فصل 3 بخش C (ریبوزوم)

ریبوزوم

در پروکاریوتها, RNA ریبوزومی(rRNA ) سه نوع است: 23S,5S و 16S.در پستانداران , چهار نوع rRNA یافت می شود: 28S,5.8S,5S و 18S. " S" مخفف کلمه Svedberg می باشد که مقیاس اندازه گیری میزان ته نشینی می باشد. بعد از اینکه مولکولهای rRNA در هسته تولید شدند آنها به سیتوپلاسم انتقال داده می شوند , جایی که با دهها پروتئین مخصوص ترکیب شده تا ریبوزوم را تشکیل دهند. در پروکاریوتها اندازه ریبوزم 70s می باشد که از دو زیر واحد تشکیل شده است: 50S و 30S . اندازه ریبوزوم سلولهای پستانداران 80S است که دارای زیر واحدهای 60S و 40S است. پروتئین زیرواحد بزرگ از L1,L2,L3 و... تشکیل شده (L=large) . در زیرواحد کوچکتر , پروتئینها با S1,S2,S3 و ... نشان داده می شود.

شکل:ترکیب ریبوزوم

در هنگام سنتز پروتئین , ریبوزوم به mRNA و tRNA به صورتی که در شکل نشان داده شده وصل می شود.tRNA حاوی آنتی کدون است که با کدونهای mRNA متصل به ریبوزوم جفت می شود.

شکل کمپلکس mRNA – ریبوزوم – tRNA در طی سنتز پروتئین.

مقالات مروری:

 5S rRNA: structure and interactions - Biochem. J., 2003

فصل 1 بخش C (تعداد کروموزومها)

تعداد کروموزومها

سلول نطفه (اسپرم یا تخمک) تنها دارای یک مجموعه از کروموزومها می باشند که سلول هاپلوئید نام می گیرند و با 1n نمایش داده می شوند. سلولهای سوماتیک (سلولهایی غیر از سلولهای نطفه) که ازتولید مثل جنسی ارگانیسمها به وجود آمده اند را دیپلوئید می نامند و با 2n نمایش میدهند. در انسان , تعداد کروموزومها هاپلوئید 23 و تعداد کروموزومهای دیپلوئید 46 عدد می باشد.

Table تعداد کروموزومهای تعدادی از گونه ها

بالاترینها:

کمترین تعداد:جنس ماده زیر گونه ای از مورچه ها ی Myrmecia pilosula در هر سلول دارای یک مجموعه از کروموزومها می باشند. در جنس نر در هر یک از سلولها یک کروموزوم وجود دارد.

بیشترین تعداد: در گیاهانی از خانواده سرخسها , گونه Ophioglossum reticulatum دارای 630 جفت کروموزوم یا 1260 عدد کروموزوم در هر سلول می باشد.

 

 

فصل 1 بخش C (کروموزومهای جنسی )

کروموزومهای جنسی:

 

کروموزومهای جنسی مشخص کننده جنس ارگانیسم می باشند. سلول سوماتیک انسانی دارای دو کروموزوم جنسی می باشد: X یا Y در اسپرم و X در تخمک. هنگامی که اسپرم-X با یک تخمک ترکیب شد, سلول زیگوت یا تخم حاصل از آمیزش دارای دو عدد کروموزوم X می باشد. فردی که از زیگوت XX بوجود می آید  یک فرد ماده و تنیجه آمیزش اسپرم-Y و زیگوت یک فرد نر می باشد.

ژنی که نقش کلیدی در تعیین جنسیت فرد ایفا می کند SRY می باشد که بر روی کروموزوم 17 واقع شده است. این ژن در تشکیل بیضه ها بسیار ضروری می باشد.(جهت اطلاعات بیشتر) .

