رابطه کار و تحصیل چیست؟

ما براي چه چيزي درس مي‌خوانيم گاهي اوقات قديمي‌ها به ما مي‌گويند

1 - شغل فرد در تعیین الگوی روابط اجتماعی و دوستهای او چه نقشی دارد ؟

هر چقدر علم آدامها بیشتر باشد روابط اجتماعی انه با دوستان و آشنایان بهتر است .

2- شغل فرد در تعیین محل سکونت او چه نقشی دارد؟

هر چه فرد محل سکونتش نزدیکتر باشد کارهایش آسان تر و زودتر انجام می گیرد.

3- شغل فرد در تعیین الگوی رفتاری او(مانند طرز لباس پوشیدن، صحبت کردن، و...) چه تاثیری دارد؟

تاثیر زیادی دارد چون هر چه شغل فرد بالاتر باشد طرز لباس پوشیدن و صحبت کردن آن فرد ،فرق دارد.

وقتي ما دانش‌آموزان  به كلاس درس وارد مي‌شويم هميشه در بيشتر مقاطع تحصيلي از ما مي‌پرسند  كه علم بهتر است يا ثروت هيچ وقت از ما نمي‌ِپرسند كه  چطور مي‌خواهيد با توجه به تحصيلات خود به شغل آينده خود برسيد.

دانش‌آموزان  هميشه در تكاپوي  قبول شدن  و به موفقيت رسيدن هستند ولي نمي‌دانند چگونه آينده خود را تضمين كنند چه بسا كسي در درس خود دانش‌آموز موفق و ممتازي باشد  ولي انتخاب غلط آن در رشته يا كارش سبب نابودي و بي‌ثمر بودن آن شخص در جامعه  شود.

 هر شخص موظف است كه رشته تحصيلي خود را با توجه به برنامه‌اي كه براي آينده خود چيده انتخاب كند و كاري به انتخاب پدر و مادر و يا دوستان و آشنايان خود نداشته باشيد چه بسيار والديني كه از فرزندان خود توقع دارند كه مهندس يا دكتر شوند و در رشته اي درس بخوانند كه آنها دوست دارند غافل از آنكه فرزندشان كشش فهم و درك آن دروس را ندارند و سبب ضربه زدن ناخواسته به فرزندان خود مي‌شوند به طور مثال اگر كسي دوست دارد  كه پزشك شود و به خواهش تمناي والدين خود وارد رشته حسابداري يا گرافيك شود چه بسا كه به نتيجه نرسد و در نيمه راه وا بماند و يا بعد از گرفتن ديپلم در رشته‌اي كه به آن علاقه ندارد و براي آن فقط جنبه ژست و نما است وارد شود و در آخر بدون هيچ هدف و انگيزه‌اي تحصيلات خود را به پايان برساند، ، ولي اگر دوست داشته باشد كه پزشك شود و بر خواسته خود پافشاري كند حتماً بايد رشته تجربي را انتخاب كند و منابع مربوط به اين رشته را بخواند. و در اين درسها ماهر و حرفه‌اي شود تا بتواند به مقطعي كه دوست دارد و شغلي كه به آن علاقه دارد برسد . مسلماً همين فرد اگر با علاقه وارد رشته‌ي مورد نظرش بشود و با توجه به علايق و استعداد خود به ادامه تحصيل بپردازد انسان موفق با ايده‌هاي بزرگ خواهد شد و چه بسيار كه اين چنين بودند و براي خود و ديگران باعث خير بركت بوده‌اند.

 انسانهاي موفق هميشه انتخاب درست خود را بر اساس علايق و استعدادهاي خود انتخاب مي‌كند كسي كه به صورت تجربي مكانيكي ياد مي‌گيرد و بعدها وارد  فني‌حرفه اي‌ شود و رشته مكانيك را انتخاب كند چون به آن رشته علاقه دارد و تا حدودي در آن تبحر دارد درسها براي او شيرين و با جذبه مي‌شوند و اين شخص به طور حتم اگر اين رشته را ادامه دهد بطور حتم مهندس سرآمد با ايده‌هاي عالي يا يك مكانيك ماهر در اين رشته خواهد شد  و از آن گذشته مي‌تواند براي خود كار و درآمد كسب كند و از اين طريق آينده خود را تضمين كند.

كسي كه با توجه به فني كه دارد  بتواند چند نفر ديگررا با خود همراه سازد و نه تنها براي خود منبع درآمد باشد كه براي ديگران نيز سبب شغل و كار شود بطور مطمئين و صد در صد اين فرد، شخص  كارآمد و زيركي است كه توانسته با توجه به درس و تحصيل خود شغل آينده خود را انتخاب كند  اين فرد نه تنها در دوران تحصيل با اشتياق درسهاي خود را مي‌خواند بلكه هم در مدرسه فرد موفقي مي‌شود و هم در جامعه‌ايي كه بعدها در آن كار خواهد كرد فرد معروف و سرآمدي خواهد شد.

فردي كه با توجه به درس و رشته‌ايي كه انتخاب كرده توانسته مسير زندگي خود  و ساير كساني را كه سرنوشت براي آنها رقم زده كه بر سر راه آن شخص قرار بگيرند تغيير خواهد كرد.

پس با اين صحبت‌ها مشخص مي‌شود كه  رابطه كار و درس  چقدر مهم و تنگاتنگ است و چه مهم است كه انسان تحصيل و علم را همراه عمل و كار خود قرار دهد و به اين وسيله نه تنها براي خود كه براي اجتماعي كه در آن زندگي مي‌كند فرد مفيد و مثمرثمري واقع شود.

 فردي كه تحصيلات خود را در سطح عالي ادامه دهد و رشته‌ايي را كه انتخاب مي‌كند دوست داشته باشد و با تمام وجود به رشته‌ي خود عشق وعلاقه نشان دهد هميشه  شيوه‌هاي جديدي براي رشته‌ي خود ايجاد مي‌كند و به اين وسيله با ايجاد روشها و متدهاي جديد كار جديدي را به عرصه ظهور مي رساند كسي كه  در مورد الكتريسيته و سيم و برق كار تجربي ياد گرفته باشد و به آن علاقه دارد بايد در رشته برق ادامه تحصيل دهد زيرا تجارب گذشته با علم حال وي مختلط خواهد شد و براي آينده كارش را تضمين خواهد كرد  كسي كه اين اين كار را انجام دهد و در رسانه‌ها ومقالات پيوسته به دنبال طرح‌ها و شيوه‌ها و قطعات جديد كاربردي در برق باشد در كار خود موفق‌تر  از آن شخصي است  كه كار برق را بصورت تجربي و شاگردي ياد گرفته است.مطمئيناً  كسي كه  به صورت اصولي و كليدي در يك رشته آموزش ديده باشد و روشهاي علمي  و فني خود را  با هم دخيل كند از كسي كه فقط شيوه‌هاي گذشته را ديده و ياد گرفته فرق خواهد داشت.

 كسي كه از همان اوان زندگي براي همه‌ي كارهاي خود برنامه‌ريزي كند و روي يك  روش و الگوي مناسب حركت كند  بطور حتم موفق مي‌َود به بسا كه مخترع قطعه و يا ايده‌اي شود كه هيچ كدام از آن افرادي كه سابقاً در آن  رشته كار مي‌كرده‌اند قادر به  فهم و درك  آن نبوده  و يا به ذهنشان خطور نكرده است.

كسي كه به علايق خود اهميت ندهد و يا اگر هم بدهد ولي از روي اجبار كاري را انتخاب كند  كه با رشته‌ي تحصيلي‌اش هم‌خواني ندارد و فقط به خاطر آن كه كاري داشته باشد و به قولي  به آن بيكار نگويند كاري را قبول مي‌كند كم‌كم  از كار خود زده مي‌شود  و كار براي وي تنها يك نياز براي رفع حوائج و خواسته‌هاي خود و خانواده مي‌شود و هيج ايده‌ و انگيزه‌اي از خود براي بهبود آن كار ايجاد نمي‌كند و يا ناخواسته  بدليل علاقه نداشتن به آن كار ايده و طرحي به ذهنش خطور نخواهد كرد  و اين بدترين  آسيب به يك اجتماع است  زيرا اگر مبنا بر اين باشد كه هر كس فقط كاري داشته باشد  و مهم نيست  كه به آن كار با توجه به رشته تحصيلي و علاقه  شخصي بپردازد با محيطي يك دست و خالي از نشاط و طرح جديد روبرو مي‌شويم كه مردمي مكانيزه هر روز بر سر راه ما قرار مي گيرند كه در يك ساعت معين كار را شروع و با يك بازده ضعيف و كم در يك زمان به آن كار خاتمه مي‌دهند و براي فرار از محيط كار لحظه‌ شماري مي‌كنند  كه به مرور و خيلي زود اين دسته از مردم از لحاظ روحي و جسمي فرسوده و از كار افتاده مي‌شوند.

پس بهتر آن است كه  هر شخص با توجه به علاقه، رشته تحصيلي كار خود را انتخاب كند و اگر موفق نشد نزديكترين كاري كه به نظرش مي‌رسد به آن كاري كه به آن علاقه دارد را انتخاب كند كه لااقل از لحاظ روحي سرزنده باقي بماند.

اميدوارم كه  اين موضوع كه يك موضوع لازم و ضروري براي بقاي هر اجتماعي است بيشتر مورد توجه مسئولان و دست اندركاران قرار بگيرد و با توجه به نياز هر جامعه و فارغ‌التحصيلان آن برنامه‌ريزي‌هاي لازم صورت گيرد تا جامعه‌اي با نشاط و شاد با طرح‌هاي زيبا و جديد و جامعه‌اي با شكوفايي خاص كه رابطه مستقيم  با كار و تحصيل براي افراد آن جامعه ايجاد كرده‌اند باشيم جامعه‌اي كه وقتي دانش‌آموزان  يا دانشجويان آن از تحصيلات فارغ مي‌شوند بدون هيچ دغدغه و مشكلي كار خود را انتخاب كنند و هيچ كس نگران و دلواپس آينده خود نباشد باشيم. براي پايان دادن به اين مقوله بياني از يكي از بزرگان هند را جايگزين حسن ختام اين بحث مي‌كنم.

