ژنتیک باکتریایی

ژنتیک باکتریایی

 

کروموزوم باکتریایی یک ملکول DNA دو رشته ای است که  در یک لوپ بزرگ محاط می شود. چون تنها یک کپی از این ملکول در هر سلول وجود دارد، باکتری در شرایط هاپلویید به حیات ادامه می دهد. باکتری ها غشای هسته ای که DNA  آنها را احاطه کند، ندارند.

این فصل تلاش ندارد به تمامی جزئیات ژنتیک باکتریایی مثل همانندسازی(replication)، رونویسی (transcription) و ترجمه (translation) بپردازد. به این عناوین به طور گسترده در آموزش  ژنتیک پرداخته می شود. درعوض این فصل به مکانیسم های تبادل اطلاعات ژنتیک باکتریایی می پردازد.همانطور که می دانید پروکاریوت ها این مکانیسم ها را به صورت ابتدایی دارند زیرا آنها درگیر جوش خوردن جنسی (sexual union) با سایر باکتری ها نمی شوند. باکتری ها همانندسازی ژنی انجام می دهند، یک نسخه عینا مشابه از ژنومشان را ایجاد می کنند وسپس به دو بخش تقسیم می شوند در حالی که هر قسمت یک نسخه  دارد (تقسیم دوتایی/binary fission). سلول های ارگانیسم های تکامل یافته تر (یوکاریوت ها) مجموعه ای از گامت ها از هر والد ایجاد می کنند بنابراین تنوع ژنتیکی را تضمین می کنند. پس چگونه موجودات بدون جنسیت (sexless) دستخوش تغییر ژنتیکی می شوند که برای بقا بسیار ضروری است ؟

یک مکانیسم، موتاسیون ساده است. هرچند نادر است که یک موتاسیون نقطه ای ساده، ارگانیسم را به شیوه ای مفید تغییر دهد. جهش های نقطه ای  معمولا منجر به بی معنی بودن یا معنی اشتباه می شوند (ایا این معنی دارد؟). چهار روش وجود دارد که در آن باکتری می تواند قطعات ژنتیکی را مبادله کند:1- ترانسفورماسیون(transformation)، 2- ترانس داکشن (transduction)، 3- کنژوگیشن (conjugation) (so much for celibacy)، 4- ترانس پوزون (transposon)

 

بقا = تغییرات

تبادل مواد ژنتیکی به اشتراک گذاشتن ژن هایی را ممکن می کند که پروتئین هایی مانند آن هایی که مقاومت آنتی بیوتیکی ایجاد می کنند، اگزوتوکسین ها،آنزیم ها،و سایر ویرولانس فاکتورها (پیلی،تاژک و کپسول) را کد می کنند. دانشمندان می توانند از این مکانیسم های تبادل برای مهندسی ژنتیک و تعیین نقشه کرومزومی استفاده کنند. به خواندن ادامه دهید ... ولی تنها اگر بیش از 21 سال سن دارید.

 

ترانسفورماسیون

قطعات برهنه DNA یک باکتری که در هنگام لیز سلول رها شدند به دیواره سلولی یک باکتری دیگر می چسبند. باکتری گیرنده باید باکفایت (competent) باشد به این معنی که بر روی دیواره سلولی خود ساختارهایی داشته باشد که بتواند به DNA متصل شود و آن را به داخل سلول جذب کند. باکتری های گیرنده باکفایت (competent) معمولا از همان گونه های دهنده هستند. اگر همولوژی (homology) کافی بین رشته ها وجود داشته باشد DNA وارد شده به ژنوم گیرنده ملحق می شود (دلیلی دیگر برای اینکه چرا این انتقال تنها می تواند بین خویشاوندان نزدیک باکتریایی صورت گیرد).

مثال معروف از این گونه تبادلات،آزمایشی است که در سال 1928 توسط فردریک گریفیت (Frederick Griffith) اجرا شده است.او از باکتری استوپتوکوکوس پنومونیه (Streptococcus pneumoniae) استفاده کرد که بر اساس تفاوت هایی در کپسول سلولی به سرده های متفاوت بسیاری طبقه بندی شده است. گریفیت از پنوموکوک صاف و کپسول دار که باعث عفونت شدید و مرگ در موش می شود و پنوموکوک خشن بدون کپسول که موش را نمی کشد استفاده کرد. .........؟........ (آن ها بی دردسرند و نمی توانند کک را بکشند). گریفیت باکتری های مضر صاف کپسول دار را با گرما کشت و آن ها را به همراه باکتری های بی دردسر بدون کپسول خشن زنده به موش تزریق کرد. بنگر و ببین موش مرد، و وقتی او باکتری ها را از خون کشت داد تنها توانست پنوموکوک صاف کپسول دار زنده پیدا کند. ژن کد کننده کپسول از باکتری های کشته شده با گرما آزاد شده و به باکتری های بدون کپسول خشن زنده ملحق شده بود. بنابراین باکتری های خشن به باکتری های صاف کپسول دار کشنده تبدیل شده بودند.