شکل تعیین جنسیت

مقاله مروری:

Genes for Cognitive Function: Developments on the X - Genome Research, 2000

 

فصل 1 بخش C (الگوی بندینگ کروموزومهای انسانی)

شکلالگوی بندینگ کروموزومهای انسانی. هر کروموزوم دارای یک DNA منفرد می باشد که اندازه آن در زیر هر کروموزوم نمایش داده شده . 1Mb= 1 million base pairs

فصل 1 بخش C (کروموزومها و کاریوتایپ)

کروموزومها و کاریوتایپ

 

در سلولی که تقسیم نشده است , کروموزومها بوسیله میکروسکوب نوری قابل روئیت نیستند , زیرا کروماتین در سراسر هسته پخش شده است. در طی متافاز تقسیم سلولی , کروماتین فشرده شده و به صورت کروموزوم قابل روئیت می شود. در این زمان , هر کرروموزوم دوبرابر شده است. یک کروموزوم از دو کروماتید خواهری (sister chromatid) که از قسمت سنترومر به هم متصلند تشکیل شده است.یک کروموزوم دو کروماتید خواهری می شود که از قسمت سانترومر به هم متصلند.

شکل: طرح شماتیکی از یک کروموزوم. a) در طی متافاز تقسیم سلولی یک کروموزوم به صورت دو کروماتید خواهری که از سانترومر به هم متصلند در می آید. b) نوارهای (bands) کروموزوم مشخص شده است. این شکل برای مثال کروموزوم 17 انسانی را نشان می دهد.

بندینگ کروموزوم (chromosome banding)

برای مشاهده ی کروموزومها می توان آنها را بوسیله رنگهای شیمیایی همچون گیمسا در زیر میکروسکوپ مشاهده نمود. کروموزوم به صورت ردیفی از نوارهای تیره و روشن مشخص است. اگر گیمسا استفاده شده باشد, نوار تیره G-band یا نوار G مثبت نامیده می شود, و نوار روشن نوار G منفی نامیده می شود. الگوهای بندینگ مشابهی نیز مشاهده شده است.که با استفاده از کویناکرین (Quinacrine)  ایجاد می شوند.اما اگر کروموزومها را پیش از رنگ آمیزی گیمسا در معرض محلول آلکالین داغ قرار دهند نتایج بدست آمده برعکس خواهد بود. یعنی نوارهایی که تیره بودند روشن می شوند و نوارهای روشن تیره. به این منظور نوار G منفی (G-negative band ( R-band  نیز نامیده می شود.

نوارهای کروموزوم به صورت زیر نامگذاری می شوند. هر کروموزوم از دو بازو تشکیل شده است که بوسیله سانترومر از هم جدا شده اند. بازوی بزرگ با q (queue) و بازوی کوچک p (petit) نمایش داده  می شوند.

در در رزولوشن یا قدرت تفکیک پذیری پایین نوارهای اصلی معدودی قابل تشخیص می باشند که q1,q2,q3,p1,p2,p3 از آن جمله اند.که از سانترومر شمارش می شوند. در قدرت تفکیک بالاتر نوارهای فرعی (sub-band) از جمله q11,q12,q13 و غیره نیز قابل روئیت می شوند. نوارهای فرعیی که حتی با قدرت تفکیک بالاتر قابل دیدن هستند q11.1,q11.2,q11.3 و غیره هستند. در حالت عادی بازوی کوچک در بالای بازوی بزرگ دیده می شود. شکل زیر الگوی بندینگ کل کروموزومهای انسان را نشان می دهد.

کاریوتیپ نمایش کل کروموزومهای متافازی در یک سلول است که بترتیب اندازه مرتب شده است.

شکل کاریوتیپ سلول سوماتیک انسانی. یک سلول سوماتیک انسانی از دو ردیف کروموزوم هومولوگ تشکیل شده است که به دو نوع تقسیم می شوند: اتوزوم و کروموزومهای جنسی . اتوزومها به هفت گروه تقسیم می شوند: A تا G . در طی متافاز تقسیم سلولی , هر کروموزوم دوبرابر شده است. بنابراین این کاریوتیپ دارای 92 کروموزوم می شود.

 

سایت مرتبط:

?What can our chromosomes tell us

فصل اول- بخش C (هسته)

هسته سلول از پوشش هسته , هستک(nucleolus) و نوکلئوپلاسم تشکیل شده است. بیشتر کروموزومها در نوکلئوپلاسم جای گرفته اند , اما بخشهایی از کروموزومها از قبیل ژنهای rRNA ممکن است در هستک جمع شوند که باین ترتیب منطقه سازماندهنده هستکی nucleolar organizing region  شکل می گیرد. نقش اصلی هستک تولید r rRNA میباشد.

شکل: طرح شماتیکی از پوشش هسته که دارای غشای دولایه می باشد. یک هسته دارای 4000 منفذ هسته ای می باشدو که از 100 پروتئین مختلف تشکیل شده اند.

مقدمه ای بر کروموزومها:

کروموزومها و کاریوتایپ

تعداد کروموزوم

کروموزومهای جنسی

الگوهای بندینگ کروموزومهای انسانی

 

مقالات مروری:

Bioinformatic analysis of the nucleolus - Biochem. J., 2003

Nuclear lamins: building blocks of nuclear architecture - Genes and Development, 2002

The Nuclear Pore Complex as a Transport Machine - J. Biol. Chem., 2001.

Electrical Dimension of the Nuclear Envelope - Physiological Review, 2001.

انیمیشن- سری 2

برای مشاهده انیمیشن ها بر روی لینک های زیر کلیک کنید :

همانند سازی DNA

پروتئین Folding

سنتز پروتئین

چک پوینت ها و کنترل چرخه سلولی

غشای سلولی

نکته : برای ذخیره کردن فایل های فلش بر روی کامپیوتر از برنامه save flash استفاده کنید.

فصل 2- بخش B

پپتید ها :

پپتید ، رشته ای از آمینو اسید هاست که توسط پیوند پپتیدی به هم متصل شده اند. پلی پپتید ها به پپتید های طویلی گفته می شوند البته با در نظر گرفتن الیگوپپتید ها که پپتید های کوتاه هستند ( کمتر از 10 آمینو اسید ). پروتئین ها از یک یا چند پلی پپتید با بیشتر از 50 آمینو اسید ساخته شده اند.

ساختمان اولیه :

ساختمان اول پروتئین ها به توالی آمینو اسید ها بر می گردد. ( همان توالی آمینو اسید هاست ). آمینو اسید موجود در پپتید ها را رزدیو ( residue ) نیز می نامند.

شکل 2-B-1 

 توالی آمینو اسید ها ( ساختمان اولیه ) ریبونوکلئاز A یا RNase A . آنزیمی است که بر روی RNA فعالیت دارد. هر حرف یک آمینو اسد را نشان می دهد.

پیوند پپتیدی :

پیوند پپتیدی اتصالی میان دو آمینو اسید است که توسط واکنش تراکمی که در زیر نشان داده شده است ، شکل می گیرد :

شکل 2-B-2 : تشکیل پیوند پپتیدی توسط واکنش تراکمی

 

زاویه فای – سای :

به علت ساختار الکترونی خاص پیوند پپتیدی ، اتم های موجود بر رو انتها نمی توانند در اطراف پیوند بچرخند. بنابراین اتم های گروه ( O=C-N-H ) ) بر روی صفحه یکسانی که صفحه پپتیدی خوانده می شود ، ثابت می شوند Ca .اتم کربنی است که به گروه R متصل است.

شکل : 2-B-3صفحه پپتیدی ( ناحیه خاکستری ) و زاویه های f-Y را نشان می دهد. خطوط قرمز توسط تکرار -Ca-C-N-Ca تشکیل می شوند که اسکلت زنجیره پپتیدی می باشند.

  مطابق با قوانین ریاضی ، فای (f)  و سای  (Y) زاویه های دوسطحی هستند ( همچنین زاویه پیچشی نیز خوانده می شوند ) که به عنوان زاویه میان نقطه ای مشخص ( برای مثال Ca ) در انتهای 4 نقطه متوالی و صفحه ای مشخص ( برای مثال صفحه پپتیدی ) که توسط 3 نقطه دیگر اشغال شده ، تعریف می شود. در پپتید زاویه فای – سای به مقدار مشخصی محدود شده است ( مقدار خاصی دارد ). نمودار پراکندگی آن ها را صفحه راماچاندران می نامند.   سایت هایی برای علاقمندان : http://alpha2.bmc.uu.se/gerard/rama/ramarev.html : From Gerard J. Kleywegt at Uppsala University.  

فصل دوم ( pKa , PH )- بخش A-2

( PH و pKa ) :

مولکول و یا گروه اتم موجود در مولکول ، ممکن است پروتون را در زمانی که مولکول در محلول های آبی قرار دارد را به دست آورند و یا از دست بدهند. احتمال دقیق این که مولکول پروتونه ( کسب پروتون ) می شود و یا دپروتونه می شود به pKa مولکول و PH محلول بستگی دارد.

