بیوشیمی

بیوشیمی برای همه

تالاسمی

نویسنده:
4 فوریه 16

بهاره سلیمی و زهره گودرزی

تالاسمی چیست؟

تالاسمی عدم تعادل زنجیره های هموگلوبین است.در یک شخص سالم تعادل کامل زنجیره های هموگلوبین در گلبولهای قرمز برقرار است ولی در تالاسمی حذف یا جهش در یک یا چند ژن از گلوبین موجب کاهش یا فقدان یک یا چند زنجیره از گلوبین گردیده و ژنهای سالم گلوبین هم به روند سنتز معمولی خود ادامه میدهند.فرایند این اختلال ژنتیکی ،هایپوکروم شدن گلبولها به دلیل ساخته نشدن زنجیره ی گلوبین و رسوب زنجیره های اضافی در پیش ساز های گلبول قرمز به دلیل فعالیت ژنهای سالم است.

رسوب زنجیره های در موارد شدید تالاسمی با تخریب غشای پیش سازهای گلبول قرمز موجب مرگ انها و خونسازی بیهوده میشود.دو جایگاه ژنی بر روی کروموزوم های 11و16 عهده دار سنتز رشته های گلوبین هستند.

اصول :

مزیت هتروزیگوت بودن

تنوع نژادی در فراوانی الل

مقدار ژن

خصوصیات فنوتیپی اصلی:

سن بروز:کودکی

کم خونی هیپو کرومی میکروسیتی

بزرگی همزمان کبد و طحال (hepatosplenomegaly)

خون سازی خارج از مغز استخوان

تالاسمی یک کم خونی اتوزومی مغلوب است که به علت کمبود ساخت زنجیره ی گلوبین الفا یا بتا رخ میدهد.کمبود نسبی الفا گلوبین باعث الفاتالاسمی و کمبود نسبی بتا گلوبین باعث بتا تالاسمی میشود.

تالاسمی به طور عمده در میان نژاد مدیترانه ای، افریقایی ،خاور میانه،هند،جین و اسیا ی شرقی بسیار شایع است .به نظر میرسد تالاسمی به این علت ایجاد شده که آنها به دلیل مزیت هتروزیگوتی در مقابل مالاریا مقاومت داشتند.بنابراین ظهور تالاسمی در یک گروه نژادی نشاندهنده ی مواجهه ی قبلی و کنونی آن جمعیت با مالاریاست.شیوع صفت آلفاتالاسمی از کمتر از یک دهم درصد در بومیان نواحی غیرمالاریایی مانند انگلستان ایرلند و ژاپن تا حدود 49% در میان بومیان برخی جزایر جنوب غربی اقیانوس ارام متغیر است.

فنوتیپ و سیر طبیعی:

جهش های آلفاگلوبین به 4گروه بالینی تقسیم میشوند که همه نشاندهنده ی اختلال در تولید الفا گلوبین میباشند.فنوتیپ های مشاهده شده در یک جمعیت نشاندهنده ی طبیعت جهش های الفا گلوبین در حوزه ی آسیای جنوب شرقی و مدیترانه دیده میشوند.بنابراین بیماری HbH و هیدروپس جنینی در این جمعیت ها رخ میدهد و نه در آفریقاییهایی که عموما کروموزوم هایی با حذف تنها یک ژن الفا گلوبین را دارا هستند.

هموگلوبین:ساختار و عملکرد

ساختار:

1-هموگلوبین پروتین عمده در گلبولهای قرمز بالغ است.مولکول هموگلوبین ترکیبی از چهار رشته گلوبین است. هر رشته گلوبین متصل به نیمه هم محتوی اهن است.دو رشته گلوبین،مشتق از آلفاگلوبین مستقر بر روی کروموزوم16 و دو رشته ی دیگر مشتق از بتاگلوبین مستقر روی کروموزوم 11 هستند.

2-رشته های مختلف گلوبین در طی مراحل تکامل رویانی،جنینی و پس از تولد (بالغ) بیان میشوند.مولکولهای هموگلوبین محتوی رشته های مختلف گلوبین،به وسیله ی الکتروفورز و کروماتوگرافی مایع قابل تشخیص هستند.

عملکرد:

نقش فیزیولوژیکی عمده ی هموگلوبین،نقل وانتقال اکسیژن از ریه ها به بافتها است.اکسیژن با میل ترکیبی بالا در مجیط غنی از اکسیژن بسترمویرگی کیسه های هوایی،به هموگلوبین متصل شده و در محیط نسبتا فقیر از لحاظ اکسیژن در بستر مویرگی بافت از آن جدا میشود. بارگیری و تخلیه اکسیژن از هموگلوبین با تغییرات ظاهری در مولکول هموگلوبین تسهیل میشود که میل ترکیبی به اکسیژن را در ان تغییر میدهد(تشریک مساعی)

2-اکسیژن گیری هموگلوبین به طور کلاسیک با منحنی جداسازی اکسی هموگلوبین نمایش داده میشود که بر پایه ی اشباع هموگلوبین از اکسیژن است.و عملا در فشار نسبی اکسیژن اندازه گرفته میشود.اندازه گیری راحت میل ترکیبی اکسیژن به هموگلوبین،فشار نسبی اکسیژن است وقتیکه 50% هموگلوبین اشباع شده است(P50).در اثر ثغییر دما،PHو غلظت 2و3 دی فسفوگلیسرات(2,3DPG)،عملا P50تغییر میکند.

الف)اسیدوز(PHپایین)و افزایش مقدار 3و3 دی فسفوگلیسرات در RBCحالت اکسی هموگلوبین را پایدار میکند،به طوریکه منجر به کاهش میل ترکیبی به اکسیژن،افزایش P50،و تغییر جهت به سمت راست در منحنی جداسازی اکسی هموگلوبین میگردد.

ب)تغییرات فیزیولوژیک در منحنی جداسازی اکسی هموگلوبین به عنوان پاسخ های تطابقی به کم خونی و هیپوکسی رخ میدهد.مقادیر 2و3 دی فسفوگلیسرات داخل اریتوسیت در افراد مبتلا به هیپوکسی مزمن یا کم خونی مزمن و افرادی که در مناطق مرتفع زندگی میکنند،افزایش میابد.این تغییرات در مقادیر 2و3 دی فسفوگلیسرات،سببش تغییر جهت به راست در منحنی جداسازی اکسی هموگلوبین و آزادسازی سهم بیشتری از هموگلوبین متصل به اکسیژن در بسترهای مویرگی بافت میشود.

سندرم های تالاسمی الفا:

هر شخص سالم دارای 4 ژن آلفا است که به صورت α α/ α α نمایش داده میشود.بدین مفهوم که هر لنگه یا هاپلوتایپ کروموزوم 16 دارای دو ژن الفاست که یکی از پدر و یکی را از مادر به ارث میبرد.

چنانچه یکی از ژنهای آلفا حذف شود،هاپلوتایپ آلفا را به صورت  و چنانچه هر دو ژن آلفا کنار هم حذف شود،به آن هاپلوتایپ  یا حذف سیس الفا گفته میشود.حذف یک ژن الفا که حامل خاموش تالاسمی α را به دنبال دارد به α α/ α-یا α α/  نشان داده میشود که هتروزیگوت  هم نامیده میشود.حذف دو ژن آلفا موجب تالاسمی ماینور آلفا شده که به دو صورت α-/ α- و α α/- بروز میکند.حالت اول را هموزیگوت  گویند چون روی هر لنگه از کروموزوم 16 یک ژن آلفا حذف شده است.و حالت دوم را هتروزیگوت  گویند.چون روی یکی از هاپلوتایپ ها هر دو ژن آلفا حذف شده است.حذف سه ژن آلفا تولید بیماری هموگلوبینH کرده و حذف چهار ژن آلفا با زندگی ناسازگار است.عدم تعادل زنجیره چگونه باعث همولیز و کم خونی میشود؟برای مثال وقتیکه ژنهای آلفا حذف شده باشند،چه اتفاقی می افتد؟اگرژن زتا سالم باشد،هموگلوبین های رویانی جنین را زنده نگه میدارد وگرنه مرگ در ماه های اول دوران جنینی با فقدان خوشه ژنهای آلفا رخ میدهد.هموگلوبین اصلی جنینHbFاست.وقتی زنجیره های الفا محدود باشد،تا حد امکان زنجیره های آلفا و گاما زوج میشوند.البته حذف یک یا دو ژن آلفا چندان محدودیتی برای تولید HbF نمیکند.پس از تولید هموگلوبین اصلی،چنانچه الفا محدود باشد،گلبولها هیپوکروم شده و اضافات زنجیره بتا که با الفا زوج نشده است،به صورت  یا هموگلوبین H درمیاید که فاقد خاصیت اکسیژن دهی است.اگر مقدار کم باشد،توسط پروتئازهای گلبول حل شده و رسوبی شکل نمیگیرد مانند آنچه که در حذف یک یا دو ژن الفا دیده میشود ولی چنانچه مقدار  زیاد باشد،خارج از ظرفیت هضمی پروتئازها بوده و مانند بیماری هموگلوبین H روی غشا رسوب میکند.

