سياه زخم و سلاحهاي بيولوژكي (فصل 1 بخشG )

 سياه زخم و سلاحهاي بيولوژكي

سياه زخم بيماري است كه در اثر آلودگي به باكتري باسيلوس آنتراسيس ايجاد مي شود. و مي تواند به عنوان يك سلاح بيولوژيكي مرگ آور از آن استفاده نمود.

سياه زخم از سه راه ايجاد مي شود:

· پوست: ورود باكتري از راه خراش يا بريدگي در پوست ، براي مثال زماني كه به حيوانات آلوده دست زده مي شود.

· از راه معده اي و روده اي كه با خوردن مواد آلوده به باكتري ايجاد مي شوداز راه تنفس كه با تنفس اسپور باكتري ايجاد مي شود.

اسپور باكتري باسيلوس آنتراسيس بسيار پايدار است و مي تواند براي سالها در خاك زنده باقي بماند.اگرچه ابتلا به اين باكتري به طور طبيعي بسيار نادر است با اين حال در آمريكا بين سالهاي 1955 تا 1994 تعداد 233 نفر مبتلا به سياه زخم گزارش شد كه 11 مورد منجر به مرگ شد. اسپورهاي باكتري معمولا به صورت دسته در مي آيند و به سختي در هوا معلق مي شوند.جهت تبديل آنها به يك سلاح مرگ آور ، بايد اسپور ها را از هم جدا نمود و آنها را با ذراتي تركيب كرد تا مدت زمان بيشتري در هوا معلق بمانند.

 

بيماريزايي سياه زخم:

 

باسيلوس آنتراسيس يك باكتري گرم مثبت است كه داراي دو فاكتر سمي مي باشد: كپسول پلي D گلوتاميك اسيد و سم ساه زخم . كپسول پلي D گلوتاميك به خودي خود سمي نيست اما از باكتري در برابر فاگوسيتوز محافظت مي كند. سم سياه زخم از سه پروتئين مجز تشكيل شده است : فاكتور مرگ آور ، فاكتور ادم آور و آنتي ژن محافظتي . فاكتور مرگ آور پروتئازي است كه باعث شكافتن عضوي از خانواده پروتئين كيناز فعال كننده ميتوژن مي شود و در نتيجه باعث قطع مسيرهاي پيام دهي مي شود. فاكتور ادم آور يك آدنيلات سيكلاز است. آنتي ژن حفاظتي واسطه اي براي انتقال اين دو جزء آنزيمي است . كه اين عمل را با اتصال به گيرنده هاي سلولي انجام مي دهد.

 

واكسن سياه زخم:

 

واكسن سياه زخم كه در آمريكا استفاده شده از آنتي ژن حفاظتي باكتري غير بيماريزاي بدون كپسول باسيلوس آنتراسيس ايجاد شده است.  اگرچه اين واكسن بازده نود درصدي دارد ، نياز به تزريقات متوالي و ايمن سازي سالانه دارد . محققان در پي واكسن هاي موثرتي هستند.

 

 

مقالات:

Protein secretion and the pathogenesis of bacterial infections- Genes and Development, 2001

Anthrax Toxin Mechanism of Action - From BioCarta

 مقالات مروری:

Rabbit and Nonhuman Primate Models of Toxin-Targeting Human Anthrax Vaccines - MicroBiol. Mole. Biol. Rev., 2004

 

چرخه زندگي فاژ لامبدا (فص1 بخش F )

چرخه زندگي فاژ لامبدا

فاژ لامبدا به طور رايج در DNA cloning استفاده مي شود. آنها داراي دو چرخه سلولي مي باشند : ليتيك و ليزوژنيك . در چخه لايتيك ، فاژهاي لامبدابه سرعت همانند سازي مي كنند و سرانجام باعث ليز سلول ميزبان مي شوند. در چرخه ليزوژنيك ، DNA حلقوي شده و درون DNA ميزبان انتگره مي شود. بعد ، فاژ لامبدا با سلول ميزبان همانند سازي مي كند.

