|
زیست شناسی سلولی و مولکولی
مطالعه جهان زنده نشان میدهدکه تکامل تنوع وسیعی در اشکال موجودات زنده ایجاد کرده است . در حدود جهر میلیون گونه مختلف از باکتریها - پروتو زوئرها- گیاهان و جانوران وجود دارند که در شکل - عمل و رفتار با یکدیگر متفاوتند. لیکن امروزه میدانیم که وقتی موجو دات زنده در سطح سلولی و مولکولی مطالعه شوند طرح تشکیلاتی واحدی بر آنها غالب است. حیطه زیست شناسی سلولی و مولکولی به طور دقیق - یکسان کردن طرح تشکیلاتی یا به عبارت دیگر تجزیه و تحلیل سلولها و مولکولهایی است که قالبهای ساختمانی تمام اشکال حیات را تشکیل میدهند . فلاسفه و طبیعی دانان گذشته به خصوص ارسطو در روزگار باستان و پاراسلسوس در عهد رنسانس به این نتیجه رسیدند که تمام گیاهان و جانوران هر قدر هم پیچیده باشند از چند عنصر که در هر کدام از آنها تکرار گردیده تشکیل شدهاند. آنان به ساختمانهای ماکروسکوپی موجود زنده نظیر ریشه برگ و گل که در گیاهان مختلف مشترک هستند یا قطعات و اندامهایی که در سلسله جانوری تکرار شده اند اشاره میکردند. قرنها بعد اختراع ذره بین منجر به کشف جهان میکروسکپی گردید . آنان دریافته بودند که یک سلول منفرد میتواند موجود کاملی نظیر یک پروتوزوئر بوده یا یکی از مجموعه سلولهایی باشد که در بافتها و اندامها جهت تشکیل یک موجود پر سلولی گروه بندی شده و تمایز پیدا کرده اند. به این ترتیب سلول واحد بتیادی ساختمانی و عملی موجودات زنده است همانطور که اتم واحد بنیادی ترکیبات شیمیایی میباشد. اگر تشکیلات سلولی توسط وسایل مکانیکی یا وسایل دیگر نابود گردد عمل سلول نیز به همین ترتیب از بین خواهد رفت . گرچه بعضی از اعمال حیاتی ممکن است وجود داشته باشند (مثل فعالیتهای آنزیمی ) معهذا سلول متلاشی شده . میمیرد. مطالعات بیوشیمیایی نشان داده اند که ماده زنده از همان عناصری که جهان غیر زنده را میسازد تشکیل شده ست . هر چند که اختلافات اساسی میتواند در طرز ساز ماندهی آنها وجود داشته باشد . در جهان غیر زنده تمایلی پیوسته به سوی یک تعادل ترمودینامیکی همراه با توزیع تصادفی ماده و انرژی وجود دارد خال آنکه در یک موجود درجه بالایی از ساختمان و عمل وجود دارد که توسط تبدیلهای انرژی بر اساس ورود و خروج ثابت ماده و انرژی حفظ و نگهداری میشود . بیوشیمیستها از مخلوط پیچیده مواد تشکیل دهنده سلول نه تنها ترکیبات معدنی بلکه مولکولهای بسیار پیچیده تری را نظیر پروتئین ها - چربیها - پلی ساکاریدها و اسیدهای نوکلوئیک جدا کرده اند. اینگونه تحقیقات بیوشیمیایی یکسانی حاکم برتمام جهان زنده را نشان داده است . امروزه معلوم گردیده که تشکیلات بیو شیمیایی تمام موجودات زنده اساسا ساختمان و عمل یکسانی داشته و همه موجودات زنده در رمز ژنتیکی مشابهی سهیم هستند . تاریخچه شناخت سلول فلاسفه وطبیعی دانان قدیم به این نتیجه رسیده اندکه جانوران وگیاهان باهمه پیچیدگی که درسازمانشان وجوددارد،تنهاازتعدادکمی ازاجزایی که درهر یک فلازآنها تکرار شده ساخته شده اند.منظور این پژوهشگران ازاجزای ساختمانهای ماکروسکوپی(با چشم غیرمسلح دیده میشود)یک جاندارمثل ریشه ها،برگ هاوگل هابوده است که درگیاهان مختلف مشترک اندویابخش و اندام هایی بوده است که درجانداران مشترک می باشد.قرن ها بعدبااختراع عدسیهای بزرگ کننده جهان میکروسکوپی کشف شد. روبرت هوک فیزیکدان انگلیسی بابررسی میکروسکپی چوب پنبه ساختمان سلولی را کشف کرد.هوک مشاهده کرد که این بافت ازحفره های متعدد مجاورهم که آنها را سلول به معنی اتاق کوچک نامیده ساخته شده است.تامدت هاتصور میشدکه سلول هاحجره های خالی حفرشده در یک ماده زمینه ای هستند.درحدود همان زمانیکه روبرت هوک درلندن مطالعات خودرا ادامه دادیک نفرهلندی به نام آنتی ون لیوون هوک بامیکروسکوپ ساده خود موجوداتتک سلول را به صورت زنده درقطرات باران وخون مشاهده کردوآنهارابه نام جانوران کوچک نامیدوبه این ترتیب وی اولین کسی بودکه سلول زنده رامشاهده کرد. نظریه سلولی یکی ازمفاهیم اصلی واساسی زیست شناسی نظریه سلولی است که بنابراین:تمام موجودات زنده(جانوران-گیاهان-تک سلولی ها)از سلول وفراورده های فعالیت سلول به وجودآمده اند.این نظریه باپژوهشهای متعددی که درقرن نوزدهم توسط پژوهشگرانی مانند:دوتروشه(درسال1824)تورپن(درسال1826)انجام شد,شکل گرفت وبه علت تاثیر زیادبر روی زمینه های تحقیقاتی وزیستی موجب شدکه بلافاصله پس از طرح آن,مشخص شدکه هرسلول ازتقسیم سلولی قبل ازخودبه وجودمیآید.پس اززمانی نشان داده شدکه شباهت های اساسی درفعالیت های سوخت وسازی همه سلولهاوجوددارد.وفعالیت جاندار روی هم رفته نتیجه مجمع فعالیت هاواعمال متقابل واحدهای سلولی سازنده آن است. زیست مولکول ها کربن یکی ازمهمترین عناصرزمین است.موجودات زنده برای ادامه حیات نیازبه ترکیباتکربن دارند.ترکیبات کربن که در بدن موجودات زنده است , زیست مولکول نام دارد.غذای ماازهمین مولکولهای عظیم ولی میکروسکوپی تشکیل میشود.یک نوع زیست مولکول به نام DNA اطلاعاتی رابه صورت رمزداردکه تمام مشخصات جانوران وگیاهان وباکتریها راتعیین میکند.مولکول DNA درساختارهای کوچک نوارمانندبه نام کروموزوم درون سلول قراردارند. سلول از دوبخش به نام سیتوپلاسم وهسته تشکیل یافته است. 1.سیتوپلاسم:شبکه درهمی است مرکب ازمولکولهای پروتئین پراکنده درمایعی که درآن موادآلی ومعدنی حل شده است.در سیتوپلاسم,اجزای غیرزنده ایست بنام انکلوزیون(Inclusion)مانندموادغذایی,واجزای زنده ایست بنام ارگانل مانندمیتوکندری .
2.هسته:عبارت ازتوده برجسته وحجیمی است به رنگ بنفش تیره که حاوی قطعات هستکغشاوشیره هسته می باشد.شکل هسته ممکن است پهن,کروی یادوکی باشد.تعداد هسته ممکن است به طور نرمال یامرضی ازیک عددتجاوزنماید.این قبیل سلول هاراکه حاوی چند هسته می باشندغول سلول یادیوسلول نامیده اند. ویژگی عمومی سلول
مشاهده سلول زنده: سلول(واحد موجودزنده)ازتوده کوچک پروتوپلاسمی ساخته شده وشامل سیتوپلاسم که به وسیله غشاسیتوپلاسمی احاطه شده وهسته میباشد.دریک موجودپرسلولی,شکل و ساختمان سلولها به حسب بافت هاواندام های مختلفواعمال اختصاصی که سلولها عهده دارندمتفاوت است.به دلیل این طرزکاراختصاصی,تمام سلولها در نهایت خصوصیات ویژه خودراپیدامیکنند.درعین حال,درهمه سلولهامشترک است ومی توان آن هاراحتی درسلول هایی که تمایزکمی دارند,مشاهده کرد.برخی سلولها مثل آمیب هاوگلبولهای سفیدغالباشکل خودراتغییرمی دهند.برخی دیگرشکل خاص کم وبیش مشخصی دارندمثل سلولهای پوششی,سلولهای عصبی,اکثرسلولهای گیاهی ومانندآنها. ترکیب شیمیایی سلول مولکولهای اصلی سازنده سازمان شیمیایی سلول از ترکیباتی باوزن مولکولی زیادنظیرپروتئین ها,اسیدهای هسته ای,لیپیدها,قندهاکه بخش عمده ای ازساختمانهای زیستی راشامل می شوند,است. درگذشته ساده ترین راه مطالعه ترکیبات سلول,تجزیه شیمیایی بافت های مختلفی مانندبافت کبدبود. درسال های اخیرتکمیل روش های بیوشیمیایینظیر خردکردن اجزاسلولی ویافنون میکروسکپ های نوری,الکترونی و مانند آن امکان تشخیص ذرات وترکیبات مولکولی سازنده سلول هارافراهم آورده است واطلاعات دقیق ازساختمان,نحوه تغییریا تحول وسنتزمواددرسلول هارابدست داده است. ترکیبات شیمیایی سلول رامی توان به دوگروه غیرآلی(آب,نمکهای کانی ویون های کانی)وترکیبات آلی(پروتئینها, کربوهیدراتها اسیدهای هسته ای ولیپیدها)تقسیم بندی کرده وبه طورکلی پروتوپلاسمیکسلول گیاهی یا جانوری شامل حدود 75تا85 درصد آب,10تا20 درصدپروتئین,2تا3 درصدلیپید,1 درصدکربوهیدرات و1 درصدنمکهای کانی می باشد. تقسیم سلولی زندگانی تمام موجودات زنده فقط ازیک سلول آغازمی شود.این سلول رشدکرده وبه دونیمه مساوی تقسیم می شود.هریک از این دوسلول نیزپس ازرشددوباره به دوسلول جدیددیگر تقسیم می شوند.ریشه گیاهان به علت تقسیم زیاد سلول ها به تدریج درازودرازترمی شود.دربدن نوزادان انسان هزارها سلول تقسیم می شوندتابدن رشدکرده وصاحب چند صدمیلیون سلول میشوداکثرسلول هاپس ازرشدکامل به یکی ازطریقه های زیر تقسیم میشوند: اول تقسیم آمیتوزیامستقیم_بندرت بعضی ازسلول های بدن(کبد)باین طریقه ممکن است تقسیم شوند.دراین روش ابتداهسته ازوسط فرورفتگی پیداکرده بتدریج به دوقسمت شده وسپس سیتوپلاسم به دوقسمت تقسیم میشود. دوم تقسیم غیر مستقیم یا میتوز_دراین روش به ترتیب چهارمرحله پروفاز-متافاز-آنافازوتلوفاز تشخیص داده میشود.در این روش تعدادکروموزومهادرمرحله آنافازنصف میشود. سوم تقسیم کاهشی یا میوز_این روش ویژه تقسیم سلولهای جنسی است که درآن نیزچهارمرحله مذکوردرفوق موجوداست. منتهاتعدادکروموزومهادرمرحله متافازنصف می شوند. درتقسیمات سلولی تمام کروموزومهاوارگانل هابین دوسلول جدیدتقسیم میشودکه درنهایت دوسلول باتمام کروموزومهاباقی می ماند.تعدادکروموزومهای بدن انسان 46 عدداست که دوتای آنهاکروموزومهای جنسی است که درمردهابصورتXY ودرزنهابصورتXX است. سلول های بنیادی سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیک یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملکردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدکننده انسولین در پانکراس و... تبدیل شوند. تحقیقات در زمینه سلول های بنیادی دو ویژگی مهم دارند که آنها را از انواع سلول های دیگر متمایز می سازد: 1- توان نوسازی سلول های نامتمایزی هستند که توانایی تکثیر نامحدود خود را دارند و در حالت نامتمایز باقی بمانند. 2- پرتوانی:سلول های بنیادی قادر به ایجاد هر نوع سلولی در بدن هستند. آنها می توانند تحت تأثیر بعضی شرایط فیزیولوژیک یا آزمایشگاهی به سلول هایی با عملکردهای اختصاصی مانند سلول های عضلانی قلب یا سلول های تولیدکننده انسولین در پانکراس و... تبدیل شوند. دانشمندان در ابتدا با دو نوع از سلول های بنیادی که از حیوانات و انسان ها به دست آمده بودند، شامل سلول های بنیادی جنینی و سلول های بنیادی بالغین کار می کردند که این دو دسته سلولی عملکردها و ویژگی های مختلفی دارا هستند. بیشتر از 20 سال قبل دانشمندان توانستند سلول های بنیادی را از جنین ابتدایی موش جدا کنند و با مطالعه سالها جزئیات بیولوژی سلول های بنیادی موش؛ در سال 1998دانشمندان موفق به جدا کردن سلول های بنیادی جنینی از جنین انسان و رشد آنها در محیط آزمایشگاه شدند و این سلول ها را سلول های بنیادی جنینی انسان نامیدند. این سلول های همانطور که از نامشان مشخص است از جنین های 4 یا پنج روزه که از تخم های آزمایشگاهی بارور می شوند به دست می آیند و در محیط آزمایشگاهی در محیط کشت های اختصاصی رشد داده می شوند. سلول های بنیادی بالغین، سلول های نامتمایزی هستند که در بین سلول های تمایز یافته بافت ها و ارگان های بدن انسان یافته می شوند و توانایی نوسازی و تمایز به انواع سلول های اختصاصی اصلی بافت یا ارگان را دارند. نقش های اولیه این سلول ها در یک ارگان زنده شامل حمایت کردن و تعمیر بافت هایی است که از آنها به دست می آیند. دانشمندان سلول های بنیادی بالغین را در بافت های بیشتری نسبت به آنچه فکر می کردند به دست آوردند. این یافته ها دانشمندان را به استفاده از این سلول ها در علم پیوند راهنمایی کرد. اکنون بیشتر از 30 سال از استفاده سلول های بنیادی بالغین خون ساز که از مغز استخوان برای پیوند جدا می شوند، می گذرد. در سال 1960محققان کشف کردند که مغز استخوان حداقل دو نوع سلول بنیادی را دربردارد که شامل سلول های بنیادی خون ساز که انواع سلول های خونی را در بدن می سازند و سلول های استرومال که می توانند بافت های غضروف، استخوان، چربی، بافت های همبندی فیبروز را در بدن بسازند، است. در سال 1960دانشمندانی که موش ها را مطالعه می کردند دو منطقه از مغز موش را که شامل سلول های تقسیم شونده که تبدیل به سلول های عصبی می شوند، کشف کردند. بر خلاف این گزارش ها بیشتر دانشمندان معتقد بودند که سلول های عصبی جدید در مغز بالغین نمی تواند تولید شود تا اینکه در سال 1990 دانشمندان توافق کردند که مغز بالغین شامل سلول های بنیادی است که توانایی تولید سه نوع اصلی سلول های مغزی را که شامل آستروسیت ها و الیگودندروسیت ها (سلول های غیرعصبی) و نورون ها (سلول های عصبی) دارا هستند. سلول های بنیادی بالغین در ارگان ها و بافت های زیادی از بدن جدا شده اند، اما نکته مهم این است که تعداد بسیار محدودی از این سلول ها در هر بافت وجود دارد که در منطقه خاصی از آن بافت برای سالها ساکن می مانند، تا اینکه با ظهور بیماری یا آسیب بافتی فعال می شوند. بافت هایی که سلول های بنیادی بالغین در آنها یافت می شوند عبارتند از: مغز استخوان، خون محیطی، مغز، عروق خونی، پالپ دندان، عضله اسکلتی، پوست، کبد، پانکراس، قرنیه، شبکیه، سیستم گوارش. دانشمندان در خیلی از آزمایشگاه ها تلاش می کنند تا بتوانند که سلول های بنیادی بالغین را در کشت سلول به انواع سلول ها اختصاصی تبدیل کنند تا از آنها برای درمان بیماری ها و صدمات بافتی استفاده کنند. پتانسیل های درمانی این سلول ها عبارتند از: جایگزینی سلول های تولیدکننده دوپامین در مغز در بیماری پارکینسون، تولید سلول های انسولین ساز برای نوع یک دیابت (وابسته به انسولین) و تعمیر سلول های عضلانی تخریب شده. سلول های بنیادی بند ناف از سلول های پرتوان دیگر هستند که همچون سلول های بنیادی بالغین قادرند تا انواعی از سلول ها را در محیط آزمایشگاهی تولید کنند. در بند ناف دو دسته سلول های بنیادی وجود دارند که قادر به ساختن سلول های خونی و سلول های استخوانی و چربی بوده و همچنین به عنوان جایگزینی برای سلول های مغز استخوان در علم پیوند مغز استخوان محسوب می شوند. ضرورت تحقیق و پژوهش در خصوص سلول های بنیادی چیست؟ سلول های بنیادی قادرند به طور نامحدود هر نوع سلول را به وجود آورند که این خصوصیت باعث استفاده حیرت آور این سلول ها در علم پیوند شده است. علاوه بر این می توان به گونه ای این سلول ها را از نظر ژنتیکی تغییر داد تا پس از پیوند دفع نشوند. کارهایی که در این رابطه تا به حال انجام شده اند عبارتند از: 1- سلول های ماهیچه قلب توان تکثیر طی دوره بزرگسالی را ندارند و هرگاه با جراحت یا ایسکمی، به بافت مزبور آسیبی برسد بافت غیرفعال جایگزین سلول های ماهیچه ای قلب فعال می شوند. سلول های بنیادی جنینی توان تبدیل به سلول های ماهیچه ای قلب را دارند که از آنها می توان در درمان موارد سکته های قلبی که عامل اصلی آسیب به ماهیچه قلب هستند و همچنین در موارد اختلالات مادرزادی قلبی استفاده کرد. 2- سلول های بنیادی خون ساز در علم پیوند مغز استخوان برای درمان بعضی بیماری های خونی مانند تالاسمی و همچنین سرطان های افراد بزرگسال و خردسال به کار می روند که در ایران از سال 1371 در مرکز هماتولوژی و انکولوژی و پیوند مغز استخوان واقع در بیمارستان شریعتی وابسته به دانشگاه علوم پزشکی تهران و دانشگاه علوم پزشکی شیراز انجام می شود. 3- سلول های مولد انسولین از سلول های بنیادی جنینی موش و انسان به دست آمده اند که می توانند راهگشایی در درمان بیماری دیابت باشند. 4- سلول های عصبی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند که از آنها می توان در درمان بیماری های تخریب شونده سیستم عصبی مانند پارکینسون و یا آلزایمر استفاده کرد. 5- سلول های پوستی از سلول های بنیادی جنینی به دست آمده اند که از این سلول ها می توان در درمان سوختگی ها و بهبود زخم ها استفاده کرد. 6- تبدیل سلول بنیادی به سلول های سازنده غضروف و استخوان 7- تبدیل سلول بنیادی به سلول کبدی 8- تولید لوله گوارش از سلول های بنیادی تمایز سلول های بنیادی جنینی به انواع سلول های عملکردی در محیط آزمایشگاهی ما را در درک مکانیسم های تکوین جنین، تمایز و ترمیم بافتی یاری می کند که باعث درمان هر چه بهتر ناهنجاری های ناباوری و کاهش ناهنجاری های مادرزادی و تولید انواع محصولات فاکتورهای رشد می شود. دکتر فاطمه فردوسی روزنامه همشهری
نویسنده: فاطمه راسخی |
جمعه 88 شهریور 6 ساعت 1:34 عصر
|
|
|
نظرات دیگران نظر
|
