بفرماييد

هر انچه شما بخواهيد

سلول ساختدار

اطلاعات اولیه

هسته در سال 1831 توسط Robert Brown در سلولهای اپیدرمی ثعلبیان کشف شد و به عنوان بخشی متراکم ، پایدار و موجود در همه سلولها در نظر گرفته شد. هسته یک ساختار فشرده با پیچ و تابهای زیادی را داراست و با پروتئین همراه می‌باشد. به چنین مجموعه فشرده‌ای همراه با پروتئین ، کروماتین می‌گویند. هسته واجد غشای دو لایه‌ای موسوم به پوشش هسته‌ای است و در این پوشش حفره‌ها یا روزنه‌هایی موسوم به منفذ پیچیده هسته‌ای است که از طریق آنها عمل تبادل مواد بین هسته و سیتوپلاسم انجام می‌گیرد. برای بررسی ساختمان عمومی هسته می‌توان از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی استفاده کرد.



عکس پیدا نشد

شکل و محل و تعداد هسته در سلولها

هسته در بیشتر سلولها کروی یا بیضوی است. در سلولهای پارانشیمی بالغ گیاهان عدسی شکل ، در سلولهای عضلانی مخطط جانوران و سلولهای پروکامبیومی گیاهان استوانه‌ای شکل ، در سلولهای آبکش بالغ و سلولهای انگل زده چند بخشی است. در عده‌ای از سلولها هسته چند بخشی است مثل گویچه‌های سفید خون چند هسته‌ای و یا سلولهای استئوکلاست (استخوان خوار). در بیشتر سلولها هسته در مرکز قرار دارد. در سلولهای گیاهی به علت رشد واکو‌ئلها ، هسته در کنار غشا قرار می‌گیرد و در سلولهای عضلانی مخطط هسته در بخشهای کناری قرار دارد.

در جلبک استابولاریا هسته در بخش ریزوئیدی (ریشه نما) یا مجاور با آن قرار دارد. اغلب سلولها دارای یک هسته هستند. با وجود این برخی جانداران ابتدایی و یا سلولهای جانداران پیشرفته بیش از یک هسته دارند. برای مثال حدود 20 درصد از سلولهای کبدی و یا عده زیادی از سلولهای ریسه قارچها دو هسته‌ای هستند. سلولهای عضلانی مخطط ساختمان سنوسیتی دارند یعنی در یک سیتوپلاسم مشترک چندین هسته پراکنده است. این سلولها ابتدا یک هسته‌ای بوده‌اند که به دلیل تقسیمات مکرر هسته بدون آنکه سیتوپلاسم تقسیم شود به حالت سنوسیتی درآمده‌اند.


نسبت حجم هسته به حجم سیتوپلاسم را نسبت نوکلئوپلاسمی می‌گویند. این نسبت برای سلولهایی که در یک مرحله رشد و در شرایط مشابه باشند ثابت است.



هسته شامل پوشش هسته‌ای ، شیره هسته ، اسکلت هسته‌ای ، کروماتین و بالاخره هستک می‌باشد.




 

پوشش هسته‌ای

اطراف هسته سلولهای یوکاریوتی را پوشش هسته‌ای شامل غشای بیرونی ، غشای درونی ، فضای بین دو غشا و منافذ هسته‌ای پوشانیده است.

غشای بیرونی

از دو لایه فسفولیپیدی و پروتئینهای پراکنده در بین آنها تشکیل شده است که شباهت زیادی به غشای شبکه آندوپلاسمی دارد و در سطح آن ریبوزومها قرار گرفته‌اند. بخشهایی از غشای بیرونی با شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار ، پیوستگی دارد و منشا غشای هسته نیز از شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار است.

فضای بین دو غشا

فضای بین دو غشای یا فضای دور هسته‌ای فضایی به وسعت 60 تا 100 آنگستروم است که وسعت آن در همه جای پوشش هسته‌ای یکنواخت نیست. در برخی نواحی وسیع‌تر و در محل منافذ یا سوراخهای هسته‌ای که دو غشا پوشش هسته‌ای بهم می‌رسند وسعت فضای دور هسته‌ای به صفر می‌رسد.

غشای داخلی

غشایی زیستی به ضخامت حدود 60 تا 70 آنگستروم ، شبیه غشای شبکه آندوپلاسمی و فاقد ریبوزوم است. غشای داخلی با واسطه پروتئینهای لامینایی با کروماتین ارتباط دارد.



عکس پیدا نشد

منافذ غشای هسته

در پوشش هسته‌ای ساختمانهای پروتئینی فعال و ویژه‌ای به اسم منافذ هسته‌ای وجود دارد. وجود این منافذ بوسیله هرتویگ در سال 1876 برای اولین بار پیش‌بینی شد. قطر منافذ به اندازه‌ای است که به مولکولهای پروتئین ، انواع RNAها و حتی زیر واحد‌های ریبوزومی اجازه عبور می‌دهد. پروتئینهای سیتوپلاسمی که وارد هسته می‌شوند از جمله پروتئینهای هیستونی دارای یک بخش نشانه هستند که به کمک آن از بازگشت آنها به سیتوپلاسم جلوگیری می‌شود. منافذ هسته‌ای عبور یونهای منفی را تسهیل می‌کنند.

منافذ هسته‌ای ساختمانهای دائمی و پایدار نیستند و متناسب با نیاز سلول ایجاد یا ناپدید می‌شوند. در سلولهای با فعالیت متابولیکی بالا که مبادله مواد بین هسته و سیتوپلاسم زیاد است تعداد منافذ هسته نیز زیاد است و در سلولهایی که تبادلات هسته و سیتوپلاسم کم است تعداد منافذ کاهش می‌یابد. هر منفذ بوسیله مجموعه‌ای از ذرات متراکم احاطه شده است. این ساختمانهای پروتئینی را بر روی هم مجموعه منفذی یا منفذ پیچیده هسته‌ای می‌نامند که شامل بخشهای زیر است.

  • یک حلقه یا آنولوس که از 8 پروتئین گرانولی کناری تشکیل شده است و در سطح سیتوزولی قرار دارد.

  • یک حلقه یا آنولوس که این هم از 8 پروتئین گرانولی کناری تشکیل شده است و در سطح نوکلئوپلاسمی قرار دارد.

  • کانال مرکزی یا درپوش که این کانال محل عبور مواد می‌باشد و در مرکز منفذ قرار دارد.

  • منفذ از ترکیباتی به نام Annular Material پر شده و به سمت نوکلئوپلاسم (شیره هسته) و سیتوپلاسم بیرون زده است.

شیره هسته ( نوکلئوپلاسم یا کاریولنف )

شیره هسته مایعی است که درون هسته را پر کرده است و از نظر کلی شبیه سیتوزول و کمی متراکم‌تر از آن با PH اسیدی است. شیره هسته یا ماتریکس هسته حاوی آب 10 درصد از کل پروتئینهای هسته‌ای ، 30 درصد از کل RNA و 2 تا 5 درصد از کل فسفولیپیدهای هسته‌ای را شامل می‌شود. مقدار کمی لیپید و نیز مقداری گلوسیدهای (قندها) موثر در تشکیل نوکلئوتید مثل ریبوز و دزوکسی ریبوز در آن وجود دارند.

یونهای موجود در شیره هسته

در شیره هسته یونهای وجود دارد. یونهای موجود در هسته ده برابر بیشتر از یونهای موجود در سیتوپلاسم می‌باشد. و از این لحاظ مساوی محیط خارج سلول است. یون در هسته برای نگهداری ساختمان مولکول DNA لازم می‌باشد. یون مانع تجمع هیستونها بر روی DNA و اثری در جهت فعال کردن تنظیم بیان ژن و افزایش نسخه برداری دارد.

پروتئینهای شیره هسته

این پروتئینها به دو گروه ساختمانی شامل هیستونها و تنظیمی شامل انواع غیر هیستونی و آنزیمی تقسیم می‌شوند.

  • پروتامینها : از مهمترین پروتئینهای موجود درشیره هسته سلولهای جنسی و زایشی هستند که خاصیت قلیایی دارند.
  • پروتئینهای هیستونی : با دارا بودن خاصیت قلیایی به DNA متصل شده و نوکلئوزومها یا واحدهای تکراری DNA را می‌سازند.
  • پروتئینهای غیر هیستونی : دارای خاصیت اسیدی هستند.
  • _پروتئینهای آنزیمی :__ پروتئینهای آنزیمی شیره هسته شامل DNA پلیمرازها ، RNA پلیمرازها ، لیگازها ، DNase ، RNase ، GTPase ، ATPase ، نوکلئوزید فسفریلاز است.

ساختمان شیره هسته

شیره هسته یا نوکلئوپلاسم حاوی انواع گوناگونی از گرانولهای بین کروماتینی و گرانولهای اطراف کروماتینی است.

  • گرانولهای بین کروماتینی ( ICG ) : ذراتی است به قطر 20 تا 25 نانومتر که توسط رشته‌هایی به یکدیگر متصل شده‌اند و به فرم دستجاتی در فضای بین کروماتین اکثر هسته‌ها دیده می‌شود.

  • گرانولهای اطراف کروماتینی ( PCG ): در اطراف هتروکروماتین متراکم قرار داشته و مانند گرانولهای منفرد به نظر می‌آیند. این گرانولها به قطر 30 تا 50 نانومتر بوده و توسط گرانولهایی به قطر 25 نانومتر احاطه شده‌اند. این گرانولها در بسیاری از هسته سلولها دیده شده و از تراکم فیبرهای بسته بندی شده به قطر 3 نانومتر تشکیل شده‌اند. این گرانولها از RNA دارای وزن مولکولی کم و ضریب رسوب 4.7s و حداقل 2 پروتئین تشکیل شده است.

اسکلت هسته‌ای

مجموعه منفذی شبکه لامینایی به علاوه اسکلت هسته‌ای درونی را روی هم اسکلت هسته‌ای گویند.

شبکه لامینایی

شبکه لامینائی یا لامینها پروتئینهای خاصی هستند که تریمرهایی تشکیل می‌دهند متشکل از سه مونومر که با A ، B ، C یا a ، b ، c معرفی می‌شوند. تریمر‌های لامینایی که از سه مونومر A ، B و C تشکیل یافته‌اند همانند شبکه تورینه‌ای بهم می‌پیوندند و اسکلت هسته‌ای را می‌سازند. بخش محیطی (اطرافی) اسکلت هسته‌ای تراکم بیشتری دارد و بخش درونی آن کم تراکمتر و دارای حالت اسفنجی است. شبکه لامینایی را اغلب شبکه بسیار ظریفی می‌دانند که در مقابل سطح درونی پوشش هسته‌ای قرار گرفته‌اند و با مجموعه‌های منفذی اتصالهایی دارد. شبکه لامینایی ساختمانی ظریف اما چسبنده دارد که پس از حذف پوشش هسته‌ای و حل کردن پروتئین و DNAی موجود در کروماتین بصورت پاکت نازکی باقی می‌ماند و اندازه و حالت هسته را حفظ می‌کند.

لامین نقش ساختمانی مهمی در تعیین شکل و وضعیت هسته بازی می‌کند. لامینها مولکولهای بسیار پایداری هستند. به حسب وضع لامینها در طول تقسیم سلولی دو نوع لامین در نظر می‌گیرند. لامینایی که همیشه چسبیده به پوشش هسته‌ای باقی می‌ماند (لامین B در پستانداران) و آنهایی که هنگام تقسیم در سیتوپلاسم حل می‌شوند (لامین A و C در پستانداران). لامینها به اندازه کافی بخشهای آبگریز برای نفوذ به دو لایه لیپیدی غشای داخل هسته را ندارند اما با واسطه یک نوع از پروتئینهای درون غشایی به آن متصلند.

اسکلت هسته‌ای درونی

هنگامی که هسته‌ها جدا شده از سلول بوسیله نوکلئازها از جمله DNase و RNase که به ترتیب DNA و RNA را هضم می‌کنند یا با محلولهای نمکی قوی که پروتئینهای کروی را حل می‌کنند، تیمار شوند یک شبکه سه بعدی درون هسته‌ای باقی می‌ماند که با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است و در مجموعه شیره هسته پراکنده است. این ساختمان را اسکلت درونی هسته‌ای می‌گویند. به نظر می‌رسد که این شبکه برای سازمان‌یابی کروماتین مهم است. اسکلت هسته‌ای درونی از دو شبکه روی هم تشکیل شده است که عبارتند از:

  • شبکه اول از پروتئینهای رشته‌ای ساخته شده و نقش پشتیبان را برای شبکه دوم دارد.

  • شبکه دوم از پروتئینهای گویچه‌ای یا کروی ساخته شده که بین آنها پروتئینهای آنزیمی دخالت کننده در رونویسی و همانند سازی نیز در بین آنها وجود دارد.

هستک

هستک در هسته انترفاز دیده می‌شود از مرحله پروفاز تا اوایل تلوفاز دیده نمی‌شود. هستک یک اندامک درون هسته‌ای و بدون غشا در شیره هسته می‌باشد. تعداد معمول آن یک یا دو عدد در هسته هر سلول ، گاهی چند عدد و در هسته اووسیت دوزیستان تعداد زیادی هستک وجود دارد هستک‌ها اغلب کروی شکل و به صورت ذرات متراکم هستند.

بین درشتی هستک و فعالیت بیوسنتزی پروتئینی سلول وابستگی وجود دارد. هرچه سلولها دارای سنتز پروتئین بیشتر باشند هستکهای درشت‌تری دارند مثل اووسیتها ، سلولهای ترشحی و نورونها. در مقابل در اسپرماتیدها و سلولهای عضلانی هستکها کوچکترند. هستک حاوی RNA فراوان است و یک منطقه کروماتینی متراکم و کم و بیش حلقه‌دار اطراف هستک را احاطه می‌کند هستک جایگاه تشکیل ریبوزوم است.



عکس پیدا نشد

کروماتین

ترکیب اصلی هسته ، کروماتین است شبکه کروماتینی از درهم رفتن رشته‌های کروماتینی تشکیل شده و این رشته‌ها در حقیقت حالت بسیار کم تراکم شده‌ای از کروموزوم‌ها هستند. رشد کروماتین یا DNAی انترفازی ، مجموعه مولکولی پیچیده‌ای است که در آن DNA ، دارای اطلاعات ژنتیکی و پروتئینهای مختلف وابسته به آن نقش ساختمانی یا عملی و نیز مقداری از RNAها وجود دارد.

مباحث مرتبط با عنوان

  • پروتئین
  • ساختمان DNA
  • سلول انسانی
  • سلول گیاهی
  • سیتوپلاسم
  • شبکه آندوپلاسمی
  • ریبوزوم
  • غشای سلولی
  • کروموزوم
  • میتوز
+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:47 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

مروری بر کل کتاب

فصل اول
شناسايي ، رده بندي و نام گذاري جانداران

شناسايي جانداران
جانداران با وجود گوناگوني هاي بسياري که با يکديگر دارا هستند، شباهت هاي اساسي قابل توجهي نيز با يکديگر دارند. تفاوت ها و همانندي هاي ميان جانداران مختلف دانشمندان را به اين فکر انداخته است تا آنها را رده بندي کنند. براي شناسايي جانداران دوره اصلي وجود دارد: راه اول مقايسه جاندار با تصويرها و مشخصاتي است که در کتابهاي راهنما وجود دارد. راه دوم کاربرد کليدهاي شناسايي است. کليد دو راهي يکي از مناسبت ترين کليدهاست. کليدهاي دو راهي بر اساس ويژگي هاي متقابل جانداران طراحي مي شوند.

 

گروه بندي جانداران

هزاران سال پيش دانشمندان جانوران را بر اساس شباهت هاي ظاهري به گروه هايي تقسيم مي کردند. امروزه براي گروه بندي جانداران آنهايي را که با هم خويشاوندي هاي نزديکتر دارند، در يک گروه قرار مي دهند. به شباهت هايي که در ساختار بدن جانداران وجود دارد ساختارهاي همتا مي گويند.طرح اساسي ساختارهاي همتا يکسان است، اما کار آنها در جانداران مختلف يکي نيست. پنج فرمانرو اصلي باکتري ها، آغازيان ، قارچ ها، گياهان و جانوران هستند.
هر فرمانرو از چند شاخه، هر شاخه از چند رده، هر رده از چند راسته، هر راسته از چند تيره، هر تيره از چند سرده و هر سرده از چند گونه تشکيل شده است.

نام گذاري جانداران

عموم مردم براي نام بردن جانداران از نام هاي معمولي استفاده مي کنند مانند سگ، گربه و گندم اما زيست شناسان براي ناميدن جانداران از نام هاي علمي استفاده مي کنند. نام علمي از دو قسمت تشکيل شده است که قسمت اول نام سرده و قسمت دوم نام گونه جاندار مورد نظر است.

 

سؤالات
1 – زيست شناسان کدام روش را براي رده بندي جانداراي مناسب تر مي دانند؟

الف) مقايسه جانداران با کتب راهنما
ب) شباهت هاي ظاهري
ج) به کار بردن کليدهاي شناسايي
د) تفاوت هاي ظاهري

 

2 – هر تيره از چند ...... تشکيل شده است.

الف) رده
ب) راسته
ج) گونه
د) سرده

 

3 – هر ...... از چند رده تشکيل شده است.

الف) فرمانرو
ب) شاخه
ج) راسته
د) تيره

 

4 – در روش دو نامي يا نام علمي ، نام دوم مشخص کننده چيست؟

الف) سرده
ب) شاخه
ج) گونه
د) راسته

 

5 – به شباهت هايي که در ساختار بدن جانداران وجود دارد.... مي گويند.

الف) کليدهاي شناسايي
ب) کليدهاي دو راهي
ج) گروه بندي
د) ساختارهاي همتا

 

فصل دوم
مولکول هاي زيستي

عنصر کربن
تقريباًً همه مولکول هايي که در سلول ها ساخته مي شوند، کربن دارند. به مواد کربن داري که در سلول ساخته مي شوند، مواد آلي مي گويند. ظرفيت عنصر کربن 4 است يعني مي تواند با چهار عنصر يک ظرفيتي ديگر مثل هيدروژن پيوند برقرار کند.گوناگوني مولکولهاي آلي به علت تمايل الکترون هاي آخرين لايه اتم کربن به ايجاد پيوند، به ويژه پيوند کووالانسي، با ساير اتمهاست. زنجيره کربني مولکول هاي آلي، اسکلت کربني ناميده مي شود.

 

درشت مولکول

بسياري از مولکول هاي زيستي نسبت به مولکول هاي غيرزيستي بسيار بزرگ اند و بنابراين درشت مولکول ناميده مي شوند. مانند مولکولهاي پروتئين، نوکلئک اسيدها و کربوهيدرات ها. بسياري از اين درشت مولکول ها به صورت پليمر هستند. واحدهاي سازنده پلي مر، مونومر ناميده مي شوند.

 

هيدورليز و سنتز آب دهي

 

 

سنتز

 

H2O+OH

---->

<-----

Ho – مونومر1 – H – Ho - مونومر2 - H

 

هيدروليز

 

 

کربوهيدرات ها

مونوساکاريدها ساده ترين کربوهيدرات ها هستند. مهمترين مونوساکاريدهاي 6 کربني( هگزوزها) گلوکز ، فروکتوز، گالاکتوز هستند. مهمترين مونو ساکاريدهاي 5 کربني( پنتوزها) ريبوز و دئوکسي ريبوز هستند.
دي ساکاريدها از ترکيب دو مونوساکاريد با واکنش سنتز آب دهي به وجود مي آيند. ساکارز، مالتوز و لاکتوز سه نوع دي ساکاريد هستند. پلي ساکاريدها زنجيره هاي طويلي از مونوساکاريد هستند. نشاسته ، گليکوژن و سلولز سه نوع پلي ساکاريد هستند. گياهان براي ذخيره کردن گلوکز، مولکولهاي گلوکز را به صورت پلي مر نشاسته در مي آورند. سلولهاي جانوري گلوکز اضافي خود را به صورت گليکوژن ذخيره مي کنند. سلولز که بيشترين ترکيب آلي طبيعي را تشکيل مي دهد، به صورت رشته هايي محکم در ساختار ديواره سلولي گياهان شرکت دارد. مولکول سلولز رشته اي و بدون انشعاب است. رشته هاي سلولزي که در غذاها وجود دارند الياف ناميده مي شوند. الياف سلولزي براي کار منظم روده ها و جلوگيري از بعضي بيماريهاي گوارشي مورد نياز است.

 

ليپيدها

چربي ها از مهم ترين ليپيدها هستند.
ساختار آنها از مولکول هاي اسيد چرب و گليسرول تشکيل شده است. به مولکول هاي چربي ، تري گليسريد نيز گفته مي شود. يکي از مهمترين وظايف مولکولهاي چربي درون سلول ها، ذخيره انرژي است. يک گرم چربي بيش از دو برابر يک گرم پلي ساکاريد، مانند نشاسته ، انرژي آزاد مي کند. چربي هايي که حداکثر تعداد هيدروژن را دارند، سير شده نام دارند. چربي هايي که در ساختارشان پيوند دو گانه يا سه گانه دارند، سير نشده نام دارند. فسفوليپيدها، موم ها و استروئيدها نيز ليبپيد هستند که هر کدام نقش مهمي را در سلول ايفا مي کنند.

پروتئين ها و انواع آنها
پروتئين ها پلي مرهايي هستند که مونومرهاي آنها را آمينو اسيدها تشکيل مي دهند. سلول ها آمينو اسيدهاي مختلف را با واکنش سنتز آب دهي به يکديگر متصل مي کنند. وقتي دو آمينو اسيد به اين طريق به يکديگر متصل مي شوند، پيوندي به نام پيوند پپتيدي بين آنها بوجود مي آورند. هر گاه يک يا چند پلي پپتيد پيچ و تاب بخورند و شکل فضايي خاصي به وجود بياورند، مولکول حاصل يک پروتئين است. پروتئين ها از نظر کاري که در بدن انجام مي دهند، در هفت گروه اصلي جاي مي گيرند:
1 – پروتئين هاي ساختاري
2 – پروتئين هاي منقبض شونده
3 – پروتئين هاي ذخيره اي
4 – پروتئين هاي دفاعي
5 – پروتئين هاي انتقال دهنده
6- پروتئين هاي نشانه اي
7 – آنزيم ها

 

آنزيم ها

آنزيم ها واکنش هاي شيميايي را که در سلول ها انجام مي شوند، عملي مي کنند. بدون آنزيم، واکنش هاي زيستي به اندازه اي آهسته صورت مي گيرند که ادامه زندگي با اين حالت، ممکن نيست. بعضي آنزيمها برون سلولي هستند يعني کار خود را در خارج سلول انجام مي دهند و بعضي آنزيم ها درون سلولي هستند يعني در درون سلول فعاليت دارند.

 

ويژگي هاي آنزيم ها

1 – بيش تر آنها پروتئيني هستند
2 – عمل آنها اختصاصي است يعني هر کدام از آنها واکنش خاصي را انجام مي دهند
3 – سلول از هر کدام از آنها بارها استفاده مي کند چون آنزيم ها در واکنش هايي که انجام مي دهند هيچ تغييري نمي کنند
4 – به تغييرات شديد دما حساس اند
5 – به تغييرات شديد PH حساس اند.

 

چگونگي عمل آنزيم ها

آنزيم ها يز مانند ساير پروتئين ها شکل سه بعدي ويژه اي دارند. بخشي از مولکول آنزيم قالبي است براي چسبيدن به بخشي از پيش ماده . آن بخش از آنزيم که به پيش ماده ملحق مي شود، جايگاه فعال نام دارد. پس از اتصال پيش ماده به جايگاه فعال ، واکنش انجام مي شود . سپس پيش ماده که اکنون فرآورده نام دارد، از آن جدا مي شود. بعضي در ويتامين ها و مواد معدني اتصال آنزيم را به پيش ماده آسان تر مي کنند و باعث افزايش سرعت واکنش هاي آنزيمي مي شوند. بعضي سم ها مانند سيانيد وارسنيک و حشره کش ها محل جايگاه فعال آنزيم ها و اشغال و از فعاليت آنها جلوگيري مي کنند. اثر بعضي سم ها دائمي و بعضي ديگر موقتي است. از آنزيم ها استفاده هاي زيادي مي شوند. استفاده از آنزيم ها در پودرهاي لباسشويي مثالي از کاربرد آنزيم در خانه است. از آنزيم ها در صنعت نيز استفاده مي شود. پروتئاز ها، آميلازها، سلولاز و کاتالاز از جمله آنزيم هايي هستند که در صنعت کاربرد زيادي دارند. امروزه آنزيم هايي که در خانه و صنعت کاربرد دارند، از ميکروب ها استخراج مي شوند.

 

متابوليسم

مجموع واکنش هايي که درون سلول ها انجام مي شوند، متابوليسم نام دارد. ساختن و تجزيه مواد،از واکنش هاي متابوليسمي هستند. بيشتر اين واکنش ها با کمک آنزيم انجام مي شوند. واکنش هاي متابوليسمي يا انرژي زا هستند و يا انرژي خواه.

 

ATP

ATP يا آدنوزين تري فسفات ماده اي است که مي تواند انرژي را در خود ذخيره و در موقع لزوم آن را آزاد کند. مولکول ATP از دو بخش تشکيل شده است. بخشي از آن که آدنوزين نام دارد خود از يک مولکول پنتوز و يک مولکول آدنين ساخته شده است. آدنين نوعي باز آلي است که در ساختار نوکلئوتيدها شرکت دارد و با علامت A نشان داده مي شود. بخش ديگر ATP از سه مولکول فسفات ساخته شده است.

 

سؤالات
1 – کداميک از کربوهيدرات هاي زير دي ساکاريد است؟

الف) گلوکز
ب) فروکتوز
ج) ساکارز
د) گالاکتوز

 

2 – مولکول هاي گلوکز در بافت هاي ماهيچه اي به چه صورت ذخيره مي شود؟

الف ) نشاسته
ب) سلولز
ج) گليکوژن
د) اليافت

 

3 – کاربرد آنزيم کاتالاز در صنعت چيست؟

الف ) در پودر لباسشويي
ب) براي خارج کردن پوسته ها دانه ها
ج) در ساخت اسفنج
د) براي تهيه آب ميوه

 

4 – کدام آنزيم در زودن موهاي روي پوست جانوران کاربرد دارد؟

الف ) پروتئاز
ب) آميلاز
ج) سلولاز
د) کاتالاز

 

5 – کداميک از عوامل زير فعاليت آنزيم ها را کم مي کند؟

الف ) ويتامين ها
ب) مواد معدني
ج) تغييرات PH
د) گرما

 


فصل سوم
سفري به درون سلول

ميکروسکوپ

براي ديدن اشياي بسيار ريز که با ذره بين ديده نمي شوند، از ميکروسکوپ استفاده مي کنيم. اولين ميکروسکوپ ها ، ميکروسکوپ هاي نوري بودند. ميکروسکوپ نوري مي تواند تصوير را 1000 برابر بزرگ کند. توانايي هر ابزار نوري به بزرگ نمايي و قدرت تفکيک آن بستگي دارد. قدرت تفکيک ميکروسکوپ الکتروني از ميکروسکوپ نوري به مراتب بيشتر است. با ميکروسکوپ الکتروني اندامک هاي سلول و حتي مولکول هاي بزرگي چون DNA و پروتئين ها قابل مشاهده است. زيست شناسان بيشتر از ميکروسکوپ الکتروني نگاره براي مشاهده سطح اجسام و از ميکروسکوپ الکتروني گذاره براي مشاهده ساختار دروني سلول استفاده مي کنند. اما بررسي سلول زنده با ميکروسکوپ الکتروني امکان پذير نيست. از اين رو براي مطالعه سلول زنده هنوز به ميکروسکوپ نوري نيازاست.

 

اندازه سلول

اندازه کوچکترين سلول ها بين 1 ميكرومتر تا 10 ميكرومتر10 است و اندازه بزرگترين آنها حدود 100 ميكروكتر است است. اندازه و شکل هر سلول به کار آن سلول بستگي دارد. مثلاً تخمک پرندگان حجيم است چون مقدار زيادي مواد غذايي در خود جاي داده است و يا سلول هاي عصبي و ماهيچه اي دراز هستند. اما اندازه سلول ها از حد معيني بزرگ تر و از حد معيني کوچکتر نمي شود. کوچکترين سلول بايد به اندازه اي باشد که بتواند DNA، پروتئين و اندامک هاي لازم براي زيستن و توليد مثل را در خود جاي دهد. عامل محدود کننده سلول نسبت به حجم است. سطح سلول بايد به اندازه اي باشد که بتواند به مقدار کافي مواد غذايي را از محيط بگيرد و مواد زايد را به محيط دفع کند. در مواردي که حجم سلول خيلي زياد باشد، سطح آن نمي تواند احتياجات حجم آن را برآورده کند.

 

سلول هاي پروکاريوتي

اين سلول ها ساختار ساده دارند. اندازه شان بين 2 تا 8 است. سلول پروکاريوتي هسته مشخص و سازمان يافته ندارد و DNA و پروتئين هاي همراه آن درون ناحيه هسته مانندي به نام ناحيه نوکلئوتيدي قرار گرفته اند. ناحيه نوکلئوتيدي غشا ندارد.
ريبوزوم ها با اطلاعاتي که از DNA مي گيرند، آمينو اسيدها را به هم متصل مي کنند و پلي پپتيد مي سازند . سيتوپلاسم سلول باکتري توسط غشاي پلاسمايي احاطه شده است. در بيشتر باکتري ها، ديواره اي نسبت به نام ديواره سلولي باکتريايي، اطراف غشاي پلاسمايي را فرا گرفته است. اين ديواره نقش حفاظت کننده دارد. در بعضي باکتريها روي ديواره سلولي را پوشش چسبانکي به نام کپسول احاطه کرده است. کپسول نيز نقش حفاظت کننده دارد و همچنين به باکتري کمک مي کند تا به سطح بچسبد. برآمدگي هاي مو مانند به نام پيلي نيز به چسبيدن باکتري به سطوح مختلف کمک مي کند. برآمدگي هاي بلند به نام تاژک با حرکت هاي خود باکتري را در محيط مايع پيرامون به جلو مي راند.

 

سلولهاي يوکاريوتي

سلول هاي يوکاريوتي از سلول هاي پروکاريوتي پيچيده تر هستند. اندامک هاي گوناگوني در سيتوپلاسم سلول هاي يوکاريوتي وجود دارد. بيشتر اندامک هاي درون سيتوپلاسم سلول هاي يوکاريوتي داراي غشا هستند مانند هسته، شبکه آندوپلاسمي، جسم گلژي، ميتوکندري، ليزوزوم و پراکسي زوم.
وجود اين غشاهاي درون سلولي اين امکان را به سلول مي دهد که فرآيندهاي متفاوت متابوليسمي که به وضعيت هاي متفاوتي نياز دارند، همزمان در آن انجام شوند. يکي ديگر از فوايد غشاهاي درون سلولي اين است که اين غشاها مجموعه مساحت غشاهاي سلول را به مقدار قابل توجهي افزايش مي دهند.

مقايسه اندامک هاي سلولهاي جانوري و گياهي

1) سانتريول که از اندامک هاي بدون غشا است در سلول هاي جانوري و گياهان ابتدايي مثل خزه ها و سرخس ها وجود دارد اما در گياهان پيشرفته ديده نمي شود. سانتريول ها در سازمان دهي ميکروتوبول ها، تشکيل دوک تقسيم و تشکيل تاژک و مژک نقش دارد.
2) سلول هاي جانوري ممکن است يک يا چند تاژک داشته باشند اما به جز سلول هاي جنسي نر بعضي از گونه هاي گياهي، سلول هاي گياهي تاژک ندارند.
3) سلول هاي گياهي معمولاً ديواره سخت و ضخيم سلولزي دارند که نقش محافظت کننده دارد. سلول هاي جانوري اين ديواره را ندارند. ديواره سلولي گياهان از رشته هاي سلولزي نازکي ساخته شده است که در سيماني از جنس پلي ساکاريدها و پروتئين قرار گرفته اند.
4) در سلول هاي گياهي اندامکي به نام پلاست وجود دارد که در سلول هاي جانوري يافت نمي شود. در کلروپلاست فتوسنتز روي مي دهد.
5) در بسياري از سلول هاي گياهي بالغ يک واکوئل مرکزي بزرگ وجود دارد که در خود آب و مواد شيميايي گوناگوني را ذخيره مي کند. علاوه بر اين ، واکوئل ها با جذب آب اضافي مي توانند به بزرگ شدن سلول کمک کنند.

 

ديواره سلولي گياهان

ضخامت اين ديواره 10 تا 100 برابر غشاي پلاسمايي است. اين ديواره چند لايه است که يکي از لايه ها بين سلولهاي مجاور مشترک است و لايه تيغه مياني نام دارد. اين لايه سلولهاي مجاوري را به هم مي چسباند. رويه تيغه مياني لايه اي به نام ديواره نخستين قرار گرفته است. در بعضي سلول ها روي ديواره نخستين ديواره ديگري به نام ديواره دومين رسوب مي کند. ديواره سلول هاي گياهي ضخيم است اما داراي منافذي است که از طريق آنها ارتباط سلولهاي مجاور برقرار مي شود . ماده زنده اي اين منافذ را پر مي کند که پلاسمودسم نام دارد. ديواره سلولي در بعضي نقاط نازک تر مي شود . اين نقاط لان نام دارند.

