کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان

کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان

Extracellular Composite Matrices in Arthropods
افرایم کوهن (Ephraim Cohen) و برنارد موسیان (Bernard Moussian)
چاپ اول، 2018

شابک (گالینگور): 9783319407388
شابک (شومیز): 9783319821696
شابک (ایبوک): 9783319407401
کد DOI:10.1007/978-3-319-40740-1
ناشر: اسپرینگر چم، 2018
تعداد صفحات: 712 صفحه
زبان: انگلیسی

ثبت سفارش ترجمه حشره شناسی دامپزشکی و چاپ کتاب در خارج از کشور

کلمات کلیدی: کیتین، ماتریکس خارج سلولی، زیست‌شناسی حشرات، غدد ضمیمه دروزوفیلا، غدد بزاقی، حشره‌شناسی

معرفی کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان

تأکید بر ماتریکس‌های کوتیکولی مرکب در حشرات و سخت‌پوستان، ابریشم عنکبوت و حشرات، سیالوم‌های بندپایان گیاه‌خوار و خونخوار و همچنین ترشحات غدد ضمیمه نر و ماده است. به دلیل حجم گسترده تحقیقات منتشر شده که تا حدودی نتیجه توالی‌های ژنوم کامل موجود از چندین گونه مدل (به ویژه دروزوفیلا ملانوگاستر) و ESTهای قابل دسترس برای سایر گونه‌ها است، تمرکز عمدتاً بر حشرات است.

چنین پیشرفت‌هایی بینش‌های اساسی در مورد فیزیولوژی مبتنی بر ژنوم، پروتئوم و زیست‌شناسی ملکولی را تسهیل کرده است. این جلد جدید شامل مقالات جامعی در مورد ماتریکس‌های کامپوزیت خارج سلولی در بندپایان است. بلوک‌های سازنده چنین ماتریکس‌هایی در سلول‌های اپیتلیال تک لایه تشکیل شده و توسط آنها به حوزه‌های بیرونی که در آنجا مونتاژ نهایی آنها انجام می‌شود، ترشح می‌شوند.

علاوه بر این، خواص مکانیکی منحصر به فرد بیوکامپوزیت‌های طبیعی مانند کیتین/کیتوزان، اسکلت خارجی معدنی سخت‌پوستان، پروتئین انعطاف‌پذیر رزیلین یا ابریشم حشرات و عنکبوت، الهام‌بخش تحقیقات پایه و کاربردی بوده‌اند که منجر به زیست‌تقلیدهای پیچیده و هیبریدهای بیوکامپوزیت ساختاری مهم برای کاربردهای صنعتی و زیست‌پزشکی آینده شده‌اند.

به طور خلاصه، این کتاب منبع گسترده‌ای از اطلاعات پایه و کاربردی برای انبوهی از دانشمندان و همچنین کتاب درسی برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و کارشناسی ارشد فراهم می‌کند.

ویژگی های مشخصه:

• برای اولین بار، این کتاب فصل‌هایی را گردآوری کرده است که به طور جامع به ماتریس‌های خارج سلولی در بندپایان، از اجزای اسکلت خارجی گرفته تا ماتریس‌های غده‌ای مانند ابریشم و بزاق، می‌پردازند.
• خواص مکانیکی منحصر به فرد ماتریس‌های کامپوزیت بندپایان، الهام‌بخش و دارای کاربردهای عملی در زمینه‌های صنعتی و زیست‌پزشکی بوده‌اند. این کتاب برای افراد علاقه‌مند به این حوزه در حال تکامل مفید خواهد بود.
• مقالات جامع در مورد ماتریس‌های کامپوزیت خارج سلولی در بندپایان

فهرست مندرجات کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان

بخش اول: ماتریس‌های اسکلتی

1. ژن‌های پروتئین‌های کوتیکولی و تنظیم آنها
2. مسیرهای متابولیکی کیتین در حشرات و تنظیم آنها
3. مدل مولکولی سازماندهی و تمایز اسکلتی
4. رزیلین - پروتئین نرم
5. اسکلت خارجی معدنی سخت‌پوستان
6. متابولیسم تیروزین برای رنگدانه‌سازی و اسکلروتیزاسیون کوتیکول حشرات
7. هیدروکربن‌های حشرات: بیوشیمی و بوم‌شناسی شیمیایی

بخش دوم غشاهای پریتروفیک و ماتریکس‌های پوسته تخم‌مرغ

8. ماتریکس‌های پریتروفیک
9. ماتریکس‌های پوسته تخم‌مرغ مرکب: لایه‌های کوریونی و پوشش‌های کوتیکولی زیر کوریونی

بخش سوم اجزای اسکلتی به عنوان اهدافی برای تداخل

10. هدف قرار دادن اجزای کوتیکولی برای مدیریت آفات

بخش چهارم ترشحات غددی

11. ماهیت و عملکرد غدد و مجاری در دستگاه تولید مثلی مگس سرکه
12. خواص ملکولی و ساختاری ابریشم عنکبوت
13. ابریشم عنکبوت: عوامل مؤثر بر خواص مکانیکی و کاربردهای زیست تقلیدی
14. ابریشم و پیله حشرات: جنبه‌های ساختاری و ملکولی
15. ترشحات پیچیده غدد بزاقی مگس سرکه، یک سیستم مدل
16. ترشحات غدد بزاقی بندپایان گیاه‌خوار
17. ماتریکس‌ها و ترشحات غددی: بندپایان خونخوار

پیشگفتار کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان

کتاب «ماتریکس‌های کامپوزیت خارج سلولی در بندپایان» شامل مقالات جامعی در مورد ماتریکس‌های کامپوزیت خارج سلولی در بندپایان است. بلوک‌های سازنده چنین ماتریکس‌هایی در سلول‌های اپیتلیال تک لایه تشکیل شده و توسط آنها به حوزه‌های بیرونی ترشح می‌شوند، جایی که مونتاژ یا تبدیل نهایی آنها انجام می‌شود.

به دلیل حجم گسترده تحقیقات منتشر شده که تا حدی نتیجه توالی‌های ژنوم کامل موجود از چندین گونه مدل (به ویژه دروزوفیلا ملانوگاستر) و ESTهای قابل دسترس برای سایر گونه‌ها است، تأکید عمدتاً بر حشرات است. چنین پیشرفت‌هایی آگاهی پایه در مورد فیزیولوژی ژنومی، پروتئومی و ملکولی را تسهیل کرده است.

این کتاب همچنین شامل فصولی در مورد بیوکامپوزیت‌های غیرحشراتی بندپایان مانند کوتیکول‌های معدنی سخت‌پوستان (فصل 5)، ابریشم عنکبوت (فصل‌های 12 و 13) و ترشح غدد بزاقی کنه‌ها (فصل 17) است. با این حال، شایسته است اذعان کنیم که این کتاب سموم و زهرهای بندپایان را که شایسته‌ی یک جلد جداگانه‌ی قابل توجه هستند، حذف کرده است.

شاخه بندپایان که حدود ۵۵۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پیش پدید آمد، بزرگترین و متنوع‌ترین شاخه در قلمرو حیوانات است. بندپایان سازگاری قابل توجه و شکست‌ناپذیری را برای زنده ماندن، تشکیل کلونی و اساساً رشد در انبوهی از زیستگاه‌های آبی و خشکی نشان می‌دهند.

اساساً، ساختارهای کوتیکولی برای سازگاری موفقیت‌آمیز آنها با محیط خارجی محوری بوده‌اند و بنابراین در طول اعصار حفظ شده‌اند. شایان ذکر است که ماتریکس خارج سلولی بندپایان، زیست‌توده بی‌جان بزرگی را تشکیل می‌دهد. زیست‌توده آلی جهانی کیتین از حشرات و سخت‌پوستان، پس از سلولز، دومین ماده در نظر گرفته می‌شود. هفت فصل اول کتاب به این ماتریکس‌های کامپوزیتی بسیار سازمان‌یافته و فوق‌العاده پیچیده اختصاص داده شده است.

ماتریکس کوتیکولی از دیدگاه‌های متنوعی بررسی شده است، دیدگاه مفیدی در مورد عملکرد و اهمیت بیولوژیکی ارائه می‌دهد. مورفولوژی‌های مختلف سطوح خارجی که بر ظاهر تأثیر می‌گذارند؛ رنگ‌های متنوعی که ممکن است برای استتار، تشخیص، جذب گرما، جفت‌گیری و دفاع عمل کنند و خواص مکانیکی مانند استحکام، سفتی، الاستیسیته یا انعطاف‌پذیری توسط برهمکنش‌های خاص کیتین-پروتئین و مجموعه‌های معماری، درجه اسکلروتیزاسیون و هیدراتاسیون پروتئین یا انواع پروتئین‌ها تعیین می‌شوند.

یک مثال، رزیلین انعطاف‌پذیر با توالی‌های اسید آمینه‌ای مشخص و پیوندهای عرضی دی و تری تیروزین بین مولکولی آن است (فصل 4). به دلیل راندمان ذخیره‌سازی انرژی فوق‌العاده و طول عمر خستگی بالا، رزیلین در فعالیت‌هایی از جمله حرکت با پا، پرواز، پریدن، اتصال به زیرلایه‌ها و تولید صدا (در جیرجیرک‌ها) بسیار مهم است.

مجموعه‌های متنوع ترکیبی سیستم‌های رشته‌ای کیتین و پروتئین‌ها، که ماتریس معماری پروکوتیکول‌های اسکلتی و غشاهای پریتروفیک را تشکیل می‌دهند، خواص عملکردی متنوع آنها را تعیین می‌کنند (فصل‌های 1، 2، 3 و 8). اساساً، ماتریس کیتین-پروتئین توسط برهمکنش‌های بین یک بیوپلیمر آمینوساکاریدی واحد (عمدتاً آلومورف α-کیتین غیرموازی) و تعداد زیادی از پروتئین‌های بسیار متنوع تشکیل می‌شود.

علاوه بر این، تنوع کوتیکولی ممکن است توسط اتصال متقاطع بین ملکولی بعدی پروتئین‌ها و پیکربندی‌های مختلف انباشتگی تقویت شود. واکنش‌های هسته ‌دوست، توسط محصولات اکسیداسیون با وزن ملکولی کم مشتقات کاتکولامین، لایه اگزوکوتیکولی پروتئینی را تثبیت (اسکلروتیزه) می‌کنند و به طور کلی به استحکام و سفتی کوتیکول کمک می‌کنند (فصل 6). علاوه بر چنین اتصال متقاطعی، لایه‌های کیتین-پروتئین سخت‌پوستان در درجه اول توسط کلسیفیکاسیون سفت می‌شوند (فصل 5).

هیدروکربن‌ها و لیپیدهای کوتیکولی اجزای جدایی‌ناپذیر لایه اپی‌کوتیکول هستند که ماهیت آبگریز آنها به عنوان اجزای ضد آب عمل می‌کند. منطقی است که درک کنیم که دخالت هیدروکربن‌های کوتیکولی برای حل محدودیت‌های اکوفیزیولوژیکی در طول انتقال بندپایان از زیستگاه‌های آبی به خشکی ضروری بوده است. هیدروکربن‌های فرار که روی یا نزدیک سطح کوتیکول وجود دارند، برای دفاع، تولید مثل و ارتباط نیز تکامل یافته‌اند (فصل 7).

در زمینه ضد آب بودن، تخم‌های حشرات تخم‌گذار که معمولاً با مشکل اصلی خشک شدن مواجه هستند، توسط لایه‌های کوریونی ضد آب خاصی محافظت می‌شوند. علاوه بر این، لایه جنینی کوتیکول سروزی در محافظت از جنین‌های در حال رشد در برابر کم‌آبی بسیار مهم است (فصل 9).

رویدادهای پویای مکانی و زمانی که با سنتز (و تخریب) ساختار پیچیده کوتیکولی همراه هستند، به طور جامع در فصل‌های مربوط به ماتریس‌های پوششی (فصل‌های 1، 2 و 3) پوشش داده شده‌اند. این فصل‌ها شامل ژن‌های خاص و تعامل ژن‌ها، پروتئین‌های ساختاری خاص و آنزیم‌هایی هستند که از جمله در بیوسنتز و تخریب ماتریس کوتیکولی نقش دارند.

علاوه بر این، قرار گرفتن اجزای با وزن مولکولی کم که برای ضد آب بودن ضروری هستند (مانند هیدروکربن‌ها) یا ترکیبات مبتنی بر کینون که به عنوان عناصر تثبیت کننده (اسکلروتیزاسیون، ملانیزاسیون) یا به عنوان رنگدانه استفاده می‌شوند، در این فصل گنجانده شده است. رنگ کوتیکول‌ها بسته به گونه حشرات و در مناطق آناتومیکی همان گونه متفاوت است. رنگدانه‌سازی/ملانیزاسیون همچنین نقش مهمی در بهبود زخم و کپسوله کردن انگل‌های مهاجم ایفا می‌کند (فصل 6).

رویدادهای پویا و مونتاژ متوالی لایه‌های کوتیکولی و همچنین ترشحات آنزیم‌ها و اجزای با وزن ملکولی کم توسط مجموعه‌ای از ژن‌های تنظیم‌شده توسط هورمون هدایت و هماهنگ می‌شوند (فصل‌های ۱، ۲، ۳، ۴، ۵، ۶ و ۷).

کمپلکس ساختاری پوسته تخم مرغ شباهت‌های زیادی به ماتریکس کوتیکولی دارد. این ساختار عمدتاً یک ساختار مرکب چند لایه سازمان یافته است که طبق یک برنامه مکانی و زمانی خاص مونتاژ شده است (فصل 9). لایه‌های عمدتاً پروتئینی پوسته تخم مرغ توسط مجموعه‌ای از سلول‌های فولیکولی تک لایه ترشح می‌شوند که ذاتاً مجهز به یک طرح ژنتیکی از پیش تعیین شده برای طراحی ساختاری پیچیده هستند.

پوسته‌های کوریونی تخم مرغ، محافظت در برابر خشک شدن و/یا غرق شدن و در برابر شکار یا تهاجم میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا و همچنین مقاومت در برابر تنش‌های مکانیکی یا نوسانات دما را فراهم می‌کنند. چندین لایه کوریونی پوسته تخم مرغ توسط پیوندهای متقاطع بین ملکولی مانند پل‌های دی سولفیدی، پیوندهای دی و تری تیروزین و اسکلروتیزاسیون مبتنی بر کینون تثبیت می‌شوند.

ابریشم‌ها، که مواد فیبری طبیعی کامپوزیت بیوپلیمری هستند که از ترشحات پروتئینی ریسیده می‌شوند، در انواع مختلف بالپولکداران، پرده‌بالان، سوسک‌ها، مگس‌ها، تریپس‌ها، بالتوری‌ها، عنکبوت‌ها و کنه‌ها یافت می‌شوند. بخش دیگری از کتاب (فصل‌های 12، 13 و 14) به ترشحات غده‌ای پروانه‌های ابریشم و عنکبوت‌ها محدود می‌شود.

به عنوان مثال، عنکبوت‌ها انواع مختلفی از الیاف را با خواص، ترکیبات و مورفولوژی‌های قابل توجه تولید می‌کنند که عملکردهای مختلفی مانند حرکت، علامت‌دهی حضور طعمه صید شده، ساخت تار، پیچیدن نخ یا ایجاد محفظه برای محافظت از تخم‌های در حال رشد را انجام می‌دهند. ابریشم پیله Bombyx mori (تنها بندپای اهلی) که بیش از 5000 سال است شناخته شده است، به منسوجات ارزشمندی تبدیل شده است.

مجموعه‌ای از سه فصل (15، 16 و 17) به بزاق اختصاص داده شده است که ترشحات دهانی آب یا روغنی غدد بزاقی عمدتاً لبی است. عملکردهای مختلف آن شامل روان‌سازی قطعات دهانی، پیش‌هضم و هضم مواد گیاهی، تعادل آب و اثرات ضدمیکروبی و ضدشکارچی و همچنین در تعاملات میزبان-ناقل است. بزاق تغذیه‌کنندگان از شیره گیاهی در انتقال عوامل بیماری‌زای ویروسی و تک‌یاخته‌ای نقش دارد. بزاق فعال دارویی بندپایان خونخوار، دفاع ضدخونریزی میزبان را مسدود می‌کند، به عنوان مسکن در گزش کنه عمل می‌کند و علاوه بر انتقال عوامل بیماری‌زای ناتوان‌کننده، بر سیستم‌های التهابی و ایمنی میزبانان مهره‌دار تأثیر می‌گذارد.

غدد بزاقی دروزوفیلا به خاطر ترشح برون‌ریز یک ماده چسبناک که شفیره آنها را به بستر می‌چسباند، به خوبی شناخته شده‌اند (فصل 15). علاوه بر این، این فصل به ترشح آپوکرین سلول‌های غدد بزاقی می‌پردازد که در آن بخشی از سیتوپلاسم خود را به داخل لومن از دست می‌دهند. برخلاف پروتئین‌های چسب برون‌ریز، تعداد زیادی از اجزای اسکلت سلولی، سیتوزولی، میتوکندریایی، ریبوزومی و دستگاه گلژی آزاد شده و در معرض دید قرار می‌گیرند.

فصل ۱۱ به محصولات ترشحی غدد ضمیمه دروزوفیلا ملانوگاستر ماده و نر اختصاص دارد که نقش‌های حیاتی در باروری و تولید مثل کلی ایفا می‌کنند. این فصل شامل شبکه پیچیده‌ای از برهمکنش‌های اجزای ترشحی متعدد است که گیرنده‌های متعددی را هدف قرار می‌دهند که در آماده‌سازی برای جفت‌گیری، در طول جفت‌گیری و از طریق رویدادهای پس از جفت‌گیری نقش دارند.

تعدادی از فصل‌ها (۴، ۵، ۱۲، ۱۳ و ۱۴) جنبه‌های کاربردی تجاری مربوط به ماتریکس‌های خارج سلولی را پوشش می‌دهند. بازار جهانی برای کیتین، شکل داستیله شده آن کیتوزان، و اصلاحات شیمیایی آنها وجود دارد. چنین محصولاتی زیست‌تخریب‌پذیر، زیست‌سازگار و غیرسمی هستند و طیف وسیعی از کاربردهای مفید را در صنایع نساجی و داروسازی، کشاورزی، تصفیه آب، لوازم آرایشی، غذا و محصولات عکاسی دارند.

مسدود کردن سنتز کیتین توسط حشره‌کش‌های تجاری آسیلورئا یا مهار سنتز کیتین آکارین توسط کنه‌کش اتوکسازول، ارزش کاربردی کیتین را به عنوان هدف در کنترل آفات نشان می‌دهد. فرآیندهای فیزیولوژیکی ضروری سنتز و تجزیه کیتین به عنوان اهداف انتخابی مفید برای تداخل در نظر گرفته شده‌اند و مهارکننده‌های قوی آنها به امید توسعه داروهای تجاری و عوامل کنترل آفات، مورد بررسی دقیق‌تر ترکیبات سرب موفق قرار گرفته‌اند (فصل 10).

