میتوکندری

میتوکندری

نام میتوکُندری ترکیبی است از دو واژه یونانی Mito به معنای رشته وchondrion به معنی دانه. چون ایناندامک اغلب رشته‌ای یا به صورت دانه‌های کوچک در سیتوپلاسم همه سلولهای یوکاریوتی وجود دارد.میتوکندری‌ها در تمام یاخته‌های دارای تنفس هوازی به جز در باکتری‌ها که آنزیم‌های تنفسی آنها در غشای سیتوپلاسمی جایگزین شده‌اند وجود دارند. این اندامک‌ها، نوعی دستگاه انتقال انرژی هستند که موجب می‌شوند انرژی شیمیایی موجود در مواد غذایی با عمل فسفوریلاسیون اکسیداتیو، به صورت پیوندهای پرانرژی فسفاتATP) ذخیره شود. 

   تاریخچه

اولین بررسی‌های انجام شده بر روی میتوکندری‌ها، در سال 1894 به‌وسیله آلتمن صورت گرفت که آنها را بیوپلاست یا جایگاههای زنده نامید. و نظر داد که بین واکنشهای اکسایش و کاهش سلول و میتوکندری وابستگی وجود دارد. در سال (1897) بتدا با بررسیهای بیشتر آنها را میتوکندری نامید و در 1900، میکائیلیس به کمک معرف رنگی سبز ژانوس میتوکندری را در سلولهای زنده مشاهده کرد. واربورگ در سال 1913 آنزیمهای تنفسی را در این اندامک نشان داد. سرانجام برای اولین بار، در سال 1934، بنسلی و هر، توانستند آنها را از سلولهای کبدی جدا کرده و بعد آن بررسیهای بیشتر و عملی‌تر روی آن صورت گرفت.