 

ساختار غشاهاي سلولي

 

غشاي پلاسمايي مواد درون سلول را از محيط پيرامون جدا مي کند. غشاي سلول نسبت به مواد تراوايي نسبي دارد يعني فقط به بعضي از مواد اجازه ورود يا خروج مي دهد و براي اين کار ساختار ويژه اي دارد.
بيشترين تعداد مولکول هاي غشا، مولکول هاي فسفوليپيدي هستند. اين مولکول ها که بخشي از آنها آب گريز و بخش ديگرشان آب دوست طوري در غشا قرار گرفته اند که سري در برابر آب و مواد محلول در آن ايجاد مي کنند. البته مولکول هاي آب چون خيلي کوچک هستند مي توانند به مقدار اندک از آن عبور کنند.
مولکول هاي پروتئيني نيز که در عرض غشا قرار دارند کانال ها يا منافذي را براي عبور مواد در غشا ايجاد مي کنند. اين کانال هاي پروتئيني تخصصي عمل مي کنند. بعضي از پروتئين هاي غشا ناقل هستند و موادي مانند يون ها را وارد سلول مي کنند.

 

ريبوزوم

ريبوزوم ها که از اجزاي بسيار ريز سلول هستند در سيتوپلاسم، ميتوکندري و کلروپلاست يافت مي شوند. وظيفه ريبوزوم ها مشارکت در پروتئين سازي است. هر ريبوزوم از دو بخش غيرمساوي ساخته شده است. هر دو اين بخش ها از جنس پروتئين و RNA هاي ريبوزومي هستند.

 

هسته

هسته مرکز تنظيم ژنتيک سلول يوکاريوتي است. DNA هسته فعاليتهاي سلول را رهبري مي کند. هسته توسط پوشش هسته احاطه مي شود. پوشش هسته از دو غشاي منفذدار تشکيل شده است. درون هسته از مايعي به نام شيره هسته پر شده است که DNA و پروتئين هاي متصل به آن، هستک و يا هستک ها و پروتئين هاي تشکيل دهنده اسکلت هسته اي در آن قرار دارند. هستک جاي بخشي از DNA و پروتئين هاي متصل به آن، RNA و پروتئين است و محلي است که ريبوزوم ها در آن ساخته مي شوند.

 

دستگاه غشايي دروني

گروهي از اندامک هاي يوکاريوتي از غشاهاي به هم مرتبط تشکيل شده اند. بعضي از اين غشاها به طور فيزيکي به هم پيوسته اند. در مجموع اين غشاها شبکه اي درون سيتوپلاسم تشکيل مي دهند که دستگاه غشايي دروني ناميده مي شود.

 

اندامک هاي دستگاه غشايي دروني

1 – شبکه آندوپلاسمي: دو نوع شبکه آندوپلاسمي وجود دارد : شبکه آندوپلاسمي زبر و شبکه آندوپلاسمي صاف. شبکه آندوپلاسمي زبر را از آن جهت زبر مي خوانند که دانه هاي ريبوزوم روي آن قرار گرفته اند.اين شبکه دو کار مهم انجام مي دهد، اول غشا سازي و دوم ساخت پروتئين هايي که قرار است به خارج از سلول ترشح شوند مثل پادتن ها، ريبوزوم هاي شبکه آندوپلاسمي زبر، پلي پپتيدهاي مولکول هاي پادتن را مي سازند. اين پلي پپتيدها در شبکه آندوپلاسمي کنار هم قرار مي گيرند و پادتن فعال حاصل مي شود. شبکه آندوپلاسمي صاف، شبکه به هم پيوسته اي از لوله ها و کيسه هاي غشار دار و بدون ريبوزوم است. يکي از مهمترين کارهاي شبکه آندوپلاسمي صاف گسترده اي وجود دارد که کار تنظيم قندي که از سلول هاي جگر به خون آزاد مي شود را انجام مي دهد. سم زدايي يعني تجزيه داروها و مواد شيميايي مضر، يکي ديگر از کارهاي اين شبکه است. همچنين ذخيره يون کلسيم ، توسط اين شبکه انجام مي شود.
2 – جسم گلژي : اين اندامک از کيسه هاي پهني که روي هم قرار گرفته اند تشکيل شده است. جنس اين کيسه ها از غشاهاست. اين کيسه ها به طور فيزيکي به هم پيوسته نيستند. مولکول هايي که توسط شبکه آندوپلاسمي توليد مي شوند، به وسيله وزيکول هاي انتقالي به دستگاه گلژي مي رسند. در دستگاه گلژي، اين مولکول ها دستخوش تغييرات شيميايي مي شوند و در نتيجه اين تغييرات، مولکو ها نشانه گذاري مي شوند و به نقاط مختلف سلول فرستاده مي شوند.
3 – ليزوزوم: اين اندامک توسط شبکه آندوپلاسمي زبر و دستگاه گلژي توليد مي شود. ليزوزوم کيسه اي است غشادار که داراي آنزيم هاي تجزيه کننده است. غشاي ليزوزوم، پيرامون قسمتي را فراگرفته است که آنزيمهاي گوارشي در آنجا ذخيره مي شود. بدين ترتيب قسمت هاي ديگر سيتوپلاسم از گزند آنزيم هاي گوارشي در امان مي مانند. ليزوزوم با پيوستن به واکوئل هاي غذايي، آنزيم هاي گوارشي را به درون واکوئل تخليه و محتواي درون واکوئل را تجزيه مي کنند. يکي ديگر از کارهاي ليزوزوم، بلع و گوارش اندامک هاي آسيب ديده يا پيرسلول است. ليزوزوم ها در نمو جنيني نيز نقش حياتي دارند.
4 – واکوئل ها: واکوئل ها کارهاي مختلفي انجام مي دهند. واکوئل مرکزي بزرگ در گياهان بالغ، با جذب آب به بزرگ شدن سلول گياهي کمک مي کند. همچنين مواد شيميايي حياتي يا فرآورده هاي دفعي حاصل از متابوليسم سلول را ذخيره مي کند. در بعضي گياهان واکوئل ها حاوي مواد سمي هستند. واکوئل هاي ضربان دار در آغازيان آب اضافي را از سلول جمع مي کنند. واکوئل هاي ضربان دار براي حفظ محيط دروني سلول حياتي هستند.

 

نحوه ارتباط اندامک هاي دستگاه غشايي دروني

پيوستگي هاي ساختاري مستقيمي بين پوشش هسته، شبکه آندوپلاسمي، زبر و شبکه آندوپلاسمي صاف برقرار است. مثلاً وزيکول انتقالي در شبکه آندوپلاسمي ساخته مي شود، بعد به جسم گلژي وارد مي شود و سرانجام به ليزوروم يا واکوئل تبديل مي شود.

 

کلروپلاست

کلروپلاست، انجام فتوسنتز را برعهده دارد و در گياهان و در بعضي از آغازيان، مانند جلبک ها يافت مي شود. غشاها فضاي دروني کلروپلاست را به سه قسمت تقسيم مي کنند. قسمت اول فضاي باريکي است که بين غشاي خارجي و دروني کلروپلاست وجود دارد. قسمت دوم، فضايي است که توسط غشاي دروني محصور شده است. اين قسمت توسط ماده سيالي به نام بستره پرشده است و در آن شبکه اي از لوله ها و قرص هاي غشادار توخالي وجود دارد. قسمت سوم، فضاي درون لوله هاي توخالي و قرص هاي غشايي است. اين قرص ها به صورت دسته هاي چندتايي روي هم قرار مي گيرند. هر دسته را يک گرانوم مي نامند. انرژي خورشيد در گرانوم ها به دام مي افتد.

 

ميتوکندري

اين اندامک تنفس سلولي را انجام مي دهد. طي اين عمل انرژي شيميايي غذاها به انرژي شيميايي مولکول سوختي سلول يعني ATP تبديل مي شود. ميتوکندري داراي دو غشا است. فضاي درون آن از دو قسمت تشکيل شده است. قسمت اول فضاي بين دو غشا است. قسمت دوم فضايي است که درون غشاي دروني است و توسط ماده سيال ماتريکس پرشده است. غشاي دروني بسيار چين خورده است. هر چين خوردگي يک تيغه به نام کريستا را به وجود مي آورد. کريستاها موجب افزايش سطح غشاي دروني مي شوند و باعث بالارفتن توانايي ميتوکندري در توليد ATP مي شوند.

 

ورود و خروج مواد

مواد به چند طريق به سلول وارد يا از سلول خارج مي شوند:
1 – انتشار: يعني حرکت ماده از جايي که تراکم آن بيشتر است به جايي که تراکم آن کمتر است. به عبارت ديگر ، اختلاف غلظت بين دو نقطه باعث انتشار مي شود. اکسيژن از طريق انتشار به سلول وارد و دي اکسيد کربن از طريق انتشار از سلول خارج مي شود.
2 – انتشار تسهيل شده: بعضي از مواد به کمک کانال هاي پروتئيني از عرض غشا مي گذرند. به اين نوع انتشار، انتشار تسهيل شده مي گويند.
3 – انتقال فعال: بعضي مواد بر خلاف شيب غلظت، از عرض غشاي سلول عبور مي کنند. سلول با مصرف ATP و توسط ناقل هاي پروتئيني اين عمل را انجام مي دهد. به اين نوع انتقال، انتقال فعال مي گويند.
4 – آندسيتوز: بعضي از سلولها ذرات بزرگ تر را به وسيله آندوسيتوز جذب مي کنند. موجودات تک سلولي مانند آميب به اين روش تغذيه مي کنند. اگزوسيتوز، عکس آندوسيتوز است.



اسمز:

اسمز نوعي انتشار است. آب از اين طريق به سلول وارد يا از آن خارج مي شود. به عبارت ديگر، انتشار آب از عرض يک غشاي داراي نفوذپذيري انتخابي، اسمز ناميده مي شود. اگر سلول جانوري را وارد آب خالص کنيم اين سلول با جذب آب باد مي کند و مي ترکد چون غشاي آن نازک و ظريف است. اما سلول هاي گياهي به دليل داشتن ديواره سلولزي در مقابل ترکيدن مقاومت مي کنند. يعني سلول گياهي باد مي کند، اما نمي ترکد به اين پديد تورژسانس (آماس) مي گويند. اگر سلول هاي گياهي تورم خود را از دست بدهند، گياه پژمرده مي شود. اين پديده پلاسموليز نام دارد.


سؤالات
1 – ريبوزوم ها در کجا ساخته مي شوند؟
الف) شبکه آندوپلاسمي زبر
ب) شبکه آندوپلاسمي صاف
ج) هسته
د) هستک

2- ليزوزوم ها توسط کدام قسمت از سلول توليد مي شوند؟
الف) شبکه آندوپلاسمي زبر و دستگاه گلژي
ب) شبکه آندوپلاسمي و دستگاه گلژي
ج) شبکه آندوپلاسمي زبر و هسته
د) شبکه آندوپلاسمي صاف و هسته

3 – کداميک از روشهاي انتقال ماده با مصرف انرژي همراه است؟
الف) انتشار تسهيل شده
ب) اسمز
ج) انتقال فعال
د) انتشار

4 – دي اکسيدکربن به کدام روش از سلول خارج مي شود؟
الف) انتشار
ب) انتشار تسهيل شده
ج) انتقال فعال
د) آندوسيتوز

5 – فضاي داخل غشاي دروني ميتوکندري با چه ماده اي پر شده است؟
الف) کريستا
ب) گرانوم
ج) بستره
د) ماتريکس

 

فصل چهارم
سازمان بندي سلول ها

جانداران پرسلولي
پيکر بعضي از جانداران که به آنها تک سلولي مي گوييم، فقط از يک سلول ساخته شده است. پيکر جانداران پرسلولي از بيش از يک سلول ساخته شده است و اين سلول ها با هم اتصال زيستي برقرار کرده اند. جانداراني را که پيکر آنها از چندين سلول کم و بيش همانند و متصل به هم ساخته شده است. اصطلاحاًً کلني مي نامند. در جانداران پرسلولي به علت پيچيدگي فرآيندهاي زيستي، سلول ها براي انجام وظايف خاص، اختصاصي شده اند. به اين فرآيند تمايز مي گويند. تمايز باعث تشکيل بافت هاي مختلف مي شود.

 

بافت هاي جانوري

مجموعه سلولهايي که در کنار هم قرار گرفته اند و هماهنگ با هم وظايف خاصي را انجام مي دهند، يک بافت را تشکيل مي دهند. بافت هاي اصلي مهره داران ، بافت پوششي، بافت پيوندي، بافت ماهيچه اي و بافت عصبي هستند.

 

بافت پوششي

اين بافت سطح بدن و سطح حفره ها و مجاري دروني بدن مانند دهان، معده، روده و رگ ها را مي پوشاند. سلولهاي پوششي بسيار به همديگر نزديک اند. در زير اين بافت، غشاي پايه وجود دارد که شبکه اي است از پروتئين هاي رشته اي و پلي ساکاريدهاي چسبناک، غشاي پايه بافت پوششي را به بافت هاي زيرين آن متصل نگه مي دارد.
بافت هاي پوششي يک لايه و يا چند لايه هستند. شکل سلول هاي بافت پوششي سنگفرشي، مکعبي يا استوانه اي است. بافت پوششي درون لوله هاي گوارشي و مري و پوست بدن ما از نوع سنگفرشي چند لايه است. سطح خانه هاي ششي و سطح دروني رگ هاي خوني از بافت پوششي سنگفرشي يک لايه پوشيده شده است. سطح بعضي از سلولهاي پوششي، ماده لزج و چسبناکي به نام موکوز ترشح مي کند. اين ماده در لوله تنفسي ذرات گرد و غبار را جذب مي کند. حرکت مژک هاي اين بافت، موکوز را با اين ذرات جذب شده، دائماً به سمت گلو مي راند.

 

بافت پيوندي

بين سلول هاي بافت پيوندي فضاي بين سلولي فراواني وجود دارد اين فضا توسط ماده زمينه اي پر مي شود. ماده زمينه اي که ممکن است مايع، ژله اي يا جامد باشد، توسط سلول هاي بافت پيوندي ترشح مي شود. شش نوع بافت پيوندي در بدن انسان يافت مي شود: 1) بافت پيوندي سست که در زير پوست وجود دارد و پوست را به ماهيچه هاي زيرين آن پيوند مي دهد. درون اين بافت رشته هاي پروتئيني کلاژن وجود دارد.
2 ) بافت چربي که وظيفه آن عايق کردن بدن، ذخيره انرژي و ضربه گيري است.
3) خون نيز نوعي بافت پيوندي است که مايع بين سلولي آن پلاسما است.
4 ) بافت پيوندي رشته اي که از رشته هاي به هم فشرده و کش سان ساخته شده است.
زردپي ها و رباط ها از اين بافت اند
5) غضروف مانند سراستخوان ها در محل مفصل، نوک بيني ، لاله گوش
6) استخوان سخت ترين نوع بافت پيوندي است و ماده بين سلولي آن شامل رشته هاي کلاژن و مواد کلسيم دار است.

بافت ماهيچه اي

سه نوع بافت ماهيچه اي در بدن مهره داران وجود دارد. بافت ماهيچه اي اسکلتي، بافت ماهيچه اي قلبي و بافت ماهيچه اي صاف. ماهيچه اي اسکلتي، رشته اي و سلول هاي بافت ماهيچه اي قلبي،منشعب هستند. بافت ماهيچه اي اسکلتي و قلبي مخطط (خط دار) هستند زيرا در آنها بخش هاي تيره و روشن وجود دارد. سلول هاي ماهيچه اي صاف خط دار نيستند. شکل سلول هاي اين بافت دوکي است. اين سلول ها به آهستگي منقبض مي شوند و انقباض خود را مدت بيشتري نگه مي دارند. ماهيچه هاي اندامي داخلي بدن که به طور غيرارادي کار مي کنند از اين نوع هستند.

 

بافت عصبي

بافت عصبي شبکه اي ارتباطي در بدن تشکيل مي دهد. سلول هاي بافت عصبي نورون نام دارند. هر نورون از يک جسم سلولي که هسته را در خود جاي داده است و تعدادي اجزاي رشته مانند، تشکيل شده است. رشته هايي که پيامهاي عصبي را به سمت جسم سلولي هدايت مي کنند، دندريت و رشته هايي که ، برعکس ، پيام عصبي را از جسم سلولي به سوي انتهاي رشته مي برند، آکسون نام دارند. درون اين بافت سلولهايي به نام نورو گليا يا سلول هاي پشتيبان وجود دارند که به تغذيه نورون ها کمک مي کنند و همچنين نقش عايق کننده دارند.

 

سازمان بندي سلولهاي گياهان

در برش ساقه و ريشه هاي گياهان علفي سه بخش مشاهده مي شود: روپوست، پوست و استوانه مرکزي.تقسيم سلولي گياهان فقط در مناطق مريستمي انجام مي شود. مريستم ها در نوک ساقه ها و شاخه هاي جانبي و نوک ريشه ها قرار دارند. بافتهاي گياهي شامل سه بافت اصلي روپوست ساقه ، بافت زمينه اي و بافت هاي هادي مي باشد.

 

1 – روپوست ساقه

بافت روپوست ، ساقه ، برگ ها ، ميوه ها و بخشهاي گل گياه را مي پوشاند. سلول هاي روپوستي ماده اي کوتيني به نام پوستک ترشح مي کنند. کوتين پلي مري از اسيدهاي چرب طويل است. پوستک از تبخير آب، حمله ميکروب ها و اثرسرما بر سلول هاي زيرين خود محافظت مي کند. سلولهاي نگهبان روزنه و کرک ها دو نوع سلول تمايز يافته ، روپوستي ساقه هستند.

2 – پوست ساقه

سلولهاي پوست بين روپوست و بافتهاي آوندي قرار گرفته اند. پوست شامل بافتهاي پارانشيمي، کلانشيمي و اسکلرانشيمي است. سلول هاي بافت پارانشيمي در فتوسنتز، ترشح، ذخيره مواد غذايي و آب دخالت دارند. پارانشيم فتوسنتز کننده ، کلرانشيم نام دارد. سلول هاي کلانشيمي با ديواره هاي ضخيم خود باعث استحکام و برافراشته ماندن ساقه ها مي شوند. سلولهاي بافت اسکلرانشيمي براي استحکام بخشيدن به گياه تمايز يافته ان. دو نوع سلول اسکلرانشيمي در گياهان يافت مي شود: فيبرها و اسکلرئيدها.

 

3 – مغز ساقه

مغز بسياري از ساقه هاي علفي از بافت پارانشيمي ساخته شده است. بخشي از مغز که در ميان دسته هاي آوندي قرار گرفته است، اشعه مغزي نام دارد.

 

4 – بافت هاي هادي

بافتهاي هادي همان آوندهاي چوبي و آبکشي هستند.
آوندهاي چوبي هدايت آب و مواد معدني (شيره خام) را از ريشه هاي گياه به برگها بر عهده دارند. ديواره سلولي سلولهاي آوند چوبي ضخيم و چوبي است. تراکئيدها و عناصر آوندي از انواع آوندهاي چوبي هستند. عناصر آوندي گشادتر از تراکئيدها هستند.
آوند آبکشي هدايت قندها و مواد غذايي را که در گياه ساخته مي شود(شيره پرورده) در سرتاسر گياه برعهده دارد. لوله هاي هدايت کننده در آوند آبکشي : لوله هاي غربالي ناميده مي شوند. به علاوه در مجاورت لوله هاي غربالي سلولهاي همراه قرار دارند. سلولهاي همراه داراي اندامک هستند و در آنها سنتز پروتئين و واکنش هاي متابوليسمي مورد نياز سلول هاي لوله غربالي انجام مي شود.

 

سؤالات
1 – رباط ها از چه نوع بافتي تشکيل شده اند؟

الف ) غضروف
ب) بافت چربي
ج) بافت پيوندي سست
د) باف پيوندي رشته اي

 

2 – سلول هاي بافت ماهيچه اي اسکلتي به چه شکل هستند؟

الف) استوانه اي
ب) رشته اي
ج) منشعب
د) دوکي

 

3 – سلولهاي نوروگليا در کدام بافت قرار دارند؟

الف) بافت ماهيچه اي
ب) بافت عصبي
ج) بافت پيوندي
د) بافت چربي

 

4 – سلول هاي بافت .... براي استحکام بخشيدن به گياه تمايز يافته اند.

الف) بافت پارانشيم
ب) بافت کلرانشيم
ج) بافت کلانشيم
د) بافت اسکلرانشيم

5 – کداميک از گزينه هاي زير از سلول هاي تمايز يافته روپوستي ساقه است؟

الف) فيبر
ب) آوند آبکش
ج) کرک
د) سلول هاي بنيادي

 


فصل پنجم
تغذيه و گوارش

تغذيه و گوارش در جانداران شامل چهار مرحله اصلي بلع، گوارش، جذب و دفع مدفوع است. نوع غذا و روشهاي گوارش آن در جانداران مختلف، متفاوت است. بعضي از جانوران علفخوار، بعضي گوشت خوار و بعضي ديگر همه چيز خوار هستند. هر جاندار براي تغيير دادن و جذب غذا بايد محيطي براي عمل کردن آنزيم هاي گوارشي ايجاد کند. جانداران تک سلولي مانند آميب براي گوارش مواد غذايي در درون خود واکوئل هاي خاصي دارند.
آميب و اسفنج فقط گوارش درون سلولي دارند. جانوران ساده و ابتدايي مانند هيدر، کيسه گوارشي دارند. بسياري از جانوران لوله گوارشي دارند مانند کرم خاکي، گنجشک و ملخ، لوله گوارشي از دهان آغاز و به مخرج ختم مي شود. لوله گوارش بعضي از جانوران داراي چينه دان و سنگدان است. چينه دان محل نرم تر شدن و ذخيزه موقت غذاست. معده و سنگدان نيز محل ذخيزه موقتي غذايند، اما ماهيچه هاي آنها قويتر از چينه دان است.

 

دستگاه گوارش انسان

دستگاه گوارش انسان شامل لوله گوارشي و غده هاي گوارشي است. لوله گوارشي شامل دهان، حلق ، مري ، معده ، روده باريک، روده بزرگ و راست روده است. غده هاي گوارشي شامل غده هاي بزاقي، غده هاي ديواره معده و روده، پانکراس و جگر است. لوله گوارش به ترتيب از خارج به داخل، شامل لايه هاي پيوندي، ماهيچه اي حلقوي، زير مخاطي و مخاطي است. لايه پيوندي خارجي در حفره شکمي بخشي از پرده ..... يا روده بند را تشکيل مي دهد. ماهيچه هاي ديواره لوله گوارش در دهان و حلق از نوع مخطط و ارادي و در بقيه قسمت ها صاف و غيرارادي هستند. پوشش لوله هاي گوارشي در داخل دهان از نوع سنگفرشي چند لايه و در روده و معده استوانه اي يک لايه است.

 

گوارش در دهان

حرکات جويدن و اثر آنزيم هاي موجود در بزاق بر مواد غذايي باعث گوارش مکانيکي و شيميايي غذاها در دهان مي شود. بزاق مخلوطي از ترشحات سه جفت غده بناگوشي، زيرآرواره اي و زير زباني و غده هاي کوچک ترشح کننده موسين است.آنزيم پيتالين که توسط غده هاي بناگوشي ترشح مي شود، نشاسته را به مالتوز تبديل مي کند. موسين بزاق که پس از جذب آب موکوز را به وجود مي آورد باعث به هم چسبانده شدن مواد غذايي و لغزنده شدن آن مي شود. آنزيم ليزوزيم در بزاق باعث ضدعفوني کردن حفره دهان مي شود.

 

بلع

بلع انتقال لقمه غذايي جويده شده از دهان به معده است. هنگام بلع زبان کوچک به سمت بالا مي رود و دهانه راه بيني را مي بندد. راه ناي نيز با بالاآمدن حنجره و پايين رفتن اپي گلوت بسته و غذا وارد مري مي شود . ماهيچه هاي حلقوي بخش انتهايي مريي (کارديا) درحالت عادي منقبض است و از ورود محتويات معده به مري جلوگيري مي کند.

 

گوارش در معده

مواد غذايي در معده بر اثر حرکات معده و آنزيم هاي آن به صورت ماده اي خميري شکل به نام کليموس در مي آيند. انقباض هاي ماهيچه هاي معده به صورت امواج دودي از زير کارديا شروع مي شود و در طول معده به سوي پيلور (دريچه انتهايي معده) به پيش مي روند. در معده مواد مختلفي ترشح مي شوند. در سرتاسر سطح داخلي معده سلول هاي ترشح کننده موسين وجود دارند و با ترشح خود يک لايه ضخيم چسبنده و قليايي موکوزي ايجاد مي کنند. اين ماده سطح معده را لغزنده و مخاط آن را از اثر شيره معده محافظت مي کند. در ديواره معده تعداد زيادي غده ترشح کننده شيره معده وجود دارد که آنزيم، اسيد کلريدريک و فاکتور داخلي معده را مي سازند و ترشح مي کنند.
فاکتور داخلي معده براي حفظ ويتامين B12 و جذب آن در روده ضروري است. آنزيم ها به وسيله سلول هاي اصلي و اسيدکلريدريک به وسيله سلول هاي حاشيه اي موجود در غدد ديواره معده ترشح مي شوند. آنزيم هاي معده شامل چند پروتئاز (پپسينوژن) است. پپسينوژن ها پس از تماس با اسيدکلريدريک به مولکول هاي کوچک تبديل شده و به صورت پپسين فعال در مي آيند. پپسين ها را به مولکول هاي کوچک پپتيدي تجزيه مي کند. آنزيم رنين در شيره معده نوزادان پروتئين شير (کازئين) را رسوب مي دهد. ماده اي به نام گاسترين که توسط غده هاي مجاور پيلور به خون مي ريزد، محرک ترشح اسيدکلريدريک و تا حدي آنزيم هاي شيره معده است.

 

گوارش و جذب در روده باريک

در پايان گوارش معدي، با انقباض هاي ماهيچه هاي معده، کيموس به دوازدهه رانده مي شود. قيترين آنزيم هاي گوارشي پانکراس به ابتداي دوازدهه مي ريزند. صفرا نيز به دوازدهه مي ريزد. علاوه بر آنزيم ها مقدار زيادي بيکربنات سديم براي از بين بردن اثر اسيدي کيموس معده در شيره پانکراس وجود دارد. هورمون سکرتين محرک مؤثري بر ترشح بيکربنات شيره پانکراس است. صفرا پس از ورود به روده باعث پراکنده شدن ذرات ريز چربي در آب و ايجاد يک امولسيون پايدار مي شود و اثر ليپاز پانکراس را بر آنها آسان مي کند. غده هاي ديواره روده نيز مايعي نمکي و بدون آنزيم ترشح مي کنند که حرکت مواد را در روده آسان مي کند. مواد غذايي پس از گوارش به مولکول هاي کوچک قابل جذب تبديل مي شوند. جذب مواد در روده با پديده هاي انتشار و اسمز و انتقال فعال صورت مي گيرد. جذب قندهاي ساده و آمينو اسيدها از راه انتقال فعال صورت مي گيرد. چربي ها وارد سلول هاي پوششي مخاط روده مي شوند و آن گاه وارد مويرگ هاي لنفي مي شوند. ترکيبات معدني روده از طريق انتشار يا انتقال فعال جذب مي شوند.
جذب آب در روده از قوانين اسمز پيروي مي کند.

 

روده بزرگ

روده بزرگ بخش انتهايي لوله گوارش است. ابتداي روده بزرگ روده کور نام دارد و به آپانديس ختم مي شود.
روده بزرگ شامل سه قسمت کولون بالارو، کولون افقي و کولون پايين رو است. کولون پايين رو به مخرج ختم مي شود . مخرج داراي ماهيچه هاي مخطط ارادي است . مواد دفعي وارد روده بزرگ شده و در آنجا آب و املاح جذب مي شود. مقداري ويتامين B و K توسط باکتريهايي که در روده بزرگ زندگي مي کنند ساخته مي شود و جذب خون مي شود.

 

دستگاه گوارش علف خواران

گوارش مواد گياهي دشوارتر از گوارش گوشت و مواد جانوري است. پستانداران گياهخوار عموماً روده بسيار طويلي دارند. در لوله گوارشي بسياري از آنها باکتري هاي تجزيه کننده سلولز وجود دارد. روده کور و روده بزرگ اين جانوران مواد حاصل از گوارش سلولز را جذب مي کند. دستگاه گوارش نشخوارکنندگان مانند گاوه و گوسفند براي استفاده از سلولز موجود در مواد غذايي سازگاري پيدا کرده است. جانور ابتدا مواد گياهي را نيمه جويده مي بلعد و وارد سيرابي و نگاري خود مي کند. در سيرابي و نگاري، باکتريهاي تجزيه کننده سلولز زندگي مي کنند و سلولز مواد گياهي را تجزيه مي کنند. جانور هنگام استراحت غذاي موجود در سيرابي نگاري را بار ديگر وارد دهان مي کند و مي جود و سپس وارد هزارلا مي کند. در هزارلا آب غذا جذب مي شود و سپس غذا به شيردان وارد مي شود. در شيردان آنزيم هاي گوارشي جانور، موجب گوارش شيميايي غذا مي شوند.

 

تغذيه گياهي و خاک

تغذيه گياهي شامل جذب همه مواد غذايي خام از محيط (آب و خاک) ، توزيع اين مواد در درون گياه و مصرف آنها هنگام متابوليسم و رشد است. خاک اولين محيط غذايي گياهان خشکي است. سنگ ها از انواع مختلف مواد معدني تشکيل شده اند و براساس منشأ به سه گروه آذرين، رسوبي و دگرگوني تقسيم مي شوند. فرآيند هوازدگي ، يعني تخريب فيزيکي و تجزيه شيميايي مواد معدني و سنگ ها، در نزديکي سطح زمين، باعث ايجاد خاک مي شود، خاک ها از لايه هايي به نام افق تشکيل مي شوند. افق A انباشته مي شود. افق B (خاک تحتاني) حاوي اکسيد آهن ، ذرات رس و اندکي مواد آلي است. افق C (قاعده خاک) متشکل از سنگ ها و مواد معدني قهوه اي و سنگهاي بستر است. اندازه ذرات خاک متفاوت است.

 

چرخه آب

حرکت پيوسته آب از زمين به اتمسفر و بازگشت مجدد آن بر سطح زمين چرخه آب ناميده مي شود. خاک هايي که رس بيشتري دارند، آب بيشتري را در خود نگهداري مي کنند. درصد آبي که در يک خاک در مقابل نيروي گرانش حفظ مي شود، ظرفيت مزارعي ناميده مي شود. نيروي حفظ و نگهداري آب در خاک با اصطلاح پتانسيل آب ، بيان مي شود.

 

چرخه نيتروژن

نتيروژن يکي از عناصر ضروري براي ساخت آمينو اسيدها و سرانجام پروتئين هاست. تبديل نيتروژن جو به يون آمونيوم را تثبيت نيتروژن مي گويند. باکتريهاي تثبيت کننده نيتروژن دو گروه هستند:
1 – باکتري هاي آزاد
2 – باکتريهاي همزيست .
از متداولترين باکتريهاي تثبيت کننده نيتروژن با کتريهاي متعلق به سرده ريزوبيوم هستند که به ريشه گياهان تيره پروانه واران (نخود)، مانند يونجه ، شبدر، نخود، سويا و باقلا وارد مي شوند. در اين همزيستي باکتريها نتيروژن مورد نياز براي تشکيل پروتئين را در اختيار گياه قرار مي دهند. گياه نيز انرژي مورد نياز براي تثبيت نيتروژن و تشکيل ترکيبات نيتروژن دار را براي باکتري فراهم مي کند. آلوده شدن ريشه گياه ميزبان با باکتري منجر به توليد گرهک مي شود. همزيستي بين ريزوبيوم و گياهان تيره پروانه واران کاملاً اختصاصي است. از انواع ديگر همزيستي در گياهان که منجر به تثبيت نيتروژن مي شود، همزيستي درخت توس و نوعي باکتري تثبيت کننده نيتروژن ، و همزيستي سرخش آبزي آزولا، باکتري سبز – آبي آنابنا را مي توان ذکر کرد.

 

چرخه فسفر

فسفر در چرخه خود از گياهان وارد بدن جانوران مي شود و در مواد پس مانده و فضولات به شکل مواد آلي به خاک بر مي گردد. شکل هاي آلي فسفات به واسطه فعاليت باکتريها به صورت فسفات معدني در مي آيند و سپس مجدداً در دسترس گياهان قرار مي گيرد. هوازدگي سنگ ها منبع اصلي فسفر خاک است.

