کلروپلاست(chloroplast)
در این بین کلروپلاست به دلیل اینکه فتوسنتز انجام می دهد اندامک بسیار مهمی است ونقش بسیار مهمی در حیات کل جانداران دارد. کلروپلاست در گیاهان و در بعضی آغازیان مانند جلبک ها دیده می شود.این اندامک می تواند به روش تقسیم دوتایی و مستقل از تقسیم سلولی، تقسیم شده و تعداد آن داخل سلول زیاد شود.
کلروپلاست دارای دو غشاء می باشد که غشاء خارجی آن صاف و غشاء داخلی آن چین خورده است. چین خوردگی های غشاء داخلی به یکسری کیسه های پهن روی هم می رسد که مجموع این کیسه روی هم را دانه گرانوم می گویند و به هر کیسه هم تیلاکوئید می گویند.
در حقیقت کلروپلاست دارای سه فضا است: ا- فضای بین غشاء داخلی و خارجی2- فضای داخل غشاء داخلی 3- فضای درون تیلاکوئید ها.
داخل فضای داخل غشاء داخلی را مایعی به نام بستره یا استروما پر کرده است. که بسیاری از واکنش های مربوط به فتوسنتز در آن انجام می شود. داخل بستره ریبوزوم های پروکاریوتی، کلروفیل، DNA حلقوی، دانه های چربی - پروتئین(Plastoglobuli)و دانه های نشاسته وجود دارد.
کلروفیل موجود در کلروپلاست بیشتر در دیواره کیسه های پهن تیلاکوئید وجود دارد و انرژی نورانی خورشید در این محل بوسیله کلروفیل به دام می افتد تا در مراحل فتوسنتز مورد استفاده قرار گیرد.
کلروپلاست در مجموع یک اندامک بسیار پیچیده و تخصصی است که می تواند از مواد بسیار ساده معدنی یعنی آب و کربن دی اکسید، هیدرات کربن و اکسیژن تولید کند. در بین مواد اولیه ساده و ترکیبات پیچیده آلی واکنش پیچیده زیادی انجام می شود. سرانجام از این هیدرات کربن سایر مواد آلی نیز ساخته می شود. اکسیژن آزاد شده هم برای تنفس ما به کار می رود. پس نتیجه می گیرم این اندامک هم در تولید غذای که می خوریم و هم در تولید اکسیژنی که تنفس می کنیم نقش دارد و برای حیات ما وسایر جانداران اهمیت دارد.
دانه گرانوم تشکیل شده از تیلاکوئیدها
کلروپلاست فنری شکل زیبا در جلبک اسپیروژیر
دانلود پاورپوینت کلروپلاست و میتوکندری
واکوئل مرکزی(central vacuole)
کلروپلاست ها و سیتوپلاسم توسط واکوئل مرکزی کاملا به گوشه رانده شده اند.
در این تصویر چند سلول گیاهی با واکوئل مرکزی دیده می شود.
در عکس بالا واکوئل مرکزی بزگ در مرکز سلول و هسته، کلروپلاست ها و سیتوزول به کنار های سلول رانده شده اند.
فیلم عملکرد واکوئل ضربان دار
انیمیشن واکوئل ضرباندار
عکس واکوئل ضرباندار
در عکس های بالا مراحل پر شدن و سپس خالی شدن واکوئل ضربان دار نشان داده شده برای دیدن فیلم زیبایی این عکس ها بر روی همین فیلم کلیک کنید.
جسم گلژی(golgi apparatus)
این اندامک نخستین بار به وسیله کامیلو گلژی دانشمندان ایتالیایی با میکروسکوپ نوری کشف شد و پس از اینکه وجود این اندامک به وسیله میکروسکوپ الکترونی تائید شد نام این اندامک به افتخار او جسم گلژی نامگذاری شد.
مجموعه ای از کیسه های پهن پشت سر هم است که با هم ارتباط مستقیم ندارند و ارتباطشان از طریق وزیکول های یا کیسه چه های انتقالی می باشد. از یک طرف جسم گلژی به نام بخش پذیرنده(cis face ) وزیکول ها از شبکه آندوپلاسمی دریافت شده و از بخش طرف مقابل به نام جایگاه صادر کننده (trans face)وزیکول های حاوی مواد نشانه گذاری شده خارج می شود.