ژن‌های سنتز و تجزیه پروتئین کوتیکولی و کیتین، که در مراحل انتقال بیان می‌شوند، توسط هورمون‌های رشد تنظیم می‌شوند. آنالوگ‌های هورمون جوانی مداخله‌گر و مقلدهای هورمون جوانی، و همچنین آگونیست‌های اکدیسترون، به عنوان حشره‌کش‌های بسیار موفق توسعه یافته و تجاری شدند.

بیوکامپوزیت‌های طبیعی مانند کوتیکول معدنی سخت‌پوستان، رزیلین انعطاف‌پذیر، یا ابریشم حشرات و عنکبوت، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند و الهام‌بخش تحقیقات پایه و کاربردی بوده‌اند که منجر به زیست‌تقلیدهای عملکردی پیچیده، مواد زیستی و هیبریدهای ساختاری شده‌اند. کوتیکول سخت و کلسیفیه شده سخت‌پوستان، توسعه مواد هیبریدی آلی/معدنی را تحریک کرده و استفاده از قالب‌های پلیمری مصنوعی را که کامپوزیت‌های سرامیکی و تقویت‌شده با الیاف تولید می‌کنند، ترغیب کرده است.

رزیلین با خاصیت ارتجاعی برجسته، ذخیره‌سازی انرژی، انعطاف‌پذیری و طول عمر خستگی بالا، راه‌هایی را برای طرح‌های مختلف پلیمری باز کرده است که منجر به کاربردهای بالقوه برای لاستیک‌های زیستی، حسگرهای زیستی و زیست‌پزشکی به عنوان داربست‌های مهندسی بافت می‌شود. ابریشم عنکبوت که از نظر استحکام، کشش‌پذیری و چقرمگی دارای خواص مکانیکی منحصر به فردی است، فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای طراحی بیومواد برای کاربردهای سفارشی در پزشکی، مهندسی و دفاع ارائه می‌دهد.

نویسندگان کتاب ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان:

نام: افرایم کوهن (Ephraim Cohen)
افیلیشن: دپارتمان حشره‌شناسی، دانشکده کشاورزی، غذا و محیط زیست رابرت اچ. اسمیت، دانشگاه عبری اورشلیم رخووت، اسرائیل

نام: برنارد موسیان (Bernard Moussian)
افیلیشن: دانشکده ژنتیک، دانشگاه ابرهارد-کارلز توبینگن توبینگن، آلمان

مشخصات کتابشناختی:

• عنوان فارسی: ماتریس‌های مرکب خارج سلولی در بندپایان
• عنوان انگلیسی: Extracellular Composite Matrices in Arthropods
• نویسندگان: افرایم کوهن (Ephraim Cohen) و برنارد موسیان (Bernard Moussian)
• شابک (گالینگور): 978-3-319-40738-8، تاریخ انتشار: 22 سپتامبر 2016
• شابک (شومیز): 978-3-319-82169-6، تاریخ انتشار: 30 آوریل 2018
• شابک (ایبوک): 978-3-319-40740-1، تاریخ انتشار: 12 سپتامبر 2016
• کد DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-40740-1
• ناشر: اسپرینگر چم، 2018
• نوبت چاپ: چاپ اول، 2018
• تعداد صفحات: 712 صفحه
• تعداد تصاویر: 39 تصویر سیاه و سفید، 83 تصویر در رنگ
• زبان: انگلیسی
• موضوعات: حشره‌شناسی، بوم‌شناسی مولکولی، زیست‌شناسی سلولی، زیست‌شناسی تکوینی، آناتومی/ریخت‌شناسی/بافت‌شناسی جانوری
• کلمات کلیدی: کیتین، ماتریکس خارج سلولی، زیست‌شناسی حشرات، غدد ضمیمه دروزوفیلا، غدد بزاقی، حشره‌شناسی