 

سؤالات
1 – مواد حاصل از گوارش سلولز در کدام قسمت لوله گوارش جانوران گياهخوار جذب مي شود؟

الف ) روده باريک و روده بزرگ
ب) روده باريک و روده کور
ج) روده بزرگ و روده کور
د) روده بزرگ و سيرابي

 

2 – کدام هورمون بر ترشح بيکربنات شيره پانکراس تأثير دارد؟

الف ) موسين
ب) پيتالين
ج) گاسترين
د) سکرتين

 

3 – اسيدهاي آمينه به چه روشي در روده باريک جذب مي شوند؟

الف) انتشار
ب) انتشار تسهيل شده
ج) انتقال فعال
د) رگ هاي لنفي

4 – ماهيچه هاي کدام قسمت لوله گوارش از نوع صاف است؟
الف) راست روده
ب) حلق
ج) مخرج
د) دهان

5 – پوشش داخلي معده و روده در کدام نوع بافت پوششي است.
الف) سنگفرشي يک لايه
ب) سنگفرشي چند لايه
ج) استوانه اي يک لايه
د) استوانه اي چند لايه

 

 

 

 

فصل ششم
تبادل گازها

تنفس
کار دستگاه تنفسي رساندن اکسيژن به سلول هاي بدن است. موجودات تک سلولي اکسيژن مورد نيازشان را از طريق انشتار مي گيرند و دي اکسيد کربن را نيز از طريق انتشار دفع مي کنند. بعضي جانداران براي تنفس از همه سطح بدن خود استفاده مي کنند. به اين نوع تنفس، تنفس پوستي مي گويند. ماهي ها با آبشش تنفس مي کنند. حشرات سيستم تنفس نايي دارند. تبادل گازها توسط لوله هايي به نام ناي به طور مستقيم و بدون نياز به همکاري سيستم گردش مواد انجام مي گيرد. بيشتر مهره داران ساکن خشکي شش دارند . شش ها کيسه هايي هستند که ديواره آنها از يک لايه نازک سلول هاي پوششي درست شده است.

 

دستگاه تنفس انسان

دستگاه تنفس انسان شامل شش ها، مجاري هوا و قفسه سينه است که شش ها را در خود جاي داده است.
پرده دو جداره جنب شش ها را به ديواره قفسه سينه مربوط مي کند. قفسه سينه به وسيله پرده ديافراگم از حفره شکم جدا شده است. ديافراگم با حرکت خود به پايين و بالا، حجم قفسه سينه را افزايش و کاهش مي دهد و در تنفس آرام و طبيعي مهمترين نقش را در حرکات شش ها دارد. در تنفس شديد، انقباض عضلات شکم نيروهاي قبلي را تقويت مي کند. ماده اي به نام سورفاکتانت از برخي سلولهاي ديواره کيسه هاي هوايي ترشح مي شود و سطح اين کيسه ها را مي پوشاند و کشش سطحي مايع پوشاننده آنها را کاهش مي دهد و بازشدن طبيعي آنها را تسهيل مي کند. هر يک از ما در هر دم و بازدم مقداري هوا را جابجا مي کنيم که هواي جاري گفته مي شود. يک سوم هواي جاري در مجار تنفسي مي ماند و به آن هواي مرده مي گويند. پس از هردم معمولي مي توان با يک دم عميق هواي بيشتري را به درون شش ها فرستاد اين حجم هوا را هواي ذخيره دمي يا هواي مکمل مي گويند. همچنين هوايي را که پس از هر بازدم معمولي و با يک بازدم عميق مي توان از شش ها خارج کرد، هواي ذخيره بازدمي مي گويند. به مجموع هوايي که هر فرد پس از يک دم عميق، طي يک بازدم عميق بيرون مي دهد؛ ظرفيت حياتي مي گويند. پس از حداکثر بازدم هنوز مقداري هوا درون شش ها مي ماند که به آن هواي باقي مانده مي گويند.

 

نقش هموگلوبين در تنفس

حدود 97 درصد اکسيژه به وسيله هموگلوبين و بقيه به صورت محلول در پلاسما به بافت ها منتقل مي شود. هر چه فشار اکسيژن زياد باشد، مقداربيشتري از آن جذب هموگلوبين مي شود. تقريباً 70 درصد دي اکسيدکربن در خون به صورت بيکربنات درمي آيد و به شش ها منتقل مي شود. تقريباً 23 درصد دي اکسيدکربن توليد شده در بافت ها به صورت مستقيم با هموگلوبين ترکيب مي شود. 7 درصد باقي مانده نيز به صورت محلول در پلاسما انتقال مي يابد.

 

تنفس در سلول ها

تنفس واقعي سلول هاي بدن با رسيدن اکسيژن به مايع بين سلولي صورت مي گيرد. اختلاف فشار زياد اکسيژن بين خون و مايع بين سلولي ، در مجاورت مويرگ ها، موجب انتشار سريع اکسيژن به مايع بين سلولي مي شود و با افزايش جريان خون در بافت ها اين انتشار نيز بيشتر مي شود. دي اکسيد کربن نيزاز مايع بين سلولي به داخل مويرگ ها انتشار مي يابد.

 

مخاط مجاري تنفسي

سطح داخلي ديواره مجاري هوا از بيني تا نايژک هاي انتهايي از يک بافت پوششي مژه دار پوشيده شده است و ترشحات مخاطي روي اين سلول ها لايه چسبناکي به وجود مي آورد که علاوه بر مرطوب کردن هواي تنفسي ، ذرات ريز موجود در هواي دم را جذب مي کند. حرکت ضرباني مژه ها به سوي حلق باعث رانده شدن اين ترشحات به همراه ذرات خارجي به سوي گلو مي شود.

 

سؤالات

1 –پس از حداکثر بازدم هنوز مقداري هوا درون شش ها مي ماند که به آن ..... مي گويند.

الف) هواي ذخيره دمي
ب) هواي ذخيره بازدمي
ج) هواي باقي مانده
د) هواي مکمل

 

2 – حشرات از کدام سيستم تنفسي استفاده مي کنند؟

الف) تنفس ششي
ب ) تنفس پوستي
ج) تنفس نايي
د) تنفس ششي

 

3 – ملخ از چه راهي تنفس مي کند؟

الف) شش
ب) پوست
ج) ناي
د) آبشش

 

4 – هر مولکول هموگلوبين با چند مولکول اکسيژن ترکيب مي شود؟

الف) يک
ب) دو
ج) سه
د) چهارشنبه

 

5 – سورفاکتانت از کجا ترشح مي شود؟

الف) ديواره مويرگ ها
ب) ديواره کيسه هاي هوايي
ج) ديواره نايژه ها
د) مايع جنب

 

 


فصل هفتم
گردش مواد

دستگاه گردش خون
بسياري از جانوران در بدن خود دستگاهي به نام دستگاه گردش مواد دارند. کار اين دستگاه به گردش درآوردن اکسيژن ، دي اکسيد کرب، مواد غذايي، هورمون ها و مواد ديگر در بدن است. بسياري از بي مهرگان مانند عنکبوتيان، خرچنگ و ملخ گردش خون باز دارند. در اين جانداران خون درون رگ هاي بسته جريان ندارد بلکه از انتهاي باز بعضي رگ ها خارج مي شود و در ميان سلولها گردش مي کند. مهره داران دستگاه گردش خون بسته دارند. اين دستگاه از قلب و شبکه اي از رگ ها ساخته شده است. خون در اين نوع دستگاه گردش خون، از رگ ها خارج نمي شود.

 

قلب انسان

قلب خزندگان، پرندگان و پستانداران از چهار حفره، دو دهليز در بالا و دو بطن در پايين، ساخته شده است. سمت راست قلب خون را به شش ها مي فرستد (گردش کوچک). سمت چپ قلب خوني را که از شش ها آمده است در بدن به جريان مي اندازد (گردش بزرگ). ديواره قلب از سه لايه ساخته شده است.
لايه داخلي (آندروکارد) پوشش حفره هاي دهليز و بطن است. لايه مياني (ميوکارد) ماهيچه اي و ضخيم و قابل انقباض است. لايه خارجي (پريکارد) پوشش خارجي يا آبشامه قلب است. در ساختار قلب بافت گرهي نيز وجود دارد که در توليد و هدايت تحريک هاي قلب نقش اساسي دارد. انتشار تحريک از دهليزها به بطن ها، فقط از طريق بافت گرهي صورت مي گيرد. قلب ماهيچه اي خودکار است و بافت گرهي، کانون زايش تحريکت و انقباض آن است. به انقباض درآمدن ماهيچه قلب را سيستول و بازگشت آن به حالت آرامش را دياستول مي گويند.

 

بافت گرهي قلب

بافت گرهي که بافت هادي نيز خوانده مي شود، تحريک کننده ميوکارد قلب است. بافت گرهي قلب انسان شامل يک گره سينوسي – دهليزي ( گره پيشاهنگ) يک گره دهليزي – بطني و رشته هايي در ديواره بين دو بطن و در ميوکارد بطن هاست. گره پيشاهنگ که ديواره پشتي دهليز راست و زير منفذ بزرگ سياهرگ زبرين قرار گرفته است متناوباً به طور خود به خود تحريک مي شود. اين تحريک به ساير تارهاي ميوکارد منتقل مي شود و آنها را به انقباض درمي آورد. گره دهليزي – بطني در حد فاصل بين دهليزها و بطن ها و کمي متمايل به دهليز راست قرار گرفته است. تحريک از گره پيشاهنگ به گروه دهليزي – بطني و سپس به نوک بطن و سراسر بافت گرهي ماهيچه ميوکارد مي رسد.

 

دريچه هاي قلب و رگ ها

دريچه هاي دهليزي – بطني به صورت يک طرفه خون را از دهليزها به بطن ها راه مي دهند،دريچه دو لختي (ميترال) در سمت چپ و دريچه سه لختي در سمت راست قرار گرفته است. دريچه ها فاقد بافت ماهيچه اي هستند. ابتداي آئورت و ابتداي سرخرگ ششي دريچه هاي سيني شکل ديده مي شوند. دريچه هاي سيني شکل از بازگشت خون سرخرگ ها به درون بطن ها جلوگيري مي کند. در طول سياهرگ هاي نواحي پايين بدن ، دريچه هاي لانه کبوتري وجود دارند که بازگشت خون از سياهرگ ها به قلب را تسهيل مي کند.
قلب داراي دو صدا است. صداي اول بم تر و طولاني تر است و در هنگام بسته شدن دريچه هاي دهليزي – بطني ايجاد مي شود. صداي دوم مربوط به بسته شدن دريچه هاي سرخرگي (سيني شکل) است.

 

کارديو گرافي و الکتروکارديوگرافي

ثبت حرکات مکانيکي و تغييرات فشار درون حفره هاي قلب را کاريدوگرافي و منحني ثبت شده را کارديوگرام مي گويند. قلب در هر انقباض يک پديده الکتريکي نيز توليد مي کند که ثبت آن الکترو کارديوگرافي نام دارد.

 

گردش خون در مويرگ ها

در هر دو مسير گردش بزرگ و گردش کوچک رگ ها شامل سرخرگ هاي بزرگ، سرخرگ هاي کوچک، مويرگ ها، سياهرگ هاي کوچک و سياهرگ هاي بزرگ است. بيشترين مقدار خون در سياهرگ هاست. ديواره مويرگ ها فقط از يک رديف سلول شناخته شده و باعث تبادلات بين خون و مايع بين سلولي مي شود. سرخرگ هاي کوچک در ديواره خود ماهيچ هاي صاف حلقوي دارند و مهمترين نقش را در تغيير مقدار خون بافت ها به عهده دارند، زيرا ماهيچه هاي آنها بر اثر مواد شيميايي يا تحريک عصبي به سرعت به انقباض يا انبساط در مي آيند. فشار خون در سرخرگ ها بين دو حد يعني حداکثر و حداقل ، نوسان مي کند و به علت خاصيت ارتجاعي ديواره آنها به صفر نمي رسد.

 

گردش خون در مويرگ ها

مويرگ ها تبادل مواد بين خون و مايع ميان بافتي را تأمين مي کنند. ديواره مويرگ ها نفوذ پذيري زيادي دارد. منافذ ديواره مويرگها باعث افزايش نفوذ پذيري آنها مي شود. در توليد و گردش و بازگشت مايع بين سلولي فشار تراوشي تفاوت و فشار اسمزي شرکت دارند و با يکديگر مقابله مي کنند. فشار تراوش در جهت بيرون راندن مواد از مويرگ اثر مي کند. تفاوت فشار اسمزي بين پلاسماي درون مويرگ و مايع بين سلولي در جهت عکس عمل مي کند.

 

گردش خون در سياهرگ ها

قطر سياهرگها بيشتر از سرخرگ ها و ديواره آنها کم مقاومت است. باقي مانده فشار سرخرگي، فشار منفي قفسه سينه، فشار ناشي از پايين آمدن ديافراگم و حرکات موزون ماهيچه ها که به سياهرگ هاي مجاور خود اثر مي گذارند باعث جريان يافتن خون در سياهرگ مي شوند.

 

خون

خون ارتباط شيميايي بين سلول هاي بدن را امکان پذير مي کند، انتقال دهنده مواد است و به تنظيم دماي بدن کمک مي کند. درخون گلبول هاي قرمز، گلبولهاي سفيد و پلاکت ها در يک محيط مايع به نام پلاسما شناورند، نسبت درصد حجم سلولها به حجم خون هماتوکريت نام دارد. در جانوراني که گردش خون بسته دارند، بخشي از پلاسماي خون از ديواره مويرگ ها به فضاي بين سلولها نفوذ مي کند و مايع ميان بافتي را مي سازد.
اين مايع پس از تغذيه سلول ها به وسيله رگ هاي لنفي جمع آوري و به سياهرگ ها بازگردانده مي شود. در جانوراني که گردش خون باز دارند، بين سرخرگ ها و سياهرگ ها شبکه مويرگي کامل وجود ندارد و خون مستقيماً به فضاي بين سلول هاي بدن وارد مي شود و در مجاورت ياخته ها جريان مي يابد.

 

گلبول هاي قرمز

اين سلول هاي بدون هسته ازماده اي به نام هموگلوبين پر شده اند و در دو طرف مقعر هستند. اکسيژن توسط گلبول هاي قرمز حمل و پخش مي شود. علاوه بر آن گلبول هاي قرمز با دارا بودن آنزيم ايندراز کربنيک در غشاي خود به ترکيب آب و دي اکسيد کربن کمک مي کنند و باين عمل خود در جابه جايي و دفع دي اکسيد کربن نقش بسيار مهم دارند.
گلبول هاي قرمز در مغز استخوان ساخته مي شوند. عامل تنظيم کننده توليد گلبول هاي قرمز ماده اي به نام اريتروپويتين است که بر اثر کاهش اکسيژن رساني به بافت ها از کبد و کليه ها ترشح مي شود. براي توليد گلبول هاي قرمز ويتامين B12 و اسيدفوليک ضرورت دارد. کمبود آهن باعث کاهش تعداد گلبولهاي قرمز مي شود. عمر گلبولهاي قرمز پس از ورود به خون حدود 120 روز است. با افزايش سن آنها، از مقدار آنزيم هاي آنها کم و غشا شکننده مي شود. اين گلبول ها هنگام عبور از مويرگ هاي باريک کبد و طحال از بين مي روند. هموگلوبين آزاد شده و به وسيله ماکروفاژها تجزيه مي شود و آهن آن بار ديگر به مغز استخوان انتقال مي يابد. گلوبين نيز وارد چرخه متابوليک پروتئين ها مي شود. کاهش تعداد گلبولهاي قرمز و نيز کاهش مقدار هموگلوبين گلبول ها را آنمي مي گويند.

 

گلبول هاي سفيد

اين گلبول ها که عمل دفاعي دارند به دو نوع اصلي گرانولويست و آگرانولويست تقسيم مي شوند. گرانولويست ها شامل سه گروه نوتروفيل،ائوزينوفيل و بازوفيل هستند.
آگرونولويست ها به دو گروه لنفوسيت و مونوسيت تقسيم مي شوند. اعمال گلبولهاي سفيد به شرح زير است: نوتروفيل ها با پديده فاگوستيوز، ذرات خارجي يا بافت هاي در حال تخريب را از بين مي برند. ائوزينوفيل ها با ترشح موادي انگل ها را از بين مي برند. بازوفيل ها در ترشح هپارين (ضدانعقاد خون) و هيستامين( گشاد کننده رگ ها)دخالت دارند. مونوسيت ها با نوتروفيل ها همکاري دارند. همچنين مونوسيت ها پس از ورود به بافت ها به ماکروفاژ تبديل مي شوند و با داشتن ليزوزوم هاي زياد در مبارزه با عوامل بيماري زا نقش مهمي دارند. گرانولويست ها، مونوسيت ها و تعداد کمي از لنفوسيت ها در مغز استخوان ساخته مي شوند. بيشتر لنفوسيت ها به وسيله بافت لنفي به وجود مي آيند.

 

ايمني و آلرژي

ايمني چگونگي مقابله بدن با باکتري ها و ذرات خارجي مهاجم است که به دو صورت ذاتي و اکتسابي ظاهر مي شود. ايمني ذاتي نتيجه ساختارهايي مثل پوست و گلبول هاي سفيد است. ايمني اکتسابي يا فعال از يک سو نتيجه ساخته شده پادتن هايي است که در مقابل باکتري ها و مواد خارجي ساخته مي شود و از سوي ديگر بر اثر حساس و فعال شدن لنفوسيت ها نسبت به ماده خارجي ايجاد مي شود.
آلرژي يا حساسيت نيز با سيستم ايمني بدن مربوط است. در اين حالت لنفوسيت ها حساس شده و پادتن هاي ايجاد شده عوارضي مانند لکه هاي پوستي، واکنش هاي قلبي، تنفسي و غيره ايجاد مي کند.

 

انعقاد خون

در روند انعقاد خون ، فيبرينوژن محلول در پلاسما، تحت تأثير ماده اي به نام ترومبين به رشته هاي فيبرين تبديل مي شود و فيبرين گلبول هاي خون را با خود جمع مي کند و لخته را مي سازد. ترومبين از شکسته شدن يکي از پروتئين هاي پلاسما به نام پروترومبين به وجود مي آيد. اين عمل تحت اثر ماده اي به نام ترومبوپلاستين صورت مي گيرد که از بافت هاي آسيب ديده جدار رگ ها يا از پلاکت ها آزاد مي شود.

 

دستگاه لنفي

بخشي از مايع ميان بافتي پس از تبادل مواد با سلول ها بارديگر به مويرگ ها باز مي گردد اما بخشي از آن به رگ هاي باريکي به نام مويرگ لنفي وارد مي شود. مايع مذکور هنگامي که درون گره هاي لنفي در جريان است ، لنف ناميده مي شود. لنف مايعي بي رنگ است . رگ هاي لنفي در همه جاي بدن وجود دارند. در مسير رگ هاي لنفي برآمدگي هايي به نام گره لنفي وجود دارد. ماکروفاژها در اين گره ها حضور دارند و با ميکروب ها مبارزه مي کنند.

 

انتقال مواد در گياهان

 

 

 

 

 

نقش اصلي ريشه جذب آب و يون هاي معدني از خاک اس. در نزديکي رأس ريشه، تارهاي کشنده از لايه خارجي، يعني روپوست ايجاد مي شود. تارهاي کشنده در اصل سلولهاي روپوستي طويل شده اي هستند که سطح وسيعي را براي جذب آب فراهم مي کنند. سلولهاي درون پوست داراي يک لايه مومي به نام سوبرين (چوب پنبه) در اطراف خود هستند. اين لايه نوار کاسپاري را تشکيل مي دهد. سوبرين نسبت به آب نفوذ ناپذير است. اين امر درحرکت آب و يون ها در عرض ريشه بسار مهم است. در ريشه هاي داراي برون پوست، نوار کاسپاري در ديواره هاي جانبي ( شعاعي و عرضي) اين سلول ها قابل تشخيص است.

جذب آب از طريق اسمز
ريشه ها آب را از خاک جذب مي کنند. آب از طريق فشار اسمزي وارد سلولهاي تارهاي کشنده مي شود. به محض ورود آب به سلول تار کشنده پتانسيل آب سلول تار کشنده افزايش مي يابد. حال آب از اين سلول به سلول مجاور آن منتقل مي شود و اين فرآيند در عرض ريشه تکرار مي شود تا آب وارد آوند چوبي شود. آب درعرض ريشه از چند مسير عبور مي کند: مسير پروتوپلاستي و مسير غيرپروتوپلاستي

مسير پروتوپلاستي
آب و مواد محلول در آن که از خاک وارد سيتوپلاسم سلولهاي تار کشنده شده است، از طريق پلاسمودسم ها از سيتوپلاسم يک سلول به سيتوپلاسم سلول مجاور وارد مي شود. به اين مسير، مسير پروتوپلاستي مي گويند.

مسير غير پروتوپلاستي
مسير غير پروتوپلاستي مي تواند آب را در عرض پوست تا محل درون پوست حرکت دهد. در محل درون پوست، چوب پنبه موجود در نوار کاسپاري، از حرکت آب و يون هاي معدني در مسير غيرپروتوپلاستي جلوگيري مي کند. از اين رو آب و يون ها مجبور به ورود به درون سيتوپلاسم مي شوند. نوار کاسپاري راهي براي کنترل ورود آب و يونهاي معدني به درون آوند چوبي فراهم مي کنند.

کشيده شدن آب از بالا
هنگامي که آب در برگ با نيروي اسمزي از آوند چوبي خارج مي شود، يک کشش (يا مکش) در ستون آب موجود در آوند چوبي ايجاد مي شود . به اين پديده کشش تعرقي نيز مي گويند. نيروي هم چسبي مولکولهاي آب نيز توان ستون آب درون آوند چوبي را بسيار زياد مي کند و در نتيجه احتمال گسستگي را کاهش مي دهد. چسبندگي مولکول هاي آب به ديواره هاي آوند چوبي نيز به کشيده شدن آب به سمت بالا کمک مي کند. اين نيرو دگرچسبي ناميده مي شود.

رانده شدن آب از پايين
زير درون پوست لايه اي به نام دايره محيطيه قرار دارد. يون هاي محلول در آب با صرف انرژي از سلول هاي دايره محيطيه به درون آوند چوبي مي روند. ورود فعال يون ها به آوند چوبي باعث کاهش پتانسيل آب آوند چوبي مي شود و اين امر به ورود آب به درون آوند چوبي کمک مي کند. حرکت اين يون هاي معدني به درون آوند چوبي باعث ايجاد فشار ريشه اي مي شود.

تعريق
خروج آب از گياه به صورت مايع تعريق ناميده مي شود. در شرايطي که سرعت جذب آب بالا، ولي تعرق پايين است ، پديده تعريق به علت افزايش فشار ريشه اي در گياهان قابل مشاهده است. تعريق از راه روزنه هاي ويژه اي به نام روزنه آبي که در منتهي اليه آوندهاي چوبي قرار دارند انجام مي شود. دهانه اين روزنه هميشه باز است.

سلول هاي نگهبان و تعرق
هر روزنه را يک جفت سلول نگهبان لوبيايي شکل احاطه مي کند. تغييرات فشار آب سلول هاي نگهبان باعث بازوبسته شدن روزنه ها مي شود.

حباب هاي هوا در شيره خام
بخار آب و هوا در شيره خام ممکن است موجب مسدود شدن يک عنصر آوندي شوند. در چنين حالتي آب و شيره خام مي توانند از راه لان ها از يک سلول آوندي حباب دار شده وارد عنصر آوندي مجاور شوند. به عبور حباب از يک آوند چوبي يا تراکئيد به آوندها يا تراکئيدهاي مجاور بذرافشاني هوا مي گويند. افزايش فشار ريشه اي مي تواند باعث کاهش پديده حباب دارشدگي شود.

حرکت مواد آلي در گياه
ترکيبات آلي گياهان، درون آوندهاي آبکشي حرکت مي کنند.حرکت ترکيبات آلي در گياه نسبت به حرکت آب پيچيده تر است چون ترکيبات آلي بايد از طريق سيتوپلاسم زنده آوندهاي آبکشي عبور کنند. ترکيبات آلي در تمام جهات در آوند آبکشي حرکت مي کنند و قادر به انتشار از غشاي پلاسمايي نيستند. مدل جريان فشاري يا جريان توده اي براي جابجايي مواد آلي در گياه پيشنهاد مي شود. اين مدل شامل 4 مرحله زير است:
مرحله 1 – قندي که در سلول هاي برگ توليد مي شود به روش انتقال فعال وارد سلول هاي آوند آبکشي مي شود(بارگيري آبکشي)
مرحله 2 – وقتي که غلظت قند در آوند آبکشي افزايش مي يابد پتانسيل آب کاهش مي يابد . در نتيجه آب به روش اسمز از آوند چوبي وارد آوند آبکشي مي شود.
مرحله 3 – فشار در داخل سلول هاي آوند آبکشي افزايش مي يابد و در نتيجه قند به همراه محتويات ديگر شيره پرورده به صورت جريان توده اي به حرکت در مي آيد.
مرحله 4 – قند موجود در شيره پرورده به روش انتقال فعال وارد محل مصرف مي شود( باربرداري آبکشي)

سؤالات
1 – گرانوليست ها در کجا ساخته مي شوند؟
الف ) بافت لنفي
ب) مويرگ ها
ج) مغر استخوان
د) کبد و طحال

2 – کداميک عامل تنظيم کننده توليد گلبول هاي قرمز است؟
الف ) ترومبين
ب) ويتامين B12
ج) اسيد فوليک
د) اريتروپويتين

3 – انتشار تحريک از دهليزها به بطن ها توسط چه بافتي صورت مي گيرد؟
الف ) آبشامه
ب) بافت گرهي
ج) دريچه هاي سيني شکل
د) دريچه هاي لانه کبوتري

4 – ماکروفاژها در کجا قرار دارند؟
الف) مغز استخوان
ب) گره هاي لنفي
ج) دياپدز
د) کيسه زرده

5 – روزنه هاي آبي در کجا قرار دارند؟
الف) منتهي اليه آوندهاي چوبي
ب) منتهي اليه آوندهاي آبکشي
ج) تراکئيدها
د) زير درون پوست

 

فصل هشتم
تنظيم محيط داخلي و دفع مواد زايد

دفع مواد نيتروژن دار
واکنش هايي که در بدن جانوران انجام مي شود، منجر به توليد مواد زايد، به ويژ.ه مواد زايد نيتروژن دار مي شود. بيشتر اين مواد زايد نيتروژن دار، محصول سوختن آمينو اسيدهاست. مواد زايد در جانداران آبزي بيشتر به صورت آمونياک است که از طريق انتشار يا از طريق آبشش ها دفع مي شود. اما جانوران خشکي زي مواد زايد نيتروژن دار به صورت اوره و اسيد اوريک دفع مي کنند. جانوران براي تبديل آمونياک به اوريک اسيد و اوره انرژي مصرف مي کنند. پستانداران و دوزيستان اوره دفع مي کنند. پرندگان ، حشرات و بسياري از خزندگان اوريک اسيد دفع مي کنند. بعضي جانداران هم اوره و هم اوريک اسيد دفع مي کنند. سمي بودن اوريک اسيد کمتر از اوره و سمي بودن اوره کمتر از آمونياک است.

 

دستگاه دفع ادرار

در ساختار کليه دو بخش قشري و مرکزي ديده مي شود. گلومرول ها که شبکه هاي مويرگي در داخل محفظه کپسول بومن هستند، در بخش قشري هستند. بخش مرکزي از هرم هايي ساخته شده است که به علت وجود لوله هاي ادراري، مخطط ديده مي شوند. به هر کليه يک سرخرگ کليوي وارد مي شود. انشعابات سرخرگ کليوي از فواصل بين هرم ها عبور مي کند و در بخش قشري به سرخرگ هاي کوچکتري تقسيم مي شود. اين انشعابات سرانجام گلومرول ها يا کلافه هاي درون کپسول بومن را مي سازند. دو ديواره نفوذ پذير، يعني ديواره مويرگ و ديواره کپسول بومن، بين خون و حفره درون کپسول بومن بوجود دارد. از گلومرول سرخرگ کوچکي خارج مي شود که دوباره در اطراف لوله هاي پيچ خورده و لوله هنله انشعاباتي به نام شبکه دوم مويرگي را مي سازد. اين مويرگ ها به هم مي پيودند و سياهرگ هاي کوچکي را به وجود مي آورند که سرانجام سياهرگ هاي کليه را مي سازند. اين سياهرگ ها خون را از کليه بيرون مي برند.

 

تشکيل ادرار

تشکيل ادرار نتيجه سه پديده تراوش، بازجذب و ترشح مواد در نفرون هاست. حجم زيادي از مواد موجود در پلاسماي خون، با عبور از گلومرول به درون کپسول بومن تراوش مي کند. در دنباله لوله اداري بسياري از اين مواد بازجذب مي شوند. بازجذب به صورت فعال و غيرفعال صورت مي گيرد. بازجذب از هدر رفتن مواد مفيد مانند گلوکز و سديم جلوگيري مي کند. در طول لوله ادراري بعضي مواد مانند يون هاي هيدروژن و پتاسيم و بعضي داروها مانند پني سيلين از خون گرفته و به داخل لوله وارد مي شوند( ترشح) به اين شکل ترکيب نهايي ادرار مشخص مي شود.
کليه ها از عوامل مهم تنظيم تعادل اسيد – باز در بدن هستند. به اين ترتيب که با کم و زياد کردن دفع هيدروژن و بي کربنات، از اسيدي شد يا قليايي شد خون جلوگيري مي کنند.
پس از تشکيل ، ادرار توسط .... ناي به مثانه مي ريزد و ديواره مثانه کشيده مي شود. اگر کشش ديواره مثانه به حد خاصي برسد گيرنده هاي آن تحريک مي شوند و با ارسال پيام هاي عصبي به نخاع انعکاس تخليه مثانه را فعال مي کنند.


دفع مواد زايد در گياهان

بيشترين مواد دفعي گياهان شامل اکسيژن ، دي اکسيد کربن و آب حاصل از متابوليسم است.که روزنه ها و از طريق انتشار دفع مي شوند. برخي از مواد دفعي گياهان از طريق افتادن برگ و يا افتادن قسمتي از پوست گياه دفع مي شوند. در گياهان علفي، مواد دفعي در واکوئل ها و ديواره سلول هاي آنها جمع مي شوند.

 

سؤالات

 

1 – جانوران آبزي چه ماده زايد نتيروژن داري دفع مي کنند؟

الف) آمونياک
ب) اوره
اوريک اسيد
د) آمينو اسيد

 

2 – گلومرول ها در کدام قسمت کليه قرار دارند؟

الف) شبکه دوم مويرگي
ب) بخش مرکزي
ج) انتقال غيرفعال
د) افتادن برگ

 

3 – دي اکسيد کربن و اکسيژن دفعي گياهان از چه طريق دفع مي شود؟

الف) انتشار
ب) انتقال فعال
ج) انتقال غيرفعال
د) افتادن برگ

 

4 – کداميک از مواد زير از طريق انتقال فعال باز جذب مي شود؟

الف) اوريک اسيد
ب) اوره
ج) آمينو اسيد
د) آب

 

5 – سمي بودن کداميک از مواد نتيروژن دار زياد بيشتر است؟

الف) آمينو اسيد
ب) اوره
ج) اوريک اسيد
د) آمونياک

 

فصل نهم
حرکت

نياز به حرکت

جانوران براي يافتن غذا، فرار از دشمنان، يافتن جانوران ديگر و .... به حرکت کردن نياز دارند. جانوران به شکل هاي مختلف حرکت مي کنند. حرکت بدون پا: مانند حرکت کردن کرم خاکي که با حرکت دادن ماهيچه هاي طولي و حلقوي زير پوست انجام مي شود.
حرکت با پا: در هر پا دو ماهيچه وجود دارد که کارشان عکس هم است و با هماهنگي هم پا را حرکت مي دهند. حرکت با چهار اندام حرکتي: مانند اسب که حرکت آن با سرعت و مهارت زياد انجام مي شود.
شنا کردن : ماهي ها با حرکت دادن باله دمي خود به چپ و راست حرکت مي کنند. باله هاي سينه اي به تندتر يا کندتر کردن حرکت ماهي کمک مي کند. باله هاي سينه اي با کمک باله هاي پشتي و مخرجي براي تغيير جهت حرکت به کار مي روند. بادکنک شنا نيز که در بدن بعضي ماهي ها وجود دارد به حرکات عمودي ماهي ها کمک مي کند.
پرواز: حشرات، پرندگان و خفاشان مي توانند پرواز کنند. هنگام حرکت، فشار هواي زير بال ها افزايش و فشار هواي بالاي بالها کاهش مي يابد. در نتيجه پرنده صعود مي کند.

 

حرکت انسان

انسان داراي اسکلت د روني است. سه نوع ماهيچه در بدن انسان وجود دارد، ماهيچه مخطط (ارادي)، ماهيچه قلبي و ماهيچه صاف (غيرارادي). حرکت اندام ها توسط ماهيچه هاي ارادي صورت مي گيرد.

