دانلود کتاب زیست شناسی سلولی مولکولی لودیش

دانلود کتاب زیست شناسی سلولی مولکولی لودیش هر دو جلد فارسی (آخرین ویرایش)

کاربران گرامی،محصول مورد نظر شامل کتاب زیست شناسی سلولی مولکولی لودیش جلد 1 و 2 ترجمه سمیه جهاندیده با کیفیت بسیار بالا می باشد که با فرمت پی دی اف به زبان فارسی در حجم 2235 صفحه با کیفیت عالی در اختیار شما عزیزان قرار گرفته است.

دانلود فایل

زیست شناسی علمی است که اساسا با فیزیک یا شیمی متفاوت است که با خصوصیات تغییر ناپذیر ماده سر و  کار دارد که می تواند با معادلات ریاضی توصیف شود. البته سیستم های بیولوژیکی از قوانین شیمی و فیزیک پیروی می کنند، اما زیست شناسی یک علم تاریخی است، زیرا اشکال و ساختار های دنیای امروز نتایج حاصل از میلیارد ها سال تکامل است. از طریق تکامل، همه ارگانیسم ها در یک درخت خانوادگی با یک ارگانیسم های تک سلولی بدوی که در گذشته های دور زندگی می کردند تا گیاهان، حیوانات و میکرو ارگانیسم های متنوع عصر حاظر زندگی می کنند، با هم  ارتباط دارند ( شکل 1-1، جدول1-1 ) بینش عالی چارلز داروین ( شکل 2-1 ) اصل انتخاب طبیعی بود: موجودات زنده به طور تصادفی متفاوت هستند و در محیط خود برای منابع رقابت می کنند فقط کسانی که زنده می مانند و تولید مثل می کنند می توانند صفات ژنتیکی خود را منتقل کنند.

در نگاه اول، جهان بیولوژیکی به طرز حیرت انگیزی از سرخس های کوچک تا درختان صنوبر بلند، از باکتری های تک سلولی و تک یاخته هایی که فقط در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند گرفته تا انواع مختلف حیوانات چند سلولی، به نظر می رسد. در واقع، سلول ها از نظر اندازه و شکل به طرز حیرت انگیزی متنوع هستند( شکل3-1 ). بعضی از آن ها به سرعت حرکت می کنند و ساختارهای آن ها به سرعت تغییر می کند، همانطور که در فیلم های آمیب و روتیفه مشاهده می کنیم. برخی دیگر تا حد زیادی ثابت و از نظر ساختاری پایدار هستند، اکسیژن برخی سلول ها را از بین می برد اما برای برخی دیگر یک نیاز مطلق است.

بیشتر سلول های موجودات چند سلولی از نزدیک با سلول های دیگر درگیر هستند. اگر چه برخی از ارگانیسم های تک سلولی به صورت جداگانه زندگی می کنند ( شکل a3-1 ) ، برخی دیگر کلنی تشکیل می دهند یا در ارتباط نزدیک با انواع دیگر موجودات زندگی می کنند (شکل b3-1 ) ، مانند باکتری هایی که به گیاهان کمک می کنند نیتروژن را از هوا خارج کنند باکتری هایی که در روده ما زندگی می کنند و به ما در هضم غذا کمک می کنند.

با این وجود آرایه گیج کننده اشکال بیولوژیکی ظاهری بر یکنواختی قدرتمندی غلبه دارد: به لطف نسب مشترک ما، همه سیستم های بیولوژیکی از سلول هایی تشکیل شده اند که دارای همان انواع مولکول های شیمیایی هستند و از اصول سازمانی مشابهی در سطح سلول استفاده می کنند. اگر چه انواع اساسی مولکول های بیولوژیکی در طی میلیارد ها سال از تکامل حفظ شده است، اما الگوهایی که در آن ها برای تشکیل سلول ها و ارگانیسم های عملکردی مونتاژ می شوند، تغییرات قابل توجهی داشته اند.

     فرض شده که آخرین جد مشترک یوکاریوتها و باکتری ها است.

    آخرین جد مشترک موجودات موجود فرض شده است.

