سیگنالینگ سلولی

سلول ها از طریق ارسال و دریافت سیگنال ها با هم ارتباط برقرار می کنند. سیگنال ها از محیط و یا از یک سلول دیگر می آیند. برای آغاز یک واکنش، این سیگنال ها باید در سراسر غشاء انتقال پیدا کنند. گاهی اوقات سیگنال به تنهایی می تواند از غشاء عبور کند. در دیگر موارد از طریق واکنش با پروتئین های گیرنده که با هر دو طرف داخل و خارج سلول در ارتباط است عمل می کند. در این مورد، تنها سلول هایی که گیرنده های صحیحی در سطوح خود دارند می توانند به سیگنال پاسخ بدهند. 

تنظیم چرخه سلولی

چرخه سلولی به وسیله فعالیت کینازهای وابسته به سیکلین (Cdk) که فسفریلاسیون زنجیره جانبی سرین یا ترئونین را در سوبسترای پروتئینی کاتالیز می کند تنظیم می شود. فعالیت Cdks از طریق پروتئین کینازهای دیگر، پروتئین فسفاتازها، اتصال به پروتئین های سیکلین و وجود یا عدم وجود پروتئین های مهارکنندهCdk  تنظیم می شود. در هر مورد ابتدا یک پروتئین مختص Cdk  سنتز شده و پس از اتصال به Cdk خود هترودیمرCdk-Cycline  را به وجود می آورد. سپس فسفات فعال کننده مناسب به وسیله کیناز فعال کننده وابسته به سیکلین (CAK) اضافه شده و فسفات مهاری به وسیله فسفاتاز CDC25 جدا می شود و Cdk فعالی به وجود می آید که مراحل سیکل سلولی را تنظیم می کند. در انتهای هر مرحله از سیکل سلولی  کمپلکسCdk-Cycline  به وسیله یوبی کوئیتین لیاز، پلی یوبی کوئیتینه می شود و پس از تجزیه این سیکلین های پلی یوبی کوئیتینه، فعالیت Cdk از بین رفته و مسیر سیکل سلولی به مرحله بعد پیشرفت می کند. 

همانند سازی DNA

همانندسازی DNA همواره در نواحی خاصی که مبدا (Origin) همانندسازی نامیده می شوند، شروع می شود. شروع همانندسازی همراه با ایجاد حباب همانندسازی در مبدا می باشد که در آن دو رشتهDNA  باز می شوند. هر حباب همانندسازی در دو جهت مبدا پیشرفت نموده و تولید دو چنگال همانندسازی می کند. همانندسازی در پروکاریوت ها تنها از یک محل در ژنوم شروع می شود، در حالیکه در کروموزوم های یوکاریوتی محل های شروع همانندسازی متعددی وجود دارد. 

مکانیسم رونویسی

ژنها توالی های کشیده شده ای از DNA است که اطلاعات ژنتیکی را در خود نگه داری میکند که بوسیله کدهای ژنتیکی زخیره شده اند. هر ملکول DNA شامل دو رشته است که هر کدام دو سر ۳’،۵’ دارند. مناطق کدینگ شامل اطلاعات ژنتیکی هستند و قسمتهای که اطلاعات ژنتیکی ندارند در تولید RNAها کمک میکنند. 

فرایند ترجمه

ترجمه mRNA در پروکاریوت ها:

دو فاکتور شروع IF-1 و IF-3 به زیرواحد 30S ریبوزوم متصل می شوند. IF-3 مانع از اتصال دو زیر واحد کوچک و بزرگ ریبوزوم می شود. IF-1 با اتصال به جایگاهA  زیر واحد کوچک مانع از اتصال مولکول های آمینوآسیل- tRNAبه این جایگاه می شود. در فاصله 13-8 جفت باز از انتهای 5 مولکول mRNA  پروکاریوتی توالی مشترکی با 9-4 باز پورینی به نام توالی شاین - دالگارنو وجود دارد. این توالی مکمل یک توالی غنی از پیریمیدین در نزدیکی انتهای 3 مولکول  16SrRNAاست. با جفت شدن 16SrRNA توالی شروع مولکول mRNA در موقعیت صحیح بر روی زیر واحد  30S قرار می گیرد که لازمه شروع صحیح ترجمه است. 

مکانیسم های تنظیم بیان ژن

تنظیم بیان ژن در پروکاریوت ها:

مکانیسم تضعیف:

نیاز به همزمانی ترجمه با رونویسی دارد لذا تنها در پروکاریوت ها دیده می شود. در ابتدایmRNA  یک توالی رهبر با 162 نوکلئوتید وجود دارد که به سه قطعه 1، 2، 3 و 4 تقسیم می شود. قطعه 1حاوی دو کدون تریپتوفان است و توالی های 2 با 3 و 3 با 4 می توانند جفت شده و ایجاد سنجاق کنند. در حضور  Trpترجمه قطعه 1 بدون وقفه انجام شده و در هنگام رونویسی قطعه 3ریبوزوم بر روی قطعه 2 قرار می گیرد. لذا امکان ایجاد سنجاق 2 و 3 وجود نداشته و قطعه 3 با 4 ایجاد سنجاق می کند که همانند پیام خاتمه رونویسی عمل می نماید. در غیاب  Trpریبوزوم در قطعه 1 متوقف شده و با ایجاد سنجاق 2 و 3 پیام خاتمه حاصل از جفت شدن 3 و 4 ایجاد نمی گردد. پس رونویسی ادامه یافته تا آنزیم های سنتز کننده تریپتوفان تولید گردند. مکانیسم تضعیف جهت کنترل بیان اپرون اسیدهای آمینه دیگر نظیر لوسین، هیستیدین و فنیل آلانین نیز کاربرد دارد. 

نکاتی در رابطه با محلول سازی

غلظت های درصد:

غلظت درصد وزن در حجم (W/V%):

 معادل گرم ماده حل شده در mL
100 حلال می باشد، مثل g 5 گلوکزدر mL 100 آب مقطر
(محلول گلوکز 5 W/V 5% یا  محلول گلوکز با
غلظت g/dL 5) 

بیوسنسورها

در گذشته جهت انجام آنالیزهای مختلف ابزار هایی استفاده می شد که اکثر این آنالیزها به پالایش پیشین نیازداشتند که نسبت به زمان عمل آوری، زمان بیشتری لازم بودکه انجام آنلاین آنها را برای اهداف کنترلی غیر ممکن می ساخت . با این وجود ، در ارگانیسم های زنده ، ترکیبات بیولوژیکی مثل آنتی بادی ها و آنزیم ها به عنوان دستگاه های کنترل کننده و سنسورهای طبیعی عمل می کنند. قابلیت ایزوله سازی و تصفیه کردن این پروتئین ها و سایر عناصر بیولوژیکی همچون سلول ها و اندامک ها ادغام آنها را با دستگاه های تبدیل فیزیکوشیمیایی برای تولید بیوسنسورها امکان پذیر می سازد . 

باکتریوسین ها

باکتریوسین ها بوسیله باکتری ها تولید میشوند و خواص انتیبوتیک ها را دارند اما باکتریوسین ها معمولا انتی بیوتیک نامیده نمیشوند تا از انتی بیوتیک های درمانی که به صورت بالقوه میتوانند واکنش های الرژیک در انسان ایجاد کنند قابل تشخیص باشند. 

کروم سنسینگ (Quorum Sensing)

 کروم سنسینگ سیستم ارتباطی سلول به سلول با استفاده از مولکولهای کوچک SMs در ارگانیسم های تک سلولی است که از طریق ترشح مولکولهای ارتباطی به داخل محیط و سپس اتصال انها به پروتئین های گیرنده عمل میکند و بنابراین بطور مستقیم یا غیرمستقیم رونویسی و ترجمه را تحت تاثیر قرار داده  و اطلاعات را مبادله میکنند.