 

ساختار ماهيچه مخطط

واحد ساختاري ماهيچه مخطط ، تارهايي به قطر 10 تا 100 ميکرون است با نام ميون که طول متفاوت دارند.
ميون ها، در ماهيچه به وسيله سيماني از بافت پيوندي کنار يکديگر قرار د ارند و غلافي پيوندي مجموعه آنها را مي پوشاند. اين غلاف ها در سرتارها به هم مي پيوندند و زردپي هاي دو سر ماهيچه را مي سازند. زردپي از بافت پيوندي مقاوم است و نيروي انقباض ماهيچه را به استخوان منتقل مي کند. هر تار ماهيچه اي از پوششي به نام سارکولم احاطه شده و درون آن چند تارچه وجود دارد. هسته ها و تعدادي ميتوکندري و کمي سارکوپلاسم در زير سارکولم وجود دارد. به بخشي که بين دو خط Z قرار دارد سارکومر مي گويند.هر تارچه از توالي چند سارکومردرست شده است. پس از هر خط Z يک نوار روشن و يک بخش تيره وجود دارد. اين بخش تيره توسط صفحه روشني به نام هنسن به دو بخش مساوي تقسيم شده است. شبکه آندوپلاسمي که در تارهاي ماهيچه اي شبکه سارکوپلاسمي خوانده مي شود و لوله هاي عرضي آن، مقدار زيادي کلسيم ذخيره اي دارند و در انقباض نقش اساسي ايفا مي کنند.

 

انقباض ايزوتونيک و ايزومتريک

انقباض ايزوتونيک مربوط به زماني است که طول ماهيچه تغيير کند مانند حرکات بدن.انقباض ايرومتريک مربوط به زماني است که طول ماهيچه تغيير نکند مانند نگاه داشتن يک وزنه بدون حرکت دادن آن.

 

تونوس ماهيچه اي

انقباض خفيفي که در ماهيچه ها، در حالت آرامشي وجود دارد و باعث سختي نسبي آنها مي شود، تونوس ماهيچه هاي گردن و تنه که باعث حفظ وضعيت سرو تنه مي شود.

 

بافت استخواني

در بدن انسان و ديگر مهره داران سه نوع استخوان دراز، کوتاه و پهن وجود دارد که ساختار بافتي آنها از دو نوع متراکم و اسفنجي است.
تنه استخوان هاي دراز و بخش هاي خارجي استخوان هاي کوتاه و پهن از نوع متراکم است. دو سراستخوان هاي دراز و بخش مياني استخوان هاي پهن و کوتاه از نوع اسفنجي است. در بافت استخواني متراکم سلول ها به صورت دايره هاي متحد المرکز در اطراف يک مجراي هاورس در درون ماده زمينه اي استخواني قرار دارند و يک سيستم هاورس را مي سازند. اجتماعي سيتم هاي هاورس در اطراف مغز استخوان بافت استخواني متراکم را به وجود مي آورد. در بافت اسفنجي سلول ها به صورت نامنظم کنار هم قرار دارند و تيغه هايي از ماده زمينه استخواني بين آنها وجود دارد و مغز استخوان ، حفره هاي بين اين تيغه ها را پر مي کند.

 

مفصل ها

مفصل ها محل اتصال استخوان ها به هم هستند. بين دو استخوان مايعي به نام مايع مفصلي قرار دارد. اين مايع لغزيدن دو استخوان را در مجاورت يکديگر آسان مي کند. انتهاي استخوان ها غضروفي است. غضروف از استخوان نرم تر است و حرکت را در محل مفصل ها آسانتر مي کند. بعضي مفصل ها از نوع گوي و کاسه هستند مانند محل اتصال ران به نيم لگن و بعضي مفصل ها لولايي هستند مانند مفصل زانو. رباط ها استخوان ها را در محل مفصل ها به هم متصل نگه مي دارند. رباط ها حرکت استخوان ها را در محل مفصل محدود مي کنند.

فوايد ورزش و نرمش
ورزش باعث مي شود انسان از مزيت هاي زير بهره مند شود:
داشتن ماهيچه هاي قوي
توانايي انجام کارهاي بدني به مدت طولاني تر
دارا بودن با قابليت انعطاف زياد
داشتن وزن متعادل
داشتن دستگاه تنفسي کارآمد
داشتن دستگاه گردش خون کارآمد

 

حرکت گياهان

گياهان دو نوع حرکت دارند
1) حرکتهاي غيرفعال مانند بازشدن هاگدان، پراکده شدن هاگ ها و بازشدن ميوه ها
2) حرکتهاي فعال که در اين گونه حرکتها محرک هاي بيروني مانند نور و نيروي جاذبه و غيره دخالتي ندارند.
چنين حرکتهايي حرکت هاي خود به خودي نيز ناميده مي شود. بعضي ديگر از حرکات گياه در اثر محرک هاي بيروني انجام مي شوند. اين نوع حرکات، حرکات القايي ناميده مي شوند.

 

سؤالات
1 – کلسيم در کدام بخش از سلول هاي ماهيچه اي ذخيره مي شود؟

الف) ميوفيبريل
ب) سارکولم
ج) شبکه آندوپلاسمي
د) سارکوپلاسم

 

2 – انقباض ماهيچه در صورتي که طول ماهيچه تغيير کند چه نام دارد؟

الف) تونوس ماهيچه اي
ب) سارکولم
ج) انقباض ايرومتريک
د) انقباض ايزوتونيک

 

3 – پاسخ اندامهاي در حال رويش گياه به مواد شيميايي چه نوع حرکتي است؟

الف) حرکت القايي
ب) حرکت تنجشي
ج) حرکت غيرفعال
د) حرکت تاکتيکي

 

4 – کداميک در تندتر و کندتر کردن حرکت ماهي ها نقش دارد؟

الف) باله دمي
ب) باله هاي سينه اي
ج) باله هاي پشتي و مخرجي
د) بادکنک شنا

 

5 – کداميک حرکت استخوان ها را در محل مفصل ها محدود مي کند؟

الف) سيستم هاورس
ب) مايع مفصلي
ج) غضروف
د) رباط

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:43 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

لیزوزوم

لیزوزوم       Lysosome

 


لیزوزوم ها   (Lysosome)لیزوزوم

هر یاخته یوکاریوتی دارای گروهی از اندامک‌های سیتوپلاسمی به نام لیزوزومهاست که عمل اصلی آنها گوارش درون یاخته‌ای و برون یاخته‌ای است. لیزوزوم‌ها کیسه‌های محتوی آنزیمهای هیدرولاز اسیدی یک غشایی هستند. غشای لیزوزوم شبه غشای پلاسمایی است ولی مقدار لیستسن آن زیادتر و ضخیم‌تر از غشای میتوکندری است و قابلیت تلفیق با غشاهای دیگر از جمله وزیکول‌های آندوسیتوزی را دارد که علت آن زیاد بودن لیپیدهای غشایی است.

لیزوزومها در سلولهای گیاهی ، جانوری و تک سلولی‌ها وجود دارند. باکتریها لیزوزوم ندارند. لیزوزومها را در حکم کیسه‌های خودکشی و یا نارنجک درون سلولی می‌نامند که تخریب غشای آن می‌تواند موجب تجزیه مواد و اجزای درون سلول و در نتیجه لیزوزومها از غشا و ماده زمینه حاوی آنزیمهای مختلف تشکیل شده است.

آنزیمهای لیزوزومی

آنزیمهای لیزوزومی عمل هیدرولازی داشته و ساختمان گلیکوپروتئینی دارند. این آنزیمها در PH اسیدی فعالند و PH مناسب عمل آنها حدود 4.5 تا 5 است. در لیزوزوم انواع مختلفی از آنزیمهای هیدرولازی وجود دارند که تعدادی از آنها عبارتند از:

  • آنزیمهای هیدرولیز کننده پروتئین‌ها شامل پروتئاز و پپتیدازها. مثل: کاتپسن ، کربوکسی پپتیداز A ، B ، C و گلوتافات کربوکسیلاز.
  • آنزیم‌های هیدرولیز کننده لیپیدها مانند استرازها، فسفولیپازها.
  • گلوسیدازها که بر روی مواد قندی اثر می‌گذارند. مثل: آنزیم آلفا 1 و 4- گلوکوزیداز، بتا گلوکوروینداز، آریل سولفاتاز A ، بتا گالاکتورونیداز و آلفا مانوزیداز.
  • آنزیم‌های هیدرولیزکننده اسیدهای نوکلئیک مانند: DNase ، RNase
  • فسفاتازها مثل اسید فسفاتاز ، فسفودی استراز ، فسفاتیدیک اسید فسفاتاز.

سنتز آنزیمهای لیزوزومی

سنتز آنزیمهای لیزوزومی با دخالت ریبوزومهای متصل به شبکه آندوپلاسمی و فرضیه پپتید نشانه است. گلیکوزیلاسیون این آنزیمها ضمن سنتز آنها در فضاهای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار انجام می‌شود و پردازش آنها نهایتا پس از انتقال به دستگاه گلژی صورت می‌گیرد. آنزیم‌های لیزوزومی دارای مانوز 6 - فسفات است که به عنوان نوعی نشانه برای انتقال آنها از شبکه آندوپلاسمی به دیکتیوزوم‌ها و سپس به لیزوزوم‌های اولیه است. مانوز 6-فسفات نشانگر یا علامت پروتئین‌های لیزوزومی است.

ساختار غشای لیزوزوم

مطالعات نشان می‌دهد که گلوکوپروتئین به مقدار زیاد در این غشاها وجود دارد. این پروتئین‌ها به شدت گلیکوزیله شده‌اند و بطور قابل توجهی در مقابل تجزیه توسط هیدرولازهای اسیدی ماتریکسی لیزوزوم مقاومند و لیزوزوها را به صورت یک مجموعه بسته نگه می‌دارد.

غشای لیزوزوم قابلیت تلفیق با سایر غشاها را دارد و از مقدار زیادی لیستین تشکیل شده است. غشای لیزوزوم بوسیله آنزیم‌های درون آن تا حدی گوارش می‌یابد. اما بطور دائم ترمیم می‌شود، این عمل نیاز به انرژی زیاد دارد و از آنجایی سلول مرده نمی‌تواند انرژی را تامین کند در نتیجه آنزیم‌های هیدرولازی درون لیزوزوم آزاد شده و سبب از بین رفتن اندامکها و خود سلول می‌شوند.

در غشای لیزوزوم پمپهای پروتئینی وابسته به ATP وجود دارند که با مصرف انرژی پروتون H+ را وارد لیزوزوم می‌کند تا محیط اسیدی با PH حدود 4.5 تا 5 ایجاد کرده و شرایط اسیدی برای آنزیم‌های هیدرولازی لیزوزوم فراهم و شیب PH را در غشای لیزوزوم برقرار نماید که نتیجه آن PH پایین‌تر از 5 در ماتریکس لیزوزوم است. از طرف دیگر تراکم یونهای H+ در مجاورت سطح درونی غشای لیزوزوم زیاد است و PH بسیار کاهش یافته و حتی تا حدود 2 می‌رسد و این PH پایین‌تر از PH مناسب برای فعالیت آنزیم‌های هیدرولازی لیزوزومی یعنی (PH (4 - 5 است. در نتیجه آنزیم‌های هیدرولازی لیزوزوم بر روی غشا خود تاثیر ندارند. یونها هم در این عمل محافظتی نقش دارند. سطح درونی لیزوزوم پوشش گلیکوپروتئینی دارد که از غشا محافظت می‌کنند.

عوامل مخرب غشای لیزوزوم

عوامل مختلفی سلامت و تمامیت غشای لیزوزوم را از بین می‌برد که عبارتند از:
 

·         عوامل مکانیکی: مثل ضربه ، لغزشها ، ارتعاشات و صوتهای موسقی

·         عوامل فیزیکی: مانند گرما و سرمای بیش از حد ، انجماد و گرم کردن مجدد

·         عوامل صوتی: صدای رعد و برق ، امواج ناشی از شکست دیوار صوتی

·         عوامل شیمیایی و هورمونی: افزایش CO_2 ، اکسیژن یونی ، سیلیس ، قلع و روی ، سموم

هورمونهای جنسی یا استروئیدها ، ویتامین‌های قابل حل در چربی ( A ، D ، E و K ) ، عده‌ای از آنتی بیوتیکها و برخی آنزیم‌های تجزیه کننده از عوامل شیمیایی مخرب غشای لیزوزوم هستند. کورتیزول نقش پایدارکننده غشای لیزوزوم را دارد.

       .          عوامل زیستی: مانند ویروسها ، عوامل روحی مانند تنش ، اضطراب ، شوک ، خستگی ، کار سنگین از عوامل مخرب غشای لیزوزوم هستند. آرامش روانی ، اکسیژن کافی و تغذیه مناسب از عوامل پایدارکننده غشای لیزوزوم می‌باشند.

انواع لیزوزوم

چهار نوع لیزوزوم در نظر گرفته می‌شود که اولی لیزوزوم اولیه و سه تای بعدی لیزوزوم ثانویه خوانده می‌شوند.

لیزوزوم اولیه

اندامکهای تک غشایی با ماده زمینه‌ای متراکم دارای آنزیم‌های هیدرولازی هستند که از بخش دور یا ترانس دستگاه گلژی مشتق شده ولی هنوز فعالیت آنزیمی خود را آغاز نکرده‌اند. لیزوزوم اولیه را پروتولیزوزوم نیز می‌گویند.

لیزوزوم ثانویه

این لیزوزومها عبارتند از هتروفاگوزوم ، اتوفاگوزوم ، اجسام باقیمانده و اجسام متراکم یا تلولیزوزوم.

هتروفاگوزوم: که به نام‌های هترولیزوزوم ، فاگولیزوزوم ، واکوئلهای هیدروفاژی یا واکوئلهای دگرخواری نیز نامیده می‌شوند. این لیزوزوم‌ها از تلفیق لیزوزومهای اولیه با وزیکولهای حاوی مواد برون سلولی مانند حفره‌های فاگوسیتوزی یل پینوسیتوزی یا اندوزوم ثانویه تشکیل می‌شوند. سپس موادبرون سلولی یا بیگانه بوسیله آنزیمهای هیدرولیزی لیزوزوم اولیه حذف می‌شود. برخی باکتریها از جمله باکتری جذام از عمل دگرخواری مصون می‌ماند و به خوبی در لیزوزوم ها زنده می ماند.

اتوفاگوزوم: که به نامهای لیزوزوم‌های اتوفاژیک ، اتولیزوزوم ، واکوئل خودخوار و سیتولیزوزوم نیز خوانده می‌شود. این نوع از لیزوزومها از تلفیق لیزوزومهای اولیه با واکوئل‌های حاوی مواد سلولس مانند میتوکندری ، میکروبادی‌ها و اندامک‌های پیر و فرسوده ایجاد می‌شوند.

گاهی قطعاتی از شبکه آندوپلاسمی، بخشی از سیتوپلاسم سلول را احاطه کرده ، با لیزوزوم اولیه ادغام می‌شود و به لیزوزوم ثانویه که همان اتوفاگوزوم است تبدیل می‌شود و آنزیم‌های آن مواد را تجزیه و هضم می‌کنند. تشکیل این لیزوزومها برای مبارزه با فقر غذایی، انجام تمایزهای ویژه مانند حذف برخی اندامک‌ها، حذف محتویات سلول برای تشکیل آوندهای چوبی و یا حذف بخشهای اضافی مانند حذف مجرای مولر در پرندگان، تحلیل رفتن دم در دوزیستان در هنگام دگردیسی صورت می‌گیرد.

اجسام باقیمانده یا لیزوزوم کرینوفاژی: چنانچه عمل گوارش در لیزوزوم‌های ثانویه کامل نباشد، اجسام باقیمانده تشکیل می‌شود. لیزوزوم‌های حاوی این اجسام باقیمانده را جسم باقیمانده یا لیزوزوم کرینوفاژی نیز می‌نامند که دارای شکل نامنظم است. کرینوفاژی پدیده‌ای که حذف ترشحی را امکان پذیر می‌سازد.

اجسام متراکم یا تلولیزوزوم: برخی از مواد آندوسیتوزی و اگزوسیتوزی در برخی وزیکولهای گوارشی باقی می‌مانند و اجسام متراکم یا تلولیزوزوم را تشکیل می‌دهند و اغلب فعالیت هیدرولاری ندارند.

نقشهای لیزوزوم

لیزوزوم‌ها اعمال متفاوتی انجام می‌دهند که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.

گوارش درون سلولی: مواد گوناگون به روش‌های فاگوسیتوزی و اتوفاژی به لیزوزوم‌ها می‌رسند. گوارش آنها توسط آنزیم‌های لیزوزومی درون لیزوزومها صورت می‌گیرد و مواد حاصل از گوارش با عبور از غشای لیزوزوم به سیتوزول می‌رسند و مسیر سوخت و ساز خود را می‌گذرانند.

گوارش برون سلولی: برای مثال سلولهای استخوان خوار (استئوکلاستها) که در مغز زرد استخوان قرار دارند با آزاد کردن هیدرولازهای لیزوزومی موجب تخریب سلولهای استخوانی می‌شوند.

دخالت در تمایز سلولی و از بین بردن اندامکها

دخالت در پدیده اتولیز و مبارزه با فقر غذایی

دخالت در ایمنی سلولها: لیزوزومها باکتریها و ویروسهای وارد شده به سلول را توسط آنزیمهای خود تخریب می‌کند و از بین می‌برد.

تجمع مواد سمی از جمله جیوه در لیزوزومها

لیزوزومهای گیاهی با داشتن آنزیم های مختلف از جمله آلفا آمیلاز ، نوکلئازها در گوارش درون سلولی و برون سلولی و فرآیندهای رشد و نمو دخالت دارند.

lysosomelysosome

A membrane-bounded organelle, found in the cytoplasm of eukaryotic cells, which contains digestive enzymes. It acts as the "garbage disposal" of the cell by breaking down cell components that are no longer needed as well as molecules or even bacteria that are ingested by the cell. The interior of a lysosome is strongly acidic, and its enzymes are active at an acid pH. Lysosomes are found in all eukaryotic cells, but are most numerous in disease-fighting cells, such as leukocytes (white blood cells).

Some human diseases are caused by lysosome enzyme disorders. Tay-Sachs disease, for example, is caused by a genetic defect that prevents the formation of an essential enzyme that breaks down ganglioside lipids. An accumulation of undigested ganglioside damages the nervous system, causing mental retardation and death in early childhood.


Details of function and structure

 

Lysosomes break down cellular waste products, fats, carbohydrates, proteins, and other macromolecules into simple compounds, which are then returned to the cytoplasm as new cell-building materials. To accomplish the tasks associated with digestion, the lysosomes use some 40 different types of hydrolytic enzymes, all of which are manufactured in the endoplasmic reticulum and modified in the Golgi apparatus. Lysosomes are often budded from the membrane of the Golgi apparatus, but in some cases they develop gradually from late endosomes, which are vesicles that carry materials brought into the cell by a process known as endocytosis.

Like other microbodies, lysosomes are spherical organelles contained by a single layer membrane, though their size and shape varies to some extent. This membrane protects the rest of the cell from the digestive enzymes contained in the lysosomes, which would otherwise cause significant damage. The cell is further safeguarded from exposure to the biochemical catalysts present in lysosomes by their dependency on an acidic environment. With an average pH of about 4.8, the lysosomal matrix is favorable for enzymatic activity, but the neutral environment of the cytosol renders most of the digestive enzymes inoperative, so even if a lysosome is ruptured, the cell as a whole may remain uninjured. The acidity of the lysosome is maintained with the help of hydrogen ion pumps, and the organelle avoids self-digestion by glucosylation of inner membrane proteins to prevent their degradation.

 

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:39 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

دستگاه گلژی

دستگاه گلژی    Golgy

 


دستگاه گلژی، از کیسه‌ها و واکوئلهای پهن محدبی تشکیل شده که بطور موازی روی هم چیده شده‌اند. منحنی بودن کیسه‌های تشکیل دهنده دستگاه گلژی باعث می‌شود که این ارگانل از نظر شکل ظاهری دارای یک سطح محدب (cis) و یک سطح مقعر (Trans) باشد. در سال 1898 کامیلوگلژی یاخته شناس 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 آنرا دستگاه شبکه‌ای درونی نامید. این مجموعه بعدها به افتخار گلژی، دستگاه گلژی نامیده شد. گلژی معمولا در بالای هسته قرار دارد، ولی جایگاه آن در سلولهای مختلف ممکن است متفاوت باشد. وظیفه گلژی شرکت در پروتئین سازی با همکاری شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار می‌باشد. پروتئینهای ساخته شده در شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار، توسط وزیکولهای حامل به دستگاه گلژی منتقل می‌گردند. چون وزیکولهای حامل به سطح محدب گلژی اتصال می‌یابند، سطح محدب گلژی را سطح سازنده نیز می‌نامند. در پروتئینهای منتقل شده به دستگاه گلژی، تغییرات زیر به عمل می‌آید.

  • دستگاه گلژی   golgyبریده شدن قطعات اضافی از مولکولهای اولیه
  • افزوده شدن مواد قندی
  • افزوده شدن سولفات
  • افزوده شدن فسفات
  • تغلیظ و بسته‌بندی

این تغییرات ضمن عبور از کیسه‌های متعدد گلژی انجام می‌گیرد و عقیده بر این است که کیسه‌های گلژی از نظر محتویات آنزیمی متفاوت‌اند.  پروتئینها پس از بدست آوردن فرم نهایی خود به صورت گرانولهای محصور شده در غشاء از سطح مقعر گلژی خارج می‌شوند. به همین دلیل سطح مقعر گلژی را سطح ترشحی نیز می‌نامند. 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.

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 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.

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. بین ساکولهای یک دیکتیوزوم سیتوزدل وجود دارد و توسط پروتئین‌های رشته‌ای و لوله‌ای به هم متصل شده‌اند. همه زیر لوله‌های پروتئینی که در سیترزول بین دو کیسه یا ساکول قرار دارند همسو هستند.

دیکتیوزوم

دیکتیوزوم واحد سازنده دستگاه گلژی است که از 3 تا 8 کیسه یا ساکول یا سیسترن تشکیل شده است. هر دیکتیوزوم دستگاه گلژی دارای سه سطح یا سه ناحیه است که عبارتند از : قطب محدب، ناحیه میانی و قطب مقعر.

ناحیه یا قطب محدب

این قطب به نام‌های مختلف از جمله سطح نزدیک، سطح تشکیل، سطح کروموفیل، سطح اسموفیل و سطح سیس (Cis) و غیره نامیده می‌شود. .  این بخش نزدیک به شبکه آندوپلاسمی و گاهی پوشش هسته‌ای قرار دارد و از راه حفره‌های گذر یا وزیکول‌های انتقالی با شبکه آندوپلاسمی ارتباط دارد و مواد از ناحیه Transition شبکه آندوپلاسمی به دستگاه گلژی می‌رسد. این سطح کروموفیل یا رنگ دوست است.

ساکول‌های جدید از این سطح بر روی ساکول‌های قدیم قرار می‌گیرند و به همین جهت سطح تشکیل نیز نامیده می‌شوند. غشاهای سیترناهای جدید نازک تر از قدیمی‌ها هستند. وزیکول‌های کوچکی به نام وزیکول‌های انتقالی یا حفره‌های گذر به عنوان ساختارهای انتقالی برای حمل مواد از شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار به گلژِی در منطقه سیس وارد عمل می‌شود. گاهی برخی وزیکولها از بخش سیس گلژی به شبکه آندوپلاسمی برگردانده می‌شوند.

ناحیه میانی:  چند کیسه یا ساکول دارد که بطور منظم وی هم قرار گرفته‌اند. تعداد این کیسه‌ها به نوع سلول بستگی دارد و اغلب نزدیک به 5 است.

ناحیه یا قطب مقعر:  به نام‌های سطح ترشح ، سطح گود یا کاو، سطح بلوغ، منطقه ترانس، سطح کرموفوب یا رنگ گریز نیز خوانده می‌شود. این سطح دور از شبکه آندوپلاسمی و در مجاورت کیسه‌های ترشحی و گرانولهای ذخیره‌ای قرار دارد و مواد از این طریق از گلژی خارج می‌شوند و با واسطه حفره گلژی به سوی بخشهای دیگر از جمله غشای سیتوپلاسمی می‌روند.

در این سطح ساکولها یا سیسترناهای قدیمی به صورت حفره یا وزیکول در می‌آیند که مواد ترشحی در آنها وجود دارد. حفره‌ها یا وزیکولهای ایجاد شده بوسیله کناره کیسه‌های دیکتیوزومی که از ناحیه ترانس خارج می‌شود دو نوع هستند، حفره‌های ساده و حفره‌ها یا وزیکول‌های پوشش دار.

حفره‌ها یا وزیکولهای ساده:  غشای آنها صاف و شبیه غشای ساکولها است.

حفره‌ها یا وزیکولهای پوشش‌دار: بر روی غشای آنها پروتئین از نوع کلاترین وجود دارد.

مجموعه دستگاه گلژی : مجموعه‌ای از چند دیکتیوزوم ( 4 یا 5 ) که بوسیله لوله‌های باریکی به هم متصل شده‌اند را دستگاه گلژی گویند. یک نظر این است که تمام دیکتیوزوم‌های سلول با یکدیگر ارتباط دارند و مجموعه آنها یک دستگاه گلژی را ایجاد می‌کند. در سلولهای گیاهی دیکتیوزوم‌ها اغلب از هم جدا هستند و در نتیجه چندین دستگاه گلژی وجود دارد.

در سلولهای جانوری دیکتیوزوم‌ها اغلب به هم پیوسته‌اند و یک دستگاه گلژی را تشکیل می‌دهند. در سلولهای گیاهی هنگام تقسیم سلول و تشکیل دیواره بین دو سلول تعداد دیکتیوزوم‌ها افزایش می‌یابد. در سلولهای جامی شکل پوشش روده هنگام گوارش دیکتیوزومها افزایش می‌یابد.

ترکیب شیمیایی دستگاه گلژی

اساس ترکیب شیمیایی دستگاه گلژی فسفولیپو پروتئینی است. این دستگاه حاوی پلی سارکاریدها، مواد قندی مثل گلوکز آمین، گالاکتوز، گلوکز، مانوز و فوکوز هستند. آنزیم‌هایی در بخشهای مختلف دیکتیوزوم وجود دارد. نظیر ویتامین پیروفسفاتاز، فسفاتازهای اسیدی، نوکلئوتید آدنین دی‌نوکلئوتید فسفاتاز، گلوکز 6 - فسفاتاز و NADH - سیتوکروم رداکتاز که دو تای آخر از آنزیم های شاخص شبکه آندوپلاسمی می باشند و حضور آنها در گلژی که در قسمت لبه‌های متورم کیسه قرار دارند نشانه ارتباط شبکه آندوپلاسمی و دیکتیوزوم است. یکی از عمده‌ترین و شاخص‌ترین گروه آنزیمی بخش گلژی گلیکوزیل ترانسفرازها هستند که با انتقال قندها به پروتئین‌ها و به لیپیدها موجب تشکیل گلیکوپروتئین و گلیلو لیپید می‌شوند. ضمنا آب ، مواد معدنی و گلیکوپروتئین از دیگر ترکیبات شیمیایی گلژی هستند.

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 دستگاه گلژی   golgy

این دستگاه اعمال زیاد و مهمی را انجام می‌دهد و از آن به پلیس راه سلول یاد می‌کنند. اعمال آن را به صورت موردی 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 موسیلاژها و مواد ژله‌ای با زیر بنای پلی ساکاریدهای اسیدی بویژه در سلولهای گیاهی
  • دخالت در تولید و ترشح پولک و پوشش سیلیسی سطح جلبکها
  • 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 می‌باشند.

Golgi apparatus golgy

Also known as the Golgi body or Golgi complex, a collection of vesicles and folded membranes in a cell, usually connected to the endoplasmic reticulum (ER). It stores and later transports the proteins manufactured in the endoplasmic reticulum. It is named after the Italian histologist Camilio Golgi (1844–1926).

Found universally in both plant cells and animal cells, the Golgi apparatus is typically comprised of a series of five to eight cup-shaped, membrane-covered sacs called cisternae that look something like a stack of deflated balloons. In some unicellular flagellates, however, as many as 60 cisternae may combine to make up the Golgi apparatus. Similarly, the number of Golgi bodies in a cell varies according to its function. Animal cells generally contain 10 to 20 Golgi stacks per cell, which are linked into a single complex by tubular connections between cisternae. This complex is usually located close to the cell nucleus.

The Golgi apparatus is particularly well developed in cells that produce secretions, e.g., pancreatic cells producing digestive enzymes.

There is no connection to Golgi cells, which are types of neurons (nerve cells) within the central nervous system.


How does the Golgi apparatus form?

There are different schools of thought concerning the formation of the Golgi apparatus. According to the vesicular shuttle model, the Golgi apparatus is an architectural structure that cannot be made from scratch. Insteady, newly-made proteins are packaged in the rough ER and are sent for further processing to a pre-existing structure (the Golgi) that is made up of different compartments.

Opposing this is the cisternae maturation model which argues that the Golgi apparatus does indeed make itself from scratch. In this view, packages of processing enzymes and newly made proteins that originate in the ER fuse together to form the Golgi. As the proteins are processed and mature, they create the next Golgi compartment.

Intriguing new data suggest that perhaps neither model is completely correct. This will likely lead to yet another hypothesis.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:38 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

ریبوزوم

ریبوزوم       Ribosome

 


ریبوزوم‌ها    (Ribosomes)ریبوزوم ها از دو زیر واحد بزرگ و کوچک ساخته شده اند. ریبوزوم در پروکاریوت ها کوچکتر از یوکاریوت ها می باشد. همچنین ریبوزوم اندامک هایی مثل کلروپلاست و میتوکندری مانند ریبوزوم های پروکاریوتی کوچکتر از ریبوزوم های یوکاریوتی هستند.

ریبوزومها ذرات بسیار کوچک و متراکمی با ابعاد 15 تا 25 نانومترند که عمدتا از 7 rRNA و تعدادی پروتئین ساخته شده‌اند. از نظر ساختمانی از دو زیرواحد کوچک و بزرگ تشکیل شده‌اند که هر دو زیرواحد در هستک ساخته شده‌اند و جهت شرکت در پروتئین‌سازی به سیتوپلاسم منتقل شده‌اند. این اندامک ها را ذرات پالاد نیز می نامند. برای اولین بار کلود در سال 1941، به کمک تکنیک  اولترا سانتریفوگاسیون افتراقی موفق به جدا سازی ذراتی کوچکتر و سبکتر از میتوکندریها شد که ذراتی به قطر 500 تا 2000 میکرون و سرشار از RNA  بودند که از خرد شدن قطعات شبکه آندوپلاسمی ضمن اولترا سانتریفوگاسیون ایجاد می‌شوند.

انواع  ریبوزومها زمانی که ریبوزوم ها در حال پروتئین سازی نیستند، دو زیر واحد آن از هم جدا هستند. اما زمانی که پروتئین سازی آغاز میشود، دو زیر واحد به هم متصل می شودد.

  • ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی که در سیتوپلاسم یاخته‌های پروکاریوتی از نوع 70s  و در سیتوپلاسم یاخته های یوکاریوتی از نوع 80s یعنی بزرگتر و سنگین‌تر هستند.

  • ریبوزومهای چسبنده به غشای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار که این حالت تنها در یاخته‌های یوکاریوتی که شبکه آندوپلاسمی دارند، دیده می‌شود.  در این یاخته‌ها نسبت ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی به ریبوزمهای چسبیده به غشای شبکه بر حسب شرایط فیزیولوژیکی یاخته تغییر می‌کند و هر چه سنتز پروتئینهای ترشحی و  پروتئین های ساختمانی ویژه ای که در ساختمان غشای شبکه آندوپلاسمی، غشای کیسه‌های گلژی، لیزوزومها و پلاسمالم وجود دارند بیشتر باشد، نسبت ریبوزومهای چسبیده به غشای شبکه نیز بیشتر می‌شود. در سلول های  ترشح که آنزیمهای گوناگون را ترشح میکنند، تا 90 درصد ریبوزوم ها به شبکه آندو پلاسمی متصل هستند.  بر عکس در رتیکولوسیتها، بافتهای مریستمی گیاهان و یاخته‌های عصبی رویانی بیشتر ریبوزومها آزادند. در یاخته‌های هلا که نوعی یاخته سرطانی هستند تنها 15% ریبوزومها به غشای شبکه چسبیده‌اند.

  • ریبوزومهای موجود در اندامکهای مثل ریبوزومهای میتوکندری و ریبوزومهای کلروپلاستی: این ریبوزومها نیز تنها در یاخته‌های یوکاریوتی وجود دارند. ضریب ته نشینی آنها بر حسب گونه یاخته‌ها متفاوت است و به هر حال سبکتر و کوچکتر از ریبوزومهای سیتوپلاسمی یاخته مربوط هستند. از نظر ساخت و کار، حساسیت به آنتی بیوتیکها و بیش از آن ابعادشان به ریبوزومهای پروکایوتی شبیه‌اند.