امروزه دانشمندان به طور گسترده از این روش برای وارد کردن DNA نو ترکیب و برای نقشه برداری ژن روی کروموزوم استفاده می کنند. این روش می تواند در نقشه برداری استفاده شود چون فراوانی جابجایی هایی (transformation) که منجر به انتقال دو صفت می شود با فاصله آن ها در ژنوم مرتبط است. هرچقدر آن ها به هم نزدیک تر باشند با احتمال بیشتری با هم مبادله خواهند شد.

 

ترانسداکشن

ترانس داکشن زمانی اتفاق می افتد که یک ویروس که باکتری را آلوده می کند (که باکتریوفاژ نامیده می شود)، بخشی از DNA باکتریایی را از یک باکتری به دیگری حمل کند. برای فهم این موضوع بگذارید لحظاتی از موضوع منحرف شویم و درباره باکتریوفاژ صحبت کنیم.

شکل 1-3.  باکتریوفاژها (bacteriophages) در داشتن یک پوشش پروتئینی به نام کپسید که یک ملکول DNA یاRNA  را احاطه می کند همانند اکثر ویروس ها هستند. باکتریوفاژها تقریبا مشابه عنکبوت هستند با گردن های دراز و باریک.

فاژ به وسیله رشته های دمی اش به گیرنده ای اختصاصی بر روی سطح سلول باکتریایی متصل می شود،این عمل رونشینی (Adsorption) نام دارد. سپس فاژ متحمل نفوذ می شود. با شباهت بسیاری به یک عنکبوت که چمباتمه می زند و نیشش را فرو می کند، فاژ لوله توخالی زیر غلاف گردنش را از میان دیواره سلول و غشای سیتوپلاسمی رد می کند. DNA داخل سر از میان لوله به داخل باکتری تزریق می شود.

شکل 2-3.  به دنبال رونشینی و نفوذ، DNAی تزریق شده برای رونویسی DNA فاژ به RNA پیامبر(mRNA) ، RNA پلیمراز میزبان باکتریایی را تصاحب می کند. کپسیدهای جدید، DNA و آنزیم ها تشکیل شده اند و سلول باکتریایی با فاژهای جدید پر می شود. در جایی سلول نمی تواند ذرات بیشتری را نگه دارد و لیز می شود و فاژها آزاد می گردند.

برای پیچیده تر کردن مطلب، دو نوع فاژ وجود دارد، فاژهای کشنده (virulent phages) و فاژهای معتدل (temperate phages). فاژهای کشنده همانند آنچه در شکل 2-3 نشان داده شده رفتار می کنند. باکتری را آلوده می کنند، تکثیر می شوند، سپس باکتری را لیز می کنند و می کشند. ازطرف دیگر فاژهای معتدل خلق و خوی خوبی دارند و باکتریی که آلوده کردند را بلافاصله لیز نمی کنند. فاژ معتدل همانند فاژ کشنده رونشینی و نفوذ می کند اما بعد، به جای رونویسی، DNA آن به کروموزوم باکتریایی ملحق می شود. سپس DNA منتظر یک دستور برای فعالسازی می ماند.

شکل 3-3.  ژنوم ترکیب شده ی فاژ معتدل، پروفاژ(prophage) نامیده می شود. باکتری هایی که یک پروفاژ ترکیب شده با کروموزومشان دارند لیزوژنتیک (lysogenic) نام دارند زیرا گاهی پروفاژ سرکوب شده می تواند فعال شود. هرگاه فعال شود، پروفاژ تولید فاژهای جدید را آغاز می کند، و چرخه ای را شروع می کند که با لیزسلول باکتریایی خاتمه می یابد. بنابراین فاژهای معتدل با وجود خلق و خوی خوب مانند بمب های ساعتی کوچک ژنتیکی هستند.

