زیست شناسی سلولی و مولکولی

زيست شناسي سلولی و مولکولي ..
مطالعه جهان زنده نشان ميدهدکه تکامل تنوع وسيعي در اشکال موجودات زنده ايجاد کرده است . در حدود جهر ميليون گونه مختلف از باکتريها - پروتو زوئرها- گياهان و جانوران وجود دارند که در شکل - عمل و رفتار با يکديگر متفاوتند. ليکن امروزه ميدانيم که وقتي موجو دات زنده در سطح سلولي و مولکولي مطالعه شوند طرح تشکيلاتي واحدي بر آنها غالب است. حيطه زيست شناسي سلولي و مولکولي به طور دقيق - يکسان کردن طرح تشکيلاتي يا به عبارت ديگر تجزيه و تحليل سلولها و مولکولهايي است که قالبهاي ساختماني تمام اشکال حيات را تشکيل ميدهند .
فلاسفه و طبيعي دانان گذشته به خصوص ارسطو در روزگار باستان و پاراسلسوس در عهد رنسانس به اين نتيجه رسيدند که تمام گياهان و جانوران هر قدر هم پيچيده باشند از چند عنصر که در هر کدام از آنها تکرار گرديده تشکيل شدهاند.
آنان به ساختمانهاي ماکروسکوپي موجود زنده نظير ريشه برگ و گل که در گياهان مختلف مشترک هستند يا قطعات و اندامهايي که در سلسله جانوري تکرار شده اند اشاره ميکردند. قرنها بعد اختراع ذره بين منجر به کشف جهان ميکروسکپي گرديد . آنان دريافته بودند که يک سلول منفرد ميتواند موجود کاملي نظير يک پروتوزوئر بوده يا يکي از مجموعه سلولهايي باشد که در بافتها و اندامها جهت تشکيل يک موجود پر سلولي گروه بندي شده و تمايز پيدا کرده اند.
به اين ترتيب سلول واحد بتيادي ساختماني و عملي موجودات زنده است همانطور که اتم واحد بنيادي ترکيبات شيميايي ميباشد. اگر تشکيلات سلولي توسط وسايل مکانيکي يا وسايل ديگر نابود گردد عمل سلول نيز به همين ترتيب از بين خواهد رفت . گرچه بعضي از اعمال حياتي ممکن است وجود داشته باشند (مثل فعاليتهاي آنزيمي ) معهذا سلول متلاشي شده . ميميرد. ..
مطالعات بيوشيميايي نشان داده اند که ماده زنده از همان عناصري که جهان غير زنده را ميسازد تشکيل شده ست . هر چند که اختلافات اساسي ميتواند در طرز ساز ماندهي آنها وجود داشته باشد . در جهان غير زنده تمايلي پيوسته به سوي يک تعادل ترموديناميکي همراه با توزيع تصادفي ماده و انرژي وجود دارد خال آنکه در يک موجود درجه بالايي از ساختمان و عمل وجود دارد که توسط تبديلهاي انرژي بر اساس ورود و خروج ثابت ماده و انرژي حفظ و نگهداري ميشود .
بيوشيميستها از مخلوط پيچيده مواد تشکيل دهنده سلول نه تنها ترکيبات معدني بلکه مولکولهاي بسيار پيچيده تري را نظير پروتئين ها - چربيها - پلي ساکاريدها و اسيدهاي نوکلوئيک جدا کرده اند. اينگونه تحقيقات بيوشيميايي يکساني حاکم برتمام جهان زنده را نشان داده است . امروزه معلوم گرديده که تشکيلات بيو شيميايي تمام موجودات زنده اساسا ساختمان و عمل يکساني داشته و همه موجودات زنده در رمز ژنتيکي مشابهي سهيم هستند .

تاريخچه شناخت سلول

فلاسفه وطبيعي دانان قديم به اين نتيجه رسيده اندكه جانوران وگياهان باهمه پيچيدگي كه درسازمانشان وجوددارد،تنهاازتعدادكمي ازاجزايي كه درهر يك فلازآنها تكرار شده ساخته شده اند.منظور اين پژوهشگران ازاجزاي ساختمانهاي ماكروسكوپي(با چشم غيرمسلح ديده ميشود)يك جاندارمثل ريشه ها،برگ هاوگل هابوده است كه درگياهان مختلف مشترك اندويابخش و اندام هايي بوده است كه درجانداران مشترك مي باشد.قرن ها بعدبااختراع عدسيهاي بزرگ كننده جهان ميكروسكوپي كشف شد.
روبرت هوك فيزيكدان انگليسي بابررسي ميكروسكپي چوب پنبه ساختمان سلولي را كشف كرد.هوك مشاهده كرد كه اين بافت ازحفره هاي متعدد مجاورهم كه آنها را سلول به معني اتاق كوچك ناميده ساخته شده است.تامدت هاتصور ميشدكه سلول هاحجره هاي خالي حفرشده در يك ماده زمينه اي هستند.درحدود همان زمانيكه روبرت هوك درلندن مطالعات خودرا ادامه داديك نفرهلندي به نام آنتي ون ليوون هوك باميكروسكوپ ساده خود موجوداتتك سلول را به صورت زنده درقطرات باران وخون مشاهده كردوآنهارابه نام جانوران كوچك ناميدوبه اين ترتيب وي اولين كسي بودكه سلول زنده رامشاهده كرد.

نظريه سلولي

يكي ازمفاهيم اصلي واساسي زيست شناسي نظريه سلولي است كه بنابراين:تمام موجودات زنده(جانوران-گياهان-تك سلولي ها)از سلول وفراورده هاي فعاليت سلول به وجودآمده اند.اين نظريه باپژوهشهاي متعددي كه درقرن نوزدهم توسط پژوهشگراني مانند:دوتروشه(درسال1824)تورپ� �� �� �(درسال1826)انجام شد,شكل گرفت وبه علت تاثير زيادبر روي زمينه هاي تحقيقاتي وزيستي موجب شدكه بلافاصله پس از طرح آن,مشخص شدكه هرسلول ازتقسيم سلولي قبل ازخودبه وجودميآيد.پس اززماني نشان داده شدكه شباهت هاي اساسي درفعاليت هاي سوخت وسازي همه سلولهاوجوددارد.وفعاليت جاندار روي هم رفته نتيجه مجمع فعاليت هاواعمال متقابل واحدهاي سلولي سازنده آن است.

زيست مولكول ها
كربن يكي ازمهمترين عناصرزمين است.موجودات زنده براي ادامه حيات نيازبه تركيباتكربن دارند.تركيبات كربن كه در بدن موجودات زنده است , زيست مولكول نام دارد.غذاي ماازهمين مولكولهاي عظيم ولي ميكروسكوپي تشكيل ميشود.يك نوع زيست مولكول به نام DNA اطلاعاتي رابه صورت رمزداردكه تمام مشخصات جانوران وگياهان وباكتريها راتعيين ميكند.مولكول DNA درساختارهاي كوچك نوارمانندبه نام كروموزوم درون سلول قراردارند.
سلول از دوبخش به نام سيتوپلاسم وهسته تشكيل يافته است.

1.سيتوپلاسم:شبكه درهمي است مركب ازمولكولهاي پروتئين پراكنده درمايعي كه درآن موادآلي ومعدني حل شده است.در ..
سيتوپلاسم,اجزاي غيرزنده ايست بنام انكلوزيون(Inclusion)مانندموادغذايي,واجزاي زنده ايست بنام ارگانل مانندميتوكندري
2.هسته:عبارت ازتوده برجسته وحجيمي است به رنگ بنفش تيره كه حاوي قطعات هستكغشاوشيره هسته مي باشد.شكل هسته ممكن است پهن,كروي يادوكي باشد.تعداد هسته ممكن است به طور نرمال يامرضي ازيك عدد*****نمايد.اين قبيل سلول هاراكه حاوي چند هسته مي باشندغول سلول ياديوسلول ناميده اند.

ويژگي عمومي سلول
1.مشاهده سلول زنده:
سلول(واحد موجودزنده)ازتوده كوچك پروتوپلاسمي ساخته شده وشامل سيتوپلاسم كه به وسيله غشاسيتوپلاسمي احاطه شده
وهسته ميباشد.دريك موجودپرسلولي,شكل و ساختمان سلولها به حسب بافت هاواندام هاي مختلفواعمال اختصاصي كه سلولها ..
عهده دارندمتفاوت است.به دليل اين طرزكاراختصاصي,تمام سلولها در نهايت خصوصيات ويژه خودراپيداميكنند.درعين حال,
درهمه سلولهامشترك است ومي توان آن هاراحتي درسلول هايي كه تمايزكمي دارند,مشاهده كرد.برخي سلولها مثل آميب هاو
گلبولهاي سفيدغالباشكل خودراتغييرمي دهند.برخي ديگرشكل خاص كم وبيش مشخصي دارندمثل سلولهاي پوششي,سلولهاي
عصبي,اكثرسلولهاي گياهي ومانندآنها.

