Transcript زیست شناسی سلولی

The Cell Theory
‫مفهوم نظریه سلولی‬
‫• تمام موجودات زنده (جانوران‪-‬گیاهان‪-‬تک سلولی ها) از یاخته و‬
‫فرآورده‌های فعالیت یاخته به وجودآمده‌اند‪.‬‬
‫• همانندی‌های اساسی در فعالیت‌های سوخت وسازی همه یاخته‌ها وجود‬
‫دارد ‪.‬‬
‫• این نظریه با پژوهشهای متعدد که در ابتدای قرن ‪ 19‬توسط‬
‫پژوهشگرانی مانند میربل ‪ ،‬اوکن ‪ ،‬المارک ‪ ،‬دوتروشه ‪ ،‬تورپن ‪،‬‬
‫انجام شد‪ ،‬شکل گرفت و در نهایت منجر به مطالعات شالیدن و شوان‬
‫گردید که نظریه سلولی را به صورت مشخص ارائه کردند‪.‬‬
The Cell Theory Complete
The 3 Basic Components of the Cell Theory were now
complete:
1. All organisms are composed of one or more cells.
(Schleiden & Schwann)(1838-39)
2. The cell is the basic unit of life in all living things.
(Schleiden & Schwann)(1838-39)
3. All cells are produced by the division of preexisting cells.
(Virchow)(1858)
‫نظریه سلولی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫همه موجودات شناخته‌شده زنده از یک یا چند یاخته تشکیل شده‌اند‪.‬‬
‫همه یاخته‌ها از طریق تقسیم یاخته‌های پیش از خود پدید می‌آیند‪.‬‬
‫یاخته واحد بنیادین ساختار و کارکرد در تمامی ارگانیسم‌های زنده‬
‫است‪.‬‬
‫فعالیت یک ارگانیسم بستگی به مجموع فعالیت‌های یاخته‌های مستقل‬
‫دارد‪.‬‬
‫در یاخته‌ها جریان انرژی (سوخت‌وساز و زیست‌شیمی) روی می‌دهد‪.‬‬
‫یاخته‌ها داده‌های موروثی (دی‌ان‌ای) با خود به همراه دارند که به‬
‫هنگام تقسیم سلولی به آن‌ها رسیده‌است‪.‬‬
‫در ارگانیسم‌های گونه‌های مشابه‪ ،‬همه یاخته‌ها در اصل از نظر‬
‫ترکیب شیمیایی یکسان هستند‪.‬‬
Modern Cell Theory
Modern Cell Theory contains 4 statements, in addition to
the original Cell Theory:
The cell contains hereditary information(DNA) which is passed
on from cell to cell during cell division.
All cells are basically the same in chemical composition and
metabolic activities.
All basic chemical & physiological functions are carried out inside
the cells.(movement, digestion,etc)
Cell activity depends on the activities of sub-cellular structures
within the cell(organelles, nucleus, plasma membrane)
How Has The Cell Theory Been Used?
The basic discovered truths about cells, listed in the
Cell Theory, are the basis for things such as:
Disease/Health/Medical Research and Cures(AIDS, Cancer,
Vaccines, Cloning, Stem Cell Research, etc.)
‫پروکاریوت ها(‪)1‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫فاقد هسته‬
‫فاقد اندامک‌های محدود به غشا‬
‫اندازه یک سلول پروکاریوت ‪ ۱‬تا ‪ ۱۰‬میکرومتر است‪.‬‬
‫ماده ژنتیکی سلول در ناحیه شبه هسته‌ای موسوم به‬
‫نوکلئوئید متمرکز شده است‪.‬‬
‫سلول‌های دارای یک نوع ‪ RNA‬پلی مراز هستند‪.‬‬
‫ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی از لحاظ کمیت ‪ ۷۰۰‬مرتبه‬
‫کم‌تر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است‪.‬‬
‫پروکاریوت ها(‪)2‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فالژلین است‪.‬‬
‫تاژک در حال حرکت‪ ،‬دارای حرکت چرخشی است‪.‬‬
‫فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را نمی‌توان یافت‪.‬‬
‫حجم یک سلول پروکاریوتی کم است‪.‬‬
‫باکتری‌ها شاخص‌ترین نوع پروکاریوت‌ها هستند‪.‬‬
‫فرایند رونویسی در سلول‌های پروکاریوت ها کمی ساده تر‬
‫از سلول‌های یوکاریوتی است‪ .‬و فاقد اینترون و اگزون‬
‫(البته در آرکی‌باکتری‌ها استثا)‪.‬‬