ایمنی لیزوژنتیک (lysogenic immunity) اصطلاح استفاده شده برای توصیف توانایی یک باکتریوفاژ ترکیب شده (پروفاژ) برای جلوگیری از آلودگی بعدی توسط فاژ مشابه می باشد. اولین فاژ معتدل آلوده کننده یک باکتری، پروتئین سرکوبگر تولید می کند. این سازش "بقای اصلح" تضمین می کند که اولین فاژ معتدل تنها اشغال کننده باکتری باشد.

اکنون که با باکتریوفاژها آشنا شدیم، بگذارید بحث کنیم چگونه این فاژها می توانند DNA باکتریایی را از یک باکتری به دیگری منتقل کنند. این فرآیند ترانس داکشن (transduction) نامیده می شود. همانطورکه دو نوع فاژ وجود دارد، دو نوع ترانس داکشن نیز موجود است. فاژهای کشنده در ترانس داکشن عمومی  (generalized transduction) و فاژهای معتدل در ترانس داکشن اختصاصی  (specialized transduction)قرار می گیرند.

 

ترانس داکشن عمومی

ترانس داکشن عمومی به صورت زیر رخ می دهد. پس از نفوذ فاژ به باکتری میزبان، DNA فاژ به کپسید و آنزیم ها رونویسی، همانند سازی و ترجمه می شود. در همین زمان DNA باکتریایی سرکوب و سرانجام نابود می شود. گاهی قطعات DNA باکتریایی سالم می مانند. اگر این قطعات هم اندازه DNA فاژ باشند می توانند به طور تصادفی داخل سر کپسید فاژ قرار گیرند. به دنبال لیز سلول و رها شدن فاژها، فاژی که در سرش DNA باکتریایی دارد، می تواند باکتری دیگری را آلوده کند. فاژ قطعه ی DNA باکتریایی که بطور تصادفی حمل می کند را تزریق خواهد کرد. اگر بین رشته تازه تزریق شده و ژنوم باکتریایی گیرنده قدری همتایی (همولوژی) وجود داشته باشد امکان دارد قطعه به آن ملحق شود. ژن واقع بر روی آن قطعه می تواند پروتئینی را کد کند که گیرنده آن را در ابتدا نداشته است، مانند پروتئینی که یک آنتی بیوتیک را غیر فعال می کند. در ترانس داکشن عمومی، باکتریوفاژ تنها DNA باکتریایی را حمل می کند، بنابراین سلول گیرنده زنده خواهد ماند (زیرا هیچ ژن ویروسی که همانند سازی و لیز را کد کند موجود نیست). این نوع انتقال ژنتیکی از ترانسفورماسیون مؤثرتر است زیرا قطعه DNA منتقل شده، توسط کپسید فاژی که آن را نگه می دارد از نابودی درهنگام جابجایی حفظ می شود.

شکل 4-3.  ترانس داکشن عمومی

1. رونشینی و نفوذ رخ می دهد. DNA ویروسی به شکل خط باریکی کشیده شده، و DNA حلقوی باکتریایی به شکل دایره ای ضخیم رسم شده است.
2. تخریب DNA باکتریایی تعدادی قطعه سالم (ضخیم) برجای می گذارد. DNA فاژ همانندسازی کرده است.
3. کپسیدها ترجمه و بسته بندی شده اند. کپسید میانی حاوی قطعه ای از DNA باکتریایی است.
4. لیز سلولی رخ می دهد، فاژها  از جمله فا‍‍‍‍‍ژ دارای DNA باکتریایی آزاد می شوند.

ترانس داکشن اختصاصی

ترانس داکشن اختصاصی توسط فاژهای معتدل رخ می دهد. به یاد آورید که فاژ معتدل نفوذ می کند و سپس DNA آن به کروموزوم باکتریایی ملحق می شود. فاژ از این پس پروفاژ نامیده می شود و باکتری هم اکنون لیزوژنیک است (شکل 3-3). به طور معمول پروفاژ فقط بدون انجام کاری منتظر می ماند، اما سرانجام می تواند فعال شود. اگر فعال شد، DNA پروفاژ ازکروموزوم باکتریایی بریده شده و سپس به یک کپسید همانند سازی، ترجمه و بسته بندی می گردد. گاهی در برش خطا وجود دارد و قطعه ای از DNA باکتریایی که در یک طرف از پروفاژ قرار دارد با DNA فاژ بریده، همانندسازی و بسته بندی خواهد شد. این عمل می تواند منجر به انتقال آن قطعه از DNA باکتریایی به باکتری های دیگر شود.