شکل و اندازه میتوکندری و تغییرات آنهاشکل میتوکندریها متغیر اما اغلب رشته‌ای یا دانه‌ای می‌باشند. میتوکندریها در برخی مراحل عمل خود می‌توانند به شکلهای دیگری درآیند. مثلا، یک میتوکندری طویل ممکن است در یک انتهای خود متورم شده و به صورتی شبیه گرز درآید. (مثلاً در سلولهای کبدی چند ساعت بعد ورود غذا) یا ممکن است میان تهی شده و شکلی شبیه راکت تنیس به خود بگیرد. گاهی میتوکندریها حفره مانند شده و دارای بخش مرکزی روشنی می‌شود. اما بعد از مدتی، تمام این تغییرات به حالت اول برمی‌گردد.اندازهاندازه میتوکندریها نیز متغیر است و در بیشتر سلولها ضخامت آنها 50µm و طول تا 7µmمی‌رسد. اما متناسب با شرایط محیطی و نیز مرحله عمل سلول، فرق خواهد کرد. در سلولهایی که هم نوع هستند یا دارای عمل مشترک می‌باشند دارای اندازه ثابت می‌باشند.ساختمان میتوکندریغشای خارجی حدود 75 - 60 آنگستروم ضخامت دارد و از نوع غشاهای زیستی با ساختمان سه لایه‌ای می‌باشد. این غشا صاف و فاقد چین خوردگی است و هیچ ریبوزومی به آن نچسبیده، گاهی توسط شبکه آندوپلاسمی احاطه می‌شود اما هیچگاه پیوستگی بین این دو دیده نشده است. اطاق خارجی زیر غشای خارجی، فضایی در حدود 200- 100 آنگستروم وجود دارد که به آن اطاق خارجی گفته می‌شود. که شامل دو بخش است: فضای بین دو غشا و فضای درون تاجها یا کریستاها یا کرتها. اما در برخی جاها غشای داخلی و خارجی بهم چسبیده و اندازه این فضا تقریباً صفر می‌شود. در این مناطق در مجاورت دو غشا، تراکمی از ریبوزوم های سیتوپلاسمی دیده می‌شود. به خاطر همین در نظر گرفته شده که این مناطق، محل عبور پروتئینهای مورد نیاز از سیتوزول به میتوکندری می‌باشند. در این اطاق، ترکیباتی مثل آب، نمکهای کانی و یونها، پروتئینها، قندها، و چربیها SO2، O2، ATP وADP وجود دارند. مقدار آب، بر اندازه کریستاها و در نتیجه بر ساخت ATP تأثیر گذار است.غشای داخلی ضخامتش مثل غشای خارجی است اما ترکیب شیمیای آن فرق می‌کند. دارای چین‌خوردگیهای فراوانی است که به چینها، تاج یا کریستا گفته می‌شود. این چینها برخلاف سلولهای گیاهی، در سلولهای جانوری منظم قرار گرفته‌اند.اطاق داخلی فضای درونی میتوکندری که به‌وسیله غشای داخلی دربرگرفته شده، اطاق داخلی گویند. که از ماده زمینه‌ای با بستره دربر گرفته شده است که ترکیب و ویژگیهای کلی آن، شبیه سیتوزول می‌باشد و دارای آنزیمهای خاص و ریبوزوم خاص خود (70Sشبیه سلولهای پروکاریوتی) می‌باشد. تعداد DNA، بر حسب نوع و سن سلول فرق می‌کند و مثل پروکاریوتها، دارای سیتوزین و گوانین زیادی است در نتیجه در مقابل گرما مقاوم می‌باشد. ژنوم میتوکندریبررسیها نشان می‌دهد کهDNA سازی در میتوکندری صورت می‌گیرد. طبق این بررسی به وجود DNAدر میتوکندری پیمی‌بریم. علاوه بر همانند سازی RNA و DNAسازی، پروتئین سازی هم در میتوکندری صورت می‌گیرد. این فراینده توسط آنزیمها و ملکولهای خاص خود اندامک صورت می‌گیرد.DNA میتوکندری اغلب موجودات حلقوی است. جایگاه DNA در ماده زمینه میتوکندری و بعضی مواقع چسبیده به غشای داخلی میتوکندری است. ژنوم میتوکندری سلولهای اغلب جانوران از 20 - 15 هزار جفت نوکلئوتید تشکیل یافته است و ژنوم میتوکندری در پستانداران حدود 105 برابر کوچک‌تر از ژنوم هسته‌ای است.محصولاتی که توسط DNA میتوکندری رمز می‌شوند شامل RNAهای ریبوزومی میتوکندری tRNA ها و برخی از پروتئینهای مسیر تنفس می‌باشد. بعضی از پروتئینهای میتوکندری نیز در هسته رمز می‌شوند و پس از ساخته شدن در سیتوزول وارد اندامک می‌شوند. مثال مفروض از صفتی که توسط ژنوم میتوکندری تعیین می‌شود، جهت پیچش صدف در حلزون است که از وراثت سیتوپلاسمی تبعیت می‌کند. در حقیقت این صفات توسط ژنوم میتوکندری که همراه میتوکندری‌های موجود در سیتوپلاسم وارد سلول تخم می‌شوند، انتقال می‌یابد و توارث به صورت تک والدی در اکثر آنها می‌باشد.نقش زیستی میتوکنـدریتنفس هوازی سلولهاتمام مواد انرژی‌زا، ضمن تغییرات متابولیکی درون سیتوپلاسمی با واسطه ناقلین اختصاصی به بستره میتوکندری می‌رسد. گلوکز بعد از تبدیل به استیل کو آنزیم A طی گلیکولیز به میتوکندری واردمی‌شود تا در چرخه کربس استفاده شود و اسیدهای چرب به‌وسیله کارنی‌تین به داخل میتوکندری حمل شده که اینها هم سرانجام به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شوند. اسیدهای‌آمینه بعد از ورود به بستره به استیل کوآنزیم A تبدیل می‌شوند.با انجام هر چرخه کربس که با استفاده از یک استیل کوآنزیم A در بستره میتوکندری آغاز می‌شود، علاوه بر CO2 و H2O سه مولکول نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید و یک مولکول FADH2 و یک مولکول GTP تولید می‌شود. این ناقلین انرژی در زنجیره انتقال الکترون استفاده شده و موجب تولید ATP می‌شوند. سنتز اسیدهای چربیکی از راههای تولید اسید چرب، سیستم میتوکندریایی می‌باشد که عکس اکسیداسیون یا تجزیه آنها می‌باشد. دخالت میتوکندری در گوارش چربیهادر هنگام گرسنگی، میتوکندریها به طرف ذرات چربی حرکت کرده و روی ذرات چرب خم شده و آنزیمهای میتوکندریایی شروع به هضم چربی و آزادسازی انرژی می‌کنند. ذخیره و تجمع مواد در میتوکندریهامیتوکندریها می‌توانند در اطاق داخلی خود مواد مختلف را انباشته کنند که این مواد عبارت‌اند از: ترکیبات آهن‌دار، چربیها، پروتئینها، کاتیونها و آب. در اثر ذخیره این مواد، میتوکندریها اغلب به حالت یک غشایی و شبیه باکتریهای کوچک دیده می‌شوند و به تدریج، کریستاها محو می‌شوند اما بعد از حذف این مواد، دوباره همه به حالت اول برمی‌گردد. محل میتوکندریها در سلولاغلب در اطراف هسته دیده می‌شوند اما در شرایط مرضی در حواشی سیتوپلاسم ظاهر می‌شوند. این پراکنش، تحت تأثیر مقدار گلیکوژن و اسید چرب می‌تواند قرار بگیرد. در طول میتوز میتوکندریها در مجاورت دوک جمع می‌شوند و وقتی تقسیم پایان می‌یابد، در دو سلول دختر، پراکنش تقریباً یکسانی پیدا می‌کند. پراکنش میتوکندریها را می‌توان بر حسب عمل آنها از نظر تامین انرژی، مطرح کرد که میتوکندریها در داخل سلولها جابجا شده و خود را به جایی که نیاز به ATP بیشتر است می‌رسانند. تعداد میتوکندریها در سلولتشخیص ارزش میتوکندریایی یک سلول دشوار است. اما اغلب بر حسب نوع سلول مرحله عمل سلول متفاوت می‌باشد. در یک سلول معمولی کبد بیشترین تعداد و در حدود 1000 تا 1600 عدد وجود دارد که در اثر تحلیل رفتن سلول و نیز سرطانی شدن آن کاهش می‌یابد. و در مقابل، تعداد میتوکندری در بافت لنفی، خیلی کمتر است. در سلولهای گیاهی، کمتر از جانوری می‌باشد چون بسیاری از اعمال میتوکندریها، به‌وسیله کلروپلاست انجام می‌شود. منشا میتوکندریدو نظریه بیان شده است: یکی اینکه میتوکندریها ممکن است از قالبهای ساده‌تری ساخته شوند (تشکیل Denovo) و دیگر اینکه میتوکندریهای جدید از تقسیم میتوکندریهای قبلی بوجود می‌آیند. به این صورت که تعداد آنها، در طول میتوز و نیز در اینترفاز افزایش یافته و بعد بین دو سلول دختر، پراکنش می‌‌یابند. خاستگاه پروکاریوتی میتوکندریفرضیه‌ای در این صدد مطرح شده است که: در گذشته بسیار دو ر، جو زمین فاقد اکسیژن بوده و جاندارانی که در آن زمان می‌زیسته‌اند بی‌هوازی بودند. با گذشت زمان و ضمن واکنشهای شیمیایی، جو زمین دارای اکسیژن شده و به تدریج جانداران آن زمان و بویژه پروکاریوتها به علت ساختمان ساده خود، هوازی شده‌اند. بعدها این پروکاریوتها هوازی شده، توسط سلولهای یوکاریوتی بلعیده شدند و از این همزیستی سلولهای یوکاریوتی هوازی ایجاد شدند. پس اجداد میتوکندری براساس این فرضیه، باکتریهای اولیه می‌باشند.