‫پروکاریوت ها(‪)3‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫دارای معدودی پروتئین (اکثرا‌ آنزیم) است و فاقد هیستون‪.‬‬
‫فاقد پروتئین‌های اکتین یا شبه میوزین‪.‬‬
‫فاقد میکروتوبول‪.‬‬
‫کروموزوم‌ها نوکلئوپروتئین ندارند‪.‬‬
‫میتوز ندارند‪.‬‬
‫مولکول دی‌ان‌ای حلقوی‬
‫ریبوزوم ‪ ۷۰S‬دارند‪ .‬کوچکتر و ساده تر‬
‫پروکاریوت ها(‪)4‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫سانترومر یا کینه توکور ندارند‪.‬‬
‫هستک ندارند‪.‬‬
‫از هر ژن یکی دارند‪.‬‬
‫یک نقطه شروع همانندسازی دارند‪ .‬و دوجهتی‬
‫سنتز همه زنجیره‌های پلی پپتیدی با متیونین فرمیله آغاز‬
‫می‌شود‪.‬‬
‫ردیف پرینبو (‪ )TATAATG‬در نزدیکی نقطه آغاز راه‌انداز‬
‫جای دارد‪.‬‬
‫پروکاریوت ها(‪)5‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫کالهک ندارد‪.‬‬
‫فاقد پروتئین‌های پیوسته به انتهای ‪ mRNA‬است‪.‬‬
‫وجود ردیف پلی ‪ A‬در انتهای ‪۳‬پریم در ‪ mRNA‬نادر است‪.‬‬
‫‪ mRNA‬چندژنی (پلی سیسترونی) در آن‌ها متداول است‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)1‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫دارای هسته مشخص و محصور در غشا‬
‫دارای اندامک‌های غشادار و مشخص و دستگاه غشایی‬
‫درونی‬
‫اندازه بسیار متنوعی دارند‪.‬‬
‫ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا‌ در هسته متمرکز‬
‫است‪.‬‬
‫سلول‌های یوکاریوتی دارای سه نوع ‪ RNA‬پلی مراز اصلی‬
‫هستند‪ .‬البته کلروپالست و میتوکندری نیز ‪ RNA‬پلی مراز‬
‫دارند‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)2‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا‌ در هسته متمرکز‬
‫است‪ .‬بخش اندکی نیز درون اندامک‌های درون‌یاخته‌ای‬
‫هم‌چون میتوکندری‪ ،‬کلروپالست و گلی‌اکسیزوم دیده‬
‫می‌شود‪.‬‬
‫تاژک سلول یوکاریوتی عمدتا‌ از جنس پروتئین استوانه‌ای‬
‫شکل میکروتوبول است‪.‬‬
‫تاژک در حال حرکت‪ ،‬دارای حرکت شالقی است‪.‬‬
‫فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع‬
‫یوکاریوتی می‌توان یافت‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)3‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫حجم یک سلول یوکاریوتی هزاران بار بزرگتر از نوع‬
‫پروکاریوتی است‪.‬‬
‫آغازیان ‪-‬گیاهان‪ -‬جانوران – قارچ‌ها در این گروه قرار‬
‫دارند‪.‬‬
‫فرایند رونویسی در سلول‌های یوکاریوت کمی پیچیده تر از‬
‫سلول‌های پروکاریوتی است‪ .‬دارای اینترون و اگزون‬
‫دارای پروتئین‌های متنوع است و دارای ‪ ۴‬تا ‪ ۵‬نوع‬
‫هیستون که به دی‌ان‌ای پیوسته‌اند‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)4‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫دارای پروتئین‌های اکتین یا میوزین است‪.‬‬
‫دارای میکروتوبول است‪.‬‬
‫کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین دارند‪.‬‬
‫میتوز و میوز دارند‪.‬‬
‫ژنوم آن‌ها بیش از یک مولکول دی‌ان‌ای خطی است‪.‬‬
‫ریبوزوم ‪ ۸۰S‬دارند‪ .‬بزرگتر و پیچیده تر البته در‬
‫کلروپالست و میتوکندری از نوع ‪ ۷۰S‬دارند‪.‬‬
‫سانترومر یا کینه توکور دارند‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)5‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫یک یا چند هستک دارند‪.‬‬
‫دارای کپی‌های متعدد از یک ژن‬
‫همانندسازی در مواضع متعدد یا دارای چندین دوراهی‬
‫همانندسازی‬
‫سنتز همه زنجیره‌های پلی پپتیدی با متیونین فرمیله نشده‬
‫آغاز می‌شود‪.‬‬
‫ردیف هاگنس (‪ ،)TATA‬راه‌انداز (پروموتور) ‪RNA‬‬
‫پلیمراز‪ ۲‬است که به ردیف پرینبو در پروکاریوت‌ها‬
‫شباهت دارد‪.‬‬