در شرايط مشخصي( براي مثال ، سلولهايي كه تحت اشعه UV هستند) ، فاژ لامبدا از چرخه ليزوژنيك به چرخه لايتيك بر مي گردد. اين انتقال بوسيله پروتئينهاي cl ( كه گيرنده λ نيز ناميده مي شود) و Cro كنترول مي شود. افزايش پروتئينهاي cl چرخه ليزوژنيك را پيش مي برد و افزايش پروتئينهاي Cro باعث رفتن چرخه به سمت لايتيك مي شود. جزئيات مكانيزم در فصل 4 بخش H توضيح داده شده است.

شكل1-F-1: چرخه لايتيك . a) پيش از اتصال b) اتصال c)نفوذ و uncoating . d) همانندسازي . e) سرهم شدن f) رهايش.

شکل : نمایی از چرخه لیزوژنیک فاژ لامبدا و تغییر آن به چرخه لایتیک. a) پیش از اتصال b) اتصال ، نفوذ و پوشش برداری . c) حلقوی شدن DNA لامبدا(مکانیزم) d) اینتگره شدن یا وارد شدن DNA لامبدا به درون DNA سلول میزبان (مکانیزم)  و همانند سازی آن با سلول میزبان. اگر میزان پروتئینهای cI درون سلول غالب باشد فاژ لابدا در چرخه لیزوژنیک باقی می ماند e) اگر میزان پروتئینهای Cro غالب باشد فاژ به فاز لایتیک می رود. f) رهایش.

باكتريوفاژها (فصل 1 بخشf)

باكتريوفاژها: ويروسي است كه باكتريها را آلوده مي كنند.

مثالها:

1. فاژهاي dsDNA با يك دم انقباضي مثل: T4
2. فاژهاي dsDNA با يك دم قابل انعطاف مثل: λ
3. فاژهاي dsDNA با يك دم زبر مثل: p22
4. فاژهاي ssDNA مثل: phi X 174
5. فاژهاي ssRNA مثل: MS2

 

چرخه زندگب فاژ لامدا λ

 

سايتهاي مفيد:

تصوير فاژ - From Bacteriophage Ecology Group

كموكينها( Chemokines) (فصل 1 بخش E )

كموكينها( Chemokines):

كموكينها سايتوكاينهايي هستند كه باعث فعال شدن يا ارتباط شيميايي با لوكوسيتها مي شود. هر كموكين داراي 65 الي 120 آمينو اسيد با وزن مولكولي 8 تا 10 كيلو دالتون مي باشند. رسپتورهاي آنها وابسته به رسپتورهاي جفت شده با G-پروتئين است. HIV هنگام ورود به سلول نياز به رسپتورهاي كموكين دارد ، آنتاگونيستهاي آنها به پيشبرد درمان ايدز كمك نموده است.

 

سايتهاي مفيد :

 درسهاي كوتاهي در مورد كموكينها - by University of Stony Brook

 

مقالات مروري:

Chemokine receptors and their role in inflammation and infectious diseases - Blood, 2000.

Inhibition of HIV Infection by Bicyclams, Highly Potent and Specific CXCR4 Antagonists - Molecular Pharmacology, 2000.

Chemokine Regulation of Normal and Pathologic Immune Responses - Stem Cells, 2001.

مكانيزم ورود HIV به درون سلول ميزبان(فصل 1 بخش E )

مكانيزم ورود HIV به درون سلول ميزبان

 

 

شكل: ساختار تجمع HIV gp120 ، CD4 و آنتي باديهاي ضد گيرنده هاي كموكين.

PDB ID = 1GC1.

 

براي ورود به سلول ، پروتئين سطحي gp120 بايد با دو گيرنده واكنش دهد: CD4 و يك گيرنده كموكين (براي مثال CCR5) .آنتي بادي نشان داده كه مي تواند تاثيرات گيرنده كموكين را ببندد. موقعيت آن احتمالا در محل اتصال گيرنده هاي كموكين در فرآيند معمول است.

بر هم كنش بين gp120 و اين دو رسپتور هم جوشي بين ويروس و سلول ميزبان را راه اندازي مي كند. جزئيات كامل اين مكانيزم كاملا مشخص نشده است. امكان اين وجود دارد كه CD4 و يا گيرنده هاي كموكين باعث بيرون كشيدن gp120 شده و باعث در معرض قرار گيري gp41 ي متصل به gp120 و جاي گرفته در غشاي ويروسي شود (مثالي از ژنها و رشد). gp41 يك پروتئين هم جوشي fusion protein است ، كه قابليت شروع نمودن همجوشي را دارد ، كه به موجب آن به HIV اجازه ورود به درون سلول را مي دهد.

