چکیده و خلاصه فتوسنتز

فتوسنتز فرآیندی است که به واسطه آن، نور خورشید جهت تولید مولکول های آلی به دام می افتد

تنها انواع محدودی از موجودات زنده، شامل گیاهان، جلبکهاو برخی باکتریها، توانایی تولید مولکولهای آلی را به واسطه به دام انداختن انرژی نورانی خورشید دارا هستند. تقریبا تمام اشکال حیات موجود در روی کره زمین، به طور مستقیم یا غیرمستقیم به فرآورده های حاصل از این فرآیند وابسته اند.

بلوکهای شیمیایی سازنده حیات در اقیانوس های اولیه انباشته شدند سیاره زمین عمری در حدود 4.6 میلیارد سال دارد. قدیمی ترین فسیل های شناخته شده که مشابه باکتریهای رشتهای امروزی هستند، قدمتی به اندازه 3.5 میلیارد سال داشته اند. گرچه فرآیند ایجاد موجودات زنده هنوز به صورت فرضیه مطرح است، ولی اجماع نظر عمومی وجود دارد که حیات احتمالا تنهایک بار پدیدار شده است، به بیانی دیگر تمام موجودات زنده دارای یک جد مشترک هستند.

موجودات هتروتروف قبل از اتوتروف، موجودات پروکاریوت قبل از یوکاریوت و موجودات تک سلولی قبل از اشکال چندسلولی پدیدار شده اند

موجودات هتروتروف که از مولکولهای آلی یا سایر موجودات زنده تغذیه می کنند، اولین اشکال پدیدار شده بر روی کره زمین هستند. موجودات اتوتروف که قادر به تولید مواد غذایی مورد نیاز خود از طریق فتوسنتز هستند، در کمتر از 3.4 میلیارد سال پیش ظهور پیدا کردند. تا حدود 2.1 میلیارد سال پیش، آرکیها و باکتریها تنها اشکال زنده موجود در روی زمین بوده اند.

سایتوکاین‌ها

سایتوکاین‌ها نقش‌های متفاوتی دارند و در بروز پاسخ ایمنی اهمیت بسیاری دارند. بدون وجود ارتباط بین سلول‌ها در هر سطحی، بروز پاسخ ایمنی اصلا ممکن نیست و سایتوکاین‌ها ایجاد ارتباط بین سلول‌ها را در ایجاد پاسخ ایمنی به عهده دارند.

سایتوکاین‌ها شامل صدها مولکول‌ پروتئینی یا گلیکوپروتئینی کوچک با نقشی مشابه هورمون‌ها (برقراری ارتباط بین سلول‌ها) ولی غالبا با اثر موضعی‌هستند.

 

فاکتورهای رشد را گاهی در گروه سایتوکاین‌ها قرار می‌دهند ولی تفاوت‌هایی دارند مثلا GFها به‌طور پیوسته تولید می‌شوند ولی سایتوکاین‌ها تولیدشان وابسته به تحریک و تنظیم شده است.

 انواع سایتوکاین‌ها:

ü       اینترلوکین‌ها (IL): از شماره 1 تا 39 نام‌گذاری شده‌اند که هر کدام روی یک نوع سلول اثر می‌کنند و اثری مشابه را باعث می‌شوند.

در قدیم تصور بر این بود که این مواد صرفا از لوکوسیت‌ها ترشح شده و روی لوکوسیت‌ها اثر می‌گذارند ولی امروزه مشخص شده است که از سلول‌های دیگر هم ترشح می‌شوند و سبب ایجاد اثر مشخصی روی انواع سلول‌ها می‌شوند.

ü       اینترفرون‌ها: از کلمه interference به معنای مداخله و ممانعت گرفته شده زیرا در ابتدا متوجه اثر ممانعتی آن‌ها بر رشد ویروس‌ها شدند.

۳ تیپ مختلف از آن‌ها شناخته شده است:

تیپ 1: اینتفرون‌های آلفا و بتا – عمدتاً خاصیت ضد ویروسی دارند.

تیپ 2: اینتفرون‌های گاما – نقش مهمی در پاسخ‌های ایمنی اختصاصی دارند.

تیپ 3: بعضاً خواص ضد ویروسی دارند.