تركيب شيميايي سلول
مولكولهاي اصلي سازنده سازمان شيميايي سلول از تركيباتي باوزن مولكولي زيادنظيرپروتئين ها,اسيدهاي هسته اي,ليپيدها,قندها
كه بخش عمده اي ازساختمانهاي زيستي راشامل مي شوند,است.
درگذشته ساده ترين راه مطالعه تركيبات سلول,تجزيه شيميايي بافت هاي مختلفي مانندبافت كبدبود.
درسال هاي اخيرتكميل روش هاي بيوشيميايينظير خردكردن اجزاسلولي ويافنون ميكروسكپ هاي نوري,الكتروني و مانند آن امكان تشخيص ذرات وتركيبات مولكولي سازنده سلول هارافراهم آورده است واطلاعات دقيق ازساختمان,نحوه تغييريا تحول
وسنتزمواددرسلول هارابدست داده است.
تركيبات شيميايي سلول رامي توان به دوگروه غيرآلي(آب,نمكهاي كاني ويون هاي كاني)وتركيبات آلي(پروتئينها, كربوهيدراتها
اسيدهاي هسته اي وليپيدها)تقسيم بندي كرده وبه طوركلي پروتوپلاسميكسلول گياهي يا جانوري شامل حدود 75تا85 درصد آب,10تا20 درصدپروتئين,2تا3 درصدليپيد,1 درصدكربوهيدرات و1 درصدنمكهاي كاني مي باشد.
تقسيم سلولي

زندگاني تمام موجودات زنده فقط ازيك سلول آغازمي شود.اين سلول رشدكرده وبه دونيمه مساوي تقسيم مي شود.هريك از
اين دوسلول نيزپس ازرشددوباره به دوسلول جديدديگر تقسيم مي شوند.ريشه گياهان به علت تقسيم زياد سلول ها به تدريج

درازودرازترمي شود.دربدن نوزادان انسان هزارها سلول تقسيم مي شوندتابدن رشدكرده وصاحب چند صدميليون سلول ميشود
اكثرسلول هاپس ازرشدكامل به يكي ازطريقه هاي زير تقسيم ميشوند: اول تقسيم آميتوزيامستقيم_بندرت بعضي ازسلول هاي
بدن(كبد)باين طريقه ممكن است تقسيم شوند.دراين روش ابتداهسته ازوسط فرورفتگي پيداكرده بتدريج به دوقسمت شده و
سپس سيتوپلاسم به دوقسمت تقسيم ميشود.
دوم تقسيم غير مستقيم يا ميتوز_دراين روش به ترتيب چهارمرحله پروفاز-متافاز-آنافازوتلوفاز تشخيص داده ميشود.در اين
روش تعدادكروموزومهادرمرحله آنافازنصف ميشود.
سوم تقسيم كاهشي يا ميوز_اين روش ويژه تقسيم سلولهاي جنسي است كه درآن نيزچهارمرحله مذكوردرفوق موجوداست.
منتهاتعدادكروموزومهادرمرح له متافازنصف مي شوند.
درتقسيمات سلولي تمام كروموزومهاوارگانل هابين دوسلول جديدتقسيم ميشودكه درنهايت دوسلول باتمام كروموزومهاباقي
مي ماند.تعدادكروموزومهاي بدن انسان 46 عدداست كه دوتاي آنهاكروموزومهاي جنسي است
كه درمردهابصورتxy ودرزنهابصورتxx است.

البته گاهي كوروموزم شماره 21 اگر دچار نقصان شود كه ايجاد بيماري كند ذهني ميكند ( از خانم سنبل عزيز اگه در اينباره اطلاعاتي كه مطمئنم دارن ميخوام كه بزارن واستفاده كنيم . سوالم اينه كه چه طور اتفاق ميافته جفت شدن اين كوروموزوم و ايجاد به زبان عاميانه بگم همون منگلي در بعضي از افراد اتفاق مي افته؟http://vb.niksalehi.com/images/smilies/1.gif خيلي برام جالبه ؟

اگه شكل هم دارين از كوروموزمها در ميتوز و بخصوص مرحله اناليز بزارين ما هم استفاده كنيمhttp://vb.niksalehi.com/images/smilies/3.gif ( شكل كوچكيم باشه عيبي نداره فقط بزار برامون.)


سلول هاي پروكاريوت و يوكاريوت

درگروه بزرگي ازموجودات زنده(جانوران واكثرگياهان)كه آنهارايوكاريوت مي ناميم,سلول هاداراي سه بخش اصلي اند:غشا_
سلولي,سيتوپلاسموهسته.درگرو ه ديگري ازموجودات زنده كه شامل باكتريهاوويروسهامي باشند,سلولهااغلب كوچكند بخصوص هستهكوچكتري دارندكه اين گروه ازموجوداتزنده راپروكريوت مي نامند.
بعلت كوچك بودن اندازه پروكاريوتهاتامدتهاساختمان دقيقشان شناخته نشده بودوتنهاپس ازكاربردميكروسكوپهاي الكتروني اختلاف عمده اين موجودات باجانوران ديگرمشخص شد.
جانوران تك سلولي
اگر قطره اي ازآب دريايااستخرراباذره بين مشاهده كنيددرآن موجوداتي راخواهيدديدكه به اطراف حركت مي كنند.بعضي ازآنهامانندآميب وپارامسي موجودات تك سلولي اند.هرسلول جانوري به طورمعمول داراي يك غشاي خارجي ژله اي به نام اكتوپلاسم يك ماده داخلي مايع به نام آندوپلاسم ياسيتوپلاسم است.ساختارهاي مختلفي در داخل آندوپلاسم شناورند,ازقبيل هسته كه مركزكنترل سلول است ودستگاه گلژي كه آب ومواداضافي سلول رابافشارازداخل سلول تخليه مي كند.هرجانورتك سلولي قادر به تغذيه,رشدوتوليدمثل است.

منبع:

زيست شناسي سلولي ومولكولي

نوشته:

دكتراحمد مجد_دكترسيدمحمدعلي شريعت زاده

تقسیم میتوز
سلولها مثل خيلي چيزهاي ديگر پير ميشوند و ميميرند. پس براي حفظ يک گونه، توليد مثل ضروري است. به همين علت، تقسيم سلولي نقش مهمي در سلامت و رشد موجودات زنده دارد. تقسيم در موجودات پرسلولي با سرعت بسيار بالايي انجام ميشود. براي مثال در بدن شما در هر ثانيه ميليونها سلول تقسيم ميشوند تا جايگزين سلولهاي مرده گردند.
تقسيم ميتوز داراي چهار مرحله است: پروفاز، متافاز، آنافاز، تلوفاز. اما پيش از شروع ميتوز، سلول کليه مواد موجود در سيتوپلاسم خود را زياد ميکند و براي تقسيم آماده ميشود. اين مرحله مقدماتي که طي آن سلول خود را براي تقسيم مهيا ميکند، اينترفاز نام دارد. پس از پايان ميتوز، سلول در فرآيندي به نام سيتوکنسيس به دو سلول کاملاً جدا از هم تبديل ميشود و به اين ترتيب تقسيم کامل ميشود.
در زير، کليه اين مراحل به ترتيب توضيح داده شده اند:
اينترفاز
پروفاز
متافاز
آنافاز
تلوفاز
سيتوکنسيس
مدلسازي
اينتر فاز
سلول بايد قبل از تقسيم، از کليه اطلاعات ژنتيکي و اندامکهاي خود مشابه سازي کند تا بعد از تقسيم، هر يک از سلولهاي ايجاد شده بتوانند به زندگي خود ادمه دهند. کليه اين عمليات آماده سازي در اينترفاز صورت ميگيرد. اينترفاز شامل سه مرحله G1 ، S و G2 است. زندگي سلول در يک چرخه ميگذرد، پس اينترفاز بلافاصله بعد از سيتوکنسيس تقسيم قبلي آغاز ميشود. سلول هميشه يا در حال تقسيم است و يا مشغول آماده کردن خود براي تقسيم.