 

 

مقالات:

 

The plasma membrane as a combat zone in the HIV battlefield - Genes and .Development, 2000
 

HIV Integrase, a Brief Overview from Chemistry to Therapeutics - J. Biol. Chem., .2001

 

سايتهاي مفيد :

و تصوير آن HIVساختار 

چرخه زندگي ويروس (فصل 1 بخش E)

چرخه زندگي ويروس:

 

چرخه زندگي ويروسها به مراحل زير تقسيم مي شود:

 

1. الصاق (Attachment): اتصال اختصاصي بين پروتئينهاي سطحي ويروس و رسپتورهاي آنها در سطح سلولهاي ميزبان است.اين اختصاصيت تمايا يك ويروس به ميزبان را مشخص مي كند. براي مثال ، ويروس نقص ايمني انسان (HIV ) تنها سلولهاي ايمني انسان را آلوده مي كند ( مخصوصا سلولهاي T ) ، زيرا پروتئين سطحي آن ، gp120 ، مي تواند با CD4 و گيرنده هاي كموكين در سطح سلولهاي T  واكنش دهد . (شكل 3 بخش E فصل 1) 
2. نفوذ( Penetration) : بعد از اتصال ،‌ ويروسها ممكن است از طريق اندوسيتوز با واسطه گيرنده يا ديگر مكانيزمها وارد سلول شوند. براي جزئيات بيشتر سايت زير را مشاهده كنيد.

 

 ورود ويروس به درون سلولها - Ed Rybicki

 

3. Uncoating  : فرآيندي است كه در آن كپسيد بوسيله آنزيمهاي ويروسي و ميزبان برداشته مي شود.
4. همانند سازي (Replication) : همانند سازي در سرهم شدن پروتئينهاي ويروسي و مواد ژنتيكي توليد شده در سلولهاي ميزيان دخيل است.
5. رها سازي: ويروسها با ايجاد از هم گسيختگي (ليز) در درون سلولهاي ميزبان از آنها رها مي شوند. ويروسهاي پوشش دار( براي مثال  HIV ) از سلولهاي ميزبان جوانه مي زنند. به هنگام فرآيند جوانه زني ،‌ يك ويروس پوشش فسفوليپيديي را كه حاوي گليكوپروتئينهاي ويروسي است را كسب مي كند.

 

سايت هاي مفيد:

چرخه زندگي- From Johns Hopkins University HIV 

 By Shaun Heaphyهمانندسازي ويروس

فصل 1 بخش E (ساختار ویروس)

ساختار ويروس

 

ماده ‍ژنتيكي و آنزيمهاي ويروسها بوسيله ساختار سطحي كه كپسيد نام دارد پوشيده شده است. برخي از ويروسها در اطراف كپسيد داراي پوشينه نيز مي باشند. شكل كپسيد ويروسي يا هليكال است يا آيكوزاهدرال است كه در شكل زير نشان داده شده است.

 

 

شكل: Icosahedron  (آيكوزاهدرال) . a ) يك آيكوزاهرال كه از بيست مثلث متساوي الاضلاع يكسان تشكيل شده است. b) در بسياري از كپسيدهاي آيكوزاهدرال ، هر مثلث از سه بخش يكسان تشكيل شده است. بنابراين هر كپسيد داراي 60 بخش مي باشد. پنج بخش كه در اطراف هر راس ميباشد به صورت تقارن پنج وجهي قرار گرفته است. c ) يك كپسيد آيكوزاهدرال داراي 60 بخش است. برخي ار مثلث ها از 4 بخش تشكيل شده اند.

 

 

شكل: ساختار يك بخش از كپسيد ويروس بيماريزاي پا و دهان. كپسيد اين ويروس آيكوزاهدرال است ، متشكل از 60 بخش. هر بخش از چهار پروتئين تشكيل شده است: VP1, VP2, VP3 و VP4 . حالت متقارن يك آيكوزاهدرال ، ساختار تمام كپسيد مشخص شده است.