«در نگرش بودا، دست كم سه تكليف برعهده كار است: به آدمي فرصت مي‎دهد كه استعدادهاي خود را به كار برد و بپرورد. وي را قادر مي‎سازد كه از طريق پيوست به ساير افراد در يك تلاش مشترك بر خودمداري خويش فايق آيد و كالاها و خدمات لازم را براي زيست شايسته توليد كند». ترتيب دادن «كار» به گونه‎اي كه به صورت امري بي‎معنا، كسالت آور، ابلهانه يا عذاب آور براي كارگر درآيد چيزي از جنايت كم ندارد، در‌آن صورت به اشياء بيش از افراد توجه خواهد شد و كمبود زيان بار مهر و درجه جان فرسايي از تعلق به بدوي ترين جنبه‎هاي زندگي اين جهان، حاصل آن خواهد بود. شوماخر با استناد به نظريه پردازان شرقي به دنبال يافتن و دوباره سازي رابطه كار با شأن آدمي است، وي مي‎گويد:

«كار در صورتي كه به درستي در شرايط بايسته آزادي و شان آدمي انجام پذيرد، كنندگان آن و به همان ميزان دسترنج‎هايشان را بركت مي‎بخشد. جي.سي.كومارابا فيلسوف و اقتصاددان هندي در اين باره چنين مي‎گويد: اگر طبيعت، كار به درستي شناخته و به كار برده شود، همان رابطه را با استعدادهاي عالي و معنوي خواهد داشت كه غذا با جسم مادي داراست. كار آدمي را مي‎پروراند و روح مي‎بخشد و او را بر آن مي‎دارد كه بهترين چيزي را كه قادر است توليد كند. كار در مسير راستين، رهنمود اراده آزاد انسان مي‎شود و حيوان درون وجودش رابه سوي گذرگاه‎هاي ترقي دهنده لجام مي‎كشد. كار زمينه‎اي متعالي را براي انسان به بار مي‎آورد تا ارزش‎هاي خود را نمايان سازد و شخصيت خويش را بپرورداند. اگر انسان فرصتي براي تحصيل كار نداشته باشد، يأس و دلمردگي وجودش را فرا مي‎گيرد، نه فقط بدان علت كه از درآمدي محروم مي‎ماند بلكه بدان خاطر كه وي از عامل پرورش دهنده و روح بخش كار منظم بي‎بهره مي‎شود كه هيچ چيز نمي‎تواند جانشين آن گردد.»

 

رشد غضروف

رشد غضروف به 2 فرآیند نسبت داده می شود : رشد میان بافتی (  interstitial growth  ) که حاصل تقسیم میتوزی کندروسیتهای از بیش موجود است ؛ و رشد تبدیلی( appositional growth ) که حاصل تمایز سلولهای پری کندریال است . در هر دو مورد ، ساخت ماتریکس در رشد غضروف نقش دارد . رشد میان بافتی اهمیت کمتری از فرآیند دیگر دارد . این فرآیند فقط طی مراحل اول تشکیل غضروف صورت می گیرد که در این زمان با توسعه ماتریکس غضروف از داخل ، موجب افزایش توده بافتی می شود . رشد میان بافتی همچنین در صفحات اپی فیزی استخوان های بلند و درون غضروف مفصلی رخ  می دهد. در صفحات اپی فیزی رشد میان بافتی در افزایش طول استخوانهای بلند و در تهیه یک مدل غضروفی برای روند استخوانسازی درون غضروفی (endochondral bone formation ) اهمیت دارد.

در غضروف مفصلی سلول ها و ماتریکس در نزدیک سطح مفصلی بتدریج پیر و فرسوده می‌شوند و غضروف باید از درون جایگزینی و نوسازی شود زیرا در این ناحیه ، پری کندریومی وجود ندارد که با روش تبدیل ، سلول ها را زیاد کند . در غضروف نقاط دیگر بدن، با سخت شدن فزاینده ماتریکس به دلیل پیوندهای عرضی بین مولکولهای ماتریکس ، رشد میان بافتی اهمیت کمتری می یابد . در این حال غضروف فقط پری کندریوم تکثیر یافته و تبدیل به کندروسیت می شوند ، در این حال آنها توسط ماتریکس غضروفی احاطه شده و درون غضروف موجود جای می گیرند.

 

تغییرات تخریبی

کاربرد طبی: در مقایسه با سایر بافتها ، غضروف هیالن نسبت به فرآیندهای تخریبی (دژنراتیو ) ناشی از افزایش سن مستعدتر است . کلسیفیکاسیون ماتریکس ، که افزایش در اندازه و حجم کند روسیت ها آغاز می شود و با مرگ آنها ادامه می یابد ، روندی شایع در برخی غضروف ها است . دژنراسیون آزبیتی شکل ( asbestiform  degeneration ) که در غضروف پیر به وفور یافت می‌شود ، ناشی از تشکیل تجمعات موضعی رشته های کلاژن ضخیم غیر طبیعی است .

 

ترمیم ضعیف بافت غضروفی

بجز در کودکان خردسال ، غضروف آسیب دیده با اشکال و اغلب بطور ناکامل بازسازی می شود . بازسازی حاصل فعالیت پری کندریوم است ، که منطقه آسیب دیده را مورد تهاجم قرار داده و غضروف جدید تولید می کند . در نواحی با آسیب دیدگی شدید ( و گاهی در نواحی کوچک )، پری کندریوم بجای ساختن غضروف جدید ، جوشگاهی ( scar ) از بافت همبند متراکم ایجاد می کند .

 

غضروف الاستیک ( ارتجاعی )

غضروف الاستیک در لاله گوش ، دیواره های مجاری شنوایی خارجی ، لوله های شنوایی( استاش )، اپی گلوت و غضروف های میخی شکل ( cuneiform ) در حجره یافت میشود اصولاٌ غضروف الاستیک مشابه غضروف هیالن است به جز آنكه علاوه بر رشته های کلاژن نوع II ، حاوی شبکه در هم پیچیده ای از رشته های الاستیک ظرفیت نیز می باشد . غضروف الاستیک تازه ، رنگ متمایل به زرد دارد که ناشی از الاستین در رشته های الاستیک است.

غالباً دیده می شود که غضروف الاستیک به تدریج در امتداد غضروف هیالن قرار می گیرد . غضروف الاستیک نیز مانند غضروف هیالن حاوی یک پری کندریوم است .

 

غضروف فیبری

غضروف فیبری خصوصیات حدواسط بافت همبند متراكم و غضروف هیالن را دارد . این غضروف در ديسك‌هاي بین مهره ای ، در محل اتصال لیگامان های خاص به سطح غضروفی استخوان ها ، و در سمفیز عانه ( symphysis pubis ) یافت می شود . غضروف فیبری با بافت همبند متراکم همراه بوده و مرز بین این دو بافت کاملاً مشخص نیست ، بلکه این بافتها تغییری تدریجی نشان می دهند .

غضروف فیبری حاوی کندروسیت ها است ، چه به صورت منفرد و چه در گروههای هم جنس، که معمولاً در رديف‌هاي بلندی ( که توسط رشته های کلاژن نوع I  از هم جدا شده اند ) ، آرایش یافته‌اند . ماتریکس غضروف به دلیل این که غنی از کلاژن نوع I است ، اسید وفیل می‌باشد .

در غضروف فیبری، رشته های متعددی کلاژن دسته هایی بین گروههای کندروسیتی تشکیل می‌دهند یا آنکه در طول ستون های کندروسیتی ، آرایش موازی پیدا می کنند. این نحوه قرارگیری بستگی به فشارهای وارد در غضروف فیبری دارد ، زیرا دسته های کلاژن در جهت موازی یا این فشارها قرار می گیرند . در غضروف فیبری پری کندریوم قابل شناسایی وجود ندارد .

دیسک های بین مهره ای

هر دیسک بین مهره ای ( intervertebral disk  ) در بین مهره قرار گرفته و به کمک لیگمانها،به آنها متصل نگهداشته می شود . دیسک ها 2 جزء دارند : حلقه فیبری رشته ای      (fibrous annulus  fibrosus ) و هسته نرم ( nucleus pulposus  ) ، دیسک بین مهره ای مانند یک بالشتک لغزنده عمل می کند که مانع از خورده شدن مهره های مجاور توسط نیروهای سایشی طی حرکات ستون فقرات می شود . هسته نرم بصورت یک لایه ضربه گیر بین مهره های عمل می کند تا مانع از تماس و اصطکاک آنها شود .

 حلقه فبیری (آنولوس فبیروزوس )  یک لایه خارجی از بافت همبند متراکم دارد ولی عمدتاٌ از لایه های همپوشان ( overlapping  )غضروف تشکیل می شود که دسته های کلاژن در آن ، با زاویه قائمه در لایه های مجازور هم ترتیب یافته اند . تیغه های متعدد با رشته های کلاژن نوع I _ که زاویه 90 درجه دارند _ در لایه های مجاور هم ، صفحه ای فراهم می آورند که حالت ارتجاعی غیر عادی دارد و قدرت مقاومت در برابر فشارهای ناشی از تماس مهره ها پیدا می نمماید.