شکل 5-3.  ترانس داکشن اختصاصی توسط  فاژ لامبدا (lambda) در اشرشیا کلای (ٍٍٍEscherichia coli) اتفاق می افتد. محل درج پروفاژ لامبدا  در میان ژن اشرشیا کلای برای سنتز بیوتین و سنتز گالاکتوز قرار دارد. اگر خطای برش رخ دهد، ژن بیوتین (BIO) یا ژن گالاکتوز (GAL) (ولی نه هر دو، زیرا قطعه DNA  بریده شده دارای طول معینی می باشد) توسط DNA فاژ حمل و بسته بندی می شود. بنابراین ژن سنتز بیوتین اکنون می تواند به یک باکتری دیگر که این قابلیت را ندارد منتقل شود. شما مکررا راجع به این فرم انتقال ژن خواهید شنید؛ این روش کنورسیون لیزوژنیک (lysogenic conversion) نامیده می شود. برای مثال ژن اگزو توکسین کورینه باکتریوم دیفتریا (Corynebacterium diphtheria)‌ توسط کنورسیون لیزوژنیک کسب شده است.

کانژوگیشن

کنژوگیشن سکس باکتریایی در بهترین حالت است: پرشور و جدی! در کنژوگیشن DNA مستقیما توسط تماس سلول با سلول منتقل می شود، و منجر به تغییر بسیار کارآمد در اطلاعات ژنتیکی می شود. این تبادل می تواند بین باکتری های غیر خویشاوند (unrelated) رخ دهد و مکانیسم عمده برای انتقال مقاومت به آنتی بیوتیک می باشد. برای اینکه کنژوگیشن اتفاق بیفتد، یک باکتری باید پلاسمید خود منتقل شونده (self-transmissible plasmid) داشته باشد، که پلاسمید F هم نامیده می شود (به خاطر fertility، نه کلمه دیگری!). پلاسمیدها ملکول های DNA دو رشته ای حلقوی هستند که بیرون کروموزوم قرار دارند و می توانند ژن های ضروری برای انجام فرآیند کنژوگیشن را کد کنند. باکتری هایی که F پلاسمید را حمل می کنند سلول های F(+) نامیده می شوند. در کنژوگیشن یک سلول F(+) دهنده پلاسمید F خود را به یک سلول f(-) گیرنده منتقل می کند به این ترتیب گیرنده را F(+) می کند.

شکل 6-3.  پلاسمید خود منتقل شونده (پلاسمید F) ژنی دارد که آنزیم ها و پروتئین هایی را کد می کنند که آلت تناسلی و به عبارت دیگر پیلی جنسی را شکل می دهند.

این ساختار پروتئینی بلند از سطح سلول باکتری F(+) دهنده بیرون می زند و به غشای سلولی باکتری گیرنده متصل می شود و نفوذ می کند (این در نهایت جالب می شود!). اکنون که یک پل کنژوگه کننده (conjugal bridge) ایجاد شده، یک نوکلئاز یک رشته از DNA پلاسمید F را قطع می کند، و این تک رشته ی  DNA از طریق پیلی جنسی (پل کنژوگه کننده) به باکتری گیرنده منتقل می شود.

شکل 7-3.  وقتی یک رشته DNA از طریق پل کنژوگه کننده منتقل شد، رشته باقیمانده با بازهای نوکئوتیدی جدید جفت می شود (خط نقطه چین). اتفاق مشابهی برای رشته ای که به سلول دیگر منتقل می شود می افتد. در پایان جوش خوردن جنسی پل کنژوگه کننده تخریب می شود و هر دو باکتری پلاسمید F دو رشته ای حلقوی خواهند داشت. سلول گیرنده F(-)  اکنون F(+) است.

شکل 8-3.  به ندرت پلاسمید F خارج کروموزومی با کروموزوم باکتریایی مجاور ترکیب می شود. در روشی بسیار مشابه با آنچه باکتریوفاژ معتدل انجام می دهد. سلول باکتریایی از این پس سلول Hfr نامیده می شود (فراوانی بالای کروموزوم های نوترکیب). این ترکیب شدن می تواند به دو مکانیسم منحصربه فرد انتقال DNA منجر شود:

1)پلاسمید F که اکنون با کل DNA حلقوی باکتریایی همراه است با یک سلول F(-) کنژوگیشن نرمال انجام می دهد. کل کروموزوم باکتریایی شامل پلاسمید F ترکیب شده از سلول Hfr به سلول گیرنده منتقل می شود.