تالاسمی

هموگلوبین

هموگلوبین مولکول اصلی داخل گویچه‌های قرمز است که از هم و زنجیره‌های پروتئنی یا گلوبین تشکیل شده است. در هر زنجیره گلوبین یک مولکول هم وجود دارد که اکسیژن را توسط آهن خود حمل می‌کند. پس تولید هموگلوبین نیاز به به تامین آهن و ساخت هموگلوبین دارد. بر اساس نوع زنجیره پروتئینی چند نوع هموگلوبین وجود دارد: هموگلوبین A: هموگلوبین طبیعی در بالغین عمدتا همولگوبین A می‌باشد که تقریبا حدود 98% از هموگلوبین جریان خون را تشکیل می‌دهد و از زنجیره 4 تایی حاوی دو زنجیره آلفا و دو زنجیره بتا ساخته می‌شود. (α₂β₂)  

انگشت نگاری ژنتیکی

انگشت نگاری ژنتیکی

انگشت نگاری ژنتیکی

فرض کنید که در یک زندان به علت مظنون بودنتان به یک جرم یا تبهکاری محبوس شده اید و هیچگونه مدرکی دال بر بی گناهی شما وجود ندارد، روزهای سرد وسیاه حبس تا آخر عمر انتظارتات را می کشد تا اینکه با کمک یک آزمون علمی شگرفت انگیز بی گناهی شما ثابت می گردد و ناباورانه آزاد می شوید. این تصور خیالی دقیقا با بخشی از واقعیت زندگی ویلیام توماس از ایالت کنتاکی عجین شده است فردی که در سال 1993 در جریان یک بزهکاری مظنون شناخته شد اما همواره در دادگاه بر بی گناهی خود پافشاری نمود تا اینکه 6 سال بعد بی گناهی وی با آزمون DNA به اثبات رسید. تکنیک انگشت نگاری ژنتیکی، در سال 1985 توسط الک جفری در دانشگاه لاسیستر ابداع شد. او سرگرم مطالعه برروی ژن میوگلوبین بود. پروتئین حاصل از این ژن موجب ذخیره اکسیژن در ماهیچه می شود.جفری در ضمن تحقیق خود در یافت که نواحی از ژن میوگلوبین فاقد اطلاعات لازم برای ساخت میوگلوبین می باشد و نقشی در سنتز پروتئین میوگلوبین ندارد. این نواحی از ژن شامل نواحی غیر عادی از لحاظ بازهای نوکلئوتیدی بود که در آن این بازها، چندین بارپشت سر هم تکرارمی شدند. جفریس این توالیها را ماهوارک نامید او اندیشید که ممکن است این توالیها سر نخی برای دانشمندان ژنتیک باشد تا گره از بعضی معماهای ژنوم بگشایند. او این قطعات حاوی بازهای نوکلئوتیدی تکراری را پس ازجداسازی ازکل ژنوم وارد باکتری نمود و بااستفاده ازتکنیک نشاندار کردن قطعات حاصل از تکثیرو الکتروفورز، الگوهای مختلف باندی را در روی ژل مشاهده کرد. این دانشمند برجسته مشاهده کرد که وجود توالیهای بازی تکراری تنها مختص ژن میوگلوبین نیست بلکه در سایر نقاط DNA ژنومی نیز این توالیها را می توان یافت. عجیبتر اینکه در هر فرد این توالیها منحصر به آن فرد است از والدین به نسبت مساوی به فرزندان منتقل می شود.

امروزه واژه میکروساتلایت و مینی ساتلایت واژه بسیار آشنا برای متخصصان علم ژنتیک می باشند .معمولترین تکرارهای موجود در ژنوم پستانداران،تکرارهای(CA)n و(CT)n و (dG-dT) می باشند. تعداد بازهای موجود در هر ماهوارک ممکن است به 2،3، 4 و حتی بیشتر برسد که طبق قاعده خاصی در ژنوم تکرار می شود. برای چنین آزمونهای نیاز به بررسی تمام ژنوم نمی باشد و همانطور که وجود یک خال در بدن می تواند دلیلی محکم بر شناسائی یک بی گناه یا قاتل باشد بررسی یک ناحیه کوچک از ژنوم فرد مظنون نیز چنین مدارکی ارزشمندی را مهیا خواهد نمود. این مقاله سعی دارد که در یک نگرش اجمالی، بعضی از کاربردهای انگشت نگاری ژنتیکی را همراه با وقایع شگفت انگیزی که این تکنیک در آنها مورد استفاده قرار گرفته است ، را بیان نمایید.

آزمون انساب (تعیین هویت): در ژوئیه 1997، مونیکالمود، زنی که 8 ماهه آبستن بود به همراه همسر خود توسط نیروهای امنیتی ایالت بوئنوس آیرس در کشور آژانتین ربوده شد. سرنوشت این زوج و کودکی که مونیکا در رحم داشت ناشناخته باقی ماند. بعدها مردی که از یک اردوگاه سری در آژانتین آزاد شده بود به مادر بزرگ مونتیکا گفت که دختر او در اردوگاه ویژه امنیتی زندانی شده بود. در سال 1985 در همان اردگاه زنی که سابقا پلیس بود، ادعا کرد که والد قانونی دختری است که در زندان متولد شده است . دو سال بعد آزمایش انگشت نگاری ژنتیکی با قطعیت 98/99 درصد دختر را متعلق به مونیکا دانست و این کودک به مادر بزرگ خانواده بازگردانده شد. از آن پس تکنیک انگشت نگاری ژنتیکی در حل مشاجرات مربوط به تعیین والدین حقیقی کودکان استفاده شد.