شکل 1-1 همه موجودات زنده از یک سلول اجدادی مشترک تبار می آیند. همه ارگانیسم ها، از باکتری های ساده گرفته تا پستانداران پیچیده، احتمالا از یک جد مشترک تک سلولی تکامل یافته اند. این شجره نامه روابط تکاملی بین سه اصل اصلی ارگانیسم ها را به تصویر می کشد. ساختار درخت در ابتدا از روی ملاک های ریخت شناسی مشخص شد: موجوداتی که شبیه هم هستند، در کنار هم قرار می گیرند. اخیرا ، توالی DNA و پروتئین های موجود در ارگانیسم ها معیار های غنی از اطلاعات بیشتری را برای تعیین روابط فراهم کرده اند. هر چه شباهت ها در این توالی های ماکرومولکولی بیشتر باشد، موجودات ارگانیک با هم ارتباط بیشتری دارند. درختان بر اساس مقایسه های مورفولوژیکی و پرونده های فسیلی به طور کلی با درختان مبتنی بر داده های مولکولی مطابقت دارند. [ داده ها از 2005 J.R. Brown "درخت جهانی زندگی ، ویلی انترساینس"  جمع آوری شده اند( آنلاین )].

اکنون می دانیم که ژن هایی که از نظر شیمیایی از اسید دئوکسی ریبوکلئیک ( DNA ) تشکیل شده اند، در نهایت ساختار بیولوژیکی را تعریف می کنند و ادغام عملکرد سلول را حفظ می کنند. بسیاری از ژن ها پروتئین ها، مولکول های اصلی سازنده ساختار های سلولی و انجام فعالیت های سلولی را رمزگذاری می کنند. تغییرات در ساختار و سازمان ژن ها یا جهش ها، یک تغییر تصادفی را ایجاد می کند که می تواند ساختار و عملکرد بیولوژیکی را تغییر دهد. در حالی که اکثریت قریب به اتفاق جهش های تصادفی هیچ تاثیری قابل مشاهده بر عملکرد ژن ها یا پروتئین ها ندارند، بسیاری از آن ها مضر هستند و تنها تعداد کمی از آن ها یک مزیت تکاملی به ارگانیسم می دهند. در همه ارگانیسم ها ، جهش در DNA به طور مداوم در حال وقوع است و به مرور زمان تغییرات اندکی در ساختار های سلولی و عملکرد ها امکان پذیر است که ممکن است سودمند باشند. ساختار های کاملا جدید سلولی به ندرت ایجاد می شوند. اغلب، ساختار های سلولی موجود دستخوش تغییراتی می شوند که ارگانیسم را بهتر با شرایط جدید سازگار می کند. تغییرات جزئی در یک پروتئین می تواند باعث تغییرات مهمی در عملکرد آن شود یا عملکرد آن را به طور کامل از بین ببرد.

به عنوان مثال : در یک ارگانیسم خاص ، یک ژن ممکن است به طور تصادفی تکثیر شود ، پس از آن یک نسخه از ژن و پروتئین رمزگذاری شده ی آن، عملکرد اصلی خود را حفظ می کند در حالی که با گذشت زمان ، نسخه دوم ژن جهش می یابد به طوری که پروتئین آن عملکردی متفاوت یا حتی کاملاً جدید را کمی به خود می گیرد. در طی تکامل برخی ارگانیسم ها ، کل ژنوم کپی شد و به نسخه های دوم بسیاری از ژن ها اجازه جهش و عملکردهای جدید را داد. سازمان سلولی ارگانیسم ها نقشی اساسی در این فرآیند را بازی می کند ، زیرا اجازه می دهد این تغییرات با تغییرات جزئی در سلول های تکامل یافته قبلی ایجاد شود و به آنها توانایی های جدیدی دهد. نتیجه این است که ارگانیسم های بسیار نزدیک دارای ژن ها و پروتئین های بسیار مشابه و همچنین سازمان های سلولی و بافتی مشابه هستند. ارگانیسم های چند سلولی  از جمله بدن انسان ، از عناصر بسیار نزدیک به هم تشکیل شده اند که هیچ یک از عناصر را نمی توان جدا از سایر عناصر به طور کامل ارزیابی کرد. ارگانیسم ها شامل اندام هستند ، اندام ها از بافت ها تشکیل شده اند ، بافت ها از سلول ها تشکیل شده و سلول ها از مولکول ها تشکیل می شوند (شکل 4-1). وحدت سیستم های زنده توسط بسیاری از سطوح ارتباط متقابل هماهنگ می شود: مولکول ها پیام هایی را از ارگانی به اندام دیگر و سلول به سلول منتقل می کنند و بافت ها توسط مولکول های ترشح شده توسط سلول ها با سایر بافت ها مشخص و جدا می شوند. به طور کلی تمام سطوحی که ما سیستم های بیولوژیکی را به هم متصل می کنیم با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.