 

ü       TNF super family: Tumor necrosis factor/عامل نکروزدهنده تومور

 TNF آلفا اولین مولکولی بود که شناخته شد و امروزه بیش از 20 نوع از آن‌ها شناخته شده‌اند.

اعضای این خانواده دو نقش متضاد دارند که این تفاوت عمدتاً به دلیل رسپتورهای متفاوت آن‌هاست:

2.  باعث مرگ سلولی (آپوپتوزیس و نکروزیس)

1. حیات بخش سلولی

ü       کموکاین‌ها: سایتوکاین‌های موثر در chemotaxis به معنای حرکت جهت‌دار سلول‌ها در جهت یک ماده‌ی شیمیایی هستند و مهاجرت سلول‌ها (که امری ضروری است) در پاسخ ایمنی تحت تاثیر این مولکول‌ها می‌باشد.

مثال: اگر عفونتی در نقطه‌ای از بدن ایجاد شود، نوتروفیل‌ها از مغز استخوان باید به ناحیه عفونی مهاجرت کنند.

یا در پاسخ‌های ایمنی اختصاصیAPCها (مهم‌ترین آن‌ها Dendritic cells هستند که به آن‌ها professional antigen presenting cells گفته می‌شود.) باید در اعضای لنفاوی ثانویه آنتی ژن‌ها را به T-cellها عرضه کنند که T-cellها تکثیر و تمایز پیدا کنند و ایمنی اختصاصی شکل بگیرد. دندریتیک سل‌ها در همه جای بدن در بافت‌ها حضور دارند و آنتی‌ژن‌ها را در هرجای بدن uptake می‌کنند و باید به اعضای لنفاوی ثانویه مهاجرت کنند و در اثر کموکاین‌هایی که مدام از این اعضا تولید می‌شوند، دندریتیک سل‌هایی که رسپتور این کموکاین‌ها را در اثر برخورد با آنتی‌ژن ) (APC به دست آورده اند، به سمت اعضای لنفاوی مهاجرت می‌کنند.

·          پاسخ‌های ایمنی اختصاصی یعنی تکثیرT-cellsوB-cells فقط در اعضا لنفاوی ثانویه اتفاق می‌افتد.

ü       Adipokines: از طریق بافت چربی تولید می‌شوند و در متابولیسم و در بیماری‌های مختلف (دیابت، atherosclerosis، فشارخون) نقش دارند.

ü       Others: مثل TGFبتا که در تنظیم پاسخ‌های ایمنی نقش دارد و جز هیچ‌یک از گروه‌های بالا نیست.

 

ویژگی سایتوکاین‌ها

1)       از جنس پروتئین یا گلیکوپروتئین با وزن مولکولی کم می‌باشند.

2)       شناخت رسپتورها و در نتیجه پیامد ویژه آن اهمیت بسیاری دارد.

3)       اتصال سایتوکاین‌ها به رسپتور در نهایت باعث تغییر الگوی بیان ژن در سلول دارنده رسپتور می‌شود.

 

اثرات سایتوکاین‌ها

ائوزینوفیل­ ها و ماستوسیت­ ها

داخل ائوزینوفیل­ها و ماستوسیت­ها گرانول­های سمی وجود دارد که اگر آزاد شوند موجب مرگ کرم­های انگلی می­شود. سلول­های ایمنی که دارای گرانول­های سمی در داخل خود هستند باید 2 تا Check point  را رد کنند.

ائوزینوفیل­ها برای آزاد کردن گرانول­های سمی خود نیاز به سایتوکاین دارند به اسم اینترلوکین 5 که توسط TH2 تولید می­شود، در این صورت ائوزینوفیل­ها دگرانوله می­شوند. این گرانول­ها دارای Helminth site هستند که برای کرم­ها می­تواند سمی باشد.

ماست سل­ها نیز درون خود دارای هیستامین هستند که موجب افزایش جریان خون در ناحیه می­شود و باعث می­شود تا B Cellهای بیشتری تولید شده تا IgE بیشتری تولید کنند و ائوزینوفیل بیشتری به کمک بیایند. ماست سل­ها اینترلوکین 4 نیز می­توانند ترشح کنند.

·     کرم یا در سطح مخاط وجود دارد مانند آسکاریس و یا گاهی در بافت­ها می­باشد (کرم احشائی) بسته به آن نقش ائوزینوفیل­ها و ماستوسیت­ها باهم تفاوت می­کنند.

در سال ۲۰۰۷ T-Cell هایی از بررسی بافت­های خودی در بیماری­های خود ایمنی چون MS (خود ایمنی سیستم عصبی) و روماتوئید آرتریت (بیماری خود ایمنی که مفاصل را هدف قرار می­دهند) شناخته شدند که با تعداد فراوان وجود داشتند و برای ایجاد آن­ها نیاز به معجون پیچیده سایتوکاینی بود.

این T-Cell ها به دلیل اینکه مشخص شد IL-17 را تولید می­کنند، T-Helper₁₇ نام گرفتند.

نکته: در گذشته به IL-17 که به عنوان سایتوکاینی با اثر آسیب بافتی شناخته شده بود، Orphan cytokine (سایتوکاین یتیم) گفته می­شد زیرا سلول تولید­کننده آن مشخص نبود که بعدها مشخص شد IL-17 توسط Th₁₇ ها تولید می­شوند.

سوال: Th₁₇ ها با نقش­های منفی شناخته شدند اما نقش­های مثبت آن­ها در بدن ما چیست؟

پاسخ: 1- عده­ای که بر روی عفونت­های قارچی مطالعه می­کردند متوجه شدند که افزودن IL-17 به نوتروفیل­ها باعث تجمع بیشتر نوتروفیل­ها در محل و بهبود عملکرد آن­ها می­شوند و می­دانیم IL-17 توسط Th₁₇ ها تولید می­شوند. (بهبود عملکرد نوتروفیل­ها از طریق ترشح IL-17)

2- سلول­های اپیتلیال نقاط مختلف بدن می­توانند «پپتید­های ضد­میکروبی یا Anti-Microbial Peptide (AMP)» تولید کنند. اما این سلول­ها به تنهایی در برابر میکروب­ها AMP کمی تولید می­کنند در صورتی که اگر پیغامی از Th₁₇ ها به این سلول­ها داده شود باعث تشدید تولید AMP از سلول­های اپیتلیال می­شود. (تحریک تولید پپتید های ضد میکروبی از سلول های اپیتلیال)

MHC کلاس 2

دو زنجیره دارد که به صورت غیر کووالانسی به هم متصل اند، α و β. بر خلاف MHC I هر دو زنجیره پلی‌مورفیسم هستند. هر دو زنجیره می‌توانند متفاوت باشند و در ناحیه MHC کد می‌شوند.  پپتید بین دومین α₁ و β₁ متصل می‌شود و بیشترین پلی­مورفیسم در α₁ و β₁ است. پلی‌مورفیسم در α₂ و β₂ کم است. (نه این که اصلا وجود نداشته باشد.)

در MHC II جایی که پپتید قرار می‌گیرد انتهایش باز است چون از دو زنجیره مختلف تشکیل شده است ولی در MHC I شیار برای یک زنجیر می‌باشد؛ بنابراین پپتید‌هایی که در این ناحیه قرار می‌گیرند خیلی کوتاه ترند (بین 8 تا 11 آمینواسید) ولی در MHC II جایگاه باز است و فضا بیشتر است و پپتید‌هایی با حدود 30 آمینو اسید یا بیشتر می‌توانند در این جایگاه قرار گیرند.

CD4 معمولا به β₂ (غیر پلی‌مورفیک) متصل می‌شود.

تعداد زیادی پپتید داریم. بنابراین اتصال پپتید به MHC ویژگی‌های بسیار متنوعی دارد. یعنی یک MHC می‌تواند به پپتید‌های مختلفی متصل شود.

MHC چیست؟

برای آن که پروتئین برداشته شده توسط APC  به T Cell عرضه شود، نیاز به پروتئین‌هایی بر روی سطح سلول عرضه کننده آنتی ژن به نام کمپلکس سازگاری نسجی اصلی(MHC = Major Histocompatibility Complex)  است. یعنی پروتئین سطحی MHC که بر روی سلول عرضه کننده قرار دارد، موجب نمایش پپتید به T Cell می‌شود. یک ناحیه ژنی تحت عنوان "ناحیه ژنی MHC" که از چند ژن نزدیک به هم تشکیل شده، این پروتئین را کد می‌کند. به این MHCها در انسان همچنین نام  Human Leucocyte Antigen(HLA)را داده اند. MHCها اولین بار در تحقیقات رد پیوند مشخص شدند. به این صورت که مشاهده شد سازگاری این پروتئین در گیرنده و دهنده، در پذیرفته شدن پیوند تاثیر دارد. بعد‌ها نقش اصلی آن‌ها مشخص شد که؛ در پاسخ به آنتی ژن‌های پروتئینی، MHCها بسیار مهم و ضروری هستند.

تجزیه و دفع هم

1 ) هم مولکول بزرگی است و در اولین مرحله تجزیه هم، کمپلکس آنزیمی "هِ ماکسیژناز" با بازکردن حلقه بزرگ مولکول، آهن را از مرکز آن خارج

میکند و مولکول بیلیوردین )مولکول سبز رنگ( تشکیل میشود.

2 ) بلیوردین احیا میشود و به بیلیروبین )مولکول زرد رنگ و نامحلول در آب( تبدیل میشود. این ترکیب در بافتهای مختلف بدن خصوصا

بافتهایی که وظیفه لیز کردن RBC ها را دارند، تشکیل میشود. مانند: سیستم رتیکولوم اندوتلیال و تیموس.

3 ) آلبومین که یک ناقل عمومی است، بیلیروبین را از بافتها به کبد منتقل میکند. در سطح سلولهای کبد، گیرندههایی برای کمپلکس آلبومین

- بیلیروبین وجود دارد و بیلیروبین وارد سلول کبدی میشود.

4 ) کونژوگاسیون: در کبد به هر مولکول بیلیروبین، دوتا گلوکورونیک اسید بهوسیلهی کمپلکس آنزیمی "بیلیروبینگلوکورونیلترنسفراز" متصلشده

و بیلیروبیندیگلوکوروناید تولید میشود )گلوکورونیک اسید، فرم اکسیده گلوکز است و به علت دارا بودن بار منفی، به ترکیبات دیگر متصل

میشود و ترکیبات نامحلول را به حالت محلول در میآورد که درنهایت منجر به سمزدایی بدن میشود(.

5 ) بیلیروبین دیگلوکوروناید که ترکیبی محلول است، از کبد خارج میشود و در مسیر دفع قرار میگیرد. مسیر اصلی دفعی بیلیروبین از

طریق صفرا و نهایتا مدفوع است. 

۶ ) بیلیروبین در روده توسط باکتریهای رودهای به یوروبیلینوژن )محلول

در آب( تبدیل میشود.

7 ) بخشیاز یوروبیلینوژن به استرکوبیلین تبدیل میشود و از طریق مدفوع

دفع میشود و بخشی از آن بازجذب شده و توسط کلیه دفع میشود.

نکته: بیلیروبین به سه شکل کوژوگه، غیرکونژوگه و یوروبیلینوژن میتوانند

در خون وجود داشته باشند و با اندازهگیری آنها میتوان به اختلالات مسیر

دفعی پیبرد.

De novo synthesis پیریمیدینها:

سیتوزین، تیمین و یوراسیل جز این دستهاند. ترکیبات تک حلقه با ۶ کربن که شمارهگذاری از نیتروژن پایین شروع شده و ساعتگرد ادامه

پیدا میکند. مولکولها تامین کننده اتمهای پیریمیدینها شامل موارد زیر است: آسپارتات، گلوتامین و

کربندیاکسید.

1 ) Carbamoyl phosphate synthetase(CPS) به دو شکل وجود دارد:

 CPS-I که نوعی آنزیم میتوکندریایی است و در چرخه اوره و بیوسنتز آرژنین نقش دارد.

 CPS-II که آنزیمی سیتوزولی است و در سنتز

دینووپیریمیدینها نقش دارد. به کمک دو ATP ،

بیکربنات را به گروه آمین متصل میکند و در

سیتوپلاسم تولید کاربامویل فسفات میکند )آنزیم

متعهدکننده و تنظیمی برای تولید پیریمیدینها(.

2 ) آسپارتات بهوسیلهی "آسپارتاتترنس-

کاربامویلاز" یا ATCase با خارجکردن یک

فسفات، آسپارتات را به کاربامویلفسفات اضافه

میشود و حلقه اوراتات را تشکیل میدهد. اوراتات

( OMP ( اولین نوکلئوتید این مسیر است.

نکته: برای تولید اوراتات، کوآنزیم Q )یوبیکینون( نیاز

است.

تنظیم سنتز دنووو پورینها:

دو نوع تظیم وجود دارد.

1 ) تنظیم تبدیل IMP به GTP یا ATP : برای این

که IMP به GMP تبدیل شود، این مسیر به ATP

وابسته است؛ و برعکس؛ تبدیل شدن IMP به ATP

وابسته به GTP است. به این ترتیب تبدیل IMP به

این دو توسط یکدیگر محدود میشود. به این صورت که

اگر GTP کاهش پیدا کند، مسیر تبدیل به ATP

مختل میشود تا زمانی که غلظت GTP به حد مورد

نیاز برسد؛ و برعکس.

متابولیسم نوکلئیک اسیدها

در متابولیسم نوکلئیکاسیدها، متابولیسم بازهای آلی را بررسی خواهیم کرد، که

بخشیاز ساختمان نوکلئیکاسیدها هستند. منشاء بازهای آلی:

1 ) نوکلئوپروتئینها منبع اصلی بازهای آلی هستند، که از طریق مواد غذایی وارد

دستگاه گوارش میشوند.  توسط آنزیمهای گوارشی معده به پروتئین و

نوکلئیکاسید تبدیل میشوند.  نوکلیئکاسید در روده باریک توسط آنزیمهای

اندونوکلئاز ) RNase/DNase ( به نوکلئوتید تبدیل میشود.  یک فسفات از

نوکلئوتیدها به وسیله نوکلئتیداز جدا شده و به نوکلئوزیدها تبدیل میشوند. 

نوکلئوزیدها به وسیله نوکلئوزیداز به قند و باز آلی تبدیل میشوند.

نکته: نوکلئوپروتئین تحت تاثیر آنزیمهای دستگاه گوارش به باز آلی تبدیل میشود و در نهایت باز آلی وارد سلول لومن و گردش خون میشود.

2 ) بخشیاز بازهای آلی پلاسما از تجزیهی سلولهای هستهدار بدن منشاء میگیرد )مرگ طبیعی سلول یا در اثر دارو و آسیب( برای مثال در

شیمیدرمانی، تخریب سلولهای سرطانی صورت میگیرد و بازهای آلی آزاد میشوند.

مونوکلونال آنتی بادی

مونوکلونال آنتیبادی: نوعی آنتی بادی میباشد که فقط به یک اپیتوپ خاص از یک آنتیژن متصل میشود.

اهمیت مونوکلونال آنتیبادیها: ۱ - Cross reaction )واکنش متقاطع( نمی دهند. ۲ - فقط به بخشی از مولکول که سمّی میباشد متصل میشود

و سمیت آن را خنثی میکند.

سوال: چگونه میتوان یک مونوکلونال آنتیبادی ساخت؟

۱ - آنتیژن را به موش تزریق میکنیم. ۲ - B-Cell های موش را که مسئول تولید آنتیبادی هستند را جدا میکنیم )از طحال میتوان جداکرد.(

۳ - B-Cell ها را سرطانی میکنیم )به این دلیل که نامیرا شوند و به تعداد زیاد تکثیر شوند( ← برای سرطانی کردن B-Cell ها آنها را با یک

سلول سرطانی )استفاده از میِلوما( هیبرید می زنیم و به صورت تک سلولی، درون یک پلیت کشت میدهیم و شروع به تولید آنتیبادی میکنیم.

۴ - آنتیبادی هر چاهک را با آنتیزن واکنش میدهیم و هر آنتیبادی که بهتر عمل کرد را انتخاب میکنیم. ۵ - تک سلولی نامیرا و سرطانی را به همراه

آنتیبادی تولید شده درون یک تانکر بزرگ قرار میدهیم و در محیط کشت با دمای ۳۷ درجه، سلول شروع به تکثیر میکند. آنتیبادی تولید شده را

جدا کرده و تخلیص میکنیم و مراحل کنترل را انجام میدهیم و در نهایت دارو تولید میشود.