این کتاب دربارۀ یکی از مسائل مهم در زمینه کاربرد و استفاده از گیاهان دارویی، یعنی خالص‌سازی متابولیت‌های ثانویه و شناسایی ساختار آن‌ها، بحث می‌کند که در زمینه‌های پزشکی و داروسازی کاربردهای زیادی دارد. مطالب این کتاب علاوه ‌بر تأمین نیاز علمی و کاربردی دانشجویانی که در مقاطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری در رشته‌های زیست‌شناسی، شیمی و علوم گیاهی، بیوتکنولوژی و علوم کشاورزی مشغول به تحصیل هستند، برای محققان و دست‌اندرکاران شاغل در بخش‌های کشاورزی، اصلاح نباتات، بیوتکنولوژی می‌تواند مفید باشد.

در فصل‌های ابتدایی این کتاب روش‌هایی برای رشد کشت‌های میکروبی و خالص‌سازی متابولیت‌های ثانویه و در فصل‌های بعد روش‌هایی برای سنجش غلظت، سنجش بر هم کنش‌های بین مولکولی و آشکارسازی متابولیت‌ها ارائه شده است. فصل‌های انتهایی شامل تمرین‌هایی است که در آن متابولیت‌های ثانویه از سه گونه باکتری خالص‌سازی شده و ساختار آن‌ها مشخص می‌گردند.

نویسنده اصلی و در واقع مؤلف این کتاب یکی از افراد صاحب‌نظر در زمینه بیوشیمی و زیست‌شناسی در سطح بین‌المللی است و همچنین دارای تجارب ارزنده دیگری در ارتباط با تحقیق در این رشته‌ها است.

پیشگفتار مترجمان /7

مقدمه مؤلف /9

فصل 1: ایمنی کار با میکروارگانیسم‌ها/ 19

1-1-محدودیت‌های اساسی و منابع اطلاعات مربوط به ایمنی زیستی /19

1-1-1-ایمنی زیستی سطح 1 (BSL-1) /19

1-1-2-ایمنی زیستی سطح 2 (BSL-2) /20

1-2- ایمنی کار با مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی /21

1-2-1- محدودیت‌های اساسی و مسائل اداری /21

1-2-2-تجهیزات حفاظت شخصی، محافظت از چشم /21

1-2-3-محافظت از بازوها و بدن /21

1-2-4-محافظت از پا /22

1-2-5-محافظت برای دستان /22

1-2-6-خطرات ناشی از تجهیزات /22

1-2-7-برگه اطلاعات ایمنی برای یک ماده شیمیایی/ 24

1-2-8-اصطلاحات مربوط به مواد شیمیایی سمی سرطان‌زا /24

1-2-9-مواد شیمیایی خورنده، سمی یا سرطان‌زا /25

1-2-10-فراخوان کمک /25

1-2-11-تماس پوست یا چشم با مواد شیمیایی خطرناک /25

1-2-12-جراحت /25

1-2-13-بیماری ناگهانی مانند غش یا تهوع /26

1-2-14-ریختن یک ماده شیمیایی /26

1-2-15-آتش /26

1-2-16-زمین لرزه /26

1-3- آماده‌ شدن برای آزمایش‌ها، انجام محاسبات و ثبت داده‌ها /26

1-3-1-دفترچه آزمایشگاه شما /26

1-3-2-دستگاه‌های الکترونیکی شخصی/ 27

منابع فصل اول 27

فصل 2:‌ساختار و عملکرد متابولیت‌های ثانویه‌ ترشح شده از باکتری‌ها 29

2-1- اهمیت متابولیت‌های ثانویه 29

2-2-  یک مولکول سیگنالینگ توسط کارآیی VIBRIO FISCHERI در QUORUM SENSING 29

2-2-1-میزان تابش بیولوژیکی و QUORUM SENSING در باکتری‌ها 30

2-2-2-اپرون LUX و خود القا کننده Vibrio1 31

2-3-سایدروفورها به باکتریها اجازه می‌دهند تا از محیط خود آهن دریافت کنند 31

2-4- کروناتین توسط پاتووارهای    PSEUDOMONAS SYRINGAEترشح میشود و برای کلروپلاستهای موجود در گیاهان زراعی سمی است. 34

