت سدیم

3 سی سی اتانول را به 12 سی سی محلول بی سولفیت سدیم 30% اضافه نموده و در صورتی که کمی نمک رسوب نمود، باید قبل از مصرف به وسیله صاف نمودن جدا شود.

۷)معرف بیال

600 میلی گرم اورسینول را در 200 میلی لیتر اسید کلریدریک غلیظ حل کنید و 10 قطره کلرور فریک ده درصد اضافه کنید. FeCl3

۸)معرف سلیوانف

250 میلی گرم رزورسینول را در 500 میلی لیتر اسید کلریدریک 6 نرمال حل کنید.

۹)معرف بارفود

66 گرم استات مس 2 و 10 میلی لیتر استیک اسید گلاسیال را در آب حل کنید و حجم محلول را به یک لیتر برسانید.

 Cu(CH3COO)2

۱۰)معرف مولیش

8 گرم 1-نفتل را در 202 میلی لیتر اتانول حل کنید.

۱۱)معرف لوکاس

یک مول کلرور روی بدون آب را در یک مول اسید کلریدریک غلیظ حل نموده و مخلوط حاصل را سرد کنید.

۱۲)معرف 2 و 4 دی نیترو فنیل هیدرازین

3 گرم 2 و 4 دی نیترو فنیل هیدرازین را در 15 سی سی اسید سولفوریک غلیظ حل نموده سپس به محلول 20 سی سی آب مقطر و 70 سی سی اتانول 95% اضافه نمائید و پس از هم زدن صاف کنید.

۱۳)معرف نیترات آمونیم سریک

200 گرم نیترات سریک آمونیم را در 500 سی سی اسید نیتریک 2 نرمال حل نمائید (با حرارت سریع تر حل میشود). رنگ معرف زرد مایل به نارنجی میباشد.


نوشته شده در تاريخ دوشنبه چهاردهم آبان 1386 توسط 

 

کربوهیدرات به پلی هیدروکسی آلدئید یا پلی هیدروکسی کتون و یا ترکیباتی که به این دو گروه هیدرولیز میشوند اطلاق میگردد. دسته ای از کربوهیدراتها را که نمیتوانند به ترکیب ساده تری شکسته شوند. مونوساکارید میگویند. گروهی را که در اثر هیدرولیز به دو مولکول مونوساکارید تجزیه شوند دی ساکارید و بالاخره کربوهیدراتهایی که به چندین واحد مونو ساکارید تجزیه میشوند را اولیگوساکارید گویند و چنانچه تعداد واحدهای تشکیل دهندة آن بیش از شش عدد باشد پلی ساکارید نامیده میشود.

مونوساکاریدها را میتوان به دو گروه عمده تقسیم کرد: اگر مونوساکاریدها دارای عامل آلدئیدی باشند آنها را آلدوز و چنانچه عامل کتونی داشته باشند آنها را کتوز مینامند.

از لحاظ احیا کنندگی نیز قندها را به دو دسته احیا کننده و غیر احیا کننده تقسیم میکنند. قندهای احیا کننده به علت داشتن گروههای احیا کننده آلدئیدی یا کتونی دارای خاصیت فوق هستند. قندهای احیا کننده میتوانند یونهای فلزاتی مثل مس دو ظرفیتی (Cu2+) و یون نقره را  در محیط قلیایی احیا کنند. مس دو ظرفیتی پس از احیا به صورت مس یک ظرفیتی (Cu+) در می آید. این یون کمتر از مس دو ظرفیتی در آب محلول است و در نتیجه به صورت رسوب سبز رنگ CuOH یا رسوب قرمز رنگ Cu2O و یا مخلوط زرد رنگی از این دو ترکیب در می آید. اگر PH محیط اسیدی شود (مانند آزمایش بارفورد) و همچنین زمان حرارت دادن کنترل شود، فقط مونو ساکاریدها به این آزمایش جواب مثبت میدهند.

بخش عملی

الف) آزمایش مولیش (تمامی قندها جواب مثبت میدهند): اسید سولفوریک غلیظ باعث هیدرولیز اتصالات گلیکوزیدی شده، ایجاد مونوساکارید میکند. مونوساکارید تولید شده آب خود را از دست میدهد و به فورفورال و مشتقات آن تبدیل میشود. سپس این ترکیب با آلفا نفتل کمپلکس بنفش رنگی ایجاد میکند.

 

روش کار: 5 میلی لیتر محلول قند را در یک لوله آزمایش ریخته، به آن دو قطره محلول آلفا نفتل اضافه کنید و خوب بهم بزنید. به دقت 3 میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ از دیواره لوله اضافه کنید. اسید را به آرامی اضافه کنید تا محلول درون لوله به هم نخورد و در زیر، یک فاز (بخش) تشکیل شود. مشاهدات خود را یادداشت کنید.