شناسائی مجرمان : در مواردی که قربانی در اثر تجاوز جنسی کشته شده باشد، می توان با تهیه نمونه سلولهای جنسی موجود در مهبل قربانی و همچنین تهیه نمونه خون یا بافت از مقتول، سرنخی برای تشخیص قاتل به دست آورد. در این روش پس از استخراج DNA از نمونه ها و همچنین مقایسه الگوهای باندی حاصل از نمونه خون مقتول و با الگوهای باندی حاصل از نمونه حاوی مخلوطی از سلولهای جنسی مقتول و قاتل ، الگوهای باندی متعلق به قاتل را تشخیص داد. انگشت نگاری ژنتیکی همچنین می تواند برای شناسائی اجسادی که تخریب و متلاشی شده اند و یا به هر علتی قابل تشخیص نیستند ،مورد استفاده قرار گیرند. در سال 1989 پلیس بقایای جسدی را که در یک فرش پیچیده شده بود را پیدا کرد، باز سازی چهره جسد، پلیس را مشکوک نمود که جسد متعلق به کارنی پرایس نوجوانی است که در سال 1981 ناپدید شده است . اما هیچ کس نمی توانست مطمئنن باشد. اریکاهاگلبرگ مقداری اندکی DNA از یکی از استخوانهای جسد، استخراج کرد و آن را برای تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه چفریس فرستاد.مدارک مستدل بر پایه انگشت نگاری ژنتیک نشان داد که جسد واقعا متعلق به کارنی پرایس است و این مدرک توسط دادگاه بریتانیایی وقت، پذیرفته شد. این اولین واقعه بود که در آن انگشت نگاری DNA به عنوان مدرکی در دادگاه پذیرفته شد .

تشخیص سرطانها : در برخی از انواع سرطانها ، به طور قابل توجهی افزایش یا کاهش تعداد توالیهای میکروساتلایت دیده می شود.چنین تغییراتی باعث ایجاد ریز ماهوارکهای متفاوت می شود که براحتی قابل تشخیص هستند.

برآورد پارامترهای جمعیتی : با استفاده از انگشت نگاری DNA ، تمایز ژنتیکی ، تعداد مهاجران در هر نسل ، میزان همخونی را برآورد نمود به خصوص با استفاده از این ابزار قدرتمند، زمان اشتقاق گونه ها را نیز می توان محاسبه نمود.

تایید صحت ادعاهای شبیه سازی: یکی از موارد جالب کاربرد انگشت نگاری ژنتیکی، آزمون صخت ادعاهای موجود در رابط با شبیه سازی می باشد. به عنوان مثال در گوسفند دالی که اولین پستانداری بود که به روش انتقال هسته سوماتیک بوجود آمد این آزمون توسط Ashworth و همکاران در سال 1998 صورت گرفت و با انگشت نگاری ژنتیکی مشخص شد که او حامل 7 اللی ریزه ماهوارهای است که در جمعیت سلولی سازنده اش وجود داشته است و تردیدهای موجود بی مورد است.

مطالعات مربوط به حفاظت گونه ها و رفتار شناسی گونه های در حال انقراض: تکنیک انگشت نگاری ژنتیکی همچنین توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا بعنوان ابزاری برای ردیابی رفتار آمیزشی گروهی از شمپانزه های وحشی در جنگلی انبوه استفاده شد. این محققان موهای باقیمانده موجود در آشیانه های موقت موجود در نوک درختانی که شمپانزه های در آن می خوابیدند را جمع آوری نمودند و DNA مورد نیاز را از ریشه موها استخراج کردند، با مقایسه الگوهای باندی ماده ها و نرهای بالغ و 13 بچه شمپانزه در یافتند که 7 بچه متعلق به نرهای این گروه کوچک نیست . بنابراین این نظریه قوت یافت که در طی شب حداقل بعضی از شمپانزه های ماده می بایستی به جنگلهای مجاور رفته و با نرهایی از گروهای دیگر برخورد نموده اند. کشف چنین روابطی با انگشت نگاری ژنتیکی ، می تواند توضیح دهد که چگونه در گروهای کوچک شمپانزه ها نیز حفظ تنوع ژنتیکی و اجتناب از همخونی امکان پذیر می باشد. 

آپوپتوسیس

آپوپتوسیس

مرگ برنامه ریزی شده سلولی

در مراحل مشخصی از تکامل یک ارگانیسم چند سلولی ، بعضی از سلولها باید بمیرند. این فرآیند که به خوبی برنامه ریزی شده است  آپوپتوسیس (مرگ برنامه ریزس شده سلولی) نام دارد. اهمیت بیولو‍ژیکی این پدیده اولین بار در مطالعاتی که بر روی یک کرم کوچک ، C.elegans که یک نماتد است انجام شد.اگر آپوپتوسیس اتفاق نیفتد ممکن است نقصهای تکاملی یا سرطان اتفاق بیفتند. آپوپتوسیس در مسیر خود بوسیله بسیاری  از پروتئینها کنترل می شود ، که می توانند منجر به شروع آپوپتوسیس یا جلوگیری از آن شوند. آپوپتوسیس می تواند بوسیله محرکهای گوناگون خارج سلولی (مسیر خارجی) یا از داخل سلول (مسیر داخلی) تحریک شود. محرکهای خارجی ممکن است اشعه ، باز گرفتن یک فاکتور رشد و یا گلوکوکرتیکوئید باشد. یک محرک داخلی ممکن است آسیب خودبخودیی در DNAسلول باشد.اولین علامت قابل مشاهده آپپتوسیس متراکم شدن کروماتین و چروک شدن سلول می باشد.غشای سلول چروک می شود (غشا برامده می شود) ، و سلول شروع به جدا شدن می کند( هسته قطعه قطعه می شود ، DNA تکه تکه می شود).و بقایای بدنه آپوپتوز شده سلول ، در فرایندی که لیز نام دارد حل می شوند.                                                                   