2)پلاسمید F ترکیب شده در سلول Hfr ممکن است از جای متفاوتی از محل ترکیب شدن بریده شود. این عمل می تواند منجر به پلاسمید F شود که اکنون قطعه ای از DNA کروموزومی را نیز دارد. این پلاسمید ها، پلاسمیدهای F' (F prime)  نامیده می شوند. این کنژوگیشن 'F متناظر ترانس داکشن اختصاصی است زیرا در هر دو حالت قطعه مجاور از DNA کروموزومی به طور تصادفی برداشته می شود و می تواند به یک سلول باکتریایی دیگر منتقل شود.

برخی پلاسمیدها، پلاسمیدهای غیر خود منتقل شونده هستند. این پلاسمیدها ژن های لازم برای هدایت کنژوگیشن را ندارند. به هرحال آن ها به همراه باکتری میزبانشان همانند سازی می شوند و به منتقل شدن ادامه می دهند در حین اینکه باکتری در تقسیم دوتایی تقسیم می شود.

پلاسمیدها از نظر پزشکی فوق العاده مهم هستند.پلاسمیدهای خاص آنزیم هایی را کد می کنند که آنتی بیوتیک ها را تجزیه می کنند (پنی سیلیناز) ، یا ویرولانس فاکتورها را تولید می کنند (مثل پیلی واگزوتوکسین).

ترانس پوزون ها

شکل 9-3.  ترانس پوزون ها عناصر ژنتیکی متحرک هستند. شما می توانید آنها را قطعات DNA پادار مجسم کنید. این قطعات DNA می توانند خودشان را بدون داشتن همولوژی DNA در کروموزوم دهنده وارد کنند. ترانس پوزون ها می توانند ژن های مقاومت به آنتی بیوتیک و ویرولانس فاکتورها را حمل کنند.

ترانس پوزون ها وارد DNA فاژها،پلاسمیدها و کروموزوم های باکتریایی می شوند. آن ها به  طور مستقل همانند سازی نمی کنند بلکه در طی رونویسی DNA میزبانشان کپی می شوند. وقتی ترانس پوزون ها DNAیی که با آن ترکیب شده اند را ترک می کنند غالبا برش اشتباهی وجود دارد و ترانس پوزون می تواند DNA جدید را به محلی دیگر منتقل کند. اهمیت ترانس پوزون ها...در این است که یک ‍‍ژن ترانس پوزون که با مقاومت دارویی خاصی مداخله می کند می تواند به پلاسمید های سرده های متفاوت باکتریایی متصل شود و منجر به پراکندگی سریع گونه های مقاوم شود.

منابع:

مقایسه ساختمان سلول پروکاریوت و یوکاریوت

 حجم یک سلول یوکاریوتی (سلولهای جانداران و گیاهان عالی و سلولهای انسانی) هزاران بار بزرگتر از نوع پروکاریوتی است. ماده ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتا در هسته (Nucleus) متمرکز است. بخش اندکی نیز درون اندامک‌های درون سلولی نظیر میتوکندری ، کلروپلاست و گلی‌اکسی‌زوم دیده می‌شود. در حالیکه ماده ژنتیکی سلول پروکاریوتی که از لحاظ کمیت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است، در ناحیه شبه هسته‌ای موسوم به نوکلوئید (Nucleoid) متمرکز شده ‌است.

دو نوع سلولی پروکاریوتی و یوکاریوتی از لحاظ جنس وسیله حرکتی‌شان یعنی تاژک نیز متفاوت می‌باشند. بطوریکه تاژک سلول یوکاریوتی عمدتا از جنس پروتئین استوانه‌ای شکل میکروتوبول است. در حالیکه تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فلاژلین می‌باشد. فرایندهای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکاریوتی می‌توان یافت و پروکاریوتها فاقد آن هستند. 

 

 

طبقه بندی باکتریها

میکوپلاسما

میکوپلاسما که باکتری فاقد دیواره سلولی است کوچکترین ذره واجد حیات است.
 

باکتری گرم مثبت (⁺G)

 این باکتریها واجد دیواره سلولی تک‌لایه و ضخیم با قطری حدود 20 تا 80 نانومتر می‌باشند. در ساختار دیواره سلولی این باکتریها هتروپلیمر دیگری که اسید تیکوئیک نام دارد، شرکت می‌کند. به باکتری گرم مثبت بدون دیواره سلولی پروتوپلاست می‌گویند.
 