نسخه برداری از ژنهای1 α و 2 α تا هفته هشتم دوران جنینی یکسان است.و از آن پس،تا آخر زندگی،بیان ژن 2 α غالب بوده و فراورده ی زنجیره ی آلفای آن حدودا دو برابر1 α است.پیک پروتین سازی گلوبین،بسیار پایدار بوده به طوریکه ترجمه ی آن تا سه روز از پایان نسخه برداری امکان پذیر است.

روشهای تشخیص آزمایشگاهی تالاسمی:

پیش از ازمایش ژنتیکی لازم است آزمایشات CBCو الکتروفورز هموگلوبین انجام گیرد.تشخیص ژنتیکی این بیماری در دو مرحله ی تشخیص ناقلین(مرحله اول) و تشخیص پیش از تولد(مرحله دوم)انجام میگیرد.با انجام ازمایش مرحله اول،در صورت نیاز بر اساس نوع ژنوتیپ والدین ضرورت بررسی مرحله دوم برای جنین مشخص میشود.

آلکالوز تنفسی

نویسنده:
26 دسامبر 15

  بهاره یوسفی- رشته علوم آزمایشگاهی

1- مقدمه کوتاهی در مورد تنظیم pH :

تنظیم pH خون و مکانیسم های دفاعی بدن در مقابل تغییرات pH :

pH خون و مایعات بدن در اثر عوامل مختلف تغییر می کند . بدن به کمک عوامل تنظیم کننده ی دقیقی که شامل سیستم بافری خون ، ریه ها و کلیه ها هستند، در برابر این گونه تغییرات مقاومت می کند .

سیستم بافری خون : 

به طور طبیعی pH خون بین 7/3 تا 7/5 متغیر می باشد . آلکالوز به افزایش pH به بیش از 7/5 می گویند و اسیدز به کاهش pH به کم تر از 7/3 می گویند .

تنظیم pH توسط خون :

به طور عمده 4 سیستم بافری در خون وجود دارد :

1- بافر بیکربنات : مهم ترین بافر خون می باشد .

2- سیستم هموگلوبین – اکسی هموگلوبین : دومین سیستم تامپونی خون می باشد که در گلبول های قرمز وجود دارد .

3- پروتئین ها : این سیستم بافر مهمی در خون محسوب نمی شود ولی به دلیل غلظت بالای آن در داخل سلول مهم ترین سیستم بافری سلول می باشد .

4- فسفات های دی بازیک و مونابازیک

ب: تنظیم pH توسط ریه ها : ریه ها توسط دفع  ، pH خون را تنظیم می کنند.

ج: تنظیم pH توسط کلیه ها : با دفع هیدروژن و باز جذب بیکربنات و نیز تغییر در متابولیسم آمونیاک و گلوتامین .

2- آلکالوز تنفسی :

آلکالوز به معنی افزایش سطح بی کربنات مایع خارج سلولی و قرار گرفتن pH خون در محدوده ی بازی (بالا تر از 45/7) می باشد . به صورت کلاسیک اگر مشکل از کلیه باشد ما آلکالوز متابولیک و اگر مشکلی از ریه باشد ما آلکالوز تنفسی داریم .

آلکالوز تنفسی را می توان از نظر بالینی به دو گروه حاد و مزمن تقسیم کرد . هیپرونیتلاسیون حاد بدون ایجاد تغییر در غلظت بیکربنات پلاسما ، P  را کاهش می دهد ، در نتیجه غلظت یون هیدروژن پایین می آید . آلکالوز مزمن تنفسی در بیماری های ریوی و کبدی ایجاد می شود .

آلکالوز تنفسی حاد :

آلکالوز تنفسی در اثر افزایش تهویه ی آلوئولی (هایپرونتیلاسیون آلوئولی) بروز می نماید و توسط مشخص می گردد . هایپرونتیلاسیون آلوئولی حاد اغلب به دنبال اضطراب بروز می کند و معمولاً تحت عنوان سندرم هایپرونتیلاسیون معروف می باشد .

علاوه بر این تعدادی اختلالات فیزیولوژیک می توانند سبب هایپوکانپری حاد و در نتیجه افزایش pH گردند . هایپوکانپر شایع ترین اختلال اسید – باز در بیماران مبتلا به بیماری حاد و شدید محسوب می گردد .

افزایش pH به مقدار خیلی کم توسط سیستم بافر داخل سلولی اصلاح می گردد . افزایش یون های  در اثر افزایش باز جذب یون  در کلیه ها و همچنین کاهش غلظت یون بی کربنات از جمله پاسخ های حیرانی می باشد . پاسخ کلیه ها به آلکالوز تنفسی به کندی (چند ساعت تا چند روز) صورت می گیرد . لذا آلکالوز تنفسی حاد معمولاً قبل از حیران کلیوی اصلاح می گردد .

بررسی :

1- تظاهرات بالینی :

گیجی ، سرگیجه ، اضطراب ، سرخوشی ، پادستیزی ، تپش قلب و بی حسی و سوزن سوزن شدن ناحیه ی اطراف دهان ، درد قفسه ی سینه در اثر عوامل قلبی و غیر قلبی شایع می باشد . تهوع و استفراغ ممکن است بروز نماید . در اثر آلکالوز شدید ، کنفوزیون ، تستانی ، سنکوپ و تشنج ممکن است رخ دهد .

2- ارزیابی وضعیت جسمی : افزایش تعداد و عمق تنفس

3- یافته های ECG : دیس ریتمی های قلبی

4- تاریخچه و ریسک فاکتور ها

عوامل مؤثر در آلکالوز تنفسی حاد :

– هایپوکسمی : پنومونی ، کاهش BP ، آنمی شدید ، CHF ، صعود به ارتفاعات .

– تحریک مرکز تنفسی : اضطراب ، درد ، دارو ها (کاتکول آمین ها و …) ، ترومای مغزی (افزایش ICP) ، Bcvp .

– تحریک گیرنده های ریوی یا پلور : آمبولی ریه ، ادم ریوی ، آسم ، استنشاق شوینده ها ، فیبروز بینایی .

– هایبرونتیلاسیون مکانیکی یا روانی : تب ، سپسیس ، بیماری کبد ، هورمون (پروژسترون)

یافته های تشخیصی :

1- مقادیر ABG :

شاخص هایی مانند و کاهش  همراه با تابلوی بالینی (مانند پنومونی ، ادم ریوی و آمبولی ریوی) ممکن است به تشخیص ایتولوژی آلکالوز تنفسی کمک نماید . در بیماران با تنفس ارادی ، کاهش
ممکن است پیش آگهی خوبی نداشته باشد .

2- الکترولیت های سرم :

اختلالات اسید – باز متابولیک را نشان می دهد . افزایش یا کاهش  به مقدار 2meq/L به ازای کاهش  به مقدار 10mmHg نشان دهنده ی عدم تعادل اسید – باز مخلوط (مانند آلکالوز یا اسیدز متابولیک) می باشد . در ابتدای آلکالوز تنفسی معمولاً هایپرکالمی مشاهده می شود . آلکالوز تنفسی مزمن می تواند سبب هایپوکالمی گردد .

3- فسفات سرم :

ممکن است به دنبال آلکالوز تنفسی به کم تر از 0/5 mg/dL برسد . (مقدار طبیعی فسفات سرم معادل  5/4-3 می باشد) . کاهش متفاوت در اثر افزایش جذب فسفات توسط سلول ها بروز می کند .

4- اسید لاکتیک :

به مقدار اندکی افزایش می یابد .

5- یافته های ECG :

دیس ریتمی های قلبی در اثر آلکالوز .

 تدابیر :

1- درمان علت زمینه ای

2- افزایش اعتماد به نفس بیمار :

اضطراب سبب کاهش  می شود ، لذا باید به افزایش اعتماد به نفس بیمار و کاهش اضطراب وی کمک کرد . در صورت تشدید علائم ممکن است از روشی تنفس مجدد از داخل یک پاکت کاغذی (برای افزایش  در هوای دم) استفاده گردد .

گاهی به جای پاکت کاغذی استفاده از ماسک اکسیژن با مخزن  توصیه می گردد . در این روش به دنبال افزایش فشار  ،  کاهش می یابد . لذا احتمال وقوع اسیدز متابولیک وجود دارد . به همین دلیل باید پس از استفاده از این روش ، PH شریانی کنترل شود .

3- اکسیژن درمانی :

در صورتی که هایپوکسی عامل ایجاد آلکالوز تنفسی باشد کاربرد دارد .

  4- هماهنگی با دستگاه تهویه ی مصنوعی :

دستگاه تهویه ی مکانیکی را کنترل کنید و پارامتر های تهویه را بر اساس نتایج ABG تنظیم نمائید . در صورت وجود علائم هایپوکانپه ، تعداد و حجم تنفس را کاهش و فضای مرده را افزایش می دهد .