 

سايتهاي مفيد:

Virus Structure - From Dr. Shaun Heaphy.

Virus Ultra Structure - From Linda Stannard.

فصل 1 بخش E (رده بندی بالتیمر)

رده بندي بالتيمر  (Baltimore Classification)

رده بندي بالتيمر بر اساس محتويات ‍‍‍‍ژنتيكي و استراتژي همتنندسازي ويروسها استوار است. ماده ژنتيكي در تمام سلولها DNA دو رشته اي double-stranded DNA)) كه به طور مختصر dsDNA نوشته مي شود مي باشد، اما برخي ويروسها از RNA يا DNA تكرشته اي جهت انتقال ماده ژنتيكي استفاده مي كنند.

بر اساس تقسيم بندي بالتيمر ويروسها به هفت رده زير تقسيم ميشوند:

 

1) ويروسهاي داراي DNA دو رشته ي (dsDNA viruses)

2) ويروسهاي داراي DNA تك رشته اي (ssDNA viruses )

3) ويروسهاي داراي RNA دو رشته اي (dsRNA viruses )

4) ويروسهاي RNA مثبت تك رشته اي ((+)-sense ssRNA viruses )

5) ويروسهاي RNA منفي تك رشته اي ((-)-sense ssRNA viruses )

6) RNA ويروسهايي كه رونويسي معكوس دارند (RNA reverse transcribing viruses)

7) DNA ويروسهايي كه رونويسي معكوس دارند  ((DNA reverse transcribing viruses

Ds به معني دو رشته اي و ss به معني تك رشته اي مي باشد.

 

مثالي از ويروسهاي معمول:

 

· (+)RNA يعني RNA نقش mRNA دارد و مي تواند منجر به توليد پروتئين شود.(-)-RNA نقش mRNA ندارد.

· رئوويروسها و آنفولانزا داراي ژنوم رياRNA قطعه قطعه مي باشند. در اينجا طول كلي آن نشان داده شده است.

 

 

سايت براي علاقه مندان:

Family Groups - The Baltimore Method - From All the Virology on the WWW

 

فصل 1 بخش D (گلای اکسیزوم)

گلای اکسیزوم

گلای اکسیزوم ها اساسا در سلولهای گیاهی دیده می شوند. فعالیت اصلی آنها تبدیل اسید چرب به استیل CoA برای چرخه گلای اگزالات (glyoxylate cycle) می باشد که دو مولکول استیل کوآ به یک 4- کربن دکربوکسیلیک اسید تبدیل می شود. پراکسیزومها و گلی اکسیزومها ، میکروبادی نیز نامیده می شوند.

فصل 1 بخش D (واکوئل)

واکوئل

 

واکوئل ها مولکولهایی از قبیل آب ، یونها ، سوکروز و آمینواسیدها را ذخیره می کنند. واکوئلها همچنین پسمانده های تولیدی سلول را که باید به آرامی تجزیه شوند را در خود نگاه می دارد. واکوئلها 30 تا 90 درصد از حجم سلول را اشغال می کند.

فصل 1 بخش D (لیزوزوم)

لیزوزوم:

وظیفه اصلی لیزوزوم  تجزیه ماکرومولکولهای گوناگون در درون سلول است.آنها جهت تجزیه DNA و  RNA دارای نوکلئاز ، برای تجزیه پروتئینها دارای پروتئاز و دیگر آنزیمها برای تجزیه پلیساکاریدها و لیپیدها می باشند. لیزومها تنها در سلولهای جانوران می باشند. اگرچه سلولهای گیاهی دارای لیزوزوم نمی باشند ، با این حال واکئولهای آنها قابلیت تجزیه ماکرومولکولها را دارد.

بخش آموزش: لیزوزوم

مقالات مروری:

اندامکهای وابسته به لیزوزوم FASEB Journal, 2000

 سیستئین پروتئاز لیزوزومEMBO J., 2001

فصل 1 بخش D (پراکسیزوم)

پراکسیزوم

پراکسیزوم حاوی آنزیمهایی جهت تجزیه اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب می باشد. این واکنشها هیدروژن پروکسیداز تولید می کنند از این جهت پراکسیزوم دارای کاتالاز می باشد که هیدروژن پروکسید را به آب و اکسیژن تبدیل می کند.