‫یوکاریوتها(‪)6‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫معمول‌ در انتهای ‪ ۵‬پریم ‪ mRNA‬کالهک وجود دارد‪.‬‬
‫به دو انتهای ‪ mRNA‬پروتئین‌های پیوسته متفاوت متصل‬
‫است‪.‬‬
‫اکثرا‌ ردیف پلی ‪ A‬بلندی در انتهای ‪۳‬پریم در ‪ mRNA‬داند‪.‬‬
‫‪ mRNA‬منحصرا‌ (مونو سیسترونی) یا تک ژنی است‪.‬‬
A Prokaryotic Cell
Flagella and Pili
Archaean Physiology
Halophiles (salt lovers), extreme thermophiles, •
and methanogens (methane makers)
Archaeans in Extreme Environments
The Viruses
Viruses are noncellular infectious particles that
cannot reproduce on their own
Viruses infect a host cell; their genes and
enzymes take over the host’s mechanisms of
replication and protein synthesis
Viral Structures
Prion Infections
Prions
Proteins that occur naturally in the
vertebrate nervous system, but can cause
fatal disease when they misfold
Eukaryotic Cell
Cell Structures
Cell membrane •
delicate lipid and –
protein skin
around cytoplasm
found in all cells –
Nucleus •
a membrane-bound sac –
evolved to store the
cell’s
chromosomes(DNA)
has pores: holes –
Nucleolus •
inside nucleus –
location of –
ribosome factory
made or RNA –
mitochondrion •
makes the cell’s –
energy
the more energy –
the cell needs, the
more
mitochondria it
has
Ribosomes •
build proteins from –
amino acids in
cytoplasm
may be free-floating, –
or
may be attached to ER –
made of RNA –
Endoplasmic •
reticulum
may be smooth: –
builds lipids and
carbohydrates
may be rough: –
stores proteins
made by attached
ribosomes
Golgi Complex •
takes in sacs of –
raw material from
ER
sends out sacs –
containing
finished cell
products
Lysosomes •
sacs filled with –
digestive enzymes
digest worn out cell –
parts
digest food absorbed –
by cell
Centrioles •
pair of bundled tubes –
organize cell division –
Cytoskeleton
made of •
microtubules
found throughout •
cytoplasm
gives shape to cell & •
moves organelles
around inside.
sperm cell: •
specialized to
deliver DNA to
egg cell
Endosymbiont theory:
a prokaryote ancestor •
“eats” a smaller prokaryote
the smaller prokaryote •
evolves a way to avoid
being digested, and lives
inside its new “host” cell
kind of like a pet.
‫ویروس‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ویروس قطعه‌ای از نوکلئیک اسید است که درون یک پوشش پروتئینی‬
‫محصور شده‌است‪.‬‬
‫ویروس‌ها از باکتریها بسیار کوچکتر هستند و تنها با میکروسکوپ‬
‫الکترونی قابل مشاهده‌اند‪.‬‬
‫ویروس با استفاده از امکانات سلولی و یا خودش در سلول‌های میزبان‬
‫تکثیر می‌شود و فعالیت اصلی یاخته های میزبان را مختل می‌کند‪.‬‬
‫به غیر از ویروسهای آنفولنزا و ایدز در سایر ویروسهای انسانی و‬
‫حیوانی خیلی بندرت اتفاق می‌افتد و به دست آوردن موتانتها و یا‬
‫رکمبینانتها نوین بسیار مشکل است‪.‬‬
‫ویروس‌ها در محیط خنثی ولی در سلول‌های زنده تکثیر می‌کنند وانگل‬
‫داخل سلولی می‌باشند‪.‬‬
‫ویرویید‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ویروییدها کوچکترین بیمارگرهای گیاهی شناخته شده محسوب‬
‫می‌شوند‪.‬‬
‫اصطالح ویروئید اولین بار توسط دینر در سال ‪ ۱۹۷۱‬برای توصیف‬
‫عامل بیماری دوکی شدن غده سیب زمینی‪PSTVd‬به کار برده شد‪.‬‬
‫ویروییدها دارای یک رشته ‪RNA‬تک ل ی حلقه‌ای به طول ‪ ۲۴۶‬تا‬
‫‪ ۴۰۱‬نوکلئوتید‪ ،‬با ساختمان‌های ثانویه‌ متعدد و فاقد پوشش پروتئینی‬
‫هستند‪.‬‬