نحوه قرار گیری ریبوزومها

ریبوزومهای سیتوپلاسمی، اندامکی و ریبوزمها چسبنده به غشای آندوپلاسمی می‌توانند به حالت منفرد (مونوزوم) یا به حالت چند تایی (پلی زوم) باشند. مجموع حدود 5 تا 80 ریبوزوم را که به مولکولی از mRNA چسبیده‌اند، پلی زوم نامند.  ریبوزومها تنها وقتی که به حالت پلی زوم باشند، سنتز پروتئین دارند. گاهی در سیتوپلاسم پلی زومها حالت مارپیچی یا حلزونی به خود می‌گیرند فراوانی این نوع پلی زومها در یاخته را نشانه نوعی اختلال در فرآیند سنتز پروتئین می‌داند.

تعداد ریبوزومها در یک یاخته

تعداد ریبوزمهای یک یاخته تا حدود پانصد هزار می‌رسد. این تعداد در یاخته‌های مختلف و نیز در شرایط مختلف زیستی و فیزیولوژیکی در یک یاخته تغییرات زیادی دارد. در یک یاخته باسیل کولی حدود ده هزار تا پانزده هزار ریبوزوم موجود است. در اغلب پروکاریوت ها حدود 10000، در یوکاریوتها بین 100000 تا 10000000 و در اووسیتها بیش از 12 10 ریبوزوم وجود دارد.

عمر متوسط ریبوزومها

عمر متوسط ریبوزومها در حدود 6 ساعت است. بنابراین بازسازی پیوسته آنها ضرورت دارد. سرعت بازسازی در یاخته های مختلف 10 تا 100 ریبوزوم در ثانیه است.   بازسازی ریبوزومها در یاخته‌های پروکاریوتی در سیتوپلاسم و بی‌تردید ضمن رونویسی از ژنهای rRNA و در یاخته‌های یوکاریوتی در ارتباط با هستک صورت می‌گیرد. ترکیبات بازدارنده رونویسی و همچنین سم آمانیتین که در قارچ آمانتیا وجود دارد این بازسازی را متوقف می‌کنند.

شکل ساختاری  ریبوزومها

ریبوزوم ها ازدو زیر واحد کوچک و بزرگ ساخته شده اند.  در باسیل کولی، بخش کوچک کشیده، خمیره و دارای قسمتی متراکم و پیچیده است. بخش کوچک در گودی سطح فوقانی بخش بزرگ قرار گرفته است. بخش کوچک در 3/1 طول خود دارای دندانه‌ای کوچک است و مقابل به دانه دارای قسمتی متراکم و پیچیده است. بخش کوچک در گودی سطح فوقانی بخش بزرگ قرار گرفته است و حدود 3/1 از حجم کل ریبوزوم را تشکیل می‌دهد. بخش بزرگ که 3/2 حجم کل ریبوزوم را شامل می‌شود دارای یک سطح گود و سه زایده است.

سطح مقعر جایگاه چسبیدن بخش کوچک ریبوزومی است. زواید بخش بزرگ انگشت مانند، کوتاه و در انتها مدورند. زایده میانی بزرگتر و زواید جانبی کوچکترند. بخش بزرگ ریبوزوم از نیم رخ حالتی شبیه صندلی را حتی با یک بخش پشتی و در جای دست دارد.

پروتئین سازی نقش اصلی ریبوزومها

پروتئینها از ماکرومولکولهای اساسی یاخته‌های هستند که بیش از نیمی از وزن خشک آنها را می‌سازند. در ساختار اندامکها و اجزای فعال یاخته‌ها یافت می‌شوند و در ساخت و کار آنها نقش بنیادی دارند. ماکرومولکهای پروتئینی از ترکیب اسیدهای آمینه با اتصالهای کووالانسی پپتیدی ایجاد می‌شوند. در بیوسنتز آنها از جمله ریبوزومها، RNA های پیامبر، RNA های ناقل و ... شرکت دارند. وقتی که ریبوزومها در سنتز پروتئینها فعال نیستند اغلب به صورت ذخیره‌ای از اجزای آزاد در سیتوپلاسم پراکنده‌اند.

بیوژنز ریبوزوم ها

ساخت یک ریبوزوم یوکاریوتی پدیده ای پیچیده است که بخش های مختلف یاخته در آن مشارکت دارند.  RNA های ریبوزومی از روی بخشی از DNA که دورن هستک قرار دارد، رونویسی می شوند.   پروتئین های ریبوزومی از روی RNA پیامبری ترجمه  می شوند که از روی بخش های دیگر DNA هسته ای رونویسی شده اند. در نهایت این پروتئین ها که در سیتوپلاسم ترجمه شده اند به هستک رفته و در ترکیب با rRNA ، زیر واحد های ریبوزومی را می ساند و این مجموعه دوباره به سیتوپلاسم برمی گردد.

تمام جانداران رونوشت های زیادی از ژن های rRNA دارند. این تکرار ها در یوکاریوت ها بسیار بیشتر است.

ribosome

A tiny organelle that is the site of protein synthesis (protein translation) in the living cell. Ribosomes are complex, bead-like structures composed of about 40% protein and 60% ribosomal RNA (rRNA). In eukaryotes, ribosomes are made of four strands of RNA and are often attached to the membranes of the endoplasmic reticulum to form rough ER. In prokaryotes, they are made of three strands of RNA and occur free in the cytoplasm.

Eukaryote ribosomes are produced and assembled in the nucleolus. Three of the four strands are produced there, but one is produced outside the nucleolus and transported inside to complete the ribosome assembly. Ribosomal proteins enter the nucleolus and combine with the four strands to create the two subunits that will make up the completed ribosome. The ribosome units leave the nucleus through the nuclear pores and unite once in the cytoplasm. Some ribosomes will remain free-floating in the cytoplasm, creating proteins for the cell's use. Others will attach to the endoplasmic reticulum and produce the proteins that will be "exported" from the cell.

Protein synthesis requires the assistance of two other RNA molecules. Messenger RNA (mRNA) provides instructions from the cellular DNA for building a specific protein. Transfer RNA (tRNA) brings the protein building blocks, amino acids, to the ribosome. Once the protein backbone amino acids are polymerized, the ribosome releases the protein and it is transported to the Golgi apparatus. There, the proteins are completed and released inside or outside the cell. For more details of the role played by ribosomes in protein synthesis, see protein translation.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:37 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

شبکه اندروپلاسمی

شبکه آندوپلاسمی  Endoplasmic Reticulum 

 

      شبکه آندوپلاسمی زبر و نرم. بخش زبر که بیشتر نزدیک به هسته و بخش خارجی سلول قرار دارد بیشتر به کار ساخت پروتئین می آید. اما شبکه آندوپلاسمی صاف که بیشتر در میانه های سول است بیشتر در ساخت چربی ها و همچنین سم زدایی اهمیت دارد.         

شبکه آندوپلاسمی را می توان به عنوان شبکه وسیعی در نظر گرفت که سیتوپلاسم را به دو بخش اصلی تقسیم می کند. یک قسمت در داخل غشاء ها قرار می گیرد و بخش دیگر خارح از آن که به ماده زمینه ای  سیتوپلاسم یا سیتوزول موسوم است. در سال 1945 برای اولین بار به کمک میکروسکوپ الکترونی شناسایی شد و در نهایت در سال 1964 توسط آنشلیم نامگذاری شد. شبکه آندوپلاسمی متشکل از کیسه ها و لوله‌های درهم پیچیده‌ای است که در سراسر سیتوپلاسم پراکنده هستند و 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. می توان گفت که درنواحی میانی سیتوپلاسم، شبکه آندوپلاسمی بیشتر از نوع صاف و حفره ای است و در مجاورت هسته و بخش های خارجی سیتوپلاسم بیشتر از نوع دانه دار است.  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 تبدیل کرده و این مواد  بعد از بسته بندی در وزیکول ها بصورت اگزوسیتوز از سلول خارج می شوند.

شبکه آندوپلاسمی بزرگترین اندامک داخل سلولی محسوب می‌شود. فضای داخل شبکه آندوپلاسمی لومن نام دارد و این فضا که اغلب همگن است از ماده زمینه‌ای سیتوپلاسمی، تراکم کمتری دارد و می‌تواند وسیع شده و حفره‌هایی را بوجود آورد. فضای داخل شبکه آندوپلاسمی یا لومن با فضای بین دو غشایی هسته نیز ارتباط دارد.

غشای خارجی هسته با شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار ارتباط دارد. غشای شبکه آندوپلاسمی شباهت زیادی به غشای سیتوپلاسمی دارد. با این اختلاف که ضخامت کمتری دارد و مقدار پروتئین آن بیشتر از مقدار لیپید است. استخراج لیپیدهای غشای پلاسمایی موجب در هم ریختن ساختمان پلاسمالم می‌گردد. ولی استخراج لیپیدهای غشای شبکه آندوپلاسمی موجب درهم ریختن آن نمی‌شود. نکته دیگر این که در پروکاریوت ها و همچنین گویچه های قرمز خونی که غشاء هسته وجود ندارد، شبکه آندوپلاسمی هم در سیتوپلاسم دیده نمیشود.

انواع شبکه آندوپلاسمی دو نوع شبکه آندو پلاسمی. شبکه آندوپلاسمی صاف و شبکه آندوپلاسمی زبر

شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار یا خشن   (Rough ER)

دانه‌های متصل به RER ریبوزومها هستند. این بخش در سنتز پروتئین بخصوص پروتئینهای ترشحی و در پردازش بعدی آن شرکت دارند. سلولهای ترشحی جانوران شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار توسعه یافته‌ای دارند ولی در سلولهای گیاهی این شبکه گسترش کمتری دارد. در مجاورت هسته و بخشهای خارجی سیتوپلاسم یا مجاور غشای سیتوپلاسمی شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار بیشتر وجود دارد.

شبکه آندوپلاسمی صاف یا نرم  (Smooth ER)

این شبکه فاقد ریبوزوم بوده، ادامه شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار است. در نواحی میانی سیتوپلاسم شبکه آندوپلاسمی صاف و حفره‌ای بیشتر است. از وظایف شبکه آندوپلاسمی صاف می‌توان ‌توان سنتز چربیها، هیدرولز گلوکز- 6 فسفات و متابولیسم گزنوبیوتیکها یا مواد آلی خارجی مانند حشره کشها را نام برد.  در سلولهایی که متابولیسم چربیها در آن روی می‌دهد، مثل سلول های عضلانی، شبکه آندوپلاسمی صاف گسترش بیشتری دارد.

شبکه سارکوپلاسم

نوع تخصص یافته شبکه آندوپلاسمی در سلولهای عضلانی را شبکه سارکوپلاسمی می نامند که در تنظیم یون کلسیم درون سلولهای ماهیچه ای شرکت می‌کند. در حالت انبساط عضله یونهای کلسیم درون شبکه سارکوپلاسم ذخیره و در هنگام انقباض، وارد سیتوپلاسم سلول عضلانی می‌گردد و در نهایت انقباض عضله را موجب می گردد.

عوامل موثر در اتصال ریبوزومها به شبکه آندوپلاسمی اتصال ریبوزوم ها به شبکه آندوپلاسمی به دلیل وجود گلیکو پروتئین هایی به نام ریبوفورین و همچنین پیوند های الکتروستاتیک و همچنین زنچیره های پپتیدی در حال تشکیل توسط خود ریبوزوم ها است.

  • وجود گلیکوپروتئین خاصی به نام ریبوفورین I و :II این گلیکو پروتیئن به عنوان گیرنده ریبوزوم در غشای شبکه آندوپلاسمی قرار دارد. ریبوفورین علاوه بر اتصال به زیر واحد بزرگ ریبوزوم نقش آنزیمی نیز دارد. ریبوفورین در عرض غشای شبکه آندوپلاسمی قرار دارد که سمت سیتوزولی آن جایگاه اتصال زیر واحد بزرگ ریبوزوم است و سمت لومنی آن فعالیت آنزیمی دارد.

  • وجود پیوندهای الکتروستاتیک بین زیر واحد بزرگ ریبوزوم با غشای RER : بارهای مثبت مثبت پروتئینهای موجود در غشا شبکه آندوپلاسمی با بارهای منفی گروههای فسفات موجود در rRNAهای زیر  واحد بزرگ ریبوزوم پیوند الکتروستاتیکی برقرار می‌کنند. محلولهای غلیظ نمکی این نیروها را خنثی و موجب جدا شدن ریبوزومها از RER می‌شود.

  • زنجیره‌های پپتیدی در حال تشکیل بوسیله ریبوزومها: این مهمترین عامل اتصال ریبوزوم به شبکه آندوپلاسمی است. زنجیره پلی پپتید در حال تشکیل بوسیله ریبوزوم با واسطه پپتید نشان از جایگاه ویژه‌ای به فضای درونی یا لومن شبکه آندوپلاسمی نفوذ می‌کند و موجب برقراری اتصال ریبوزوم با غشای شبکه آندوپلاسمی می‌شود.

چگونگی سنتز پروتئینهای ترشحی

هم ریبوزومهای آزاد و هم انواع متصل به شبکه آندوپلاسمی در سنتز پروتئین    وارد می شوند. ریبوزومهای آزاد، بیشتر پروتئینهای سیتوزولی و پروتئینهای متعلق به اندامکها (بجز لیزوزوم) را می‌سازند. از طرفی بخش عمده بیوسنتز پروتئینهای انتیگرال غشایی، پروتئینهای ترشحی و پروتئینهای لیزوزومی بوسیله ریبوزومهای متصل به شبکه آندوپلاسمی صورت می‌گیرد. این پروتئینها در انتهای N زنجیره پلی پپتیدی خود واجد توالی هیدروفوبی شامل 13 تا 36 آمینو اسید هستند که پپتید نشانه نامیده می شوند و نقش مهمی در هدایت پروتین به سمت خارج سلول دارد.

چگونگی سنتز یا ساخت پروتئین های ترشحی در سلول های یوکاریوتی. بطور کلی مراحل آغازی بیوسنتز پروتئینهای ترشحی، غشایی و لیزوزومی نیز بوسیله ریبوزومهای آزاد صورت می‌گیرد و زمانی که زنجیره پلی پپتیدی به طول 80 آمینو اسید ساخته شد و به محض آن که پپتید نشانه از ریبوزوم بیرون زد کمپلکس SRP به ریبوزوم وصل می‌شود و فرایند سنتز پروتئین را موقتاً مهار می‌کند. بعد از مهار موقتی سنتز پروتئین SRP  مجموعه  mRNA - ریبوزوم- زنجیره پلی پپتیدی  تازه ساخت را بر روی شبکه آندوپلاسمی هدایت می‌کند و خود با گیرنده ‌اش یعنی پروتئین داکینگ در شبکه آندوپلاسمی وصل می شود.

زیر واحد بزرگ ریبوزوم نیز به پروتئین اینتگرال غشایی ریبوفورین وصل می‌شود. در این هنگام با استفاده از انرژی که از هیدرولیز GTP به GDP و Pi آزاد می شود. SRP  از گیرنده‌اش جدا می‌شود و در این مرحله پروتئین داکینگ به از سر گیری مجدد سنتز پروتئین و همینطور عبور انتهای N  پلی‌پپتید در حال رشد از غشا به درون لومن ER کمک می‌کند.

پپتید نشانه اندکی بعد از ورود به لومن شبکه آندوپلاسمی بوسیله آنزیمی موسوم به سیگنال پپتیداز که در غشای شبکه آندوپلاسمی و در بخش لومنی مستقر است حذف می‌گردد. محصول ترجمه mRNA ترجمه mRNA پروتئین‌های ترشحی به صورت پری پرو پروتئین مانند پری پرو انسولین است که دارای پپتید نشانه است. بعد از حذف پپتید نشانه بوسیله سیگنال پپتیداز به پرو پروتئین مانند پرو انسولین تبدیل می‌شود که پس از پردازش و برش نهایی به پروتئین بالغ مانند انسولین تبدیل می‌شود. حذف پپتید نشانه که با تبدیل پری پرو پروتئین به پرو پروتئین انجام می‌گیرد در لومن شبکه آندوپلاسمی و بوسیله آنزیم سیگنال پپتیداز انجام می‌شود.

اعمال شبکه آندوپلاسمی

دخالت در متابولیسم قندها

آنزیم گلوکز 6 – فسفاتاز در سطح داخلی یا سطح لومنی غشای شبکه آندوپلاسمی قرار دارد و گروه فسفات را ازکربن شماره 6 گلوکز جدا میکنند. گلوکز را به فضای درونی شبکه و گروه فسفات را به سوی سیتوزول هدایت می‌کند. همچنین با وجود آنزیم گلیکوزیل ترانسفراز در شبکه آندوپلاسمی بخشی از گلیکوزیلاسیون پلی‌پپتیدها و لیپیدها در این محل صورت می‌گیرد.

دخالت در متابولیسم لیپیدها

عده‌ای از آنزیمهای سنتز کننده اسیدهای چرب در شبکه آندوپلاسمی بخصوص شبکه آندوپلاسمی صاف وجود دارد که تری گلیسریدها، گلیکولیپیدها و استروئیدها را می‌سازند. همچنین آنزیمهای تجزیه کننده چربیها نیز در ER وجود دارد.

دخالت در متابولیسم پروتئینها

در قسمت درونی شبکه آندوپلاسمی پپتیدازها وجود دارند. همچنین آنزیم اکسید کننده اسید آمینه مانند سرین اکسیداز شناخته شده است. مرحله اول گلیکوزیلاسیون یا انتقال الیگوساکاریدها به پروتئین در شبکه آندوپلاسمی صورت می‌گیرد. این شبکه با داشتن ریبوزوم در سنتز پروتئینها بخصوص پروتئینهای ترشحی نقش دارند. عمل افزودن سولفات به پروتئینها و یا لیپیدها در شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی صورت می‌گیرد.

دخالت در جابجایی مواد (ترکیبات قندی و پروتئینی)

عبور دادن زنجیره پلی پپتید در حال تشکیل به درون شبکه، پمپ کلسیم به درون شبکه، عبور دادن گلوکز به درون شبکه مربوط به انتقال عرضی می‌باشد. انتقال امواج الکتریکی درون سلولی با انتقال بار الکتریکی بخصوص در سلولهای عصبی و عضلانی.

عمل سم زدایی

با الحاق-UDB گلوکورونیک اسید به متابولیتهای سمی آنها را بی‌خطر می‌کند. سموم ابتدا بوسیله سیتوکوروم P_ 450  کبدی هیدروکسید می‌شود که به این ترتیب حلالیت آنها در فاز آبی بالا می‌رود. سپس به منظور دفع در کبد به اسید گلوکورونیک وصل می‌شود.

تجزیه هموگلوبین خون

شبکه آندوپلاسمی سلولهای کبدی در جداسازی گروه هم از گلوبین نقش دارد.

غیر اشباع کردن اسیدهای چرب

تبدیل مولکولهای آبگریز به مولکول‌های آب دوست، تغییر در استروئیدها و فعال کردن کارسینوژن‌ها از واکنشهای اکسیداسیون شبکه آندوپلاسمی است. یکی دیگر از اعمال شبکه آندوپلاسمی ذخیره مواد در شبکه سارکوپلاسمیک می‌باشد.

نقش های اختصاصی شبکه آندوپلاسمی در سلولهای گیاهی

  • دخالت در تشکیل پلاسمووسماتا: در مرحله تلوفاز، سلولهای گیاهی بخشهایی از شبکه آندوپلاسمی بین تعداد زیادی فراگموزوم قار می گیرد و محل های ارتباطی سلولهای گیاهی را فراهم می کند.
  • دخالت در ساخت و ترشح کالوز.
  • تشکیل میکروبادی، تشکیل مواد ترشحی در سلولهای ترشحی، محل رسوب مواد در دیواره آوند چوبی، دربرگرفتن استاتولیتها در سلولهای کلاهک ریشه از وظایف شبکه آندوپلاسمی سلولهای گیاهی است.

endoplasmic reticulum

An extensive network of membranes in the cell that extends from the cell membrane through the cytoplasm to the nuclear envelope. The membranes of the endoplasmic reticulum (ER) surround an inner cavity called the lumen and enclose a series of tubes and flattened membranous areas. The ER membranes actually attach to the cell membrane and the outer membrane of the nuclear envelope as well as the Golgi apparatus in the cytoplasm. The endoplasmic reticulum often makes up more than 10 percent of a cell's total volume.

There are two types of ER. Rough ER has large numbers of ribosomes attached to it and is where new proteins are assembled in the cell (see protein translation). Proteins made on the rough ER's ribosomes end up in other organelles or are sent out of the cell to function elsewhere in the body. A few examples of proteins that leave the cell (called secreted proteins) are antibodies, insulin, digestive enzymes, and many hormones. (Proteins made on free-floating ribosomes, by contrast, stay in the cytosol.)

Smooth ER has no ribosomes associated with it and has a very different function: it specializes in synthesizing lipids and also contains enzymes that break down harmful substances. Most cell types have very little smooth ER, but some cells, such as those in the liver, which are responsible for neutralizing toxins – contain lots of it.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:36 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

سلول (کامل)

سفري به درون سلول

ميکروسکوپ

براي ديدن اشياي بسيار ريز که با ذره بين ديده نمي شوند، از ميکروسکوپ استفاده مي کنيم. اولين ميکروسکوپ ها ، ميکروسکوپ هاي نوري بودند. ميکروسکوپ نوري مي تواند تصوير را 1000 برابر بزرگ کند. توانايي هر ابزار نوري به بزرگ نمايي و قدرت تفکيک آن بستگي دارد. قدرت تفکيک ميکروسکوپ الکتروني از ميکروسکوپ نوري به مراتب بيشتر است. با ميکروسکوپ الکتروني اندامک هاي سلول و حتي مولکول هاي بزرگي چون DNA و پروتئين ها قابل مشاهده است. زيست شناسان بيشتر از ميکروسکوپ الکتروني نگاره براي مشاهده سطح اجسام و از ميکروسکوپ الکتروني گذاره براي مشاهده ساختار دروني سلول استفاده مي کنند. اما بررسي سلول زنده با ميکروسکوپ الکتروني امکان پذير نيست. از اين رو براي مطالعه سلول زنده هنوز به ميکروسکوپ نوري نيازاست.

 

اندازه سلول

اندازه کوچکترين سلول ها بين 1 ميكرومتر تا 10 ميكرومتر10 است و اندازه بزرگترين آنها حدود 100 ميكروكتر است است. اندازه و شکل هر سلول به کار آن سلول بستگي دارد. مثلاً تخمک پرندگان حجيم است چون مقدار زيادي مواد غذايي در خود جاي داده است و يا سلول هاي عصبي و ماهيچه اي دراز هستند. اما اندازه سلول ها از حد معيني بزرگ تر و از حد معيني کوچکتر نمي شود. کوچکترين سلول بايد به اندازه اي باشد که بتواند DNA، پروتئين و اندامک هاي لازم براي زيستن و توليد مثل را در خود جاي دهد. عامل محدود کننده سلول نسبت به حجم است. سطح سلول بايد به اندازه اي باشد که بتواند به مقدار کافي مواد غذايي را از محيط بگيرد و مواد زايد را به محيط دفع کند. در مواردي که حجم سلول خيلي زياد باشد، سطح آن نمي تواند احتياجات حجم آن را برآورده کند.

 

سلول هاي پروکاريوتي

اين سلول ها ساختار ساده دارند. اندازه شان بين 2 تا 8 است. سلول پروکاريوتي هسته مشخص و سازمان يافته ندارد و DNA و پروتئين هاي همراه آن درون ناحيه هسته مانندي به نام ناحيه نوکلئوتيدي قرار گرفته اند. ناحيه نوکلئوتيدي غشا ندارد.
ريبوزوم ها با اطلاعاتي که از DNA مي گيرند، آمينو اسيدها را به هم متصل مي کنند و پلي پپتيد مي سازند . سيتوپلاسم سلول باکتري توسط غشاي پلاسمايي احاطه شده است. در بيشتر باکتري ها، ديواره اي نسبت به نام ديواره سلولي باکتريايي، اطراف غشاي پلاسمايي را فرا گرفته است. اين ديواره نقش حفاظت کننده دارد. در بعضي باکتريها روي ديواره سلولي را پوشش چسبانکي به نام کپسول احاطه کرده است. کپسول نيز نقش حفاظت کننده دارد و همچنين به باکتري کمک مي کند تا به سطح بچسبد. برآمدگي هاي مو مانند به نام پيلي نيز به چسبيدن باکتري به سطوح مختلف کمک مي کند. برآمدگي هاي بلند به نام تاژک با حرکت هاي خود باکتري را در محيط مايع پيرامون به جلو مي راند.

 

سلولهاي يوکاريوتي

سلول هاي يوکاريوتي از سلول هاي پروکاريوتي پيچيده تر هستند. اندامک هاي گوناگوني در سيتوپلاسم سلول هاي يوکاريوتي وجود دارد. بيشتر اندامک هاي درون سيتوپلاسم سلول هاي يوکاريوتي داراي غشا هستند مانند هسته، شبکه آندوپلاسمي، جسم گلژي، ميتوکندري، ليزوزوم و پراکسي زوم.
وجود اين غشاهاي درون سلولي اين امکان را به سلول مي دهد که فرآيندهاي متفاوت متابوليسمي که به وضعيت هاي متفاوتي نياز دارند، همزمان در آن انجام شوند. يکي ديگر از فوايد غشاهاي درون سلولي اين است که اين غشاها مجموعه مساحت غشاهاي سلول را به مقدار قابل توجهي افزايش مي دهند.

مقايسه اندامک هاي سلولهاي جانوري و گياهي

1) سانتريول که از اندامک هاي بدون غشا است در سلول هاي جانوري و گياهان ابتدايي مثل خزه ها و سرخس ها وجود دارد اما در گياهان پيشرفته ديده نمي شود. سانتريول ها در سازمان دهي ميکروتوبول ها، تشکيل دوک تقسيم و تشکيل تاژک و مژک نقش دارد.
2) سلول هاي جانوري ممکن است يک يا چند تاژک داشته باشند اما به جز سلول هاي جنسي نر بعضي از گونه هاي گياهي، سلول هاي گياهي تاژک ندارند.
3) سلول هاي گياهي معمولاً ديواره سخت و ضخيم سلولزي دارند که نقش محافظت کننده دارد. سلول هاي جانوري اين ديواره را ندارند. ديواره سلولي گياهان از رشته هاي سلولزي نازکي ساخته شده است که در سيماني از جنس پلي ساکاريدها و پروتئين قرار گرفته اند.
4) در سلول هاي گياهي اندامکي به نام پلاست وجود دارد که در سلول هاي جانوري يافت نمي شود. در کلروپلاست فتوسنتز روي مي دهد.
5) در بسياري از سلول هاي گياهي بالغ يک واکوئل مرکزي بزرگ وجود دارد که در خود آب و مواد شيميايي گوناگوني را ذخيره مي کند. علاوه بر اين ، واکوئل ها با جذب آب اضافي مي توانند به بزرگ شدن سلول کمک کنند.

 

ديواره سلولي گياهان

ضخامت اين ديواره 10 تا 100 برابر غشاي پلاسمايي است. اين ديواره چند لايه است که يکي از لايه ها بين سلولهاي مجاور مشترک است و لايه تيغه مياني نام دارد. اين لايه سلولهاي مجاوري را به هم مي چسباند. رويه تيغه مياني لايه اي به نام ديواره نخستين قرار گرفته است. در بعضي سلول ها روي ديواره نخستين ديواره ديگري به نام ديواره دومين رسوب مي کند. ديواره سلول هاي گياهي ضخيم است اما داراي منافذي است که از طريق آنها ارتباط سلولهاي مجاور برقرار مي شود . ماده زنده اي اين منافذ را پر مي کند که پلاسمودسم نام دارد. ديواره سلولي در بعضي نقاط نازک تر مي شود . اين نقاط لان نام دارند.

 

ساختار غشاهاي سلولي

 

غشاي پلاسمايي مواد درون سلول را از محيط پيرامون جدا مي کند. غشاي سلول نسبت به مواد تراوايي نسبي دارد يعني فقط به بعضي از مواد اجازه ورود يا خروج مي دهد و براي اين کار ساختار ويژه اي دارد.
بيشترين تعداد مولکول هاي غشا، مولکول هاي فسفوليپيدي هستند. اين مولکول ها که بخشي از آنها آب گريز و بخش ديگرشان آب دوست طوري در غشا قرار گرفته اند که سري در برابر آب و مواد محلول در آن ايجاد مي کنند. البته مولکول هاي آب چون خيلي کوچک هستند مي توانند به مقدار اندک از آن عبور کنند.
مولکول هاي پروتئيني نيز که در عرض غشا قرار دارند کانال ها يا منافذي را براي عبور مواد در غشا ايجاد مي کنند. اين کانال هاي پروتئيني تخصصي عمل مي کنند. بعضي از پروتئين هاي غشا ناقل هستند و موادي مانند يون ها را وارد سلول مي کنند.

 

ريبوزوم

ريبوزوم ها که از اجزاي بسيار ريز سلول هستند در سيتوپلاسم، ميتوکندري و کلروپلاست يافت مي شوند. وظيفه ريبوزوم ها مشارکت در پروتئين سازي است. هر ريبوزوم از دو بخش غيرمساوي ساخته شده است. هر دو اين بخش ها از جنس پروتئين و RNA هاي ريبوزومي هستند.

 

هسته

هسته مرکز تنظيم ژنتيک سلول يوکاريوتي است. DNA هسته فعاليتهاي سلول را رهبري مي کند. هسته توسط پوشش هسته احاطه مي شود. پوشش هسته از دو غشاي منفذدار تشکيل شده است. درون هسته از مايعي به نام شيره هسته پر شده است که DNA و پروتئين هاي متصل به آن، هستک و يا هستک ها و پروتئين هاي تشکيل دهنده اسکلت هسته اي در آن قرار دارند. هستک جاي بخشي از DNA و پروتئين هاي متصل به آن، RNA و پروتئين است و محلي است که ريبوزوم ها در آن ساخته مي شوند.

 

دستگاه غشايي دروني

گروهي از اندامک هاي يوکاريوتي از غشاهاي به هم مرتبط تشکيل شده اند. بعضي از اين غشاها به طور فيزيکي به هم پيوسته اند. در مجموع اين غشاها شبکه اي درون سيتوپلاسم تشکيل مي دهند که دستگاه غشايي دروني ناميده مي شود.

 

اندامک هاي دستگاه غشايي دروني

1 – شبکه آندوپلاسمي: دو نوع شبکه آندوپلاسمي وجود دارد : شبکه آندوپلاسمي زبر و شبکه آندوپلاسمي صاف. شبکه آندوپلاسمي زبر را از آن جهت زبر مي خوانند که دانه هاي ريبوزوم روي آن قرار گرفته اند.اين شبکه دو کار مهم انجام مي دهد، اول غشا سازي و دوم ساخت پروتئين هايي که قرار است به خارج از سلول ترشح شوند مثل پادتن ها، ريبوزوم هاي شبکه آندوپلاسمي زبر، پلي پپتيدهاي مولکول هاي پادتن را مي سازند. اين پلي پپتيدها در شبکه آندوپلاسمي کنار هم قرار مي گيرند و پادتن فعال حاصل مي شود. شبکه آندوپلاسمي صاف، شبکه به هم پيوسته اي از لوله ها و کيسه هاي غشار دار و بدون ريبوزوم است. يکي از مهمترين کارهاي شبکه آندوپلاسمي صاف گسترده اي وجود دارد که کار تنظيم قندي که از سلول هاي جگر به خون آزاد مي شود را انجام مي دهد. سم زدايي يعني تجزيه داروها و مواد شيميايي مضر، يکي ديگر از کارهاي اين شبکه است. همچنين ذخيره يون کلسيم ، توسط اين شبکه انجام مي شود.
2 – جسم گلژي : اين اندامک از کيسه هاي پهني که روي هم قرار گرفته اند تشکيل شده است. جنس اين کيسه ها از غشاهاست. اين کيسه ها به طور فيزيکي به هم پيوسته نيستند. مولکول هايي که توسط شبکه آندوپلاسمي توليد مي شوند، به وسيله وزيکول هاي انتقالي به دستگاه گلژي مي رسند. در دستگاه گلژي، اين مولکول ها دستخوش تغييرات شيميايي مي شوند و در نتيجه اين تغييرات، مولکو ها نشانه گذاري مي شوند و به نقاط مختلف سلول فرستاده مي شوند.
3 – ليزوزوم: اين اندامک توسط شبکه آندوپلاسمي زبر و دستگاه گلژي توليد مي شود. ليزوزوم کيسه اي است غشادار که داراي آنزيم هاي تجزيه کننده است. غشاي ليزوزوم، پيرامون قسمتي را فراگرفته است که آنزيمهاي گوارشي در آنجا ذخيره مي شود. بدين ترتيب قسمت هاي ديگر سيتوپلاسم از گزند آنزيم هاي گوارشي در امان مي مانند. ليزوزوم با پيوستن به واکوئل هاي غذايي، آنزيم هاي گوارشي را به درون واکوئل تخليه و محتواي درون واکوئل را تجزيه مي کنند. يکي ديگر از کارهاي ليزوزوم، بلع و گوارش اندامک هاي آسيب ديده يا پيرسلول است. ليزوزوم ها در نمو جنيني نيز نقش حياتي دارند.
4 – واکوئل ها: واکوئل ها کارهاي مختلفي انجام مي دهند. واکوئل مرکزي بزرگ در گياهان بالغ، با جذب آب به بزرگ شدن سلول گياهي کمک مي کند. همچنين مواد شيميايي حياتي يا فرآورده هاي دفعي حاصل از متابوليسم سلول را ذخيره مي کند. در بعضي گياهان واکوئل ها حاوي مواد سمي هستند. واکوئل هاي ضربان دار در آغازيان آب اضافي را از سلول جمع مي کنند. واکوئل هاي ضربان دار براي حفظ محيط دروني سلول حياتي هستند.