نوکلئوس پالپوزوس در مرکز آنولوس فیبروزوس قرار دارد . این قسمت از طناب عصبی اولیه ( notochord ) رویان مشتق می شود و محتوی تعدادی سلول گرد محصور در یک ماتریکس چسبنده غنی از اسیدهیالورونیک و رشته های کلاژن نوع II می باشد . نوکلئوس پالپوزوس در کودکان بزرگ است ، ما با افزایش سن کوچکتر شده و قسمتی از آن با غضروف فیبری جایگزین می گردد

 

فتق دیسک بین مهره ای

کاربرد طبی : پارگی حلقه فیبری که اغلب در ناحیه خلفی ( دسته های کلاژن کمتری دارد ) رخ می دهد ، منجر به بیرون زدگی نوکلئوس پالپوزوس و همزمان ، مسطح شدن دیسک می شود . در نتیجه ، دیسک غالباً جابجا شده و یا از محل خود در بین مهره ها در می رود . اگر دیسک به سمت طناب نخاعی حرکت کند ، می تواند بر اعصاب فشار وارد آورده ، باعث درد شدید و اختلالات عصبی شود . درد همراه با دررفتن مهره ، ممکن است در مناطقی که توسط رشته‌های عصبی تحت فشار عصب دهی می شوند _ معمولاً ناحیه کمری تحتانی _ حس شود.

غضروف هیالن

غضروف هیالین فراوانترین نوع از بین سه نوع غضروف است و بیش از همه مورد مطالعه قرار گرفته است .

غضروف هیالین تازه ،به رنگ سفید مایل به آبی و شفاف است . این غضروف در بدن رویان ((embryo نقش یک اسکلت موقت را بازی می نماید تا اینکه بتدریج با استخوان تعویض می شود .

مکانهای حاوی غضروف هیالین در پستانداران بالغ عبارتند از سطوح مفصلی متحرک ،دیواره‌‌های مجاری تنفسی بزرگتر (بینی ،حنجره ،نای،برونش ها )،انتهاهای شكمي

دنده ها در محل مفصل شدن با استخوان جناغ و صفحه اپی فیزی (epiphyseal plate ) جائی که مسئول رشد طولی استخوان است.

 

ماتریکس

چهل در صد وزن خشک غضروف هیالن از کلاژن تشکیل شده که در یک ژل سخت هیدراته (آبدار ) متشکل از پروتئوگلیکانها و گلیکوپروتئین‌های ساختمانی محصور شده است . در آمادشهای معمول بافت شناسی، به دو دلیل کلاژن غیر قابل افتراق است : کلاژن به شکل فیبریل است که ابعاد زیر میکروسکوپی دارد ؛ و ضریب انکساری رشته ها تقریباً معادل ماده زمینه ای اطرافشان است . غضروف هیالن عمدتاً حاوی کلاژن نوع XI , X , IX  و بقیه نیز وجود دارد پروتئوگلیکان های غضروف حاوی کندروئیتین _ 4_ سولفات کندروئیتین _ 6_ سولفات، و کرتان سولفات هستند که بصورت کووالان به پروتئینهای محوری متصل می شوند تا 200 عدد از پروتئوگلیکان ها با پیوند غیرکووالان به مولکولهای بلند اسید هیالورونیک متصل شده و تشکیل تجمعات پروتئوگلیکان (proteglycanaggregates  ) را داد اند که با کلاژن تداخل عمل دارند طول این توده ها ممکن است تا 4 میکرومتر باشد . از لحاظ ساختمانی ، پروتئوگلیکان ها مانند برس بطری پاک کن می باشند ؛ محور پروتئینی نقش میله و زنجیره های گلیکوز آمینوگلیکان ، نقش پرزها را دارند . مقدار زیاد آب محلول متصل به گلیکوز آمینو _ عمل می کند که اهمیت کاربردی زیادی بخصوص در غضروف‌های مفصلی دارد.

علاوه بر کلاژن نوع II وپروتئوگلیکان ، جزء مهمی از ماتریکس غضروفی ، گلیکو پروتئین ساختمانی کندرونکتین ( chondronectin ) می باشد ؛ این ماکرومولکول به طور اختصاصی به گلیکوز آمینوگلیکانها و کلاژن نوع II می چسبد و موجب اتصال کندروسیت ها به ماتریکس خارج سلولی می‌گردد . ماتریکس غضروفی که هرکندروسیت را احاطه می نماید ، غنی از گلیکوز آمینوگلیکان و حاوی کلاژن اندکی است . این ناحیه محیطی بنام ماتریکس منطقه‌ای        ( territorial ) یا کپسولی رنگی متفاوت از بقیه ماتریکس به خود می گیرد..

 

 

پری کندریوم ( perichondrium )

تمام غضروف های هیالن بجز در مفاصل ، با لایه ای از بافت همبند متراکم بنام پری کندریم پوشیده شده اند که برای رشد و نگهداری غضروف ضروری است. پری کندریوم غنی از رشته های کلاژن نوع I  و حاوی فیبروبلاست های بسیاری است . گرچه سلولهای لایه داخلی پری کندریوم شبیه فیبروبلاست هستند ، ولی کندروبلاست بوده و به راحتی به کندروسیت تمایز می یابند .

 

کندروسیت ها ( chondrocytes )

در نواحی محیطی غضروف هیالن ، کندروسیت های جوان شکل بیضوی داشته و محور بلند آنها موازی سطح است . در قسمت داخل ، این سلولها گرد بوده و بصورت گروهایی محتوی تا 8 سلول ، بنظر می آیند که این سلول ها از تقسیمات میتوزی یک کندروسیت منفرد حاصل می‌شوند . آنها را گروههای هم جنس یا ایزوژن می نامند .

سلولهای غضروف و ماتریکس طی روند آمادش بافتی چروکیده می شوند که موجب ایجاد شکل نامنظم و جدایی آنها از کپسول می شود . دز بافتهای زنده ، و در مقاطعی که به طور مناسب آماده شده باشند ، کندروسیت ها بطور کامل لاکوناها را پر می کنند.

کندروسیت ها کلاژن و سایر مولکولهای ماتریکس را می سازند .

از آنجا که غضروف فاقد مویرگهای خونی است بنابراین تنفس کندروسیت ها در فشار پایین اکسیژن را از راه گلیکولیز بیهوازی متابولیزه می کنند تا اسید لاکتیک را به عنوان محصول نهایی تولید کنند . مواد غذایی خون از پریکندریوم گذشته و به سلولها غضروفی که در محلی بسیار عمیق تر قرار گرفته اند ، می رسند . مکانیسمهای این روند عبارتند از انتشار و انتقال فعال آب و مواد محمول که بوسیله عمل تلمبه ایِ compression ( فشار دهی ) و decompressin ( فشار زدایی ) غضروف تشدید می شوند . بهمین دلیل حداکثر پهنای غضروف محدود است .

کارکرد کندروسیت ها بستگی به تعادل هورمونی مناسب دارد . ساخت گلیکوز آمینوگلیکانهای سولفاته توسط هورمون رشد، تیروکسین، و تستوسترون تشدید می‌شود و توسط کورتیزون، هیدروکورتیزون و استرادیول وقفه می یابد . رشد غضروف اساسابستگی به هورمون رشد هیپوفیزی و سوماتوترپین ( somatotropin ) دارد . این هورمون مستقیماً روی سلول های غضروف عمل نمی کند ، بلکه موجب افزایش ساخت سوماتومدین c در کبد می شود . سوماتومدین c مستقیماً روی سلول های غضروف عمل کرده ، رشد آنها را تسریع می کند .

کاربرد طبی : سلول های غضروف ممکن است تبدیل به تومورهای خویش خیم ( کندروم chondroma ) یا بدخیم ( کندروسارکوم chondrosarcoma ) شوند .

 

هیستوژنز

غضروف از مزانشیم مشتق می شود  نخستین تغییری که مشاهده شده است ، گردهم آمدن سلولهای مزانشیمی می باشد که باعث کشیدگی استطاله های آنها ، تکثیر سریع و تشکیل ضخامتهای مزانشیمی می شود . سلول هایی که به این شیوه مستقیم از سلولهای مزانشیمی تمایز می یابند و در این هنگام کندروبلاست ( chondroblast ) نامیده می شوند ، حاوی سیتوپلاسم بازوفیل غنی از ریبوزوم اند . سپس ساخت و رسوب ماتریکس ، موجب جدا شدن کندروبلاست ها از یکدیگر می شود . در خلال روند نمو ( تکامل ) ، تمایز غضروف از مرکز به سمت خارج صورت می گیرد ؛ بنابراین سلول های مرکزی تر خصوصیات کندروسیت ها را دارند در حالی که سلول های محیطی نوعاکندروبلاست می باشند .  مزانشیمی سطحی تبدیل به پری کندریوم می شود .

بافت چربی چند حجره ای

بافت چربی چند حجره ای به دلیل رنگ آن ، چربی قهوه ای نیز خوانده می شود که به علت تعداد زیاد مویرگ های خونی در این بافت و میتوکندری های متعدد ( حاوی سیتوکروم های رنگی ) در سلول ها است . برخلاف بافت تک حجره ای که در سراسر بدن وجود دارد ، بافت چربی قهوه ای توزیع محدودتری دارد . از آنجا که این چربی در حیوانات زمستان خواب فراوان تر است ، به غلط غدة زمستانخوابی ( hibernating gland ) نامیده می شد . این بافت در موش صحرایی و چند حیوان دیگر عمدتاً در حوالی کمربند شانه ای یافت می شود . بافت چربی قهوه ای در رویان و نوزاد انسان در مناطق متعددی وجود دارد و بعد از تولد محدود به این نقاط می ماند.

در انسان ، به نظر می رسد مهمترین کارکرد این بافت در ماههای اول پس از تولد است ، که در این زمان حرارت تولید کرده و نوزاد را از سرما محافظت می کند . میزان این بافت در دورۀ بزرگسالی کاهش قابل ملاحظه ای پیدا می کند . سلول های بافت چند حجره ای چند وجهی و کوچکتر از سلول‌های بافت چربی تک حجره ای اند . سیتوپلاسم آنها حاوی  تعداد زیادی قطره های چربی به اندازه های مختلف  یک هستة کروی و مرکزی ، و تعداد زیادی میتوکندری با ستیغ های بلند متعددی می باشد .

بافت چربی چند حجره ای مانند یک غده درون ریز است و سلول های آن آرایشی تقریباً مانند بافت پوششی دارند ، یعنی بصورت توده های به هم فشرده همراه با مویرگهای خونی قرار گرفته اند . این بافت توسط دیواره هایی از بافت همبند به لوبول هایی شده است که حدود آنها بهتر از لوبول های بافت چربی تک حجره ای مشخص است . سلول های این بافت مستقیماً اعصاب سمپاتیک را دریافت می دارند .