مقاله مروری :

The peroxisome : orchestrating important developmental decisions from inside the cell - J. Cell Biology, 2004

فصل 1 بخش D (دستگاه گلژی)

دستگاه گلژی

 

دستگاه گلژی اصلی ترین بخش دسته بندی (sorting) و پیرایش (modification) پروتئینها و لیپیدها می باشد. بعد از اینکه پروتئینها در شبکه اندوپلاسمی دانه دار دسته بندی شدند ، آنها توسط یک وزیکول انتقالی احاطه می شوند و به دستگاه گلژی انتقال میابند. برخی پروتئینها به گلیکوپروتئین تغییر میابند و بعد به دیگر مقصدها فرستاده می شوند.

بخش آموزش: دستگاه گلژی

فصل 1 بخش D (شبکه اندوپلاسمی)

شبکه اندوپلاسمی (ER) به دو نوع زبر یا دانه دار (Rough ER) و صاف (Smooth ER) تقسیم می شود. نقش اصلی ER دانه دار پردازش پپتید های تازه سنتز شده توسط ریبوزومها می باشد . بنابراین ، سطح ER دانه دار معمولا به ریبوزومها اتصال دارد و به این دلیل دانه دار دیده می شود. ER صاف در متابولیسم و سنتز لیپیدها شرکت دارد. هپاتوسیتها (سلولهای کبدی) از مملو از شبکه اندوپلاسمی صاف هستند.

 

بخش آموزش: شبکه اندوپلاسمی

مقاله مروری:

سازماندهی ساختاری شبکه اندوپلاسمی EMBO Reports, 2002

فصل 1 بخش D (کلروپلاست)

کلروپلاست
 

 

مانند میتوکندری یک کلروپلاست از یک غشای خارجی و یک غشای داخلی تشکیل شده است. درون کلروپلاست ، تعداد زیادی تیلاکوئید وجود دارد ، که هرکدام از آنها بوسیله یک غشاء پوشیده شده است. کلروفیل ها در غشای تیلاکوئیدها جای گرفته اند و نور را برای انجام فتوسنتز جذب می کنند.

در اولین مرحله فتوسنتز ،از انرژی نور جهت تجزیه آب به یونهای هیدروژن و مولکولهای اکسیژن استفاده می شود. یونهای هیدروژن ایجاد شده یک شیب غلظتی در غشای تیلاکوئید ایجاد می کنند. حرکت یونهای هیدروژن در طول غشاء با سنتز ATP  همراه شده است. تمام واکنش انجام شده به صورت زیر است.

مانند میتوکندری ، کلروپلاست دارای DNA مخصوص به خود می باشد ، اما برخی از پروتئینهای کلروپلاست بوسیله DNA هسته ای کد می شوند.

فصل 1 بخش D (اندامکهای درون سیتوپلاسم)

فصل ۱ - بخش D

 

اندامکهای درون سیتوپلاسم 

بر طبق تعریف ،اندامکها ساختارهای درون سلولی هستند که بوسیله غشا احاطه شده اند.هسته یک مثال از اندامکها می باشد. دیگر اندامکهایی که درون سیتوپلاسم هستند : میتوکندری ، کلروپلاست ، شبکه اندوپلامی ، دستگاه گلژی ، پراکسیزوم ، لیزوزوم ، واکوئل و گلی اکسیزوم هستند.

میتوکندری:

 