5- دارو درمانی :

زمانی که آلکالوز تنفسی در اثر اضطراب به وجود آمده است ، سرایتوها و آرام بخش ها را برای کاهش اضطراب بیمار تجویز نمائید .

تشخیص ها و مداخلات پرستاری :

الگوی تنفس غیر مؤثر :

مربوط به هایپرونتیلاسیون ناشی از اضطراب .

نتایج مورد انتظار :

الگوی تنفسی بیمار طبیعی باشد .

مداخلات پرستاری :

1- برای کاهش اضطراب بیمار به او اطمینان دهید که یک پرستار در کنار او خواهد بود .

2- بیمار را تشویق کنید که به آرامی تنفس بکشد . تنفس بیمار را با الگوی تنفسی خودتان مطابقت دهید .

3- ضربان قلب بیمار را کنترل نمائید . در صورت وقوع دیس ریتمی ها ، پزشک را مطلع سازید . در صورتی که بیمار سابقه ی بیماری قلبی دارد و از دارو های کاردیوتروپیک استفاده می کند حتی کی آلکالوز خفیف هم می تواند سبب ایجاد آریتمی در وی گردد .

4- مسکن ها و آرام بخش ها را طبق دستور پزشک تجویز نمائید .

5- در صورت دستور پزشک می توانید بیمار را به انجام تنفس مجدد در یک پاکت کاغذی و یا ماسک اکسیژن یا مخزن  تشویق نمائید .

6- هایپرونتیلاسیون می تواند سبب خستگی بیمار گردد . لذا پس از تثبیت الگوی تنفسی بیمار او را به استراحت کردن تشویق نمائید .

هشدار پرستاری :

آلکالوز تنفسی موجب افزایش اتصال کلسیم پروتئین های پلاسما شده و باعث هایپولکسمی می گردد . لذا آلکالوز تنفسی (هایپرونتیلاسیون) علی رغم مقدار کلسیم نرمال و یا نزدیک به نرمال می تواند سبب تتانی گردد .

آلکالوز تنفسی مزمن :

آلکالوز تنفسی مزمن حالتی از هایپوکاپنه ی مزمن است که سبب تحریک واکنش حیرانی کلیه و سبب کاهش  به مقدار زیادی می گردد . واکنش حیرانی کلیوی حداکثر به 2 تا 4 روز وقت نیاز دارد .

بررسی :

1- تظاهرات بالینی :

معمولاً افراد مبتلا به آلکالوز تنفسی مزمن بدون علائم می باشند .

2- ارزیابی وضعیت جسمی :

افزایش تعداد عمق تنفس .

3- تاریخچه و ریسک فاکتور ها :

– بیماری مغزی  تومور – آنسفالیت

– حاملگی  استفاده از جایگزین های هورمونی

– نارسایی مزمن کلیه

– هایپوکسی مزمن  تطابق با ارتفاعات – بیماری سیانوزی قلب و بیماری ریوی

یافته های تشخیصی :

1- مقادیر ABG :  همراه با : pH طبیعی – در صورتی که هایپوکسی عامل مؤثر در آلکالوز تنفسی باشد ممکن است  کاهش یابد .

2- الکترولیت های سرم : احتمالاً طبیعی است . بجز  کل (معادل  سرم)  که به دنبال حیران کلیوی کاهش می یابد . حداکثر 9 – 7 روز وقت لازم است تا از طریق سیستم حیرانی کلیه ها بتواند pH را به مقدار طبیعی برساند .

3- فسفات سرم : آلکالوز تنفسی مزمن موجب افزایش انتقال فسفات به سلول ها شده ، لذا ممکن است همراه با هایپرونتیلاسیون شدید ، هایپوفسفاتمی ( ) حادث گردد.

تدابیر همه جانبه :

1- درمان علت زمینه ای

2- اکسیژن درمانی : در صورتی که هایپوکسمی عامل مؤثر در آلکالوز باشد ، کاربرد دارد .

– تشخیص ها و مداخلات پرستاری :

بستگی به به فرآیند پاتولوژیکی بیمار دارد .

 

پائیز زیبا

نویسنده:
20 نوامبر 15

1

سلام دوستان

فصل پائیز، فصل تحول طبیعت و سرشار از زیبایی است. امیدوارم که از بازی رنگها در این فصل، نهایت لذت را ببرید.

تاریخ امتحان میان ترم

نویسنده:
16 نوامبر 15

4

دانشجویان محترم رشته پرستاری

ضمن آرزوی موفقیت برای شما، امتحان میان ترم بیوشیمی در روز سه شنبه 94/8/26 ساعت 12:30 در کلاس 106 برگزار میشود.

پروتئینها: تغییرات پس از ترجمه و تجزیه

نویسنده:
4 سپتامبر 15

Glycogen phosphorylaseاکثر پروتئین ها برای بدست آوردن نقش عملی خود تحت پردازش پس از ترجمه قرار میگیرند که شامل چهار نوع است:

1-تاخوردگی پروتئین: پلی پپتید تا زمانی که به واسطه تا خوردگی ساختمان سوم طبیعی خود  را پیدا نکند، غیر فعال است.

2- برش پروتئولیتیکی: پردازش برخی از پروتئین ها با برش آنها توسط آنزیم هایی به نام پروتئازها صورت می گیرد،این برش ها ممکن است شامل برداشت قطعه ای از یک یا هر دو انتهای پلی پپتید باشد که نتیجه آن ایجاد پروتئین کوتاه میباشد.همچنین ممکن است پروتئاز پلی پپتید ها را به چند قطعه مختلف ببرند،به گونه ای که تمام یا برخی از قطعات دارای  فعالیت باشند.

3-تغییر شیمیایی:ممکن است یک اسید آمینه منفرد در پلی پپتید با اتصال گروه های جدید تغییر یابد.

4-پیرایش اینتئین:اینتئین ها توالی های بینابینی در برخی پروتئین ها هستند که باید برداشته شوند تا اگزتئین ها به منظور فعال شدن پروتئین به یکدیگر متصل شوند.

معمولا پردازش های فوق باهم رخ میدهند

در شکل دیگر ممکن است واقعه برش یا تغییر شیمیایی احتمالا به عنوان جزئی از مکانیسم تنظیمی پس از تاخوردگی پروتئین رخ دهد وباعث شود یک پروتئین تا خورده اما غیر فعال را به شکل فعال در آورد.

تا خوردگی پروتئین:

کلیه اطلاعات مورد نیاز برای تا خوردگی صحیح پلی پپتی جهت ایجاد ساختمان سه بعدی در توالی اسید آمینه های آن نهفته است.

تا خوردگی پروتئین در سلول به کمک چاپرون های مولکولی انجام می شود.

بیشترین اطلاعات ما درباره تا خوردگی پروتئین در سلول با کشف چاپرون ها انجام شد.

چاپرون ها مولکول هایی هستند که به تا خوردگی سایر پروتئین ها کمک می کنند.

چاپرون های مولکولی را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

1-چاپرون های Hsp70 :شامل پروتئین Hsp70  وGrp E می باشد.

2- چاپرونین ها: که نوع اصلی آن یعنی کمپلکس Gro EL/Gro ES در باکتری ها ویوکاریوت ها وجود دارد اما Tric فقط در یوکاریوت ها وجود دارد.

چاپرون های مولکولی ساختمان سوم پروتئین را تعیین نمی کنند وفقط به پروتئین ها در دستیابی به ساختمان صحیح خود کمک می کنند.

خانواده Hsp 70 به نواحی هیدروفوبی پروتئین های تانخورده متصل می شود  و آن را در حالت باز نگه می دارد وبا تنظیم تماس بین قسمت هایی از پلی پپتید که در پروتئین تانخورده با یکدیگر میانکنش دارند به تا خوردگی پزوتئین ها کمک می کنند، پروتئین Hsp 70 مکررا به پلی پپتید متصل وازآن جدا می شود وهر چرخه نیاز به صرف انرژی دارد که از هیدرو لیزATP تا مین می گردد.بنابراین فعالیت ATPase نیز دارد.

چاپرون های Hsp70 علاوه بردخالت درتا خوردگی پروتئین ها در سایر روند هایی که نیاز به در بر گرفتن نواحی هیدروفوبیک پروتئین ها می باشد نیز نقش دارند،مانند انتقال ازمیان غشاها،برقراری ارتباط بین پروتئین ها در کمپلکس های چند زیرواحدی وتجمع زدایی پروتئین هایی که بر اثر حرارت تخریب شده اند.

عملکرد چاپرونین ها کاملا متفاوت است، کمپلکس Gro EL/Gro ES یک ساختمان چند زیرواحدی را تشکیل می دهند که شبیه یک گلوله توخالی است وحفره مرکزی آن دارای فعالیت می باشد،یک پروتئین واحد وتا نخورده وارد حفره شده وتا میخورد، مکانیسم این عمل ناشناخته است

برخی از محققین عقیده دارند که این حفره پروتئین هایی را که به شکل نادرست تا خورده اند را باز می کند وآنها را به سیتوپلاسم بازمی گرداند تا دوباره تاخوردگی صحیح را کسب نمایند.