باکتری‌های گرم منفی (^-G)

  این باکتریها حداقل واجد دو لایه و گاهی چند لایه دیواره سلولی متمایز می‌باشند. خارج دیواره سلولی باکتری گرم منفی بوسیله غشایی که غشای خارجی نام دارد، احاطه می‌شود. بین غشای خارجی و دیواره سلولی فضایی وجود دارد که فضای پری پلاسمیک نامیده می‌شود. در فضای پری پلاسمیک سموم و آنزیمهای باکتری با غلظت زیادی تجمع یافته‌اند که این سموم و آنزیمها روی اجزای سلول باکتری تاثیر نداشته و فقط در جهت هضم موادی عمل می‌کنند که برای باکتری مضر می‌باشد.

اجزای مختلف ساختمان سلول پروکاریوت

سیتوپلاسم

بیش از 50 درصد پروتئین سلول در سیتوپلاسم قرار دارد و آنزیمهای متابولیسمی راههای گلیکولیز و بسیاری از آنزیمهای چرخه کربس ، انواع کاتالازها ، دهیدروژنازها ، و مواد حد واسط چرخه های متابولیکی در سیتوپلاسم وجود دارد. روابط اتمی ، یونی و الکترونی بین ترکیبهای مختلف سیتوپلاسمی با نظم خاص فعالیتهای حیاتی را ظاهر می‌سازد.
 

غشای سلولی

ساختمان غشای سلول یوکاریوتی و پروکاریوتی تقریبا با همدیگر مشابه است که البته از لحاظ حضور لیپید و پروتئین و کربوهیدراتهای خاص با همدیگر تفاوتهایی نیز دارند. منتها از لحاظ برهمکنش فیزیکی و شیمیایی مولکولهای تشکیل دهنده شباهتهای زیادی دارند. غشا شامل دو لایه فسفولیپیدی همراه با پروتئینها می‌باشد. غشای سلول باکتری فاقد استرول است.
 

کپسول

کپسول باکتری که واجد خاصیت آنتی‌ژن است، در خارج دیواره سلولی دیده می‌شود و از جنس پلی‌ساکارید است.
 

دیواره سلولی

برخلاف سلولهای جانوری و انسانی باکتریها دارای دیواره سلولی هستند. این دیواره سلولی باکتری از جنس مولکول هیبریدی موسوم به پپتیدوگلیکان است. بخش قندی دیواره سلولی متشکل از واحدهای ان_استیل گلوکز آمین و ان_استیل مورامیک اسید است. واحدهای مزبور رشته‌های‌ پلیمری قندی ایجاد می‌کنند که رشته‌های مذکور توسط زنجیره‌های کوتاه پپتیدی بهم وصل می‌شوند.

آنتی ‌بیوتیک و پنی‌سیلین ضمن غیرفعال‌سازی آنزیم ترانس پپتیداز از سنتز اتصالات پپتیدی ممانعت می‌کند و به این ترتیب از تشکیل دیواره سلولی باکتری جلوگیری می‌کند. دیواره سلولی باکتری سلول را در مقابل شرایط نامساعد محیطی محافظت می‌کند. عمده خصوصیات آنتی ‌ژنی باکتری از دیواره سلولی آن ناشی می‌شود.



 

 

تاژک

حدود نیمی از باکتری‌های شناخته شده قادر به تحرک می‌باشند. اینها واجد وسیله حرکتی هستند که تاژک (Flagellum) خوانده می‌شود. جنس تاژک از پروتئینی موسوم به فلاژلین است. یک باکتری ممکن است فاقد تاژک یا واجد یک ، دو یا چندین تاژک باشد. باکتری Ecoli که همان اشرشیاکلی می‌باشد، با طول دو میکرومتر مسافتی معادل 25 برابر طولش یعنی 50 میکرومتر را در یک ثانیه می‌پیماید.

اگر شناگری با دو متر قد مسافتی معادل 50 متر در ثانیه را طی کند، قادر خواهد بود رکورد جهانی شنا را بشکند. تاژک باکتری به یک قلاب انعطاف‌پذیر وصل است که این قلاب نیز به پروتئین حلقوی متصل است که در نیمه داخلی و خارجی غشای سیتوپلاسمی باکتری قرار داشته و چرخش این پروتئینهای حلقوی باعث حرکت تاژک می‌شود.
 