سلول یوکاریوتی دارای تعداد زیادی میتوکندری می باشد، که نزدیک به یک چهارم از حجم سیتوپلاسم را اشغال می کند. میتوکندری دارای طولی به اندازه 1.5 تا 2 میکرومتر و 0.5 تا 1 میکرومتر قطر می باشد ، که تقریبا به اندازه یک باکتری E.coli می باشد. میتوکندری دارای دو غشا می باشد : غشای خارجی و غشای داخلی. میتوکندری دارای DNA مخصوص به خود می باشد ( ( mtDNA ، که برخی از پروتئینها و RNA های درون میتوکندری را رمز می کند. اکثر پروتئینهای عملکردی درون میتوکندری منشا DNA هسته ای دارند. نقش اصلی میتوکندری تولید ATP (آدنوزین تری- فسفات) می باشد ، که انرژی بالایی را جهت نیرو بخشیدن به فرآیند های سلولی حمل می کند . این انرژی در پیوند فسفو انیدرید ATP (Figure from Lodish et al) ذخیره شده است. در طول هیدرولیز ATP این پیوند شکسته می شود و 7.3  کیلوکالری بر مول انرژی تولید می کند. بسیاری از فرآیندهای سلولی از انرژی ATP اتصالی هیدلیز شده استفاده می کنند. در سلولهای جانوران منبع اصلی تولید ATP اسیدهای چرب و گلوکز می باشد . اکسیداسیون اسید چرب 18 کربنه می تواند 146 مولکول ATP تولید کند. در مقابل ، اکسیداسیون یک مولکول گلوکز (6 کربن ) می تواند تنها 36 مولکول ATP تولید کند. ایجاد ATP یک سری از انتقالات الکترونی را درگیر می سازد. به ناچار الکترونها از زنجیره الکترونی تراوش می کنند و تولید رادیکال آزاد ی کنند . اشاره شده که این موضوع یکی از مکانیزمهای دخیل در فرآیند پیری می باشد. ."Mitochondria, Apoptosis and Aging”

بخش آموزش : میتوکندری بخش اول بخش دوم

سایت: انیمیشن سنتز ATP توسط میتوکندری

 

کتاب: فصل 16 : بافت سلولی پرتوان  لودیش .

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.

فصل اول - بخش B-4 ( آنتی ژنهای گروه های خونی )

آنتی ژنهایی که گروه های خونی را تعیین می کنند متعلق به گلیکوپروتئینها و گلیکولیپیدها می باشد . سه نوع از آنتی ژنهای گروه خونی وجود دارد : O , A و B. آنها تنها در ترکیب هیدراتهای کربن خود متفاوت می باشند.

 

شکل

آنتی ژنهای گروه خونی . تمام انسانها دارای آنزیمهایی می باشند که آنتی ژن O را سنتز می کنند. انسانهایی که گروه خونی A دارند دارای آنزیم اضافه دیگری به اسم (X) می باشد که N-استیل گالاکتوز آمین را به ۀنتی ژن O اضافه می کنند . انسانهایی که دارای گروه خونی نوع B هستند دارای نوع دیگری آنزیم (X) هستتند که گالاکتوز را به آنتی ژن O متصل می سازد. انسانهایی که دارایگروه خونی AB می باشند دارای هر دوآنزیم نوع A و B هستند در صورتی که گروه خونی O فاقد هر دو آنزیم می باشد.

فصل اول - بخش B-3 ( گلیکو پروتئینها و گلیکولیپیدها )

گلیکو پروتئینها , پروتئینهایی می باشند که به صورت کووالان با هیدراتهای کربنی مانند , گلوکز , گالاکتوز, لاکتوز , فیوکز, اسید سیالیک , N- استیل گلوکز آمین , N- استیل گالاکتوز آمین و غیره اتصال یافته اند. گلیکولیپیدها ؛ هیدراتهای کربنی هستند که به لیپید یا چربی اتصال یافته اند. آنها نقش فراهم آوری انرژی و عامل نشانگر در تشخیص سلولی می باشند.

آنتی ژنهایی که گروه های خونی را تعیین می کنند متعلق به گلیکوپروتئینها و گلیکولیپیدها می باشد جهت اطلاعات بیشترکلیک کنید.

 

مقلات:

- J. Biol. Chem., 2005Unraveling the Mechanism of Protein N-Glycosylation

فصل اول - بخش B-2 ( کلسترول و استروئیدها )

کلسترول و استروئیدها

 

کلسترول در بسیاری از سلولهای پروکاریوتی وجود ندارد , اما به وفور در غشای پلاسمایی سلولهای پستانداران یافت می شود. کلسترول به عنوان پیش ساز جهت تولید دیگر استروئیدهای مهم مطرح است.

 

شکل:ساختار کلسترول و دیگر استروئیدهای مهم.آنها بوسیله چهار حلقه هیدروکربنی مشخص شده اند , که با A,B,C وD مشخص شده است. کلسترول تقریبا به طور کامل از هیدروکربن تشکیل شده  و یک مولکول آمفی پاتیک است (دارای قسمتهای هیدروفیل و هیروفوب) زیرا دارای گروه هیدروکسیل (OH) است.

 

سایت های مفید

Steroid Hormone Synthesis - From The Medical Biochemistry Page

The Nomenclature of Steroids 

 

مقالات:

Intracellular Cholesterol Transport - Arterio. Thromb. Vascu. Biology, 2004

Biology and biochemistry of cholesterol - J. Clin. Invest., 2002

• Cholesterol in health and disease 
• Cholesterol modification of Hedgehog family proteins 
• Cholesterol, lipid rafts, and disease 
• Malformation syndromes due to inborn errors of cholesterol synthesis 
• Do oxysterols control cholesterol homeostasis? 
• The role of cholesterol efflux in regulating the fertilization potential of mammalian spermatozoa 
• High-flux mitochondrial cholesterol trafficking, a specialized function of the adrenal cortex 
• Intracellular cholesterol transport 
• Regulation and mechanisms of macrophage cholesterol efflux 
• Consequences of cellular cholesterol accumulation: basic concepts and physiological implications

CREating a SCAP-less liver keeps SREBPs pinned in the ER membrane and prevents increased lipid synthesis in response to low cholesterol and high insulin - Genes and Development, 2001.

فصل اول - بخشB-1 ( فسفولیپیدها )

فسفولیپیدها

مولکول فسفولیپید از یک گروه قطبی آبدوست و یک دم آبگریز تشکیل شده است. سر قطبی دارای یک یا چند گروه فسفات می باشد. دم آبگریز از دو زنجیره اسید چرب تشکیل یافته است. هنگامی که بسیاری از مولکولهای فسفولیپید در درون آب قرار می گیرند , سرهای قطبی آنها به سمت آب گرایش پیدا می کنند و دمهای آب گریز آنها به یکدیگر می چسبند و ساختار دولایه را ایجاد می کنند.

 

شکل: ساختار فسفولیپید(فسفاتیدیل کولین). A) ساختار شیمیایی B) مدل کامپیوتری

 

گروهای سر قطبی:

بیشتر گروهای سر فسفولیپیدی به فسفوگلیسیریدها تعلق دارند , که دارای گلیسرول متصل به دم و بخش سری هستند. از جمله فسفوگلیسیریدها می توان به فسفاتیدیل کولین , فسفاتیدیل سرین , فسفاتیدیل اتانول آمین , فسفاتیدیل اینوزیتول و...اشاره نمود.

 

زنجیره های آسیل چرب:

زنجیره آسیل چرب در غشاهای بیولوژیک معمولا دارای تعداد اتمهای زوج می باشد.ممکن است آنها اشباع شده باشند (اتمها C با پیوند ساده به اتمهای دیگر متصلند) یا غیر اشباعند ( برخی از اتمهای همسایه C با پیوند دوگانه به آن متصلند).

جدول : اسیدهای چرب سلولی

مقالات مروری :

 

The Biochemistry of n-3 Polyunsaturated Fatty Acids.

J. Biol. Chem., 2001

متابولیسم و سیگنالینگ اسفنگولیپید J. Biol. Chem., 2002

فصل اول- بخش B ( غشاهای بیولوژیکی )

غشاهای بیولوژیکی

تمام غشاهای بیولوژیکی , از جمله غشای پلاسمایی و تمام غشاهای اندامکها محتوی لیپید و پروتئین می باشد. لیپیدهایی که در غشاهای بیولوژیکی یافت می شود بیشتر فسفولیپید و کلسترول می باشند . در غشای پلاسمایی و غشای برخی اندامکها , پروتئین و فسفو لیپیدها به به هیدراتهای کربن متصل شده است, و به ترتیب گلیکو پروتئینها و گلیکولیپیدهارا می سازد.

.

 

شکل: نمایی از یک غشای بیولوژیکی

 

 

مقالات مروری:

Lipid rafts: heterogeneity on the high seas Biochem. J., 2004