 کارکرد سلولهای چربی چند حجره ای

کار اصلی سلول های چربی چند حجره ای تولید گرما است فیزیولوژی بافت چربی چند حجره‌ای بیش از همه در مطالعه روی گونه های حیوانات زمستان خواب شناخته شده است.

در انتها دورة زمستان خوابی در حیوانات یا نوزاد پستانداران ( از جمله انسان ) که در تماس با محیط سرد قرار می گیرند ، امواج تحریکی عصبی موجب آزاد شدن نوراپی نفرین در بافت می شوند ، این واسطه عصبی ، لیپاز حساس به هورمون را که در سلول های چربی وجود دارد فعال می نماید و موجب تشدید هیدرولیز چربی وجود دارد ، به اسیدهای چرب و گلیسرول می شود . اسیدهای چرب آزاد شده متابولیزه شده و باعث افزایش مصرف اکسیژن و تولید گرما و در نتیجه افزایش درجه حرارت بافت و گرم کردن خونی که از آن میگذرد ، می شوند . تولید گرما افزایش می یابد ؛ زیرا میتوکندری های سلول های این بافت پروتئینی خلال غشایی ( transmembrane protein ) به نام ترموژنین ( thermogenin ) در غشای داخلی خود دارند این پروتئین جریان بازگشتی پروتون‌هایی را که قبلاً بدون عبور سیستم تولید ATP در واحدهای گلوبولار میتوکندری به فضای بین غشایی انتقال یافته بودند ، مسیر می سازد . در نتیجه ، انرژی تولید شه توسط جریان پروتون به مصرف تولید ATP نمی رسد ، بلکه به صورت گرما به هدر می رود . خون گرم شده در تمام بدن به گردش در آمده ، بدن را گرم نموده ، و اسیدهای چرب متابولیزه نشده در بافت چربی را حمل می‌کند . این اسیدهای چرب توسط سایر اعضا مصرف می شوند .

 

هیستوژنز بافت چربی چند حجره ای

تکامل بافت چربی چند حجره ای متفاوت از بافت تک حجره ای است . سلول های مزانشیمی که این بافت را می سازند ، پیش از ذخیره سازی چربی مشابه بافت پوششی اند ( بنابراین یک غدة درون ریز را تداعی می کنند ) . ظاهراً هیچ  شاهدی از تشکیل بافت چربی چند حجره ای یا تبدیل یک نوع بافت چربی به دیگری پس از تولد ، در دست نیست

 تومورهای بافت های چربی

کاربرد طبی :سلول های چربی تک حجره ای می توانند تومورهای بسیار شایعی بنام لیپوم (lipoma ) بسازند تومورهای بدخیم مشتق از سلول های چربی به نام لیپوسارکوم   (liposarcoma ) در انسان شایع نیستند

 

غضروف                                                                                           

{ بافت } غضروف مشخص می شود با یک بستر ( matrix ) خارج سلولی که غنی از گلیکوز آمینوگلیکان ها و پروتئو گلیکان ها است . این ماکرو مولکول ها با کلاژن و رشته های الاستیک ( ارتجاعی ) تداخل عمل دارند . گوناگونی ترکیب این اجزای ماتریکس ، 3 نوع غضروف می‌سازد که با نیازهای بیومکانیکی موضعی تطبیق یافته اند . غضروف شکل خاصی از بافت همبند است که قوام محکم ماتریکس خارج سلولی آن ، به آن اجاره می دهد که بتواند بدون تغییر شکل دائمی ، فشارهای مکانیکی را تحمل کند یک عمل دیگر غضروف حمایت از بافتهای نرم است به لحاظ سطح صاف و خاصیت ارتجاعی ، غضروف بعنوان ناحیه ضربه گیر و لغزنده ساز مفاصل عمل کرده ، حرکات استخوان را تسهیل می کند . غضروف برای رشد و نمو استخوانهای بلند در زمان قبل و بعد از تولد ضروری است.

غضروف تشکیل شده است از سلولها ( کندروسیت ) و یک ماتریکس خارج سلولی وسیع مرکب از رشته ها و ماده زمینه ای کندروسیت ها ماتریکس خارج سلولی را تولید و ترشح می کنند ، و خود سلول ها در حفره‌های ماتریکس بنام لاکونا ( lacuna )جای می گیرند. کلاژن، اسید هیالورونیک پروتئوگلیکانها و مقادیر کمی از چندین گلیکوپروتئین، مارو مولکول های اصلی تمام انواع ماتریکس غضروفی‌اند. غضروف ارتجاعی( elastic cartilagc ) که با انعطاف پذیری زیاد خود مشخص می‌شود، حاوی مقادیر قابل توجهی از پروتئین الاستین در ماتریکس است .

از آنجا که کلاژن و الاستین انعطاف پذیرند ، بنابراین قوام ژاله ای محکم غضروف بستگی به پیوند الکتروستاتیک بین رشته های کلاژن و زنجیره های جانبی گلیکوز آمینوگلیکان در پروتئوگلیکانهای ماتریکس دارد این امر همچنین بستگی به اتصال آب ( آب محلول ) به زنجیره‌های گلیکوزآمینوگلیکان با بار منفی ، که منشعب از پروتئینهای محوری( core proteins  ) پروتئوگلیکان می باشند ، دارد به دلیل نیازهای مختلف کارکردی 3 شکل غضروف بوجود آمده اند که ترکیب ماتریکس آنها متفاوت است غضروف شیشه ای یا شفاف ( hyaline c . ) که رایجترین غضروف ارتجاعی ( elastic c .  ) ، که از انعطاف پذیری و اتساع پذیری بیشتری برخوردار است علاوه بر کلاژن نوع II ، حاوی مقدار زیادی رشته های الاستیک در ماتریکس خــود می‌باشد. غضروف پیشنی یا فیبری ( fibrocatilage ) در مناطقی از بدن موجود است که در معرض نیروهای کششی هستند ؛ و مشخص می شود با ماتریکسی که حاوی شبکه متراکمی از رشته های خشن کلاژن نوع I می‌باشد.

هر سه نوع غضروف ، بدون رگ بوده و با انتشار مواد غذایی از مویرگهای بافت همبند مجاور  (پری کندریوم  ) یا از طریق مایع سینوویال حفره های مفصلی تغذیه می شوند . در برخی موارد ، عروق خونی به منظور تغذیه سایر بافت ها ، از درون غضروف عبور می کنند ؛ ولی مواد غذایی را در اختیار خود غضروف قرار نمی دهند . همانطور که از سلول های یک بافت بدون رگ انتظار می‌رود ، کندروسیت ها فعالیت متابولیک پایینی دارند . غضروف ، هیچ نوع رگ لنفاوی یا عصب ندارد .

ضریع غضروفی یا پری کندرویوم ( perichondrium ) ( شکل های 2_7 و 5_7 ) غلافی از بافت همبند متراکم است که در بیشتر مناطق غضروف را می پوشاند و حد فاصلی بین غضروف و بافتها تحت حفاظت غضروف ، ایجاد می نماید . پری کندریوم ، عروق تغذیه ای غضروف بدون رگ را در خود جای داده و نیز محتوای اعصاب و رگهای لنفاوی است . غضروف مفصلی که سطوح استخوانی مفاصل متحرک را می پوشاند ، فاقد پری کندریوم بوده و وسیله انتشار اکسیژن و مواد غذایی از مایع سینوویال تغذیه می شود.

ذخیره سازی و به حرکت درآمدن چربی ها

چربی هایی ذخیره شده در سلول های چربی عمدتاً تری گلیسرید هستند ، یعنی استرهای اسیدهای چرب و گلیسرول . منابع اسیدهای چربِ ذخیره شده در این سلول هاعبارتند از : چربی های غذایی که به شکل تری گلیسریدهای شیلومیکرونی به سلول های بافت چربی منتقل می شوند،  تری گلیسریدهایی که در کبد ساخته شده و به شکل لیپو پروتئین های با چگالی بسیار پایین ( very low density lipoproteins ) یا VLDL به بافت چربی منتقل می شوند ، و ساخت اسیدهای چرب آزاد و گلیسرول از گلوکز جهت ایجاد    تری گلیسریدها در سلول‌های چربی .

شیلومیکرون ها ذراتی هستند با قطر حداکثر3 میکرون ، که در سلول های پوششی روده ای  ساخته شده و توسط پلاسمای خون و لنف مزانتریک منتقل می شوند . این ذرات از یک هستة مرکزی عمدتاً شامل تری گلیسرید و مقدار کمی استرهای کلسترول تشکیل  شده اند که توسط یک لایة ثابت کننده محتوی آپولیپوپروتئین ها کلسترول و فیفولیپیدها ، احاطه شده است . لیپوپروتئینهای با چگالی بسیار پایین ( VLDL ) لیپید بالنسبه بیشتری در لایة سطحی خود دارند ؛ زیرا کوچکتر هستند ( نسبت سطح به حجم بیشتر ) ،  آپولیپوپروتئین های متفاوتی در سطح خود دارند ؛ و در مقایسه با شیلومیکرون ها ، استرهای کلسترول بیشتری نسبت به تری کلیسریدها دارند. شیلومیکرون ها و VLDL توسط لیپوپروتئین لیپاز در سطوح داخلی مجاری مویرگهای خونی هیدرولیز می شوند ؛ آنزیم اخیر توسط سلول چربی ساخته شده و به غشای سلول مویرگی منتقل می گردد .

