جزوه رنگی و تایپ شده ایمنی زیستی
دکتر امیرعباس مینایی دانشگاه پیام نور دکتر خالقی علمی کاربردی دکتر حامد حداد کاشانی دانشگاه ازاد کاردانی کارشناسی ارشد استخدامی رشته
ً () : ( ). ً (-). (). ()
() () () ) () ً [بخشهای (الف) و (ب) با مجوز آندریاس هفتتی ، میکروسکوپ الکترونی بین دپارتمان (IEM) ، مرکز زیست دانشگاه بازل. قسمت (ج) سیمون فریزر / منبع علم. بخش (د) Mediscan / Alamy.]
(: ) : ً ().
: ً ، () ، () () ( -).
: ً : ً : () ً (-) (-). () ، -گلیکوپروتئین دیستروفین (DGC) در سلول های عضلانی اسکلتی. پروتئین دیستروفینت که در دیستروفی عضلانی دوشن معیوب است اسکلت سلولی اکتین را به مجموعه چند سلولی سارکوگلیکان در غشای پلاسما پیوند می دهد. جزوه ایمنی زیستی های دیگر موجود در این مجموعه به اجزای لایه پایه مانند لامینین متصل می شوند که به نوبه خود به الیاف کلاژن متصل می شوند که به لایه پایه قدرت و استحکام می دهند. بنابراین دیستروفین عضو مهمی از گروهی از پروتئین ها است که سلول عضلانی و اسکلت سلولی اکتین داخلی آن را با لایه بازایی اطراف آن پیوند می دهد. به D. E. Michele and K. P. Campbell، 2003، J. Biol مراجعه کنید. شیمی 278: 15457.
در فصل های زیر داده های تجربی زیادی ارائه شده است که توضیح می دهد ما درباره ساختار و عملکرد سلول چه می دانیم در فصل های بعدی این کتاب ، ما در مورد فرآیندهای سلول با جزئیات بیشتری بحث می کنیم. ما (در فصل 2) با بحث در مورد ماهیت شیمیایی عناصر سازنده سلول ها و فرآیندهای شیمیایی اساسی مورد نیاز برای درک فرآیندهای ماکرومولکولی بحث شده در فصل های بعدی شروع می کنیم. در ادامه درباره ساختار و عملکرد پروتئین ها بحث خواهیم کرد (در فصل 3). در فصل 4 بسیاری از تکنیک های زیست شناسان برای کشت و تقسیم سلول ها و تجسم پروتئین ها و ساختارهای خاص درون سلول ها مورد بحث قرار گرفته است. در فصل 5 چگونگی تکثیر DNA ، نحوه کپی قطعات DNA در RNA و نحوه سنتز پروتئین در ریبوزوم ها توضیح داده شده است. در فصل 6 بسیاری از تکنیک های مورد استفاده برای مطالعه ژن ها ، بیان ژن ها و عملکرد پروتئین ها از جمله تولید حیوانات با جهش های ژنتیکی خاص شرح داده شده است. ساختار بیومبران موضوع فصل 7 است. ساختار ژن و کروموزوم و تنظیم بیان – () ، () ()
() (). : ؟ ؟ ؟ ؟ ؟ : -زنده را تشکیل می دهند ، در ماکرومولکول های قوچ و مجامع ماکرومولکولی که ماشین آلات و معماری سلول ها و در نتیجه جرم باقی مانده موجودات را تشکیل می دهند ، ترکیب می شوند. این مولکول های کوچک شامل اسیدهای آمینه (عناصر سازنده پروتئین ها) ، نوکلئوتیدها (اجزای سازنده DNA و RNA) ، لیپیدها (عناصر سازنده غشای زیستی) و قندها (عناصر سازنده کربوهیدرات های پیچیده) هستند.
شکل 2-1 شیمی زندگی: چهار مفهوم کلیدی. (الف) مکمل مولکولی در قلب همه اثرات متقابل بیومولکولی نهفته است (به بخش 2.1 مراجعه کنید) ، مانند زمانی که دو پروتئین با اشکال مکمل و خصوصیات شیمیایی در کنار هم قرار می گیرند و یک مجموعه کاملاً پیوند خورده را تشکیل می دهند. (ب) مولکول های کوچک به عنوان بلوک های سازه های بزرگتر عمل می کنند (بخش 2.2 را ببینید). به عنوان مثال : برای تولید DNA ماکرومولکول حامل اطلاعات ، چهار بلوک جزوه ایمنی زیستی کوچک نوکلئوتیدی به صورت کووالانسی به رشته های طولانی (پلیمرها) متصل می شوند ، سپس آن ها به دور یکدیگر می پیچند و مارپیچ دوتایی را تشکیل می دهند. (ج) واکنش های شیمیایی برگشت پذیر هستند و توزیع مواد شیمیایی بین واکنش دهنده های شروع (چپ) و محصولات واکنش (راست) به سرعت ثابت های جلو(k_f پیکان بالا) و معکوس (k_r، پیکان پایین) بستگی دارد . واکنش ها نسبت این ها ، k_qe، اندازه گیری آموزنده ای از مقادیر نسبی محصولات و واکنش دهنده هایی است که در تعادل وجود خواهد داشت (بخش 2.3 را ببینید). (د) در بسیاری از موارد ، منبع انرژی واکنش های شیمیایی در سلول ها ، هیدرولیز مولکول ATP است (به بخش 2.4 مراجعه کنید). این انرژی هنگامی آزاد می شود که پیوند فسفو هیدرید با انرژی بالا که فسفات های b و g را در مولکول ATP (قرمز) متصل می کند با افزودن یک مولکول آب شکسته و تشکیل ADP و Pi می دهد
. بسیاری از مولکول های زیستی سلول ها (مانند قندها) به راحتی در آب حل می شوند. این مولکول ها آب دوست نامیده می شوند. برخی دیگر (مانند کلسترول) مواد روغنی مانند چربی هستند که از آب دوری می کنند. گفته می شود این مولکول ها آبگریز هستند (ترس از آب). هنوز مولکول های زیستی دیگر (مانند فسفولیپیدها) حاوی مناطق آب دوست و آبگریز هستند. گفته می شود که این مولکول ها آمفیپاتیک یا آمفیفلیک هستند (هر دو دوست دارند). عملکرد روان سلول ها ، بافت ها و ارگانیسم ها به کلیه این مولکول ها از کوچکترین تا بزرگترین آنها بستگی دارد. در واقع ، شیمی پروتون ساده (H^+) می تواند برای بقای سلول انسانی به اندازه هر مولکول غول پیکر DNA مهم باشد (جرم مولکول DNA در کروموزوم 1 انسان 6.8 * 〖10〗^10برابر پروتون است!) . اثر متقابل شیمیایی تمام این مولکول های بزرگ و کوچک با آب و با یکدیگر ماهیت زندگی را تعریف می کنند.
خوشبختانه ، اگرچه بسیاری از انواع مولکول های زیستی در مسیرهای متعدد و پیچیده ای برای ایجاد سلول های عملکردی و ارگانیسم ها با یکدیگر تعامل و واکنش نشان می دهند ، اما برای درک فرآیندهای سلولی در سطح مولکولی ، تعداد نسبتاً کمی اصول شیمیایی لازم است (شکل 2-1) در این فصل ، این اصول کلیدی را مرور می کنیم ، برخی از آنها را به خوبی می دانید. ما با پیوندهای کووالانسی که اتم ها را به مولکول ها متصل می کند و اثرات متقابل غیرکووالانسی که گروه های اتم را درون و بین مولکول ها تثبیت می کنند ، شروع می کنیم. سپس ما عناصر اساسی شیمیایی ساخت ماکرومولکول ها و مجموعه های ماکرومولکولی را در نظر می گیریم. پس از بررسی جنبه های تعادل شیمیایی که جزوه ایمنی زیستی ارتباط را با سیستم های بیولوژیکی دارند ، فصل را با اصول اساسی () (). : (-) ً شود. در بعضی موارد ، تعداد پیوندهای کووالانسی پایدار که یک اتم می تواند ایجاد کند ثابت است. به عنوان مثال : کربن همیشه چهار پیوند کووالانسی تشکیل می دهد. در موارد دیگر ، تعداد مختلف پیوندهای کووالانسی پایدار امکان پذیر است. به عنوان مثال : گوگرد می تواند دو ، چهار یا شش پیوند کووالانسی پایدار ایجاد کند.
تمام بلوک های سازنده بیولوژیکی در اطراف اتم کربن ، که چهار پیوند کووالانسی تشکیل می دهد ، سازمان یافته اند. در این مولکول های زیستی آلی ، هر کربن معمولاً به سه یا چهار اتم دیگر پیوند می خورد. [کربن همچنین می تواند به دو اتم دیگر پیوند یابد ، مانند مولکول خطی دی اکسید کربن 〖co〗_2، که دارای دو پیوند دوگانه اکسیژن کربن است (□(o= ) □(c=o)). با این حال ، چنین آرایش پیوندهای کربن در بلوک های سازنده بیولوژیکی یافت نمی شود.] همانطور که در شکل 2-3aبرای فرمالدئید نشان داده شده است ، کربن می تواند به سه اتم پیوند یابد ، همه در یک صفحه مشترک. اتم کربن دو پیوند منفرد با دو اتم و یک پیوند دوتایی (دو جفت الکترون مشترک) با اتم سوم تشکیل جزوه ایمنی زیستی دهد. در غیاب محدودیت های دیگر ، اتم های متصل به یک پیوند واحد می توانند آزادانه در مورد محور پیوند بچرخند ، در حالی که کسانی که با پیوند دوگانه متصل شده اند نمی توانند. مسطح بودن سفت و سخت تحمیل شده توسط پیوندهای مضاعف برای شکل ها و انعطاف پذیری مولکول های زیستی مانند فسفولیپیدها ، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک اهمیت زیادی دارد.
شکل 2-2 پیوندهای کووالانسی با تقسیم الکترون تشکیل می شوند. پیوندهای کووالانسی ، نیروهای محکمی که اتم ها را در مولکول ها به هم می چسباند ، هنگامی تشکیل می شود که اتم ها الکترون ها را از خارجی ترین اوربیتال های الکترون تقسیم کنند. هر اتم تعداد مشخص و هندسه پیوندهای کووالانسی را تشکیل می دهد.
کربن همچنین می تواند به چهار اتم متصل شود. همانطور که توسط متان (〖CH〗^4) نشان داده شده است ، وقتی کربن به چهار اتم دیگر پیوند می خورد ، زاویه بین هر دو پیوند 109.5 است و موقعیت های اتم های پیوند خورده (-). () () (-). ً ً ً
فهرست مطالب