سیناپس(synapse)
محلی را که یک نورون با سلول دیگر ارتباط برقرار می کند سیناپس می نامند.در محل سیناپس نورون می تواند با یک نورون دیگر یا یک سلول ماهیچه ای یا سلول های غدد ارتباط برقرار کند.
سیناپس ها به دو دسته شیمیایی و الکتریکی تقسیم می شوند. اما آن نوع سیناپسی که در کتاب درسی سال سوم توضیح داده شده است از نوع شیمیایی است. در این نوع سیناپس نورون ها به هم نمی چسبند و فضای بسیار کمی بین نورون و سلول بعدی وجود دارد که به آن فضای سیناپسی می گویند.در یک سپناپس ،نورون انتقال دهنده، نورون پیش سیناپسی و سلول دریافت کننده را سلول پس سیناپسی می نامند. انتقال پیام عصبی از نورون پیش سیناپسی به سلول پس سیناپسی با آزاد شدن ماده ای که انتقال دهنده عصبی نام دارند انجام می شود. مثالی از انتقال دهنده های عصبی استیل کولین است که در محل اتصال عصب به ماهیچه اسکلتی ترشح می شود.
در محل سیناپس چه اتفاقی می افتد؟در محل پایانه آکسون کیسه چه ها یا وزیکول های حاوی انتقال دهنده های عصبی وجود دارد.وقتی پتانسیل عمل به پایانه آکسون می رسد کانال های کلسیمی باز شده و کلسیم به درون پایانه آکسون وارد می شود. ورود کلسیم باعث اتصال غشاء وزیکول و ریختن انتقال دهنده های عصبی به داخل فضای سیناپسی شود. بر روی غشاء نورون پس سیناپسی گیرنده های انتقال دهنده های عصبی وجود دارد که ممکن است این گیرنده یک پروتئین کانالی باشد و با اتصال انتقال دهنده های عصبی باز شود و باعث ورود یون ها را به سلول پس سیناپسی شود.این عمل باعث تغییر در پتانسیل الکتریکی غشاء سلول پس سیناپسی می شود.
البته این تاثیر ممکن است تحریکی یا مهاری باشد. مثلا اگر کانالی که انتقال دهنده باز می کند کانال کلر باشد با ورود این یون به سلول پس سیناپسی پتانسیل سلول منفی تر می شود و تحریک آن سخت تر خواهد شد.اگر کانالی که انتقال دهنده به آن متصل می شود کانال های سدیمی باشد سدیم وارد سلول پس سیناپسی می شود و می تواند باعث ایجاد پتانسیل عمل در آن شود(انیمیشن1 )
منحنی پتانسیل عمل
وقتی که یک محرک بر روی غشاء سلول عصبی(نورون) در حال آرامش اثر می کند یک تغییر شدید و ناگهانی در اختلاف پتانسیل بین دو سوی غشاء رخ می دهد که به آن پتانسیل عمل می گویند.
سئوال: محرک ایجاد کننده پتانسیل عمل چیست؟ بسته به نوع سلول عصبی متفاوت است. ممکن است انتقال دهنده های عصبی آزاد شده از نورون ها یا گیرنده های حسی باشد.خود گیرنده های حسی که می توانیم نوعی نورون تمایز یافته فرض کنیم نیز به وسیله محرک های مختلفی مثل نور، فشار، لرزش، مواد شیمیایی، گرما، سرما و... تحریک شوند.
اما وقتی نقطه از غشاء پلاسمایی نورون تحریک شود ابتدا کانال های دریچه دار سدیمی باز می شود و سدیم به داخل سلول وارد می شود و در نتیجه داخل سلول که در حالت آرامش منفی بود برای زمان کوتاهی مثبت می شود. و روی منحنی ولتاژ از 65- میلی ولت به 40+ افزایش می یابد.با یک تاخیر زمانی کانال های دریچه دار پتاسیمی باز می شود و اینبار پتاسیم که در داخل سلول زیاد است بیرون می ریزد و و دوباره داخل منفی می شود و منحنی به سمت پایین رفته و پتانسیل غشاء دوباره منفی می شود.
انیمیشن پتاتسیل عمل و رسم هم زمان اتفاقات بر روی منحنی
کانال اولی کانال دریچه دار سدیمی و دومی کانال دریچه دار پتاسیمی سدیم آبی پتاسیم صورتی
اما باید دقت داشت که پتانسیل عمل توضیح داده شده موضعی است و فقط در یک محل غشاء رخ داده است و برای تبدیل آن به پیام عصبی باید همین اتفاقات در بخش های کناری تکرار شود.
نقد منحنی کتاب زیست سوم:
منحنی پتانسیل عمل کتاب درسی سوم که از کتاب گایتون گرفته شده است می توان انتقاداتی وارد کرد:
1- تناسب اعداد بر روی منحنی میلی ولت رعایت نشده است. فاصله بین 0 تا 40 (8 میلی متر)مثبت خیلی کم است و فاصله بین صفر تا 65- بسیار زیاد است(25 میلی متر ).در صورتی که اگر تناسب رعایت می شد فاصله بین 0 تا 40 مثبت باید بیش از 15 میلی متر در نظر گرفته می شد.
2- در منحنی پتانسیل عمل پایین که از کتاب کمپل گرفته شده (مانند سایر کتاب ها) پس از مرحله پایین آمدن منحنی(مرحله 5 نمودار پایین) بار منفی حتی از پتانسیل آرامش هم منفی تر می شود، در صورتی که این نکته در منحنی کتاب رعایت نشده است.
3- در قسمت شروع منحنی (شماره 2 در منحنی بالا و 1 در منحنی پایین) در منحنی کتاب مشخص نیست.
منحنی پتانسیل عمل 2
پتانسیل آرامش(Resting potential)
پتانسیل آرامش نورون بار 65- میلی ولت است که در هنگام غیر فعال بودن نورون وجود دارد. این بار منفی در داخل نورون قرار دارد. در بیرون نورون یون سدیم زیاد است و در داخل نورون یون پتاسیم زیاد است. پمپ سدیم - پتاسیم با مصرف انرژی هر بار سه یون سدیم را از داخل نورون به خارج می برد و در عوض دو یون پتاسیم را به داخل می آورد و این باعث منفی شدن داخل سلول می شود.
عامل موثر دیگر در ایجاد بار منفی در داخل سلول نفوذ پذیری کم غشاء نسبت به سدیم است و برعکس نفوذپذیری بیشتر غشاء نسبت به پتاسیم است. در این صورت پتاسیم به راحتی بیشتر از سلول خارج می شود و چون سدیم نفوذپذیزی کمی دارد مقدار کمتری از آن وارد سلول می شود. این دو عامل داخل نورون را منفی می کنند و منفی نگه می دارند.
در شکل کتاب نکات بالا نمایش داده شده است. در این شکل یک نکته دیگر هم وجود دارد و آن علت نفوذپذیری بیشتر به پتاسیم است چون در حالت استراحت تعداد بیشتری از کانال های پتاسیمی نسبت به کانال های سدیمی باز است. در شکل این موضوع با تعداد بیشتر کانال های پتاسیمی نشان داده شده است
نکته دیگر اینکه این کانال ها با کانال های دریچه دار سدیمی و پتاسیمی مربوط به پتانسیل عمل متفاوت است.
سئوال: بعضی دانش آموزان می پرسند با توجه بین اینکه هم سدیم و هم پتاسیم هر دو مثبت هستند چرا داخل منفی است؟
نکته اول همانطور که در مطالب کتاب اشاره شده بار تعداد بار مثبت خارج نسبت به داخل بیشتر است و این باعث منفی بودن داخل نسبت به خارج نورون است.
نکته دوم که در کتاب وجود ندارد این است که یک سری مولکول های دارای بار منفی مثل بعضی پروتئین ها و بعضی یون های منفی مثل کلر در داخل سیتوپلاسم نورون وجود دارند که وقتی یون های مثبت مثل سدیم خارج می شوند بار منفی آن ها داخل را منفی می کند.
پیام عصبی
پس از ایجاد پتانسیل عمل در یک نقطه از سلول عصبی، در نقاط مجاور هم پتانسیل عمل ایجاد می شود و در طول رشته عصبی سیر(حرکت) می کند که به آن پیام عصبی می گویند. در این مورد عکسی در صفحه 34 کتاب آورده شده که نیاز به توضیح دارد.
در هنگامی که نورون غیر فعال است و پتانسیل آرامش برقرار است داخل نورون منفی و خارج آن مثبت است(غشاء پلاریزه است). پس از تاثیر محرک بر روی غشاء نورون پتانسیل عمل شکل می گیرد. با شروع پتانسیل عمل بار غشاء نورون بر عکس می شود داخل مثبت و خارج منفی می شود (در شکل یک بالا و مشابه آن در شکل پایین قسمت آبی رنگ ) علت این تغییر ورود یون های سدیم به داخل نورون است.در این حالت می گویند غشاء دپلاریزه شده است. دپلاریزه شدن بر روی منحنی پتانسیل عمل، همان قسمت بالا رونده است. در شکل 2 می بینیم این حالت دپلاریزه به قسمت مجاور منتقل می شود اما در خود این قسمت با خروج یون های پتاسیم از سلول دوباره به حالت اول یعنی داخل منفی و خارج مثبت بر می گردد. به این حالت رپلاریز شدن می گویند(رنگ سبز در شکل 2 بالا و پایین). مرحله رپلاریزه شدن منطبق بر مرحله پایین آمدن منحنی منحنی پتانسیل عمل است.
در شکل3 قسمت اول به پتانسیل آرامش بر گشته است(رنگ نارنجی) و قسمت بعدی به حالت رپلاریزه رفته است (رنگ سبز)و قسمت بعدی پتانسیل عمل شروع شده است(رنگ آبی). این تحریک قسمت های مجاور به همین شکل (دپلاریزه و رپلاریزه شدن ) تکرار می شود و در طول نورون پتانسیل عمل حرکت کرده و تبدیل به پیام عصبی می شود.
انیمیشن های زیست شناسی
انیمیشن های ایمنیانیمیشن های پروتئین سازی
فاگوسیتوز(phagocytosis)و انیمیشن
دیاپدز و انیمیشن های دیاپدز(diapedesis)
انیمیشن های هیدرولیز و سنتز آبدهی
انیمیشن های فصل دستگاه عصبی سال سوم
سئوالات امتحان نهایی چهارم فصل 1- پروتئین سازی
یکی از بهترین راه ها برای آشنایی با سئوالات امتحان نهایی بررسی سئوالات سال های قبل و جواب دادن به آن ها است.در این جا سئوالات امتحان نهایی فصل پروتئین سازی جمع آوری شده است.برای دانلود سئوالات امتحان های نهایی این فصل بر روی قسمت زیر کلیک کنید:
سئوالات امتحان نهایی چهارم فصل 1- پروتئین سازی
چرا عنکبوت ها در شبکه تارهای خود گرفتار نمی شود؟
در حالی که شکار عنکبوت در شبکه تارهای عنکبوت به دام می افتد خود عنکبوت به راحتی و با سرعت در بین تارهایش حرکت می کند!!! سئوال اینجاست که چرا عنکبوت در بین تارهای خودش گرفتار نمی شود؟
چند جواب برای این سئوال وجود دارد:
1- تار های شبکه تار عنکبوت دارای انواع چسبنده و غیر چسبنده هستند. عنکبوت قسمت های غیر چسبنده را می شناسد و روی آن ها راه می رود. برای مثال در عنکبوت های که شبکه تارهای کروی شکل(orb weaver webs) دارند فقط تارهای مارپیچی شبکه خاصیت چسبندگی دارند و تارهای شعاعی و تارهای مرکز شبکه، که محل استراحت عنکبوت است خاصیت چسبندگی ندارند. و عنکبوت می تواند از این تارهای غیر چسبناک برای حرکتش بر روی شبکه استفاده کند. یا مثلا در بعضی دیگر از شبکه های تار عنکبوت ممکن است نقاطی چسبناک در شبکه وجود داشته باشد که اطراف آن چسبناک نباشد و عنکبوت از قسمت های غیر چسبناک حرکت کند.
