تشریح و توضیح مفاهیم پایه در خصوص فرگشت و قبل از آن حیات،کاری است سخت و آسان. سخت از این نظر که اگر بخواهیم خیلی عمیق به این مفاهیم بپردازیم مجبوریم اساسی ترین موضوعات علم بیولوژیک و ژنتیک را در اینجا مطرح کنیم و آسان از این نظر که در سایتهای اینترنتی مختلف در این خصوص مطالب متنوعی وجود دارد و ما می توانیم به راحتی مطالب مورد نظر را انتخاب و به عنوان پایه بحثها در اینجا منتشر کنیم.به هر حال سخت باشد یا آسان برای بحثی دقیق نیاز مند ذکر این مقدمات در حد توان خود هستیم. البته در سلسله مقالات بعدی هر گاه به مطلبی برخورد کردیم که جزو مطالب پایه به حساب می آمد آن را به این قسمت اضافه خواهیم کرد و  آنچه در فصلهای بعد ذکر خواهد شد بر اساس همین تعاریف پایه خواهد بود. در این بخش به مفاهیم اصلی در علم بیولوژی اشاره می کنیم و مفاهیم مربوط به فرگشت را در بخشهای بعدی مورد توجه قرار می دهیم.


مفهوم حیات life: حیات خصلتی است که بین دارندگان آن و چیزهایی که فاقد آن هستند تفاوت و افتراق ایجاد می کند زیرا دارندگان آن دارای قدرت پیام دهی و فرایند های خود نگهدارنده هستند . آنها که این خصلت را ندارند یا اساسا فاقد آن هستند(غیر زنده Inanimate) و یا اینکه قبلا داشته اند و اینک آن را از دست داده اند(مردگان).. بیولوژی علمی است که به موضوع حیات ارتباط دارد.

Life (cf. biota) is a characteristic that distinguishes objects that have signaling and self-sustaining processes from those that do not,[1][2] either because such functions have ceased (death), or else because they lack such functions and are classified as inanimate.[3][4] Biology is the science concerned with the study of life.

چند خصلت موجودات زنده: معمولا در یک موجود زنده تمامی یا چند فقره از خصلتهای زیر وجود دارد:

-هوموستاز:تغییر محیط داخلی به منظور ایجاد یک شرایط با ثبات در بدن(مثل تعادل آب و نمکها در شرایط فعالیت بدنی و تعریق در دو طرف جدار سلول)

-ساختار بندی: داشتن اجزای بیولوژیک مثل حداقل یک یا چند سلول یا ساختارهای شبه سلولی (که ساده ترین فرم آنها در شبه ویروسها دیده می شود) 

-تکثیر: ایجاد موجودی شبیه خود 

- متایولیسم یا سوخت و ساز:تبدیل مواد اولیه غذایی و شیمیایی به نیازها و اجزای سلول و خروج مواد سمی از بدن

- رشد: افزایش حجم یا تعداد اجزای درونی خود

تطابق: تغییر شرایط درونی و بیورنی به منظور افزایش توان موجود زنده برای زنده ماندن در شرایط دشوار

پاسخ به محرکها: قابلیت دریافت، درک و پاسخ مناسب به محرکهای مختلف درونی(مثل حس گرسنگی) یا بیرونی(مثل سرما و گرما) 

سلولها: کوچکترین واحد تشکیل دهنده موجودات زنده را سلول می نامند. معمولا موجودات زنده به دو دسته اند(به استثنا برخی موجودات زنده که بعدا شرح می دهیم) :

پروکاریوسیت ها: این سلولها فاقد هسته و اجزای درون هسته ای هستند و فقط دارای جدار، مقداری ماده ژنتیکی به صورت انباشته در گوشه ای از آن و البته ریبوزوم هستند.

اوکاریوسیتها:این سلولها دارای هسته ای واضح با جدار مشخص، اجزای درون هسته ای مثل میتوکندری؛ هستک، ریبوزوم، شبکه اندوپلاسمیک و ژنومی واضحتر و البته بزرگتر از یوکاریوسیتها هستند. تقریبا  اکثر باکتریها و تمامی موجودات عالی مثل انسانها و حیوانات و گیاهان از سلولهای اوکاریوتی و  فقط برخی باکتریها و آرکئا Archaea به شکل پروکاریوتی هستند.

ملکولهای حیاتی یا ماکرومولکولها: قندها ، پروتئینها و چربیها و اسیدهای نوکلئیک مهمترین ملکولهای آلی تشکیل دهنده سلولها هستند. این ملکولها خود از ملکولهای ریزتری تشکیل شده اند که در اینجا برخی از آنها مورد توجه و بحث قرار می گیرد

الف) پروتئینها

پروتئینها خود از اجزای ساختمانی بسیار ریزتری تشکیل شده اند که عبارتند از :

آمینو اسیدها: از ترکیب کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن در شرایط خاص و فرایندهایی خاص و با نظارت ژنها، ملکولهای آمینو اسید سنتز می شوند. ژنهای موجودات زنده  به طور مجموع معمولا قادر به سنتز 20 نوع آمینو اسید هستند که به آنها آمینو اسیدهای استاندارد یا آمینو اسیدهای پروتئین ساز می گویند. در بدن انسان فقط یازده نوع از این آمینو اسیدها تحت تاثیر ژنها ساخته می شود و نه اسید امینه دیگر که به آنها اسیدهای آمینه ضروری می گویند حتما باید توسط مواد غذایی دریافت شوند و الا نبود آنها در بدن سبب ایجاد بیماری می شود.

 پپتیدها: از اتصال آمینو اسیدها به یکدیگر توسط اتصالات پپتیدی، پپتیدها ایجاد می شوند. دی پپتید یعنی دارای دو آمینو اسید، تری پپتید یعنی ملکولی حاوی سه آمینو اسید و ...  علی رغم این تعریف، معمولا پپتیدها دارای 50 آمینو اسید هستند که با ترتیب خاص تحت نظارت ژنها سنتز می شوند. به رشته های خیلی بلند پپتید، پلی پپتید می گویند.

پروتئینها: مرز بین پروتئین و پلی پپتید زیاد واضح نیست. گاهی به رشته های خیلی بلند پلی پپتیدی، پپتید می گویند و گاهی به پروتئینهای کوچک مثل پروتئین انسولین، پپتید می گویند.  

 

 ب) اسیدهای نوکلئیک

 DNA و  RNA  یا پلی نوکلئیک اسیدها، دو عضو خانواده بایوپلی مرها هستند که به طور عمده از عناصر تشکیل دهنده ای به نام نوکلئیک اسید ساخته شده اند. این ملکولها، بخش عمده  ژنوم موجودات زنده را تشکیل می دهند. این ملکولهای بسیار سنگین خود از عناصر ریزتری تشکیل شده اند که عبارتند از:

 نوکلئوزیدها:  cytidineuridineadenosineguanosine,thymidine ،inosine از نوکلئوزیدهای معروف هستند. این ملکولها معمولا از طریق اتصال یک نوکلئو باز  به ریبوز یا دزوکسی ریبوز تشکیل می شوند. گفته می شود نوکلئو زیدها ، خود واحدهای نشکیل دهنده ملکولهای بزرگتری به نام نوکلئوتیدها هستند

نوکلئوتیدها: یک نوکلئوتید معمولا دارای سه بخش است: یک نوکلئوباز پورین یا پیریمیدین، یک قند پنتوز و یک گروه فسفاتی. 

اسیدهای نوکلئیک معمولا ملکولهای بسیار درشتی هستند ولی بین آنها تفاوتهایی از نظر اندازه وجود دارد. مثلا:

 کوچکترین نوکلئیک اسید شناخته شده به نام small interfering RNA دارای 21 رشته نوکلئوتید است.

بزرگترین نوکلئیک اسید شناخته شده مثلا کروموزوم شماره یک انسان دارای 274 میلیون زوج باز است(Gregory SG, Barlow KF, McLay KE, et al. (May 2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1". Nature 441 (7091): 315–21)

RNA: همانگونه که در بالا نوشتم، هر ملکلول RNA ، خود از تعداد زیادی رشته نوکلئوتید تشکیل شده است و هر رشته نوکلئوتیدی نیز دارای یک نوکلئوباز، یک قند ریبوزی و یک گروه فسفاتی است. RNA در بدن تمامی موجودات زنده دارای نقش بسیار اساسی است. در بسیاری از ویروسها، این ملکولها، ژنوم اصلی موجود را تشکیل می دهند و در موجودات دیگر این ملکولها دارای نقش بسیار اساسی در متابولیسم های داخل سلول و بالاخص ساخت پروتئینها بر اساس نقشه ژنی هستند.

نقش RNA در سنتز پروتئین: همانگونه که می دانید در موجوداتی که ژنوم آنها DNA است نقشه ساخت هر پروتئین، بر روی ژنوم موجود زنده و در داخل هسته سلول قرار دارد. این در حالی است که ساخت پروتئینها معمولا در جایی خارج از هسته یعنی بر روی ریبوزومها صورت می گیرد . لذا چاره ای نیست که این نقشه به نحوی از سلولو خارج و به محل ریبوزوم منتقل شود. در این اتفاق مهمترین نقش بر عهده ملکولهای RNA است.

معمولا در کتب بیولوژی به چند فرم از این ملکول اشاره می شود:

 :messenger RNA (mRNA) 

این ملکول، ژنهای مربوط به شنتز DNA در هسته را از روی آن کپی برداری کرده و با خود به خارج از هسته و جایی که قرار است پروتئین سنتز شود یعنی روی ریبوزومها می برد.

transfer RNA (tRNA)

این ملکولها، عناصر سازنده پروتئین یعنی آمینو اسیدها را از بخشهای مختلف سلول به روی ریبوزوم حمل می کند،

ribosomal RNA (rRNA) 

این ملکولها، آمینو اسیدهای مختلف را بر اساس نقشه mRNA به ترتیب کنار یکدیگر می چیند و به این ترتیب ملکول پروتئین ساخته می شود.

البته غیر از سه فرم یاد شده دو فرم دیگر از این ملکول وجود دارد به نامهای Small   nuclear ribonucleic acid -snRNA و (small nucleolar RNAs (snoRNAs که ذکر عملکرد آنها در این مختصر نمی گنجد. 

DNA: DNA در موجودات زنده به شکل رشته های کروموزوم دیده می شود. هر یک از این رشته ها خود از هزاران و بلکه میلیونها نوکلئوتید تشکیل شده است. بر روی رشته های نوکلئوتید مقدار زیادی باز وجود دارد. این بازها معمولا چهار نوعند:آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین . معمولا هر باز بر روی یک زنجیره با یک باز مکمل در روی زنجیره دیگر متصل شده و یک زوج باز یا Base pair را نی سازند. در این اتفاق آدنین به تیمین و گوانین به سیتوزین می چسبد . در رشته های RNA گوانین به اوراسیل می چسبد. بر روی یک زنجیره DNA میلیونها از این زوج بازها وجود دارد به عنوان مثال بر روی گروموزوم شماره یک انسان 220 میلیون زوج باز وجود دارد.( Gregory S; Barlow, KF; McLay, KE; Kaul, R; Swarbreck, D; Dunham, A; Scott, CE; Howe, KL et al. (2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1". Nature 441 (7091): 315–21/9). معمولا برای سنجش طول ژنوم موجود زنده از این تعداد زوج بازها استفاده می شود که یک مثال آن در بالا گفته شد. یک مثال دیگر کروموزوم 23 انسان است که طول ژنوم آن 3.2 میلیون زوج باز بوده و دارای 20 تا 23 هزار ژن است.(International Human Genome Sequencing Consortium (2004). "Finishing the euchromatic sequence of the human genome"Nature 431 (7011): 931–45)

تفاوت RNA و DNA: بین این دو ملکول سه تفاوت وجود دارد:

1- RNA تک رشته ای است و DNA دو رشته ای

2- قند RNA از نوع ریبوز است و قند DNA از نوع دی اکسی ریبوز. وجود گروههای هیدورکسیل در RNA آن را نسبت به پدیده هیدرولیز بسیار حساس می کند در حالی که در DNA این گروه ها وجود ندارند.

3- باز مکمل آدنین در DNA تیمین و در RNA اوراسیل است.

 



تاريخ : ۱۳٩۱/٥/٢٧ | ۱٢:۳۱ ‎ب.ظ | نویسنده : دکتر سید محمود میرافضلی سریزدی | نظرات ()
.: Weblog Themes By VatanSkin :.