اسیدهای چرب آزاد با مکانیسم هایی که کاملاً شناخته نشده اند ، وارد سلول چربی می شوند . به نظر می رسد یک سیستم انتقال فعال و نیز انتشار آزاد در این امر دخیل باشند. احتمالاً وزیکول های پینوسیتوزی متعددی که در سطح سلول های چربی دیده می شوند ، نقشی در آن ندارند . اسیدهای چرب هنگام عبور از اندوتلیوم و رسیدن به سلول چربی ، از لایه های زیر می گذرند : ( 1 ) اندوتلیوم مویرگی ، ( 2 ) لایه قاعده ای مویرگی ، ( 3 ) ماده زمینه ای بافت همبند ، ( 4 ) لایه قاعده ای سلول چربی ، و ( 5 ) غشای پلاسمایی سلول چربی . نحوه به حرکت در آمدن اسیدهای چرب از سیتوپلاسم به قطره چربی بخوبی شناخته نشده است ، اما ممکن است از پروتئین های حامل خاصی استفاده شود اسیدهای چرب در داخل سلول چربی با یک فرآورده واسطه ایِ متابولیسم گلوکز _ فسقات گلیسرول _ ترکیب می شوند و مولکولهای تری گلیسرید را می سازند این مولکول ها سپس به شکل قطرات تری گلیسرید رسوب می کنند . میتوکندری و شبکه اندوپلاسمیک صاف ارگانل هایی هستند که فعالانه در فرآیند جذب و ذخیره سازی چربی شرکت می کنند .

سلول های چربی می توانند از گلوکز اسیدهای چرب را بسازند ؛ این فرآیند توسط انسولین تشدید می شود انسولین جذب گلوکز در سلول های چربی را نیز تحریک می کند و ساخت لیپوپروتئین لیپاز را افزایش می دهد .

چربی های ذخیره شده توسط مکانیسم های هومورال و نوروژنیک به حرکت در می آیند که منجر به رهاسازی اسیدهای چرب و گلیسرول به داخل خون می شود . وقتی بافت توسط نوراپی نفرین تحریک می‌شود، آنزیمی بنام لیپاز حساس به هورمون ( تری گلیسرید لیپاز ) بوسیله آدنیلات سیکلاز فعال می‌شود. نوراپی نفرین در پایانه های اعصاب سمپاتیک پس عقده ای( Postganglionic ) موجود در بافت چربی آزاد می شود . آنزایم فعال شده مولکول‌های تری گلیسرید را که عمدتاً در سطح قطره های چربی قرار دارند ، می شکند . اسیدهای چرب نسبتاً نامحلول همراه با آلبومین سرم به سایر بافتهای بدن منتقل می شوند ، در حالی که گلیسرول که محلول تر است ، آزاد باقی مانده و توسط کبد برداشت می شود .

هورمون رشد ، گلوکوکور تیکوئیدها ، پرولاکتین ، کورتیکوتروپین ، انسولین و هرمون تیروئید نیز، در مراحل مختلف متابولیسم بافت چربی نقش دارند . بافت چربی به عنوان یک اندام ترشحی نیز عمل می کند . این بافت مولکولهای گوناگونی تولید می کند که توسط خون حمل می شوند یا بصورت متصل به آندوتلیوم مویرگها اطراف سلولهای چربی باقی می مانند( مانند لیپوپروتئین لیپاز ) شناخته شده ترین ماده تولید شده توسط سلولهای چربی لپتین ( leprin ) (پروتئینی متشکل از 164 آمینو اسید ) است . بسیاری از سلولها در مغز و سایر بافتها گیرنده هایی برای لپتین دارند . این ماده در تنظیم میزان بافت چربی در بدن و در مصرف غذا نقش دارد ، و عمدتاً در هیپوتالاموس عمل می کند تا غذای دریافتی را کاهش و مصرف انرژی را افزایش دهد .

هر دو نوع بافت چربی تک حجره ای و چند حجره ای غنی از شاخه های سمپاتیک سیستم عصبی خودمختارند . در بافت چربی تک حجره ای ، پایانه های عصبی فقط در دیواره رگهای خونی یافت می شوند ؛ سلول های چربی مستقیماً عصب دهی نشده اند . رهاسازی واسطه عصبی ( نوراپی نفرین ) ، لیپاز حساس به هورمون را که به آن اشاره شد ،فعال می کند . این عصب دهی نقش مهمی در به حرکت در آوردن چربی ها دارد .

به حرکت در آمدن چربی ها در پاسخ به نیازهای بدن ، به نسبت یکسان در تمام قسمتهای بدن صورت نمی گیرد . ذخایر زیر جلدی مزانتریک و خلف صفاقی ، اولین مناطق به حرکت در آمدن چربی اند ؛ در حالی که بافت چربی دستها ، پاها و لایه های چربی پشت کاسة چشم ، پس از دوره‌های طولانی بی غذایی همانجا می مانند . پس از این دوره های بی غذایی ، بافت چربی تک حجره ای تقریباً تمام چربی خود را از دست داده و حاوی سلولهای چند وجهی یا دوکی شکل همراه با قطره های بسیار کم چربی می شود .

کاربرد طبی : چاقی در بزرگسالان ممکن است ناشی از تجمع بی رویه چربی در سلولهای بافت تک حجره ای باشد که بزرگتر از معمول شده اند ( چاقی هیپر تروفیک ) . افزایش تعداد سلول های چربی ، باعث چاقی هیپرپلاستیک می شود .

هیستوژنز بافت چربی تک حجره ای

سلول های چربی از لیپوبلاست های مشتق از مزانشیم بوجود می آیند . این سلول ها ظاهر فیبروبلاست را دارند ، اما قادر به ذخیره چربی در سیتوپلاسم خود هستند . توده های چربی ابتدا جدا از یکدیگرند ، اما بزودی بهم می پیوندند تا یک قطره منفرد بزرگتر را بسازند که مشخصه سلولهای چربی تک حجره ای است.

انسان یکی از چند پستانداری است که با ذخایر چربی به دنیا می آید ؛ ذخیره سازی از هفته سی ام حاملگی شروع می شود . بعد از تولد تکامل سلول های چربی جدید در اطراف رگهای خونی کوچک شایع است ؛ جایی که معمولاً سلولهای مزانشیمی تمایز نیافته یافت می شوند . اعتقاد بر این است که در دوره محدود پس از تولد تغذیه و سایر عوامل می توانند باعث افزایش تعداد سلولهای چربی شوند ؛ اما بعد از این دوره تعداد سلول ها زیاد نمی شود . فقط در شرایط خاصی از مصرف بی‌رویه کالری ( پرخوری ) ، چربی بیشتری ذخیره می شود . این افزایش اولیه در تعداد سلول های چربی ممکن است فرد را مستعد چاقی هیپرپلاستیک در زمانهای بعد سازد.

بافت همبد

انواع مختلف بافت همبند مسئول پیدایش و حفظ شکل بدن هستند. این بافت از طریق مکانیکی و با استفاده از یک ماتریکس، سلول‌ها و اندام‌های مختلف را به هم می پیوندد و بدین ترتیب، بافت پستیبان بدن را تشکیل می‌دهد.

بافت همبند از حیث ساختمانی توسط 3 گروه از اجزاء تشکیل می شود: سلول ها، رشته‌ها و ماده زمینه‌ای. برخلاف سایر بافتها (اپی تلیوم، عضله، و عصب)، كه عمدتاً از سلولها تشکیل شده‌اند، جزء اصلی بافت همبند ماتریکس خارج سلولی است. ماتریکس خارج سلولی از ترکیبات گوناگونی از رشته‌های پروتئینی (کلاژن،رتیکولار، و الاستیک ) ماده زمینه‌ای تشکیل شده است .

رشته‌ها، که عمدتاً از کلاژن تشکیل شده‌اند، تاندونها، نیام‌ها (آپونو روزها ) کپسول اندامها و غشاهای پوشانندة دستگاه عصبی مرکزی (مننژها) را تشکیل می‌دهند. آنها همچنین ترابکولاها و دیواره‌های درون بسیاری از اندامها را تشکیل داده و مقاوم ترین جزء داربست (  stroma)  یا بافت پشتیبان اندامها را می سازند .

مادة زمینه‌ای کمپلکس بسیار هیدروفیل و چسبنده‌ای از ماکرو مولکولهای آنیونی ( گلیکوز آمینوگلیکانها و پروتئو گلیکانها) و گلیکو پروتئین‌های با خاصیت چسبندگی‌چندگانه ( لامینین، فیبرونکتین، و بقیه ) است که از طریق اتصال به پروتئین‌های گیرنده‌ای( انتگرین های ) موجود بر سطح سلولها و سایر اجزای ماتریکس، به ماتریکس قدرت و استحکام می بخشد . موکولهای بافت همبند، علاوه بر کارکرد ساختمانی بارز و مشخص‌شان، کارکردهای بیولوژیک مهم دیگری نیز دارند ( مثلاً مخزن هورمون‌های تنظیم کنندة رشد و تمایز سلول هستند ).

ماتریکس بافت همبند همچنین محیطی است که از طریق آن مواد غذایی و ضایعات متابولیک میان سلولها و منبع خونی آنها تبادل می یابند .

تنوع شدید انواع بافت همبند در بدن نشانگر تنوع در ترکیب و میزان 3 جزیی است ( سلولها ، رشته‌ها، و مادة زمینه‌ای) که مسئول تنوع قابل ملاحظة ساختمانی، کارکردی و پاتولوژیک بافت همبند هستند .

بافتهای همبند از مزانشیم  منشاء می‌گیرند؛ این یک بافت رویانی است که از سلولهای کشیده ( سلولها مزانشیمی) تشکیل شده است. این سلولها با یک هستة بیضوی با هستکهای برجسته و کروماتین ظریف مشخص می‌شوند. آنها دارای زوائد سیتوپلاسمی ظریف مشخص می‌شوند. آنها دارای زوائد سیتوپلاسمی ظریف فراوان هستند و در یک مادة خارج سلولی فراوان و چسبنده محتوی تعداد اندکی رشته غوطه‌ور می باشند.