با اینکه هردو گروه چاپرون ها در یوکاریوت ها وجوددارد اما به نظر میرسد که اساس تا خوردگی پروتئین در یوکاریوت هابر پروتئین های Hsp70 استوار است واین موضوع در باکتری ها نیز صدق می کند.

پردازش با برش پروتئولیتیکی:

برش پروتئولیتیکی دو عملکرد مختلف درپردازش پس از ترجمه پروتئین دارد

-برداشت قطعات کوچکی از پلی پپتید در انتهای N ویاC  وایجاد مولکول کوتاه تری که با تاخوردگی فعال می شود.

-برش مولتی پروتئین ها به قطعاتی که تمام یا برخی از آنها فعال می باشند.

این وقایع در یوکاریوت ها شایعتر از پروکاریوت ها هستند.

برش انتهای پلی پپتید ها:

پردازش با برش به طور شایع در پلی پپتید های ترشحی که وجود آنها برای سلول تولید کننده آن زیان آوراست دیده می شود،مانند ملیتین که فراوانترین پروتئین درزهرزنبور عسل است.

پردازش مشابهی نیز در انسولین رخ می دهد.

پردازش پروتئولیتیکی پلی پروتئین ها:

برخی پروتئین ها به صورت پلی پروتئین سنتز می شوند،یعنی پلی پپتید طویلی که در آن چند پروتئین کامل به طور متوالی به یکدیگر متصل شده اند.برش پلی پروتئین پروتئین های منفرد را آزاد می کند که ممکن است دارای عملکرد های بسیارمتفاوتی باشند.

مثل پروتئین پرواپیوملانوکورتین.

3-پردازش با تغییرشیمیایی:

ساده ترین نوع تغییرات شیمیایی اضافه شدن یک گروه کوچک(مانند استیل،متیل یا فسفات)به زنجیره جانبی یک اسید آمینه یا به گروه های آمینویا کربوکسیل انتهایی پلی پپتید است.بیش از1500 اسید آمینه تغییر یافته در پروتئین های مختلف ثبت شده است به گونه ای که هریک از تغییرات به صورت بسیار اختصاصی انجام می شوند.

تغییرات شیمیایی اغلب نقش مهمی در تعین فعالیت بیوشیمیایی دقیق پروتئین هدف دارند

تغییرات شیمیایی دارای چندین نقش تنظیمی دیگر نیز می باشند،به ویژه از فسفریلاسیون برای فعالسازی بسیاری از پروتئین های دخیل در انتقال پیام استفاده میشود.

گلیکوزیلاسیون شکل پیچیده تری از تغییرات شیمیایی است وشامل اتصال زنجیره جانبی بزرگ کربوهیدرات به پلی پپتید ها است.

دو نوع گلیکوزیلاسیون وجود دارد:

  1. گلیکوزیلاسیون o-linked :اتصال زنجیره جانبی قند گروه هیدروکسیل اسید آمینه سرین یا ترئونین است.
  2. گلیکوزیلاسیون n-linked:اتصال زنجیره جانبی قند به گروه آمینوی زنجیره جانبی آسپارژین است.

نوع دیگرتغییرات پیچیده شیمیایی اتصال زنجیره های بلند لیپیدها اغلب به اسید آمینه سرین یا سیستئین است.این روند آسیلاسیون نامیده می شود ودر بسیاری از پروتئین هایی که با غشا ارتباط دارند رخ میدهد.

بیوتینیلاسیون یکنوع تغییر شیمیایی است که فراوانی کمتری دارد ودر آن یک مولکول بیوتین به تعداد اندکی آنزیم متصل می شود،این آنزیم ها نقش کربوکسیلاسیون اسیدهای آلی مانند استات وپرو پیونات را بر عهده دارند.

4- اینتئین ها:

آخرین نوع پردازش پس از ترجمه،پیرایش اینتئین ها است.این روند شکل پروتئینی پیرایش اینترون در پیش RNAها می باشد که از آن گسترده تر است.

اینتئین ها قطعاتی پروتئینی هستند که بلا فاصله پس از ترجمه از داخل پروتئین برداشته شده ودو قطعه ی خارجی یا اگزتئین ها به یکدیگر متصل می شوند.

اینتئن ها اکثرا در باکتری ها وآرکئی ها وجود دارند.اما دریوکاریوت های پست تر نیز یافت می شوند،در چند مورد محدود بیش از یک اینتئین در یک پروتئین واحد وجود دارد.

 

تجزیه پروتئین ومسیر Ubiquitination

سلول برای تجزیه پروتئین های خود دو مسیر داخل سلولی وخارج سلولی دارد.

1-مسیر خارج سلولی سیستم هضمی پروتئازها است که پروتئین های موجود در روده را به پلی پپتید ها وپپتید هلی کوچکتر ودر نهایت واحد های آمینو اسیدی می شکندو نیازبه مصرف انرژی ندارد.این پروتئاز ها شامل:تریپسین ،کیموتریپسین،کربوکسی پپتیدازهاو آمینو پپتیدازها هستند.

  1. مسیر داخل سلولی:

دوره زندگی پروتئین های داخل سلولی بسیارکوتاه است.سلول ها چندین مسیرپروتئولیتیک داخل سلولی را برای تجزیه این پروتئین ها وهمچنین پروتئین های دناتوره ویا misfold شده وحتی پروتئین های نرمالی که غلظتشان در سلول افزایش یافته دارند.یک مسیر داخل سلولی آنزیم های لیزوزومی می باشند که با خاصیت اسیدی خود باعث تجزیه این پروتئین ها می شوند.

بهترین مسیر شناخته شده مسیر با واسطه پروتئین یوبی کوئیتین (ubiquitin) میباشد.که خود شامل دو مرحله است ویک کمپلکس سه آنزیمی در آن دخالت میکند.

پروتئین یوبی کوئیتین به عنوان یک پروتئین کوچک (8/5kd) موجود درتمامی سلول های یوکاریوتی دنباله ای است که پروتئین ها را برای تخریب توسط پروتئازوم ها آماده می کندو به عنوان پیام مرگ شناخته شده است.

سه آنزیم در اتصال یوبیکوئیتین به یک پروتئین دخالت دارند:

  1. آنزیم فعال کننده یوبیکوئیتین یا E1
  2. آنزیم کنژوگه کننده یوبیکوئیتین یاE2
  3. آنزیم یوبی کوئیتین لیگاز یاE3

مکانیسم عمل:ابتدایک یوبیکوئیتین از طریق انتهای کربوکسیل به E1 اتصال می یابد.سپس این یوبی کوئیتین فعال شده به یک گروه سولفیدریل در E2 جابه جا می شود.در نهایت E3 انتقال یوبی کوئیتین از E2به پروتئین هدف را کاتالیز می کند.این واکنش ها چندین مرتبه تکرار می شود تا چندین مولکول یوبیکوئیتین به پروتئین هدف متصل می شود ودر نهایت این زنجیره پلی یوبیکوئیتینه شده در اختیار پروتئازوم قرار می گیرد.

پروتئازوم کمپلکس چند زیرواحدی واستوانه ای شکل است. پروتئین هدف تجزیه شده ودر نهایت مولکول های یوبی کوئیتین دست نخورده باقی می مانند.پروتئین ها برای تجزیه باید دارای یک توالی خاص آمینواسیدی باشند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

آلکالین فسفاتاز

نویسنده:
10 آگوست 15

الهام صالحی، رشته علوم آزمایشگاهی

ساختار مولکول ALP

آلکالین فسفاتاز آنزیمی از دسته هیدرولازها می باشد، با نیمه عمر هفت الی ده روز که تولیدش توسط ژن های مختلفی کد می شود. این آنزیم فسفاته به این دلیل آلکالین نام گرفته است که در محیط های قلیایی فعالیتش زیاد می شود. در حدود ۱۶ ایزو آنزیم آلکالبن فسفاتاز تا کنون شناسایی شده است که ایزو آنزیم های استخوانی کبدی روده ای و جفتی از مهمترین آنهاست. بیشترین مقدار پلاسمایی این آنزیم توسط اثر ژن موجود بر روی کروموزوم شماره یک ایجاد می شود که ایزوآنزیم غیر اختصاصی نسجی نام دارد و منشا تولید آن کلیه، کبد و استخوان است. تفاوت ایزوآنزیم های مختلف در زنجیره جانبی کربوهیدراتی آنهاست. سه ژن دیگر بر روی کروموزوم شماره دو قرار دارند. دو ژن مسئول تولید ایزوآنزیم های جفتی و روده ای هستند و ژن سوم مسئول تولید ایزوآنزیم سلول زایا یا شبه جفتی است که ایزوآنزیم اخیر شباهت فیزیکی و آنتی ژنیک زیادی با ایزوآنزیم جفتی دارد.