آزمایش آنترون: یکی دیگر از آزمایشهای عمومی برای کربوهیدراتها، آزمایش آنترون است. اساس آزمایش مطابق آزمایش مولیش میباشد. در این آزمایش، فورفورال تولید شده با آنترون واکنش کرده، کمپلکس آبی مایل به سبز تولید میکند.

آنترون

روش کار: 2 میلی لیتر محلول آنترون را در لوله آزمایش ریخته و 2/0 میلی لیتر محلول کربوهیدرات به آن اضافه کنید. مشاهدات خود را یادداشت کنید.

آزمایشهای بندیکت و فهلینگ (تمامی قندهای احیا کننده جواب مثبت میدهند): تمام قندهای احیا کننده اعم از مونوساکاریدها و دی ساکاریدها به این دو آزمایش جواب میدهند. اساس دو آزمایش یکی است و فقط در غلظت قلیائی به کار رفته و نیز ترکیبی که با یون مس کمپلکس ایجاد میکند، اختلاف دارند. محلول فهلینگ کمپلکس تارتارات مس دو ظرفیتی است در صورتی که محلول بندیکت یون مس دو ظرفیتی به صورت کمپلکس سیترات میباشد. در این محلول قلیائی Cu2+ در محیط باقی میماند و بصورت Cu(OH)2 رسوب نمیکند. املاح مس دو ظرفیتی (محلول آبی رنگ) در حضور یک قند احیا کننده، احیا شده و تبدیل به مس یک ظرفیتی (رسوب قرمز آجری رنگ) میشوند. معمولا آزمایش بندیکت بر فهلینگ ترجیح داده میشود، زیرا محلول فهلینگ ناپایدار است. این نوع واکنشها، واکنشهای اختصاصی قندها نیست، بلکه به ترکیباتی که دارای گروههای فعال آلدئیدی هستند نیز پاسخ میدهد.

رسوب قرمز آجری    اسید آلدونیک                           محلول آبی رنگ        قند

روش کار: چند لوله آزمایش برداشته و در هر کدام 5 میلی لیتر محلول بندیکت بریزید. سپس به هر لوله یک میلی لیتر محلول قند 2% مورد آزمایش اضافه کنید. لوله ها را به مدت 5 دقیقه در حمام آب جوش قرار دهید. این آزمایش را برای گلوکز، مالتوز، سوکروز و نشاسته انجام دهید. و مشاهدات خود را یادداشت کنید.

در این آزمایش رنگ رسوب تولید شده به سرعت واکنش بستگی دارد. اگر عمل احیا به کندی صورت گیرد، اندازه ذرات رسوب حاصل بزرگ بوده، رنگ آن قرمز آجری است و در غیر این صورت اندازه ذرات رسوب کوچک و رنگ آن زرد یا سبز میباشد.

آزمایش تالن یا نیترات نقره آمونیاکی: محلول تالن یک کمپلکس نقره و آمونیاک است که از واکنش یون نقره و محلول آمونیاک (هیدروکسید آمونیم) در مجاورت هیدروکسید سدیم به دست می آید.

در این آزمایش یون نقره در مجاورت قند احیا کننده احیا میگردد و به صورت فلز نقره رسوب میکند. رسوب حاصله به جدار لوله چسبیده، به صورت آئینه در می آید. به همین سبب به آن آزمایش آئینه نقره نیز میگویند.

 

                         آئینه نقره               محلول بیرنگ

روش کار: در یک لوله آزمایش تمیز، 2 میلی لیتر نیترات نقره 5% ریخته و به آن یک قطره سود 10% اضافه کنید. سپس به اندازه کافی هیدروکسید آمونیم 2% اضافه کنید تا رسوب حل شود. سپس به محلول حاصل چند قطره از محلول قند مورد نظر اضافه کرده خوب به هم بزنید. مشاهدات خود را یادداشت کنید.

آزمایش بارفود (فقط به مونوساکاریدها جواب مثبت میدهند): این آزمایش برای تشخیص مونو ساکاریدها از دی ساکاریدهای احیا کننده است. چنانچه آزمایش احیا قندها در محیط اسید ضعیف صورت گیرد و مدت زمان حرارت دادن کنترل شود، فقط مونو ساکاریدها به علت قدرت احیا کنندگی قوی به این آزمایش جواب مثبت میدهند.

روش کار: یک میلی لیتر از محلول بارفود را در لوله آزمایش ریخته و به آن 2 میلی لیتر محلول قندی 2% اضافه کنید. لوله آزمایش را در حمام آب جوش قرار دهید. اگر رسوب قرمز در فاصله دو دقیقه تشکیل گردید، قند مورد آزمایش مونو ساکارید است. دی ساکاریدها را باید مدت بیشتری (مثلا 10 دقیقه) جوشانید تا رسوب قرمز رنگ ایجاد شود.