مرحله G1
در حين ميتوز فعاليت هاي سلول کند ميشود. وقتي ميتوز پايان گرفت، سلول فعاليتهاي بيوشيميايي خود را تسريع ميکند تا به حالت طبيعي بازگردد. تفاوت سرعت تقسيم سلولهاي مختلف به دليل تفاوت در مدت زمان همين مرحله است که G1 ناميده ميشود. اگر مواد غذايي موجود در محيط کاهش پيدا کند، سلول به زمان بيشتري براي مهيا کردن مواد لازم براي تقسيم نياز دارد. اگر مواد غذايي باز هم کمتر شوند، رشد سلول متوقف ميشود. جالب است بدانيد سلولهايي که رشد نمي کنند هميشه در مرحله G1 به سر ميبرند. به عبارت ديگر وقتي سلول وارد مرحله S شد، فرآيند تقسيم بدون توجه به وضعيت محيط خارج انجام ميشود.
مرحله S
مرحله S با نسخه برداري از DNA آغاز ميشود. وقتي کپي برداري از DNA تمام ميشود، تعداد کروموزوم هاي سلول دوبرابر ميشود ( هر کروموزوم از دو کروماتيد مشابه تشکيل شده است. ) و سلول وارد مرحله بعدي ميگردد.
مرحله G2
پروتئينهايي ماند کيناز (نوعي آنزيم موثر در فسفريلاسيون پروتئين ) که براي تقسيم سلولي ضروري اند، در اين مرحله ساخته ميشوند. کروموزومها شروع به متراکم شدن ميکنند. پروتئينهاي لازم براي تشکيل دوک تقسيم نيز سنتز ميشوند. از زماني که کروموزومها قابل مشاهده ميشوند، ميگوييم سلول وارد ميتوز شده است. اولين مرحله ميتوز، پروفاز است
در پروفاز، کروموزومها به صورت کروماتيدهاي مشابهي هستند که در مرکز بهم متصل شده اند. مهمترين ويژگي اين مرحله، تشکيل دوک تقسيم است. دوک تقسيم همان طور که از اسمش پيداست، ساختاري دوکي شکل از جنس پروتئين است که فقط در هنگام تقسيم ايجاد ميشود و وظيفه آن، کمک به انتقال کروموزوم هاست. دوک ابتدا در بيرون هسته و توسط ذرات اضافي حاصل از فروپاشي اسکلت سلولي ايجاد ميشود.
وقتي سلول در حالت عادي است، معمولاً در نزديکي دستگاه گلژي و يا هسته آن، دو اندامک ديده ميشود که از تعدادي لوله هاي کوچک و موازي تشکيل شده است. اين اندامک "سانتريول" نام دارد. هنگام پروفاز، سانتريول با ريزلولهها پوشيده ميشود. در انتهاي پروفاز، سانتريولها از هم دور ميشوند و در دو طوف سلول قرار ميگيرند و به اين ترتيب دوک تقسيم شکل ميگيرد.
پرومتافاز
پرومتافاز مرحله گذر از متافاز به پروفاز است. در پرومتافاز غشاي هسته از بين ميرود و دوک تقسيم به وسط سلول ميآيد. سپس کروموزوم به دوک ميچسبند و حرکت آنها توسط دوک، کنترل ميشود.
متافاز
در اين مرحله کروموزومها طوري جابجا ميشوند که هر کروموزوم در يک صفحه در مرکز دوک قرار گيرد، به نحوي که دم کروموزومها رو به هم قرار گيرند.
آنافاز
در آنافاز دو اتفاق مهم رخ ميدهد. يکي اينکه کروموزومها به سمت دو قطب سلول حرکت ميکنند. دوم اينکه رشته هاي دوک تقسيم، کشيده ميشوند و دو قطب سلول را از هم دور ميکنند.
تلوفاز
پيش از شروع اين مرحله، دو دسته کروموزوم در دو انتهاي سلول قرار گرفته اند. در تلوفاز، غشاي هسته اي در اطراف اين دو تشکيل ميشود. براي مدت کوتاهي يک سلول با دو هسته مشاهده ميشود. پس از شکل گيري غشا، سنتز RNA آغاز ميشود. کروموزومها ناپديد ميشود و دو هسته کاملاً عادي به وجود ميآيد.
سيتوکينسيس
حالا دو هسته داريم. اما هر دو در يک سلول. سلول بايد نصف شود تا دو سلول جديد به وجود بيايد. اولين علامت قابل مشاهده اين مرحله، فرآيندي است که چين خوردگي ناميده ميشود. چين خوردگي در راستاي عمود بر محور دوک تقسيم رخ ميدهد، چون هر يک از هسته هاي توليد شده بايد در يک سلول قرار گيرند. پس از آن، اسکلت سلولي هر سلول شروع به ساختن دوک جديدي براي ميتوز بعدي ميکند. هر سلول چرخه خود را ادامه ميدهد و دوباره وارد اينترفاز ميشود. .. ..
مدل سازي
http://edu.tebyan.net/biology/ceLLS/3-3-1-7.htm

تقسیم میوز
تقسيم ميوز شامل دو بخش ميوز اول و ميوز دوم است. در اثر تقسيم ميوز ، گامتها بوجود ميآيند. اين تقسيم عموما قبل از تشکيل گامتها يا همزمان با توليد آنها صورت ميگيرد. اين فرايند سبب ميشود که در موقع تشکيل تخم ، تعدادکروموزومها مضاعف نشود. تقسيم ميوز در اندام توليد مثلي نر و ماده که محتوي سلولهاي ديپلوئيدي مخصوصي است، صورت ميگيرد. اين سلولها دو تقسيم متوالي را طي ميکنند، اما کروموزومها فقط يک بار مضاعف ميشوند. از اين تقسيم چهار سلول حاصل ميآيد که تعداد کروموزومهاي هر يک نصف تعداد اوليه است.
بخش اول ميوز
بخش اول ميوز همانند ميتوز خود شامل چهار مرحله است.
پروفاز اول
مرحله پروفاز در ميوز اول روند پيچيدهاي است که بسيار کندتر از ميتوز صورت ميگيرد و شامل پنج مرحله است:
زيرمرحله لپتوتن:
آغاز پروفاز با افزايش حجم هستهاي مشخص ميشود. کروموزومها به صورت تخمهاي دراز ، نازک و تاب خورده به شکل دانههاي تسبيح به نام کرومومر ظاهر ميشوند. اين ريز مرحله را لپتوتن گويند. کروموزومها منفرد به نظر ميرسند، در حالي که بيشتر dnaي ياخته قبلا دو برابر شده و کروموزومها داراي دو کروماتيد هستند. بر اساس گفته «براون» ، سنتز dna تا مرحله لپتوتن ادامه دارد و زمان چرخه ياختهاي را تشکيل ميدهد. ..
زيرمرحله زيگوتن:
در اين مرحله کروموزومهاي همساخت به ترتيب ويژهاي جفت ميشوند. نيرويي که دو جفت کروموزوم را به سوي يکديگر ميکشد، هنوز مشخص نشده است. اين روند را سيناپس ميگويند و جفت کروموزومهاي همساخت را بيوالانت (تتراد) ميگويند.
زيرمرحله پاکيتن:
در اين مرحله هستک از نظر اندازه رشد ميکند و کروموزومها کوتاهتر و ضخيخمتر ميشوند. حال هر کدام يک تتراد هستند که از دو کروموزوم همساخت يا 4 کروماتيد تشکيل شدهاند. هر کروماتيد از يک تتراد ، به دور کروماتيد خواهر خود ميپيچد و کوتاهتر و ضخيمتر ميشود. هر کروموزوم همساخت سانترومر مستقل دارد. بنابراين هر کروماتيد سانترومر خاص خود را دارا است.
مهمترين رويداد در زيرمرحله پاکيتن ، تشکيل کياسما به هنگامي است که دو کروماتيد خواهر از هر کروموزوم همساخت ، قطعاتي را بين خود مبادله ميکنند. تبادل قطعات بين دو کروماتيد از دو کروموزوم همساخت را کراسينگ اور (تقاطع کروموزومي) گويند. زيرمرحله پاکيتن طولاني است. در پايان اين زيرمرحله ، نيرويي سبب جدا شدن کروماتيدها از يکديگر ميشود.
زيرمرحله ديپلوتن:
در اين مرحله کروموزومها ، جدا شدن از يکديگر را آغاز ميکنند، اما چون در بعضي نقاط تبادل صورت گرفته است، لذا در اين نقاط متصل به يکديگر باقي ميمانند. اين ريز مرحله حقيقتا کياسما نام دارد و از نظر ژنتيکي داراي اهميت فراواني است، زيرا تبادل بين کروماتيدهاي ناخواهري در اين زيرمرحله صورت ميگيرد. کراسينگ اور به تبادل ژنها ميانجامد و سبب تشکيل کروماتيدهاي نوترکيب ميشود. در ژنتيک مولکولي ، کراسينگ اور به عنوان وسيله تجربي براي نقشه برداري کروموزومي بکار ميرود.
زيرمرحله دياکينز:
در اين مرحله ، کروموزومها کوتاهتر و ضخيمتر شده و کياسما ناپديد ميشود. کروموزومهاي همساخت از دو سو به سمت محيط هسته کشيده ميشوند، اما جدا شدن کامل کروماتيدها صورت نميگيرد. کروموزومهاي همساخت فقط در انتها متصل به يکديگر باقي ميمانند و ساختار حلقه مانند عريضي را تشکيل ميدهند. به علاوه هستک و غشاي هسته ناپديد ميشود و دوک بطور کامل تشکيل ميگردد. کرومزومهاي تتراد در صفحه متافاز قرار ميگيرند.
متافاز اول
اين مرحله پس از دياکينز آغاز ميشود و همانند متافاز ميتوز است. کروموزومهاي همساخت در صفحه استوايي باقي ميمانند و از طريق سانترومرها به رشتههاي دوک متصل ميشوند.
آنافاز اول
در آنافاز اول ، کروماتيدهاي خواهر از هر کروموزوم همساخت که به وسيله سانترومر به يکديگر متصلاند، به قطبهاي مربوط به خود ميروند. کياسما کاملا متلاشي ميشود و کروماتيدهاي ناخواهري از هم جدا ميگردند. اين کروماتيدها ، با کروموزومهاي پدري و مادري خود تفاوت دارند. در مقايسه با آنافاز ميتوز که در آن هر کروموزوم يک کروماتيد دارد، هر کروموزوم در مرحله آنافاز ميوز ، از دو کروماتيد تشکيل شده است که احتمالا يکي از کروماتيدها ، نوترکيب است.
تلوفاز اول
در اين مرحله کوتاه ، پيچش کروماتيدها باز شده و کروماتيدها دراز ميشوند و تا مدتي در حالت فشردگي باقي ميمانند. غشاي هسته در اطراف هر گروه کروماتيد تشکيل ميگردد و دو هسته مجزا بوجود ميآيند. در بعضي موجودات پس از تشکيل غشاها در هسته ، هر هسته دختر قبل از اينکه دومين تقسيم ميوز آغاز شود، مدتي در مرحله اينترفاز باقي ميماند. بايد توجه داشت که بين دو تقسيم ميوز (ساختمان dna|dna)) ساخته نميشود.
مرحله دوم ميوز
اين مرحله تقسيم همانند ميتوز است، اما با اين تفاوت که کروموزومها از دو کروماتيد تشکيل شدهاند. در اين نوع تقسيم هر دو هسته خواهر از مراحل پروفاز ، متافاز ، آنافاز و تلوفاز دوم ميگذرند. در اين مرحله مضاعف شدن dna صورت نميگيرد.
پروفاز دوم
پروفاز اين مرحله بسيار کوتاه است. دوک تشکيل ميشود و کروموزومهاي دو کروماتيدي و مضاعف روي آن قرار ميگيرند.
متافاز دوم
در متافاز دوم ، کروموزومها به قسمت وسط دوک ميروند و در آنجا مستقر ميشوند. نکته جالب توجه اين است در متافاز ميوز اول سانترومرهاي کروموزومهاي همساخت از يکديگر جدا ميشوند، در حالي که در ميوز دوم سانترومرهاي کروماتيدهاي خواهري از يکديگر فاصله ميگيرند.
آنافاز دوم ..
در آنافاز دوم ميوز کروماتيدهاي هر کروموزوم از هم جدا ميشوند و به دو قطب سلول ميروند.
تلوفاز دوم
در تلوفاز دوم ميوز ، تقسيم ميوزي کامل ميشود و چهار سلول بوجود ميآيد. در بسياري از جانداران ماده ، سيتوپلاسم سلولها در ميوز بطور نامساوي تقسيم ميشود و فقط يک سلول به جاي چهار سلول حاصل ميآيد که سيتوپلاسم فراوان دارد و مبدل به تخمک ميشود. سه سلول کوچک باقيمانده معمولا ميميرند. در بعضي از جانداران نر چهار سلول حاصل مبدل به اسپرم ميشوند.
ايجاد شده توسط: حسين خادم