 

نحوه ارتباط اندامک هاي دستگاه غشايي دروني

پيوستگي هاي ساختاري مستقيمي بين پوشش هسته، شبکه آندوپلاسمي، زبر و شبکه آندوپلاسمي صاف برقرار است. مثلاً وزيکول انتقالي در شبکه آندوپلاسمي ساخته مي شود، بعد به جسم گلژي وارد مي شود و سرانجام به ليزوروم يا واکوئل تبديل مي شود.

 

کلروپلاست

کلروپلاست، انجام فتوسنتز را برعهده دارد و در گياهان و در بعضي از آغازيان، مانند جلبک ها يافت مي شود. غشاها فضاي دروني کلروپلاست را به سه قسمت تقسيم مي کنند. قسمت اول فضاي باريکي است که بين غشاي خارجي و دروني کلروپلاست وجود دارد. قسمت دوم، فضايي است که توسط غشاي دروني محصور شده است. اين قسمت توسط ماده سيالي به نام بستره پرشده است و در آن شبکه اي از لوله ها و قرص هاي غشادار توخالي وجود دارد. قسمت سوم، فضاي درون لوله هاي توخالي و قرص هاي غشايي است. اين قرص ها به صورت دسته هاي چندتايي روي هم قرار مي گيرند. هر دسته را يک گرانوم مي نامند. انرژي خورشيد در گرانوم ها به دام مي افتد.

 

ميتوکندري

اين اندامک تنفس سلولي را انجام مي دهد. طي اين عمل انرژي شيميايي غذاها به انرژي شيميايي مولکول سوختي سلول يعني ATP تبديل مي شود. ميتوکندري داراي دو غشا است. فضاي درون آن از دو قسمت تشکيل شده است. قسمت اول فضاي بين دو غشا است. قسمت دوم فضايي است که درون غشاي دروني است و توسط ماده سيال ماتريکس پرشده است. غشاي دروني بسيار چين خورده است. هر چين خوردگي يک تيغه به نام کريستا را به وجود مي آورد. کريستاها موجب افزايش سطح غشاي دروني مي شوند و باعث بالارفتن توانايي ميتوکندري در توليد ATP مي شوند.

 

ورود و خروج مواد

مواد به چند طريق به سلول وارد يا از سلول خارج مي شوند:
1 – انتشار: يعني حرکت ماده از جايي که تراکم آن بيشتر است به جايي که تراکم آن کمتر است. به عبارت ديگر ، اختلاف غلظت بين دو نقطه باعث انتشار مي شود. اکسيژن از طريق انتشار به سلول وارد و دي اکسيد کربن از طريق انتشار از سلول خارج مي شود.
2 – انتشار تسهيل شده: بعضي از مواد به کمک کانال هاي پروتئيني از عرض غشا مي گذرند. به اين نوع انتشار، انتشار تسهيل شده مي گويند.
3 – انتقال فعال: بعضي مواد بر خلاف شيب غلظت، از عرض غشاي سلول عبور مي کنند. سلول با مصرف ATP و توسط ناقل هاي پروتئيني اين عمل را انجام مي دهد. به اين نوع انتقال، انتقال فعال مي گويند.
4 – آندسيتوز: بعضي از سلولها ذرات بزرگ تر را به وسيله آندوسيتوز جذب مي کنند. موجودات تک سلولي مانند آميب به اين روش تغذيه مي کنند. اگزوسيتوز، عکس آندوسيتوز است.



اسمز:

اسمز نوعي انتشار است. آب از اين طريق به سلول وارد يا از آن خارج مي شود. به عبارت ديگر، انتشار آب از عرض يک غشاي داراي نفوذپذيري انتخابي، اسمز ناميده مي شود. اگر سلول جانوري را وارد آب خالص کنيم اين سلول با جذب آب باد مي کند و مي ترکد چون غشاي آن نازک و ظريف است. اما سلول هاي گياهي به دليل داشتن ديواره سلولزي در مقابل ترکيدن مقاومت مي کنند. يعني سلول گياهي باد مي کند، اما نمي ترکد به اين پديد تورژسانس (آماس) مي گويند. اگر سلول هاي گياهي تورم خود را از دست بدهند، گياه پژمرده مي شود. اين پديده پلاسموليز نام دارد.


سؤالات
1 – ريبوزوم ها در کجا ساخته مي شوند؟
الف) شبکه آندوپلاسمي زبر
ب) شبکه آندوپلاسمي صاف
ج) هسته
د) هستک

2- ليزوزوم ها توسط کدام قسمت از سلول توليد مي شوند؟
الف) شبکه آندوپلاسمي زبر و دستگاه گلژي
ب) شبکه آندوپلاسمي و دستگاه گلژي
ج) شبکه آندوپلاسمي زبر و هسته
د) شبکه آندوپلاسمي صاف و هسته

3 – کداميک از روشهاي انتقال ماده با مصرف انرژي همراه است؟
الف) انتشار تسهيل شده
ب) اسمز
ج) انتقال فعال
د) انتشار

4 – دي اکسيدکربن به کدام روش از سلول خارج مي شود؟
الف) انتشار
ب) انتشار تسهيل شده
ج) انتقال فعال
د) آندوسيتوز

5 – فضاي داخل غشاي دروني ميتوکندري با چه ماده اي پر شده است؟
الف) کريستا
ب) گرانوم
ج) بستره
د) ماتريکس

 

فصل چهارم
سازمان بندي سلول ها

جانداران پرسلولي
پيکر بعضي از جانداران که به آنها تک سلولي مي گوييم، فقط از يک سلول ساخته شده است. پيکر جانداران پرسلولي از بيش از يک سلول ساخته شده است و اين سلول ها با هم اتصال زيستي برقرار کرده اند. جانداراني را که پيکر آنها از چندين سلول کم و بيش همانند و متصل به هم ساخته شده است. اصطلاحاًً کلني مي نامند. در جانداران پرسلولي به علت پيچيدگي فرآيندهاي زيستي، سلول ها براي انجام وظايف خاص، اختصاصي شده اند. به اين فرآيند تمايز مي گويند. تمايز باعث تشکيل بافت هاي مختلف مي شود.

 

بافت هاي جانوري

مجموعه سلولهايي که در کنار هم قرار گرفته اند و هماهنگ با هم وظايف خاصي را انجام مي دهند، يک بافت را تشکيل مي دهند. بافت هاي اصلي مهره داران ، بافت پوششي، بافت پيوندي، بافت ماهيچه اي و بافت عصبي هستند.

 

بافت پوششي

اين بافت سطح بدن و سطح حفره ها و مجاري دروني بدن مانند دهان، معده، روده و رگ ها را مي پوشاند. سلولهاي پوششي بسيار به همديگر نزديک اند. در زير اين بافت، غشاي پايه وجود دارد که شبکه اي است از پروتئين هاي رشته اي و پلي ساکاريدهاي چسبناک، غشاي پايه بافت پوششي را به بافت هاي زيرين آن متصل نگه مي دارد.
بافت هاي پوششي يک لايه و يا چند لايه هستند. شکل سلول هاي بافت پوششي سنگفرشي، مکعبي يا استوانه اي است. بافت پوششي درون لوله هاي گوارشي و مري و پوست بدن ما از نوع سنگفرشي چند لايه است. سطح خانه هاي ششي و سطح دروني رگ هاي خوني از بافت پوششي سنگفرشي يک لايه پوشيده شده است. سطح بعضي از سلولهاي پوششي، ماده لزج و چسبناکي به نام موکوز ترشح مي کند. اين ماده در لوله تنفسي ذرات گرد و غبار را جذب مي کند. حرکت مژک هاي اين بافت، موکوز را با اين ذرات جذب شده، دائماً به سمت گلو مي راند.

 

بافت پيوندي

بين سلول هاي بافت پيوندي فضاي بين سلولي فراواني وجود دارد اين فضا توسط ماده زمينه اي پر مي شود. ماده زمينه اي که ممکن است مايع، ژله اي يا جامد باشد، توسط سلول هاي بافت پيوندي ترشح مي شود. شش نوع بافت پيوندي در بدن انسان يافت مي شود: 1) بافت پيوندي سست که در زير پوست وجود دارد و پوست را به ماهيچه هاي زيرين آن پيوند مي دهد. درون اين بافت رشته هاي پروتئيني کلاژن وجود دارد.
2 ) بافت چربي که وظيفه آن عايق کردن بدن، ذخيره انرژي و ضربه گيري است.
3) خون نيز نوعي بافت پيوندي است که مايع بين سلولي آن پلاسما است.
4 ) بافت پيوندي رشته اي که از رشته هاي به هم فشرده و کش سان ساخته شده است.
زردپي ها و رباط ها از اين بافت اند
5) غضروف مانند سراستخوان ها در محل مفصل، نوک بيني ، لاله گوش
6) استخوان سخت ترين نوع بافت پيوندي است و ماده بين سلولي آن شامل رشته هاي کلاژن و مواد کلسيم دار است.

بافت ماهيچه اي

سه نوع بافت ماهيچه اي در بدن مهره داران وجود دارد. بافت ماهيچه اي اسکلتي، بافت ماهيچه اي قلبي و بافت ماهيچه اي صاف. ماهيچه اي اسکلتي، رشته اي و سلول هاي بافت ماهيچه اي قلبي،منشعب هستند. بافت ماهيچه اي اسکلتي و قلبي مخطط (خط دار) هستند زيرا در آنها بخش هاي تيره و روشن وجود دارد. سلول هاي ماهيچه اي صاف خط دار نيستند. شکل سلول هاي اين بافت دوکي است. اين سلول ها به آهستگي منقبض مي شوند و انقباض خود را مدت بيشتري نگه مي دارند. ماهيچه هاي اندامي داخلي بدن که به طور غيرارادي کار مي کنند از اين نوع هستند.

 

بافت عصبي

بافت عصبي شبکه اي ارتباطي در بدن تشکيل مي دهد. سلول هاي بافت عصبي نورون نام دارند. هر نورون از يک جسم سلولي که هسته را در خود جاي داده است و تعدادي اجزاي رشته مانند، تشکيل شده است. رشته هايي که پيامهاي عصبي را به سمت جسم سلولي هدايت مي کنند، دندريت و رشته هايي که ، برعکس ، پيام عصبي را از جسم سلولي به سوي انتهاي رشته مي برند، آکسون نام دارند. درون اين بافت سلولهايي به نام نورو گليا يا سلول هاي پشتيبان وجود دارند که به تغذيه نورون ها کمک مي کنند و همچنين نقش عايق کننده دارند.

 

سازمان بندي سلولهاي گياهان

در برش ساقه و ريشه هاي گياهان علفي سه بخش مشاهده مي شود: روپوست، پوست و استوانه مرکزي.تقسيم سلولي گياهان فقط در مناطق مريستمي انجام مي شود. مريستم ها در نوک ساقه ها و شاخه هاي جانبي و نوک ريشه ها قرار دارند. بافتهاي گياهي شامل سه بافت اصلي روپوست ساقه ، بافت زمينه اي و بافت هاي هادي مي باشد.

 

1 – روپوست ساقه

بافت روپوست ، ساقه ، برگ ها ، ميوه ها و بخشهاي گل گياه را مي پوشاند. سلول هاي روپوستي ماده اي کوتيني به نام پوستک ترشح مي کنند. کوتين پلي مري از اسيدهاي چرب طويل است. پوستک از تبخير آب، حمله ميکروب ها و اثرسرما بر سلول هاي زيرين خود محافظت مي کند. سلولهاي نگهبان روزنه و کرک ها دو نوع سلول تمايز يافته ، روپوستي ساقه هستند.

2 – پوست ساقه

سلولهاي پوست بين روپوست و بافتهاي آوندي قرار گرفته اند. پوست شامل بافتهاي پارانشيمي، کلانشيمي و اسکلرانشيمي است. سلول هاي بافت پارانشيمي در فتوسنتز، ترشح، ذخيره مواد غذايي و آب دخالت دارند. پارانشيم فتوسنتز کننده ، کلرانشيم نام دارد. سلول هاي کلانشيمي با ديواره هاي ضخيم خود باعث استحکام و برافراشته ماندن ساقه ها مي شوند. سلولهاي بافت اسکلرانشيمي براي استحکام بخشيدن به گياه تمايز يافته ان. دو نوع سلول اسکلرانشيمي در گياهان يافت مي شود: فيبرها و اسکلرئيدها.

 

3 – مغز ساقه

مغز بسياري از ساقه هاي علفي از بافت پارانشيمي ساخته شده است. بخشي از مغز که در ميان دسته هاي آوندي قرار گرفته است، اشعه مغزي نام دارد.

 

4 – بافت هاي هادي

بافتهاي هادي همان آوندهاي چوبي و آبکشي هستند.
آوندهاي چوبي هدايت آب و مواد معدني (شيره خام) را از ريشه هاي گياه به برگها بر عهده دارند. ديواره سلولي سلولهاي آوند چوبي ضخيم و چوبي است. تراکئيدها و عناصر آوندي از انواع آوندهاي چوبي هستند. عناصر آوندي گشادتر از تراکئيدها هستند.
آوند آبکشي هدايت قندها و مواد غذايي را که در گياه ساخته مي شود(شيره پرورده) در سرتاسر گياه برعهده دارد. لوله هاي هدايت کننده در آوند آبکشي : لوله هاي غربالي ناميده مي شوند. به علاوه در مجاورت لوله هاي غربالي سلولهاي همراه قرار دارند. سلولهاي همراه داراي اندامک هستند و در آنها سنتز پروتئين و واکنش هاي متابوليسمي مورد نياز سلول هاي لوله غربالي انجام مي شود.

 

سؤالات
1 – رباط ها از چه نوع بافتي تشکيل شده اند؟

الف ) غضروف
ب) بافت چربي
ج) بافت پيوندي سست
د) باف پيوندي رشته اي

 

2 – سلول هاي بافت ماهيچه اي اسکلتي به چه شکل هستند؟

الف) استوانه اي
ب) رشته اي
ج) منشعب
د) دوکي

 

3 – سلولهاي نوروگليا در کدام بافت قرار دارند؟

الف) بافت ماهيچه اي
ب) بافت عصبي
ج) بافت پيوندي
د) بافت چربي

 

4 – سلول هاي بافت .... براي استحکام بخشيدن به گياه تمايز يافته اند.

الف) بافت پارانشيم
ب) بافت کلرانشيم
ج) بافت کلانشيم
د) بافت اسکلرانشيم

5 – کداميک از گزينه هاي زير از سلول هاي تمايز يافته روپوستي ساقه است؟

الف) فيبر
ب) آوند آبکش
ج) کرک
د) سلول هاي بنيادي

 


+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:33 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

اسکلت سلولی

اسکلت سلولی       Cytoskeleton

 

 اسکلت سلولی

سلول های یوکاریوتی دارای اشکال گوناگونی هستند. همچنین این سلول ها توانایی تغییر شکل را نیز دارا هستند. اندامک های داخلی خود را جابجا می کنند و می توانند از جایی به جای دیگر تغییر مکان دهند. این ویژگی ها به دلیل وجود شبکه در همی از رشته های پروتئینی است که در سیتوپلاسم به صورت شبکه سه بعدی درهم پیچیده‌ای قرار دارند و مجموعه آنها اسکلت سلولی نامیده می شود.نمای سه بعدی از اسکلت سلولی. اسکلت سلولی همانند داربست یا شبکه ای تو در تو ساختمان و شکل سلول را تعیین میکند. همچنین می تواند اندامک ها را در محل خود نگه دارد و در حرکت اندامک ها نیز موثر است.

در سال 1928 "کولتزف" برای اولین بار وجود یک ساختمان رشته ای منظم و سازمان یافته را در سیتوپلاسم اعلام کرد و چنین نتیجه گرفت که هر سلول دارای سیستمی مرکب از ترکیبات مایع و استکلت سختی است که شکل آن را به وجود می آورد.

یاخته‌های واجد هسته مشخص اشکال متنوعی دارند. در جانوران که دیواره یاخته‌ای وجود ندارد، شکل یاخته دائما تغییر می‌کند. اگر به یاخته‌های در زیر میکروسکوپ بنگرید آن را زنده و متحرک خواهید یافت. سیتوپلاسم به هر طرف جاری است میتوکندریها در جریان سیتوپلاسمی غوطه‌ورند. بخشهایی از غشاء پلاسمایی به بیرون یا داخل فرورفتگی دارد یا متورم شده است و این حفره‌ها به سمت بیرون یا داخل جدا می‌شوند و لبه‌های منظم تشکیل داده و تغییر شکل می‌دهند. در تمام این تظاهرات گوناگون یاخته‌های جانوری متحرک و زنده‌اند.

ساختار مولکولی  اسکلت سلولی

طی سالهای اخیر، مطالعات گسترده با میکروسکوپ الکترونی، ضمن تأیید فرضیه وجود اسکلت سلولی، روشن نمود که، سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی دارای ساختمان های اسکلتی شامل سه نوع رشته‌های پروتئینی است. میکروتوبول ها یا ریز لوله‌ها و میکروفیلامنت ها یا ریز رشته‌ها و همچنین  رشته‌های حد واسط این سه رشته را تشکیل می دهند. پژوهش های سال های اخیر نشان داده که ترکیباتی نظیر اکتین، میوزین، تروپومیوزین و مولکول های وابسته به آنها سازنده سه ساختار بالا می باشند. هم اکنون ضمن مطالعه با میکروسکوپ الکترونی ولتاژ بالا (HVEM)، وجود یک ساختمان شبکه ای کاملاً سازمان یافته به نام شبکه میکروترابکولار (Microtrabecular Lattice) در سیتوزول را تأیید کرده است. وظیفه پروتئینهای ضمیمه ای هم اتصال  بعضی از این رشته‌های به یکدیگر است. این پروتئین ها، بعضی رشته‌ها را به سایر ساختارهای سلولی مثل غشای پلاسمایی وصل می‌کنند.

میکروتوبول ها یا  ریز لوله‌ها میکروتوبول ها و میکروفیلامان ها از واحد هایی به نام توبولین ساخته شده اند.

ساختار اصلی میکروتوبول ها از پروتئین های اکتین غیر عضلانی است که به کمک مولکول های آلفا اکتین به غشاء سلولی متصل بوده و شکل سطحی سلول را ایجاد میکند. میکروتوبول ها ساختارهایی هستند که در سیتوزول تمام سلولهای یوکاریوتی از آمیب گرفته تا سلول گیاهان و جانوران عالی بجز گلبول های قرمز وجود دارند. جزئیات ساختاری ریز لوله‌ها در سلولهای موجودات مختلف بطور شگفت آوری یکسان است. ریز لوله ها، رشته های بلند و تو خالی هستند که درازی آنها به حد اکثر 200 میکرومتر می رسد. قطر خارجی آنها 25 نانومتر و قطر داخلی‌شان 15 نانو متر است.

هر ریزلوله از 13 زیر واحدساخته شده است. زیر بنای ساختاری هر کدام از آنها مولکول های پروتئینی است که توبولین نامیده می شوند و دیمری از دو مونومر آلفا و بتا توبولین می باشند. تنوع ریز لوله‌ها بیشتر به دلیل وجود پروتئینهای ضمیمه متفاوت در آنهاست و این پروتئینهای ضمیمه هستند که خصوصیات ویژه یک ریز لوله‌ها را تعیین می‌کنند.

یک خصوصیت کلیدی ریز لوله‌ها قطبیت آنهاست. در شرایط درون شیشه، دراز یا کوتاه شدن ریز لوله ها، با اضافه یا حذف شدن توبولین ها در دو انتهای ریز لوله صورت میگیرد.

نقش ریز لوله‌ها

ü      ریز لوله‌های اسکلت سلولی در ترابری مواد نقش مهمی دارند. انتقال ماکرومولکول های درون سلولی یکی از وظایف مهم ریز لوله ها می باشد.

ü      حرکت های سلولی مانند حرکت آمیبی و ایجاد پای کاذب و به طور کلی تبدیل سل به ژل. همچنین رفتار  هایی مانند آندوسیتوز و اگزوسیتوز

ü      ایجاد شکل سلول و استحکام دادن به آن. همین طور تغییر حالت های سلول مانند کشیدگی سلول های عدسی چشمو

ü       تشکیل سانتریول ها، دوک میتوز و میوز.

ü      ریز لوله ها خاستگاه اندامک های حرکتی سلول مانند تاژک و مژک هستند.میکروتوبول، میکروفیلامنت اکتین، فیلامنت های حد واسط

میکرو فیلامنت ها یا ریز رشته‌ها

ریز رشته‌ها که رشته‌های اکتین نیز خوانده می‌شوند زنجیره‌هایی به قطر هفت نانومتر هستند که در تمام سلولهای یوکاریوتی به وفور یافت می‌شوند. رشته‌های اکتین از واحدهای پروتئینی کروی به نام اکتین تشکیل شده‌اند که به صورت منظم به دنبال یکدیگر قرار گرفته‌اند. رشته‌های اکتین مانند ریز لوله قطبی هستند و سرعت اضافه و حذف شدن زیرواحدها در انتهای مثبت بیش از انتهای منفی است.

رشته‌های اکتین دستجات و شبکه‌های آکتینی را ایجاد می‌کنند. این رشته‌ها مانند ریز لوله‌ها در سلولهای مختلف ساختاری مشابه دارند و تنوع آنها به دلیل وجود پروتئینهای ضمیمه آنهاست.

یکی از مهمترین پروتئینهای ضمیمه میوزین است که در انقباض ماهیچه‌ای نقش دارد.  سیتوکالازین ب باعث کاهش حرکت درون یاخته‌ای بوسیله تاثیر بر آکتین می‌باشد.

اهمیت اکتین

نقش اکتین در ریز پرزهای سلولهای پوششی روده، حرکت آمیبی و فعال‌سازی پلاکتها و تقسیم سیتوپلاسم  و در نهایت عملکرد ماهیچه نقش دارد.

رشته های حد واسط

رشته‌های حد واسط، دسته سوم از رشته‌های پروتئینی اسکلت سلولی هستند قطر آنها 10 نانومتر است و ضخیمتر از رشته‌های اکتین و باریکتر از ریز لوله‌ها هستند.  

امروزه معتقدند که این رشته‌ها یکی از اجزای مهم ساختاری اکثر سلولها و بافتهای جانوری می‌باشند. این رشته‌های پروتئینی به مقدار زیاد در بافتهایی یافت می‌شوند که در معرض فشارهای مکانیکی قرار می‌گیرند. بنابراین یکی از نقشهای عمده آنها استحکام بخشیدن به بافتهاست.

رشته‌های حد واسط از نظر ساختاری

رشته‌های حد واسط از چند نظر بار ریز لوله‌ها و ریز رشته‌ها تفاوت دارند. از نظر ساختاری این رشته‌ها پلیمرهایی از پروتئینهای رشته‌ای هستند. در حالی که دو نوع رشته دیگر از زیر واحدهای کروی تشکیل شده‌اند.  انواع رشته‌های حد واسط بسته به نوع سلول زیر واحدهای ساختاری متفاوت دارند. در حالی که زیر واحدهای ریز لوله‌ها و اکتینها در انواع سلولها مشابهند. در مقایسه با ریز لوله‌ها و اکتینها که دایماً در حال تشکیل و تخریب هستند رشته‌های حد واسط پایدارترند و معمولا به صورت پلیمر باقی می‌مانند.  تفاوت دیگر این است که رشته‌های حد واسط قطبیت ندارند.

کراتینها یکی از مهمترین انواع رشته‌های حد واسط هستند که تا به حال 30 نوع  از آنها ساخته شده است. کراتینها عمدتاً در ساختارهایی مانند مو، پشم و ناخن ساخته می‌شوند و جایگاه آنها در سیتوپلاسم است. وجود رشته‌های کراتین در سلول باعث استحکام آنها می‌شود. یکی دیگر از رشته‌های حد واسط لامینها می‌باشند که ساختار صفحه‌ای بوجود می‌آورند.  جایگاه آنها در زیر غشای داخلی هسته است و برخلاف کراتینها ناپایدارند. زیرا در آغاز تقسیم میتوز تخریب و در پایان آن مجدداً تشکیل می‌شوند. لامینها، اسکلت هسته را بوجود می‌آورد.

 

cytoskeleton


A three-dimensional network of fibers, composed of filamentous protein, which runs throughout the matrix of living cells, providing a framework for organelles, anchoring the cell membrane, and providing a suitable surface for chemical reactions to take place. The cytoskeleton also provides the cell with motility – the ability of the entire cell to move around and for material to be moved within the cell.

Three main protein systems constitute the cytoskeleton. These are, in order of typical abundance:

  • Microfilaments

  • Intermediate filaments

  • Microtubules

Although the term "cytoskeleton" is well used and accepted, it unfortunately gives an impression of a rather static entity. In fact, however, all three constituents are dynamic structures: they constantly change shape through cycles of polymerization / depolymerization and interactions with other proteins. Each type of fiber looks and functions differently.

microfilament میکروفیلامنت
 

A linear assemblage of the protein actin; microfilaments, also called actin filaments, are one of three main components of the cytoskeleton. Microfilaments serve a number of functions. They:

  • form a band just beneath the cell membrane that

    • provides mechanical strength to the cell

    • links transmembrane proteins (e.g., cell surface receptors) to cytoplasmic proteins

    • anchors the centrosomes at opposite poles of the cell during mitosis

    • pinches dividing animal cells apart during cytokinesis;

  • generate cytoplasmic streaming in some cells;

  • generate locomotion in cells such as some leukocytes (white blood cells) and the amoeba;

  • interact with myosin ("thick") filaments in skeletal muscle fibers to provide the force of muscular contraction.

The microfilament is a single-stranded helix with each monomer rotated 166° with respect to neighboring subunits; this means that every 36 nanometers, or every 13 subunits, subunits eclipse each other at what appears to be a crossover.

Because actin subunits have polarity, so also do the microfilaments from which they are built. Traditionally, the ends of a microfilament have been referred to as "pointed" and "barbed," a nomenclature that arises from the resemblance of microfilaments decorated with fragments of myosin II to arrowheads in the electron microscope.

microtubule میکروتوبول
 

A slender, hollow, cylindrical filament found in the cytoskeleton of animal and plant cells. Microtubules not only provide a structural network within the cell's cytoplasm but also form a substrate on which other cellular chemicals can interact, are used in intracellular transport, and are involved in cell motility.

Composed of the protein tubulin, microtubules have a diameter of about 25 nanometers and a variable length that may be up to 1000 times as great as the diameter. They are built by the assembly of dimers of alpha tubulin and beta tubulin, growing at each end by the polymerization of tubulin dimers (powered by the hydrolysis of GTP) or shrinking at each end by the release of tubulin dimers (depolymerization). Both processes always occur more rapidly at one end, called the plus end, than the other, called the minus end.

 

intermediate filament فیلامنت های بینابینی
 

One of three major components of the cytoskeletons of eukaryotic cells. Intermediate filaments (IFs), are so called because, at 10 nanometers in diameter, they are typically intermediate in size between microfilaments and microtubules.

IFs, however, are different to microfilaments and microtubules in a number of fundamental respects. First, they tend to be more or less permanent structures in tissues such as skin and hair; in fact, in these non-living tissues IF proteins are almost the only protein. (Therefore, it is true, if somewhat prosaic, to say that beauty is only IF thick). In other cell types, IFs are modified by phosphorylation when they are required to be disassembled for example during cell division. Unlike the highly conserved actins and tubulins, more than 40 distinct IF proteins are encoded by a number of genes in mammalian cells. All IF proteins have a similar structure with a central helical rod domain and more variable head and tail domains.

The IFs can be divided into five major classes as follows:
 

class

name

tissue

i

acidic keratins

epithelia

ii

basic keratins

epithelia

iii

desmin

muscle

 

glial

glial cells and astrocytes

 

peripherin

peripheral neurons

 

vimentin

mesenchyme

iv

neurofilaments

neurons

v

lamins

nuclear envelopes

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:25 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

اشنایی با میکروسکپ

آشنایی با میکروسکوپ

 


نگریستن به  دنیای ریزتر ها و بسیار بزرگترها از آرمانهای بشر گذشته  بوده است. حواس ما تنها توانایی درک دامنه کوچکی از گستره هستی را دارد. همان طور که فقط می توانیم بخش کوچکی از طول موج های نوری را ببینیم. کشف میکروسکوپ برای مشاهده دنیای ریزترها، انقلابی در دنیای زیست شناسی به وجود آورد و نگاه ما را به جهان زیبایمان متفاوت ساخت. سر سلسله های موجودات زنده  از محدود بودن به گیاه و جانور، به 5 فرمانرو گسترش یافت و علت بسیاری از بیماری ها را شناختیم. شاید بد نباشد به عنوان علاقه مند به دانش زیست شناسی با میکروسکوپ ها بیشتر آشنا شویم.

میکروسکوپ از دو واژه میکرو (ریز ) و سکوپ (مشاهده) تشکیل شده است. می توانیم به جای میکروسکوپ واژه "ریزبین" را هم به کار ببریم.

 

تاريخچه

در سال 1655 رابرت هوگ كه يك فيزيكدان انگلیسی بود، اولين نگرش  ميكروسكوپي را انجام داد. هوک که 29 سال سن داشت به کمک اولین میکروسکوپ خود توانست بقاياي ديواره‌ سلولهاي مرده‌ گياهي را در برشي از چوب‌پنبه پوست درخت بلوط  مشاهده كند. وی از آنچه دیده بود نقاشی هایی رارسم کرد و به علت شباهت اتاقک های کوچکی که در بافت چوب پنبه با لانه زنبور دیده بود، نام این اتاقک ها را سلول گذاشت. اما هوک در آن زمان نمیدانست که درون این اطاقک ها، ماده زنده ای  که امروزه آن را پرتوپلاسم می نامیم وجود داشته است. هوک علاوه بر مشاهده چوب پنبه، اجزاء دیگری از موجودات مثل بال حشرات و چشم مرکب زنبور را هم بررسی کرده بود و نتیجه مشاهدات خود را در کتابی به نام "ذره نگاری" به چاب رساند.  اما حدود 20 سال بعد و در سال 1674 آنتوني‌وان ليوون هوك. كه يك پارچه فروش هلندی  بود، براي اولين بار توانست به کمک میکروسکوپ دست ساز خود، تك سلولهاي زنده (آغازیان جانور مانند یا پروتوزوآها) را ببیند . در سال 1683 هوگ با تكميل ميكروسكوپي كه ساخته بود، توانست دنیای باكتريها را نيز کشف  كند. ساختار میکروسکوپ ها به آهستگی دست خوش دگرگونی هیی  قرار گرفت و قدرت تفکیک آنها بهتر شد. اما ذات انسان از محدودیت بیذار است. میکروسکوپ های معمولی قدرت بزرگنمایی تا حدود 1500 برابر دارند. اما اگر می توانستیم دنیای ریزتر از این را هم ببینیم چقدر بهتر بود. این رویا  در سال 1932 با ساخت اولین ميكروسكوپ الكتروني  به واقعیت پیوست.

 

اساس كار ميكروسكوپ‌هاي نوري

عدسي های  محدب از جسمی  كه بين كانون ((F و مركز (2F) آن قرار گرفته تصويري بزرگتر، حقيقي و معكوس ايجاد مي‌كند. اگر اين تصوير حقیقی را به کمک  عدسي محدب ديگري که در فاصله معینی  از عدسی اول قرار گرفته است( تصویر حقیقی در فاصله کانونی عدسی دوم) ، بزرگ كنيم، شدت بزرگنمایی چندین برابر بیشتر شده و ما  يك ميكروسكوپ ساخته‌ايم، در اين صورت عدسي دوم تصويري بزرگتر و مجازي را ايجاد خواهد كرد.  

هر میکروسکوپ از دو بخش مکانیکی و نوری ساخته شده است. بخش مکانیکی که  ابزاری برای  دگرگونی جایگاه  نمونه است شامل  صفحه قرار دادن نمونه  و حرکت دهنده ها در 3 جهت،  همچنین پایه، دسته و گیره ها است. اما بخش نوری شامل منبع تأمین روشنایی، کندانسور( متمرکز کننده نور) عدسی های شیئی و عدسی های چشمی است.

 

انواع میکروسکوپ های نوری:

1-     میکروسکوپ نوری معمولی: میکروسکوپ نوری از تعدادی عدسی شیئی با بزرگنمایی های معمول 4، 10، 40 و 100 برابر  و عدسی های چشمی با بزرگنمایی 10  ساخته شده اند. منبع نوری میکروسکوپ های گذشته،  خورشید بود که به کمک آینه ای به زیر نمونه گسسل  می شد. اما امروزه لامپ های الکتریکی به کار برده می شوند. بالای منبع نوری و زیر نمونه، کندانسور قرار دارد. کندانسور که نام دیگر آن عدسی جمع کننده است، نور را بر روی نمونه متمرکز می کند. شدت نور را هم می توان به کمک دیافراگم و هم به کمک پیچ ویژه ای تغییر داد. نمونه بر روی صفحه ای قرار دارد که  می تواند در سه جهت، بالا- پایین،  چپ -  راست  و جلو- عقب حرکت کند. به این ترتیب می توان تصویر واضحی از نمونه دید.