پیلوس

 پیلوس در لاتین به معنی مو (hair) است. پیلوس لوله پروتئینی توخالی است که از زیر واحدهای پروتئینی موسوم به پیلین تشکیل شده است. باکتری‌ها اغلب واجد دو نوع پیلوس کوتاه و بلند هستند. پیلوس کوتاه را فیمبر (Eimberia) نیز می‌نامند که در اتصال باکتری به یک سطح نقش دارد. در واقع این پیلوس به باکتری قسمت بیماریزایی می‌دهد.

پیلوس بلند را پیلوس جنسی یا پیلوس _F می‌نامند که در انتقال ماده ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر که همان فرآیند ادغام جنسی است، شرکت می‌کند. ژن پیلوس اغلب روی پلاسمید باکتری است و پلاسمیدی که واجد ژن پیلوس است را فاکتور _F می‌نامند. باکتری واجد ژن پیلوس را ⁺F یا باکتری نر (Male) می‌نامند و باکتری فاقد ژن پیلوس را به‌صورت ^-F یا باکتری ماده (Female) نشان می‌دهند.
 

ماده ژنتیکی

DNA

باکتری واجد دو نوع DNA است. نوع اول را که مولکول دورشته‌ای و حلقوی و جایگاه عمده ژنهای باکتری است، کروموزوم اصلی می‌نامند. غالب باکتریها علاوه بر کروموزوم اصلی واجد یک یا چند DNA دورشته‌ای و حلقوی کوچک موسوم به پلاسمید هستند. ژن پیلوس روی پلاسمید است. گاهی ژن مقاومت نسبت به آنتی بیوتیک نیز روی پلاسمید است. هم کروموزوم اصلی و هم پلاسمید ، DNA رشته‌ای و حلقوی هستند. منتها برخی از باکتریها همانند سلول‌های یوکاریوتی واجد DNA خطی هستند. 
 

RNAهای پروکاریوتی را به صورت r RNA , m RNA و t RNA نشان می‌دهند. هر سه RNA پروکاریوتی بوسیله یک نوع RNA پلیمراز نسخه‌برداری می‌شوند. اطلاعات موجود در m RNA همزمان با نسخه‌برداری به پروتئین ترجمه می‌شود. در حالیکه rRNA جزئی‌ از تشکیلات ساختمانی ماشین سنتز پروتئین یا ریبوزوم است و t RNA در انتقال اسید آمینه به ریبوزوم نقش دارد.

ریبوزمها از اندامکهای بدون غشای سیتوپلاسمی در همه یاخته‌های پروکاریوتی هستند که در سال 1983 بوسیله پالاد کشف شده‌اند. این اندامکها را دانه‌های پالاد نیز می‌نامند. از آنجا که سنتز پروتئینها بوسیله ریبوزومها صورت می‌گیرد اهمیت زیادی دارند. ریبوزومها ذراتی بیش و کم کروی ، متراکم (کدر) نسبت به الکترونها هستند که نظرشان از 40 تا حدود 300 آنگستروم می‌رسد.   تاریخچه شناخت ریبوزومها

 شناخت اولیه ریبوزومها مربوط به کلود می‌شود که در سال 1941 با اولترا سانتریفوگاسیون افتراقی (مرحله‌ای) موفق به جدا سازی ذراتی کوچکتر و سبکتر از میتوکندریها شد که ذراتی به قطر 500 تا 2000 میکرون و سرشار از RNA بودند که از خرد شدن قطعات شبکه آندوپلاسمی ضمن اولترا سانتریفوگاسیون ایجاد می‌شوند. می‌توانند حتی در شرایط آزمایشگاهی اسیدهای آمینه رادیواکتیو را به سرعت در ساختمان پروتئینها وارد کنند.

 

                        اشکال ریبوزومها
 [LIST=1][*]ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی که در سیتوپلاسم یاخته‌های پروکاریوتی از نوع 70s در سیتوپلاسم یاخته‌های یوکاریوتی از نوع 80s یعنی بزرگتر و سنگین‌تر هستند.[*]ریبوزومهای چسبنده به غشای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار که این حالت تنها در یاخته‌های یوکاریوتی که شبکه آندوپلاسمی دارند، دیده می‌شود. در این یاخته‌ها نسبت ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی به ریبوزمهای چسبیده به غشای شبکه بر حسب شرایط فیزیولوژیکی یاخته تغییر می‌کند و هر چه سنتز پروتئینهای ترشحی و پروتئینهای ساختمانی ویژه‌ای که در ساختمان غشای شبکه آندوپلاسمی ، غشای کیسه‌های گلژی ، لیزوزومها و پلاسمالم وجود دارند بیشتر باشد، نسبت ریبوزومهای چسبیده به غشای شبکه نیز بیشتر می‌شود.