 تنظیم آپپتوسیس

آنزیمهای کسپاز caspase (که آبشار یا کاسپاز نیز ترجمه شده) خانواده ای از پروتئازهای آسپارتات می باشند که دارای سیستئین هستند و در آپپتوسیس (مرگ برنامه ریزی شده سلولی ) نقش اصلی را ایفا می کنند.آنها همدیگر رادر یک توالی تعریف شده فعال و غیر فعال می کنند  . اتصال یک لیگاند ، Fas ، مربوط به سلولهای T سایتوتوکسیک) cytotoxic   (Tcellبه رسپتورFas  (که CD95 نیز نامیده می شود) باعث فعال شدن داخل سلولی پروتئین آداپتور یا   FADD (دومین مرگ وابسته به Fas) می شود. بدنبال این اتصالات ، فعال شدن پیش کسپاز 8  (procaspase 8 ) منجر به فعال شدن کسپاز 8 (caspase 8 ) می شود. کسپاز 8 باعث آزاد شدن سیتوکروم ‍C از میتوکندری و فعال شدن چندین کسپاز سلولی متفاوت دیگر می شود.  در مورد کسپازها دو مسیر وجود دارد در مورد سلولهای نوع I (در تیموسیتها و فیبروبلاستها) ، کسپاز 8 مستقیما باعث فعال شدن کسپاز 3  می شود. در سلولهای نوع II ، از قبیل هپاتوسیتها ، کسپاز 8 باعث جدا شدن Bid که عضوی از خانواده Bcl-2 است می شود.

ژنوم انسان و موش دارای 13 ژن برای کسپاز (caspase) است (ژنهای 1-12 و 14). کسپازهای 3 و 6-10 انسان در آپپتوسیس نقش دارند ، و بقیه در التهاب مؤثرند.مسیر متداول مرگ سلولی از طریق مرگ سلولی برنامه ریزی شده بوسیله p53 هدایت می شود . پروتئین p53 در چرخه سلولی در مناطق کنترل وضعیت (check point) در صورت وجود جهش یا آسیب در DNA باعث ممانعت از تکثیر سلول یا مرگ سلول می شوند. در بیش از 50 درصد سرطانهای دنیا جهش در پروتئین p53 یافت شده است.از این رو p53 از جمله مهمترین اهداف ژن درمانی تومور به حساب می آید. از دیگر تنظیم کننده های آپوپتوسیس اعضاء خانواده bcl-2 می باشند.(اسم bcl از سلولهای B لنفوما آمده که در آن یک تومور بدخیم از لنفوسیتهای B منشا می گیرد که دلیل آن وجود جهش در ژن آن می باشد.

  ژن bcl-2 یک پروتوانکوژن است و سلولها را از مرگ سلولی محافظت می کند.(پروتوانکوژن ها : ژنهای معمولی سلولی مرتبط با رشد , تکثیر , تمایز و فعالسازی عمل نسخه برداری می باشند.) در تعدادی از ویروسها , خانواده ای از پروتئینها به نام "مشابه bcl-2" وجود دارند که به ویروس توانایی جلوگیری از مرگ سلولی اعطا می کند این امر به زنده ماندن سلول و استفاده بیشتر ویروس از آن منجر می شود. پروتئینهای دیگری همچون Bax در بقای سلول نقش دارند که در موارد تکثیر بیش از حد سلول می توان از تغییر وضعیت ژن آنها برای درمان تومور استفاده نمود.از سوی دیگر آنزیم ICE (آنزیم تغییر دهنده انترلوکین یک) باعث پیشرفت مرگ سلولی می شود. می بینیم که عوامل متعددی در آپپتوسیس نقش دارند که چرخه پیچیده ای از ارتباط بین مولکولها را ایجاد کرده اند.

 

 

 

بیوتکنولوژی

زیست فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سالهای اخیر است.این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم بکار می‌برند. زیست فناوری را در یک تعریف کلی به کارگیری اندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست شیمی ،میکروب شناسی و فناوریهای تولید را در سیستمهای زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند.در تعریف دیگر زیست فناوری را چنین تشریح کرده‌اند:

فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات ، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسمها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند.زیست فناوری به لحاظ خصوصیات ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. کاربرد اینگونه دانشها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل بر هم کنش بخشهای گوناگون زیست شناسی و مهندسی است. زیست فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه است و جزء دیگر سیستم یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند.

پیدایش زیست فناوری

سابقه استفاده از میکروارگانیسمها برای تولید مواد خوراکی نظیر سرکه ، ماست و پنیر به بیش از 8 هزار سال قبل برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسمها در تولید الکلو سرکه در قرن پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جست و جوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو ضمن حمل آنها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان ازلویی پاستور تقاضای کمک کردند.لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلا قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی هوازی تخمیر نام دارد. و نیزدریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.
لویی برای از بین بردن این مشکل فرایند پاستوریزه کردن را موثر دانست که عبارت بود از گرمایش نوشیدنیها نظیر شیر یا غذاهای جامد نظیر پنیر یا گوشت حیوانات وحشی به منظور از بین بردن میکروارگانیسمهای مضر یا غیر ضروری و یا تعیین سرعت تخمیر از طریق اعمال حرارت معین. پاستور همزمان با این موضوع میکروبیولوژی کاربردی را پایه گذاری کرد و دریافت که بسیاری از میکروارگانیسمها اگر چه در انسان و سایر موجودات زنده ایجاد بیماری می‌کنند یکی از مهمترین عوامل تغییر مواد در طبیعت هستند.

پنی سیلین و تولید مواد اولیه شیمیایی

پنی‌سیلین آنتی بیوتیکی است مشتق از کپک پنی سیلیوم نوتاتوم که برای درمان عفونتهای ناشی از انواع گوناگون باکتریها بکار می‌رود. از کشت سطحی پنی سیلیوم نوتاتوم پنی سیلین بدست می‌آید. این فرایند نه تنها پر زحمت است بلکه به دلیل استعداد آلودگی کشتها میزان تولید پنی سیلین را کاهش می‌دهد. ضرورت و نیاز کار در شرایط سترون منجربه توسعه راکتورهای مخزنی همزن دار شد که تا امروز به عنوان برترین روش کشت میکروبها در مقیاس وسیع بشمار می‌رود.
با کشف قابلیت میکروبها در تولید آنتی بیوتیکها و درک کاربرد بالینی پنی سیلین ، توجه شرکتهای داروسازی بطور جدی به تولید آنتی بیوتیکها جلب شد. به منظور افزایش پتانسیل پادزیستی آنتی بیوتیکها بر حوزه وسیعی از میکروارگانیسمها لازم است که تحقیقات گسترده‌ای بر تولید آنتی بیوتیکهای جدید صورت گیرد. بنابراین استفاده از میکروارگانیسمهای به نژاد شده دراین زمینه مفید خواهد بود.