2-     میکروسکوپ های فاز متضاد و تداخلی : به کمک تغییر در سرعت نور، بین بخش های مختلف نمونه تغییر فاز به وجود آورده و موجب بیشتر شدن  سایه روشن (کنتراست) نمونه می شود. این میکروسکوپ برای نگریستن به  نمونه های زنده که امکان رنگ آمیزی آنها وجود ندارد کاربرد دارد.

3-     میکروسکوپ های زمینه تاریک: به کمک بخش های نوری ویژه ای می توان تصویری  روشن را در صفحه ای تاریک کاوید.

4-     میکروسکوپ با پرتوهای فرابنفش: در این گونه ميكروسكوپ ها، بخش هایی از نمونه با مواد فلورسانت آغشته شده است. بعد از تابش نور فرابنفش به نمونه، مواد فلورسانت می درخشند و به اين ترتيب جايگاه آنها در نمونه شناسایی می شود. وقتي نور به مواد فلورسانت مي‌تابد، مواد فلورسانت بخشي از انرژي دريافتي را تابش ، بنابراين نور تابش شده طول موج بلندتر و انرژي كمتر نسبت به نور جذب شده دارند. برای بهتر شدن کیفیت تصویر،  بين منبع نور و نمونه فيلتری  قرار دارد می گیرد که تنها به امواج فرابنفش اجازه عبور مي‌دهد.

5-     میکروسکوپ پلاریزان: این گونه میکروسکوپ ها برای کنکاشدر  نمونه هایی به کار می روند  که تراکم و پراکنش اتم ها و مولکول های تشکیل دهنده آنها ناهمگن است  و به این ترتیب بازتابش متفاوتی دارند.

 

ميكروسكوپ الكتروني

میکروسکوپ های الکترونی اندازه ای بزرگتر از میکروسکوپ های نوری معمولی دارند و قدرت بزرگنمایی آنها تا یک میلیون برابر می رسد. این میکروسکوپ ها به دو گروه  تقسیم می شوند.

 

الف) ميكروسكوپ الكتروني گذاره(TEM):

در اين ميكروسكوپ، با وجود این که اساس کار آن مشابه با میکروسکوپ های نوری است اما برخلاف ميكروسكوپ نوري، پرتوها از بالا به پايين مي‌تابند. ميكروسكوپ الكتروني گذاره از يك ستون بلند ساخته شده که  منبع پرتوهاي الكتروني در بالاي اين ستون قرار گرفته اند. پرتوهاي الكتروني بعد از گذر از نمونه، به يك فيلم عكاسي يا يك صفحه‌ نمايش (كه از مواد فلورسانت ساخته شده) برخورد مي‌كنند و موجب تشكيل تصوير مي‌شوند. از آنجایی که برخي پرتوها از نمونه عبور نمي‌كنند و نقاط سياهرنگي را بوجود مي‌آرود،  عكسهاي ميكروسكوپ الكتروني سياه و سفيدند و رنگي نيستند. برش ها در میکروسکوپ گذاره بسیار نازکتر از میکروسکوپ نوری تهیه می شوند و تکنیک رنگ آمیزی آنها هم متفاوت است. از این میکروسکوپ می توان برای مشاهده نمونه های خیلی ریز مثل ویروسها و یا اندامک های درون سلولی به خوبی بهره گرفت.

                                                                    

ب) ميكروسكوپ الكتروني نگاره(SEM):

اين ميكروسكوپ تصوير 3 بعدي از سطح نمونه در اختيار ما مي‌گذارد در نتيجه مي‌توانيم شكل ظاهري نمونه را با آن ببينيم. در اين ميكروسكوپ الكترون از جسم نمی گذرد،  بلكه بر روی نمونه كه با لايه‌ نازكي از فلز سنگين مثل طلا پوشيده شده برخورد مي‌كند. در نتيجه‌ي اين برخورد الكترونهاي ديگري از سطح جسم باز تابش مي‌شوند. این پرتوها به کمک دستگاهي شناسایی شده و به کمک ابزاری به نام دتکتور به تصویر سه بعدی تلوزیونی تبدیل می شوند. قدرت تفکیک ميكروسكوپ نگاره از گذاره كمتر است.

 

میکروسکوپ های ولتاژ بالا (HVEM):

این میکروسکوپ ها که برای اهداف ویژه ای کاربرد دارند، واجد بزرگ نمایی بسیار بالایی هستند. اساس کار آنها شبیه به میکروسکوپ های گذاره است. اما منبع تغذیه آنها الکتریسته با چندین میلیون ولت است. این میکروسکوپ ها میتوانند بزرگ نمایی تا یک میلون برابر داشته باشند.

 

microscope

An instrument for producing a magnified image of a small object. There are many types of microscopes ranging from simple, single-lens instruments (magnifying glasses) to compound microscopes and high-powered electron microscopes.


History

The simple microscope, or magnifying glass, comprising a single converging lens, was known in ancient times, but the first compound microscope is thought to have been invented by the Dutch spectacle-maker Zacharias Janssen around 1590. However, because of the aberration unavoidable in early lens systems, the simple, single-lens microscope held its own for many years, Anton van Leeuwenhoek (1632–1723) constructed many fine examples using tiny, near-spherical lenses. His single-lens microscopes were capable of magnifying up to 300 times. With them he discovered microorganisms, thereby founding the science of microbiology and providing the basis for the germ theory of disease. Probably the greatest of the early microscopists, however, was the Italian Marcello Malpighi (1628–1694), who is generally regarded as the founder of histology. Compound microscopes incorporating achromatic lenses became available from the 1840s.

Light microscopes continued to be refined, with the development of the phase-contrast microscope, for example. However, the next major advances were instruments that used electrons instead of light – the transmission electron microscope (TEM), invented in the early 1930s, and the scanning electron microscope (SEM), invented in the mid-1960s.


Light microscopes

In the compound microscope – the most widely used kind of microscope – has two lens systems, the objective and the eyepiece (or ocular), which are mounted at opposite ends of a tube called the body tube. There is also a stage to hold the specimen, a light source, and an optical condenser. A magnified inverted image of an object resting on the stage is produced by the objective lens system. This image is viewed through the eyepiece which acts as a simple microscope, giving a greatly magnified virtual image.

In most biological microscopy the object is viewed by transmitted light, illumination being controlled by mirror, diaphragm, and "substage condenser" lenses. Near-transparent specimens are often stained to make them visible. As this usually proves fatal to the specimen, phase-contrast microscopy, in which a "phase-plate" is used to produce a diffraction effect, can alternatively be employed. Objects which are just too small to be seen directly can be made visible in dark-field illumination. In this an opaque disk prevents direct illumination and the object is viewed in the light diffracted from the remaining oblique illumination. In mineralogical use objects are frequently viewed by reflected light.

Although there is no limit to the theoretical magnifying power of the optical microscope, magnifications greater than about 2,000 times can offer no improvements in resolving power for light of visible wavelengths. The shorter wavelength of ultraviolet light allows better resolution and hence higher useful magnification. For yet finer resolution scientists to to electron beams and electromagnetic focusing.


Electron microscopes

Transmission electron microscopes (TEMs) are similar to light microscopes, except that they use a beam of electrons instead of light, and electromagnetic "lenses" instead of glass ones. Furthermore, because electrons are invisible, the image must be formed on a fluorescent screen or photographic film. Electron microscopes allow much higher magnifications than light microscopes. Modern TEMs can magnify up to about five million times, enabling viruses and large molecules (such as DNA) to be seen.

The scanning electron microscope (SEM) works in a different way from the TEM. SEMs have a lower maximum magnification (approximately 100,000 times) than do TEMs. However, unlike TEMs, SEMs provide three-dimensional images. This makes SEMs particularly valuable for applications such as studying the surface structure of cells and tissues.


Other microscopes

Phase-contrast and interference microscopes are types of light microscopes with modified illumination and optical systems that make it possible for unstained transparent specimens to be seen clearly. These microscopes are particularly useful for examining living cells and tissues.

Another instrument, the fluorescent microscope, is used to study the chemical composition of cells. In fluorescence microscopy, a specimen that has been selectively stained with fluorescent dyes is illuminated with ultraviolet light, which makes the stained parts glow.

Operating microscopes are low-powered compound microscopes with several modifications. They do not have a stage, and the illumination system is arranged to shine light down on to the living tissues rather than up through the specimen.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:21 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

تاریخچه زیست شناسی

زیست شناسی

 


تاریخچه واژه "زیست شناسی"


این کلمه که از ترکیب واژه یونانی (بیاس)، به معنی “زندگی” و ( لوگاس ) به معنی “دلیل منطقی” شکل یافته، به نظر می آید در معنای کنونی اش توسط گات فرید رین هولد و جین بپتیسته لامارک بطور مستقل مرسوم شده باشد. گاهی اوقات گفته می شود که خود این کلمه در سال 1800 کارل فردریک برداخ بکار برده شده، اما این واژه در جلد سوم کتاب Philosophiae naturalis sive physicae dogmaticae: Geologiabiologia, phytologia generalis et dendrologia اثر مایکل کریستوف هانوف، انتشار یافته به سال 1766 به چشم می خورد.

طبقه بندی موجودات زنده. ساختار یک سرخس. شروع حیات زیست شناسی علم شناخت حیات است. (این لغت از کلمه یونانی بیاس به معنی زندگی و لوگاس، یعنی دلیل منطقی تشکیل شده است). زیست شناسی به ویژگیها و رفتارهای موجودات، چگونگی تشکیل گونه ها و انواع موجودات و روابطی که آنها با هم دارند و به محیط زیست آنها مربوط می شود. زیست شناسی طیف گسترده ای از رشته های علمی که اغلب رشته های علمی مستقل بحساب می آیند را شامل می شود. روی هم رفته زیست شناسان حیات را از روی دامنه وسیعی از شاخصها مورد مطالعه قرار می دهند.

در مقیاس ذره ای مواردی مثل بررسی زیست شناسی مولکولی، زیست شیمی و علم وراثت مولکولی مورد بررسی قرار میگیرد. در مقیاس سلولی، مورد مطالعه زیست شناسی سلولی و در مقیاس های چند سلولی، مورد نظر فیزیولوژی، کالبد شناسی و بافت شناسی است. زیست شناسی رشدی حیات را در مقیاس رشد و نمو اندام یک موجود مورد مطالعه قرار می دهد.
با بالا بردن مقیاس ها به بیش از یک موجود، علم وراثت چگونگی عملکرد وراثت بین والدین و فرزندان را مورد بررسی قرار می دهد.  رفتار شناسی جانوری رفتار گروهی بیش از یک موجود را مطالعه می کند. علم وراثت جمعیتی میزان یک جمعیت کل را در در نظر دارد و علم سیستماتیک شاخص چند گونه ای اجداد موجودات را بررسی می کند. جمعیت های بهم وابسته و محل سکونتشان در بوم شناسی و زیست شناسی تکاملی مورد مطالعه قرار می گیرد. یک رشته نظری جدید ستاره شناسی (یا زیست شناسى گاز بى اثر گزنون (نام دارد که احتمالات وجود حیات در کرات دیگر غیر از زمین را مورد بررسی قرار می دهد.
زیست شناسی تنوع حیات را مورد بررسی قرار می دهد.

زیست شیمی، سلول ها و کد وراثتی، اساس ساختارهای حیاتیساختمان DNA مارپیچ دو رشته ای. تصویر سه بعدی از DNA نقشه حیات

واحد ها و فرایند های رایج جامع بسیاری وجود دارد که برای گونه های مشخص حیات ضروری می باشد. بعنوان مثال تمام گونه های حیات از سلول هایی تشکیل شده اند، که در عوض، این سلول ها بر پایه واکنش های  زیست شیمی عمومی با زیر ساخت کربن استوارند. تمام موجودات از طریق ماده وراثتی که بر پایه نوکلئیک اسید DNA استوار است از یک کد وراثتی جامع استفاده می کنند. در مبحث رشد، موضوع فرایند های جامع نیز بیان می شود، مثلا در بیشتر موجودات چند یاخته اى قدمهای اولیه در رشد رویان مراحل ریخت شناسی مشابهی دارد و ژنهای مشابهی را شامل می شود.

تکامل : هدف اصلی زیست شناسی

یکی از اهداف اصلی و سازمانده در زیست شناسی این است که تمام حیات از طریق یک فرایند تکامل از یک خاستگاه مشترک ناشی شده است. در واقع این یکی از عللی است که موجود زیستی تشابه قابل توجهی از واحدها و فرایند هایی که در بخش قبل تشریح شد را بروز می دهد. چارلز داروین نظریه تکامل را بعنوان یک نظریه قابل دوام، با برشمردن نیروی محرک آن بنا نهاد: نظریه انتخاب اصلح در طبیعت. الفرد راسل والاس یکی از همکاران شخص پی برنده به این مفهوم شناخته می شود)  .رانش وراثتی بعنوان یکی از شیوه های به اصطلاح ترکیب امروزی پذیرفته شده است).

تاریخچه تکاملی گونه ها که گویای خصوصیات اجزای مختلفی است که از آن ناشی شده، به همراه رابطه شجره ای اش با دیگر گونه ها، تاریخ نژادی جانور یا گیاه نامیده می شود. دیدگاه های گوناگون زیادی در زیست شناسی اطلاعات مربوط به زیست شناسی را به وجود آورده است. این اطلاعات مقایسه های زنجیره های اسید دزوکسی ریبونوکلئیک که منجر به زیست شناسی مولکولی و ژنومیک می شود، و مقایسه های سنگواره ها با دیگر گونه های موجودات باستانی در علم فسیل شناسی را شامل می شود. زیست شناسان روابط تکاملی را با روش های مختلف سامان داده و بررسی می کنند که این شیوه ها شامل تکامل نژادی، فنتیک، و رده بندی جانداران بر حسب جد مشترک می شود. وقایع مهم در تکامل حیات، آنگونه که بتازگی زیست شناسان به آنها پی برده اند در این خط زمانی تکاملی بطور مختصر بیان شده است.

گوناگونی موجودات زنده درخت تکامل. تکامل چطور شکل گرفت.

یک شجره تکامل نژادی از تمام موجودات زنده، مبنی بر داده های ژن اسیدیبونوکلئیک، نشانگر تفکیک سه مقوله باکتری، جانوران اولیه و موجوداتی که سلول تک هسته ای دارند می باشد. شجره هایی که با دیگر ژنها درست شده اند معمولا شبیه هم هستند، اگر چه ممکن است آنها برخی از گروههای زود دسته بندی شده را خیلی متفاوت از هم قرار دهند که احتمالا به سبب تکامل سریع اسید ریبونوکلئیک می باشد که در ابتدا توسط کارل ووس تشریح شد. روابط دقیق این سه مقوله هنوز مورد بررسی است.

علیرغم این وحدت اصولی، حیات نشانگر یک نوع گوناگونی زیاد حیرت انگیز در ساختار شناسی، رفتار شناسی و تاریخچه های حیات است. برای گلاویز شدن با این گوناگونی، زیست شناسان تلاش می کنند تا تمام موجودات را رده بندی کنند. رده بندی علمی باید منعکس کننده شجره های تکاملی (شجره های وابسته به تکامل نژادی) موجودات مختلف باشد. این قبیل رده بندی ها، قلمرو رشته های سیستماتیک و رده بندی جانداران را نشان می دهد. علم رده بندی جانوران، جانداران را در رده هایی قرار می دهد که تاکزا نامیده می شود، حال آنکه علم سیستماتیک به دنبال روابط بین جانداران است. معمولا موجودات زنده به پنج سلسله تقسیم می شدند:

جلبک ها — آغازیان —   قارچها — گیاهان — جلبکها

بهرحال این پنج سیستم پنج سلسله ای اکنون دیگر بسیار قدیمی بحساب می آید. و رده بندی های جدید تری جای آن را گرفته است.

نژاد مشترک موجودات

اگر گروهی از جانداران با هم جد مشترکی داشته باشند، گفته می شود که این جانداران با هم نژاد مشترکی دارند. تمام موجودات زنده روی زمین از یک جد مشترک  زاده می شوند. گمان می رود آخرین جد همگانی، یعنی، جدیدترین جد مشترک تمام موجودات زنده سه و نیم میلیون سال قبل بوجود آمده باشند.
تصور اینکه منشأ "کل حیات از" یک تخم مرغ بوجود آمده است یکی از مفاهیم بنیادی زیست شناسی امروزی است، بدین معنی که یک تسلسل نا شکسته از منشأ اولیه زندگی تا زمان حاضر وجود داشته است. تا قرن نوزدهم معمولا اعتقاد بر این بود که گونه های حیات می توانند تحت شرایط خاصی خودبخود بوجود آیند. اصل عمومیت کد وراثتی معمولا به عنوان ملاک تعیین کننده موافق نظریه جد مشترک جهانی (یو سی دی) برای تمام باکتری ها، موجودات اولیه و موجوداتی که یک هسته در سلولهایشان دارند مورد نظر زیست شناسان است.

هوموستازی: سازگاری با محیط درون و بیرون

هوموستازی یا هم ایستایی، خاصیت یک نظام زنده برای تنظیم محیط درونی خودش است، طوری که بوسیله چندین بار تطبیق همتراز حرکتی کنترل شده با ساز و کارهای قانونی بهم وابسته، یک وضعیت ثابت را حفظ کند. تمام موجودات زنده، چه تک سلولی و چه چند سلولی، هوموستازی دارند. هموستازی در سطح سلولی می تواند با حفظ یک قدرت اسیدی ثابت خود را بروز دهد؛ در سطح موجود زنده حیوانات خون گرم یک درجه حرارت ثابت درونی را حفظ می کنند؛ و در سطح بوم سازگان، مثلا وقتی که میزان دی اکسید کربن موجود در جو افزایش می یابد، گیاهان قادر به رشد بهتری هستند و بنابراین دی اکسید کربن بیشتری از جو می زدایند. بافت ها و اندامها تیز می توانند هم ایستایی داشته باشند.

گروه ها و زیستگاه ها دلقک ماهی و شقایق دریایی. همزیستی.  زندگی انگلی. همسفرگی. مسالمت آمیز

همزیستی متقابل را میتوان بین دلقک ماهی از جنس آمفیبریون وشقایق دریایی را نام بر که دلقک ماهی  در میان شاخک شقایق دریایی مناطق استوایی است مخفی میشود. ماهی  شقایق نعمان را از دست ماهی شقایق نعمان خوار محافظت می کند و در عوض شاخک حساس نیش زن شقایق نعمان از ماهی شقایق در برابر شکارچیان محافظت می کند. هر موجود زنده ای با دیگر مو جودات و محیط زیست خودش فعل و انفعال داخلی دارد. یکی از دلایلی که مطالعه سیستم های زیست شناختی را مشکل می سازد این است که فعل و انفعالات امکان پذیر مختلف بسیار زیادی با دیگر موجودات زنده و محیط زیست آنها وجود دارد. واکنش یک میکروب گیاهی بسیار ریز در یک فضای حبه قند به تناسب، بهمان اندازه است که یک شیر هنگامی که در دشت بی علف آفریقا در جستجوی غذاست نسبت به محیط زیست خود واکنش نشان می دهد. در گونه های خاصی رفتارها می تواند دوستانه، تهاجمی، انگلی یا همزیگری باشد. مسائل هنوز هم پیچیده تر می شود، بویژه وقتی دو یا بیشتر گونه های مختلف در یک بوم سازگان با هم فعل و انفعال داشته باشند. اکو سیستم یکی از شاخه های بوم شناسی است.

ساختار حیات ساختار کد و کدون در ژنتیک. ژن چطور ترجمه می شود

زیست شناسی مولکولی مطالعه زیست شناسی در سطح مولکولی است. این رشته با دیگر زمینه های زیست شناسی، بویژه علم وراثت و زیست شیمی، همپوشی دارد. عمدتاً زیست شناسی مولکولی توجه خود را به درک فعل و انفعالات میان سیستم های گوناگون یک سلول ، شامل رابطه اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA)، اسید ریبونوکلئیک (RNA) و ترکیب پروتیئن و پی بردن به اینکه چگونه این فعل و انفعالات تعدیل می شوند .

زیست شناسی سلولی خواص فیزیولوژیکی سلول ها، و همچنین نحوه رفتار آنها و محیط زیست آنها را مورد مطاله قرار می دهد. این کار هم در سطح ذره بینی و هم در سطح مولکولی انجام می گیرد. زیست شناسی سلولی هم موجودات تک سلولی مثل باکتری ها و هم سلول های تخصیص یافته در موجودات چند سلولی مثل انسانها را مورد بررسی قرار می دهد. پی بردن به ترکیب سلول ها و اینکه سلول ها چگونه کار می کنند برای تمام علوم زیستی ضروری است. درک شباهت ها و تفاوتهای میان سلول ها بویژه برای میدانه های زیست شناسی مولکولی و سلولی اهمیت دارد.  این شباهت ها و تفاوت های اساسی هدفی واحد را بوجود آورده و به رشته هایی که از مطالعه یک نوع سلول بدست آمده اند، به انواع دیگر سلول ها برون یابی و تعمیم می یابند.

علم وراثت علم شناخت ژنها، وراثت و دگرگونی موجودات زنده است. در تحقیقات اخیر، علم وراثت ابزار مهمی را در بررسی چگونگی عملکرد یک ژن خاص بدست می دهد، مثل تحلیل فعل و انفعالات وراثتی. معمولا در موجودات زنده اطلاعات وراثتی بصورت کروموزومهایی منتقل می گردد، در اینجا این اطلاعات بصورت ساختار شیمیایی مولکول های خاصی از ماده توارثی اسید دزوکسی ریبونوکلئیک ارائه می گردد .

ژنها اطلاعات لازم برای سنتز پروتئین ها را کد گزاری می کنند، که در  نقش مهمی را در ازندگی سلول ایفا می کنند. در بسیاری از موارد آخرین رخ مانه موجود زنده را بطور کامل تعیین نمی کنند.

زیست شناسی رشدی، فرایندی را بررسی می کند که با آن موجودات زنده رشد و نمو می کنند. با ظهور علم رویان شناسی، زیست شناسی رشدی امروزی کنترل وراثتی رشد سلول، تفکیک و " زمان بوجود آمدن " سلول ها را مورد مطالعه قرار می دهد که این هم فرایندی است که موجب رشدبافت ها، اندامها و کالبد می شود. موجودات زنده نمونه گرفته شده برای زیست شناسی رشدی شامل کرم حلزونی شکل کائنور هابدیتیس الگانس، کرم میوه دروسوفیلا ملانو گاستر، ماهی، گور خر ، موش موس کولو و علف هرز آرابیدوپسیس می باشد.

فیزیولوژی موجودات

فیزیولوژی فرایند های مکانیکی، فیزیکی و زیست شیمی موجودات زنده را مورد بررسی قرار می دهد. با تلاش در اینکه چگونه تمام ساختارها در غالب یک ساختار کل عمل می کنند. معمولاً فیزیولژی به دو نوع فیزیولوژی گیاهی و فیزیولوژی جانوری تقسیم شده است، ولی اصول آن جامع می باشد، بدون توجه به اینکه چه موجود خاصی تحت مطالعه است. مثلا هر مطلبی که در مورد سلول مخمر بدست می آید در مورد سلول های انسان ها نیز بکار گرفته می شود. رشته فیزیولوژی جانوری ابزارها و روش های فیزیلوژی انسانی را به گونه های جانوری غیر انسانی تعمیم می دهد. همچنین فیزیلوژی گیاهی روش ها را از هر دو رشته عاریه می گیرد .

کالبد شناسی بخش مهمی از فیزیولوژی است و بدنبال این است که سازگان اندام در جانوران از قبیل اعصاب، اراده، غدد ترشحی و سیستم های تنفسی و گردش خون آنها چگونه کار می کنند و با همدیگر فعل و انفعال دارند. مطالعه این سیستم ها با رشته های از لحاظ طبی توجیه شده ای مثل عصب شناسی، ایمنی شناسی و امثال آنها وجه اشتراک دارد .

گوناگونی و تکامل موجودات

زیست شناسی تکاملی به منشاْ و نسل گونه ها و همچنین دگرگونی آنها در طول زمان، یعنی تکامل آنها، مربوط می شود. زیست شناسی تکاملی یک رشته فراگیر است، زیرا این رشته دانشمندانی را از بسیاری از رشته های بسیار سنتی متمایل به آرایه شناختی بکار می گیرد. بعنوان مثال این رشته معمولاً دانشمندانی را می طلبد که آموزشی تخصصی در مورد مباحث موجودات خاصی مثل مباحث مطالعه پستانداران، پرنده شناسی و یا خزنده شناسی دیده اند ولی از این موجودات بعنوان سازگانی برای پاسخگویی به سؤالات عمومی در مبحث تکامل استفاده می کنند. معمولا این رشته باستان شناسان را نیز که از سنگواره ها برای جواب به سؤالاتی در مورد نوع و زمان تکامل و همچنین نظریه پردازانی در زمینه هایی نظیر علم وراثت جمعیتی و نظریه تکاملی را بکار می گیرد. در زیست شناسی رشدی سالهای 1990 با مطالعه زیست شناسی رشدی تکاملی دخول مجددی به زیست شناسی تکاملی پس از دفع اولیه آن از ترکیب امروزی صورت گرفت. رشته های مرتبطی که اغلب جزو زیست شناسی تکاملی بحساب می آیند شامل تکامل نژادی، سیستماتیک و علم رده بندی جانداران می شود .

دو رشته اصلی سنتی متمایل به آرایه بندی گیاه شناسی و جانور شناسی است . گیاه شناسی مطالعه علمی گیاهان است. گیاه شناسی زنجیره ای گسترده از رشته های علمی را پوشش می دهد که رشد، تکثیر، سوخت و ساز، گسترش، مرض و تکامل حیات گیاه را مورد مطالعه قرار می دهند. جانور شناسی رشته ای است که مرتبط با مطالعه جانداران است و نیز در بر گیرنده فیزیولوژی جانداران که تحت بررسی علوم گوناگونی مثل کالبد شناسی و رویان شناسی است می شود. ساز و کارهای معمول وراثتی و رشدی جانداران و گیاهان مورد مطالعه زیست شناسی مولکولی، علم وراثت مولکولی و زیست شناسی رشدی است. بوم شناسی جانداران تحت پوشش بوم شناسی رفتاری و دیگر رشته هاست .

رده بندی حیات
به سیستم رده بندی چیره، رده بندی لینائین می گویند که شامل رده ها و نامگذاری دو جمله ای می شود. چگونگی نامگذاری موجودات زنده تابع قرار داد های بین المللی از قبیل کد بین المللی نامگذاری وابسته به گیاه شناسی (آی سی بی ان)، کد بین المللی نامگذاری وابسته به جانور شناسی  (آی سی زد ان) و کد بین المللی وابسته به باکتری است ( آی سی بی ان ) . چهارمین پیش نویس قرارداد پادزیست در سال 1997 در تلاش برای یکنواخت کردن نامگذاری در سه زمینه منتشر شد، اما به نظر نمی رسد که این پیش نویس هنوز هم بطور رسمی بکار گرفته شده باشد .کد بین المللی رده بندی و نامگذاری ویروس ها (آی سی وی سی ان) خارج از مقوله پادزیست قرار می گیرد.

فعل و انفعالات موجودات

بوم شناسی توزیع و فراوانی موجودات زنده و فعل و انفعالات بین موجودات و محیط زیست آنها را مورد مطالعه قرار می دهد. محیط زیست یک موجود هم شامل زیستگاه آن موجود می شود که می توان آن را بعنوان مجموعه ای از عناصر بیجان محلی از قبیل اقلیم و زمین شناسی توصیف کرد و هم شامل دیگر موجودات که با آن موجود زیستگاه مشترکی دارند می گردد. سیستم های بوم شناختی در چندین سطح مختلف، از افراد و جمعیت ها گرفته تا سطح بوم سازگان و زیست کره مورد مطالعه قرار می گیرند. بوم شناسی یک علم چند شاخه ای است که به بسیاری از دیگر شاخه های علم متصل می گردد . رفتار شناسی جانوری، رفتار جانور را (بویژه حیوانات اجتماعی مثل نخستین ها و کانید ها) بررسی کرده و گاهی شاخه ای از علم جانور شناسی بحساب می آید. رفتار شناسان جانوری بر حسب نظریه انتخاب اصلح در طبیعت بویژه علاقمند به شناخت تکامل رفتار و درک رفتار بوده اند. به عبارتی اولین رفتار شناس جانوری امروزی چارلز داروین بوده که کتاب او با عنوان "بیان احساسات در حیوانات و انسانها" بسیاری از رفتار شناسان جانوری را تحت تاثیر قرار داد

biology


The study of living things, i.e., the science of plants, animals (including humans), and microorganisms (see microbiology. Traditionally there were two main branches of biology, the study of animals zoology and the study of plants (botany). Within each of these main branches are a number of divisions dealing with structure (anatomy,cytology), development and function (physiology, embryology), inheritance (genetics, evolution), classification (taxonomy), and interrelations of organisms with each other and their environment (ecology). These branches are also split up into a number of specialist fields, such as mycology, entomology, herpetology.

However, the traditional division into zoology and botany no longer applies since groups of biosciences have developed which span their limits, e.g., microbiology, bacteriology, virology, oceanography, marine biology, and limnology. These are also biosciences that bridge the gap between the physical sciences of chemistry, physics, and geology, e.g., biochemistry, biophysics, and paleontology. Similarly there are those that relate to areas of human behavior, e.g., psychology and sociology.

Disciplines such as medicine, veterinary medicine, agronomy, and horticulture also have a strong basis in biology.


History of biology

To a large extent the history of biology is the history of its constituent sciences. Since the impetus to investigate the living world generally arose in a desire to improve the techniques of medicine or of agriculture, most early biologists were in the first instance physicians or landowners. An exception is provided by Aristotle, the earliest systematist of biological knowledge and himself an outstanding biologist – he founded the science of comparative anatomy – but most other classical authors, such as Galen and Celsus and the members of the Hippocratic school, were primarily physicians. In the medieval period much biological knowledge became entangled in legend and allegory. The classical texts continued to be the principal sources of knowledge although new compilations, such as Avicenna's Canon of medicine, were produced by Muslim philosophers. In 16th-century Europe interest revived in descriptive natural history, the work of Gesner being notable; physicians such as Paracelsus began to develop a chemical pharmacology and experimental anatomy revived in the work of Vesalius, Fabricius, and Fallopius. The discoveries of Servetus, Harvey, and Malpighi followed. Quantitative plant physiology began with the work of van Helmont and was taken to spectacular ends in the work of Stephen Hales. In the 17th century, microscopic investigations began with the work of Hooke and van Leeuwenhoek; Grew advanced the plant organs and Ray laid the foundation for Linnaeus' classic 18th-century formulation of the classification of plants. The same era saw Buffon devise a systematic classification of animals and von Haller lay the groundwork for the modern study of physiology.

