زیست شناسی سلولی و مولکولی

[Sara12]

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

[Sara12]

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

[Sara12]

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

[Sara12]

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.

[Sara12]

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 .

[Sara12]

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