2-4-1-باکتری‌های بیماریزای گیاهی 34

2-4-2-کروناتین 35

منابع فصل دوم 36

فصل 3: مروری بر روش‌های خالص‌سازی متابولیت‌های ترشح شده از باکتری‌ها 41

3-1-تلقیح و انکوباسیون کشت‌های باکتری 41

3-1-1-ادبیات مربوط به باکتری‌شناسی 41

3-1-2-انتخاب محیط کشت 42

3-1-3-کشت شروع‌کننده و زیرکشت 43

3-2-پایش رشد کشت های باکتریایی از طریق اندازه گیری تیرگی 43

3-2-1-محاسبه تراکم سلولی یک کشت از داده‌های اسپکتروفتومتری 43

3-2-2-رقیق کردن مقدار کمی از کشت  و اصلاح برای رقت 45

3-2-3-محاسبه حداقل زمان تولید یک گونه از باکتری‌ها 46

3-3- حذف باکتری‌ها از کشت توسط سانتریفیوژ و فیلتراسیون 46

3-3-1-رسوب‌گذاری سلول‌ها در یک کشت توسط سانتریفیوژ 46

3-3-2-حذف  سلول‌ها از یک کشت توسط فیلتراسیون 47

3-4- استخراج مایع – مایع متابولیت A از سوپر نیت کشت A 49

3-5- استخراج فاز جامد متابولیت A از سوپرنیت کشت A 50

3-6- خشک کردن، احیا، تعیین مقدار بازده و ذخیره‌سازی یک متابولیت خالص شده 52

3-6-1-حذف آب در ارتباط با یک حلال آلی غیر قابل اختلاط با آب 52

3-6-2-حذف آب مخلوط شده با یک حلال آلی 52

3-6-3-تبخیر از حلال آلی 53

3-6-4-تعلیق 53

3-6-5-اندازه‌گیری عملکرد 54

3-6-6-ذخیره سازی متابولیت خالص شده 54

منابع فصل سوم 55

فصل 4: جذب پرتوهای فرا بنفش، مرئی و مادون قرمز 57

4-1- جذب پرتوهای فرابنفش و مرئی توسط مولکول های آلی و فلزات یونیزه شده در محلول 57

4-1-1-تعاریف استفاده از اشعه ماوراء بنفش و نور مرئی بر روی آنالیت‌های موجود در محلول 58

4-2-ثبت طیف جذب اشعه ماوراء بنفش و نور مرئی توسط مولکول‌های آلی و فلزات یونیزه شده در محلول 62

