سلول و بافت

پيكر همه جانوران از سلول ساخته شده است. اساس ساختماني همه سلولها نيز مشابه است. به اين ترتيب كه هر سلول از غشا و هسته و سيتوپلاسم تشكيل شده است. درون سيتوپلاسم اندامكهايي وجود دارد كه عبارتنداز: ميتوكندري، دانه­هاي گرد يا ميله­اي با غشا دو لايه كه لايه داخلي داراي فرورفته‎گيهايي است. ميتوكندري محل تنفس سلولي و توليد انرژي مي­­باشد. واكوئلها حاوي مايعاتي به نام شيره سلولي هستند. وظيفه آنها، تنظيم مقدار آب سلول، ذخيره كردن بعضي مواد، شركت در گوارش و دفع مواد در بعضي از سلولها مي­باشد.

 شبكه آندوپلاسمي

عمل شبكه آندوپلاسمي، نقل وانتقال مواد در داخل سلول بين هسته و سيتوپلاسم است و از مجموعه مجراها و حفرات درون سيتوپلاسم تشكيل شده­اند. بر روي ديواره بخشي از آنها دانه­هاي ريوزوم قرار دارد.

 دستگاه گلژي

دستگاه گلژي كيسه­هاي پهني است كه روي هم قرار دارند و در سلولهاي ترشحي بيشتر هستند. عمل دستگاه گلژي، نگهداري و ترشح مواد مي­باشد.

هسته

هسته، اغلب كروي است و در مركز سلول قرار دارد. هسته را غشاي دو جداره احاطه كرده است. درون هسته، شيره هسته وجود دارد. درون شيره هسته، شبكه كروموزوم وجود دارد كه به هنگام تغذيه سلولي به صورت كروموزومها نمايان مي­شود.

  غشاي سلول

پرده­اي در اطراف همه سلولها قرار گرفته. غشاي پلاسمايي از ملكولهاي چربي و پروتئين ساخته شده است، در لابه­لاي مولكولهاي پروتين به صورت نامنظم قرار دارد.

مولكولهاي چربي از فسفو ليپيد و در دو لايه قرار دارد و بين آنها پيوند شيميايي وجود ندارد. در ساختمان غشاي مولكولهاي هيدرات كربن هم وجود دارد. سلولها براي زنده ماندن بايد موادي را از محيط بگيرند. در همين  حال مي­بايست مواد زائد را از خود دور كنند. براي درك بهتر اينكه ملولهاي مواد، چگونه از غشاي سلولي مي­گذرند. بايد اطلاعاتي درباره رفتار ملكولها و حركات آنها داشته باشيم.

مولكولها هميشه در حال حركت هستند، جنبش مولكولها در جامدات كم، اما در مايعات و گازها زياد است. مولكولها به طور اتفاقي به هر طرف مي­روند. يعني به طور مستقيم به حركت خود ادامه مي­دهند، مگر اينكه در مسير خود به مولكولهاي ديگر برخورد كنند. اين رفتار در محيطهاي گاز و يا مايع باعث گسترش تدريجي آنها مي‎شود تا سرانجام در محيطهاي بسته و معين به حالت يكنواخت و معيني برسند.

 انتشار

به پراكندگي تدريجي مولكولهاي يك ماده را انتشار ساده مي­گويند. انتشار ملكولها سرانجام به حالت تعادل مي­رسد. مرحله تعادل وقتي است كه مولكولها به طور يكنواخت در محيط پراكنده شوند.

آيا مولكولها مي­توانند از پرده‎ها عبور كنند. پاسخ به اين سؤال، به پرده، قطر منافذ آن و نوع مولكولها بستگي دارد. اگر ماده­اي از درون يك پرده بگذرد، آن پرده را نسبت به آن ماده نفوذ پذير مي­گويند.

يك ظرفي را كه با پرده­اي با سوراخهاي ريز نسبت به آب تراوا است مي­پوشانيم حال درون آن مايع رنگي مي­ريزيم و در ظرف آبي قرار مي­دهيم. مشاهده مي­كنيم كه آب درون ظزف بالا مي­رود. اما مولكولهاي محلول از آن سوراخها عبور نمي­كنند. به حركت آب از درون پرده نيمه تراوا اسمز مي­گويند.

اسمز حالت خاصي از انتشار است. هر جا غلظت محلول بيشتر شود، آب بيشتري جذب خواهد كرد. اينگونه جذب آب را فشار اسمزي يا غيروي اسمزي مي‎گويند. موادي چون آب و يون كلرويون پتاسيم كه در پرده محلول نيستند به آساني از غشا عبور مي‎كنند. در اين مورد فرض بر اين است كه سوراخهاي ريزي در غشاي سلول وجود دارد كه حتي با ميكروسكوپهاي الكتروني قابل مشاهده نيست و مولكولهاي آب ميتوانند مستقيماً از آنجا عبور كنند.

  نكاتي مهم درباره انتشار

هر مولکول يا يون حركتي كاملاً اتفاقي دارد و اين وضع، ربطي به جهت انتشار ندارد. در يك محلول انتشار هر نوع ماده، مستقل ار انتشار مواد ديگر است. سرعت انتشار به عواملي از قبيل: قطر ذرات، دما، بار الكتريكي ذرات و تفاوت غلظت دو محيط بستگي دارد. علاوه بر انتشار ساده و اسمز، دو حركت ديگر از خلال غشا تشخيص داده مي­شود. كه به انتشار تسهيل داده شده و انتقال فعال مرسومند. در اين دو نوع حركت انتشار، مولكولهايي به نام ناقل در غشا وجود دارد كه از جنس پروتئين است. اين مولکولها در يك سمت غشا با ماده عبوري تركيب مي­شوند و در سمت ديگر از آن جدا مي­شوند.

در مقايسه انتشار ساده با انتشار تسهيل شده و انتقال فعال، مشاهده مي‎شود كه ماده­اي در انتشار ساده از منطقه پر تراكم به منطقه كم تراكم انتقال داده مي­شود تا غلظت مساوي بين دو طرف پرده حاصل آيد.

در انتشار تسهيل داده شده، ماده از منطقه پر تراكم به منطقه كم تراكم مي‎رود، اما انتقال به وسيله مولكول ناقل صورت مي­گيرد. در انتقال فعال، مولكولهاي ناقل با صرف انرژي بعضي مواد را از بيرون سلول كه غلظت آن كمتر است به درون سلول كه غلظت آن بيشتر انتقال مي­دهد.

سلولهاي ريشه گياه، يونها را از آب درون خاك جذب مي­كنند. اما اغلب غلظت اين يونها در داخل سلول بيشتر از غلظت آنها در خارج از سلولهاست. در سلول بعضي از جانداران دريايي، ممكن است غلظت يون بيشتر از غلظت آن در دريا باشد. با اين حال همين سلولها يون را از آب تهيه مي­كنند. بعضي از سلولها مثل آميد، مي‎توانند مولكولهاي بزرگ و حتي ذرات موادي را كه از غشاي آنها قابل عبور نيستند، جذب كنند. اين عمل سلول آندوسيتوز نام دارد. در هنگام عمل آندوسيتوز در غشاي پلاسمايي، فرورفتگيهايي پديد مي‎آيد و كيسه كوچكي به دور ذره غذايي پديد مي‎­آيد. سپس لبه­هاي كيسه به هم نزديك مي‎شوند، مي‎­چسبند، سپس در آن قسمت سلول واكوئل پديد مي‎آيد كه ذره غذايي در درونش قرار دارد. آنگاه با آنزيمهاي درون واكوئل، گوارش غذا آغاز مي­شود.

  اگزوسيتوز

بسياري از سلولها، مولكولهاي پروتئيني مي‎سازند كه از سلول خارج مي‎شوند، اين مولكولها در دستكاه گلژي بسته بندي مي‎شوند. بسته به سوي غشاي پلاسمايي به حركت درمي‎آيد. غشاها با هم مي­آميزند و دهانه­اي به سمت خارج باز مي‎شود تا مواد ساخته شده، خارج شوند. اين عمل سلول اگزوسيتوز نام درد.

  سازمان پر سلولي

در جانوران تك سلولي، كليه اعمال حياتي، توسط همان يك سلول انجام مي‎گيرد. اما در جانوران پر سلولي، تقسيم كار وجود دارد و هر كدام از سلولها براي وظيفه خاصي، تخصص مي­يابند. مانند عمل تغذيه در لوله گوارش، تنفس و انتقال مواد در دستگاه گردش خون.

 بافتها

بافتهاي بدن را مي­توان به 4 گروه اصلي، پوششي، پيوندي، ماهيچه‎اي و عصبي، تقسيم كرد.

 بافت پوششي

اين بافت، سطح خارجي بدن و سطح داخلي اندامها و حفره­هاي درون بدن را مي‎پوشاند. سلولهاي بافت پوششي بسيار منتشره هستند. بافت پوششي كه سطح بدن را مي‎پوشاند نقش محافظت را بر عهده دارد. سلولهاي اين بافت به تدريج از قسمت سطح از بين مي­روند و به جاي آنها سلولهاي جديد پديد مي‎آيد. ديواره داخلي لوله گوارش از بافت پوششي يك لايه­اي ساخته شده است كه برخي از آنها عمل ترشح كردن را انجام مي‎دهند. بعضي از سلولها مي­توانند موادي را از خود عبور دهند؛ مثل:سلولهاي جداره نفرونها. اندازه و شكل و بافتهاي پوششي گوناگونند.

بافت پيوندي

در بين بافتها واطراف اندامها قرار دارد. بافت غضروفي، استخواني، خوني، اقسام تغيير يافته بافت پيوندي هستند. بخش اصلي بافت پيوندي را يك ماده زمينه‎اي، بين سلولي تشكيل مي‎هد كه سلولها و رشته­هاي پيوندي درون آن قرار گرفته­اند. اين ماده بين زمينه­اي ممكن است يك ماده نيمه جامد، مانند غضروف، جامد، مانند بافت استخواني، مايع، مانند خون باشد. بافت پيوني كه اعضاي بدن را مي­پوشاند، داراي رشته­هايي به نام، كلاژن است. كه موجب استحكام مي­شود و رشته­هاي ارتجاعي، خاصيت ارتجاعي بافت را سبب مي­گردد. بعضي از سلولهاي بافت پيوندي نيز، خاصيت بيگانه خواري دارند

انواع نشانگرهای ژنتیک

با وجـــود اینکه بهره مندی از علم ژنتیک و اصلاح نباتات، بیشترین نقش را در افزایش محصول و تولید فراورده های غذایی به عهده داشته است، به دلیل رشد روز افزون جمعیت،تلاش بیشتری برای چیرگی بر شرایط نامساعد محیطی، اعم از عوامل زیستی و غیر زیستی و افزایش کیفیت محصول لازم است. پیشرفت علوم و فناوری موجب بهره مندی متخصصان اصلاح نباتات از ماشین های پیشرفتۀ کشاورزی، ابزار دقیق آزمایشگاهی، روش های برتر جمع آوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل رایانه ای آنها شده است. در سالهای اخیر، پیشرفت های تحسین برانگیزی که در زمینۀ زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی صورت گرفته، ابزار قدرتمندی را برای پژوهش های ژنتیک تفصیلی گیاهان عالی از جمله گیاهان زراعی فراهم کرده اند.شاید اساسی ترین و مفیدترین این ابزار نشانگرهای DNA باشند که همان تفاوت های قابل ثبت ردیف های بازی DNA موجود بین دو یا چند نمونه اند.امروزه اطلاعات به دست آمده از نشانگرهای DNA کاربردهای بسیاری دارند، که عمده ترین آنها در پزشکی قانونی، تشخیص بیماری های گیاهی و انسانی،قرنطینۀ گیاهی، پژوهش های ژنتیک تکاملی و فیلوژنتیک،طبقه بندی موجودات زنده و اصلاح نباتات است.

نشانگرهای مورفولوژیک:

کاربـــــــــردنشـانگرهای ژنــتـیـک بـه ده هــا سال پیش از کشف DNA به عنوان مـادۀ ژنـتـیـک،مــربـــوط می شود.نشانگرهای مورفولوژیکی که پیامد جهش های قابل رویت در مورفولوژی سازواره اند،از ابتدای این سده مورد استفاده بوده اند.صفات مورفولوژیکی که عمدتاً توسط یک ژن کنترل می شوند، می توانند به عنوان نشانگرهای ژنتیک مورد استفاده قرار گیرند.این نشانگرها شامل دامنۀ وسیعی از ژن های کنترل کنندۀ صفات فنوتیپی هستند و جزو نخستین نشانگرها به شمار می آیند و از زمان های بسیار دور یعنی از زمانی که محل ژن ها برروی کروموزوم مشخص شد، مورد استفاده قرار می گرفتند.این نوع نشانگرها دارای معایب زیادی از جمله موارد زیر هستند:

اغلب دارای توارث غالب و مغلوب بوده و اثرات اپیستازی و پلیوتروپی (Pleiotrpy) دارند؛

تحت تأثیر شرایط محیطی و مرحلۀ رشد موجودات قرار می گیرند؛

فراوانی و تنوع کمی دارند؛

گاهی برای مشاهده و ثبت آنها باید منتظر ظهور آنها ماند.این کار در مورد گیاهان چند ساله بسیار مشکل است؛

اساس ژنتیک بسیاری از نشانگرهای مورفولوژیک هنوز مشخص نشده است.

 نشانگرهای مولکولی DNA  و RNA :

نشانگرهای مولکولی فراوان و در هر موجود زنده ای مورد استفاده قرار می گیرند.اگرچه پتانسیل نشانگرهای مولکولی برای اصلاح کنندگان از حدود 75 سال پیش شناخته شده بود، ولی کاربرد آنها تا حدود 30 سال پیش به دلیل نبود نشانگرهای مناسب بسیار محدود بوده است. گسترش نشانگرهای DNA موجب به کارگیری روش های بسیاری برای غلبه بر مشکلات اصلاحی و ژنتیکی موجودات شده است. در سال های گذشته، از نشانگرهای DNA برای مطالعات پایه ای و کاربردی در انسان، حیوان و گیاه استفاده شده است.

کشف انواع مختلف آنزیم های محدودگر(Restrictionenzymes)توسط اسمیت و ویلکوکس(1970)، همچنین کشف واکنش زنجیره ای پلیمراز(P.C.R)توسط مولیس و فالونا (1987) فرصت مناسبی را برای بررسی تنوع و تفاوت موجودات مختلف در سطح DNA امکان پذیر کرده است.توسعۀ نشانگرهای مولکولی DNA عصر جدیدی را در علم ژنتیک گشوده است، به طوری که به کمک این نشانگرها ایجاد نقشه های فیزیکی و ژنتیکی در موجودات زنده و همچنین شناسایی ژن های کنترل کنندۀ صفات کیفی و کمی امکان پذیر شده است.

تا کنون تعداد زیادی از نشانگرهای DNA معرفی شده اند و در تجزیه های ژنتیک موجودات مورد استفاده قرار گرفته اند، این نشانگرها از نظر بسیاری از ویژگی ها مانند درجه چندشکلی، غالب یا همبارز بودن ، تعداد جایگاه های تجزیه شده در هر آزمایش ، توزیع در سطح کروموزوم ، تکرار پذیری، نیاز یا عدم نیاز به توالی یابی DNA الگو و هزینۀ مورد نیاز با همدیگر متفاوت اند.انتخاب بهترین نشانگر به هدف مطالعه (انگشت نگاری، تهیۀ نقشۀ پیوستگی، ژنتیک جمعیت و روابط تکاملی) ...... و سطح پلوئیدی موجود مورد مطالعه بستگی دارد.

در اوایل دهۀ 1980 بوتستین و همکارانش استفاده از تفاوت طول قطعه های حاصل از هضم یا RFLP را برای مطالعۀ مستقیم DNAو یافتن نشانگرهای ژنتیک جدید پیشنهاد و معرفی کردند.این تحول از پیامدهای منطقی کشف آنزیم های محدودگر بود. این آنزیم ها، آنزیم های بسیار اختصاصی اند که ردیف های ویژه ای را روی مولکول DNA شناسایی کرده و آنها را از محل خاصی (نقطه برش) قطع می کنند. نشانگرهای DNA در مدت یک دهه تکاملی شگرف و تحسین برانگیز داشته اند. علاوه بر RFLP که هنوز هم از قدرتمندترین و معتبرترین نشانگرهای DNA است، انواع مختلف نشانگرهای DNA با تفاوت های زیادی از نظر تکنیکی و روش تولید،نحوۀ کاربرد،امتیازبندی، تجزیه و تحلیل و تفسیر نتایج به سرعت ابداع و معرفی شدند.

بدون تردید، ابداع و معرفی واکنش زنجیره ای پلیمراز یا PCR بیشترین نقش را در توسعه و تکامل نشانگرهای DNA داشته است. PCR یک روش سریع تکثیر آزمایشگاهی قطعه یا قطعه های مورد نظر DNA است. به دلیل اهمیت و نقش مؤثر PCR در تحول و تکامل روزافزون فناوری نشانگرهای DNA آن را به دو دستۀ کلی :نشانگرهای DNA مبتنی بر کاربرد واکنش زنجیره ای پلیمراز و نشانگرهای DNA غیر مبتنی بر کاربرد این روش طبقه بندی کردند.

نشانگرهای DNA گروه بزرگی از نشانگرها را تشکیل می دهند. این نشانگرها سیر تحول و تکامل خود را به پایان نرسانده اند و ابداع و معرفی روش های متنوع و جدیدتر ثبت و مشاهدۀ تفاوت های ژنتیک بین موجودات از طریق مطالعۀ مستقیم تفاوت های موجود در بین ردیف DNA آنها همچنان ادامه دارد.