 

جدول 1_5 عملکردهای سلول های بافت همبند

نوع سلول                                        محصول یا فعالیت نمونه                                             عملکرد نمونه

پلاسماسل                                       تولید آنتی بادیها                                              ایمونولوژیک ( دفاع )

لنفوسیت ( انواع مختلف )                  تولید سلول های صلاحیت دار ایمنی                  ایمونولوژیک ( دفاع )

لکوسیت ائوزینوفیلی      شرکت در واکنش های آلرژیک و محرک عروقی (وازواکتیو )   یمونولوژیک ( دفاع )

                                          تعدل فعالیت‌های ماست سل و روند التهابی

لکوسیت نوتروفیلی                     فاگسوسیتوز مواد خارجی و باکتریها                                       دفاع

ماکر و فاژ                 ترشح سیتوکین ها و سایر مولکولها، فاگوسیتوز مواد خارجی و                 دفاع

                                      باکتریها ، پردازش آنتی ژن و ارائه آن به سایر سلولها

ماست سل و لکوسیت بازوفیلی   آزاد کردن موادی که از نظر فارما    دفاع ( شرکت در واکنش های آلرژیک )

                                                       کولوژیک فعال هستند ( مثل هیستامین )

سلول آدیپوز ( چربی )                       ذخیره چربیهای خنثی                              ذخیره انرژی ، تولید گرما

 

مزانشیم عمدتاً از لایه میانی روغن ( مزودرم ) تکامل می یابد. سلولهای مزودرمی از خاستگاه خویش مهاجرت و اندامهای در حال تکامل را احاطه و به درون آنها نفوذ می کنند. مزانشیم، علاوه بر آنکه خاستگاه  کلیه انواع سلولها بافت همبند است، به سایر انواع ساختمانها – مانند سلولهای خونی، سلولهای آندوتلیال و سلولهای عضله – تکامل می یابد.

سلول های بافت همبند

 تعداد زیادی از سلولها با خاستگاهها و کارکردهای متفاوت در بافت همبند حضور دارند فیبروبلاستها به طور موضعی از سلولهای مزانشیمی تمایز نیافته منشأ می گیرند و کل عمرشان را در این بافت سپری می کنند؛ سایر سلولها مانند ماست سل‌ها، و فاژها، و سلولهای پلاسمایی از سلولهای بنیادی خون ساز در مغز استخوان منشأ می‌گیرند، در خون گردش می‌کنند، و به بافت همبند نقل مکان می‌کنند و در آنجا باقی می‌مانند و اعمال خود را به انجام می‌رسانند. لکوسیتهای خون که سلولهای موقت بافت همبند هستند نیز، از مغز استخوان منشأ می‌گیرند. آنها معمولاً به بافت همبند ( جایی که در آنجا چند روز سکونت می‌کنند و می‌میرند )، مهاجرت می کنند.

فیبروبلاستها

فیبروبلاست‌ها کلاژن، الاستین، گلیکوز آمینوگلیکانها پروتئو گلیکانها و گلیکو پروتئین‌هایِ با خاصیت چسبندگی چند گانه (  multiadhesive )را می‌سازند. فیبروبلست فراوان‌ترین سلول بافت همبند است که اجزای ماتریکس خارج سلولی را می‌سازد این سلول به دو شکل فعال و خفته ( خاموش ) دیده می‌شود. در حالت خفته، سلول شکل و ظاهری متفامت دارد و در داخل ماتریکسی که چندی قبل خود آن را ساخته است، قرار می‌گیرد. گروهی از بافت شناسان به شکل فعال، فیبروسلاست و به شکل خفته، فیبروسیت می‌گویند.

فیبروبلاست فعال، سیتوپلاسم فراوان و شاخه شاخه دارد. هسته آن بیضوی بزرگ و کم رنگ است که‌ کروماتین ظریف و هستک واضحی در آن قرار گرفته است. شبکه آندوپلاسمیک خشن و دستگاه گلژی سیتوپلاسم آن نیز کاملاً تکامل یافته هستند. فیبروبلاست خاموش یا فیبروسیت، سلولی کوچکتر از فیبربلاست و معمولاً دوکی شکل زائده های آن کمتر و هسته آن کوچکتر ، پررنگ تر و کشیده تر بوده و دارای سیتوپلاسمی اسید و فیل با مقدار کمی شبکه آندوپلاسمیک خشن می باشد .

فیبروبلاستها پروتئین ( مانند کلاژن و الاستین ) تولید می کنند که رشته های کلاژن ، رتیکولار و الاستیک و گلیکوز آمینوگلیکانها،پروتئوگلیکانها، پروتئوگلیکانها و گلیکو پروتئینهای ماتریکس خارج سلولی را می‌سازند. فیبروبلاستها همچنین در تولید عوامل رشد  که رشد و تمایز سلول را تحت تأثیر قرار می دهنددخا لت دارند.در بالغین فیبرو بلاستها دربافت همبند بندرت دستخوش تقسیم می شوند اما هنگامی که ارگانیسم نیازمند فیبروبلاستهای بیشتر است میتوز در این سلولها دیده می‌شود .

کاربرد طبی: هنگامی که بافتها توسط التهاب یا اسیب ناشی از ضربه تخریب می شوند توان بازسازی بافت همبند به وضوح نمایان می شود. در این موارد فضاهایی که پس از آسیب  به بافتهایی که سلولهایشان تقسیم نمی‌شوند (مانند عضله قلب )بر جای می‌مانند توسط بافت همبند پر می شوند و بد ین گونه یک جوشگاه (scar)ایجاد میشود.بهبود برش های جراحی به ظرفیت بازسازی بافت همبند بستگی دارد. نوع اصلی  سلول که در روند ترمیم دخا لت دارد فیبرو بلاست است.

فیبروسیت اگر به اندازه کافی تحریک شود (مثلا در خلال روند ترمیم زخم )، به حالت فیبروبلاست برمی‌گردد و فعالیت سازندگی خویش را از سر می گیرد. در چنین مواردی ،این سلول دوباره شکل و ظاهر یک فیبرو بلاست را به خود می گیرد .سلولی به نام میوفیبروبلاست نیز، در حین ترمیم زخم ظاهر میشود که هم به فیبرو بلاست وهم به عضله صاف شباهت دارد. این سلول دارای بیشتر ویژگیهای مورفولوژیک فیبروبلاست است اما مقدار بیشتری  میکروفلامان‌های آکتین و میوزین دارد و مانند سلولهای عضله صاف رفتار می کند. فعالیت این سلول، سبب بسته شدن زخم پس از آسیب می شود؛ پدیده‌ای که به آن جمع شدگیِ زخم (  wound  contraction )  می گویند.

ماکروفاژها دستگاه فاگوسیت تک هسته ای

این سلول‌ها اولین بار، به علت قدرت بیگانه‌خواری خود مورد توجه قرار گرفتند. ماکروفاژها دارای طیف گسترده‌ای از ویژگیهای مورد فولوژیک هستند که با حالت فعالیت کارکردی آنها بافتی که در آن ساکن هستند، مطابقت دارد.

اگر به یک حیوان رنگ‌های حیاتی مثل  trypan blue یا Indian ink  تزریق شود، این سلول‌ها ماده رنگی را در برگرفته و می‌بلعند و دانه‌های رنگی را در سیتوپلاسم آنها زیر میکروسکوپ نوری می توان دید.

در مطالعه با میکروسکوپ الکترونی، آنها با یک سطح نامنظم حاوی چین و شکن‌ها، بیرون زدگی ها و کنگره ها (دندانه ها ) مشخص می‌شوند _ یک نمای مورفولوژیک که نشانگر کارکرد فعال پینوسیتوزی و فاگوسیتوزی آنها است آنها عموماً دارای یک دستگاه گلژی کاملاً تکامل یافته، لیزوزومهای فراوان، و یک شبکه آندوپلاسمیک خشن برجسته هستند منشأ ماکروفاژها عمدتاً سلول‌های پیش‌ساز مغز استخوان هستند که تقسیم شده و منوسیتها را می‌سازند که در خون گردش می کنند. در مرحلة بعد، این سلولها از دیوارة وریدچه ها و مویرگها می گذرند و به بافت همبند نفوذ می کنند؛ آنها در آنها بلوغ پیدا کرده، ویژگیهای مورفولوژیک یک ماکروفاژها را به دست می‌آورند. بنابراین، منوسیتها و ماکروفاژها یک سلول در مراحل مختلف بلوغ هستند. ماکروفاژهای بافتی بطور موضعی نیز می‌توانند تکثیر یافته و سلول های بیشتری از این دست تولید کنند.

ماکروفاژها در سراسر بدن پراکنده‌اند و تقریباً در اکثر بافتها بدن حضور دارند و در واقع، دستگاه فاگوسیت تک هسته ای (  mononuclear phagocyte system )      را تشکیل می‌دهند. آنها سلولهایی با عمر طولانی هستند و می‌توانند چندین ماه در بافتها زنده بمانند در بعضی مناطق، ماکروفاژها اساسی ویژه‌ای دارند؛ مثل سلول کوپفر در کبد، سلول لانگرهانس در پوست، سلول میکروگلیال در دستگاه عصبی مرکزی، و استئوکلاست در بافت استخوانی. در حین فرآیند تبدیل منوسیت به ماکروفاژ، قدرت ساخت و پروتئین به همراه اندازه سلول افزایش می‌یابد. رشد دستگاه گلژی و افزایش تعداد لیزوزومها، میکروتوبولها و میکروفیلامان‌ها نیز، در این تبدیل دیده می‌شوند. ماکروفاژها اندازه‌ای حدود10 تا 30 میکرومتر و هسته ای بیضوی یا شبیه لوبیا دارند که خارج از مرکز سلول قرار گرفته است .

کاربرد طبی : با تحریک مناسب، ماکروفاژها بزرگ شده و به صورت دستجاتی آرایش می‌یابند که سلولهای اپی تلوئید را تشکیل می‌دهند ( نامی که به دلیل شباهت مبهم آنها به سلولهای اپی تلیال به آنها داده شده است)، یا اینکه تعدادی از آنها به هم می‌پیوندند و سلولهای غول‌آسای چند هسته‌ای ( multinuclear giant cells  ) را می‌سازند. هر نوع سلول معمولاً تنها در شرایط بیماری بوجود می آیند.