سلول های بنیادی
سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیك یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملكردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدكننده انسولین در پانكراس و... تبدیل شوند.
تحقیقات در زمینه سلول های بنیادی دو ویژگی مهم دارند كه آنها را از انواع سلول های دیگر متمایز می سازد:
۱- توان نوسازی سلول های نامتمایزی هستند كه توانایی تكثیر نامحدود خود را دارند و در حالت نامتمایز باقی بمانند. ..
۲- پرتوانی:سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیك یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملكردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدكننده انسولین در پانكراس و... تبدیل شوند.
دانشمندان در ابتدا با دو نوع از سلول های بنیادی كه از حیوانات و انسان ها به دست آمده بودند، شامل سلول های بنیادی جنینی و سلول های بنیادی بالغین كار می كردند كه این دو دسته سلولی عملكردها و ویژگی های مختلفی دارا هستند.
بیشتر از ۲۰ سال قبل دانشمندان توانستند سلول های بنیادی را از جنین ابتدایی موش جدا كنند و با مطالعه سالها جزئیات بیولوژی سلول های بنیادی موش؛ در سال ۱۹۹۸ دانشمندان موفق به جدا كردن سلول های بنیادی جنینی از جنین انسان و رشد آنها در محیط آزمایشگاه شدند و این سلول ها را سلول های بنیادی جنینی انسان نامیدند. این سلول های همانطور كه از نامشان مشخص است از جنین های ۴ یا پنج روزه كه از تخم های آزمایشگاهی بارور می شوند به دست می آیند و در محیط آزمایشگاهی در محیط كشت های اختصاصی رشد داده می شوند.
سلول های بنیادی بالغین، سلول های نامتمایزی هستند كه در بین سلول های تمایز یافته بافت ها و ارگان های بدن انسان یافته می شوند و توانایی نوسازی و تمایز به انواع سلول های اختصاصی اصلی بافت یا ارگان را دارند. نقش های اولیه این سلول ها در یك ارگان زنده شامل حمایت كردن و تعمیر بافت هایی است كه از آنها به دست می آیند.
دانشمندان سلول های بنیادی بالغین را در بافت های بیشتری نسبت به آنچه فكر می كردند به دست آوردند. این یافته ها دانشمندان را به استفاده از این سلول ها در علم پیوند راهنمایی كرد. اكنون بیشتر از ۳۰ سال از استفاده سلول های بنیادی بالغین خون ساز كه از مغز استخوان برای پیوند جدا می شوند، می گذرد.
در سال ۱۹۶۰ محققان كشف كردند كه مغز استخوان حداقل دو نوع سلول بنیادی را دربردارد كه شامل سلول های بنیادی خون ساز كه انواع سلول های خونی را در بدن می سازند و سلول های استرومال كه می توانند بافت های غضروف، استخوان، چربی، بافت های همبندی فیبروز را در بدن بسازند، است.
در سال ۱۹۶۰ دانشمندانی كه موش ها را مطالعه می كردند دو منطقه از مغز موش را كه شامل سلول های تقسیم شونده كه تبدیل به سلول های عصبی می شوند، كشف كردند. بر خلاف این گزارش ها بیشتر دانشمندان معتقد بودند كه سلول های عصبی جدید در مغز بالغین نمی تواند تولید شود تا اینكه در سال ۱۹۹۰ دانشمندان توافق كردند كه مغز بالغین شامل سلول های بنیادی است كه توانایی تولید سه نوع اصلی سلول های مغزی را كه شامل آستروسیت ها و الیگودندروسیت ها (سلول های غیرعصبی) و نورون ها (سلول های عصبی) دارا هستند.
سلول های بنیادی بالغین در ارگان ها و بافت های زیادی از بدن جدا شده اند، اما نكته مهم این است كه تعداد بسیار محدودی از این سلول ها در هر بافت وجود دارد كه در منطقه خاصی از آن بافت برای سالها ساكن می مانند، تا اینكه با ظهور بیماری یا آسیب بافتی فعال می شوند.
بافت هایی كه سلول های بنیادی بالغین در آنها یافت می شوند عبارتند از: مغز استخوان، خون محیطی، مغز، عروق خونی، پالپ دندان، عضله اسكلتی، پوست، كبد، پانكراس، قرنیه، شبكیه، سیستم گوارش.
دانشمندان در خیلی از آزمایشگاه ها تلاش می كنند تا بتوانند كه سلول های بنیادی بالغین را در كشت سلول به انواع سلول ها اختصاصی تبدیل كنند تا از آنها برای درمان بیماری ها و صدمات بافتی استفاده كنند.
پتانسیل های درمانی این سلول ها عبارتند از: جایگزینی سلول های تولیدكننده دوپامین در مغز در بیماری پاركینسون، تولید سلول های انسولین ساز برای نوع یك دیابت (وابسته به انسولین) و تعمیر سلول های عضلانی تخریب شده.
سلول های بنیادی بند ناف از سلول های پرتوان دیگر هستند كه همچون سلول های بنیادی بالغین قادرند تا انواعی از سلول ها را در محیط آزمایشگاهی تولید كنند. در بند ناف دو دسته سلول های بنیادی وجود دارند كه قادر به ساختن سلول های خونی و سلول های استخوانی و چربی بوده و همچنین به عنوان جایگزینی برای سلول های مغز استخوان در علم پیوند مغز استخوان محسوب می شوند.
●ضرورت تحقیق و پژوهش در خصوص سلول های بنیادی چیست؟
سلول های بنیادی قادرند به طور نامحدود هر نوع سلول را به وجود آورند كه این خصوصیت باعث استفاده حیرت آور این سلول ها در علم پیوند شده است. علاوه بر این می توان به گونه ای این سلول ها را از نظر ژنتیكی تغییر داد تا پس از پیوند دفع نشوند. كارهایی كه در این رابطه تا به حال انجام شده اند عبارتند از:
۱- سلول های ماهیچه قلب توان تكثیر طی دوره بزرگسالی را ندارند و هرگاه با جراحت یا ایسكمی، به بافت مزبور آسیبی برسد بافت غیرفعال جایگزین سلول های ماهیچه ای قلب فعال می شوند. سلول های بنیادی جنینی توان تبدیل به سلول های ماهیچه ای قلب را دارند كه از آنها می توان در درمان موارد سكته های قلبی كه عامل اصلی آسیب به ماهیچه قلب هستند و همچنین در موارد اختلالات مادرزادی قلبی استفاده كرد.
۲- سلول های بنیادی خون ساز در علم پیوند مغز استخوان برای درمان بعضی بیماری های خونی مانند تالاسمی و همچنین سرطان های افراد بزرگسال و خردسال به كار می روند كه در ایران از سال ۱۳۷۱ در مركز هماتولوژی و انكولوژی و پیوند مغز استخوان واقع در بیمارستان شریعتی وابسته به دانشگاه علوم پزشكی تهران و دانشگاه علوم پزشكی شیراز انجام می شود.
۳- سلول های مولد انسولین از سلول های بنیادی جنینی موش و انسان به دست آمده اند كه می توانند راهگشایی در درمان بیماری دیابت باشند.
۴- سلول های عصبی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند كه از آنها می توان در درمان بیماری های تخریب شونده سیستم عصبی مانند پاركینسون و یا آلزایمر استفاده كرد.
۵- سلول های پوستی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند كه از این سلول ها می توان در درمان سوختگی ها و بهبود زخم ها استفاده كرد.
۶- تبدیل سلول بنیادی به سلول های سازنده غضروف و استخوان
۷- تبدیل سلول بنیادی به سلول كبدی
۸- تولید لوله گوارش از سلول های بنیادی
تمایز سلول های بنیادی جنینی به انواع سلول های عملكردی در محیط آزمایشگاهی ما را در درك مكانیسم های تكوین جنین، تمایز و ترمیم بافتی یاری می كند كه باعث درمان هر چه بهتر ناهنجاری های ناباوری و كاهش ناهنجاری های مادرزادی و تولید انواع محصولات فاكتورهای رشد می شود. ..

دكتر فاطمه فردوسی
روزنامه همشهری

ابعاد و شکل سلول
سلولها واحدهاي ساختماني و عملي موجودات زنده هستند که ابعاد ميکروسکوپيکي دارند. اندازه کوچک سلولها ، همراه با پيچيدگي موجود در سطح آنها ، منجر به نسبت بالاي سطح به حجم شده است که انتشار مواد سوختي ، مواد غذايي و مواد زايد را بين سلول و محيط اطراف آن تسهيل مينمايد. واژه سلول از کلمه لاتين (Cella) به معني انبار يا محفظه ، گرفته شده است.
ديد کلي
بدن کليه موجودات از سلول ساخته شده است. لذا از اين نظر ، کليه موجودات زنده ، واحد بوده و از اين نقطه نظر يا يکديگر اشتراک دارند. موجودات تک سلولي ميبايست کليه امور حياتي خود را به تنهايي انجام دهند، در حالي که در موجودات پرسلولي تمايز يافتهاي اين امر به تخصصي شدن سلولها وابسته است. به عبارت ديگر هر سلولي بر اساس تمايزي که يافته است، وظيه فيزيولوژيک خاصي را عهدهدار ميباشد. ..
سلولهاي تشکيل دهنده پيکر موجودات بر اساس کاري که انجام ميدهند، سازش خاصي يافته و تنوع بسيار وسيعي در اين زمينه وجود دارد که در نتيجه ، تنوع در عالم موجودات زنده را ايجاد ميکند. تمامي سلولها داراي خصوصيات مشترکي ، نظير DNA به عنوان ذخيره اطلاعات ژنتيکي ، ريبوزومها و يک غشاي پلاسمايي احاطه کننده سيتوپلاسم ميباشند.
در يوکاريوتها ، ماده ژنتيکي توسط غشاي هسته احاطه شده ، ولي در پروکاريوتها ، چنين غشايي وجود ندارد. غشاي پلاسمايي يک سد چرم مانند قابل انعطاف پذيري مي باشد که گيرندههاي متعددي براي پيامهاي خارج سلولي مختلف دارند. بعضي سلولها مانند سلولهاي باکتري اشرشياکلي و مخمر را ميتوان به مقادير زياد کشت کرد، داراي زمان تکثير کوتاه بوده و بخصوص مطيع دستکاريهاي ژنتيکي ميباشند.
ساختمان کلي سلول
علي رغم تفاوتهاي متعدد در بين انواع مختلف سلولها ، آنها داراي خصوصيات ساختماني مشترکي هستند.
غشاي پلاسمايي محيط سلول را معين نموده و محتويات آن را از محيط اطراف جدا مينمايد. اين غشا از مولکولهاي متعدد ليپيد و پروتئين تشکيل شده است که در اطراف سلول مينمايد. که اين انعطاف پذيري به تغيير در شکل و اندازه سلول کمک ميکند. ..
ماده داخلي سلول که توسط غشا احاطه شده است، سيتوپلاسم نام دارد که از محلول آبي به نام سيتوزول تشکيل شده که در آن انواع مختلفي و بسياري از متابوليتهاي کوچک به شکل معلق وجود دارند. بسياري از آنزيمها ، مولکولهاي RNA کد کننده آنها ، مونومرهاي سازنده ماکرومولکولها و بسياري از متابوليتهاي کوچک آلي و يونهاي معدني وجود دارند.
ريبوزومها که در سنتز پروتئين دخالت دارند، گرانولها و قطرات حاوي چربي و نشاسته و ساير مواد در سيتوپلاسم وجود دارند. مولکولهاي DNA هميشه بسيار طويلتر از خود سلولها بوده و به صورت کمپلکسهاي ****ا مولکولي همراه با پروتئينها ، در داخل هسته (در يوکاريوتها) و يا نوکلئوتيد (در پروکاريوت) شديدا بسته بندي ميشوند.
برخلاف باکتريها ، يوکاريوتها داراي اندامکهاي متصل به غشاي متعددي ، شامل ميتوکندري ، شبکه آندوپلاسمي ، کمپلکسهاي گلژي ، ليزوزومها ، واکوئلها و کلروپلاستها در سلولهاي خود هستند.
ابعاد سلولي
اکثر سلولها ميکروسکوپي بوده و با چشم غير مسلح ديده نميشوند. سلولهاي شاخص حيواني و گياهي ، داراي قطري حدود 5 - 100 ميکرومتر بوده ( 6-10 متر) و بسياري از باکتريهاي تنها 1 - 2 ميکرومتر طول دارند. چه چيزي ابعاد سلولي را محدود مينمايد؟ به حداقل اندازه سلول احتمالا حداقل تعداد هر نوع بيومولکول مورد نياز سلول ، تعيين ميگردد.
کوچکترين سلولها ، باکتريهاي خاصي به نام مايکوپلاسماها ، داراي قطري حدود 300 نانومتر (9-10 متر) و حجمي در حد 14-10 ميلي ليتر ميباشند. بلند ترين بعد يک ريبوزوم باکتريايي حدود 20 نانومتر بوده و بنابراين چند ريبوزوم موجود در سلول مايکوپلاسمايي ، کسر مهمي از حجم سلول را شامل ميگردد. سلولي با اين اندازه ، تنها شامل 6000 مولکول از متبوليتها ميباشد.
حد بالاي اندازه سلول احتمالا توسط ميزان انتشار مولکولهاي حل شده در سيستمهاي آبي ، تنظيم ميگردد. يک سلول باکتري که براي توليد انرژي وابسته به واکنشهاي مصرف اکسيژن ميباشد (سلول هوازي) ميبايست اکسيژن مولکولي را از محيط اطراف ، از طريق انتشار و از ميان غشاي پلاسمايي خود به دست آورد. اين سلول بسيار کوچک بوده و نسبت سطح به حجم آنقدر بزرگي دارد که اکسيژن انتشار يافته به داخل سلول ، براحتي به هر قسمتي از سيتوپلاسم آن ميرسد.
از بزرگترين سلولها ميتوان سلولهاي ماهيچههاي اسکلتي پستانداران (در حدود 12 سانتيمتر) و سلولهاي عصبي (که در برخي از حيوانات بيش از يک متر طول دارد) را نام برد. قطر گلبول قرمز انسان در حدود 7 ميکرون و اندازه سلول تخم انسان در حدود 0.2 ميليمتر است و با چشم غير مسلح قابل روئيت ميباشد. حال آنکه اسپرماتوزئيد طولي در حدود 57 ميکرون دارد. بطور کلي اندازه سلولها تابع تنوع پذيري موجودات زنده بوده ، ولي براي هر موجود زنده و سلول معيني کاملا ثابت بوده و ارتباط بين سطح غشا و حجم سلول و همچنين ارتبلط بين حجم هسته و حجم سلول ، تعيين کننده اين اندازه ميباشد.
شکل سلولهاي جانوري
شکل سلولها نيز از اصل تنوع پذيري تبعيت ميکند. اساسا هر سلولي با توجه به مکان قرارگيري و نوع فعاليت فيزيولوژيک چگونگي ارتباطات خارج سلولي شکل خاصي را پيدا ميکند.
به عنوان مثال ، سلولهاي ماهيچهاي انسان ، دوکي شکل هستند که با عمل آنها يعني انقباض و انبساط کاملا هماهنگ است. در برخي سلولهاي عصبي ، جسم سلولي به صورت ستارهاي شکل ديده ميشود که دندريتها و اکسون به آن متصل ميگردند. در نقاط مختلف سيستم عصبي ، انواع سلولهاي عصبي به اشکال مختلف ديده ميشوند. گلبول قرمز انسان به شکل عدسي مقعرالطرفين بوده و تمامي فضاي آن به هموگلوبين اختصاص دارد، اين شکل خاص به گلبول قرمز امکان عبور از مويرگهاي باريک را ميدهد و همچنين سطح تماس آن را با گازهاي تنفسي افزايش ميدهد.
اسپرماتوزوئيد بسياري از جانوران داراي منطقه سر ميباشد که فقط حاوي آنزيم و ماده ژنتيکي است و در منطقه دم ، تاژک دارد که حرکت آن سلول را به پيش ميبرد. در منطقه مياني اسپرماتوزوئيد ميتوکندري به شکل مارپيچي قرار گرفته است و انرژي را جهت حرکت تامين ميکند.
شکل سلولهاي گياهي و باکتري
سلولهاي گياهي به علت دارا بودن ديواره اسکلتي که علت بيحرکت بودن گياهان را به آن نسبت ميدهند، داراي اشکال نسبتا منظمي هستند. حال آن که سلولهاي جانوري به اشکال نامنظم نيز ديده ميشوند، که به جهت انعطاف پذيري آنها اين وضعيت سودمند ميباشد. سلولهاي گياهي داراي اشکال چند ضلعي با اقطاري مساوي و منظم و کشيده هستند. در يک توده سلولي همگن سازنده يک بافت گياهي ، همه سلولها داراي يک اندازه و يک شکل و معمولا چند وجهي هستند. در گياهان عالي اندازه سلولها متناسب با کار آنهاست و بر حسب ماهيت بافت و نقشي که در گياه دارند اندازه آنها ، متفاوت است.
، استرپتوس و استافيلوس ديده ميشود. همچنين باکتريها به شکل باسيل (ميلهاي) ، کوکو - باسيل ، ويبرلو و اسپريل (فنري شکل) هم ديده ميشوند که از اين شکلها جهت رده بندي باکتريها ، استفاده ميشود.
عمر سلول
سلولها بر اساس محل قرار گيري و نوع کارشان داراي طول عمرهاي متفاوتي هستند. سلولهاي عضلاني و عصبي انسان ، عمري برابر عمر انسان دارند و سلولهاي عصبي در صورت مرگ ديگر تجديد نميشوند و حتي عمل ترميم در مورد آنها صورت نميگيرد. گلبول قرمز انسان در حدود 120 روز عمر ميکند. اکثر لنوفسيتها چند ساعت ، گرانولوسيتها در حدود 10 روز و برخي از لنفوسيتها تا 200 روز عمر دارند، سلول هاي پوششي سيستم گوارشي تقريبا 24 ساعت يک بار تجديد ميشوند. اسپرماتوزئيد انسان در حداکثر 3 روز و تخمک انساني در حدود 36 ساعت زنده ميماند.
منبع:دانشنامه رشد

سرطان مغز استخوان

به این دلیل به وجود می آید که قسمتی از کروموزوم شماره ۹ و ۲۲ با یکدیگر عوض می شوند و ژن abl کروموزوم ۹ کنار ژن Bcr قرار گرفته و کروموزومی به ما می دهد که فیلادلفیا نام دارد. ترکییب این دو ژن به ما یک mRNA پیوندی می دهد که به یک پروتئین ترجمه می شود و این پروتئین یک Tyrosine Kinase Receptorاست با فعالیتی دائمی. .. ..
این آنزیم مانند دیگر آنزیمها دارای جیب فعال است که پروتئینهای دیگر در این جایگاه ویژه قرار گرفته و phosphorylate می شوند ( یک گروه فسفر به روی آنها قرار داده می شود) و قادر خواهد بود در مسیرهای متعدد سیگنالی که منجر به رشد سلولی می شوند شرکت کنند.
اما Gleevec با ملکول ATP که به طور نرمال در جیب فعال آنزیم قرار می گیرد رقابت می کند و خود را داخل جیب قرار داده و مانع از چسبیدن مولکول ATP می شود برای همین آنزیم دیگر قادر به گذاردن فسفر به روی هیچ پروتئینی نیست و عملکرد آن توسط این دارو خنثی شده است.

عملکرد این داره ساده به نظر می رسد و باعث می شود تمام راه های سیگنالی که قبلا توسط پروتئینهای Phosphorylate شده فعال می شدند اکنون مسدود شوند. اکثر این مسیرهای سیگنالی منجر به رونویسی ژنهایی در هسته سلول می شدند که به هنگام ترجمه تبدیل به پرونئینهایی می شدند که در بقای عمر سلول نقش داشتند و یا اثر ضد خودکشی برای سلول داشتند و یا اینکه به رشد و تقسیم هر چه بیشتر سلول کمک می کردند و منجر به رشد سلولهای غیر عادی و سرطانی می شدند.
منبع:وبلاگ تخصصی زیست مولکولی

روش PCR

برای تشخيص ميکروب موجود در فضا استفاده می شود ؛ دانشمندان DNA را داغ نموده تا جايی که باندهای بين بازهای نيتروژندار تشکيل دهنده ميان دو زنجيره شکسته شوند و دو زنجير ه از هم جدا شوند.بعد از اين کار ؛ محلول را خنک می کنند و و دو قطعه کوتاه DNA به آن اضافه می کنند که به آنها Primers می گويند. هر کدام از اين Primer ها طوری طراحی شده اند که قادر به پيوند خوردن با دو سر مجزای DNA ميکروب دلخواه باشند. ..
آنزيمهای لازم مانند DNA Polymerase به Primers اضافه شده و آنها را در راستای DNA دلخواه گسترش می دهند بنابراين آن دو زنجيره اوليه DNA تبديل به چهار زنجيره می شوند به وسيله Primer ها. هر بار که اين چرخه تکرار شود ؛ تعداد زنجيره های DNA هم Exponentially زياد می شوند تا جايی که مقدارشان به حدی برسد که قابل مشاهده باشد. ..
اگر Fluorescent به DNA های ساخته شده اضافه کنيم ؛ می توانيم اين ازدياد زنجيره را در هنگام هر چرخه دنبال کنيم.
در روش DNA-based و يا PCR-based دانشمند بايد ترتيب و ساختار DNA ميکروبی را که تروريست استفاده می کند بداند و حدس بزند ولی اگر تروريست از ميکروبی استفاده کرد که دانشمندان DNA آن را در دست ندارند؛ بايد چه کرد؟
برای حل اين مشکل ؛ دانشمندان در Ibis Therapeutics کاليفرنيا سيستی طراحی کرده اند به نام Triangulation Identification Genetic Evaluation of Biological Risks يا TIGER که اول با استفاده از روش PCR ؛ تعداد زنجيره های DNA مورد نظر را می افزايد ولی با اين تفاوت که Primer ها به قسمتهايی از DNA پيوند می خورند که ساختن پروتئينها را کنترل می کنند و می دانيم که ساختن پروتئين برای ادامه حيات هر سلول زنده ای لازم و ضروری است و مخصوص ميکروب خاصی نيست ولی با همه اين حرفها باز هم اين روش حساس است به اين دليل که هر Microorganism ؛ DNA مخصوص به خود را دارد برای ساختن پروتئين در عمل Translation.
برای همين دانشمندان از روش mass spectroscopy استفاده می کنند تا اين اختلافها را اندازه بگيرند و با منبع استانداردی که در دست دارند مقايسه کنند تا بتوانند ميکروب مورد نظر را شناسايی کنند.
حالا اگر ميکروب ما دارای DNA نبود و ترکيبی زهر دار يا Toxins بود بايد چه کرد؟
در اينجاست که از Antibody يا پادتن استفاده می کنيم که مولکولهايی به شکل Y لاتين می باشند که توسط سيستم ايمنی بدن درست شده و به مولکولهای تخريبگر می چسبند و آنها را نابود می کنند.اين پادتنها قادر به شناسايی و چسبيدن به مولکولهای مخرب در سطح ميکروب مورد نظر می باشند و برای همين لازم به شکستن سلول نيست.
اينگونه پادتنها توسط U.S. Naval Research Laboratory يا Raptor طراحی شده اند و به آن Sandwich Assay هم می گويندبرای اينکه ميکروب مورد نظر يا Pathogen به اين Antibody های موجود در تراشه يا همان chips می چسبند و به وسيله لايه ديگری از Antibodies که با مولکولهای شبرنگ Flurescent علامتگذاری شده اند پوشانده شده و به صورت ساندويچ در می آيند.
دانشمندان قادر هستند با اين روش تعداد زيادی از ميکروبها را يکجا شناسايی کنند.

اين نوشته برگرفته از مقاله ای بود با عنوان Technology against Terror که توسط
Rocco Casagrande نوشته شده بود و در اکتبر 2002 در مجله علمی Scientific American منتشر شد.

منبع: وبلاگ تخصصی زیست مولکولی

ترور میکروبی

در سال گذشته و به خصوص بعد از ۱۱ سپتامبر ؛ ترس آمريکا و دنيا از ترور ميکروبی زيادتر و زيادتر شد تا جايی که تحصيل کردن در رشته های بيوتکنولوژی برای دانشجويان کشورهای به قول خودشون شيطانی مانند لبنان ؛ کره شمالی و ايران ممنوع شد.
در مقالات می خواندم که هم اکنون با استفاده از خود اين علم می توانند با عوامل تخريبگر آن مبارزه کنند مثلا دانشمندان در حال ساختن دستگاه هايی هستند که بر اساس DNA و Antibody ها کار می کند و به صورت ژتون يا Chips ساخته می شوند و قبل از آنکه ميکروب مورد نظر پخش شود؛ اخطار می دهد . بعضی از اين دستگا هها قادر به شناسايی بوی ميکروبها هستند و يا بوی مواد اضافه کننده ای که از آنها يک سلاح ساخته اند.
به عنوان مثال در Gulf War ؛ ارتش آمريکا دارای دستگاهی بود به نام XM2 که از هوای اطراف نمونه برداری می کرد و به ماشينی متصل بود که می توانست تعداد ذرات ميکروبها را در حجم معينی از هوا اندازه بگيرد و اگر مقدار ذرات بيشتر از حد خاصی می شد؛ بوق می زد تا افراد محل را تخليه کنند.
جديدا ماشينهايی طراحی شده اند که اساس کارش اشعه UV است که به هنگام برخورد به مولکولهای خاصی در سلولهای زنده و فعال از خود نوری سبز رنگ (Fluorescent) می دهند و آنها را قابل مشاهده می کنند. اين ليزرها در سر راه خود به چنين مولکولهايی برخورد کرده و از خود نور منتشر می کنند ولی مسأله اين است که اين ليزرها قادر به تشخيص مواد خطرناک موجود در هوا با جانداران ميکروسکوپی موجود در فضا که بی ضرر هستند می باشند يا خير و جواب منفی است !
در حال حاضر دستگاه هايی ساخته شده اند که دقيقتر عمل می کنند و می توانند مواد بيماريزا (pathogens) را از ذرات بی خطر يا Benign microorganisms تشخيص می دهند بر اساس تفاوتهايی که در ساختار ژنتيکی اين مواد وجود دارد. ..
ميکروبها دارای DNA خاص خود می باشند و برای تحليل اين DNA ها بايد آنها را مجزاء کنيم بعضی از دستگا هها هستند که می توانند سلول را بشکنند و DNA را استخراج کنند .اين دستگاه ها GeneXpert Systems نام دارند ولی بعضی ديگر نياز به متخصص و کارشناس دارند تا اين DNA را اقتباس کند.
اولين ژتون ساخته شده بر اساس DNA در دانشگاه Northwestern آمريکا ساخته شد و بر اين اساس بود که دو زنجيره ای که مارپيچ DNA را می سازند؛ متمم و يا Complementary يکديگر می باشند .
وقتی نوع و ترتيب قرار گرفتن بازهای نيتروژندار موجود در يک زنجيره را بدانيم ؛ می توانيم بازهای موجود در زنجيره ديگر را به راحتی پيش بينی کنيم .
ژتون ساخته شده توسط دانشگاه Northwestern يک ژتون شيشه ای است که در آن يکی از زنجيره های DNA به صورت ساکن و غير قابل تحرک نگه داشته شده و اين زنجيره متمم زنجيره کوتاهی از DNA ميکروب مورد نظر که خطرناک تلقی می شود می باشد.
اين ژتون شيشه ای در ميان دو قطب مغناطيسی يا Electrodes قرار دارد و هنگامی که DNA ميکروب بيماريزا وارد سيستم می شود ؛ شروع به پيوند خوردن و به اصطلاح جفتگيری با يک سر زنجيره متمم خود می شود و برای اينکه اين هايبريد شدن دو زنجيره قابل مشاهده باشد؛ کارشناس فنی يک قطعه از DNA ای را که متمم سر ديگر زنجيره می باشد را به ذرات طلا متصل کرده و وارد سيستم می کند. هنگامی که اين قطعه شروع به جفتگيری با انتهای ديگر آن زنجيره می کند ؛ مدار الکتريکی به جريان در می آيد و زنگی را به صدا در می آورد.
روش ديگر برای شناسايی ميکروب ؛ روش Polymerase Chain Reaction و يا PCR است که در مطلب بعدی آن را شرح خواهم داد.
از همکاری همه شما که به من ايميل زديد و لطف داشتيد ممنونم . اميدوارم بتوانم جبران کنم.
..
منبع: نوشته سارا در وبلاگ زیست مولکولی

سیتوپلاسم:

با همه مرزهای تفکیک شدهای که در سلول وجود دارد، یک قالب یا بسته سیتوپلاسمی تمام فضاهای موجود بین اندامکهایی را که بوسیله غشای سلولی احاطه شدهاند، پر میکند. این سیتوپلاسم زمینهای سیتوزول است. اگر با اولترا سانتریفوگاسیون مرحلهای تمام اندامکها حتی میکروزومها و ریبوزومها را هم از سیتوپلاسم جدا کنیم، بخشی شناور باقی میماند که همان سیتوزول است. سیتوزول بویژه در سلولهای در حال تمایز اهمیت خاصی دارد. ..

ارگاستوپلاسم
در گذشته سیتوزول به صورت مادهای همگن در نظر گرفته میشد تا اینکه در اواخر قرن نوزدهم مشخص گردید که در برخی سلولها بویژه سلولهای ترشحی و سلولهایی که سنتز پروتئینی فعالی دارند، در بعضی قسمتهای سیتوزول باز دوستتر است و رنگهای بازی از جمله پیرونین را بهتر میپذیرد. به همین دلیل بخشهای باز دوست سیتوزول را سیتوپلاسم رنگ پذیر (کرومیدیال) مینامند. در سال 1887 گارنیر کلمه ارگاستوپلاسم را برای بخشهای بازوفیل سیتوپلاسم که به نظر او در بیوسنتز مواد نقش فعالی داشتند، بکار برد.

ارگاستوپلاسم ، بخشهای باز دوستی نظیر ذرات نیسل موجود در جسم سلولی سلولهای عصبی ، سیتوپلاسم فعال و باز دوست سلولهای مخاطی و سلولهای ترشحی لوزوالمعده ، غدد بناگوشی ، سلولهای اصلی غدد معده و بخشهای باز دوست سلولهای کبدی را نیز شامل میشود. کاسپرین ، براشه و پژوهشگران دیگر نشان دادهاند که باز دوستی زیاد ارگاستوپلاسم به دلیل وجود اسیدهای ریبونوکلئیک است و به همین دلیل با تاثیر ریبونوکلئازها این باز دوستی از بین میرود. ..

از آنجا که اسیدهای ریبونوکلوئیک سیتوپلاسمی بویژه در ریبوزومها متراکمند، میتوان باز دوستی و فعال بودن سنتز پروتئینها در ارگاستوپلاسم را نتیجه فراوانی ریبوزومها در این بخش از سیتوزول دانست. در گذشته به جای سیتوزول بیشتر از کلمه هیالوپلاسم استفاده میشد که خود نشانهای از تصور همگن و شفاف بودن سیتوپلاسم زمینهای بوده است، تصوری که امروزه دگرگون شده است.
منبع: رشد

ترکیب تشکیل دهنده سیتوزول

درسیتوزول 85 درصد آب و حدود 15 درصد مواد مختلف موجود است. از این مواد بخش عمدهای را پروتئینها بویژه پروتئینهای آنزیمی اسیدهای آمینه ، گلوکز ، یونها ، mRNA ها ، tRNA ها و بطور خلاصه تمام مولکولهای لازم برای ایجاد انرژی و مواد لازم برای اعمال مختلف سلولی را شامل میشوند. پروتئینهای سازنده اسکلت سلولی از جمله توبولینها ، آکتینها ، میوزین ، تروپومیوزین و تروپونین نیز بخشی از پروتئینهای موجود در سیتوزول هستنند.

برخی مواد موجود در سیتوزول میتوانند به نحوی تجمع یابند که به ساختمانهای قابل رویت با میکروسکوپ الکترونی تغییر شکل دهند. از جمله این ذرات ، گلیکوژن ، گویچههای لیپیدی و پروتئینهای اسکلت سلولی هستند که به صورت ریز لولهها و ریز رشتهها سازمان مییابند. یادآوری این نکته جالب است که سانتریولها ، رشتههای دوک تقسیم و حتی تاژکها و مژکها زیر بنای ساختمانی ریز لولهای دارند. .. ..
منبع: رشد

اندامکهای سیتوزولی

ریبوزوم

ریبوزومها دارای ترکیبات ریبونوکلئوپروتئین هستند و جایگاه کاتالیتیک برای سنتز پروتئین محسوب میشوند. ریبوزومها به صورت آزاد در سیتوزول و یا متصل به شبکه آندوپلاسمی دیده میشوند. ریبوزومها در سلولهای یوکاریوتی و پروکاریوتی دارای اندازه متفاوت هستند. ریبوزومها معمولا به صورت پلیزوم دیده میشوند که متشکل از تعداد زیادی ریبوزوم که توسط مولکولهای rna پیک بهم متصل شدهاند و آماده پروتئین سازی هستند.

شبکه آندوپلاسمی

شبکه آندوپلاسمی متشکل از لولههای درهم پیچیدهای است که ممکن است حاوی ریبوزوم بوده و به این علت شبکه آندوپلاسمی خشن یا دانهدار خوانده میشود و یا فاقد ریبوزوم باشد که در این صورت شبکه آندوپلاسمی صاف نامیده میشود. شبکه آندوپلاسمی محل اصلی سنتز پروتئین و چربی است و در تغییرات پس از سنتز این مولکولها نقش دارد. همچنین مولکولهای سمی را به مشتقات غیر سمی آنها که میتوانند از سلول خارج شوند تبدیل مینماید. .. ..

دستگاه گلژی

دستگاه گلژی به صورت اندامکهای شبکه مانند در نزدیکی هسته سلول قرار دارند. دستگاه گلژی از یک طرف با شبکه آندوپلاسمی و از طرف دیگر با وزیکولهای و لیزوزومها در ارتباط میباشد. عمل اصلی دستگاه گلژی پردازش و آماده سازی محصولات تازه سنتز شده سلولی و هدایت آنها به سوی سرنوشت نهاییشان میباشد.

لیزوزوم

سادهترین ساختمانهای لیزوزومی لیزوزومهای اولیه هستند که عبارتند از کیسههایی با یک ماتریکس متراکم که اعتقاد بر این است که از گلژی مشتق شدهاند و حاوی آنزیمهای هیدرولیتیک هستند که جهت از بین بردن و هیدرولیز موادی که در گوارش سلولی از بین نرفتهاند بکار میروند.

میکروبادیها

این ارگانلها که پراکسیزومها و گلیاکسیزومها هستند حاوی آنزیمهای فلاوین اکسیداز و کاتالازها هستند. ارگانلهایی که حاوی این مواد هستند به شکل کروی یا بیضوی و محصور در یک غشا مشاهده میشوند. بیش از 40 آنزیم در پراکسیزوم یافت شده است که مسئول بسیاری از فعالیتهای کاتابولیک و آنابولیک هستند. گلیاکسیزومها بیشتر در سلولهای گیاهی یافت میشوند که مسئول تبدیل چربیها به قندها برای استفاده گیاهکهای جوان میباشند.

هسته

هسته سلول مرکز فعالیتهای سلولی است، زیرا اکثر حوادث سلولها از هسته منشا گرفته و یا از طریق پیامهای هستهای به شکل rna انجام میگردند. هسته در سلولهای یوکاریوتی دارای محدوده مشخصی است که توسط یک غشای دو لایه احاطه شده است. بیشتر ژنوم سلول در هسته متمرکز شده است.

پلاستها

این ارگانلها مختص سلولهای گیاهی هستند که دارای انواع مختلف هستند. از مهمترین آنها میتوان به کلروپلاستها و کروموپلاستها اشاره کرد. کلروپلاستها حاوی کلروفیل بوده و مسئول فتوسنتز و تولید کربوهیدراتها در سلولهای فتوسنتزی هستند.

میتوکندری

این ارگانلها به اشکال مختلف در سلولهای گیاهی و جانوری یافت میشوند. حاوی آنزیمهای تنفسی بوده و مسئول تولید انرژی مورد نیاز سلول هستند و تجمع آنها در جایی که نیاز به تولید زیاد انرژی وجود دارد بیشتر است.
منبع: رشد

دانشمندان مسير مستقيمتري را از خارج سلول به هسته سلول كشف كردهاند كه حركت مواد را به درون سلولها آسانتر ميكند.
به گزارش ساينس ديلي، يافتههاي محققان دانشگاه بروكلين عقيده رايج مبني بر اينكه هيچ مسير مستقيمي بين مواد خارج از سلول و هسته سلول وجود ندارد، رد ميكند.
محققان ميدانستند مواد خارج از سلول ميتوانند از طريق فرايندهاي اندوسيتوسيز و فاگوسيتوسيز به داخل سلول حركت كنند. در اين فرايندها مواد خارج سلولي جذب قطعه كوچكي از غشاي سلول ميشود.
اين مواد خارج سلولي سپس در داخل بخش داخل سلولي غشا كه به آن اندوسوم يا فاگوسوم ميگويند به دام ميافتند.
اين نكته روشن بود كه مواد ميتوانند به خارج از اندوسوم يا فاگوسوم مهاجرت كرده و سرانجام وارد هسته سلول شوند. ..
اما گروه تحقيقاتي دانشگاه بروكلين دريافتند يك فاگوسوم و محتواي آن ميتواند به هسته سلول كه اطلاعات ژنتيكي را ذخيره و پردازش ميكند، وارد شود.
كشف وجود يك مسير مستقيم بين مواد خارج سلولي و هسته سلول در شماره ماه اوت نشريه "‪ "Cell Motility and the Cytoskeleton‬منتشر شده است.

اسکلت سلولي ( Cytoskeleton ) :


در سال 1928 ، کولتزوف براي اولين بار وجود يک ساختمان رشته اي منظم و سازمان يافته را در سيتوپلاسم اعلام کرد و از تجربيات خود چنين نتيجه گرفت که هر سلول داراي سيستمي متشکل از ترکيبات مايع و رشته هاي سختي است که موجب شکل آنند.


پيشرفت روش هاي مشاهده سلول ها با ميکروسکوپ الکتروني و نيز روش هاي مبتني بر ايمونوفلوئورسانس وجود شبکه درهم رفته اي را که از مجموع ريز لوله ها ، ريز رشته ها ، رشته هاي بينابيني و رشته هاي نازک آکتيني با قطر حدود 3 تا 4 نانومتر در سيتوزول را نشان داده است که مجموع آنها در فضاي سه بعدي سلول شبکه ميکروترابکولر Microtrabecular lattice را بوجود مي آورند . ..


قابل توجه است که بگويم اختلال در يکي از اين رشته هاي 4 نانومتري به شدت مي تواند براي ما مضر باشد و حتي منجر به مرگ ما شود . ..


اسکلت سلولي در شکل سلول ، حرکت سلولي ، نگه داشتن اندامک هاي سلولي ، سيکلوز ، حرکت آميبي ، ميتوز و تقسيم سيتوپلاسمي نقش اساسي دارند .


اسکلت سلولي داراي سه جزء است :


1- ميکروتوبول ها يا ريز لوله ها


2- ميکروفيلامان ها يا ريز رشته ها


3- فيلامنت هاي حد واسط


ريز لوله ها Microtubules :


ريز لوله ها ساختمان هاي ظريفي هستند که تنها در سيتوپلاسم سلول هاي يوکاريوتي وجود دارند . ويژگي آنها شکل لوله مانند و حالت يکنواختي ساختمانشان در همه سلول هاست . شناخت اوليه ريز لوله ها در سال 1953 به وسيله De Robertis و Franchi در سلول هاي عصبي بوده است . کشف ريز لوله ها به ميکروسکوپ الکتروني و پس از کاربرد فيکساتور هاي مناسب مثل آلدئيد گلوتاريک صورت گرفته است .


اين اندامک ها تشکيلات استوانه اي شکلي هستند که نوعي اسکلت را براي سلول تشکيل داده و در اعمال مختلفي به ويژه تحرک سلول ، تمايز ريختي سلول ها ، شکل ويژه هر سلول و انتقال مواد در سلول ها دخالت دارند .


ريز لوله ها با ميکروسکوپ الکتروني T.E.M ( گذاره – عبوري ) ديده ميشوند .

مقدمه : ..


رشته زيست شناسي سلولي و مولکولي يکي از مهم ترين و جالب ترين شاخه هاي رشته زيست شناسي است .از اولين افرادي که در اين مورد صحبتها و نظراتي را ارائه داده اند ، مي توان ارسطو در عهد باستان و پاراسلسوس در دوره رنسانس را نام برد .


با ارائه نظريات مختلف توسط دانشمندان و با کشف ميکروسکوپ خصوصا ميکروسکوپ الکتروني اين علم پيشرفت زيادي کرد . ..


در ابتدا برخي منابع مطالعه در علم زيست شناسي سلولي را معرفي ميکنم :


برخي از نشريات :

Journal of Cell Biology , Experimental Cell Research , Journal of Molecular Biology , Journal of Cell Science , …

برخي از تحقيقات :


عمومي :

Nature , Science , Proceeding of the Royal Society , Proceedings of the National Academy of Science ( Wash ) .

اختصاصي :

Biochimica et Biophysica Acta , Biochemical Journal , Journal of Biological Chemistry .

اگر به دنبال مطالب دقيق مربوط به پيشرفت هاي کنوني زيست شناسي سلولي هستيد در نشريات زير جستجو کنيد :

International Review of Cytology , Quarterly Review of Biology , Physiological Reviews , Biological Reviews , Advances in Genetics , Plant Physiology