                                                                                                     

مهندسی ژنتیک و زیست فناوری نوین

در دهه 1980 ، زیست فناوری پیشرفت چشمگیری داشت که از قابلیت اتصال مولکولهای جدا شده از منابع مختلف در محیط آزمایشگاه نشات می‌گرفت. این اتصال ژن را در DNA دست ورزی ژنتیکی می‌نامند و چون پژوهشگر به نوترکیبی تناوب ژنی که از قبل وجود داشته می‌پردازد تا ترکیب جدید را بوجود آورد آن را نوترکیبی DNA نیز می‌نامند.

فناوری نوترکیبی DNA ، بیشتر در زمینه تولید پروتئینها کاربرد تجاری داشته است. این فناوری قادر است بسیاری از پروتئینهایی را که فرآورده‌های بی‌واسطه یک ژن هستند و اساسا اهمیت درمانی دارند تولید کند. امروزه قابلیت اتصال ژنها انقلابی در صنایع بر پا کرده است و ثمره آن توسعه بی‌شمار فرآورده‌های جدید و بهبود فرایندهای شناخته شده فعلی است.

مواد اولیه زیست فناوری

بیوماس (زیست توده)

بیوماس یک منبع انرژی تجدید شونده است که از طریق سوزاندن مستقیم آن با سیستمهای هضم کننده بی‌هوازی ، تقطیر تخریبی ، تبدیل به گاز ، هیدرولیز شیمیایی و زیست شناسی می‌توان از آن به عنوان منبع مستقیم انرژی و یا ترکیبات حامل انرژی استفاده کرد. 

مواد خام طبیعی

خاستگاه مواد طبیعی ، کشاورزی و جنگل داری است.این مواد اساسا نوعی کربوهیدرات با ترکیبات پیچیده گوناگون شامل قند ، نشاسته ، سلولز و لیگنین هستند. مواد خام حاوی قند مانند نیشکر و چغندر فراوان‌ترین نوع مواد خام برای فراورده‌های زیست فناوری به شمار می‌رود. 

دسترسی به فراورده های فرعی

اهداف اصلی زیست فناوری ، بهبود مدیریت و استفاده از مقادیر عظیم پسماند آلی است که در سراسر جهان یافت می‌شود. استفاده از این پسماندها یکی از منابع آلودگی را از بین خواهد برد و مهمتر از آن با بکارگیری فرایندهای زیست فناوری این پسماندها به صورت فراورده های فرعی مفید قابل استفاده خواهند بود.

مثالهایی از کاربرد زیست فناوری

در زمینه کاربردهای بیوتکنولوژی می‌توان به دو مثال زیر اشاره کرد. می‌توان به تولید هورمون پروتئینی انسولین با استفاده ازسلولهای باکتری اشاره کرد. ژن کد کننده این هورمون با استفاده ار تکنیکهای جدید در داخل پلاسمیدهای ویژه‌ای به درون باکتریها انتقال یافته و بیان می‌شوند. در وهله بعد می‌توان پروتئین مورد نظر را که توسط باکتریها بطور انبوه تولید می‌شود استخراج کرد و پس از خالص سازی در اختیار بیماران دیابتی قرار داد.مثال دیگر تولید گیاهان مقاوم به حشرات است. امروزه مشخص شده است که پروتئینهای خاصی که از باکتری باسیلوس توریژنسیس استخراج می‌شود به دستگاه گوارش حشرات چسبیده و مانع جذب مواد غذایی می‌شود. در واقع پروتئینهای این باکتری برای حشرات سمی هستند. ژنهای کد کننده این پروتئینها را استخراج کرده و به ژنوم گیاهان مهم کشاورزی می‌افزایند. با بیان این ژن در داخل گیاهان این پروتئین سمی برای حشرات تولید می‌شود. حشراتی که به گیاه حمله کنند توسط این پروتئین از بین خواهند رفت.

هموگلوبین

گویچه‌های قرمز خونحاوی مولکول پیچیده‌ای به نام هموگلوبین می‌باشد که هموگلوبین از یک قسمت پروتئینی به نامگلوبین و یک رنگدانه آهن‌دار به نام هِم تشکیل شده است. گلوبین مرکب از 4 زنجیره پلی پپتیدی است که به هر زنجیره یک پورفیرین آهن‌دار (هِم) متصل شده است. بر اساس نوع زنجیره‌های پلی پپتیدی سه نوع هموگلوبین (Hb) در انسان قابل تشخیص می‌باشد که شامل HbA₁₂ که 2% هموگلوبین افراد بالغ را تشکیل می‌دهد و گلوبین آن مرکب از دو زنجیره آلفا و دو زنجیره دلتا می‌باشد.
 HbFکه حدود 1% هموگلوبین بالغین را تشکیل می‌دهد و در ساختمان گلوبین آن دو زنجیره آلفا و دو زنجیره گاما شرکت دارند، است. HbF در دوره جنین ، هموگلوبین غالب می‌باشد و پس از تولد بوسیله HbA₁ جایگزین می‌گردد. یکی از راههای تخمین میزان گویچه‌های قرمز خون ، اندازه گیری مقدار هموگلوبین با استفاده از دستگاه اسپکترو فتومتر می‌باشد. در این روش که مقدار هموگلوبین برحسب گرم در دسی لیتر بیان می‌گردد. در مردان 18 - 14 گرم بر دسی لیتر و در زنان 16 - 12 گرم بر دسی لیتر می‌باشد.