ماکروفاژها به عنوان عناصر دفاعی عمل می کنند. آنها خُرده‌های سلولی، اجزای غیرطبیعی ماتریکس خارج سلولی، سلولهای نئوپلاستیک، باکتریها و اجزای بی ضرر (بی اثر) را که وارد ارگانیسم می شوند، تحت فاگوسیتوز قرار می‌دهند .

ماکروفاژها همچنین سلولهای ارائه کنندة آنتی ژن هستند که در روندهای هضم ناکامل و ارائه آنتی ژن به سایر سلولها نقش دارند. یک نمونۀ تیپیک از سلول ارائه کنندۀ آنتی ژن عبارت از ماکروفاژِ موجود در اپی درم پوست _ بنام سلول لانگرهانش _ است. اگر چه ماکروفاژها سلولهای اصلی ارائه کنندۀ آنتی ژن هستند ، ولی تحت شرایط خاص بسیاری از انواع دیگر سلولها ( مانند فیبروبلاستها سلولهای آندوتلیال ،)0

مادة زمینه ای

مادة زمینه ایِ بین سلولی یک مخلوط پیچیدة به شدت هیدراته ( آبدار ) ، بی رنگ و شفاف از ماکرومولکولها است . این مادة فضای بین سلولی را پر می کند ، و چون چسبنده است . هم لغزش سلول ها را تسهیل می کند و هم سدّی در مقابل نفوذ عوامل مهاجم ایجاد می کند . وقتی نمونه را برای آنالیز بافت شناختی به اندازه کافی ثابت می کنیم ، اجرای آن دور هم جمع می شوند و در بافتها به صورت یک مادة دانه ای ( granular ) رسوب می کنند ؛ مادة اخیر در آمادشهای میکروسکوپ الکترونی به صورت فلامانها یا گرانولهای با كدورت الکترونی دیده می شود. ماده زمینه ای عمدتاً از 3 گروه اجراء ساخته شده است :

کلیکوز آمینوگلیکان ها ، پروتئوگلیکانها ، و گلیکوپروتئین های با خاصیت چسبندگی چندگانه .

گلیکوزآمینوگلیکان‌ها، در قبلاً موکوپلی ساکاریدهای اسیدی نامیده می‌شدند، پلی‌ساکاریدهای خطی هستند که از تکرار واحدهای دی ساکاریدی ( دوقندی ) شامل اسید اورونیک و هگزوز آمین تشکیل شده‌اند. هرگزوز آمین می تواند گلوکز آمین یا گالاکتوز آمین ، و اسید اید ورونیک ( iduronic acid  ) باشد . به جز اسید هیالورونیک ، بقیه زنجیره های خطی گلیکوز آمینوگلیکان به یک محور پروتئینی با پیوند کووالان می چسبند و مولکول پروتئوگلیکان را می‌سازند. به علت فراوانی عوامل هیدروکسیل و سولفات در بخش کربوهیدراتی بیشتر گلیکوز آمینوگلیکانها، آنها مولکول هایی شدیداً هیدروفیل هستند که بارهای منفی زیادی دارند ( پلی آنیونی هستند ). در یک فرد بالغ، به جز اسید هیالورونیک بقیه گلیکوز آمینوگلیکان ها کمابیش حاوی عامل سولفات هستند. بخش کربوهیدراتی 90 _ 80 % وزن مولکول پروتئوگلیکان را تشکیل می‌دهد. به علت همین خصوصیات ساختمانی، پروتئوگلیکان‌ها قادرند به بسیاری از کاتیون ها ( معمولاً سدیم ) با   پیوند های الکترواستاتیک ( یونی ) متصل شوند. اینها ساختمانهایی شدیداً هیدراته هستند که لایة ضخیمی از آب محلول ، دور مولکول آنها را فرا گرفته است. این مولکولها در حال اتصال با آب ( در حالت کاملاً هیدراته )، حجم ( قلمرو ) بیشتری را نسبت به وضعیت بدون آب اشغال می کنند و به شدت چسبنده هستند .

پروتئوگلیکان ها از یک محور پروتئینی و 4 گلیکوز آمینوگلیکان اصلی تشکیل شده اند که عبارتند از : در ماتان سولفات ( dermatan sulfate )کندروئیتین سولفات ها   chondroitin sulfates ) کراتان سولفات ( keratin  sulfate  ) و هپاران سولفات  (  heparin sulfate ) جدول 5_5 ترکیب شیمیایی و پراکندگی بافتی گلیکوز آمینوگلیکان ها و پروتئگلیکانها را نشان می دهد . پروتئوگلیکان یک ساختمان 3 بُعدی است که می توان آن را به یک برس لوله آزمایش  تشبیه کرد ، که در آن پایۀ سیمی نمایندۀ پروتئین محوری و پرزها نمایندۀ گلیکوز آمینوگلیکانها هستند مشخص شده است که در غضروف مولکول پروتئوگلیکان به یک زنجیره اسید هیالورونیک متصل است و مولکولهای بزرگتری _ تجمعات پروتئگلیکان _ را تشکیل می دهد. گروههای اسیدی پروتئوگلیکنها موجب می شوند این مولکولها به پس ماندهای ( residues ) آمینو اسیدی بازی کلاژن اتصال یابند . پروتئوگلیکنها با توجه به نوع شان { از هم } متمایز می شوند و می توانند در گرانولها سیتوپلاسمی ( مانند هپارین ماست سل ها )، در سطح سلول، و در ماتریکس خارج سلولی قرار داشته باشند یک ماتریکس خاص می تواند محتوی تعداد مختلفی گلیکوز آمینو گلیکان با طول و ترکیب متفاوت باشد . یکی از مهمترین پروتئوگلیکهای ماتریکس خارج سلولی آگرکان ( aggrecan ) ( پروتئوگلیکان غالب در غضروف ) است . در آگراکان ، مولکولهای مختلف پروتئوگلیکانها ( محتوی زنجیره های کندروئیتین سولفات ) از طریق محور پروتئینی آن با پیوند غیر کووالان به یک مولکول اسید هیالورونیک متصل هستند . پروتئوگلیکنهای سطح سلولی به سطح بسیاری از انواع سلولها ( بویژه سلولهای اپی تلیال ) متصل هستند . دو نمونه از آنها عبارتند از سندکان ( syndecan  ) و فیبروگلیکان ( fibroglycan  ). پروتئین محوری پروتئوگلیکانهای سطح سلولی عرض غشای پلاسمایی را طی می کند ( از این سو تا آن سوی غشاء کشیده می شود ) و محتوی یک دنباله سیتوزولی کوتاه است . تعداد اندکی زنجیرۀ هپاران سولفات یاکندروئیتین سولفات گلیکوز آمینو گلیکانها به دنباله خارج سلولی پروتئین محوری متصل هستند .

پروتئوگلیکانهای خارج سلولی و سطحی هر دو ، علاوه بر آنکه به عنوان اجزای ساختمانی ماتریکس خارج سلولی عمل می کنند و سلولها را به ماتریکس لنگر می زنند ، به بسیاری از فاکتورهای رشد پروتئینی ( مانند TGF_ ، فاکتور رشد ترانسفورمان فیبروبلاست )  نیز اتصال می یابند .

ساخت پروتئوگلیکان ها در شبکه اند و پلاسمیک خشن با تشکیل بخش پروتئینی مولکول آغاز می‌شود.اضافه شدن واحدهای قندی نیز در شبکه آندو پلا سمیک  خشن شروع شده و

در دستگاه گلژی کامل می شود . عوامل  سولفات نیز در دستگاه گلژی اضافه  می شوند.

کاربرد طبی: سلول های مختلفی با آنزیمهای لیزوزومی متفاوت ، مسئول تجزیه پروتئوگلیکان ها هستند .بیماری های متعددی شنا خته شده اند که در هر یک از آنها کمبود  یکی از این آنزیمهای لیزو زومی،سبب وقفه در فرآیند تجزیة پرو تئو گلیکان ها شده وبه تجمع این مواد در بافت می انجامد . کمبود آنزیم های هید رولاز اختصاصی در لیزو زومها سبب پیدایش بیماری های متعددی از جمله سندرم هانتر )(hu nters  Syn.  سندرم هورلر  

(hurleSsyn.)،سندرم سان فیلیپوson filippo syn.) (وسندرم مورکیو   morjuio syn.) (درانسان میشود .

مواد بین سلولی با چسبندگی زیادی که دارند ، مانند یک سد از نفوذ باکتریها وسایر میکرو ارگانیسم ها به داخل بافت جلوگیری میکنند . باکتریهایی که هیالو رو ئید از (آنزیمی که اسید هیالو رونیک وبقیه گلیکوز  آمینو گلیکان  ها را تجزیه می کند.)تولید می کنند ،قدرت تهاجمی

زیادی دارند ، چرا که چسبندگی ماده زمینه ایِ بافت همبند را کاهش می دهند .

گلیکوپروتئین های با خاصیت چسبندگی چندگانه ترکیباتی هستند محتوی یک بخش پروتئینی که چند کربوهیدرات به آنها متصل شده اند . برخلاف پروتئوگلیکان ها ، پروتئین بخش اصلی و غالب گلیکوپروتئین هاست . زنجیره های پلی ساکاریدی خطی متشکل از دی ساکاریدهای تکرار شوندة محتوی هگزوزآمینها ، در ساختمان آنها شرکت ندارند . در عوض ، کربوهیدراتهای موجود در ساختمان آنها اغلب شاخه دارند .