4-3- ارزیابی طیف جذبی توسط مولکول‌های آلی 63

4-3-1-ارزیابی طیف‌ به عنوان اسپکتروسکوپی 63

4-3-2-ارزیابی طیف‌ به‌ عنوان اسپکتروفوتومتری 64

4-3-3-انتروباکتین دفریک 65

4-3-4- انتروباکتین فریک 65

4-4-جذب پرتوهای مادون قرمز توسط مولکول‌های آلی 67

4-4-1-فرمت طیف جذب تابش IR توسط آنالیت 68

4-5- ثبت طیف جذب اشعه فرابنفش توسط مولکولهای آلی 69

4-5-1-دی‌متیل‌سولفوکسید 69

4-5-2- انتروباکتین 69

4-6- ارزیابی ساختار مولکول های آلی با آزمایش طیف آنها از جذب اشعه مادون قرمز 70

4-6-1-دی‌متیل‌سولفوکسید 70

4-6-2-انتروباکتین 72

منابع فصل چهارم 73

فصل 5: کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا 75

5-1-تئوری و عمل 75

5-1-1-تاریخچه و تغییرات کروماتوگرافی مایع 75

5-1-2-استفاده از کروماتوگرافی مایع برای متابولیت‌های آلی 76

5-1-3-فاز ثابت، فاز متحرک و پارامترهای کروماتوگرافی 78

5-1-4-تشخیص و اندازه گیری متابولیت‌های آلی موجود در آنالیت 79

5-2- یک نمونه با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا 80

5-2-1-پارامترهای کروماتوگرافی 81

5-2-2-فاز متحرک جهت کروماتوگرافی 82

5-2-3-نکات در مورد شناسایی ساختاری حلال‌ها 82

5-2-4-میزان جریان، فشار و ترکیب فاز متحرک در طول کروماتوگرافی 82

5-2-5-تشخیص آنالیت‌ها با جذب اشعه ماوراء بنفش یا اشعه مرئی 83

منابع فصل پنجم 85

فصل 6: اسپکترومتری جرمی 87

6-1- تئوری و عمل 87

6-1-1- مبانی 87

6-1-2-یونیزاسیون الکترواسپری 88

6-1-3-آنالایزرهای جرمی چهارقطبی 89

6-1-4-آنالایزر جرمی Time-of-flight 90

6-1-5-اسپکترومتری جرمی مرتبط با کروماتوگرافی 90

6-2-نمونههایی از  استفاده ازکروماتوگرافی مایع- اسپکترومتری جرمی 91

6-2-1-تهیه نمونه متابولیتها 91

6-3-پارامترهای کروماتوگرافی 92

فریوکسامینE 92

6-4-تفسیر کروماتوگرامها و طیفهای جرمی 93

منابع فصل ششم 95

فصل 7: تئوری و عمل اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هسته‌ای 97

7-1-کریستالوگرافی 97

7-1-1-خواص مغناطیسی هسته‌ها و مولکول‌ها 98

7-1-2-اثر اعمال مداوم میدان مغناطیسی خارجی بر روی هستههای H1 99

7-1-3-اثر کاربرد پالس میدان مغناطیسی خارجی بر هسته‌های 1 H 101

7-1-4-کسب فروپاشی القایی آزاد به صورت برگشت به تعادل هستههای 1 H 102

7-1-5-تأثیر میدان‌های مغناطیسی محلی( تداخل مواد پارامغناطیس) 103

7-1-6-محاسبه تغییرات شیمیایی برای هسته‌های H1  و تولید یک طیف رزونانس 104

7-1-7-اثر ساختار مولکولی روی جابجایی‌های شیمیایی برای هسته‌های 1H 105

7-1-8-اثر اتصال چرخش - چرخش بر روی طیف رزونانس مغناطیسی هسته‌ای 1H 106

7-2-نمونهای برای استفاده از اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هستهای 106

منابع فصل هفتم 110

فصل 8: کریستالوگرافی اشعه ایکس 113

8-1-اهمیت کریستالوگرافی 113

8-2-رشد بلورهای یک متابولیت آلی 114

8-3-تئوری تفرق پرتو ایکس 115

8-4- نصب بلور بر روی تفرق‌سنج  اشعه ایکس و جمع‌آوری داده‌ها 116

8-5- شناسایی سیستم شبکه براوه سلول واحد در بلور 117

8-6- شناسایی گروه فضایی سلول واحد در بلور 118

8-7- ثبت داده‌های تفرق به‌عنوان یک شبکه متقابل کریستال 118

8-8-درک ساختار یک متابولیت آلی 119

منابع فصل هشتم 120

فصل 9: تمرین‌هایی برای خالص‌سازی و شناسایی ساختاری سیگنال QUORUM-SENSING 123

9-1-رشد کشت از باکتری دریایی لومینسانس VIBRIO FISCHERI 123

9-2-حذف باکتری‌ها از کشت با سانتریفیوژ و فیلترکردن 127

9-3-استخراجVIBRIO AUTOINDUCER1  یک N – اسیل هوموسرین لاکتون از سوپرنیت کشت با یک حلال آلی 130

9-4- حذف حلال از کسری غنی شده در VIBRIO AUTOINDUCER1   و تعلیق مجدد ماده خشک شده 132

9-5-سنجش فعالیت  القا‌کننده لومینسانس در VIBRIO AUTOINDUCER 1 133

9-6-اندازه‌گیری اسپکتروفتومتری بازده VIBRIO AUTOINDUCER 1 با استفاده از پرتو ماوراء بنفش 137

9-7-شفافسازی  اسپکتروسکوپی مادون قرمز ساختار VIBRIO AUTOINDUCER 1 140

9-8- سنجش ساختار VIBRIO AUTOINDUCER 1 با اسپکترومتری جرمی 142

9-9- توضیح اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هسته‌ای در ساختار VIBRIO AUTOINDUCER 145

منابع فصل نهم 148

فصل 10: تمرین‌هایی برای خالص‌سازی و شناسایی ساختاری مولکول‌های کلاته کننده آهن 151