رشته های مارپیچی چسبنده (sticky spiral) و رشته های شعاعی غیر چسبنده (radii)
2- شکار های عنکبوت با سرعت زیاد به تار عنکبوت برخورد می کنند و یک تماس کامل با شبکه تارها پیدا می کنند و در نتیجه نیروی زیادی به شبکه تارهای عنکبوت وارد می کنند. خود عنکبوت با حرکت دقیق و ظریف با قسمت نوک پاها آن هم به مو های انتهای پاها در بین تارهای خود جابجا می شود و نیروی زیادی به تار وارد نمی کند.
انتهای مو دار پاهای عنکبوت
3- وجود ساختار خاص جدا کننده تارهای چسبیده در انتهای پاها هم به جدا سازی عنکبوت وقتی به رشته یک تار بچسبد کمک می کند.
4- عمل تمیز کاری پاهای عنکبوت احتمال چسبیدن عنکبوت به تارهایش را کاهش می دهد. عنکبوت با کشیدن پاها به داخل دهان خرده تارها و هر ماده مزاحم دیگری را از روی نوک پا و موهای آن پاک می کند.
5- اخیرا بعضی دانشمندان احتمال وجود مواد شیمیایی بر روی موهای انتهای پاها را مطرح می کنند که از چسبیدن پای عنکبوت به تار جلوگیری می کند.البته احتمال دخالت مواد روغنی در نچسبیدن انتهای پای عنکبوت ها رد شده است. عنکبو ت ها غدد چربی ندارند و مواد چرب هم روی پاهایشان وجود ندارد.
RNA کوچک چیست؟
در کتاب چهارم در باره انواع های RNA پلیمراز آمده است:
سلول های یوکاریوتی دارای سه نوع RNA پلیمراز هستند:
RNA پلیمراز I: رونویسی از ژنهای rRNA
RNA پلیمراز II: رونویسی از پیش سازهای mRNA و برخی RNA های کوچک
RNA پلیمراز III: رونویسی از ژنهای tRNA و نیز بعضی دیگر از RNA های کوچک
سئوال این است که: RNA کوچک چیست؟
RNA های کوچک انواع مختلفی دارند مثل snRNA که در هسته سلول های یوکاریوتی قرار دارند و در پردازشmRNA اولیه(hnRNA) نقش دارد و حذف اینترون ها و تبدیل آن به mRNA بالغ نقش دارد و حتی بعضی برای آن نقش آنزیمی در نظر می گیرند.گروه دیگر scRNA که این نوع RNAها قطعات کوچکی ازRNAهستند که در سیتوپلاسم حضور دارند.
ساختمان پر مانند در رونویسی
در حین رونویسی ژن ها RNA ریبوزومی ساختار های پر مانندی ظاهر می شوند.
این ساختارهای پر مانند از تعدادی ژن های مربوط به rRNA و قسمت های بین آن ها که رونویسی نمی شود تشکیل شده است.هر ژن دارای یک محل شروع یک محل پایان رونویسی است که به طور همزمان به وسیله تعداد زیادی RNA پلی مراز یک رونویسی می شود. رشته های RNA کوچک تر به محل شروع نزدیک تر هستند. هرچه RNA پلی مراز به پیش می رود اندازه RNA بزرگتر می شود.
یک سئوال امتحان نهایی:
پروکاریوت( prokaryote) و یوکاریوت(eukaryote)
پروکاریوت ا(procaryote) به معنای هسته(karyo) ابتدایی یا اولیه (pro) است.پروکاریوت ها سلول های بدون هسته مشخص واندامک های غشاء دار می باشند و شامل باکتری ها و سیانو باکتری ها هستند.DNA پروکاریوت ها در داخل سیتوپلاسم بدون غشاء مشخص قرار دارد و به ناحیه ای که DNA و پروتئین های همراه آن قرار می گیرند ناحیه نوکلئوئیدی می گویند.
سلول پروکاریوتی باکتری
مقایسه پروکاریوت ها و یوکاریوت ها:
فاگوسیتوز(phagocytosis)
فاگوسیتوز فرآیند خاصی است که طی آن ذرات خارجی و میکروب ها توسط غشای سلولی احاطه شده و به صورت وزیکول(کیسه چه) وارد سلول می شوند، و در آنجا به وسیله آنزیم های لیزوزومی هضم می شوند.
کلمه فاگوسیتوز از ترکیب کلمه های یونانی باستانی ساخته شده است.کلمه ((phagein))به معنای بلعیدن ، kytos یا همان cyto که به معنای سلول است و به osis معنای روند یا فرایند است.که در مجموع به معنای روند بلعیدن (به وسیله)سلول می شوند. در فارسی به آن ریزه خواری می گویند.
فاگوسیتوز یک نوع آندوسیتوز(Endocytosis) در نظر گرفته می شود. در حقیقت انواعی از آندوسیتوز وجود دارد که فاگوسیتوز یکی از آن هاست که در انواع خاصی از سلول ها با اندازه خاصی رخ می دهد. در انسان بعضی گلبول های سفید مثل نوتروفیل ها، مونوسیت ها و ماکروفاژها که فاگوسیت نامیده می شوند. لنفوسیت ها توان فاگوسیتوز ندارند. ماکروفاژها در بافت ها عمل فاگوسیتوز را انجام می دهند و این عمل آن ها شامل میکروب ها، سلول های سرطانی، سلول های مرده و ذرات سلولی می شود. مثلا در کبد ماکروفاژها هموگلوبین گلبول های قرمز پاره شده را جذب و تجزیه می کنند. توان فاگوسیتوز ماکروفاژها بسیار زیاد است و می توانند تا بیست باکتری را فاگوسیتوز کنند در حالی که نوتروفیل ها فقط توانایی فاگوسیتوز دو باکتری را دارند.
در بین جانداران دیگر بعضی آغازیان مثل آمیب ها و مژک دارانی مثل پارامسی و تریکودینا هم توان فاگوسیتوز باکتری ها یا بعضی میکروب ها دیگر را هم دارند.
مراحل فاگوسیتوز:
ابتدا زائده های سیتوپلاسمی از سلول فاگوسیت کننده بیرون می آید و کمک اطراف سلول یا ذره مورد نظر را می گیرد. در نهایت زائده های که ذره مورد نظر را در برگرفته اند به هم متصل شده و یک وزیکول یا کیسه چه در اطراف ذره می سازند و آن را به داخل می کشند. این کیسه چه با لیزوزوم درون سلول ترکیب شده و به وسیله آنزیم های ریزوزومی ذره داخل کیسه چه هضم می شود.
نکته: بیرون آمدن زائده های سیتوپلاسمی یکی از تفاوت های فاگوسیتوز با انواع دیگر آندوسیتوز است. در سایر انواع آندوسیتوز سیتوپلاسم زیر ذره فاگوسیتی داخل می رود و زائده های سیتوپلاسمی بیرون نمی آیند.
شکلی مراحل فاگوسیتوز
در یک سلول یوکاریوتی چند نوع RNA پلی مراز وجود دارد؟
سلولهای یوکاریوتی دارای سه نوع RNA پلیمراز هستند:RNA پلیمراز I: رونویسی از ژنهای rRNA
RNA پلیمراز II: رونویسی از پیش سازهای mRNA و برخی RNA های کوچک
RNA پلیمراز III: رونویسی از ژنهای tRNA و نیز بعضی دیگر از RNA های کوچک
نکته: دریوکاریوت ها علاوه بر این سه نوع RNA پلی مراز یوکاریوتی ، RNA پلی مراز پروکاریوتی هم در دو اندامک کلروپلاست و میتوکندری آنها موجود است. پس در یک سلول یوکاریوتی در حقیقت چهار نوع RNA پلی مراز وجود دارد.
دیاپدز و انیمیشن های دیاپدز(diapedesis)
دیاپدز (diapedesis) به معنای عبور گلبول های سفید از دیواره مویرگ ها و ورود آن ها به بافت است.که در اینجا dia به معنای عبور و به ped معنای پا و در مجموع به معنای عبور با پا است.در اینجا پا به معنای زائد های سیتوپلاسمی که در اصطلاح پای کاذب می نامند. در واقع مونوسیت ها و نوتروفیل ها پس از مقداری حرکت چرخشی و اتصال به پروتئین های سطحی سلول های دیواره مویرگ به آن متصل شده و با نازک شدن از فضای بین سلول های سازنده دیواره مویرگ رد می شوند. (انیمیشن 3)
چگونگی دیاپدز در دیواره مویرگ
دیاپدز نوتروفیل ها در محل التهاب به دلیل ترشح برخی مواد شیمیایی که از سلول های آسیب دیده رها می شوند و خاصیت گرایش به مواد شیمیایی نوتروفیل ها (خاصیت شیمیوتاکتیک) رخ می دهد. مونوسیت ها با دیاپدز وارد بافت ها شده و در آن جا ماکروفاژها را می سازند.
عبور گلبول های سفید برای ورود به محل التهاب
برای مشاهده انیمیشن های دیایدز بر روی قسمت های زیر کلیک کنید:
مقایسه پلی ساکارید ها
سه پلی ساکارید مشهور نشاسته، سلولز و گلیکوژن می باشند. هر سه این پلی ساکارید ها از گلوکز ساخته شده اند اما از نظر روش اتصال گلوکز ها به هم و ساختمان فضای متفاوت هستند.
در مورد نشاسته مولکول آن حالت مارپیچی دارد. اما نشاسته به دو شکل یافت می شود1- آمیلوز: رشته مارپیچی آمیلوز بدون شاخه و انشعاب است.2- آمیلوپکتین: که دارای انشعاب است.
تصویر از دو شکل نشاسته، آمیلوز و آمیلوپکتین
ساختمان گلیکوژن شباهت زیادی به نشاسته دارد و هردو نقش ذخیره گلوگز را انجام می دهند. گلوکز مولکول کوچکی است به راحتی در آب حل می شود و با مواد دیگر ترکیب می شود و از بین می رود. برای اینکه این اتفاق نیفتد مولکول های گلوکز به هم متصل می شوند و مولکول های بزرگ نشاسته و گلیکوژن را می سازند تا گلوکز ذخیره شود و از بین نرود.
ساختمان گلیکوژن
انشعاب های بیشتر در گلیکوژن نسبت به آمیلوپکتین و آمیلوز
نشاسته وظیفه ذخیره گلوکز در گیاهان را بر عهده دارد. اما گلیکوژن وظیفه ذخیره گلوکز را در جانوران و قارچ ها را برعهده دارند. تفاوت دیگر اینست که انشعابات و شاخه ها در گلیکوژن بیشتر از نشاسته است.
اما سلولز یک مولکول خطی است و حالت مارپیچی مولکول های نشاسته و گلیکوژن را ندارد. مولکول سلولز برخلاف مولکول های گلیکوژن و آمیلوپکتین شاخه و انشعاب ندارد. تفاوت دیگر اینست که سلولز برخلاف نشاسته و گلیکوژن که وظیفه ذخیره گلوکز را برعهده دارد وظیفه ساختاری دارد و در ساختمان دیواره سلولی گیاهان به کار می رود.
مولکول خطی سلولز