نقش مولکول هموگلوبین

هموگلوبین به علت داشتن آهن که در حالت احیا شده می‌باشد، می‌تواند با اکسیژن ودی‌اکسید کربن ترکیب شده و به ترتیب اکسی هموگلوبین (oxyhemoglobin) و کربو آمینو هموگلوبین (carbaminohemoglobin) تشکیل دهد. با توجه به بالابودن فشار اکسیژن در ریه‌ها ، اکسی هموگلوبین در ریه‌ها تشکیل شده و پس از رسیدن به بافتها ، اکسیژن جدا شده و دی‌اکسید کربن CO2 به آن متصل می‌گردد.
به این ترتیب امکان حمل اکسیژن از ریه‌ها به بافتها و دی‌اکسیدکربن از بافتها به ریه‌ها امکان‌پذیر می‌گردد. از طرف دیگر سطح بسیار زیاد گویچه‌های قرمز نسبت به حجم آنها (به علت داشتن شکل مقعرالطرفین) سبب تسریع و تسهیل اشباع هموگلوبین با اکسیژن در ریه‌ها می‌شود. علاوه بر انتقال اکسیژن توسط هموگلوبین ، این مولکول عمل دیگری نیز انجام می‌دهد و آن عبارت از تثبیت فشار اکسیژن در بافتها است. 

تشکیل مولکول هموگلوبین

سنتز مولکول هموگلوبین در گلبولهای قرمز اولیه شروع می‌شود و تا زمانی که گلبول قرمز ، مغز استخوان را ترک می‌کند و وارد خون می‌شود، برای حدود یک روز به تشکیل مقادیر ناچیزی هموگلوبین ادامه می‌دهند. هر مولکول هم پس از تشکیل شدن با یک زنجیره پلی پپتیدی بسیار دراز موسوم به گلوبین که در ریبوزومها ساخته می‌شود، ترکیب شده و یکی از اجزا هموگلوبین موسوم به یک زنجیره هموگلوبین را تشکیل می‌دهد.
هر یک از این زنجیره‌ها دارای وزن مولکولی 16000 بوده و چهار عدد از آنها به نوبه خود بطور سست به یکدیگر متصل شده و مولکول کامل را می‌سازند. چون هر زنجیره یک گروه هم دارد، چهار اتم آهن در هر مولکول هموگلوبین وجود دارد که هر یک از آنها می‌تواند یک مولکول اکسیژن را حمل کند. هموگلوبین دارای وزن مولکولی 64458 دالتون است.

کم خونی داسی شکل

ناهنجاریهای زنجیره‌های هموگلوبین می‌تواند مشخصات فیزیکی مولکول هموگلوبین را تغییر دهد. به عنوان نمونه ، در آنمی داسی شکل ، اسید آمینه والین ، جایگزین اسید گلوتامیک در یک نقطه در هر یک از دو زنجیره بتا می‌شود. هنگامی که این نوع هموگلوبین در معرض فشار اکسیژن پایین قرار می‌گیرد، بلورهای درازی در داخل گویچه‌های سرخ تشکیل می‌دهد که گاهی 15 میکرومتر طول دارند. این بلورها عبور گویچه‌های سرخ از مویرگهای کوچک را تقریبا غیر ممکن می‌سازند و انتهای تیز و سرنیزه‌ای به احتمال زیاد غشاهای گویچه‌ای را پاره کرده و به این ترتیب منجر به آنمی داسی شکل می‌شوند.

تخریب هموگلوبین

عمر گویچه‌های قرمز خون حدود 120 روز می‌باشد و پس از پایان این مدت بوسیلهماکروفاژها درطحال ، کبد ومغز استخوانفاگوسیته می‌شوند. پس از فاگوسیته شدن گویچه قرمز ، بخش پروتئینی هموگلوبین به اسیدهای آمینه تجزیه می‌شود و آهن آزاد شده به پروتئینها متصل شده و به صورت هموسیدرین یا فریتین در داخل آنها ذخیره می‌شود و در مواقع لازم پس از حمل به مغز استخوان ، برای سنتز هموگلوبین جدید مورد استفاده قرار می‌گیرد. پورفیرین به بیلی‌روبین تبدیل و پس از حمل به کبد به صورت محلول در آمده و همراه صفرا دفع می‌گردد.
تحت شرایط ویژه‌ای نظیر قرار گیری در محلولهای هیپوتونیک و یا تحت تاثیر موادی مانند سم مار ، هموگلوبین از درون گویچه‌های قرمز خارج می‌گردد که این حالت را همولیز (hemolysis) می‌نامند. هموگلوبین ، پس از همولیز ، سرنوشتی مانند هموگلوبین گویچه‌های قرمز فاگوسیته شده پیدا می‌کند. به همین دلیل ، درصورتی که همولیز به حدی باشد که کبد قادر به دفع همه بیلی‌روبین تشکیل شده نباشد، یرقان پدید می‌آید که با توجه به علت پیدایش آن ، یرقان همولیتیک نامیده می‌شود.

چارت دروس و واحدهای دوره کارشناسی ارشد در چند گرایش زیست سلولی

تصمیم گرفتم چارت دروس و واحدهای دوره کارشناسی ارشد در چند گرایش مختلف رشته های خودمون اینجا بزارمچون دوستان با اطلاع از دروسی که قراره در ارشد خونده بشه میتونن انتخاب بهتری بر اساس علاقه ی خودشون در مقطع ارشد داشته باشن:

رشته ی سلولی مولکولی:

مکانیزیم سلولی وملکولی سرطان    

کشت سلول و بافت     

ژنتیک پروکاریوتها     

زیست شناسی سلولی پیشرفته     

ساختار DNA وهمانندسازی    

رونویسی وترجمه    

تنظیم بیان ژنها     

بیو فیزیک سلولی

ایمنی شناسی  

مهندسی ژنتیک    

زیست سلولی ومولکولی عملی  

گرایش ارشد ژنتیک:

ژنتیک جمعیت تکمیلی

سمینار 1

سمینار 2

مهندسی ژنتیک پیشرفته

آمار پیشرفته و احتمال در زیست شناسی

کاربرد های مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی

ژنتیک مولکولی پزشکی

ژنتیک انسانی

تازه ای از ژنتیک

سمینار 1

ژنتیک فیزیولوژیک

مهندسی ژنتیک

ژنتیک مولکولی پیشرفته

سمینار

پایان نامه

پروژه ژنوم انسان

پروژه ژنوم انسان

پروژة ژنوم انسان در سال ۱۹۹۰ با تخصیص بودجه­ای معادل ۳ میلیارد دلار (سالیانه ۲۰۰ میلیون دلار) و با همکاری مشترک دپارتمان انرژی(DOE) و موسسة ملی بهداشت(NIH) آمریکا آغاز شد. در واقع طرح این موضوع، از اواسط دهة ۱۹۸۰ میلادی و با هدف درک مبانی بروز ۴۰۰۰ بیماری ژنتیکی انسان عنوان گردید و سال­های پایانی این دهه صرف ظرفیت­سنجی و هماهنگی تحقیقات برای انجام این پروژه بزرگ و بین­المللی گردید. این پروژه در آغاز به عنوان یک برنامة ۱۵ ساله مطرح گشت اما پیشرفت­های قابل ملاحظه­ای که در اجرای آن حاصل آمد، عملاً زمان اجرای آنرا کاهش داد به طوری­که محققان پروژه امیدوارند نتایج آن تا پایان سال ۲۰۰۳ منتشر گردد.

اهداف و زمانبندی پروژه: 

این پروژه با اهداف زیر به اجرا درآمده است: 

آموزش کرک کردن Internet Download Manager بصورت همیشگی

آموزش کرک کردن Internet Download Manager بصورت همیشگی

اگر از نرم افزار Idm استفاده می کنید شاید برخی مواقع مانند آپدیت نرم افزار به اخطار ها و ارور هایی برخورد

کرده باشید که نرم افزار اجازه ورود به شما ندهد

در این مقاله یاد می گیریم که چطور این ارور ها را برطرف کنیم اگر با چنین ارورهایی رو به رو می شوید:

یا هر سریالی می زنید نرم افزار تایید نمی کند. مراحل زیر را انجام دهید

- بعد از اینکه این نرم افزار قرار داده شده را نصب کردید مسیر زیر را در ویندوزتان دنبال کنید:

C:\Windows\system32\drivers\etc

اونجا یه فایل به نام Host پیدا می کنید. آن را با نرم افزار NotePad باز کنید و اطلاعات زیر را

بدون دستکاری کردن وارد کنید:

۱۲۷٫۰٫۰٫۱ tonec.com

127.0.0.1 www.tonec.com

127.0.0.1 registeridm.com

127.0.0.1 www.registeridm.com

127.0.0.1 secure.registeridm.com

127.0.0.1 internetdownloadmanager.com

127.0.0.1 www.internetdownloadmanager.com

127.0.0.1 secure.internetdownloadmanager.com

127.0.0.1 mirror.internetdownloadmanager.com

127.0.0.1 mirror2.internetdownloadmanager.com

127.0.0.1 mirror3.internetdownloadmanager.com

حال نرم افزار Idm را باز کنید و یکی از سریال های زیر را وارد کنید:

Name: یک اسم بنویسید

Serial:

3IZP5-B8NFQ-CTW7J-S93TY

PFTYO-TU9SC-P57WV-W4KUH

BKJE4-6K4O4-1ID60-NDZR1

XLKCX-9E7AM-WE2OH-VOTOE

PZ1CW-E20TQ-LOFS5-VH0S0

TZEA4-J6I5X-NMJ0U-UG4WC

0YT08-M27Q7-R0GPP-1A6MY

UXPYI-B52AZ-FQHZ7-TCDZ7

کروموزوم پلی‌تن

  کروموزوم پلی‌تن، کروموزوم غول پیکری است که در غدد بزاقی مگس سرکه وجود دارد و به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات ژنتیکی را بررسی کنند و از تقسیمات سلولی ایجاد می‌شود که طی آن DNA همانندسازی می‌کند ولی تقسیم هسته و سلول صورت نمی‌گیرد. با قرار گرفتن DNAها در کنار هم اجتماع غول پیکری از 1000 مولکول DNA حاصل می‌شود که با میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است.

    در حالت عادی کروموزوم‌ها در سلول جدا هستند ولی در سلول‌های دارای پلی‌تن کروموزوم‌ها از ناحیه سانترومر به هم متصل می‌شوند و یک رشته بزرگ و ضخیم را تشکیل می‌دهند و به محل اتصال سانترومرها که حجیم شده است،کروموسنتر می‌گویند.

    کروموزوم موجود در غدد بزاقی مگس سرکه دارای چندین بازوست. در سلول به ازای هر کروموزوم، یک کروموزوم همتا (همولوگ) وجود دارد. در کروموزوم پلی‌تن کروموزوم‌های همتا از هم جدا نیستند بلکه این کروموزوم متصل و در جوار کروموزوم اصلی است (کروموزوم‌های همولوگ در کنار هم هستند).

    در رنگ‌آمیزی پلی‌تن باندهای تیره و روشن دیده می‌شود که هر کدام الگوی خاصی دارند و در مگس‌های مختلف یکسان است (الگوی یکسانی دارند). هر گونه تغییر روی این ژن‌ها سبب تغییر در ساختار بازوها می‌شود که به خوبی قابل تشخیص است و می‌توان از روی آن ناهنجاری کروموزومی را تشخیص داد.

    سلول‌های حاوی کروموزوم پلی‌تن مانند سلول‌های دیگر متابولیسم‌های شیمیایی را انجام می‌دهند، برای سنتز RNA مولکول‌های DNA موجود در یک قسمت باز می‌شوند، به این نواحی puff می‌گویند.

    مگس سرکه در حالت لاروی بررسی می‌شود چون راحت‌تر است در مطالعات کلاسیک از نوع خاصی استفاده می‌شود. لارو مگس باید در محیط سرد (حدود 18 درجه سانتیگراد) رشد کند تا جثه‌اش بزرگ‌تر شود.

    بیشتر حشرات دارای کروموزوم پلی‌تن هستند.