در دستگاه گلژی مولکول ها نشانه گذاری شده و به قسمت های مختلف سلول فرستاده می شوند.
وزیکول های انتقالی بین کیسه های جسم گلژی
جسم گلژی در کنار پراکسی زوم در سیتوزول
ریبوزوم(ribosome)
کلمه ریبوزوم از کلمات ریبو(مربوط به ریبو نوکلئیک اسید ها یا RNA )+ زوم(به معنای جسم) تشکیل شده و معنای آن جسم دارایRNA است.ریبوزوم ها اندامک های دانه مانندی هستند که در ساختن پروتئین نقش دارند. به این صورت که به RNA پیک (mRNA)متصل می شوند و مطابق اطلاعات روی آن آمینو اسید ها را به هم متصل می کنند و بین آن ها پیوند پپتیدی بر قرار می کنند(ترجمه). نکته جالب اینجا است که دانشمندان معتقدند که نوعی از rRNA موجود در ریبوزوم خاصیت آنزیمی داشته و باعث پیوند بین آمینواسید ها می شود.
ریبوزوم های متصل به RNA پیک در حال ساختن پلی پپتید
ریبوزوم ها از جنس پروتئین و RNA ریبوزومی یا rRNA هستند. هر ریبوزوم از دو زیر واحد کوچک و بزرگ ساخته شده است.
در سلول های یوکاریوتی ریبوزوم هم به صورت آزاد در سیتوپلاسم دیده می شود و هم بر روی شبکه آندوپلاسمی زبر، غشاء خارجی هسته هم وجود دارند. درون اندامک میتوکندری و کلروپلاست هم ریبوزوم وجود دارد.
ریبوزوم های متصل به شبکه آندوپلاسمی(Bound) و آزاد (Free)در تصویر دیده می شود
ریبوزوم های پروکاریوتی که در باکتری ها وجود دارد ساده تر و کوچک تر از ریبوزوم های یوکاریوتی هستند. این در حالی است که ریبوزوم های میتوکندری و کلروپلاست از نوع پروکاریوتی هستند.این موضوع یکی از دلایل نظریه درون همزیستی است که برمبنای آن میتوکندری و کلروپلاست در ابتدا باکتری بوده اند و بعدا با سلول همزیستی پیدا کرده اند.
پیش سازهای ریبوزوم ها در هستک هسته سلول ساخته می شوند. هر چه میزان پروتئین سازی سلول بیشتر باشد هستک ها فعال تر است.
جالب است بدانید تفاوت ریبوزوم های پروکاریوتی و یوکاریوتی باعث می شود ما آنتی بیوتیک های را به کار ببریم که پروتئین سازی را در باکتری ها متوقف کند بدون آنکه آسیبی به سلول های ما بزند.
جالب است بدانید عمر ربیوزوم ها 6 ساعت است.
جالب است بدانید تعداد ریبوزوم ها سلول پستانداران تا 10 میلیون در سلول می رسد!!!
هسته سلول
هسته سلول مرکز کنترل و فرماندهی سلول است. ضمنا ماده ژنتیک بوسیله هسته به سلول های بعدی منتقل می شود.هسته دارای پنج قسمت زیر می باشد:
ا- غشاء هسته یا پوشش هسته: دو لایه ای است و روی آن منافذی برای ورورد خروج مواد به هسته وجود دارد. غشاء خارجی هسته دارای ریبوزوم است و به شبکه آندوپلاسمی متصل است.
2- شیره هسته مادهای است که داخل هسته را پر می کند.
3- اسکلت هسته: شبکه از پروتئین های متصل به هم هستند که موجب پایداری شکل هسته و غشاء هسته می شود.
4- کروماتین: مجموعه رشته مانندی از DNA و پروتئین درون شیره هسته است.
5- هستک: قسمت های متراکمی درون هسته هستند که پیش سازهای ریبوزوم را می سازند.
در زیر چند عکس جالب با بزرگنمایی زیاد از هسته مشاهده می کنیم:
در عکس میکروسکوپی بالا فلش های ریز منافذ هسته را نشان می دهد.
در عکس بالا و پایین هسته با روش های خاصی شکسته شده که غشاء خارجی و داخلی مشاهده شوند.
سانتریول(centrioles)
9 دسته 3تایی میکروتوبول ها در برش عرضی سانتریول دیده می شود.
دو سانتریول در کنار هم یکی از عرض و دیگری از طول دیده می شوند.
تصویر ترسیم شده از یک جفت سانتریول
تصویر سانتریول در دو سر دوک تقسیم
باکتری ها
باکتری ها سلول های پروکاریوتی هستند یعنی هسته مشخص و اندامک های غشاء دار درون سیتوپلاسم را ندارند. سلول های باکتری در مقایسه با سلول های یوکاریوتی (سلول های دارای هسته مشخص و اندامک های غشاءدار درونی) کوچک تر هستند. در باکتری ها واکنش های متابولیسمی در خود غشاء سلولی انجام می گیرد. همه باکتری ها سیتوپلاسم، غشاء و DNA دارند. منطقه ای که DNA و پروتئین های اطراف آن قرار دارند ناحیه نوکلئوئیدی نامیده می شود. باکتری ها دارای دیواره سلولی در اطراف سیتوپلاسم هستند که وظیفه محافظت از باکتری و شکل دادن به سلول را دارد. بعضی باکتری ها کپسول و تاژک دارند. کپسول برای اتصال به سطوح و همچنین محافظت از باکتری نقش دارند. در بعضی باکتری ها زوائد مو مانند به نام پیلی وجود دارد که برای چسبیدن به سطوح به کار می رود. اما بعضی پیلی ها به عنوان پیلی های جنسی برای اتصال باکتری ها و تبادل ماده ژنتیکی به کار می رود.
باکتری ها با روش تقسیم دوتایی زیاد می شوند. به این صورت که باکتری از وسط تو رفتگی پیدا کرده و تبدیل به دو باکتری می شود.
شکل باکتری
شکل های باکتری ها: کروی یا کوکوس، میله ای یا باسیل و مارپیچی یا اسپیریل
کلونی های نقطه مانند باکتری ها بر روی محیط کشت
تاژک های یک باکتری
آندوسپور باکتری در شرایط نامساعد محیطی ایجاد می شود و باکتری را حفظ می کند
باکتری در حال تقسیم دوتایی
پیلی ها که باکتری را به سلول انسان(زرد رنگ) متصل کرده است
پیلی های یک باکتری
نوع خاصی از پیلی به نام پیلی جنسی که دو باکتری را برای تبادل ماده وراثتی به هم متصل می کند
برای مقایسه سلول های باکتریایی با سلول های جانوری و گیاهی بر روی مقایسه زیر کلیک کنید:
برای مقایسه سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی بر روی مقایسه زیر کلیک کنید:
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
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
سلولز
سلولز یک پلی ساکارید ساخته شده از مولکول های گلوکز است. مولکول های گلوکز خطی و بدون انشعاب است. 80 مولکول سلولز در کنار هم قرار می گیرند تا یک فیبر سلولزی را بسازند. سلولز در ساختمان دیواره سلول های گیاهی به کار می رود و فراوان ترین ماده آلی در طبیعت است.
جانوران نمی توانند آنزیم تجزیه کننده سلولز یا سلولاز را بسازند پس نمیتوانند سلولز را تجزیه کنند. جانوران گیاه خوار مثل گاو و گوسفند و موریانه و... از طریق میکروب های که به شکل همزیست در دستگاه گوارش آن ها زندگی می کنند آنزیم سلولاز را به دست می آورند. مثلا در نشخوار کنندگانی مثل گاو باکتری های تولید کننده آنزیم در سیرابی و نگاری هستند و در گیاهخواران غیر نشخوار کننده مثل اسب و فیل این باکترها در روده بزرگ یا روده کور قرار دارند. در لوله گوارش موریانه یک نوع تاژکدار جانور مانند(متعلق به آغازیان) آنزیم لازم را برای گوارش سلولز را تولید می کند.
در بدن انسان رشته ها یا الیاف یا فیبر های سلولزی گوارش نمی شوند. سئوال اینست که ایا این فیبر های سلولزی برای بدن ما فایده دارند؟ جواب مثبت است. دو نوع فیبر داریم محلول و نامحلول. فیبرهای محلول در روده به مولکول های کلسترول می چسبند و از جذب آن ها جلوگیری می کنند و کلسترول خون را کاهش می دهند و از این طریق به سلامتی ما کمک می کنند.
اما فیبر های نامحلول در روده بزرگ آب جذب می کنند و سبب می شوند حرکت مدفوع راحت تر شود و به این شکل جلوی بیماری های یبوست و سرطان روده بزرگ را می گیرند.
در آرد های سبوس دار که پوسته گندم همراه با گندم آرد شده مقدار زیادی فیبر وجود دارد. این فیبر های موجود در آرد سبوس دار باعث می شود درصد نشاسته نان کمتر شود و از چاق کنندگی نان بکاهد ضمن اینکه فوائد ذکر شده در بالا را هم دارد.در حالی که در نان های باگت( نان های حجیم مخصوص ساندویچ و همبرگر و ...) به دلیل نبودن فیبر درصد نشاسته بالا است و به شدت چاق کننده می باشند.
نان های باگت به دلیل نشاسته بالا به شدت چاق کننده هستند.
تار عنکبوت
یکی از شگفتی های خلقت تار عنکبوت است. تار عنکبوت(spider silk) از جنس پروتئین است.این تار ها از غده های در زیر سطح شکمی عنکبوت ترشح می شود. در شکل زیر این غده ها silk gland نام گذاری شده است.
مواد ترشحی از غدد تار عنکبوت در زمان ترشح به شکل مایع هستند ولی به محض قرار گرفتن در معرض هوا سفت می شوند و ساختاری تسبیح مانند را نشان می دهند.
از نظر علمی این سفت شدن نتیجه بر قراری پیوند های هیدروژنی بین ساختارهای صفحه مانندی به نام صفحات بتا است.
همانطور که در عکس زیر مشخص است در محل بخش های مهره مانند رشته ها پیچ خورده اند و در اثر وارد آمدن نیرو پیچ و تاب این رشته باز شده و طول تار تا چهار برابر افزایش می یابد این رشته می توانند دوباره به حالت اولیه برگردند به همین علت این رشته ها دارای خاصیت کشسانی و چسبندگی فراوان هستند.مایع اطراف رشته ها مایعی چسبناک است که کشش سطحی آن به برگشت پیچ خوردگی تار عنکبوت کمک می کند.
اما نکته مهم دیگر خاصیت استحکام عجیب این رشته ها است. استحکام رشته های تار عنکبوت، از استحکام رشته های فولاد هم قطر بیشتر است.تار عنکبوت با 40% کشیدگی پاره می شود(وقتی صاف و بدون پیچ خوردگی باشد) اما رشته های فولادی با 8% کشیدگی پاره می شوند(بیولوژی نلسون). یعنی قدرت 5 برابر تار عنکبوت نسبت به فولاد.
کاربردهای تار عنکبوت:
تار عنکبوت مقاومت بالایی دارد و درعین حال بسیار سبک و انعطاف‌پذیر است از این رو برخی آن را فولاد زنده نامیده‌اند. این فولاد آن قدر محکم است که می‌توان از آن توری ساخت. و با آن یک بوئینگ ۷۴۷ را متوقف کرد و در عین حال، آن قدر سبک و انعطاف پذیر است که می‌توان از آن لباس تهیه کرد. بنابر این، کاربردهای آن در پزشکی و صنعت زیاد است.
کاربردهای پزشکی:
به دلیل محکمی و در عین حال انعطاف پذیری، می‌توان از آن برای تهیهٔ نخ جراحی، زردپی و رباط مصنوعی و دستکش‌های جراحی بهره برد. تار عنکبوت نقش ضد عفونی کننده و پانسمانی نیز دارد. زیرا عنکبوت برای حفاظت تار پروتئینی خود در برابر باکتری و قارچ‌ها، تارش را به مواد ضد باکتری و ضد قارچ آغشته می‌کند. از این رو می‌توان از آن برای پانسمان زخم استفاده کرد.
کاربرد های صنعتی
- تولید طناب‌های بسیار محکم برای کوهنوردی، چتر نجات
- تولید تورهای ماهیگیری محکم
- تولید لباس غواصی مقاوم در برابر کوسه‌ها
- تولید لباس ضد گلوله