نقش بیوشیمیایی آلکالین فسفاتاز

آلكالین فسفاتاز عمدتا به غشاي سلولي متصل است. نقش اين آنزيم برداشتن عامل فسفات از استرهاي آلي حاوي فسفات و همچنين تسهيل كننده حركت مواد از غشاي سلولي است. سلول هاي كبدي اين آنزيم را توليد نموده و سپس آنزيم فوق به سطح كاناليكولار سلول هاي مذكور متصل مي شود. استئوبلاست ها ايزوآنزيم استخواني را توليد مي كنند كه مسئول شكستن پیروفسفات (مهاركننده مينراليزاسيون استخواني) است.

سلول هاي روده اي نيز ايزوآنزيم خاص خود را توليد مي كنند كه به دنبال مصرف غذاهاي چرب،  ميزان آن در روده افزايش مي يابد.مكانيسم هاي مختلفي براي رهايي آلكالین فسفاتاز از سلول ها وجود دارد كه منجر به ايجاد سطوح متغيري از اين ماده در پلاسما مي شود.

در آسيب هاي كبدي، سنتز آنزيم زياد شده و اسيدهاي صفراوي قطعاتي از غشاي كاناليكولار سلول ها را همراه با آنزيم هاي متصل به آنها مي شكنند كه منجر به افزايش ميزان آنزيم در پلاسما مي شود. اگر چه در پلاسماي يك فرد طبيعي حضور تنها يك شكل از آنزیم (با منشا كبدي يا استخواني) مورد انتظار است ولي در آسيب هاي صفراوي كبد، محصول طبيعي آنزيم و شكل متصل به ليپوپروتئين های غشا (داراي وزن ملكولي بالا) ديده مي شود. ايزوآنزيم روده اي به مقدار زياد در ترشحات دوازدهه وجود دارد و به دنبال صرف غذا مقادير فراواني از آن وارد مايع لنفاوي مي شود. مقدار چشمگيري از اين ايزو آنزيم به صورت آنتي ژن هاي  ABO به جدار گلبول قرمز متصل مي گردد.  نكته جالب توجه اين كه به دليل تفاوت در ميزان ترشح ايزوآنزيم روده اي در افراد مختلف، ميزان آن در افراد با گروه خوني B و O بالاتر از افراد با گروه خونی  AB و A  است. نكته ي ديگر اينكه زنان باردار داراي گروه خون AB وA  میزان ايزوآنزيم جفتي كمتري نسبت به زنان با گروه هاي گروه خوني  O و  Bدارند.

نيمه عمر ايزوآنزيم هاي آلكالین فسفاتاز با يكديگر متفاوت اند، در نتيجه در موارد افزايش ميزان آنزيم در پلاسما لازم است بدانيم كه كدام ايزوآنزيم افزايش يافته تا بتوانيم ميزان كليرانس آن را بررسي كنيم. نيمه عمر ايزوآنزيم هاي آلكالین فسفاتاز از قرار زير است: ايزو آنزيم روده اي در حد چند دقيقه، استخواني يك روز، كبدي سه روز و جفتي هفت روز.

ميزان آلكالین فسفاتاز توتال در يك فرد طبيعي از يك روز تا روز ديگر به ميزان 5 تا 10 درصد متغير است.(به جز ايزوآنزيم استخواني، که ميزان تغييرات روزانه 20درصد است)

ارزش تشخیصی

تست ALP برای تشخیص بیماری های کبد و استخوان مفید است.در موارد آسیب خفیف سلول کبدی، سطح ALP  ممکن است تنها به طور خفیفی بالا رود. اما در بیماری حاد کبد می تواند به طرز آشکاری افزایش یابد.به محض گذر از مرحله حاد ، سطح سرمی به ناگهان کاهش می یابد.و حال آنکه بیلی روبین سرم بالا باقی خواهد ماند.

برای تعیین اختلال کار کبد تست های آزمایشگاهی متعددی انجام می شود( برای مثال بیلی روبین ، لوسین آمینو پپتیداز(LAP)،۵-نوکلئوتیداز و گاماگلوتامیل ترنس پپتیداز)

در اختلالات استخوانی، سطح ALP  به خاطر فعالیت استئوبلاستی)تولید سلول استخوانی) غیر طبیعی افزایش می یابد.در کودکان یافتن سطوحبالای ALP قبل وطی دوران بلوغ ، به خاطر رشد استخوانی، غیر طبیعی نیست.

ایزو آنزیم های ALP جهت تمایز بین بیماری های کبد و استخوان به کار می رود،ALP1  نشان دهنده بیماری با منشا کبدی و ALP2 با منشا استخوانی است.

اهداف آزمایش فسفاتاز قلیایی :

– تعیین وجود اختلال کبد یا استخوان

– مقایسه نتایج ALP با سایر تست های آزمایشگاهی برای تایید اختلال کبد یا استخوان.

علت درخواست تست

برای غربالگری یا پایش درمان اختلال کبد یا استخوان و نیز به عنوان بخشی از پانل روتین کبد یا وقتی که فرد دارای علائم اختلال کبد یا استخوان است، درخواست می شود.
این تست همچنین ممکن است گاهی برای پایش درمان بیماری پاژه و یا سایر شرایط استخوان ، مانند کمبود ویتامین D مورد استفاده قرار گیرد.

محدوده طبیعی                                                                                                                    مقادیر مرجع بستگی به روش اندازه‌گیری و آزمایش دارد. مقادیر طبیعی در کودکان و زنان باردار بالاتر است. در کودکان معمولاً مقادیر طبیعی ۲ تا ۳ برابر بزرگسالان است و در سنین بلوغ به حداکثر می‌رسد. در طی اپیزودهای بسیار سریع رشد و نمو مقادیر بالاتر از U/L1000 ممکن است طبیعی باشد. مقادیر بالای آلکالن فسفاتاز در دوران کودکی نشان دهنده فعالیت استئوبلاستی و رشد استخوانی است و پس از بلوغ اغلب منشاء آلکالن فسفاتاز، کبدی است. مقادیر طبیعی در بزرگسالان تقریباً U/L 120- 50 است. در دوران بارداری میزان طبیعی تقریباً تا دو برابر این مقدار می‌رسد. مقادیر طبیعی در مردان بالغ اندکی بالاتر از زنان است. پس از یائسگی مقادیر طبیعی برابر یا بیشتر از مردان می‌گردد.

علل افزایش آلکالین فسفاتاز|پرخوني كبد يا كلستاز، هپاتيت، كبد چرب ، بدخيمي هاي كبد، پانكراتيت انسدادي، منونوكلئوزعفوني، بیماری های انگلی، آسيب هاي حاد نسج قلب و ريه مانند انفاركتوس ميوكارد و ريه ، نارسايي احتقاني قلب، بيماري هاي استئوبلاستيك استخوان، بيماري پاژه، ريكتز، شكستگي هاي در حال بهبودي يا درمان، كمبود ويتامين D ،استئوپورز، متاستاز استخواني، كانسر پروستات ، سمينوماي بيضه، پركاري قشر آدرنال، هيپرتيروئيدي ، هيپرپاراتيروئيدي، ميلوماي متعدد، پلي سيتمي ورا، ميلوفيبروز، واكنش لوكموئيد، لنفوم هوجكين، بدخيمي هاي ژنيكولوژيك، آميلوئيدوز، ساركوئيدوز، نسج گرانولاسيون، بيماري هاي التهابي روده، سپسيس و آرتريتروماتوئيد و …

علل کاهش آلکالین فسفاتاز|كمبود روي، ويتامين C ، B6 و اسيد فوليك ، كمبود فسفر، كم كاري تيروئيد و پارا تيروئيد، افزايش مصرف ويتامينD،  بيماري سلياك، آنمي بدخيم، سوء تغذيه يا مصرف اندك پروتئين (كمبود توليد اسيد معده ( و كمبود ايزوآنزيم لكوسيتي در لوسمي ميلوسيتي مزمن(CML)، تجويز استروئيد ها، داروهاي كاهنده چربي خون و هيپر اليمنتاسيون

موارد افزایش یا کاهش کاذب:

  • مصرف داروهایی از قبیل: قرص های ضد بارداری(OCP)، آلوپورینول، آنتی بیوتیک ها، آزاتیوپرین، ایندومتاسین، ایزونیازید، متوتروکسات، متیل دوپا، نیکوتینیک اسید، فنوتیازین، وراپامیل،کلشی سین، پروبنسید و داروهای  ضد تشنج از جمله فنی توئین (افزایش)
  • مشتقات آرسنیک، سیانید ها، فلورایدها، نیتروفورانتوئین، اگزالات ها، نمک های روی (کاهش)
  • انتقال خون و احیای قلبي- ريوي (کاهش)
  • استعمال سیگار و دخانیات (افزایش تا حدود10%)
  • یائسگی (افزایش)
  • بارداری (افزایش تا 3-2 برابر حد طبیعی)
  • ضد انعقاد ها مانند سيترات ،  EDTAو اگزالات (کاهش)
  • تجويز داخل وريدي آلبومين (افزایش)
  • نگهداري نمونه ها (افزایش)
  • نکته ی مهم: مقدار آلكالین فسفاتاز وابسته به سن و جنس افراد است به طوري كه سطح اين آنزيم در دهه اول زندگي افزايش مي يابد و 3-4 برابر ميزان آن در افراد بالغ طبيعي مي رسد. اين مقدار تا 20 سالگي كاهش پيدا كرده و در سن 50 سالگي، ميزان آنزيم در زنان و مردان يكسان مي شود.

روش های اندازه گیری:

  1. استفاده از نيتروفنيل فسفات به عنوان سوبسترا در PH قلیایی (روش مرجع)
  2.  استفاده از حرارت( ایزوآنزیم جفتی پایدارترین و ایزوآنزیم استخوانی حساس ترین ایزو آنزیم نسبت به حرارت هستند.)
  3.  آزمون هاي مهاري مثل مهار با فنیل آلانین(مهار ایزوآنزیم های جفتی و روده ای) یا لوامیزول(مهار ایزوآنزیم های استخوانی و کبدی)
  4.  الكتروفورز (استات سلولز ، ژل آگارز و ژل پلی آکریل آمید)
  5.  روش هاي ايمونواسي

نکته: الكتروفورز با قدرت تفكيك بالا با استفاده از ژل پلي آكريل آميد، توانايي جداسازي باندهاي مختلف ايزوآنزيم هاي آلكالین فسفاتاز را دارد و دقیق ترین روش محسوب می شود.

واحد Svedberg

نویسنده:
10 آگوست 15

نگین شریفی، دانشجوی رشته ی پزشکی

واحد Svedberg یک واحد غیر SI برای ته نشین شدن می باشد. سرعت ته نشین شدن برای یک ذره با سایز و شکل معین مشخص می کند که آن ذره با چه سرعتی ته نشین می شوند. سابقا سرعتی که در ان مولکولی در اثر نیروی سانتریفیوژ در ته لوله آزمایش رسوب می کرد ، به عنوان سرعت ته نشین شدن در نظرگرفته می شد. Svedberg از نظر فنی معیاری برای اندازه گیری زمان است و مقدار عددی معادل 10−13 ثانیه تعریف شده است.

واحد Svedberg  میزان سایز ذره  را بر اساس سرعت حرکت آن در لوله آزمایشگاه و تحت  نیروی بالای گرانش بدست می دهد. این واحد نباید با واحد Sievert  در سیستم SI و یا واحد Sverdrup  در سیستم غیر SI اشتباه گرفته شود.

نامگذاری

به خاطر فعالیتهای او بر روی کلوئیدها و ابداع روش التراسانتریفیوژ می باشد. 50S بخش بزرگتر تشکیل دهنده ریبوزوم نامگذاری این واحد به افتخار SwedishchemistTheodor Svedberg  ، برنده جایزه نوبل شیمی در سال 1926 و 70S در پروکاریوتهاست. این بخش محل مهارکننده در مقابل آنتی بیوتیکهایی مانند ماکرولیدها و کلرامفنیکل و کلیندامایسین و پلوروموتیلین هاست. این بخش شامل 5S RNAریبوزومی و23S  RNA ریبوزومی است.

فاکتورهای تاثیرگذار

ضریب Svedberg یک واحد غیرخطی است. جرم، چگالی و شکل یک ذره تعیین کننده واحد S می باشد. این واحد به نیروهای بازدارنده حرکت ذره بستگی دارد که آن هم متاثر از میانگین ناحیه برش عرضی ذره  می باشد. ضریب ته نشین شدن نسبت سرعت یک جسم در حال سانتریفیوژ به شتاب آن جسم در واحدهای قابل قیاس می باشد. ذره A با ضریب ته نشینی 26 S (26×10−13 s) با سرعت 26 میکرومتر بر ثانیه تحت تاثیر شتابی معادل یک میلیون جاذبه است. شتاب سانتریفیوژی تحت عنوان rω2  عنوان میشود; جایی که  معادل فاصله شعاعی از محور چرخش و ω  سرعت زاویه ای در زاویه مرکزی قوس دایره بر ثانیه می باشد.

ذرات سنگین تر تمایل بیشتری برای ته نشین شدن سریع تر دارند در نتیجه ارزش Svedberg  بالاتری دارند.توجه داشته باشید که واحد Svedberg   واحدهای افزاینده مستقیم نیستند تا وقتی که سرعت ته نشین شدن را مشخص می کنند و نه وزن را.

کاربرد

به طور کلی، همه ضرایب ته نشین شدن در واحدهای Svedberg ظاهر می شود.

Svedberg سابقا مهم ترین معیار برای تمایز بین ریبوزوم ها بود. ریبوزوم ها از دو کمپلکس سابیونیت تشکیل شده اند، هر کدام از آنها شامل rRNA  و ساختارهای پروتیینی می باشند.در پروکاریوتها (باکتری)، سابیونیتها به خاطر سایزشان در واحدهای Svedberg ، 30S و 50S نامیده شده اند. این سابیونیتها از سه فرم مختلف rRNA شامل 16S, 23S و 5S تشکیل شده اند.

برای ریبوزومهای باکتریایی ، التراسانتریفیوژ ریبوزومهای70S خالصی  را بدست می دهد که به خوبی سابیونیتهای ریبوزومی تفکیک شده ، سابیونیت بزرگتر(50S) و سابیونیت کوچکتر(30S)  می باشند. درون سلولها به صورت طبیعی ریبوزومها به صورت مخلوطی از سابیونیتهای متصل و جدا می باشند. بزرگترین ذرات ( ریبوزومهای کامل) نزدیک ته لوله آزمایش رسوب میکنن  درحالیکه  ذرات کوچکتر ( سابیونیتهای جدای 50S و (30S در قسمتهای بالایی حضور دارند.

مولکولtRNA

نویسنده:
10 آگوست 15

حسین احدی 

 

هر مولکولtRNA تقریبا از 75 نوکلئوتید تشکیل شده است.
تاکنون توالی چند صد tRNA مربوط به جانداران مختلف تعیین شده است.طبق این تحقیقات هر مولکول tRNA داری 73 تا 93 نوکلئوتید میباشد.گرچه توالی دقیق نوکلئوتید های tRNA متفاوت است ولی جایگاه های خاصی در کلیه مولکول های tRNA به توالی حفظ شده اند.برای مثال انتهای 3کلیه tRNAها به توالی CCA ختم می شود و انتهای 5 این مولکول ها شامل یک گروه منوفسفات است که اغلب G می باشد.

یکی از ویژگی های انواع tRNA وجودمقادیر زیاد بازهای غیرعادی در آنها است.منظور از کلمه غیرعادی بازهایی بجزA،G،CیاU است.بسیاری از بازهای غیرعادی تنها بواسطه وجود یک یا چند گروه متیل با بازهای عادی تفاوت دارند.پس از ایجاد پیوندهای فسفودی استر بین نوکلئوتیدها،آنزیمهای اختصاصی گروه های متیل به آنها اضافه می کنند.با وجود اینکه عمل اکثر بازهای غیرعادی تاکنون شناسایی نشده است،گفته می شود که بعضی از آنها دارای عمل تنظیمی مهمی در tRNA هستند.

ساختمان 6 نوکلئوتید تغییریافته که در tRNA آلانین مخمر و سایر tRNAها یافت می شود:

نمایش مولکول های tRNA به صورت برگ شبدری:
اگرچه مولکول های tRNA تک رشته ای هستند ولی بیشتر بازهای موجود در آنها با پیوند هیدروژنی به یکدیگر متصل شده اند.در نواحی مکمل در اثر تاخوردگی های سنجاق سری،بازهای موجود در یک رشته کنار هم قرار میگیرند و ساختمان مارپیچ مضاعف را پدید می آورند.نوکلئوتیدهایی که مکمل نیستند جهت واکنش با مولکول های دیگر در حین پروتئین سازی شرکت می کنند.هر برگ شبدری حاوی چهار ساقه که از طریق پیوند هیدروژنی به هم وصل شده اند.

چند نکته در مورد ساختار برگ شبدری:
-انتهای 3 مولکول tRNA دارای توالی CCA بوده و اسیدآمینه به نوکلئوتید A انتهای 3 متصل می شود.

-به هنگام حرکت از 3 به طرف 5،اولین حلقه مولکول tRNA به احتمال زیاد برای اتصال این مولکول به سطح ریبوزوم می باشد.( حاوی 7 نوکلئوتید)

-بعد از حلقه اول حلقه دوم قرار دارد که به آن حلقه اضافی یا متغیر هم گفته می شود.

-حلقه سوم آنتی کدون را داراست که سه باز آنتی کدون با سه باز کدون بر روی mRNA جفت می شوند.(حاوی 7 نوکلئوتید)

-حلقه چهارم یا D دارای باز تغییریافته ای به نام هیدرویوراسیل می باشد.(حاوی 8 تا 12 نوکلئوتید)

-تقریبا نوکلوتیدهایی که در tRNAهای مختلف یکسان اند،در نواحی فاقد پیوند هیدروژنی یافت می شوند.

ساختمان سه بعدی tRNA فنیل آلانین مخمر:

کشف طرح برگ شبدری به تنهایی چگونگی آرایش فضایی حلقه های مختلف tRNA را در فضا نشان نمی دهد.تنها با بررسی بلورهای آنها به کمک تفرق اشعه X می توان آرایش فضایی این مولکول را نشان داد.خوشبختانه بلورهای بسیار خوبی که از tRNA فنیل آلانین مخمر توسط چند آزمایشگاه تهیه شد،ساختمان سه بعدی مولکول فوق را در حد اتمی نشان داد و تمامی ساقه های مارپیچ مضاعفی که در مدل tRNA فنیل آلانین پیش بینی شده بود مشاهده گردید.

علاوه بر پیوندهای هیدروژنی که سبب جفت شدن بازها درساقه ها می شوند،پیوندهای هیدروژنی دیگری وجود دارند که سبب تاخوردگی ساختمان برگ شبدری بر روی خود و به وجود آوردن ساختمان سوم مولکول به شکل L می شوند.

طراحی پرایمر

نویسنده:
10 آگوست 15

علیرضا مبهوت، رشته پزشکی

Oligonucleotide ها که غالباً پرایمر خوانده می­شوند نوکلوئیک اسیدهای کوتاه و تک رشته­ای هستند که از DNA و RNA به منظور اتصال به رشته مکمل خود سنتز می­شوند. پرایمرها یک مکان هدف دارند که آن مکان به عنوان نقطه آغاز پلیمراز عمل کرده و پلیمراز آن نقطه را شناسایی کرده و با استفاده از قطعات DNA به گسترش زنجیره می­پردازد.

DNA شامل دو رشته استاندارد می­باشد که یکی از آنها sense و دیگری anti sense نامیده می­شود. این دو رشته مکمل یکدیگرند. در طول PCR باندهای هیدروژنی شکسته می­شوند و دو رشته از هم جدا می­شوند. این عمل به پرایمر اجازه می­دهد تا به منطقه هدف DNA متصل شود. یک پرایمر به رشته استاندارد sense متصل می­شود و پرایمر دیگر به رشته anti sense اتصال می­یابد.

وقتی که پرایمرها برای PCR طراحی می­شوند باید یک سری ملاحضات در نظر گرفته شود از جمله: تعداد پرایمرهای مورد نیاز، طول پرایمرها، انتهای 3’ و 5’، جهش در پرایمر، دمای ذوب پرایمر، تعداد نوکلئوتیدهای G-C و فاصله میان رفت و برگشت پرایمرها.

بيوانفورماتيك روشي علمي است که  تكنولوژي  اطلاعات  را  در  جهت  سازمان دهي،  تحليل  و  تعميم  اطلاعات  زيستي در راستاي  پاسخ  به مجموعه اي  از سؤالات  زيستي  بكار  مي گيرد. بيوانفورماتيك  همچنين  شامل  جمع آوري،  سازماندهي، ذخيره سازي و بازيافت  اطلاعات  زيستي  از  بانكهاي  اطلاعاتي  است . با  توجه  به  اينکه  انتخاب  و  طراحي  پرايمر  مناسب براي PCR، oligo hybridization و DNA sequencing ضروري  مي باشد،  برنامه هاي  بيوانفورماتيك  گوناگوني  جهت  طراحي جفت پرايمر از توالي هاي ژنتيكي وجود دارد با اين وجود در زمان يك آزمايش مهم PCR معمولا استفاده از بر نامه هاي مختلف  وکليه  حواس  و  تجربيات  آزمايشگاهي جهت  مقايسه  و  انتخاب بهترين پرايمر ارزش صرف وقت را دارد.

نرم افزارهاي طراحي پرايمر :

برنامه هاي متعدد متفاوتي امروزه براي طراحي پرايمر در دسترس مي باشد . نرم افزارهاي با استفاده آزاد، در اينترنت قابل دسترسي مي باشند و تعداد زيادي از سايتهاي دانشگاههاي مختلف وجود دارد که مي­توان با وارد شدن به آنها اقدام به آناليز تواليهاي پروتئيني و اسيد نوکلوئيكي نمود. اين نرم افزارها پكيجي هستند که شامل آناليز هاي DNA و پروتئين، تعيين ساختار دوم پروتئين ها، طراحي پرايمر، مدلسازي مولكولي، طراحي استراتژي هاي کلونينگ، ترسيم پلاسميد و آناليز آنزيمهاي محدود کننده مي باشد.

راهنماي طراحي و استفاده از پرايمر :

DNA الگووپرايمرها بايد با جزئيات بيشتري مورد نظر قرار بگيرند. کارآمدي وحساسيت PCR  بطور قابل ملاحظه اي به کارآيي پرايمر ها وابسته است.  توانايي استفاده از يك اليگونوکلئوتيد بعنوان پرايمر به چندين عامل بستگي دارد که عبارتند از: 1)  حرکت شناسي اتصال و جداشدن  primer-template در درجه حرارت annealing و extension، 2) اتصال ناجور از نظر پايداري و مكان اتصال نوکلئوتيدها، 3) ميزان کارآيي پليمراز در تشخيص و تصحيح اتصالات ناجور در دو رشته DNA. شايد مهمترين پارامتر موفقيتPCR  طراحي پرايمر باشد. در شرايط مطلوب، طراحي ضعيف پرايمر ميتواند منجر به عدم کارکرد PCR شود. توالي پرايمر چند چيز از جمله طول محصول، melting temperature و محصول نهايي را تعيين ميكند. طراحي بد پرايمر مي تواند منجر به توليدکم و يا عدم توليد محصول مطلوب، توليد محصولات غير اختصاصي و يا تشكيل primer-dimer شود که با توليد محصول اصلي رقابت کرده و توليد آنرا سرکوب مي نمايد. توالي پرايمرهاي استفاده شده مي تواند تاثير بسزايي درحساسيت و اختصاصي عمل آردن واکنش داشته باشد. در زمان انتخاب پرايمرها بايد رهنمونهاي زير مد نظر قرار گيرد:

 

طول پرايمر:

از آنجايي که اختصاصي عمل کردن و، دما و زمان annealing هر دو تا حدي وابسته به طول پرايمر است، اين فاکتور براي PCR موفق نقطه بحراني محسوب ميشود. جهت مطالعات معمول پرايمرهاي داراي طول 30- 18 نوکلئوتيد مناسبترين هستند.  پرايمر بايد داراي حداقل ١٨ نوکلئوتيد جهت جلوگيري از مشكلات زمان هيبريد شدن باشد. همچنين بايد از تواليهاي بلند نوکلئوتيد بويژه C یا G به تعداد چهار عدد يا بيشتر خودداري نمود.

نقطه ذوب (Tm):

بهترين بازه دماي ذوبOC  58-52 مي باشد که عموما براي بدست آوردن بهترين محصول دماي پايين تر از اين محدوده دمايي مناسب نمي باشد. در عين حال بايد از طراحي پرايمرهايي با دماي ذوب بالاتر از  65OC نيز بخاطر پتانسيل secondary annealing اجتناب شود. به همين علت در پروسه تعيين سكانس نوکلئوتيدها در واکنش sequencing، دماي annealing و extension، 60°C پيشنهاد ميشود. محاسبه حدود تقريبي کاربردي دماي واسرشتي از فرمول Wallace، Tm = 2(A+T) + 4(G+C) (عموما براي 30-18 نوآلئوتيد قابل استفاده مي باشد) محاسبه  مي شود. که با استفاده از دماهاي حول وحوش دماي محاسبه شده، دماي مناسب تخمين زده ميشود.

تعداد نوآلئوتيدهاي G ، C(موثر بر  Ta و Tm):

پرايمرها بايد داراي محتواي GC بين 60-45 درصد باشند. براي پرايمرهايي با محتواي GC  کمتر از ٥٠ % ضروري است داراي تعداد بازهاي بيشتر از ١٨ باشند تا دماي ذوب بالاي حداقل ممكن يعني 50°C قرار گيرد. محتواي GC، دماي ذوب و دماي هم سرشته سازي پرايمرها کاملا بهم وابسته اند.

توالي 3′-End :

بدرستي مشخص است که وضعيت انتهاي 3′ پرايمر براي کنترل اشتباه اوليه بسيارحياتي است. پرايمرها بايد در انتهاي 5′ نسبت به انتهاي 3′ خود چسبنده تر باشند. يك انتهاي چسبنده 3′ با تعداد بالاي GC  نشان دهنده اينست که پرايمر مي تواند به DNA الگو بطور مستحكم بچسبد. اما با در نظر گرفتن اين شرط وجود  Gو C در انتهاي 3′  مطلوب است. اين گيره GC از ايجاد باندهاي ثانويه قلابي جلوگيري ميكند. رهنمود عملي اينست که از ميان سه نوآلئوتيد انتهاي’3 دو نوکلئوتيد G یا  C مي تواند مناسب باشد.

دايمرها و شروع اشتباه علت ايجاد نتايج گمراه کننده:

پرايمرها نبايد داراي بازهاي مكمل يكديگر باشند و همچنين نبايد ساختارهاي سنجاقي شكل ايجاد کنند. اگر اين ساختارها وجود داشته باشند يك پرايمر روي خود تاخورده و از ايجاد محصول جلوگيري ميكند . سنجاقهايي که در  کمتراز 50°C شكل مي گيرند مشكل محسوب نمي شوند. ضمنا پرايمرها نبايستي شامل تواليهاي نوکلئوتيدي باشند که باعث اتصال با خود پرايمر ويا پرايمر ديگر شوند. (تشكيل پرايمردايمر).

اختصاصي بودن:

همان گونه که ذکر گرديد اختصاصي بودن واکنش تا حدي به طول پرايمر وابسته است. بديهي است که پرايمري با 24 نوکلئوتيد از پرايمري با ١۵ نوکلئوتيد اختصاصي تر عمل مي نمايد. همچنين پرايمر ها بايد طوري انتخاب شوند که در روي  DNA الگو تنها يك مكان براي اتصال داشته باشند. طراحي پرايمري با تكرر زياد تواليها منجر به ايجاد اسميري از محصولات مختلف مي شود.  بنابراين يك جفت پرايمر مناسب بايد تنها ايجاد يك باند نهايي نمايد.

پرايمرهاي Degenerate:

پرايمرهاي  Degenerate که مبتني برتوالي اسيدهاي آمينه هستند و منطقه خاصي را مي پوشانند براي جستجوي خانواده­هاي ژني و يا شناسايي ويروسهاي جديد هم خانواده و هم جنس استفاده ميشوند.

توالي پرايمر مكمل:

تواليهاي پرايمرها را بايد طوري طراحي کرد که حداکثر واجد ٣ جفت باز همولوگ در توالي خودباشند. در صورت مكمل بودن بازهاي مياني دو پرايمر با يكديگر امكان اتصال اين پرايمرها وجود دارد. و اگر اين همانندي باز ها در انتهاي 3′ باشد احتمال ايجاد پرايمر دايمر وجود دارد.

پيشنهادات ديگر:

غلظت پرايمر موجود در واکنش بايد بين 0.1 و 0.5 ميكروليتر باشد. در صورت امكان توسط جستجوي کامپيوتري بايد مشخص نمود که پرايمر و بخصوص 10-8 باز اوليه آن با انتهاي 3′ وکتور و يا  DNA insert همخواني دارد. Inosine نبايد در توالي پرايمر وجود داشته باشد توصيه مي گردد در صورتي که استفاده از پرايمرهاي منتشر شده مورد نظر است، حتما قبل از طراحي و سفارش ساخت با استفاده از برنامه Blast N بانكهاي ژني را جستجو نمود تا از کيفيت پرايمر طراحي شده و عدم مشابهت آن با ژنوم ميزبان اطمينان حاصل شود، ضمن اينكه امكان وارد نمودن نوکلئوتيدهاي دژنره جهت پوشش تمام عيار DNA  هدف امكان پذير مي باشد.

منابع:

-Binas M (2000). Designing PCR primers on the web. Biotechniques 29: 988-990.[Pubmed]

-Dieffenbach CW, Lowe TMJ, Dveksler GS (1995). General Concepts for PCR Primer Design. In: PCR Primer, A Laboratory Manual, Dieffenbach CW, Dveksler GS Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 133-155.

-Erlich HA, Gelfand D, Sninsky JJ (1991). Recent advances in the polymerase chain reaction. Science 252: 1643-1651. [Pubmed]

-Lowe T, Sharefkin J, Yang SQ, Dieffenbach CW (1990). A computer program for selection of oligonucleotide primers for polymerase chain reaction. Nucleic Acids Res. 18: 1757-1761. [Pubmed]

 

طبقه بندی آنزیم ها

نویسنده:
10 آگوست 15

مهسا سپه وندی، رشته پزشکی

آنزیم ها رابر اساس نوع واکنش طبقه بندی می کنند.نام رایج اکثر آنزیم ها نیز معرف واکنشی است که کاتالیز می کنند، به علاوه پسوند –از ، مثلا دهیدروژناز ها اتم های هیدروژن را بر می دارند، پروتئازها پروتئین ها را هیدرولیز می کنند، و ایزومرازها اشکال فضایی هندسی را باز ارایی می کنند، اسامی تغییر دهنده دیگری نیز ممکن است پیش از نام بیایند که نشانگرسوبسترا (مثل گزانتین اکسیداز)، منبع آنزیم ( مثل ریبونوکلئاز لوزالمعدی)، تنظیم آن (مثل لیپاز حساس به هورمون)، یا خصیصه ای از مکانیسم اثر آن (سیستئین پروتئاز) هستند. هنگام لزوم برای افتراق بین اشکال متعدد آنزیم ها از الفبا یا شماره گذاری آن ها استفاده می شود.

اتحادیه بین المللی بیوشیمیست ها (International Union of Biochemists) برای رفع ابهامات سیستمی پیچیده اما شفاف را برای نامیدن آنزیم ها ابداع کرد. هر آنزیم در سیستم IUB  (International Union of Biochemists) نام و شماره منحصر به فردی دارد که نشانگر نوع واکنش کاتالیز شونده  و سوبسترا های دخیل در آن است.بر این اساس آنزیم ها را به شش دسته تقسیم کرده اند:

 

Class 1

اکسیدوردوکتازها(oxidoreductase)

واکنش های اکسیداسیون و احیا را کاتالیز می کنند و شامل:

اکسیدازها : اکسیژن را به عنوان دریافت کننده الکترون به کار می برند اما اکسیژن را به مولکول سوبسترا اضافه نمی کنند.

دهیدروژنازها:از مولکول های دیگری به غیر از اکسیژن(مانند NAD) به عنوان دریافت کننده الکترون استفاده می کنند.

اکسیژناز ها: مستقیما اکسیژن را به سوبسترا ها اضافه می کنند.

پراکسیداز ها: پراکسید هیدروژن را به عنوان دریافت کننده الکترون به کار می برند.

 

CLASS 2

ترانسفراز ها (Transfrase)

انتقال اجزایی همچون گلیکوزیل، متیل و فسفریل را کاتالیز می کند و شامل:

متیل ترانسفراز ها : واحد های یک کربنه را بین سوبسترا ها منتقل می کنند.

آمینو ترانسفراز ها: NH2 را از یک اسید امینه به یک کتواسید منتقل می کند.

کیناز ها : فسفات را از ATP  به یک سوبسترا منتقل می کنند.

فسفریلازها: PO3  را از یک فسفات غیر الی به یک سوبسترا منتقل می کنند.

 

CLASS 3

هیدرولاز ها(Hydrolase)

تجزیه هیدرولیزی پیوند های C-C , C-O  , C-N  و سایرین را کاتالیز می کند و شامل:

فسفاتاز ها : سبب  حذف فسفات از یک سوبسترا می شوند.

فسفودی استراز ها : سبب شکست پیوند های فسفودی استر در اسید های نوکلئیک می شوند.

پروتئاز ها : سبب شکست پیوند آمیدی در پروتئین ها می شوند.

 

CLASS 4

لیاز ها(Lyase)

تجزیه ی C-C  , , C-O C-N و سایر پیوند ها را با حذف اتم و به جای گذاشتن پیوند دو گانه کاتالیز می کنند و شامل:

دکربوکسیلاز ها :در اثر واکنش های حذفی سبب تولید CO2  می شوند.

آلدولولاز: در اثر واکنش های حذفی سبب تولید آلدئید ها می شوند.

سنتتاز: دو مولکول را بدون دخالت ATP به یکدیگر متصل می کنند.

 

CLASS 5

ایزومراز ها(Isomerse)

تغییرات هندسی و ساختمانی درون یک مولکول واحد را کاتالیز می کنند و شامل :

راسمازها : سبب تبدیل ایزومر های D  و L به یک دیگر می شوند.

موتاز ها: سبب جا به جایی گروه ها در بین اتم های یک مولکول می شوند.

 

CLASS 6

لیگاز ها(Lygase)

واکنش به هم پیوستن مولکول به همراه هیدرولیز ATP  را کاتالیز می کند  و شامل:

کربوکسیلاز ها:CO2  را به عنوان سوبسترا به کار می برند

سنتتاز ها: با واسطه ATP. سبب اتصال دو مولکول می شوند.