فکر کنید که AH گروه اتمی در مولکول باشد. AH یا خنثی است یا بار ( شارژ ) دار. بعد از این که AH پروتون از دست می دهد به وسیله A^-  نشان داده می شود. عمل پروتون دار شدن و دپروتونه شدن به صورت زیر نوشته می شود :

 

توسط آخرین معادله ، ما می بینیم که اگر در محلولی PH=pKa باشد ، نیمی از مولکول پروتون از دست خواهد داد. در PH بالاتر مقدار بیشتری از مولکول پروتون از دست خواهد داد. به عبارت دیگر ( با دانستن تعریف PH ) ما می فهمیم که غلظت پروتون در محلول در PH بالاتر ، کاهش می یابد، بنابراین قادر است که مقدار پروتون های بیشتری را بپذیرد. این مفهوم فیزیکی با نتیجه ای که ما فقط از معادله به دست آوردیم ، تناقض ندارد.

شکل 2-A-4 : مقدار pKa گروه های آمینو ، گروه کربوکسیل و چند تا گروه R . این اطلاعات در محلول های خنثی به دست آمده اند :

• گروه کربوکسیل اغلب دارای شارژ منفی است.
• گروه آمینو دارای شارژ مثبت است.
• گروه R آسپارتات و گلوتامات اغلب دارای بار منفی هستند.
• گروه R لیزین و آرژنین اغلب دارای شارژ مثبت هستند.
•  گروه R  تیروزین در PH=7 اغلب خنثی است.

گروه R هیستیدین دارای احتمال 10% در PH=7 برای این که دارای شارژ مثبت شوند هستند اما در PH=6 این احتمال به 50%  افزایش می یابد. بنابراین هیستیدین به تغییرات PH در محدوده فیزیولوژیکی بسیار حساس هستند.

شکل A-2-5 مقدار pKa در گروه های فسفات. این اطلاعات به ما می گویند که در محلول خنثی H₃PO₄ اغلب تمایل دارد پروتون از دست بدهد و به صورت ^-H₂PO4 درآید.در مرحله بعد به  احتمال 50% پروتون دیگری را از بدهد و به صورت HPO₄ ^-2 درآید. احتمال تبدیل شدن به HPO₄ ^-2 برای از دست دادن پروتون دیگر بسیار کم می باشد. از این رو ، شارژ میانه گروه فسفات تقریباً 1.5 شارژ الکترون می باشد.

فصل دوم - بخش A-2 ( آمینو اسید های موجود در پروتئین ها )

20 آمینو اسید موجود در پروتئین ها:

 

بر اساس خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گروه R ، 20 آمینو اسید موجود در پروتئین ها به گروه های زیر تقسیم می شوند :

1- اسیدی : حاوی آسپارتیک اسید ( آسپارتات ) و گلوتامیک اسید ( گلوتامات ) می باشند. در محلول خنثی گروه R این گروه آمینو اسید ها ممکن است پروتون از دست بدهد و حاوی بار منفی شود.

2- بازی : حاوی لیزین ، آرژنین و هیستیدین می باشند. در محلول خنثی ، گروه R آمینو اسد های بازی پروتون می گیرند و دارای بار مثبت می شوند. واکنش میان گروه های R مثبت و منفی ممکن است پل نمکی را تشکیل دهند که نیروی پایدار کننده مهمی برای پروتئین ها می باشد.

3- آروماتیک : حاوی تیروزین ، تریپتوفان و فنیل آلانین می باشند. گروه R دارای حلقه آروماتیک می باشد.

4- سولفور : حاوی سیستئین و متیونین می باشند.  گروه R دارای اتم سولفور ( S ) می باشد. پیوند دی سولفیدی میان دو رزدیو سیستئین تشکیل می شود و نیرویی قوی برای پایداری ساختار های کروی ( گلوبولار ) مهیا می کند. ویژگی خاص متیونین ساخت و سنتز تمام زنجیره های پپتیدی است که از متیونین آغاز شده اند ( در فصل 5 به بررسی بیشتر این مطلب می پردازیم )

5- بدون شارژ هیدروفیلیک : حاوی سرین ، ترئونین ، آسپاراژین و گلوتامین می باشند. گروهR این نوع پروتئین ها هیدروفیلیک می باشد و قادر است که پیوند های هیدروژنی تشکیل دهد.

6- هیدروفوبیک غیر فعال : حاوی گلیسین ، آلانین ، والین ، لئوسین و ایزولئوسین می باشند. این آمینو اسید ها اغلب در میان ساختار های درونی پروتئین ها قرار می گیرند. گروه R این نوع پروتئین ها پیوند های هیدروژنی تشکیل نمی دهد و به ندرت در واکنش های شیمیایی شرکت می کند.

7- ساختار های خاص : حاوی پرولین می باشند. در اغلب آمینو اسید ها گروه R و گروه آمینو مستقیم به هم متصل نیستند و پرولین تنها آمینو اسیدی است در میان 20 نوع آمینو اسید که از این قاعده مستثنی است. به موجب این ویژگی خاص ، پرولین اغلب در خمش های ( turn ) زنجیره های پپتیدی در ساختار های سه بعدی پروتئین ها واقع شده است.

 

شکل 2-A-2 : نام ، علائم ، ساختار ها شیمیایی و شاخص های هیدروفوبیسیته ، 20 آمینو اسید که در پروتئین ها کشف شده اند. آن ها بر اساس ترتیبی که در بالا شرح داده شد ، مرتب شده اند.

 

نکته :

شاخص هیدروفوبیسیته ، نسبت هیدروفوبیسیته را در میان آمینو اسید ها نشان می دهد. مقدار بیشتر مثبت ، هیدروفوبیسیته قوی تر را نشان می دهد. آمینو اسید های هیدروفیل دارای مقدار منفی می باشند. در پروتئین ها ، از آن جایی که آمینو اسید های هیدروفیلیک اغلب با محیط آبی مواجه هستند ، آمینو اسید های هیدروفوبیک اغلب در میان ( وسط ) پروتئین قرار دارند.

 

فصل دوم - بخش A ( بلوک های سازنده پروتئین ها )

بلوک های سازنده پروتئین ها ( آمینو اسید ها )

آمینو اسید ها مولکول هایی هستند که حاوی گروه آمینو ( NH2 ) ، کربوکسیل ( COOH ) و گروه R ( متغیر ) می باشند. آن ها دارای فرمول کلی و عمومی زیر می باشند :

 

 

R-CH(NH₂)-COOH

 

گروه R در میان آمینو اسید های مختلف ، متفاوت می باشد. در پروتئین ها گروه R را همچنین رشته جانبی ( side chain ) نیز می نامند.

 

شکل 2-A-1 ( ساختار آمینو اسید تیروزین )

به طور طبیعی بیش از 300 نوع آمینو اسید در طبیعت وجود دارد اما تعداد انواع مختلف آمینو اسید های موجود در پروتئین ها فقط به 20 نوع می رسد

مرگ سلولهاي مغزي در اثر آسيب

آستروسيتها - سلولهاي غير نوروني

چه اتفاقي مي افتد كه سلولهاي مغزي در هنگام آسيب يا بيماري مي ميرند؟
دانشمندان از روشهاي تصويربرداري مخصوصي جهت مطالعه فرآيندهايي كه در مرگ سلولها دخيلند استفاده نموده اند.در تصوير بالا فراوانترين سلولهاي مغزي يعني استروسيتها كه سلول غير نوروني هستند را در شرايط آزمايشگاهي در معرض مواد شيميايي قرار دادند كه تقليدي از ايجاد شرايط ناشي از ضربه در invivo  بود . بعد از 6 روز اثر ماده سلولها را از طريق تكنيك واكنشپذيري ايمنولوژيكي فلورسنت (fluorescence immuno reactivity) مورد مطالعه قرار دادند. اين تصوير ميكروسكوپي نشان مي دهد كه آستروسيتها پروتئينهاي وابسته به آسيب را توليد مي كنند كه به رنگهاي قرمز و سبز مشخص شده اند.

منبع:national research council canada

بهار آمد

سلول هایم نو شدن می طلبند , بهار آمد که مرا تازه کند.

سال نو مبارک