اثر اسید و باز بر قندها

قندها در مجاورت اسیدها (مثلا اسید کلریدریک 10 تا 20 درصد) آب از دست میدهند. در نتیجۀ این عمل پنتوزها به فورفورال، کتوهگزوزها و آلدوهگزوزها به اسید لوولینیک و هیدروکسی متیل فورفورال تبدیل میشوند. البته آلدوهگزوزها مقدار اندکی هیدروکسی متیل فورفورال تولید مینمایند. بنابراین با این روش میتوان سه نوع مونو ساکارید را از هم تمیز داد. فورفورال و هیدروکسی متیل فورفورال بی رنگ و در آب محلول هستند و در مجاورت فنلها به کمپلکس رنگی تبدیل میشوند.

آزمایش سلیوانف (کتوهگزوزها جواب مثبت میدهند): در این آزمایش کتوهگزوزها در مجاورت اسید کلریدریک آب از دست داده، به هیدروکسی متیل فورفورال تبدیل میشوند. این ترکیبات با رزورسینول ترکیب شده به کمپلکس قرمزرنگی تبدیل میگردند. آلدوزها در شرایط سخت تری با رزورسینول واکنش میدهند.

روش کار: 3 میلی لیتر محلول سلیوانف را در لوله آزمایش ریخته، بدان یک میلی لیتر محلول قند مورد نظر اضافه کنید. لوله آزمایش را در حمام آب جوش قرار دهید. هر پنج دقیقه به لوله آزمایش نگاه کنید و مدت زمان تولید رنگ را یادداشت کنید. این آزمایش را برای گلوکز، فروکتوز و سوکروز انجام دهید.

آزمایش بیال (پنتوزها جواب مثبت میدهند) : پنتوزها در مجاورت اسید کلریدریک غلیظ آب از دست داده، فورفورال تولید میکنند. فورفورال با اورسینول به کمپلکس با رنگ سبز مایل به آبی تبدیل میشود. در این آزمایش در اثر حرارت طولانی و اسید کلریدریک غلیظ، هگزوزها نیز هیدروکسی متیل فورفورال تولید میکنند که با اورسینول میتواند کمپلکس رنگی (زرد مایل به قهوه ای) تولید کند.

روش کار: 2 میلی لیتر محلول بیال را در لوله آزمایش ریخته و یک میلی لیتر محلول آرابینوز یا ریبوز به آن اضافه کنید، لوله را چند دقیقه در حمام آب جوش قرار دهید و مشاهدات خود را یادداشت کنید.

آزمایش مور: مولکولهای قند در مجاورت بازهای قوی شکسته شده، به مولکولهایی کوچکتر تبدیل میشود. سپس مولکولهای کوچک حاصل پلیمریزه شده به کارامل تبدیل میشوند که زرد رنگ است. قندهای احیا کننده به این آزمایش جواب مثبت میدهند.

روش کار: در دو لوله آزمایش به ترتیب 2 میلی لیتر نشاسته 5/0 درصد و 2 میلی لیتر گلوکز 2/0 درصد بریزید. سپس به هر لوله 3 میلی لیتر سود 5 نرمال اضافه کنید. آنها را در آب جوش قرار داده چند دقیقه حرارت دهید. تغییر رنگ لوله را یادداشت کنید.

تشخیص پلی ساکاریدها:

آزمایش ید: ید با پلی ساکاریدها ایجاد کمپلکس رنگی میکند. برای ایجاد کمپلکس رنگی وجود حداقل 8 مولکول گلوکز در یک زنجیر خطی لازم است. رنگ ایجاد شده به طول زنجیره مولکولها بستگی دارد. مثلا آمیلوز، رنگ آبی تیره، آمیلوپکتین، رنگ ارغوانی و گلیکوژن، رنگ قهوه ای مایل به قرمز تولید میکند.

روش کار: 2 میلی لیتر محلول نشاسته در لوله آزمایش ریخته و به آن دو قطره محلول لوگل اضافه کنید. خوب مخلوط کنید و رنگ ظاهر شده را یادداشت کنید. لوله آزمایش را حرارت دهید و تغییر رنگ را یادداشت کنید. لوله آزمایش را به حال خود بگذارید تا سرد شود و رنگ ایجاد شده را یادداشت کنید.


نوشته شده در تاريخ دوشنبه چهاردهم آبان 1386 توسط 
این وبلاگ برای رفع کلیه نیازهای علمی دانشجویان رشته زیست شناسی طراحی شده است.شما دوستان عزیز میتوانید مارا در تحقق این امر یاری نمایید. 
نوشته شده در تاريخ دوشنبه چهاردهم آبان 1386 توسط 
تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک