ه‍.ش. ۱۳۸۹ آذر ۲۹, دوشنبه

مقدمه ( Introduction )
یکی از ویژگی های شاخص سلولها وجود غشایی است که محتویات درون سلولی را در بر گرفته است غشای پلاسمایی یکی از اندامک هایی است که در مراحل اولیه تکامل شکل گرفته و نیز به طور مستقیم یا غیر مستقیم منشا بسیاری از اندامکهای غشایی در سلولهای یوکاریوتی است.غشای سلولی از پروتئین ها لیپیدها و گلوسید ها تشکیل شده است. که به ترتیب 52درصد 40 درصد و 8 درصد را تشکیل میدهند لیپیدهای غشایی امفی تاپیک هستند مهمترین لیپید های غشا فسفولیپیدها و کلسترول وگلیکولیپیدها اسیدهای چرب اشباع شده و نشده هستند . پروتئینها ترکیب اصلی اغلب غشاهای زیستی اند نه تنها در ساختمان غشا دخالت دارند بلکه به عنوان ناقل در هدایت و انتقال مواد به کار گرفته میشوند در غشاهای مختلف نسبت پروتئین به لیپید متفاوت است .هیدراتهای کربن در غشا کلیه سلولهای یوکاریوت به شکل اولیگوساکارید با پروتئین و یا چربی ها پیوند کووالانسی برقرار میکنند و به ترتیب گلیکو پروتئینها و گلیکو لیپیدها را پدید می اورند.بیوژنز غشا به چگونگی تکامل و سیر حیات ان می پردازد و پدیده ای چند مرحله ای است هنگام تقسیم یاخته ای قسمتهای غشایی یاخته اولیه به یاخته های جدید پخش میشوند عقیده بر این است که غشای جدیدی ساخته نمی شود بلکه غشای بدست امده نتیجه امتداد شبکه قبلی میباشد که این در مورد غشای شبکه اندوپلاسمی میباشد غشای سلولی نقش مهمی را در سلول ایفا میکند پس باید بدانیم غشایی که این چنین وظایف مهمی مانند انتقال محلولها ایجاد سدی با نفوذپذیری انتخابی ومحفظه بندی و... مکانیسم بیوژنز ان چگونه است و چه سیر تکاملی دارد .

بحث ( DISCUSSION)
شبکه آندوپلاسمی بزرگترین اندامک داخل سلولی محسوب می‌شود. فضای داخل شبکه آندوپلاسمی لومن نام دارد و در سال 1964 توسط آنشلیم نامگذاری شد. این فضا که اغلب همگن است از ماده زمینه‌ای سیتوپلاسمی ، تراکم کمتری دارد و می‌تواند وسیع شده و حفره‌هایی را بوجود آورد. فضای داخل شبکه آندوپلاسمی یا لومن با فضای بین دو غشایی هسته نیز ارتباط دارد.
غشای خارجی هسته با شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار ارتباط دارد. غشای شبکه آندوپلاسمی شباهت زیادی به غشای سیتوپلاسمی دارد. با این اختلاف که ضخامت کمتری دارد و مقدار پروتئین آن بیشتر از مقدار لیپید است. استخراج لیپیدهای غشای پلاسمایی موجب در هم ریختن ساختمان پلاسمالم می‌گردد. ولی استخراج لیپیدهای غشای شبکه آندوپلاسمی موجب درهم ریختن آن نمی‌شود .
انواع شبکه آندوپلاسمی
شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار یا خشن یا ( Rough ER )
دانه‌های متصل به RER ریبوزومها هستند. این بخش در سنتز پروتئین بخصوص پروتئینهای ترشحی و در پردازش بعدی آن شرکت دارند. سلولهای ترشحی جانوران شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار توسعه یافته‌ای دارند .
شبکه آندوپلاسمی صاف یا نرم ( Smooth ER )
این شبکه فاقد ریبوزوم بوده ، ادامه شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار است. در نواحی میانی سیتوپلاسم شبکه آندوپلاسمی صاف و حفره‌ای بیشتر است. از وظایف شبکه آندوپلاسمی صاف می‌توان سنتز چربیها ، هیدرولز گلوکز- 6 فسفات و متابولیسم گزنوبیوتیکها یا مواد آلی خارجی مانند حشره کشها را نام برد. در سلولهایی که متابولیسم چربیها در آن روی می‌دهد و سلولهای عضلانی SER گسترش بیشتری دارد. SER واجد ناحیه‌ای موسوم به Transition است که از این ناحیه وزیکول‌های حاوی مواد از ER جدا و به دستگاه گلژی فرستاده می‌شود.
لاملای حلقوی
دارای تشکیلات ریبوزوم و سیسترنا است و بر اثر یکی شدن وزیکولهای مشتق از غشای هسته منافذی بین آنها باقی می‌ماند وجود ریبوزوم نشان دهنده شرکت آنها در سنتز پروتئین است.
اعمال شبکه آندوپلاسمی : دخالت در متابولیسم پروتئین ها
دخالت در متابولیسم لیپیدها
دخالت در متابولیسم قندها

دخالت در متابولیسم پروتئین ها
چگونگی سنتز پروتئینهای ترشحی
هم ریبوزومهای آزاد و هم انواع متصل به شبکه آندوپلاسمی در سنتز پروتئین فعال می‌باشند. ریبوزومهای آزاد عمدتا پروتئینهای سیتوزولی و پروتئینهای متعلق به اندامکها (به استثنای لیزوزوم) را می‌سازند. از طرفی بخش عمده بیوسنتز پروتئینهای انتیگرال غشایی ، پروتئینهای ترشحی و پروتئینهای لیزوزومی بوسیله ریبوزومهای متصل به شبکه آندوپلاسمی صورت می‌گیرد. این پروتئینها در انتهای N زنجیره پلی پپتیدی خود واجد توالی هیدروفوبی شامل 13 تا 36 آمینواسید هستند که پپتید نشانه نامیده می‌شوند.
زمانی که زنجیره پلی پپتیدی به طول 80 آمینو اسید ساخته شد و به محض آن که پپتید نشانه از ریبوزوم بیرون زد کمپلکس SRP به ریبوزوم وصل می‌شود و فرایند سنتز پروتئین را موقتا مهار می‌کند. بعد از مهار موقتی سنتز پروتئین SRP مجموعه mRNA - ریبوزوم – زنجیره پلی پپتیدی تازه ساخت را بر روی شبکه آندوپلاسمی هدایت می‌کند و خود با گیرنده‌اش یعنی پروتئین داکینگ در شبکه آندوپلاسمی وصل می‌شود.
زیر واحد بزرگ ریبوزوم نیز به پروتئین اینتگرال غشایی ریبوفورین وصل می‌شود. در این هنگام با استفاده از انرژی که از هیدرولیز GTP به GDP و P_i آزاد می‌شود SRP از گیرنده‌اش جدا می‌شود و در این مرحله پروتئین داکینگ به از سر گیری مجدد سنتز پروتئین و همینطور عبور انتهای N پلی‌پپتید در حال رشد از غشا به درون لومن ER کمک می‌کند
لپپتید نشانه اندکی بعد از ورود به لومن شبکه آندوپلاسمی بوسیله آنزیمی موسوم به سیگنال پپتیداز که در غشای شبکه آندوپلاسمی و در بخش لومنی مستقر است حذف می‌گردد. محصول ترجمه mRNA پروتئین‌های ترشحی به صورت پری پرو پروتئین مانند پری پرو انسولین است که دارای پپتید نشانه است. بعد از حذف پپتید نشانه بوسیله سیگنال پپتیداز به پرو پروتئین مانند پرو انسولین تبدیل می‌شود که پس از پردازش و برش نهایی به پروتئین بالغ مانند انسولین تبدیل می‌شود. حذف پپتید نشانه که با تبدیل پری پرو پروتئین به پرو پروتئین انجام می‌گیرد در لومن شبکه آندوپلاسمی و بوسیله آنزیم سیگنال پپتیداز انجام می‌شود .
و اگر بخواهیم به طور کلی بگوئیم در قسمت درونی شبکه آندوپلاسمی پپتیدازها وجود دارند. همچنین آنزیم اکسید کننده اسید آمینه مانند سرین اکسیداز شناخته شده است. مرحله اول گلیکوزیلاسیون یا انتقال الیگوساکاریدها به پروتئین در شبکه آندوپلاسمی صورت می‌گیرد. این شبکه با داشتن ریبوزوم در سنتز پروتئینها بخصوص پروتئینهای ترشحی نقش دارند. عمل افزودن سولفات به پروتئینها و یا لیپیدها در شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی صورت می‌گیرد . گلیکوزیلاسیون پروتئین‌های ترشحی: این فرایند در شبکه آندوپلاسمی خشن آغاز می‌شود اما طویل شدن و پردازش زنجیره پلی ساکارید در گلژی انجام می‌گیرد.
سولفاتاسیون: افزودن گروه‌های سولفات به پروتئین‌ها در سطح دور یا ترانس انجام میگیرد .
دخالت در متابولیسم لیپیدها
یکی از اصول اصلی بیوسنتز غشا این است که سلول غشاهای جدید را با توسعه غشا های از قبل ساخته شده سنتز می کند مراحل اولیه سنتز لیپیدهای غشایی در سیتوپلاسم رخ می دهد و مراحل پایانی توسط انزیم های متصل به غشای ER کاتالیز می شود به دلیل اینکه فسفو لیپید ها مولکول های دو گانه دوست هستند مراحل پایانی سنتز انها ما بین غشا شبکه اندوپلاسمی صاف و سیتوسل صورت می گیرد و توسط انزیم هایی مثل GPATو LPAAT که هر دو اسیل ترانسفراز هستند و به غشای ER متصل اند و یا انزیم کولین فسفو ترانسفراز که این هم به غشا ER متصل است. اسیدهای چربی که در سیتوسل با COAاستریفیه شده اند توسط انزیم های اسیل ترانسفراز متصل به غشای ER با گلیسرول استریفیه می شوند و به این ترتیب یک فسفاتیدیک اسید ساخته می شود که توسط دو اسید چرب خود از غشا اویزان میشود سپس یک فسفاتاز که این هم در غشا قرار دارد فسفاتیدیک اسید را به دی اسیل گلیسرول تبدیل می کند در مرحله بعد انواع گروهای قطبی میتوانند به قسمت سر فسفو لیپید اضافه شوند مانند (فسفوریل کولین و اتانول امین و....) و شایان ذکر است انزیم غشایی دیگری به نام فلیپاز که به ابر خانواده ABC تعلق دارد میتواند سبب جابجایی فسفولیپیدهای تازه سنتز شده از یک نیم لایه غشا به نیم لایه دیگر شود که در این مرحله ATP هم مصرف میشود و اما این فسفو لیپیدهایی که تازه سنتز شده اند باید به ارگانل هدف ویا به غشای سلول وارد شوند که برای این منظور 3 مکانیسم را زیست شناسان سلولی ارائه دادند
1-انتقال توسط وزیکول هایی که حامل فسفو لیپیدهای تازه سنتز شده هستند
2-انتقال توسط حامل هایی که محلول هستند و میتوانند به فسفو لیپید های تازه سنتز شده وصل شوند
3- از طریق بر قراری تماس نزدیک بین دو غشا و با دخالت یکسری پروتئی ها فسفولیپیدهای تازه سنتز شده منتقل می شوند
همچنین ER کلسترول و سرامید نیز تولید می کند از ترکیب یک امینو اسید سرین با یک اسید چرب الکل امین دار اسفنگوزین تولید میشود سپس یک اسید چرب نیز به ان افزوده میشود تا سرامید ساخته شود سرامید به دستگاه گلژی منتقل میشود و در انجا به عنوان پیش ساز دو نوع اسید مورد استفاده قرار میگیرد .زنجیره های اولیگو ساکاریدی به ان افزوده میشود تا گلیکو اسفنگو لیپید ها ساخته شوند و سر فسفو کولین از فسفاتیدیل کولین به سایر مولکول های سر امیدی منتقل میشود تا اسفنگومیلین ساخته شود .بنابر این گلیکولیپید ها و اسفنگو میلین در فرایند تولید غشا دیر ساخته میشوند از انجایی که انها توسط انزیم های مجرای درونی گلژی سلخته میشوند و سوبسترای انزیم های جابه جا کننده لیپیدها نیستند عمدتا"در تک لایه غیر سیتوزولی دو تک لایه لیپیدی یافت می شوند.
. اگر چه لیپیدهای مختلف در اندامکهای مختلف سنتز می شوند آنها به طور گسترده در داخل سلول توزیع می شوند DGPCho در محفظه داخل غشایی و در محفظه های هسته ای در سلول سنتز میشوند .دو پروتئین در تنظیم پیدایش حیاط فسفولیپیدهای غشاء دخالت دارندو فعال سازی هرکدام از پروتئین ها در واکنش به تغییر در لیپید شبکه آندوپلاسمی یا ترکیب پروتئین رخ می دهد . یکی آنزیم CCT و دیگری فاکتور رو نویسیXBP است . آنزیم محدود کننده سرعت در سنتز DGPCho به نام CCT است .

دخالت در متابولیسم قندها
شبکه آندوپلاسمی با داشتن گلوکز 6 فسفاتاز در تجزیه تدریجی یا مرحله ای و غیر مستقیم گلیکوژن دخالت می کند . این آنزیم در بخش درونی غشای شبکه قرار دارد . حضور گلیکوزیل ترانسفرازها در شبکه آندوپلاسمی موجب می شود که حداقل بخشی از پدیده های گلیکوزیلاسیون برخی پلی پپتیدها و لیپیدهایی که در بخشهای مختلف شبکه ساخته میشوند با دخالت این آنزیم ها صورت گیرد . با این عمل که بخش عمده اش در شبکه صاف انجام میشود گلیکو پروتئین ها و گلیکو لیپیدهایی که در سطح یاخته مورد استفاده قرار می گیرند تولید می شوند .
دستگاه گلژی
اساس ترکیب شیمیایی دستگاه گلژی فسفولیپو پروتئینی است. این دستگاه حاوی پلی سارکاریدها، مواد قندی مثل گلوکز آمین، گالاکتوز، گلوکز، مانوز و فوکوز هستند. آنزیم‌هایی در بخشهای مختلف دیکتیوزوم وجود دارد. نظیر ویتامین پیروفسفاتاز، فسفاتازهای اسیدی، نوکلئوتید آدنین دی‌نوکلئوتید فسفاتاز، گلوکز 6 - فسفاتاز و NADH - سیتوکروم رداکتاز که دو تای آخر از آنزیم های شاخص شبکه آندوپلاسمی می باشند و حضور آنها در گلژی که در قسمت لبه‌های متورم کیسه قرار دارند نشانه ارتباط شبکه آندوپلاسمی و دیکتیوزوم است. یکی از عمده‌ترین و شاخص‌ترین گروه آنزیمی بخش گلژی گلیکوزیل ترانسفرازها هستند که با انتقال قندها به پروتئین‌ها و به لیپیدها موجب تشکیل گلیکوپروتئین و گلیلو لیپید می‌شوند. ضمنا آب ، مواد معدنی و گلیکوپروتئین از دیگر ترکیبات شیمیایی گلژی هستند.
دستگاه گلژی در بیوژنز غشا و ترمیم وباز سازی غشا نقش دارد این دستگاه در بازیابی پروتئین های غشایی که ضمن اندوسیتوز به سیتوزول می رسند نقش دارد و پروتئین ها را به سوی هدف نهایی راهنمایی می کند . به طور کلی اتصال حفرهای دفعی و ترشحی به غشا یاخته با گسترش سطح غشا همراه است از سویی ضمن اندوسیتوز بخشهایی از غشا به درون یاخته کشیده میشود با وجود همه این تغییرات دائمی به طور معمول سطح غشا تغییرات اندکی دارد .
در خصوص بيماريهاي مرتبط با غشا ميتوان گفت اصولا نقص در پروتيينهاي غشا مانند انواع كانالها و حاملها و يا پمپ ها مي توانند اختلال در سلولها و در نتيجه در ارگانيسم ايجاد كنند مانند سيستيك فيبروزيس كه به دليل نقص كانالABC در ريه هاست همچنين تغييرات در انواع ليپيدهاي غشايي مانند كاهش يا افزايش يك نوع خاص مي تواند منجر به اختلالاتي همچون آترواسكروزيس كه نتيجه تجمع كلسترول در ديواره رگهاست بشود و يا تغيير توپولوژي غشا مانند افزايش ميزان فسفاتيديل سرين و يا فسفاتيديل اتانول آمين در نيم لايه بالايي غشا منجر به سيگنالهايي جهت اجراي مرگ برنامه ريزي شده سلول apoptosis ميشود.
از ديگر بیماری هایی که مربوط به غشا می شوندمیتوان به بیماری آلزایمر و ماسکولار دیستروفی و هیالین و... نام برد .
نتیجه ( Result)
بیوژنز غشا به کمک شبکه اندوپلاسمی و دستگاه گلژی انجام می شود و در اثر پدیده چند مرحله ای صورت میگیرد اول یک غشا لیپیدی همراه با پروتئین ساخته می شود و سپس ترکیباتی مانند انزیم ها قند های مخصوص و یا لیپیدهابه طور پشت سر هم به آن اضافه می شوند این مراحل را میتوان به عنوان تکامل غشایی در نظر گرفت .
________________________________________
References
1-Molecular Cell Biology sixth edition by lodish et.al
2.کتاب سلولی مولکولی دکتر احمد مجد
3.www.jlr.org
4.www.daneshnameh.roshd.ir
5.www.eHow.com by Stephen Brno
________________________________________
تهیه و تنظیم : محیا سهیلی فر - بهاره سیفی

هیچ نظری موجود نیست: