سعی می کنیم مطالب جدیدتری هم در اختیارتون قرار بدیم

1. کلروپلاست:

مقدمه

• کلروپلاست معمولا از میتوکندری بزرگتر است و شباهت زیادی به میتوکندری دارد و جایگاه فرآیند فتوسنتز می‌باشد. کلروپلاستها جز گروهی از اندامکها هستند که این اندامکها پلاستید نام دارند. پلاستیدها در کلیه سلولهای گیاهی یافت می‌شوند و شامل اتیوپلاست ، کلروپلاست ، کروموپلاست ، آمیلوپلاست و الایوپلاست هستند.
  
  وجه مشترک تمام پلاستیدها این است که تمام آنها از اندامک کوچک اولیه‌ای به نام پروپلاستید ایجاد می‌شوند. پروپلاستید که پیش ساز کلیه پلاستیدها است. بسته به بافت گیاه و پیامهای محیطی به انواع گوناگون پلاستها تمایز پیدا می‌کند. کلروپلاست تنها پلاستیدی است که کلروفیل دارد و عمل فتوسنتز را انجام می‌دهد.
  
  
  
  

گالری تصاویر(اثر انگشت):

محیط درونی سلول از بیرون آن متفاوت است. این اختلاف در تمام مدت زیست سلول بوسیله یک غشای نازک که سطح سلول را می‌پوشاند که آن را غشای سلولی یا غشای سیتوپلاسمی می‌گویند که ورود و خروج مولکولها و یونها از کنترل می‌کند.

 غشای سلولی ساختمانی است به ضخامت که محدوده سلول را معین کرده و به عنوان سد انتخابی ، مبادله مواد بین سلول و محیط اطرافش را کنترل می‌کند. غشا از دو لایه تقریبا ممتد لیپیدی ساخته شده که در آنها مجموعه‌های پروتئینی بطور پراکنده وارد شده‌اند علاوه بر این پروتئینهای غشایی پروتئینهای دیگری که از نوع پروتئینهای حاشیه‌ای هستند، در غشای دو لایه و اغلب روی سطح داخلی قرار می‌گیرد. بنابراین غشا بسیار نامتقارن است. بخشی از عدم تقارن غشا مربوط به زنجیره‌های الیگوساکاریدی می‌باشد که تنها به سطح خارجی غشا چسبیده‌اند.

لیپیدهای غشا

لیپیدهای غشایی شامل فسفولیپید (فسفوگلیسرید و اسفنگولیپید) و کلسترول می‌باشد. فسفولیپیدها مولکولهایی هستند که از یک قسمت سر مانند و یک دنباله متصل به آن تشکیل شده‌اند. قسمت سری که به سر قطبی Polar head نیز موسوم است، حاوی گروه فسفات بوده و آب دوست Hydropgilic می‌باشد قسمت دنباله از دو زنجیره اسید چرب تشکیل شده و آب گریز Hydrophobic می‌باشد. دنباله غیر قطبی Non polartail نیز نامیده می‌شود.

فسفولیپیدها در این ساختمان دولایه به ترتیبی است که قطبهای هیدروفیل آنها در سطح داخلی و خارج سیتوپلاسم و دنباله‌های هیدروفوب آنها در مرکز قرار گرفته است و همین امر باعث سه لایه دیده شدن غشا با میکروسکوب الکترونی می‌گردد. از دیگر لیپیدهای غشایی ، کلسترول می‌باشد که در حد فاصل اسیدهای چرب قرار گرفته است. میزان سیالیت غشا بستگی به میزان کلسترول آن دارد. هرچه کلسترول بیشتر سیالیت غشا نیز بیشتر خواهد بود.

پروتئینهای غشا

پروتئینها که در اکثر غشاها بیش از 50 درصد وزن آن را تشکیل می‌دهند، دارای وظایف ساختمانی مانند حفظ شکل سلول مانند گویچه‌های قرمز خون و عملکری (مثل فعالیت آنزیمی) متعدد می‌باشند. این پروتئینها به دو صورت محیطی percpheral و سراسری یا داخلی Integral protein دیده می‌شوند و انواع آنها در ارگانلها و سلولهای مختلف می‌تواند متفاوت باشد.

انواع پروتئینهای غشا

پروتئینهای محیطی : در سطح غشا قرار دارند و بسیاری از آنها دارای فعالیت آنزیمی می‌باشند.

پروتئینهای انتگرال : پروتئینهای درشت مولکولی هستند که مستقیما در داخل لیپید دو لایه قرار گرفته‌اند. اندازه این پروتئینها به حدی است که سراسر ضخامت لیپید دولایه را طی می‌کنند و در هر دو سطح غشا نمایان هستند و یا اینکه تا حدی در ضخامت لیپید دو لایه فرو رفته‌اند و فقط در سطح داخلی یا خارجی غشا نمایان می‌باشند. از آنجا که مواد محلول در آب قادر به عبور از لیپید دولایه نمی‌باشند عقیده بر این است که پروتئینهای سراسری به عنوان کانالهایی برای مبادله مواد محلول در آب از قبیل یونها عمل می‌کنند.

کربوهیدراتهای غشا

کربوهیدراتهای غشا از نوع الیگوساکاریدها می‌باشند. الیگوساکاریدها به کربوهیدراتهای متشکل از چند واحد قندی اطلاق می‌گردد. الیگوساکاریدها عمدتا در سطح خارجی غشا و متصل با پروتئینها و لیپیدها یعنی به صورت گلیکوپروتئین و گلیکولیپید دیده می‌شوند. ترکیبات فوق هم دارای خاصیت آنتی ژنیک می‌باشند و هم به عنوان رسپتور (گیرنده) در سطح سلول عمل می‌کنند. وجود رسپتور در سطح سلول باعث می‌شود که مواد معینی بتوانند وارد سلول شوند و یا سلول نسبت به هورمون معینی که رسپتور آن را دارد عکس‌العمل نشان دهد.

سیستمهای انتقال از غشا

انتشار

مبادله مواد محلول در چربی ، آب ، گاز اکسیژن و دی‌اکسید کربن بین سلول و محیط اطراف انتشار نامیده می‌شود. در صورتی که انتشار مواد با اتصال به مولکولهای دیگر تسریع گردد آن را انتشار تسهیل شده می‌نامند. چون انتشار تسهیل شده با دخالت پروتئینهای انتگرال صورت می‌گیرد. پروتئینهای دخیل در این امر را حامل Porter یا انتقال دهنده گویند.

انتقال فعال Active transport

نقل و انتقال الکترولیتها () بین سلول و محیط اطراف آن اگر بر خلاف شیب غلظت و با صرف انرژی انجام می‌گیرد.

آندوسیتوز Endocytosis

پینوسیتوز : در این روش که به آشامیدن سلول نیز موسوم است ابتدا مایعات و مواد محلول و بسیار ریز به رسپتورهای غیر اختصاصی سطح سلول متصل می‌شوند سپس غشا در آن ناحیه فرو رفته شده و به تدریج با عمق رشد ، فرورفتگی و بهم چسبیدن لبه‌های آن قسمت فرو رفته به صورت وزیکول در آمده و از غشای سلول جدا شده و در سیتوپلاسم رها می‌گردد. این وزیکول ممکن است به لیزوزوم پیوسته و تحت تاثیر آنزیمهای آن قرار گیرد و یا به عنوان حامل عمل کرده و پس از طی بخش داخلی سلول و پیوستن به غشای مقابل محتویات خود را از سلول عبور می‌دهند. عبور مواد از دیواره مویرگها نمونه‌ای از این روش می‌باشد.

آندوسیتوز با واسطه رسپتور : این روش انحصارا برای ورود موادی معین درون سلولهایی معین مورد استفاده قرار می‌گیرد، نیازمند اتصال ماده با رسپتور اختصاصی مربوطه‌اش در سطح سلول می‌باشد. برخی از هورمونها و برخی ویروسها به این طریق وارد سلول می‌شوند.

فاگوسیتوز: فاگوسیتوز در مقایسه با آندوسیتوز با واسطه رسپتور ، روشی غیر اختصاصی است.

     سلولهای معینی مانند ماکروفاژها با استفاده از این روش ، باکتریها و       قارچهای وارد شده به بدن و یا حتی سلولهای آسیب دیده و فرسوده را فاگوسیتوز می‌کنند.

اگزوسیتوز

برعکس آندرسیتوز در عمل اگزوسیتوز مواد از محیط داخل سلول به خارج از سلول انتقال می‌یابند. این مواد که شامل ذرات ترشحی ساخته شده در سلول و یا مواد باقیمانده حاصل از تجزیه لیزوزوم می‌باشند به صورت وزیکول ترشحی یا دفعی دیده می‌شوند. پس از چسبیدن وزیکول ترشحی یا دفعی به غشای سلول ، غشا در محل چسبیدگی از بین می‌رود و به این طریق محتویات وزیکول  به خارج از سلول تخلیه می‌گردد.

وظایف غشای سلولی

حفظ شکل مشخص سلول و جلوگیری از خروج محتویات آن. این عمل برای پرده‌ای که فقط 75 آنگستروم ضخامت دارد بسیار عجیب و ناباورانه است. اگر غشای سلولی در محلی پاره شود، سیتوپلاسم از آن محل خارج می‌شود و سلول می‌میرد.

جلوگیری از خروج مواد لازم برای سلول و وارد کردن موادی که سلول لازم دارد. این غشا مانند یک نگهبان جلوی عبور مواد ممنوع الخروج یا ممنوع الورود را می‌گیرد و تنها آنهایی را که لازم است، وارد سلول می‌کند. موادی که وارد سلول می‌شوند دو گروه هستند: یک گروه بطور عادی وارد سلول می‌شوند، بعنی از آنها که مقدار آنها در خارج سلول بیشتر است، به داخل آن منتشر می‌شوند. گروه دیگر نحوه ورودشان بسیار جالب است.

زیرا ممکن است مقدار آنها در داخل سلول چندین برابر بیرون باشد و ظاهراً باید از آن خارج شوند، ولی در جدار غشای سلولی موادی وجود دارد که آنها را به داخل می‌برد. این مواد شیمیایی ، مانند مورچه‌هایی که دانه‌های گندم و سایر مواد غذایی را می‌گیرند و به داخل لانه خود می‌برند، به موادی که باید به داخل سلول برده شود می‌چسبند و سپس همراه آنها از غشای سلولی عبور می‌کنند، ولی قبل از رسیدن به سیتوپلاسم ، ماده مزبور را رها کرده و آن را با فشار وارد سیتوپلاسم می‌کنند و خود فوراٌ برای آورن طعمه جدید به طرف خارج غشا می‌روند. مواد شیمیایی دیگری نیز وجود دارند که همین عمل را در مورد خارج کردن موادی که سلول لازم ندارند، انجام می‌دهند.

کربوهیدراتها ، منبع مهم غذایی

نام و ساختار کربوهیدراتها

طبقه بندی قندها

گلوکز

فروکتوز

ریبوز

دی‌ساکاریدها و پلی‌ساکاریدها

فعالیت نوری قندها

قندها ، تشکیل‌دهنده همی‌استالهای درون مولکولی

گسستگی اکسایشی قندها

• 
  

• اسیدهای چرب

• اجزای اصلی سازنده لیپیدها را مونوکربوکسیلیک اسیدها با تعداد کربن زیاد (4 تا 30 کربن) در یک زنجیره دراز تشکیل می‌دهند. اسیدهای چرب حاصل از منابع جانوری ، ساختار ساده‌ای دارند و تعداد کربن آنها بین 14 تا 20 متغیر است. در حالی که اسیدهای چرب گیاهی بسیار پیچیده‌تر می‌باشند و عواملی مانند اپوکسی ، هیدروکسی ، کتو و حلقه‌های سیکلوپروپان به مولکولهای آنها افزوده شده‌اند. اسیدهای چرب به علت سمی بودن به صورت آزاد بسیار کم دیده می‌شوند و اکثرا با ایجاد ترکیب استرهای اکسیژن در ساختار لیپیدها شرکت می‌کنند.
  
  اسید چرب شامل یک گروه کربوکسیل (COOH-) در یک انتهاست که به آن زنجیره خطی درازی از هیدروکربنهای غیر قطبی متصل می‌شود. اگر همه اتمهای کربن موجود در زنجیره هیدروکربنی با پیوند یگانه به یکدیگر متصل شده باشند، اسید چرب را اشباع و اگر یک یا چند پیوند دو گانه در زنجیره وجود داشته باشد، آن را غیراشباع می‌نامند. هنگامی که اسیدهای چرب در آب قرار می‌گیرند، انتهای قطبی آنها با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهد و دم غیر قطبی آنها را از آب دور می‌ماند. در سلولها اسیدهای چرب به صورت آزاد به مقدار کم یافت می‌شوند، ولی به عنوان واحدهای ساختاری لیپیدهای دیگر فراوانند.
  

• انواع لیپیدها

• تری گلیسریدها

• تری گلیسریدها ، مهمترین شکلهای ذخیره‌ای لیپیدها هستند که در سلولهای جانوری و گیاهی به صورت ذرات چربی وجود دارند. انرژی حاصل از اکسایش تری گلیسریدها چند برابر انرژی حاصل از اکسایش قندها یا پروتئین‌ها می‌باشد. اکثر چربیهای طبیعی مانند کره ، روغن جامد و مایع ، چربیهای گوشت (پیه) ، چربی زیر پوست و حفره شکمی جانوران ، تری گلیسرید هستند. بافت چربی مهمترین بافت ذخیره‌ای چربی در بدن جانوران است.
  
  تری گلیسریدها از ترکیب سه مولکول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول تشکیل می‌شوند. گلیسرول الکلی سه کربنی است که یک گروه هیدروکسیل با هر یک از کربنهای آن در پیوند است. برای تشکیل تری گلیسریدها یک مولکول اسید چرب با هر یک از گروههای هیدروکسیل موجود در گلیسرول ترکیب و به ازای هر اتصال حاصل ، یک مولکول آب ایجاد می‌شود. سه اسید چرب ممکن است از یک نوع یا از انواع مختلف باشند.
  
  اگر هر سه اسید چرب اسید پالمتیک باشد، ترکیب را تری پالمتین و اگر اسید استئاریک باشد، آن را تری استئارین می‌نامند. تری اسیل گلیسرولهایی که دو نوع یا چند نوع اسید چرب دارند، تری اسیل گلیسرولهای مرکب خوانده می‌شود، در نتیجه جهت معرفی آنها از شماره کربنهای گلیسرول استفاده می‌شود.
  

• واکسها

• پوششهای محافظ برخی از مهره داران و گیاهان از یک لایه نازک لیپیدی به نام واکس تشکیل شده است که بوسیله غده‌های پوستی آنها ترشح می‌شود. واکسها استرهای اسید چرب اشباع و یا غیراشباع همراه با الکلهایی هستند که حدود 16 تا 22 اتم کربن در ساختار خود دارند. از انواع مهم واکسها می‌توان پوششهای محافظ مو ، پشم ، خز و همچنین پوششهای محافظ میوه‌ها و برگ درختان را نام برد.
  
  
  
  
• 
  

• فسفولیپیدها

• برخلاف تری گلیسریدها که چربیهای خنثی و ذخیره‌ای هستند، فسفولیپیدها ترکیبات باردار و ساختاری هستند. غشای پلاسمایی ، غشای اندامکهای یاخته‌ای و کلیه سیستمهای غشایی که در یاخته دیده می‌شوند، اساسا از فسفولیپید ساخته شده‌اند. به عبارت دیگر ، فسفولیپیدها هرگز به صورت ذخیره‌ای دیده نمی‌شوند.
  
  در این ترکیبات به کربنهای شماره 1 و 2 گلیسرول مولکول اسید چرب اشباع شده یا اشباع نشده متصل گردیده و کربن شماره 3 با اسید فسفریک پیوند استری می‌سازد و به همین دلیل فسفولیپیدها از نظر ساختاری شامل یک سر قطبی و یک دم ناقطبی هستند. این ترکیبات اکثرا فسفوگلیسرید نیز نامیده می‌شوند. فسفوگلیسریدها در ساختار خود دارای یک الکل نوع دوم هستند که به اسید فسفریک متصل می‌شود. بر حسب نوع الکلی که در ساختار آنها شرکت می‌کند، انواع فسفوگلیسرید شکل می‌گیرد.
  

• اسفنگولیپیدها

• اسفنگولیپیدها دسته دیگری از لیپیدهای ساختاری می‌باشند که دارای یک سر قطبی و دو دم ناقطبی هستند. دم این ترکیبات یک مولکول اسید چرب و یک مولکول آمینو الکل به نام اسفنگوزین یا یکی از مشتقات آن است. به بخش سر قطبی اسفنگولیپیدها نیز ترکیباتی مانند اتانول آمین ، کولین و غیره متصل می‌شود.
  
  اگر ترکیب اسید چرب بوسیله پیوند آمیدی به گروه آمین آمینو الکل به نام اسفنگوزین متصل شود، دسته‌ای از اسفنگولیپیدها بدست می‌آیند که سرآمید نامیده می‌شود. سرآمید فقط شامل اسید چرب و اسفنگوزین است. اگر به اسفنگوزین گروههایی متصل شوند، انواع دیگری از اسفنگولیپیدها ساخته می‌شوند. از مهمترین اسفنگولیپیدها می‌توان اسفنگومیلینها ، سربروزیدها و گانگلیوزیدها را نام برد.
  

• لیپوپروتئینها

• غشاهای یاخته‌ای از لیپوپروتئین ساخته شده‌اند. این غشاها متشکل از دو لایه فسفولیپید و پروتئینهایی در میان آنهاست که با نظم ویژه‌ای در آن پراکنده‌اند. الگوی ارائه شده برای غشا ، الگوی موزائیک روان نامیده می‌شود.
  
  
  
  
• 
  

• لیپیدهای ساده

• لیپیدهای ساده ترکیباتی هستند که در ساختارشان اسید چرب وجود ندارد، ولی مانند لیپیدها در آب نامحلول‌اند. از مهمترین آنها می‌توان استروئیدها و ترپنها را نام برد.
  

• استروئیدها

• استروئیدها ترکیبات حلقوی درشت مولکولی شامل سه حلقه سیکلوهگزان هستند که در یک ساختار فنانترن آرایش یافته‌اند. سردسته این گروه استرولها هستند که از مهمترین آنها کلسترول را می‌توان نام برد. نمکهای صفراوی ، هورمونهای جنسی ، ویتامین محلول در چربی مانند مانند ویتامین D نیز در این گروه قرار می گیرند. یاخته‌های گیاهی فاقد کلسترول هستند.
  

• ترپنها

• ترپنها لیپیدهای ساده‌ای هستند که به مقدار اندک در یاخته‌ها دیده می‌شوند. واحد سازنده ترپنها هیدروکربن پنج کربنی 2- متیل 1 و 3 بوتان دی ان یا ایزوپرن است. ترپنها در گیاهان از مهمترین ترکیبات کاروتنوئیدها می‌باشند که از انواع مهم آنها بتا کاروتن را می‌توان نام برد. ویتامینهای محلول در چربی مانند K ، E ، D ، A و فیتول (در ساختار کلروفیل) و یوبی کوئینون از ترکیبات ترپنی هستند.

منو اسیدهای آمینه

• گلیکوکول (Gly):گلیکوکول که گلیسین نیز نامیده می‌شود و تنها اسید آمینه‌ای است که فاقد کربن ناقرینه است و در ساختمان پروتئینهایی مانند کلاژن ، الاستین و رشته ابریشم به مقدار فراوان وجود دارد.
  
  
• آلانین (Ala): در تمام پروتئینها فراوان است.
  
  
• والین (Val): اسید آمینه ضروری برای انسان است و به مقدار کم در بیشتر پروتئینها یافت می‌شود.
  
  
• لوسین (Leu): اسید آمینه ضروری برای انسان بوده و در بیشتر پروتئینها به مقدار زیاد وجود دارد.
  
  
• ایزولوسین (Ile): اسید آمینه ضروری برای انسان است که به مقدار کمتر از اسیدهای آمینه دیگر پروتئینها وجود دارد. ایزولوسین دو کربن ناقرینه دارد.

آنزیمها ترکیباتی هستند که می‌توانند سرعت واکنش را تا حدود 10⁷ برابر افزایش دهند. آنزیم مانند یک کاتالیزگر غیر آلی میزان واکنش را با پایین آوردن انرژی فعال سازی واکنش لازم برای انجام واکنش تسریع می‌کند و برخلاف آن انرژی فعال سازی را با جایرگزین کردن یک سد انرژی فعال سازی بزرگ با یک سد انرژی سازی کوچک پایین می‌آورد. انجام سریع یک واکنش در موقعیت آزمایشگاهی به شرایط ویژه‌ای مانند دما و فشار بالا نیاز دارد. لذا باید در یاخته که شرایط محیطی در آن کاملا ثابت است و انجام چنین واکنشهایی بسیار کند است، مکانیسمی دقیق وجود داشته باشد. این عمل بوسیله آنزیمها صورت می‌گیرد.

نگاه کلی

دید کلی

مکانیزم اثر

عملکرد بتالاکتامها به طور خلاصه به این صورت است:

1. اتصال به پروتئین‌هایی در دیواره سلولی باکتری به نام پروتئین متصل شونده به پنی‌سیلین (PBP).
2. مهار ترانس پپتیداز‌ها می‌شوند در نتیجه ترانس‌پپتیداسیون که به معنی ایجاد اتصال متقاطع در ساخت پپتیدو گلیکانهای دیواره سلولی باکتری است مختل می‌شود.
3. در نهایت آنزیم‌های اتولیتیک که هیدرولازهای مورین نام دارند، (مورین مترداف پپتیدو گلیکان می‌باشد) و در باکتری‌هایی که در معرض پنی سیلین قرار گرفته‌اند فعّال شده و موجب تخریب پپتیدو گلیکان می‌شوند.

نتیجه این فرآیند تخریب دیواره باکتری و از بین رفتن سلول باکتری است.

مقاومت به پنی‌سیلین

1. بتالاکتاماز: بعضی از باکتریها توانایی تولید این آنزیم که باعث تخریب حلقه بتالاکتام است را دارند یا به دست‌ آورده‌اند. شامل گونه‌های استافیلوکوک اورئوس، گونوکوک، هموفیلوسها و کولیفرمها
2. فقدان پروتئین متصل شونده به پنی‌سیلین یا نفوذناپذیری دیواره سلولی، که در انواع مقاوم پنوموکوک، استافهای مقاوم به متی‌سیلین و انتروکک دیده می‌شود.
3. نقص در عملکرد آنزیمهای اتولیتیک که عامل مقاومت در گونه‌هایی از استافیلوکوک و استرپتوکوک گروه B است.

توسعه پنی‌سیلین

طیف اثر باریک پنی‌سیلین و همچنین عدم جذب خوراکی آن منجر به تغییراتی در ساختار شیمیایی پنی‌سیلین گردید و داروهای موثرتر دیگری تولید شدند. موثر بودن پنی سیلین‌ها در برابر باسیل‌های گرم منفی را می‌توان با یک رشته دگرگونی‌های شیمیایی در زنجیره پهلویی پنی سیلین‌ها افزایش داد. آمینوپنی‌سیلین‌ها شامل آمپی سیلین و آموکسی سیلین در برابر باسیل‌های گرم منفی فعال هستند که پنی سیلین‌ها در برابر آنها غیر فعال بوده‌اند. با این حال داروهای مزبور در برابر برخی ارگانیسمها به خصوصپسودوموناس آئروژینوزا و کلبسیلا پنومونیه موثر نمی‌باشد. یکی از اشکالات مهم پنی سیلین آبکافت شدن آن توسط اسید معده‌است که با تغییر زنجیره پهلویی برطرف می‌شود. محلی که اسید معده مایه آبکافت دارو می‌شود در پیوند آمیدی میان زنجیره پهلویی و هسته پنی سیلانیک اسید می‌باشد. اصلاح جزئی در این محل در زنجیره پهلویی، همانند افزودن اکسیژن که به سنتز پنی سیلین V می‌انجامد یا افزودن گروه آمین (که به سنتز آمپی سیلین می‌انجامد) از آبکافت دارو جلوگیری کرده و در این روی توانا خواهیم بود که دارو را به گونه خوراکی مصرف نماییم. در برابر عملکرد بتالاکتاماز باکتریها تغییرات دیگری به وجود آمد، دست یابی آنزیم به حلقهٔ بتا لاکتام را می‌توان با اصلاح زنجیرهٔ پهلویی سد نمود. این عمل با افزودن حلقه‌های بزرگ آروماتیک صورت می‌پذیرد که در بر گیرنده گروه‌های اتیل و متیل فراوان هستند (متی سیلین، اکساسیلین، نفی سیلین و دیگر). دفاع دیگری که در برابر بتا- لاکتامازها هست مهار کننده‌هایی مانند اسید کلاوونیک و سالباکتام می‌باشند. این مواد آنالوگ‌های ساختمانی پنی سیلین بوده که فعالیت ضد میکروبی کمی دارند ولی با قدرت بسیار به بتا- لاکتامازها اتصال یافته و مایه محافظت از پنی سیلین می‌شوند. ترکیباتی همانند آموکسی سیلین - اسید کلاوولانیک (آگمنتین یا کوآموکسی کلاو) از این خاصیت بهره گرفته‌اند.

عوارض دارو

عموماً گفته می‌شود، پنی سیلین‌ها در سطحی که اثر بالینی شان خودنمایی می‌یابد غیر سمی هستند. اشکال اصلی این ترکیبات افزایش حساسیتی (Hypersensivity) است که به گونه تقریبی در ۱ تا ۱۰ درصد بیماران روی می‌دهد. واکنش‌های افزایش حساسیت دربرگیرنده شوک آنافیلاکسی، بثورات پوستی، کم خونی همولیتیک، نفریت و تب دارویی می‌باشد.آنافیلاکسی جدی ترین عارضهٔ دارو است که در ۰٫۵ درصد بیماران روی می‌دهد. مرگ برآمده از آنافیلاکسی در ۰٫۰۰۲ درصد بیماران (یک در پنجاه هزار) به چشم می‌خورد.

آنتی بیوتیک های وسیع الطّیف، آنهایی هستند که در مقابل انواع مختلف میکرو ارگانیسم ها فعّال می‌باشند. مانند تتراسایکلین که در مقابل بسیاری از باکتری های گرم منفی، کلامیدیا، مایکوپلاسما و ریکتزیا ها موثّر است. آنتی بیوتیک های با طیف محدود، آنهایی هستند که فقط در مقابل یک میکرو ارگانیسم یا طیف بسیار محدودی از میکروارگانیسم ها فعّال می‌باشند؛ مانند وانکومایسین که عمدتاً در مقابل کوکسی های گرم مثبت مانند استافیلوکوک ها و انتروکوک ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اطلاعات اولیه

آنتی بیوتیکها مواد شیمیایی هستند که به دو طریقه صناعی و طبیعی به دست می‌آیند. آنتی‌بیوتیکهای طبیعی از میکروارگانیسمهایی مانند قارچها و باکتریها گرفته می‌شوند. امروزه با پیشرفت شیمی پزشکی بیشتر آنتی‌بیوتیکهای حاصل تغییرات مولکولی بر روی آنتی‌بیوتیکهای طبیعی هستند. آنتی بیوتیک ها به دو گروه عمدهٔ آنتی بیوتیک های باکتریوسید، که باعث کشتن سلول بیماریزا می‌شوند و باکتریواستاتیک، که باعث توقف رشد و افزایش سلول بیماریزا هستند طبقه بندی می‌شوند.

تاریخچه

مدتها قبل از کشف پنی‌سیلین بشر آموخته بود بطور تجربی بعضی مواد خام را به عنوان عامل ضد میکروب مورد استفاده قرار دهد. ۶۰۰ - ۵۰۰ سال قبل از میلاد، چینیها شیره کپک زده لوبیای شور را برای درمان عفونتها بکار می‌بردند. اصطلاح آنتی بیوز (Antibiosis) اولین بار در سال ۱۸۸۹ به‌وسیله ویلمین برای توجیه ماهیت رقابتی جوامع بیولوژیک که در آن فقط قویترین و اصلح‌ترین زنده می‌ماند بکار برده شد و چند سال بعد این اصطلاح برای آنتاگونیسم میکروارگانیسمها نیز مورد استفاده قرار گرفت. کشف اولین ماده آنتی‌بیوتیک به سال ۱۹۲۸ توسط فلیمینگ صورت گرفت، او به طور اتفاقی متوجه اثر ضدباکتریایی ماده مترشحه توسط قارچ پنی‌سیلیوم نوتاتوم شد. هاوارد فلوری Howard Florey این ماده را تخلیص کرد و با تجویز آن موفق به درمان عفونتها به روش سیستمیک شد. پس از این یافته دانشمندان مواد طبیعی دیگری را هم به عنوان آنتی‌بیوتیک به دست آوردند شامل تتراسایکلین، استرپتومایسین و سفالوسپورین‌ها. پس از شناسایی ساختار این مواد توسط شیمیدانها، با ایجاد تغییرات در آنها انواع صناعی آنتی‌بیوتیکها تولید شدند. در نهایت انواع جدید کاملا صناعی آنتی‌بیوتیکها با اثر بخشی بیشتر و ثبات شیمیایی بیشتر نیز تولید شدند.

انواع آنتی‌بیوتیکها و مکانیسم اثر

جلوگیری از ساخت دیواره سلولی باکتری

شامل گروه بتالاکتامها(پنی سیلین، سفالوسپورینها و کارباپنمهاو...) و سایکلوسرین، ونکومایسین و باسیتراسین.

تغییر در عملکرد غشاء سلولی

این دسته با ایجاد تغییراتی در غشاء سلولی باعث افزایش نفوذپذیری و در نتیجه تخریب غشاء می‌شوند. شامل: دترژانتهایی همچون پلی‌میکسین، عوامل ضد قارچ پلی‌ان (نیستاتین و آمفوتریسین بی) و داپتومایسین.

مهار پروتئین سازی

این دسته با اتصال به اجزا 30S و 50S ریبوزوم باکتری باعث مهار برگشت پذیر ساخت پروتئین می‌شوند، که بیشتر باکتریواستاتیک هستند. شامل، کلرامفنیکل، تتراسایکلینها،اریترومایسین، کلیندامایسین، استرپتومایسین و لینزولید. گروه دیگر از این دسته با اتصال به جزء 30S ریبوزوم باعث مهار دائمی پروتئین سازی شده و باکتریوسید هستند همچون آمینوگلیکوزیدها.

جلوگیری از ساخت اسید نوکلئیک

شامل ریفامایسنها (ریفامپین و ریفابوتین) که باعث تغییر متابولیسم اسید نوکلئیک می‌شوند و کینولونها که با مهار توپوایزومراز باعث مهار RNAسازی می‌شوند.

آنتی‌متابولیتها

شامل تریمتوپریم و سولفونامیدها که سنتز فولات را مهار می‌کنند.

مکانیسم‌های اثر بعضی از آنتی‌بیوتیکها ناشناخته است.

خصوصیات آنتی‌بیوتیک موفق برای درمان بیماریها

یک آنتی بیوتیک وقتی می‌تواند برای درمان بیماریها با موفقیت بکار رود که دارای خصوصیات زیر باشد.

روی عامل بیماری اثر داشته باشد بدون اینکه آثار جانبی سمی قابل توجهی ایجاد نماید.

باید به حد کافی پایدار باشد بطوری که بتوان آنرا از محیط کشت جدا نمود و برای مدت معقولی ذخیره کرد بدون اینکه اثرش کاهش یابد.

سرعت دتوکسیفیکاسیون (سم زدایی) و دفع دارو از بدن به گونه‌ای باشد که غلظت کافی را برای مدت معینی در خون نگاه داشته و احتیاجی به دوزهای مکرر نباشد.

دفع دارو به حد کافی سریع و کامل باشد و پس از قطع مصرف دارو بطور کامل دفع گردد.

مقاومت علیه آنتی بیوتیکها

در هر یک میلیون تقسیم سلولی یک جهش یافته را می‌توان یافت که به یک آنتی بیوتیک مقاوم باشد. هر گاه این جهش در بیمار تحت درمان با آنتی بیوتیک رخ دهد، جهش یافته قدرت زنده ماندن بیشتر از سایر میکروارگانیسمهای میزبان را دارا بوده و در مدت کوتاهی تعداد آنها افزایش می‌یابد و از این رو درمان با همان آنتی بیوتیک نتیجه مطلوبی بدست نمی‌دهد. و باید آنتی بیوتیک دیگری جایگزین آن شود.

تاریخچه

علم میکروبیولوژی از سال ۱۶۷۴ هنگامی که آنتوان لوون هوک، با عدسی شیشه‌ای خود دنیایی از موجودات ریز را در قطره آب برکه مشاهده کرد. در اواخر قرن ۱۷ نظریه تولید خودبخودی مورد بحث قرار گرفت. در این زمان بسیاری از دانشمندان از جمله فرانسیکو ردی، فکر می‌کردند میکروارگانیسم‌ها از مواد غیر زنده ایجاد شده‌اند. در سال ۱۷۶۶ اسپالانزانی نتیجه گرفت که میکروب‌ها از هوای غیرسترون وارد محلولهای غذایی شده و آنها را فاسد می‌کنند. دو ابرمرد دنیای علم که به کنار گذاشتن نظریه خلق‌الساعه کمک شایانی کردند شیمیدان فرانسوی به نام پاستور و پزشک انگلیسی به نام تندال بود. در ۱۰۰ سال گذشته میکروب شناسان موفق به دریافت چند جایزه نوبل شده‌اند.

میکروبیولوژی خاک

خاک یکی از مکانهای عمده ریزاندامگانها (میکروارگانیسمها) محسوب می‌شود. فراوانترین ریزاندامگان در خاک، باکتریها هستند. خاک باغچه در هر گرم محتوی میلیونها باکتری است. در جاهای عمیق تعداد آنها کاهش می‌یابد. قارچها به تعداد کمتر از باکتریها در خاک یافت می‌شوند. شاید مهم‌ترین نقش میکروارگانیسمهای خاک، شرکت آنها در چرخه‌های بیو- ژئوشیمیایی است که به گردش برخی عناصر شیمیایی در طبیعت کمک کرده و آنها را قابل مصرف می‌سازد. میکروبیولوژیستها در این زمینه تحقیقات زیادی انجام داده‌اند. خاک دارای باکتری های تثبیت کنندهً ازت می‌باشد که از جمله می‌توان به ازتوباکتر و نیتروزموناس اشاره کرد. خاک همچنین حاوی میکروبهای بیماریزا است که عامل بیماری کزاز یعنی کلستریدیوم تتانی یکی از آنهاست .

میکروبیولوژی آب

در میکروبیولوژی آب، ریزاندامگان ها (میکروارگانیسم‌ها) و فعالیت آنها در آبهای طبیعی نظیر دریاچه‌ها، برکه‌ها، رودخانه‌ها و دریاها مورد مطالعه قرار می‌گیرد. و میکروارگانیسم‌های مفید و مضر برای انسان و سایر جانداران شناسایی می‌شوند.

میکروبیولوژی مواد غذایی

میکروارگانیسمها تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد غذایی پدید می‌آورند. و از طرف دیگر تهیه بسیاری از فرآورده‌های غذایی بدون کمک میکروارگانیسم ها، امکان‌پذیر نیست. مانند کلم شور، زیتون رسیده و پنیر. اسیدهای حاصل توسط میکروارگانیسم ها و اضافه کردن آنها به مواد غذیی مانند خیار شور آنها را از گزند میکروارگانیسم های نامطلوب حفظ می‌کند. این بخش از میکروبیولوژی، امروزه کاربرد زیادی دارد.

عوامل ضد میکروبی

مواد دارویی موادی هستند که برای درمان بیماریهای عفونی یا جلوگیری از وقوع بیماری بکار می‌روند. این مواد معمولاً از باکتریها و قارچها بدست می‌آیند و اخیرا برخی از آنها را در کارخانجات می‌سازند. از مواد شیمیایی هنگامی می‌توان برای درمان بیماریهای عفونی استفاده کرد که دارای اثر سمی انتخابی باشند. یعنی ضمن متوقف کردن رشد یا نابودی عامل مولد بیماری، به سلول میزبان آسیبی نرسانند. علاوه بر سمیت انتخابی، داروها باید بتوانند به داخل بافتها و سلولهای میزبان نفوذ کننده و تغییری در مکانیزم دفاعی طبیعی میزبان بوجود نیاورند. از عوامل ضد میکروبی می‌توان به آنتی بیوتیکها اشاره کرد.

ارتباط میکروبیولوژی با سایر علوم میکروبیولوژی یک علم کاربردی است که با بسیاری از شاخه‌های علوم رابطه نزدیک دارد. از جمله می‌توان به ژنتیک، پزشکی، زیست‌شناسی سلولی، انگل شناسی، قارچ‌شناسی پزشکی و بیوشیمی اشاره کرد.

نقش متانوژن ها

متانوژن ها آرکه‌هایی هستند که در شرایط بیهوازی متان را بعنوان محصول حتمی متابولیسم تولید میکنند.آنها معمولا در جاهای مرطوب مسئول تولید گاز متان هستند و در رودۀ جانورانی مثل نشخوارکنندگان و انسانها مسئول تولید باد شکم هستندرشد و بقای آنها به طور مستقیم به فعالیت آنها با میکرو فلور بستگی دارد. رسوبات دریایی متانی کلا به جاهایی که از سولفات خالی شده اند،معمولا زیر لایه‌های بالایی، محدود شده اند. بقیه اکسترمو فیل هستند و در محیطهای داغ مانند چشمه‌های آبگرم و نیز در کیلومترها زیر سطح زمین در سنگهای مذاب پوستۀ زمین یافت شده اند. متانوژنها بیهوازی اند و همینطور نمیتوانند عملکردی در شرایط هوازی داشته باشند ولی میتوانند تنش اکسیژنی را برای مدت طولانی تحمل کنند. موردی استثنا وجود دارد بنام Methanosarcina barkeri که دارای آنزیم سوپراکسید دیس موتاز است و میتواند تنش اکسیژن را برای مدت بیشتری تحمل کند. برخی که هیدروژن تروفیک نامیده میشوند از CO2 بعنوان منبع کربن و از H2 بعنوان احیا کننده استفاده میکنند. مقداری از CO2 با H2 برای تولید متان وارد واکنش میشود که یک گرادیان الکتروشیمیایی در عرض غشا ایجاد میشود که ATP را در جهت شیمیو اسمزی مصرف میکند. برخلاف اینها، گیاهان و جلبکها از آب بعنوان احیا کننده استفاده میکنند. متانوژن و اطراف: اکثر متان بیوژنیک دریایی نتیجۀ احیای CO2 است و اندکی نیز از استات است.آرکه‌های کاتابولیز کننده از استات،استوتروفیک یا استیک لاستیک نامیده میشوند. آرکه‌های متیلوتروفیک از ترکیبات متیل دار مثل متیل آمین ها ،متانول و نیز متان تیول استفاده میکنند. متانوژنها نقش اکولوژیکی حیاتی در محیطهای بیهوازی با زدودن هیدروژن اضافی و محصولات تخمیری که توسط فرمهای دیگر تنفس بیهوازی تولید شده اند ایفا میکند. متانوژنها بطور مشخص در محیطهایی که در آن بقیۀ گیرنده‌های الکترون(مثل نیترات،اکسیژن،سولفات و آهن سه ظرفیتی)موجود نباشند، رونق میابند. در سنگهای عمیق هیدروژن مورد نیازشان را از آب تجزیه شدۀ رادیواکتیو و گرم فراهم میکنند. متانوژنها در محیطهای افراطی بر روی زمین یافت میشوند از محیطهای گرم و خشک در صحرا تا در زیر کیلومترها یخ در گرینلند. اکثر متانوژنها تولید کننده‌های اتوتروف هستند اما آنهایی که از استات استفاده میکنند در جایگاه شیموهترتروف ها هستند. میکروبهای زنده‌ای که متان میساختند در هستۀ نمونه‌های یخی از سه کیلومتری زیر گرینلند بوسیلۀ تحقیقاتی از University of California, Berkeley یافت شد.

در زیست‌شیمی به اسیدهای آلفاآمینو یعنی آن اسید آمینه‌هایی که در آنها کارکردهای آمینو و کاربوکسیلات هر دو به کربنی یگانه چسبیده‌اند اسید آمینه می‌گویند.

ساختار اسیدهای آمینه

هر اسید آمینه، از یک کربن نامتقارن به نام کربن α تشکیل یافته‌است که با چهار گروه مختلف کربوکسیل (COOH) اتم هیدروژن، گروه آمینه بازی (NH۲-) و یک زنجیره غیر جانبی (R-) پیوند برقرار می‌کند. ریشه R ممکن است یک زنجیره کربنی و یا یک حلقه کربنی باشد. عوامل دیگری مانند الکل، آمین، کربوکسیل و نیز گوگرد می‌توانند در ساختمان ریشه R شرکت کنند. زنجیره جانبی خود چندین اتم کربن دارد و آنها را به ترتیبی که از کربن آلفا، فاصله می‌گیرند، با حروف بتا (β)، گاما (γ) و دلتا (δ) نشان می‌دهند. اگر در حالی که عامل COOH روی کربن آلفا قرار داد عامل NH۲ روی کربن‌هایی غیر آلفا قرار گیرد. نوع اسید آمینه به β، γ یا δ تغییر خواهد کرد. اسیدهای آمینه آزاد به مقدار بسیار ناچیز در سلول‌ها وجود دارند. بیشتر اسیدهای آمینه آلفا در سنتز پروتئین شرکت می‌کنند، در صورتی که اسیدهای آمینه بتا، گاما و دلتا واسطه‌های شیمیایی هستند. بیشتر اسیدهای آمینه در pH هفت به صورت دو قطبی در می‌آیند یعنی گروه NH۲ پروتون می‌گیرد و گروه COOH هیدروژن خود را از دست می‌دهد و به صورت –COO- در می‌آید. زنجیره جانبی (گروه) R برای پروتئین‌ها می‌تواند یکی از ۲۰ حالت مختلف ممکن باشد و بدین ترتیب یک الفبای بیست حرفی برای ساخت پروتئین‌ها بوجود می‌آید. این بیست اسید آمینه می‌توانند با هر ترکیب و به هر تعداد در ساختار یک پروتئین دخالت کنند.

مطابق قرار داد اگر ساختمان فضایی یک اسید آمینه را در نظر بگیریم، چنانچه عامل NH۲ که به کربن آلفا متصل است در طرف چپ باشد، می‌گوییم که این اسید آمینه از نوع L است و هرگاه عامل NH۲ در طرف راست کربن آلفا قرار گیرد، گوییم که این اسید آمینه از نوع ∆ است. برخلاف قندهای طبیعی که از نوع ∆ هستند، اسیدهای آمینه طبیعی همگی از نوع L هستند. این ایزومر‌های نوری را ایزومرها را انانتیوم می‌گویند.

ساختار و نماد تعدادی از اسید آمینه

بیست نوع اسید آمینه در تشکیل پروتئین‌ها شرکت دارند. بر اساس گروه R متصل به آنها و در نتیجه خواص شیمیایی آنها، این بیست اسید به سه گروه تقسیم می‌شوند. این سه گروه عبارتند از:

• هیدروفوبیک
• قطبی
• بار دار (مثبت و منفی)

در هریک از این دسته‌ها می‌توان زیر دسته‌هایی با جزئیات بیشتر تعریف نمود. مانند آروماتیک یا الیفاتیک، کوچک یا بزرگ، و غیره.

پروتئین‌های درون‌یاخته‌ای در بخشی از یاخته به نام ریبوزوم توسط آران‌ای (RNA) ساخته می‌شوند.

ویروسها به علت داشتن خصوصیات خاصی با سایر موجودات زنده تفاوت دارند. یک ذره ویروس دارای مولکول اسید نوکلئیک DNA یا RNA بوده که توسط پوشش پروتئینی یا کپسید احاطه شده است. اسید نوکلئیک ویروس برای تکثیر در درون سلول به آنزیم های سلول میزبان وابسته است. از تجمع اسید نوکلئیک و قطعات پروتئینی که به تازگی سنتز شده‌اند، ذرات کامل ویروسی تشکیل می‌شود که به محیط خارج سلول رها می‌گردند. ویروس ها بسیار متنوع بوده و از نظر ساختمان، تشکیلات ژنوم، بیان ژنوم، راه‌های تکثیر و سرایت باهم تفاوت زیادی دارند. ویروس ها قادرند باکتریها، گیاهان و جانوران را آلوده کنند.

چنین موجودی را که زنده نیست ویروسمی نامند. ویروس ها فقط به علت دارا بودن توانیی تولید مثل به جانداران شبیه اند.اما باید دانست که هر ویروس فقط هنگامی که می‌تواند تولید مثل کند که در داخل یه سلول زنده قرار داشته باشد. در واقع ویروس هاانگل اجباریهستند.

ژن‌ها واحد وراثت هستند. آرایش ژنتیکی یک موجود زنده (ترکیب ژنهای آن)، تعیین کننده مشخصات آن، مانند رنگ چشمهای یک جانور یا بوی گل یک گیاه، است. بیشتر ژنها اطلاعات مربوط به ساخت پروتئینها را در بر دارند و معمولاً در توالیهای مولکول دی‌ان‌ای ذخبره می‌شوند. ژنهای برخی ویروسها بصورت آران‌ای ذخیره می‌شود. برای اینکه یک ژن بتواند اثر خود را نمایان سازد باید ابتدا به پروتئین ترجمه شود. ترجمه ژنها با واسطه ماکرومولکولهای دیگری بنام آران‌ای (RNA) انجام می‌شود.

تغذیه در گروههای خونی مختلف:

تفکری که اخیرا در خصوص رژیم های غذایی بر پایه گروه های خونی مطرح شده است می گویند گروه خونی هر فرد تعیین کننده ی عکس العمل وی در برابر مواد غذایی است.اما اصولا پیروی از این رژیم ها از نظر علمی مورد تایید نیست.

در انجا به ویزگی های مطرح شده برای رژیم های غذایی برای انواع گروه های خونی اشاره می شود:

گروه خونیA:

این افراد بهتر است عمدتا از مواد غذایی بر کربوهیدرات و کم چربی از جمله میوه ها و سبزی ها استفاده کنند.