‫این بیمارگرها فاقد چارچوب ژنی فعال هستند و توانایی سنتز پروتئین‬
‫را ندارند‪.‬‬
‫به رغم فقدان پروتئین پوششی‪ ،‬به علت دارا بودن ساختار پیچیده‬
‫ثانویه‪ ،‬در مقابل عوامل مخرب نوکلئیک اسیدها مقاومت زیادی دارند‪.‬‬
Complex
Icosahedral
symmetry
symmetry
Helical symmetry
Classification of Human Viruses
Group
Family
Genome
Genome size
Capsid
Envelope
(kb)
dsDNA
Poxviridae
dsDNA, linear
130 to 375
Complex
Yes
Herpesviridae
dsDNA, linear
124 to 325
Icosahedral
Yes
Adenoviridae
dsDNA, linear
36 to 38
Icosahedral No
Polyomaviridae
dsDNA, circular
5.0
Icosahedral No
Papillomaviridae
dsDNA, circular
8.0
Icosahedral No
Parvoviradae
ssDNA, linear, (- or +/-)
5.0
Icosahedral No
Hepadnaviridae
dsDNA (partial), circular
3.2
Icosahedral
Yes
Retroviridae
ssRNA (+), diploid
7 to 11
Icosahedral
Yes
ssDNA
Retro
Classification of Human Viruses
Group
Family
Genome
ssRNA (+)
Genome size
Capsid Envelope
(kb)
Picornaviridae
ssRNA (+)
7.2 to 8.4
Icosahedral No
Noroviridae
ssRNA (+)
7.2 to 7.9
Icosahedral No
Coronaviridae
ssRNA (+)
20 to 30
Helical
Yes
Flaviviridae
ssRNA (+)
9.5 to 12.5
Spherical
Yes
Togaviridae
ssRNA (+)
9.7 to 11.8
Spherical
Yes
Filoviridae
ssRNA (-)
19.1
Helical
Yes
Paramyxoviridae ssRNA (-)
16 to 20
Helical
Yes
Rhabdoviridae
13 to 16
Helical
Yes
10 to 13.6
Helical
Yes
ssRNA (-)
Orthomyxoviridae
ssRNA (-)
ssRNA (-), segmented
Bunyaviridae
ssRNA (-, ambi), segmented 11 to 21
Helical
Yes
Arenaviridae
ssRNA (-, ambi), segmented 10 to 14
Helical
Yes
dsRNA
Reoviridae
dsRNA, segmented
16 to 27
Icosahedral No
‫پریون‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫اولین بار توسط پروسینر در سال ‪ 1982‬عنوان گردید‪.‬‬
‫به معنی پروتئینی است که ماهیت عفونی دارد‪.‬‬
‫فاقد اسید نوکلئیک هستند‪.‬‬
‫ژن آنها در انسان بر روی کروموزوم ‪ 20‬قرار گرفته‬
‫است‪.‬‬
‫پروتئین طبیعی تولید شده توسط این ژن ‪PrpC‬نامیده می‬
‫شود که پریون پروتئین غیربیماری زا نامیده می شود‪.‬‬
‫پریون بیماری زا ‪Prp SC‬نام دارد‪.‬‬
‫انواع پریون‬
‫• تفاوت بین فرم بیماری زا و غیر بیماری زادر ساختمان‬
‫سوم این دو ذره است‪.‬‬
‫• فرم‪PrpC‬در برابر پروتئاز حساس بوده و در مواد پاک‬
‫کننده محلول است و بیشتر ساختار آن را زنجیر آلفا‬
‫تشکیل می دهد‪.‬‬
‫• اما فرم ‪Prp SC‬بیشتر دارای زنجیره بتا می باشد که در‬
‫مواد پاک کننده نامحلول بوده ودارای مقاومت نسبی در‬
‫مقابل پروتئولیز می باشد‪.‬‬
‫گیرنده پریون ها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫ساختار مغز یا بافت های عصبی را تحت تاثیر قرار می‬
‫دهند‪.‬‬
‫در سطح سلول های عصبی پروتئینی به نام ‪Spc2‬وجود‬
‫دارد که گیرنده ی انتهای آمین پریون ها است‪.‬‬
‫سلول های مغزی بیشترین تعداد از این گیرنده ها را‬
‫دارند‪.‬‬
‫برای همین است که این سلولها مخازن پریون ها به شمار‬
‫می روند‪.‬‬
‫بیماریهای پریونی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫بیماریهای پریونی معموال به شکل عفونی یا ارثی هستند‪.‬‬
‫در فرم عفونی که ناشی از انتقال پریون های عفونی‬
‫است میتوان آنسفالوپاتی اسفنجی گاو و بیماری کورو را نام‬
‫برد‪.‬‬
‫فرم ارثی که ‪ ۱۰‬تا ‪ ۱۵٪‬از موارد ابتال را به خود اختصاص‬
‫می دهد در ارتباط با موتاسیونها در ژن ‪Prp‬قرار دارند‪.‬‬
‫جهش در ژن تولید کننده پریون آن را از حالت عادی خارج‬
‫کرده و به شکل پریونی بیماری زا تبدیل می کند‪.‬مثال در‬
‫بیماری های جرستمن‪.‬استراسلر‪.‬شینکر‪.......‬‬