 در یاخته‌های ترشحی آسینیهای باز لوزوالمعده که آنزیمهای گوارشی مختلف را می‌سازند و یاخته‌های خونی که ایمنوگلوبین‌ها را می‌سازند تا 90% ریبوزومها به غشای شبکه آندوپلاسمی چسبیده‌اند. بر عکس در رتیکولوسیتها ، بافتهای مریستمی گیاهان و یاخته‌های عصبی رویانی بیشتر ریبوزومها آزادند. در یاخته‌های هلا که نوعی یاخته سرطانی هستند تنها 15% ریبوزومها به غشای شبکه چسبیده‌اند.[*]ریبوزومهای موجود در اندامکهای مثل ریبوزومهای میتوکندری و ریبوزومهای کلروپلاستی: این ریبوزومها نیز تنها در یاخته‌های یوکاریوتی وجود دارند. ضریب ته نشینی آنها بر حسب گونه یاخته‌ها متفاوت است و به هر حال سبکتر و کوچکتر از ریبوزومهای سیتوپلاسمی یاخته مربوط هستند. از نظر ساخت و کار ، حساسیت به آنتی بیوتیکها و بیش از آن ابعادشان به ریبوزومهای پروکایوتی شبیه‌اند.[/LIST]نحوه قرار گیری ریبوزومها

 ریبوزومهای سیتوپلاسمی ، اندامکی و ریبوزمها چسبنده به غشای آ ندوپلاسمی می‌توانند به حالت منفرد (مونوزوم) یا به حالت چند تایی (پلی زوم) باشند. مجموع حدود 5 تا 80 ریبوزوم را که به مولکولی از mRNA چسبیده‌اند، پلی زوم نامند. ریبوزومها تنها وقتی که به حالت پلی زوم باشند، سنتز پروتئین دارند. گاهی در سیتوپلاسم پلی زومها حالت مارپیچی یا حلزونی به خود می‌گیرند فراوانی این نوع پلی زومها در یاخته را نشانه نوعی اختلال در فرآیند سنتز پروتئین می‌داند.
تعداد ریبوزومها در یک یاخته

 تعداد ریبوزمهای یک یاخته تا حدود پانصد هزار می‌رسد. این تعداد در یاخته‌های مختلف و نیز در شرایط مختلف زیستی و فیزیولوژیکی در یک یاخته تغییرات زیادی دارد. در یک یاخته باسیل کولی حدود ده هزار تا پانزده هزار ریبوزوم موجود است. در اغلب در پروکاریوتها حدود 104 ، در یوکاریوتها حدود 105 تا 107 و در اووسیتها بطور معمول بیش از 1012 ریبوزوم وجود دارد. عمر متوسط ریبوزومها
عمر متوسط ریبوزومها در حدود 6 ساعت است. بنابراین بازسازی پیوسته آنها ضرورت دارد. سرعت بازسازی در یاخته‌های مختلف 10 تا 100 ریبوزوم در هر ثانیه است. بازسازی ریبوزومها در یاخته‌های پروکاریوتی در سیتوپلاسم و بی‌تردید ضمن رونویسی از ژنهای rRNA و در یاخته‌های یوکاریوتی در ارتباط با هستک صورت می‌گیرد ترکیبات بازدارنده رونویسی و همچنین سم آمانیتین که در قارچ آمانتیا وجود دارد این بازسازی را متوقف می‌کنند.



            

عشق+جمعه

ما غایبیم، او منتظر آمدن ماست . . .

 

 

جمعه یعنی یک غروب وعده دار / وعده ترمیم قلب یاس زار

جمعه یعنی مادر چشم انتظار / درهوای دیدن روی نگار

جمعه یعنی یه سماء دلواپسی / می شود مولا به داد ما رسی . . .؟

 

 

 

 

اتاق من

 

ریا نباشه ها ، ولی اینجا اتاق منه ! ههههههههههههههههههههههه 

چارلی چاپلین

اگر شاد بودی آهسته بخند تا غم بیدار نشود و اگر غمگین بودی آرام گریه کن تا شادی ناامید نشود.