10-1- رشد کشت باکتری رودهای ENTEROBACTER AEROGENES 151

پیشینۀ فنی 152

10-2- حذف باکتری‌ها از کشت با سانتریفیوژ و فیلتراسیون 156

10-3-استخراج یک سایدروفور از سوپرنیت کشت با جذب در فاز جامد 160

10-4- شستشوی سایدروفور از فاز جامد، حذف حلال و تعلیق مجدد ماده خشک شده 161

10-5- اندازه‌گیری اسپکتروفتومتری بازده سایدروفور با استفاده از اشعه ماوراء بنفش 167

10-6-سنجش اسپکتروفتومتری و رنگ‌سنجی برای کلاته کردن آهن (III)  توسط سایدروفور 170

10-7-سنجش کروماتوگرافی برای کلاته شدن آهن  (III) توسط سایدروفور 173

10-8-سنجش با اسپکترومتری جرمی برای کلاته شدن آهن (III) توسط سایدروفور 177

10-9- توضیح اسپکتروسکوپی مادون قرمز ساختار سایدروفور 184

10-10- توضیح اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هسته‌ای ساختار سایدروفور 185

10-11-رشد بلورهای فریوکسامین E، مجموعهای از سایدروفور و آهن (III) از باکتری STREPTOMYCES ANTIBIOTICUS 190

10-12- ارزیابی فریوکسامینE رسوب‌شده برای خواص بلور‌ها 194

10-13-جمع‌آوری و تفسیر داده‌های تفرق اشعه ایکس از تک بلورهای فریوکسامین E 196

منابع فصل دهم 197

فصل 11: تمرین‌هایی برای خالص‌سازی و شناسایی ساختاری فیتوتوکسین هدفدار کلروپلاست 201

11-1-رشد کشت پاتووار گلیسینیا  از باکتری PSEUDOMONAS SYRINGAE 201

11-2- حذف باکتری‌ها از کشت با سانتریفیوژ و فیلتراسیون 207

11-3-استخراج کروناتین از سوپرنیت کشت با یک حلال آلی 211

11-4-حذف حلال از بخش غنی شده در کروناتین و سوسپانسیون مجدد ماده خشک شده 213

11-5-آزمایش روی برگ‌های گیاهان برای فعالیت کلروزیس کروناتین 214

11-6-اندازه‌گیری اسپکتروفتومتری عملکرد کروناتین با استفاده از اشعه فرابنفش 218

11-7- وضیح اسپکتروسکوپی مادون قرمز ساختار کروناتین 222

11-8-سنجش ساختار کروناتین با اسپکترومتر جرمی 223

11-9-توضیح اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هسته‌ای ساختار کروناتین 227

منابع فصل یازدهم 231

فصل 12: طراحی آزمایش‌ها 233

12-1-  منابع اطلاعات فنی و راهنماهای طراحی پروتکل‌ها 233

12-1-1-منابع در اینترنت 233

12-1-2-کتاب‌ها 233

12-2-ایجاد روش‌هایی برای خالص‌سازی و شناسایی ساختاری مولکول‌های فلورسنت ترشح شده توسط باکتری‌ها 234

12-2-1-مبانی فلورسانس و لومینسانس 234

12-2-2-تعاریف فلورسانس 234

12-3-تعاریفی برای لومینسانس شیمیایی و بیولوژیکی 235

12-3-1-لومینسانس شیمیایی (شیمی لومینسانس). 235

12-3-2-لومینول 236

12-3-4-لومینسانس بیولوژیکی (بیولومینسانس) 236

12-3-5-لوسیفراز 237

12-3-6-لوسیفرین 237

12-3-7-لومینومتر 237

12-4-تحقیق در مورد متون مربوط به متابولیت های ثانویه فلورسنت که توسط باکتری ها ترشح می شوند 237

12-5- سویه باکتریایی مناسب را در گونه‌ مناسب شناسایی کنید 238

12-6- آزمایش‌های منتشر شده در مورد خالص‌سازی مولکول‌های فلورسنت که توسط باکتری‌ها ترشح می‌شوند را مرور کنید و پروتکل‌های طراحی کنید که در آزمایشگاهی که در آن کار می‌کنید عملی خواهد بود. 239

12-7- رشد کشتها و خالصسازی مولکولهای فلورسنت را برنامهریزی کنید: 241

12-8- آزمایش‌هایی را برای بررسی ساختار مولکول خالص‌شده برنامه‌ریزی کنید: 243

منابع فصل دوازدهم 246

نمایه 251