جدول 11 جدول زمانی برای تکامل زندگی روی زمین ، همانطور که از سوابق فسیل مشخص شده است
4600 میلیون سال پیش	سیاره زمین از ماده ای که به دور خورشید جوان می چرخد ​​تشکیل می شود.
~2500-3900 میلیون سال پیش	سلول هایی شبیه پروکاریوت ظاهر می شوند. این ارگانیسم ها اولین شیمی اتوتروف هستند: آنها از دی اکسید کربن به عنوان منبع کربن استفاده می کنند و مواد معدنی را برای استخراج انرژی اکسید می کنند.
3500 میلیون سال پیش	یک عمر آخرین جد جهانی ؛ شکاف بین Eubacteria و Archaea رخ می دهد.
3000 میلیون سال پیش	سیانوباکتری های فتوسنتز شده تکامل می یابند. آنها از آب به عنوان یک عامل کاهنده استفاده می کنند ، در نتیجه اکسیژن را به عنوان ماده زائد تولید می کنند.
1850 میلیون سال پیش	یوکاریوت های تک سلولی ظاهر می شوند.
1200 میلیون سال پیش	ارگانیسم های ساده چند سلولی تکامل می یابند که بیشتر متشکل از کلنی های سلولی با پیچیدگی محدود هستند.
500-580 میلیون سال پیش	اکثر فیل های مدرن حیوانات در اثر انفجار کامبرین در پرونده های فسیلی ظاهر می شوند.
535 میلیون سال پیش	تنوع عمده موجودات زنده در اقیانوس ها: آکوردات ، بندپایان (به عنوان مثال : تریلوبیت ها ، سخت پوستان) ، اکینودرم ها ، نرم تنان ، براکیوپدها ، سوراخ کننده ها ، رادیولارها و...
485 میلیون سال پیش	اولین مهره داران دارای استخوان واقعی (ماهی های بدون فک) تکامل می یابند.
434 میلیون سال پیش	اولین گیاهان اولیه در خشکی بوجود می آیند.
225 میلیون سال پیش	اولین دایناسورها ( پروساروپود ها ) و ماهی های  teleost )) ظاهر می شوند.
220 میلیون سال پیش	جنگل های ژیمناپرم بر زمین تسلط دارند. گیاه خواران به اندازه های عظیمی رشد می کنند.
215 میلیون سال پیش	اولین پستانداران تکامل می یابند.
65.5 میلیون سال پیش	رویداد انقراض کرتاسه و سوم ، تقریبا نیمی از گونه های جانوری ، از جمله تمام دایناسورها را از بین می برد.
6.5 میلیون سال پیش	اولین انسان کشی ها تکامل می یابند.
2 میلیون سال پیش	اولین اعضای تیره همو در آثار فسیلی ظاهر می شوند.
350 هزار سال پیش	نئاندرتال ها ظاهر می شوند.
200 هزار سال پیش	انسان های امروزی از نظر آناتومیکی در آفریقا ظاهر می شوند.
30 هزار سال پیش	انقراض نئاندرتال ها.

شکل 2-1 چارلز داروین (1809-1882). چهار سال پس از سفر حماسی خود با HMS Beagle ، داروین قبلاً فرم تنظیم مفهوم انتخاب طبیعی خود را در دفترهای خصوصی شروع کرده بود که در منشا گونه ها (1859) منتشر خواهد شد. [چارلز داروین در جزایر گالاپاگوس توسط هوات ، اندرو (قرن 20) / مجموعه خصوصی / نگاه کنید و بیاموزید / تصاویر بریگان.]

 

شکل 3-1  سلولها از نظر شکل و اندازه در یک مجموعه حیرت انگیز قرار دارند. برخی از تنوع ریخت شناسی سلول ها در این عکس ها نشان داده شده است. علاوه بر مورفولوژی ، سلولها در توانایی حرکت ، سازمان داخلی (سلولهای پروکاریوتی در مقابل سلولهای یوکاریوتی) و فعالیتهای متابولیکی متفاوت هستند. (الف) اوباکتری ها: لاکتوکوکوس لاکتیس ، که برای تولید پنیرهایی مانند: رکفورت، بری و کامبرت استفاده می شود. (ب) توده ای از باستان گرایان (متانوسارسینا) که با تبدیل دی اکسید کربن و گاز هیدروژن به متان انرژی خود را تولید می کنند. برخی از گونه هایی که در شکمبه گاو زندگی می کنند ، هر روز 150< لیتر گاز متان تولید می کنند. (ج) سلولهای خونی انسان ، با رنگ کاذب نشان داده شده است. گلبول های قرمز حاوی اکسیژن ، سلول های سفید (لکوسیت ها) بخشی از سیستم ایمنی بدن هستند و با عفونت مقابله می کنند و سلول های سبز پلاکت هایی هستند که زخم ها را می بندند و حاوی موادی برای شروع لخته شدن خون هستند. (د) جلبک سبز استوانه ای تک سلولی Volvox aureus. کره های بزرگ از سلولهای منفرد زیادی تشکیل شده است که به صورت نقاط آبی یا سبز قابل مشاهده هستند. توده های زرد داخل کلنی های دختر هستند که هر کدام از سلول های زیادی تشکیل شده اند. (ه) یک سلول عصبی مخچه ای پورکنژ ، که می تواند از طریق شبکه شاخه ای دندریت خود بیش از صد هزار اتصال با سلول های دیگر ایجاد کند. سلول با معرفی یک پروتئین فلورسنت سبز قابل مشاهده شد. بدن سلول پیاز در بالا سمت راست است. (و) سلولهای گیاهی کاملاً در جای خود در گیاهان عروقی ثابت شده و توسط اسکلت سلولزی سفت و سخت پشتیبانی می شوند. فضاهای بین سلول ها برای انتقال آب و غذا به لوله ها متصل می شوند. [بخش (الف) گری گوگلر / منبع علم.  قسمت (ب) قدرت و منبع علمی / منبع.  قسمت (ج) منبع علم.  قسمت (د) / iStockphoto میکرو عکس / گتی ایماژ. بخش (ه) با مجوز از دکتر هلن ام. بلاو (دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد) و دکتر کلاس بی جوهانسون (انستیتوی کارولینسکا).  قسمت(و) Biophoto Associated / منبع علمی.]

برای یادگیری در مورد سیستم های بیولوژیکی ، باید همزمان یک قسمت کوچک از یک سیستم زنده را بررسی کنیم. زیست شناسی سلول ها یک نقطه شروع منطقی است زیرا می توان یک ارگانیسم را متشکل از سلول های متقابل دانست که نزدیکترین چیز به واحدهای بیولوژیکی خودمختار هستند. آخرین جد مشترک تمام حیات روی زمین یک سلول منفرد بود (شکل 1-1 را ببینید) ، و در سطح سلولی همه زندگی به طرز چشمگیری شبیه است. همه سلولها از همان بلوکهای ساختمانی مولکولی ، روشهای مشابه برای ذخیره ، نگهداری و بیان اطلاعات ژنتیکی و فرآیندهای مشابه متابولیسم انرژی ، انتقال مولکولی ، سیگنالینگ ، توسعه و ساختار استفاده می کنند.

در این فصل ، ما ویژگی های مشترک سلول ها را معرفی می کنیم. ما با بحث مختصری در مورد مولکولهای اصلی کوچک و ماکرومولکولهای موجود در سیستمهای بیولوژیکی شروع می کنیم. در ادامه جنبه های اساسی ساختار و عملکرد سلول را که در ارگانیسم های امروزی حفظ می شود بحث می کنیم و ابتدا بر ارگانیسم های پروکاریوتی موجودات تک سلول بدون هسته و استفاده از آنها در مطالعه مولکول های اساسی زندگی تمرکز می کنیم. سپس ما در مورد ساختار و عملکرد سلولهای سلول یوکاریوتی با یک هسته مشخص شده بر روی اندامکهای زیادی بحث می کنیم. به دنبال این بحث ، بخشی توصیف استفاده از موجودات یوکاریوتی تک سلولی در تحقیقات زیست شناسی سلولهای مولکولی ، با تمرکز بر مخمرها و انگلی که باعث مالاریا می شود ، است.

اکنون توالی کاملی از ژنوم های چند هزار متازوآنی (حیوانات چند سلولی) داریم و این توالی ها درک قابل توجهی از تکامل ژن ها و ارگانیسم ها فراهم کرده اند. بخش آخر در این فصل به ما نشان می دهد که چگونه می توان از این اطلاعات برای اصلاح روابط تکاملی موجودات و همچنین درک ما از رشد انسانی استفاده کرد. در حقیقت ، زیست شناسان از تکامل به عنوان یک ابزار تحقیقاتی استفاده می کنند: اگر یک ژن و پروتئین آن در تمام متازون ها حفظ شده باشد اما در ارگانیسم های تک سلولی یافت نشود ، پروتئین احتمالاً عملکرد مهمی در همه متازوها دارد و بنابراین می توان آن را در هر موجود زنده متازا مطالعه کرد مناسب ترین برای تحقیق از آنجا که ساختار و عملکرد بسیاری از انواع سلولهای متازوآن نیز حفظ شده است ، ما اکنون ساختار و عملکرد بسیاری از انواع سلولها را با جزئیات قابل توجهی درک می کنیم ، از جمله سلولهای عضلانی و کبدی و ورقهای سلولهای اپیتلیال که روده را پوشانده و پوست ما را تشکیل می دهند. اما سلولهای دیگر ، به ویژه انواع مختلفی که سیستم عصبی و ایمنی بدن ما را تشکیل می دهند ، هنوز مرموز هستند. آزمایش بیولوژیکی سلول بسیار مهمی بر روی این و سایر سیستمهای سلولی و اندامهایی که بدن ما را تشکیل می دهند لازم است.

شکل 4-1 سیستم های زنده مانند بدن انسان از عناصر نزدیک به هم تشکیل شده اند. (الف) سطح دست توسط اندام زنده پوست پوشیده شده است که از چندین لایه بافت تشکیل شده است. (ب) یک پوشش بیرونی از سلولهای پوستی سخت و مرده بدن را از آسیب ، عفونت و کمبود آب محافظت می کند. این لایه به طور مداوم توسط سلولهای اپیدرمی زنده ، که باعث ایجاد مو و خز در حیوانات نیز می شود ، تجدید می شود. لایه های عمیق عضله و بافت همبند به پوست رنگ و استحکام می بخشد. ج) بافتها از طریق ساختارهای چسبندگی زیر سلول (دسموزوم ها و همی دسموزوم ها) ایجاد می شوند که سلول ها را به یکدیگر و به یک لایه زیرین از الیاف نگهدارنده پیوند می دهند. (د) در سلول قلب ، اجزای ساختاری آن وجود دارد: مولکول های فسفولیپید که غشای سطح سلول را تشکیل می دهند و مولکول های بزرگ پروتئینی. مولکول های پروتئینی که غشای سلولی را عبور می دهند ، اغلب پیوندهای محکمی با فیبرهای داخلی و خارجی ساخته شده از پروتئین های متعدد ایجاد می کنند.

1-1 مولکول های زندگی

در حالی که پلیمرهای بزرگ کانون زیست شناسی سلول های مولکولی هستند ، مولکول های کوچک مرحله ای هستند که تمام فرایندهای سلولی بر روی آن تنظیم می شوند. آب ، یونهای غیر آلی و مجموعه وسیعی از مولکولهای آلی نسبتاً کوچک (شکل 5-1) 75 تا 80 درصد ماده زنده را از نظر وزن تشکیل می دهند و آب حدود 75 درصد حجم سلول را تشکیل می دهد. این مولکولهای کوچک ، از جمله آب ، به عنوان بستر بسیاری از واکنشهای درون سلول از جمله متابولیسم انرژی و سیگنالینگ سلول عمل می کنند. سلول ها از راه های مختلف این مولکول های کوچک را به دست می آورند. یونها ، آب و بسیاری از مولکولهای آلی کوچک به سلول وارد می شوند (به فصل 11 مراجعه کنید). مولکولهای کوچک دیگر در سلول سنتز می شوند ، اغلب توسط یک سری واکنشهای شیمیایی (به فصل 12 مراجعه کنید).

حتی در ساختار بسیاری از مولکول های کوچک ، مانند قندها ، ویتامین ها و اسیدهای آمینه ، رد پای تکامل را مشاهده می کنیم. به عنوان مثال:  تمام اسیدهای آمینه صرفه جویی در گلیسین دارای یک اتم کربن نامتقارن هستند ، با این حال فقط استریوایزومرL و استریوایزومر D، در پروتئین ها گنجانده می شود. به طور مشابه ، فقط استریوایزومر D گلوکز به طور ثابت در سلول ها یافت می شود (به شکل 5-1 نگاه کنید). در مرحله اولیه تکامل بیولوژیکی ، جد مشترک سلولی ما توانایی کاتالیز واکنش ها را با یک استریوایزومر به جای دیگری ایجاد کرد. چگونگی وقوع این انتخاب ها مشخص نیست ، اما اکنون این انتخاب ها در جای خود قفل شده اند.

شکل 5-1 برخی از مولکولهای کوچک موجود در سلولها. فقط فرمهای L اسیدهای آمینه مانند سرین در پروتئینها گنجانده می شوند ، نه تصاویر آینه D آنها. فقط شکل D گلوکز ، نه تصویر آینه L آن ، می تواند به دی اکسید کربن و آب متابولیزه شود.