The 17th century had seen controversies over the role of mechanism in biological explanation – la Mettrie had even developed the theories of Descartes to embrace the mind of man; the 19th century saw similar disputes, now couched in the form of the mechanist-vitalist controversy concerning the possible chemical nature of life (see Bichat, Bernard). Developmental biology, foreshadowed by Lamarck, was thoroughly established following the work of Darwin; in anatomy, Schwann and others developed the cell concept; in histology Bichat's pioneering work was continued; in physiology, organic and even physical chemists began to play a greater role, and medical theory was revolutionized by the advent of bacteriology (see Pasteur, Koch). The impact of Mendel's discoveries in genetics was not felt until the early 1900s. Possibly the high point of 20th-century biology came with the proposal of the double-helix model for DNA, the chemical carrier of genetic information, by Crick and Watson in 1953.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:20 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

پیدایش حیات

مولکول های زیستی و پیدایش حیات

 

 

 پیدایش حیات

حدود 4 میلیارد سال پیش، و مدتها بعد از پیدایش کیهان، هنوز زمین پوشیده از مواد مذاب بود. زندگی در چنین شرایطی ممکن نبود و بخارات سمی سراسر اتمسفر زمین را فرا گرفته بودند. آرم آرام و با سرد شدن تدریجی زمین، پوسته ای سخت سطح آن را فرا گرفت و بخار آب موجود در اتمسفر سرد و متراکم شده و بارش باران های شدید موجب پیدایش اقیانوس ها می شود. بسیاری عقده دارند که حیات از اقیانوس ها منشاء گرفته و طی یک روند تکاملی صدها میلون سالی، موجودات به وجود آمده اند. اما در ابتدا تنها گروهی از مولکول های معدنی موجود بوده اند. این مولکول ها با انرژی که از رعد و برق و همچنین انرژی موجود در آتشفشان های زیر دریایی دریافت کرده اند، با یکدیگر واکنش داده و مولکول های آلی ساده ای را شکل داده اند. این مولکول های آلی ساده با گرفتن انرژی به مولکول های پیچیده تری تبدیل شده اند و این مولکول های پیچیده ضمن گرد هم آیی و ترکیب ساختار های سلولی اولیه را شکل داده اند.مدل های تشکیل مولکول های آلی. آزمایشات میلر. زیست شناسی پیش دانشگاهی

 مدلهای تشکیل مولکول های آلی

آزمایشات گوناگونی برای تأیید این نظریه انجام گرفته است. از جمله مدل معروف سوپ بنیادین که  توسط استانلی میلر مورد باز سازی قرار گرفت و ضمن آن با کمک جرقه های الکتریکی از مولکول های اولیه ساده، مولکول های پیچیده تر به وجود آمدند. اما با مشخص شدن این که سن زمین بسیار بیشتر بوده و کشف سنگواره هایی با سه و نیم میلیارد سال پیش این نظریه زیر سوال رفت. چرا که گازهای مورد استفاده میلر در آن دوران وجود نداشته است و به دلیل نبود  لایه اوزون تمام آمونیاک و متان موجود در جو به دلیل وجود پرتوهای ماورای بنفش خورشید از بین می رفته اند.  برای همین هم الگوی حباب مطرح شد. بر اساس این الگو، آمونیاک و متان و سایر گازهای متصاعد شده از آتشفشان های زیر دریایی در درون حباب هایی محبوس می شده اند و به این ترتیب از اثر اشعه ماورای بنفش در امان می مانده اند. تراکم کافی و انرژی موجود موجب گردیده تا این مولکول ها با هم ترکیب شده و مولکول های آلی به وجود آیند.  گروهی از این مولکول ها وارد اتمسفر شده و با جذب انرژی حاصل از رعدو برق و ... ترکیات آلی بزرگتری را به وجود می آورده اند. این ترکیبات دوباره همراه با بارش باران، به اقیانوس برمی گشته اند .از جمله این مولکول های آلی، لیپید ها هستند که در محیط آبی تمایل شدیدی برای به هم پیوستن و گرد هم آیی دارند .این مولکول ها در کنار هم ساختار های کروی را به وجود می آورده اند و این توانایی را داشده اند تا سایر مولکول های آلی را درون خود محافظت نمایند .این مولکولمیکروسفر های لیپیدی شباهت بسیار زیادی به غشاء سلولی دارند و  اولین سازماندهندگان ساختارهای سلولی شده اند .با کشف این موضوع که برخی مولکول های کچک RNA می توانند نقش آنزیمی داشته باشند این نظریه مطرح شد که این مولکول توانایی کاتالیز کردن سایر واکنش ها را هم داشته و احتمالاً اولین مولکولی بوده که توانایی خود همانند سازی داشته است .این مولکول در درون کرده های لیپیدی که میکروسفر نامیده می شده اند قابلیت همانند سازی و انتقال به میکروسفر های دیگر را داشته است.  چیزی شبیه به جوانه زندن در برخی موجودات از جمله مخمر. به هر حال گروهی از میکروسفر های دارای RNA تقسیم شده و ضمن این که قدرت کاتالیز و ساخت و ساز هم پیدا کرده اند با تقسیمات خود اساس وراثت را شکل داده و منشا سولول های امروزی گشته اند.

پیدایش اولین موجودات تک سلولی پروکاریوتیسیانو باکری ها. اولین موجودات فتوسنتز کننده. با قدمت چندین میلیون ساله. عامل تولید اکسیژن در اتمسفر

قدیمی ترین سنگ واره یافت شده مربوط به سه و نیم میلیارد سال پیش است که مربوط به یک پروکاریوت می باشد. احتمالا این موجودات هتروتروف و بی هوازی بوده اند و برای کسب انرژی از مولکول های آلی موجوب در اقیانوس ها استفاده می  کرده اند .به تدریج اولین گروه اتو تورف ها به نام سیانو باکتری ها شکل گرفته و ضمن انجام فرایندی به نام فتوسنتز منشاء پیدایش اکسیژن در اقیانوس ها و اتمسفر دشه اند.

 اولین یوکاریوت ها

به تدریج و حدود یک و نیم میلیارد سال پیش، اولین یوکاریوت ها پا به عرصه وجود نهادند این موجودات به دلیل ویژگی های خاص خود  و داشتن اندامک های گوناگون سلولی  بیشتر توانستند با شرایط وفق پیدا کنند. حتی گروهی از آنها با بلعیدن سایر پروکاریوت ها موفق شدند که از آنها به عنوان اندامک هایی مثل میتوکندری و کلروپلاست استفاده کنند و به این ترتیب نوعی هم زیستی بین پروکاریوت و یوکاریوت به وجود آمد .یوکاریوت هایی که فقط میتوکندری داشتند خواستگاه سلول های جانوری و آنان که هم میتوکندری و هم کلروپلاست داشتند، خاستگاه سلول های گیاهی شدند.

یوکاریوت های پر سلولیکلنی ولوکس. اولین گام برای اجتماع تک سلولی های یوکاریوت در کنار یکدیگر و تشکیل مجموعه چند سلولی.

شاید بتوان گفت که نخستین موجودات پر سلولی بین 600 میلیون تا یک میلیارد سال پیش به وجود آمده اند. در ابتدا تک سلولی ها در کنار هم قرار گرفته و بدون این که ارتباط معنی داری با هم داشته باشند تشکیل یک کلونی بی مهرگان. بند پایان. حشرات. مگس. پشه. زنبور. انگل. پروانه. را داده اند. آرام آرام سیستم های انقال پیام بین آنها به وجود آمده و توانسته اند علاوه بر پاسخ به شرایط محیطی، پیام هایی را که از سایر سلول ها می رسد را هم پاسخ دهند. بعد از آن با تقسیم کار بین سلول های گوناگون یک کلنی، روند تخصصی شدن هم در آنها شکل میگیرد. تا این که حدود 500 میلیون سال پیش انواعی از موجودات با نام تریلوبیت ها پا به عرصه حیات می گزارند که از آنها به عنوان اجداد بند پایان امروزی یاد میشود. انقراض های گروهی متعددی موجب از بین رفتن بسیاری از موجودات شده و به این ترتیب شرایط برای به وجود آمدن و تکامل سایر موجودات مهیا شده است. با ورود گیاهان و قارچ ها از دریا به خشکی نقطه عطف دیگری در روند تکامل شکل می گیرد. با فراوان شدن اکسیژن در اتمسفر بند پایان هم به خشکی راه پیدا میکنند که خود منشاء بسیاری از حشرات هستند.

 مهره داران

احتمالاً اولین مهره داران ماهی های کوچک فاقد آرواره بوده اند. اولین ماهی های آرواره دار در حدود 430 میلیون سال پیش شکل گرفته اند و با ورود بعضی از آنها به درون خشکی و تحمل شرایط بدون آب و تنفس هوازیدایناسور. انقراض دایناسورها. کاریکاتور دایناسور دوزیستان را بوجود آورده اند. خزندگان هم از تحول و تکامل دوزیستان ایجاد شده و زندگی مستمر خود را در خشکی ادامه داده اند و حاصل تکامل آنها دایناسورها بوده است. در آخرین انقراض گروهی که 65 میلیون سال پیش بوده است، دایناسورها از بین رفته اند و ماحصل آن، رشد و تکامل پستانداران کوچک و پرندگان شده است. بعد از آن بویژه پستانداران تکامل حیرت انگیزی داشته اند. در عرصه گیاهی هم همین روند تکامل ادامه داشته و اکنون هزاران و هزاران گونه گیاهی و جانوری در سراسر کرده زمین زندگی می کنند.

  درخت تکاملی. تدریس کنکور زیست شناسی، برنامه ریزی درسی و مشاوره تحصیلی توسط محمد غضنفری، کارشناس ارشد علوم سلولی ومولکولی با گرایش ژنتیک پزشکی. مدرس دانشگاه و کنکورهای کارشناسی ارشد. مدرس و سخنران دوره های تکنولوژی فکر و خلق اهداف در زندگی و  برنامه ریزی خویشتن. تلفن تماس 09121998463

حیرت انگیز است که انسان با کمترین قدمت یعنی چیزی بین 7 تا 14 هزار سال، بیشترین تأثیر را بر کره خاکی گذاشته است.  

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:16 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

انفجار بزرگ

انفجار بزرگ

 

 

 آیا انفجار بزرگ واقعا وجود داشته است؟ پیدایش حیات. سر آغاز زمین.

هرچقدر پژوهش ها در این مورد بیشتر میشود،  پنداره ها نامطمئن تر و ناپایدارتر می شود. مثلا در حالیکه فاصله ماه از زمین و یا تاریخ اولیه کره زمین را به خوبی می شناسیم، با توجه به این که فقط 400 سال از عمر تاریخ پژوهش های جدید گذشته است، بسیار مشکل می توان به تاریخ میلیاردها ساله آغاز خلقت نظر انداخت. فرضیه انبساط عالم به خودی خود کافی نیست که ما با اطمینان نتیجه بگیریم که انفجار اولیه وجود داشته است. ولی در اینجا یک نکته جالب توجه دیگر نیز به آن افزوده می شود: هرچه ما بیشتر به عمق کیهان نظاره می کنیم در واقع بیشتر به عمق زمان گذشته می نگریم. یک ستاره را که در فاصله 10 سال نوری قرار دارد به همان صورتی می بینیم که 10 سال قبل بوده است. دورترین اجرامی را که انسان می تواند با تلسکوپ های بزرگ نجومی نظاره کند کوازارها هستند. (Quasar مخفف عبارت نجومی Quasistallar object و عبارت است از عضوی از گروههای گوناگون ستاره مانند، که دارای پرتوهای قرمز استثنایی می باشند و غالباً از خود فرکانسهای رادیویی و نیز امواج نوری قابل دیدن منتشر می کنند.) آنها در واقع کهکشانه های کاملا جوانی هستند که در مراحل اولیه شکل گیری به سر می برند. حال اگر انسان نگاهش را در سمت دلخواهی به دورتر و بازهم دورتر متوجه کند باید به مرزی برسد که در آنجا آغاز خلقت را مشاهده کند و به عبارت دیگر آن گاز داغ اولیه را ببیند که تمام کهکشانه ها، ستارگان، سیارات و موجودات از آن ایجاد شده اند. بنابراین می بایست پیرامون ما را پیوسته نور درخشانی  احاطه می کرد و آسمان هم می بایست شب ها همچون روز روشن می شد، اما این دیوار آتشین با سرعت زیادی از ما دور می شود، زیرا که عالم لحظه به لحظه انبساط می یابد. سرعت دورشدن به قدری زیاد است که نور این پوسته دارای طول موج بلندتری می شود که ما آن را فقط به صورت تشعشعات و امواج رادیویی دریافت می کنیم. دقیقا همین امواج هستند که اکنون کشف شده. امواج مفروضی که از همه جهات به طور یکنواخت بر ما می تابند و به نام تشعشعات پیشینه  3k نامگذاری شده اند. وجود این پرتو ها را می توان با رادیو تلسکوپ ها به سادگی اثبات کرد. این تشعشعات تکیه گاهی مهم برای اثبات فرضیه انفجار اولیه می باشد.

عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان های متخصص در امر فیزیک ذره ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق  و تجربه می کنند. تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود:

مرحله اول ( صفر تا 43- 10 ثانیه )

این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد. هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی باشد.

مرحله دوم ( 43- 10 تا 32- 10 ثانیه)

اولین سنگ بناهای ماده مثلا کوارک ها و الکترون ها و پاد ذره های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می کنند و به صورت تشعشع فرو می پاشند. در لحظه های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین  x نیز می توانسته اند به وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارک های بیشتری نسبت به آنتی کوارک ها ایجاد می کنند. ذرات x که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: ( افزونی ماده در برابر ضد ماده )

مرحله سوم ( از 32- 10 ثانیه تا 6- 10 ثانیه )

کیهان از مخلوطی از کوارک ها، لپتون ها، فوتون ها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند.

مرحله چهارم ( از 6- 10 ثانیه تا 3- 10ثانیه )

تقریبا تمام کوارک ها و ضد کوارک ها به صورت پرتو ذره ها به انرژی تبدیل می شوند. کوارک های جدید دیگر نمی توانند در درجه حرارت های رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک های بیشتری نسبت به ضد کوارک ها وجود دارند برخی از کوارک ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می سازند. سنگ بناهای هسته اتم های آینده اکنون ایجاد شده اند.

مرحله پنجم ( از 3- 10 ثانیه تا 100 ثانیه )

الکترون ها و ضد الکترون ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می شوند. تعدادی الکترون باقی می ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترون ها بعدا مدارهای اتمی را می سازند.

مرحله ششم ( از 100 ثانیه تا 30 دقیقه )

در درجه حرارت هایی که امروزه می توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته های اتم های سبک و به ویژه هسته های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته ای ساخته می شوند. هسته اتم های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیم و هیدروژن

مرحله هفتم ( از 30 دقیقه تا 1 میلیون سال پس از خلقت )

پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتم ها و الکترون ها می توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشکیل دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می شود.

مرحله هشتم ( از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز )

از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می ایند. در داخل ستارگان هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می شوند. که بعد ها در انفجارات ستاره ای آزاد می گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به کار می آیند.

عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟


برای زمین با توجه به گوناگونی حیات که در آن وجود دارد 3 چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:

  1. از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.
  2. در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده که سبک ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی کهکشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است که بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند.
  3. در مرکز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و یا کربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.

آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن کهکشانه ها به هر حال رو به کند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه حرکت انبساطی آن ها کند تر می شود. اکنون پرسش فقط این است که آیا زمانی تمام این حرکت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراکم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراکم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین کهکشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حرکت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد که تراکم جرم بسیار کمتر از آن است که زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امکان وجود دارد که هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل (سیاهچاله های اسرار آمیز) یا (ابرهای گازی شکل تاریک) وجود داشته باشند و نوترینو ها که بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند کوچک داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حرکت کیهانی زمانی شاید 30 میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان کهکشان ها با شتابی زیاد حرکت به سوی یکدیگر را اغاز خواهند کرد تا در نهایت به شکل یک گوی آتشین عظیم با یکدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یک انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یک عالم جدید حساب کنیم. با توجه به سطح کنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض کرد که عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.

فیزیک نوین اریک اوبلاکر

Big Bang

The event in which, according to standard modern cosmology, the Universe came into existence some 12 to 15 billion years ago. The Big Bang is sometimes described as an "explosion;" however, it is wrong to suppose that matter and energy erupted into a pre-existing space. Modern Big Bang theory holds that space and time came into being simultaneously with matter and energy. The possible overall forms that space and time could take – closed, open, or flat – are described by three different cosmological models.


Creation to inflation

 

According to current theory, the first physically distinct period in the Universe lasted from "time zero" (the Big Bang itself) to 10-43 second later, when the universe was about 100 million trillion times smaller than a proton and had a temperature of 1034 K. During this so-called Planck era, quantum gravitational effects dominated and there was no distinction between (what would later be) the four fundamental forces of nature – gravity, electromagnetism, the strong force, and the weak force. Gravity was the first to split away, at the end of the Planck era, which marks the earliest point at which present science has any real understanding. Physicists have successfully developed a theory that unifies the strong, weak, and electromagnetic forces, called the Grand Unified Theory (GUT). The GUT era lasted until about 10-38 second after the Big Bang, at which point the strong force broke away from the others, releasing, in the process, a vast amount of energy that, it is believed, caused the Universe to expand at an extraordinary rate. In the brief ensuing interval of so-called inflation, the Universe grew by a factor of 1035 (100 billion trillion trillion) in 10-32 seconds, from being unimaginably smaller than a subatomic particle to about the size of a grapefruit.

Postulating this burst of exponential growth helps remove two major problems in cosmology: the horizon problem and the flatness problem. The horizon problem is to explain how the cosmic microwave background – a kind of residual glow of the Big Bang from all parts of the sky – is very nearly isotropic despite the fact that the observable universe isn't yet old enough for light, or any other kind of signal, to have traveled from one side of it to the other. The flatness problem is to explain why space, on a cosmic scale, seems to be almost exactly flat, leaving the universe effectively teetering on a knife-edge between eternal expansion and eventual collapse. Both near-isotropy and near-flatness follow directly from the inflationary scenario.


Electroweak era (10-38 to 10-10 second)

At the end of inflationary epoch, the so-called vacuum energy of space underwent a phase transition (similar to when water vapor in the atmosphere condenses as water droplets in a cloud) suddenly giving rise to a seething soup of elementary particles, including photons, gluons, and quarks. At the same time, the expansion of the universe dramatically slowed to the "normal" rate governed by the Hubble law. At about 10-10 seconds, the electroweak force separated into the electromagnetic and weak forces, establishing a universe in which the physical laws and the four distinct forces of nature were as we now experience them.


Particle era (10-10 to 1 second)

The biggest chunks of matter, as the Universe ended its first trillionth of a second or so, were individual quarks and their antiparticles, antiquarks – the underlying particles out of which future atoms, asteroids, and astronomers would be made. As time went on, quarks and anti-quarks annihilated each other. However, either because of a slight asymmetry in the behavior of the particles or a slight initial excess of particles over antiparticles, the mutual destruction ended with a surplus of quarks. Only because of this (relatively minor) discrepancy do stars, planets, and human beings exist today.

Between 10-6 and 10-5 second after the beginning of the Universe, when the ambient cosmic temperature had fallen to a balmy 1015 K, quarks began to combine to form a variety of hadrons. All of the short-lived hadrons quickly decayed leaving only the familiar protons and neutrons of which the nuclei of atoms-to-come would be made. This hadron era was followed by the lepton era, during which most of the matter in the Universe consisted of leptons and their antiparticles. The lepton era drew to a close when the majority of leptons and antileptons annihilated one another, leaving, again, a comparatively small surplus to populate the future universe.


One to 100 seconds

 

Up to this stage, neutrons and protons had been rapidly changing into each other through the emission and absorption of neutrinos. But, by the age of one second, the Universe was cool enough for neutron-proton transformations to slow dramatically. A ratio of about seven protons for every neutron ensued. Since to make a hydrogen nucleus, only one proton is needed, whereas helium requires two protons and two neutrons, a 7:1 excess of protons over neutrons would lead to a similar excess of hydrogen over helium – which is what is observed today. At about the 100-second mark, with the temperature at a mere billion K, neutrons and protons were able to stick together. The majority of neutrons in the Universe wound up in combinations of two protons and two neutrons as helium nuclei. A small proportion of neutrons contributed to making lithium, with three protons and three neutrons, and the leftovers ended up in deuterium – an isotope of hydrogen with one proton and one neutron.


The first 10,000 years

Most of the action, at the level of particle physics, was compressed into the first couple of minutes after the Big Bang. Thereafter, the universe settled down to a much lengthier period of cooling and expansion in which change was less frenetic. Gradually, more and more matter was created from the high energy radiation that bathed the cosmos. The expansion of the Universe, in other words, caused matter to lose less energy than did the radiation, so that an increasing proportion of the cosmic energy density came to be invested in nuclei rather than in massless, or nearly massless, particles (mainly photons). From a situation in which the energy invested in radiation dominated the expansion of spacetime, the Universe evolved to the point at which matter became the determining factor. Around 10,000 years after the Big Bang, the radiation era drew to a close and the matter era began.


When the Universe became transparent

About 300,000 years after the Big Bang, when the cosmic temperature had dropped to just 3,000 K, the first atoms formed. It was then cool enough to allow protons to capture one electron each and form neutral atoms of hydrogen. While free, the electrons had interacted strongly with light and other forms of electromagnetic radiation, making the Universe effectively opaque. But bound up inside atoms, the electrons lost this capacity, matter and energy became decoupled, and, for the first time, light could travel freely across space. This, then, marks the earliest point in time to which we can see back. The cosmic microwave background is the greatly redshifted first burst of light to reach us from the early Universe and provides an imprint of what the Universe looked like about a third of a million years after the Big Bang. Fluctuations in the nearly-uniform density of the infant Universe show up as tiny temperature differences in the microwave background from point to point in the sky. These fluctuations are believed to be the seeds from which future galaxies and clusters of galaxies arose

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:12 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

سیتوزول

سیتوزول    Cytosole

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.  در سیتوزول پروتئین های محلول، پروتئین های آنزیمی، آنزیم های گلیکولیز، آنزیم های فعال کننده اسید آمینه برای ورود به سنتز پروتئین و کلیه آنزیم های پروتئینی وجود دارند. چیزی بین 20 تا 25 درصد از کل پروتئین های سلول از جمله پروتئین های آنزیمی در سیتوزول موجودند.  آنزیمهای بسیاری از واکنشهای سلولی که به ATP نیاز دارند و tRNAها بخشهای دیگری از سیتوزول هستند. حرکات سیکلوز، آمیبی، تشکیل دوک و جابجایی کروموزوم ها و مواردی از جمله سیتوکینز به سیتوزول وابسته هستند.

ارگاستوپلاسم    Ergastoplasm

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 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.

درسیتوزول 85 درصد آب و حدود 15 درصد مواد مختلف موجود است. از این مواد بخش عمده‌ای را پروتئینها بویژه پروتئین های لازم برای ایجاد انرژی و مواد لازم برای اعمال مختلف سلولی از جمله آنزیم های سلولی و سایر مواد مانند  اسیدهای آمینه، گلوکز، یونها، هاmRNA و tRNA ها 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.

cytosol


The fluid portion of a cell's cytoplasm, which lies outside the organelles and other insoluble components of the cytoplasm. Cytosol contains water, free proteins, and a variety of other substances; yet, far from being a complex biochemical broth, it is actually highly organized at the molecular level. Most importantly, it is where a major part of cellular metabolism takes place. The proteins within cytosol play an important role in glycolysis, serve as intracellular receptors, and form part of ribosomes, enabling protein synthesis. Cytosol also contains the cytoskeleton.

In prokaryotes, all chemical reactions take place in the cytosol. In eukaryotes, the cytosol forms the surrounding environment of organelles. In plants, the amount of cytosol can be reduced due to the large tonoplast (central vacuole) that takes up most of the cell interior volume.

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:10 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  | 

غشا سلولی

غشاء سلولی               Cell Membrane

 

غشای سلولی

ساختمان غشاء سلولی از دو لایه چربی به ضخامت 7 تا 10 نانومتر تشکیل شده که محدوده داخل و خارج سلول را از هم جدا میکند و با داشتن خاصیت تفوذ پذیری انتخابی، مبادله مواد بین سلول و محیط اطرافش را کنترل می نماید.

غشا از دو لایه لیپیدی ساخته شده که در بین این دو لایه مولکول های 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 غشاء دارای ساختمانی نامتقارن است. بخشی از عدم تقارن غشا مربوط به زنجیره‌های الیگوساکاریدی می‌باشد که تنها به سطح خارجی غشا چسبیده‌اند. به طور کلی غشاء از مولکول های چربی، پروتئین و قند ساخته شده است.

غشای سلولی. ساختمان دو لایه لیپیدی، پروتئین های سطحی، گلیکولیپید، گلیکوپروتئین، قندها یا هیدرات های کربن موجود در سطح غشاء همانند آنتن یا گیرنده عمل میکند

لیپیدهای غشاء

لیپیدها یا چربی های  غشایی شامل فسفولیپیدها (فسفوگلیسرید و اسفنگولیپید) و کلسترول می‌باشد.  فسفولیپیدها مولکولهایی هستند که از یک قسمت سر مانند (مولکول گلیسرول و گروه فسفات) و یک دنباله متصل به آن (زنجیره های هیدروکربنی)  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 غشاء با میکروسکوب الکترونی می‌گردد. لایه خارجی به ویژه دارای لسیتین و اسفنگو میلین است. در حالی که لایه داخلی بیشتر از فسفاتیدیل اتانول آمین و فسفاتیدیل سرین تشکیل شده است. به طور کلی لیپید های غشایی نسبت به دما و الکتریسته عایق هستند.  از ویژگی های دیگر غشاء این که مواد محلول در چربی بهتر از مواد محلول در آب از آن گذر می کنند و بنا بر این فرض را بر این میگذارند که غشاء زیر بنای لیپیدی دارد. از دیگر لیپیدهای غشایی، کلسترول می‌باشد که در حد فاصل اسیدهای چرب قرار گرفته است. میزان سیالیت غشاء بستگی به میزان کلسترول آن دارد.  

هرچه کلسترول بیشتر باشد، سیالیت غشاء نیز بیشتر خواهد بود. کلسترول در لایه خارجی غشاء بیشتر است. در غشاء باکتری ها، کلسترول و اسید های چرب غیر اشباع وجود ندارد. در نتیجه غشاء باکتری ها به حرارت خیلی حساس است و به ویژه در دمای پایین خیلی سریع منجمد می شود. لیپید های غشاء میتوانند با مولکول های قندی ترکیب شده و ترکیب گلیکو لیپیدی را درست کنند.

پروتئینهای غشاء

پروتئین ها ترکیب اصلی بیشتر غشاهای سلولی هستند. این پروتین ها  که در اکثر غشاها بیش از 50 درصد وزن آن را تشکیل می‌دهند، نه تنها در ساختمان غشاء دخالت دارند، بلکه به عنوان ناقل در هدایت و انتقال مواد کاربری دارند و دارای فعالیت آنزیمی می باشند.  بسیاری از این پروتئین ها نقش آنتی ژنی و مولکول های گیرنده سطح سلولی را بازی میکنند. 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.

 ناقل یا ترانسپورتر در سطح غشاء سلول. پروتئین های سرتاسری. انتقال مواد از خارج به داخل و برعکس.

پروتئینهای محیطی:  در سطح غشاء 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.

پروتئین های غشاء در ترکیب با مولکولهای قندی، ساختارهای گلیکو پروتئینی را میسازند.

کربوهیدراتهای غشاء

کربوهیدراتهای غشاء از نوع الیگوساکاریدها می‌باشند. الیگوساکاریدها به کربوهیدراتهای متشکل از چند واحد قندی اطلاق می‌گردد. الیگوساکاریدها بیشتر در سطح خارجی غشاء 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 گیرنده ها 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. این مولکلول ها همچنین دریافت کننده سیگنال ها و پیام های محیطی هستند که از سایر سلول ها ارسال میگردد.

عملکرد زیستی غشاء سیتوپلاسمی

پلاسمالم یا غشاء سلولی یا غشاء سیتوپلاسمی، حد واسط و مرز بین محیط خارج و داخل سلول است. این ساختار به عنوان نگهدارنده ترکیبات درونی سلول و جایگاه اصلی تبادل مواد بین محیط بیرون و درون است. غشاء در موارد بسیاری تمایز پیدا کرده و ساختارهای ویژه ای از جمله میکروویلی ها و اتصالات سلولی را به وجود می آورد. غشاء همچنین ضمن انجام فعالیت هایی مثل آندوسیتوز، می تواند خاستگاه بخش غشاء درونی نیز باشد.

 عملکرد غشاء سلولی. پروتئین های غشائی. cell memberane

سیستمهای انتقال از غشاء

انتشار

انتقال مواد از خلال یک پرده نیمه تراوا را انتشار می نامند. انتشار به طور معمول شامل مولکول های کوچکی می شود که می توانند از بین دو لایه چربی غشاء عبور کرده، داخل یا خارج شوند.

مبادله مواد محلول در چربی، آب، گاز اکسیژن و دی‌اکسید کربن بین سلول و محیط اطراف از راه انتشار مواد از غشاء صورت میگیرد. 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 عامل 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 گیرد، انتقال فعال نامیده میشود.           در انتقال فعال، مواد از محیط با تراکم کمتر و ضمن صرف انرژی به محیط با تراکم بیشتر منتقل می شوند. غیر از الکترولیت ها انتقال فعال را در مورد سایر مولکول های زیستی از جمله گلوکز هم میتوان مثال زد.

آندوسیتوز   Endocytosis

آندوسیتوز عبارت است از نوعی بلع سلولی. به این ترتیب که مواد ضمن برقرار کردن ارتباط با رسپتور های سطح غشاء، آن را وادار به ایجاد پای کاذب کرده و مواد به صورت محصور در حفره ای وارد سلول می شوند. آندوسیتوز انواع مختلفی دارد.

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 غشاء در آن ناحیه فرو رفته شده و به تدریج با بیشتر شدن فرورفتگی و بهم چسبیدن لبه‌های آن قسمت فرو رفته، به صورت وزیکول در آمده و از غشاء 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 غشاء مقابل محتویات خود را از سلول عبور می‌دهند. عبور مواد از دیواره مویرگها نمونه‌ای از این روش می‌باشد.

آندوسیتوز با واسطه رسپتور: این روش که بویژه 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 یار ریزه خواری 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. در مقام مقایسه می توان گفت: آندوسیتوز مایعات را پینوسیتوز، و آندوسیتوز سلول ها و مواد جامد را فاگوسیتوز می نامند.

اگزوسیتوز   Exocytosis

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 غشاء سلول، غشاء در محل چسبیدگی از بین می‌رود و به این طریق محتویات وزیکول به خارج از سلول تخلیه می‌گردد.

وظایف غشای سلولی

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 غشاء سلولی در محلی پاره شود، سیتوپلاسم از آن محل خارج می‌شود و سلول می‌میرد.

جلوگیری از خروج مواد لازم برای سلول و وارد کردن موادی که سلول لازم دارد. این غشاء 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، 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 دوباره برای آورن ماده جدید به طرف خارج غشاء می‌روند.  مواد شیمیایی دیگری نیز وجود دارند که همین عمل را در مورد خارج کردن موادی که سلول لازم ندارند، انجام می‌دهند.

ویژگی های غشاءویژگی های غشاء سلولی. پلاسمالم. plaslalem

نرم و انعطاف پذیر است. غشاء همانند لایه ای است که در برابر فشار مقاومت نمیکند و به راحتی شکل پذیر می باشد. بویژه این شکل پذیری را میتوان در حرکاتی از سلول مثل ایجاد پای کاذب مشاهده کرد.

دومین ویژگی مهم غشاء سلول دارا بودن خاصیت نفوذ پذیری انتخابی است. هیجان انگیز است که غشاء میتواند در آن واحد مواد درشتی را از خود عبور دهد و در همان لحضه از عبور مواد بسیار کوچکتر جلوگیری به عمل آورد.

اتصالات سلولی

به منظور تشکیل بافت و اندام، برقراری تماس و تبادل اطلاعات بین سلول ها و انتقال سریعتر و راحت تر مواد لازم است که سلول های مجاور به شکلی با هم متصل و مرتبط باشند. برای مثال سلول های پوششی به محکمی به یکدیگر متصل شده اند به طوری که مثلاً پوست انسان کاملاً نفوذ ناپذیر شده است.

انواع گوناگونی  از اتصالات سلولی وجود دارند که می توان به موارد زیر اشاره داشت.

1- اتصال نفوذ ناپذیر: که مهمترین نوع اتصال هستند و به نام اتصال محکم هم نامیده می شوند. در این نوع اتصال پروتئین های عرضی وجود دارند که مثل میخ دو سلول را به هم متصل میکند.

2- اتصال چسبنده: از جمله دسموزوم ها گستردگی زیادی در بافت ها دارند، و در بافت هایی یافت میشوند که سلول های آن مانند یک واحد فیزیولوژیک نقش خود را به انجام می رسانند. این نوع اتصال را میتوان در بافت هایی مثل قلب هم مشاهده کرد که نمایانگر میزان استحام آن می باشد.

3- اتصال ارتباطی: که شامل دو نوع اتصال باز یا نکسوس و اتصال سیناپسی می باشد. این اتصال بیشتر در سلول های کبد، لوزالمعده و عضلات صاف دیده میشود.

cell membrane cell membrane
 

A cell membrane is any membrane found in a living cell. However, unless otherwise specified (see below), it normally refers to the plasma membrane that surrounds the cytoplasm of a cell and forms the cell boundary.

The cell membrane consists of a lipid bilayer with embedded proteins. Depending on the membrane's location and role in the body, lipids can make up anywhere from 20 to 80 percent of the membrane, with the remainder being proteins. Lipids generally give membranes their flexibility. Cholesterol is a type of lipid that, by contrast, helps stiffen the membrane of animal cells but is not found in plant cells.

The cell membrane regulates what enters and leaves the cell, maintains the correct intracellular pH level, and provides a means of separating charges so that the cell can, for example, generate the energy-carrying molecule adenosine triphosphate. Proteins transmit chemical messages into the cell, and they also monitor and maintain the cell's chemical climate. On the outside of cell membranes, attached to some of the proteins and lipids, are chains of sugar molecules that help each cell type do its job.

The cell membrane is both a physical and chemical barrier which defines the boundary between the individual and its environment. Its origin is intimately connected with the origin of life as we know it.


Other cell membranes

Other membranes found inside cells include the nuclear envelope, which surrounds the cell nucleus, the tonoplast, which encloses the vacuole of plant cells, and the membranes of the various cell organelles, such as the mitochondria, endoplasmic reticulum, lysosomes, and chloroplasts

+ نوشته شده در  سه شنبه 3 اسفند1389ساعت 6:5 بعد از ظهر  توسط اميرعلي ابراهيمي  |