دانلود كتاب زيست شناسي سلولي مولكولي لوديش هر دو جلد فارسي (آخرين ويرايش)

كاربران گرامي،محصول مورد نظر شامل كتاب زيست شناسي سلولي مولكولي لوديش جلد 1 و 2 ترجمه سميه جهانديده با كيفيت بسيار بالا مي باشد كه با فرمت پي دي اف به زبان فارسي در حجم 2235 صفحه با كيفيت عالي در اختيار شما عزيزان قرار گرفته است.

دانلود فايل

زيست شناسي علمي است كه اساسا با فيزيك يا شيمي متفاوت است كه با خصوصيات تغيير ناپذير ماده سر و  كار دارد كه مي تواند با معادلات رياضي توصيف شود. البته سيستم هاي بيولوژيكي از قوانين شيمي و فيزيك پيروي مي كنند، اما زيست شناسي يك علم تاريخي است، زيرا اشكال و ساختار هاي دنياي امروز نتايج حاصل از ميليارد ها سال تكامل است. از طريق تكامل، همه ارگانيسم ها در يك درخت خانوادگي با يك ارگانيسم هاي تك سلولي بدوي كه در گذشته هاي دور زندگي مي كردند تا گياهان، حيوانات و ميكرو ارگانيسم هاي متنوع عصر حاظر زندگي مي كنند، با هم  ارتباط دارند ( شكل 1-1، جدول1-1 ) بينش عالي چارلز داروين ( شكل 2-1 ) اصل انتخاب طبيعي بود: موجودات زنده به طور تصادفي متفاوت هستند و در محيط خود براي منابع رقابت مي كنند فقط كساني كه زنده مي مانند و توليد مثل مي كنند مي توانند صفات ژنتيكي خود را منتقل كنند.

در نگاه اول، جهان بيولوژيكي به طرز حيرت انگيزي از سرخس هاي كوچك تا درختان صنوبر بلند، از باكتري هاي تك سلولي و تك ياخته هايي كه فقط در زير ميكروسكوپ قابل مشاهده هستند گرفته تا انواع مختلف حيوانات چند سلولي، به نظر مي رسد. در واقع، سلول ها از نظر اندازه و شكل به طرز حيرت انگيزي متنوع هستند( شكل3-1 ). بعضي از آن ها به سرعت حركت مي كنند و ساختارهاي آن ها به سرعت تغيير مي كند، همانطور كه در فيلم هاي آميب و روتيفه مشاهده مي كنيم. برخي ديگر تا حد زيادي ثابت و از نظر ساختاري پايدار هستند، اكسيژن برخي سلول ها را از بين مي برد اما براي برخي ديگر يك نياز مطلق است.

بيشتر سلول هاي موجودات چند سلولي از نزديك با سلول هاي ديگر درگير هستند. اگر چه برخي از ارگانيسم هاي تك سلولي به صورت جداگانه زندگي مي كنند ( شكل a3-1 ) ، برخي ديگر كلني تشكيل مي دهند يا در ارتباط نزديك با انواع ديگر موجودات زندگي مي كنند (شكل b3-1 ) ، مانند باكتري هايي كه به گياهان كمك مي كنند نيتروژن را از هوا خارج كنند باكتري هايي كه در روده ما زندگي مي كنند و به ما در هضم غذا كمك مي كنند.

با اين وجود آرايه گيج كننده اشكال بيولوژيكي ظاهري بر يكنواختي قدرتمندي غلبه دارد: به لطف نسب مشترك ما، همه سيستم هاي بيولوژيكي از سلول هايي تشكيل شده اند كه داراي همان انواع مولكول هاي شيميايي هستند و از اصول سازماني مشابهي در سطح سلول استفاده مي كنند. اگر چه انواع اساسي مولكول هاي بيولوژيكي در طي ميليارد ها سال از تكامل حفظ شده است، اما الگوهايي كه در آن ها براي تشكيل سلول ها و ارگانيسم هاي عملكردي مونتاژ مي شوند، تغييرات قابل توجهي داشته اند.

     فرض شده كه آخرين جد مشترك يوكاريوتها و باكتري ها است.

    آخرين جد مشترك موجودات موجود فرض شده است.

شكل 1-1 همه موجودات زنده از يك سلول اجدادي مشترك تبار مي آيند. همه ارگانيسم ها، از باكتري هاي ساده گرفته تا پستانداران پيچيده، احتمالا از يك جد مشترك تك سلولي تكامل يافته اند. اين شجره نامه روابط تكاملي بين سه اصل اصلي ارگانيسم ها را به تصوير مي كشد. ساختار درخت در ابتدا از روي ملاك هاي ريخت شناسي مشخص شد: موجوداتي كه شبيه هم هستند، در كنار هم قرار مي گيرند. اخيرا ، توالي DNA و پروتئين هاي موجود در ارگانيسم ها معيار هاي غني از اطلاعات بيشتري را براي تعيين روابط فراهم كرده اند. هر چه شباهت ها در اين توالي هاي ماكرومولكولي بيشتر باشد، موجودات ارگانيك با هم ارتباط بيشتري دارند. درختان بر اساس مقايسه هاي مورفولوژيكي و پرونده هاي فسيلي به طور كلي با درختان مبتني بر داده هاي مولكولي مطابقت دارند. [ داده ها از 2005 J.R. Brown "درخت جهاني زندگي ، ويلي انترساينس"  جمع آوري شده اند( آنلاين )].

اكنون مي دانيم كه ژن هايي كه از نظر شيميايي از اسيد دئوكسي ريبوكلئيك ( DNA ) تشكيل شده اند، در نهايت ساختار بيولوژيكي را تعريف مي كنند و ادغام عملكرد سلول را حفظ مي كنند. بسياري از ژن ها پروتئين ها، مولكول هاي اصلي سازنده ساختار هاي سلولي و انجام فعاليت هاي سلولي را رمزگذاري مي كنند. تغييرات در ساختار و سازمان ژن ها يا جهش ها، يك تغيير تصادفي را ايجاد مي كند كه مي تواند ساختار و عملكرد بيولوژيكي را تغيير دهد. در حالي كه اكثريت قريب به اتفاق جهش هاي تصادفي هيچ تاثيري قابل مشاهده بر عملكرد ژن ها يا پروتئين ها ندارند، بسياري از آن ها مضر هستند و تنها تعداد كمي از آن ها يك مزيت تكاملي به ارگانيسم مي دهند. در همه ارگانيسم ها ، جهش در DNA به طور مداوم در حال وقوع است و به مرور زمان تغييرات اندكي در ساختار هاي سلولي و عملكرد ها امكان پذير است كه ممكن است سودمند باشند. ساختار هاي كاملا جديد سلولي به ندرت ايجاد مي شوند. اغلب، ساختار هاي سلولي موجود دستخوش تغييراتي مي شوند كه ارگانيسم را بهتر با شرايط جديد سازگار مي كند. تغييرات جزئي در يك پروتئين مي تواند باعث تغييرات مهمي در عملكرد آن شود يا عملكرد آن را به طور كامل از بين ببرد.

به عنوان مثال : در يك ارگانيسم خاص ، يك ژن ممكن است به طور تصادفي تكثير شود ، پس از آن يك نسخه از ژن و پروتئين رمزگذاري شده ي آن، عملكرد اصلي خود را حفظ مي كند در حالي كه با گذشت زمان ، نسخه دوم ژن جهش مي يابد به طوري كه پروتئين آن عملكردي متفاوت يا حتي كاملاً جديد را كمي به خود مي گيرد. در طي تكامل برخي ارگانيسم ها ، كل ژنوم كپي شد و به نسخه هاي دوم بسياري از ژن ها اجازه جهش و عملكردهاي جديد را داد. سازمان سلولي ارگانيسم ها نقشي اساسي در اين فرآيند را بازي مي كند ، زيرا اجازه مي دهد اين تغييرات با تغييرات جزئي در سلول هاي تكامل يافته قبلي ايجاد شود و به آنها توانايي هاي جديدي دهد. نتيجه اين است كه ارگانيسم هاي بسيار نزديك داراي ژن ها و پروتئين هاي بسيار مشابه و همچنين سازمان هاي سلولي و بافتي مشابه هستند. ارگانيسم هاي چند سلولي  از جمله بدن انسان ، از عناصر بسيار نزديك به هم تشكيل شده اند كه هيچ يك از عناصر را نمي توان جدا از ساير عناصر به طور كامل ارزيابي كرد. ارگانيسم ها شامل اندام هستند ، اندام ها از بافت ها تشكيل شده اند ، بافت ها از سلول ها تشكيل شده و سلول ها از مولكول ها تشكيل مي شوند (شكل 4-1). وحدت سيستم هاي زنده توسط بسياري از سطوح ارتباط متقابل هماهنگ مي شود: مولكول ها پيام هايي را از ارگاني به اندام ديگر و سلول به سلول منتقل مي كنند و بافت ها توسط مولكول هاي ترشح شده توسط سلول ها با ساير بافت ها مشخص و جدا مي شوند. به طور كلي تمام سطوحي كه ما سيستم هاي بيولوژيكي را به هم متصل مي كنيم با يكديگر ارتباط برقرار مي كنند.

شكل 2-1 چارلز داروين (1809-1882). چهار سال پس از سفر حماسي خود با HMS Beagle ، داروين قبلاً فرم تنظيم مفهوم انتخاب طبيعي خود را در دفترهاي خصوصي شروع كرده بود كه در منشا گونه ها (1859) منتشر خواهد شد. [چارلز داروين در جزاير گالاپاگوس توسط هوات ، اندرو (قرن 20) / مجموعه خصوصي / نگاه كنيد و بياموزيد / تصاوير بريگان.]

شكل 3-1  سلولها از نظر شكل و اندازه در يك مجموعه حيرت انگيز قرار دارند. برخي از تنوع ريخت شناسي سلول ها در اين عكس ها نشان داده شده است. علاوه بر مورفولوژي ، سلولها در توانايي حركت ، سازمان داخلي (سلولهاي پروكاريوتي در مقابل سلولهاي يوكاريوتي) و فعاليتهاي متابوليكي متفاوت هستند. (الف) اوباكتري ها: لاكتوكوكوس لاكتيس ، كه براي توليد پنيرهايي مانند: ركفورت، بري و كامبرت استفاده مي شود. (ب) توده اي از باستان گرايان (متانوسارسينا) كه با تبديل دي اكسيد كربن و گاز هيدروژن به متان انرژي خود را توليد مي كنند. برخي از گونه هايي كه در شكمبه گاو زندگي مي كنند ، هر روز 150< ليتر گاز متان توليد مي كنند. (ج) سلولهاي خوني انسان ، با رنگ كاذب نشان داده شده است. گلبول هاي قرمز حاوي اكسيژن ، سلول هاي سفيد (لكوسيت ها) بخشي از سيستم ايمني بدن هستند و با عفونت مقابله مي كنند و سلول هاي سبز پلاكت هايي هستند كه زخم ها را مي بندند و حاوي موادي براي شروع لخته شدن خون هستند. (د) جلبك سبز استوانه اي تك سلولي Volvox aureus. كره هاي بزرگ از سلولهاي منفرد زيادي تشكيل شده است كه به صورت نقاط آبي يا سبز قابل مشاهده هستند. توده هاي زرد داخل كلني هاي دختر هستند كه هر كدام از سلول هاي زيادي تشكيل شده اند. (ه) يك سلول عصبي مخچه اي پوركنژ ، كه مي تواند از طريق شبكه شاخه اي دندريت خود بيش از صد هزار اتصال با سلول هاي ديگر ايجاد كند. سلول با معرفي يك پروتئين فلورسنت سبز قابل مشاهده شد. بدن سلول پياز در بالا سمت راست است. (و) سلولهاي گياهي كاملاً در جاي خود در گياهان عروقي ثابت شده و توسط اسكلت سلولزي سفت و سخت پشتيباني مي شوند. فضاهاي بين سلول ها براي انتقال آب و غذا به لوله ها متصل مي شوند. [بخش (الف) گري گوگلر / منبع علم.  قسمت (ب) قدرت و منبع علمي / منبع.  قسمت (ج) منبع علم.  قسمت (د) / iStockphoto ميكرو عكس / گتي ايماژ. بخش (ه) با مجوز از دكتر هلن ام. بلاو (دانشكده پزشكي دانشگاه استنفورد) و دكتر كلاس بي جوهانسون (انستيتوي كارولينسكا).  قسمت(و) Biophoto Associated / منبع علمي.]

براي يادگيري در مورد سيستم هاي بيولوژيكي ، بايد همزمان يك قسمت كوچك از يك سيستم زنده را بررسي كنيم. زيست شناسي سلول ها يك نقطه شروع منطقي است زيرا مي توان يك ارگانيسم را متشكل از سلول هاي متقابل دانست كه نزديكترين چيز به واحدهاي بيولوژيكي خودمختار هستند. آخرين جد مشترك تمام حيات روي زمين يك سلول منفرد بود (شكل 1-1 را ببينيد) ، و در سطح سلولي همه زندگي به طرز چشمگيري شبيه است. همه سلولها از همان بلوكهاي ساختماني مولكولي ، روشهاي مشابه براي ذخيره ، نگهداري و بيان اطلاعات ژنتيكي و فرآيندهاي مشابه متابوليسم انرژي ، انتقال مولكولي ، سيگنالينگ ، توسعه و ساختار استفاده مي كنند.

در اين فصل ، ما ويژگي هاي مشترك سلول ها را معرفي مي كنيم. ما با بحث مختصري در مورد مولكولهاي اصلي كوچك و ماكرومولكولهاي موجود در سيستمهاي بيولوژيكي شروع مي كنيم. در ادامه جنبه هاي اساسي ساختار و عملكرد سلول را كه در ارگانيسم هاي امروزي حفظ مي شود بحث مي كنيم و ابتدا بر ارگانيسم هاي پروكاريوتي موجودات تك سلول بدون هسته و استفاده از آنها در مطالعه مولكول هاي اساسي زندگي تمركز مي كنيم. سپس ما در مورد ساختار و عملكرد سلولهاي سلول يوكاريوتي با يك هسته مشخص شده بر روي اندامكهاي زيادي بحث مي كنيم. به دنبال اين بحث ، بخشي توصيف استفاده از موجودات يوكاريوتي تك سلولي در تحقيقات زيست شناسي سلولهاي مولكولي ، با تمركز بر مخمرها و انگلي كه باعث مالاريا مي شود ، است.

اكنون توالي كاملي از ژنوم هاي چند هزار متازوآني (حيوانات چند سلولي) داريم و اين توالي ها درك قابل توجهي از تكامل ژن ها و ارگانيسم ها فراهم كرده اند. بخش آخر در اين فصل به ما نشان مي دهد كه چگونه مي توان از اين اطلاعات براي اصلاح روابط تكاملي موجودات و همچنين درك ما از رشد انساني استفاده كرد. در حقيقت ، زيست شناسان از تكامل به عنوان يك ابزار تحقيقاتي استفاده مي كنند: اگر يك ژن و پروتئين آن در تمام متازون ها حفظ شده باشد اما در ارگانيسم هاي تك سلولي يافت نشود ، پروتئين احتمالاً عملكرد مهمي در همه متازوها دارد و بنابراين مي توان آن را در هر موجود زنده متازا مطالعه كرد مناسب ترين براي تحقيق از آنجا كه ساختار و عملكرد بسياري از انواع سلولهاي متازوآن نيز حفظ شده است ، ما اكنون ساختار و عملكرد بسياري از انواع سلولها را با جزئيات قابل توجهي درك مي كنيم ، از جمله سلولهاي عضلاني و كبدي و ورقهاي سلولهاي اپيتليال كه روده را پوشانده و پوست ما را تشكيل مي دهند. اما سلولهاي ديگر ، به ويژه انواع مختلفي كه سيستم عصبي و ايمني بدن ما را تشكيل مي دهند ، هنوز مرموز هستند. آزمايش بيولوژيكي سلول بسيار مهمي بر روي اين و ساير سيستمهاي سلولي و اندامهايي كه بدن ما را تشكيل مي دهند لازم است.

شكل 4-1 سيستم هاي زنده مانند بدن انسان از عناصر نزديك به هم تشكيل شده اند. (الف) سطح دست توسط اندام زنده پوست پوشيده شده است كه از چندين لايه بافت تشكيل شده است. (ب) يك پوشش بيروني از سلولهاي پوستي سخت و مرده بدن را از آسيب ، عفونت و كمبود آب محافظت مي كند. اين لايه به طور مداوم توسط سلولهاي اپيدرمي زنده ، كه باعث ايجاد مو و خز در حيوانات نيز مي شود ، تجديد مي شود. لايه هاي عميق عضله و بافت همبند به پوست رنگ و استحكام مي بخشد. ج) بافتها از طريق ساختارهاي چسبندگي زير سلول (دسموزوم ها و همي دسموزوم ها) ايجاد مي شوند كه سلول ها را به يكديگر و به يك لايه زيرين از الياف نگهدارنده پيوند مي دهند. (د) در سلول قلب ، اجزاي ساختاري آن وجود دارد: مولكول هاي فسفوليپيد كه غشاي سطح سلول را تشكيل مي دهند و مولكول هاي بزرگ پروتئيني. مولكول هاي پروتئيني كه غشاي سلولي را عبور مي دهند ، اغلب پيوندهاي محكمي با فيبرهاي داخلي و خارجي ساخته شده از پروتئين هاي متعدد ايجاد مي كنند.

1-1 مولكول هاي زندگي

در حالي كه پليمرهاي بزرگ كانون زيست شناسي سلول هاي مولكولي هستند ، مولكول هاي كوچك مرحله اي هستند كه تمام فرايندهاي سلولي بر روي آن تنظيم مي شوند. آب ، يونهاي غير آلي و مجموعه وسيعي از مولكولهاي آلي نسبتاً كوچك (شكل 5-1) 75 تا 80 درصد ماده زنده را از نظر وزن تشكيل مي دهند و آب حدود 75 درصد حجم سلول را تشكيل مي دهد. اين مولكولهاي كوچك ، از جمله آب ، به عنوان بستر بسياري از واكنشهاي درون سلول از جمله متابوليسم انرژي و سيگنالينگ سلول عمل مي كنند. سلول ها از راه هاي مختلف اين مولكول هاي كوچك را به دست مي آورند. يونها ، آب و بسياري از مولكولهاي آلي كوچك به سلول وارد مي شوند (به فصل 11 مراجعه كنيد). مولكولهاي كوچك ديگر در سلول سنتز مي شوند ، اغلب توسط يك سري واكنشهاي شيميايي (به فصل 12 مراجعه كنيد).

حتي در ساختار بسياري از مولكول هاي كوچك ، مانند قندها ، ويتامين ها و اسيدهاي آمينه ، رد پاي تكامل را مشاهده مي كنيم. به عنوان مثال:  تمام اسيدهاي آمينه صرفه جويي در گليسين داراي يك اتم كربن نامتقارن هستند ، با اين حال فقط استريوايزومرL و استريوايزومر D، در پروتئين ها گنجانده مي شود. به طور مشابه ، فقط استريوايزومر D گلوكز به طور ثابت در سلول ها يافت مي شود (به شكل 5-1 نگاه كنيد). در مرحله اوليه تكامل بيولوژيكي ، جد مشترك سلولي ما توانايي كاتاليز واكنش ها را با يك استريوايزومر به جاي ديگري ايجاد كرد. چگونگي وقوع اين انتخاب ها مشخص نيست ، اما اكنون اين انتخاب ها در جاي خود قفل شده اند.

شكل 5-1 برخي از مولكولهاي كوچك موجود در سلولها. فقط فرمهاي L اسيدهاي آمينه مانند سرين در پروتئينها گنجانده مي شوند ، نه تصاوير آينه D آنها. فقط شكل D گلوكز ، نه تصوير آينه L آن ، مي تواند به دي اكسيد كربن و آب متابوليزه شود.