گلیکوپروتئین های متعددی تاکنون شناخته شده اند که علاوه بر نقش مهمی که در ارتباط متقابل بین سلول های رویانی و بالغ مجاور هم دارا هستند . فیبرنکتین گلیکوپروتئینی است که بوسیله سلول های فیبروبلاست و برخی از سلول های پوششی ساخته می شود . این پروتئین با وزن مولکولی حدود 222000 تا 240000 محل های اتصال ویژه ای برای     سلول ها ، کلاژن و گلیکوز آمینوگلیکان ها دارد . کنش متقابل در این محلها به نگهداری سلول ها در کنار هم و مهاجرت آنها کمک می کند  فیبرونکتین به صورت یک شبکه در فضاهای بین سلولی بسیاری از بافتها توزیع شده است  لامینین گلیکوپروتئین بزرگی است که در اتصال سلول های اپی تلیال به لایه قاعده ای ، که یک ساختمان غنی از لامینین است ، شرکت دارد .

سلول ها با استفاده از ملکولهای سطح سلولی ( گیونده های ماتریکس) که به کلاژن ، فیبرونکتین و لامینین متصل می شوند ، با اجزای ماتریکس خارج سلولی وارد کنش متقابل می شوند . این گیرنده ها عبارتند از انتگرین ها ( integrins  ) ( خانواده ای از پروتئین های اتصال دهندة خلال غشایی ) .

انتگرین ها با تمایل نسبتاً پایینی به لیگاندهای خویش در ماتریکس خارج سلولی متصل می شوند ، و بدین ترتیب به سلول ها اجازه می دهند بی آن که اتصال خویش را به محیط از دست بدهند یا به آن بچسبند ، آن را مورد کاوش و شناسایی قرار دهند . آشکار است که انتگرین ها باید با اسکلت سلولی ، معمولاً میکروفلامانهای آکتین ، وارد کنش متقابل شوند . کنش متقابل میان انتگرین ها ، ماتریکس خارج سلولی و اجزای اسکلت سلولی توسط چندین پروتئین داخل سلولی ، مانند پاکسیلین ( paxilin ) ، وینکولین ( vinculin  ) و تالین ( talin ) میانجی گری می شود . کنش های متقابل میان ماتریکس خارج سلولی و اسکلت سلولی که انتگرین ها واسطة آنها هستند ، در هر دو جهت عمل می کنند و نقش مهمی در جهت دهیِ ( هدایت ) سلول ها و ماتریکس خارج سلولی هر دو در بافت ها دارند کاربرد طبی : امروزه معتقدند که بین فیبرونکتین و لامینین و نمو رویانی و نیز قدرت تهاجم بالای سلول های سرطانی به بافتها مختلف، ارتباطی وجود دارد. این حقیقت که موش‌هایی که فیبرونکتین شان غیر فعال شده است در خلال مراحلِ اولیة رویان زایی می میرند ، اهمیت فیبرونکتین را نشان می دهد .

در بافت همبند علاوه بر ماده زمینه ای مقدار اندکی مایع بافتی هم وجود دارد که ترکیب آن از حبث یون ها و دیگر ذراتِ قابل عبور از دیواره رگ، مشابه پلاسماست . این مایع محتوی پروتئینِ پلاسمایی با وزن مولکولی پایین است که در نتیجه فشار هیدروستاتیک خون، میزان اندکی از آن از دیواره مویرگ می گذرد. اگر چه فقط بخش اندکی از بافت همبند محتوی پروتئین های پلاسمایی است، ولی برآورد شده است که به دلیل توزیع گستردة آن، برابر با یک سوم پروتئین های پلاسمایی بدن در ماتریکس خارج سلولی بافت همبند ذخیره شده اند.

کاربرد طبی: خیز ( edema ) بر اثر تجمع آب در فضاهای خارج سلولی ایجاد می شود. آب موجود در جزء خارج سلولی بافت همبند، نتیجه تراوش خون از دیواره مویرگها به جزء خارج سلولی بافت است مولکول های درشت به مقدار بسیار کم از دیواره عبور می کنند ، در حالیکه آب و مولکول های کوچکی مثل پروتئین های با وزن مولکولی پایین ، به راحتی از این جدار می گذرند .

خون مواد غذایی مورد احتیاج را برای سلول های بافت همبند فراهم می کند و مواد دفعیِ حاصل از متابولیسم سلولي را به اندام های ویژة سم زدایی و دفع این مواد ( مانند كبد، كليه) انتقال می دهد .

مایعات در داخل مویرگ ، تحت تأثیر 2 نیرو هستند : فشار  هیدروستاتیک خون که حاصل فعالیت تلمبه‌ای قلب است و باعث خروج آب از مویرگ می شود ، و فشار اسمزی كلوئيدي پلاسما که آب را به داخل مویرگ باز می گرداند . فشار اسمزی، عمدتاً حاصل وجود پروتئین های درشت پلاسماست. از آنجا که یون ها و مولکول های با وزن مولکولی پایین که به راحتی از دیواره مویرگ عبور می‌کنند ، دارای غلظت های تقریباً مساوی در داخل و خارج عروق خونی می باشند ، فشارهای اسمزیی که تولید می کنند در دو طرف مویرگ ها تقریباً برابر بوده و یکدیگر را خنثی می کنند . ولی فشار اسمزی کلوئیدی حاصل از پروتئینهای درشت خون ( ذراتی که از دیواره عبور می کنند ) ، با فشار مخالف در بیرون رگ روبرو نیست و تمایل دارد آب را به داخل رگ بکشد .

در شرایط طبیعی ، آب از انتها شریانی مویرگ جايي كه فشار هیدروستاتیک بیش از فشار اسمزی خون است ) وارد بافت می شود . ولی هر چه به انتها وریدی مویرگ نزدیک می‌شویم، فشار هیدروستاتیک کاهش می یابد و همزان فشار اسمزی زیاد می شود . علت افزایش فشار اسمزی ، خروج تدریجی آب در طی مسیر مویرگ و در نتیجه ، تغلیظ پروتئین‌های پلاسماست . با افزایش غلظت پروتئین ها و به تبع آن فشار اسمزی و کاهش فشار هیدروستاتیک در قطب وریدی مویرگ ، فشار اسمزی بر فشار هیدروستاتیک پیشی می گیرد و آب را دوباره به داخل مویرگ می کشد. به این روش ، متابولیتها در بافت همبند گردش و سلولهای آن را تغذیه می کنند . مقدار آبی که در داخل مویرگ باز می گردد ، نسبت به آبی که در ابتدا مویرگ را ترک گفته بود ، کمتر است . مقدار آبی که در داخل بافت همبند می ماند، بوسیله عروق لنفاوی تخلیه می شود . کوچکترین عروق لنفاوی مویرگهای لنفاوی هستند که با انتهایی بسته ، از داخل بافت شروع می شوند . عروق لنفاوی سپس در قاعده گردن ، به وریدها می ریزند. به علت تعادلی که در بین ورود و خروج آب در مادة بین سلولی بافت همبند برقرار است ، آب ناچیزی بصورت آزاد در بافت وجود دارد .

در شرایط پاتولوژیک مختلفی، آب به مقدار فابل ملاحظه ای زیاد می شود و به اِدِم (خیز) می‌انجامد . اِدِم در نمونه بافتی زیر میکروسکوپ ، با افزایش فضای موجود بین اجزای مختلف بافت همبند ، که نتیجه تجمع آب است ، مشخص می شود . علامت ماکروسکوپی خیز در نظر اول ، افزایش حجم عضو مربوطه است و با وارد کردن فشار در این حالت ، یک فرورفتگی بجا می ماند که به آهستگی از بین خواهد رفت ( اِدِم گوده گذار pitting edema ).

اِدِم ممکن است به علت انسداد وریدها یاکندی جریان خون آنها ( مثلاً در نارسایی احتقانی قلب ) روی دهد . اِدِم همچنین می تواند ناشی از انسداد رگهای لنفاوی بر اثر توده های انگلی یا سلولهای توموری و گرسنگی طولانی مدت باشد ؛ کمبود پروتئین باعث کاهش پروتئین های پلاسما و افت فشار اسمزی کلوئیدی خواهد شد و در نتیجه ، آب در داخل بافت همبند تجمع یافته و به داخل مویرگ باز نمی گردد .

علت احتمالی دیگر اِدِم ، افزایش نفوذپذیری آندوتلیوم مویرگهای خونی یا ورید چه های پس مویرگی ناشی از آسیب شیمیایی ، میکانیکی و یا آزاد شدن موادی است که در بدن ساخته می شوند ( مثل هیستامین ) .

بافت چربی                                                               

بافت چربی نوع خاصی از بافت همبند است که عمدتاً از سلول های چربی یا   آدیپوسیت ها ( adipocytes ) تشکیل شده است . این سلولها بصورت مجزا یا در گروههای کوچک در خود بافت همبند یافت می شوند ؛ ولی بیشتر آنها بصورت گروهای مجتمع بزرگ یافت می شوند که بافت چربی در سراسر بدن تشکیل می دهند . بافت چربی ، به عبارتی ، یکی از بزرگترین اعضای بدن است . در مدانی که وزن طبیعی دارند ، بافت چربی 20_ 15 % وزن بدن ، و در زنانی که وزن طبیعی دارند 25_20 % وزن بدن را تشکیل می دهند . بافت چربی در بدن است . سایر اعضای ذخیره کنندة انرژی ( به شکل گلیکوژن ) ، کبد و عضلات اسکلتی اند .از آنجا که غذا خوردن فعالیتی دوره ای بوده و موجودی گلیکوژن محدود است ، لذا باید ذخیرة بزرگی از کالری در بین و عده های غذایی به حرکت در آید . چون چگالی تری گیسریدها کمتر از گلیکوژن بوده و ارزش کالریک بالاتری ( 3/9 Kcal برای تری گلیسریدها در مقابل 1/4 Kcal/g  برای کربوهیدات ها ) دارند ، بافت چربی بافت ذخیره ای بسیار کار آمدی است . این بافت در حال تخریب و جایگزینی ( turnover ) دائمی بوده و به تحرکات عصبی و هورمونی حساس است . لایه های زیر جلدی بافت چربی به شکل گیری سطح بدن کمک می کنند ، در حالی که ذخایر بالشتک مانند آن که عمدتاً در کف دست ها و پاها هستند ، به عنوان ضربه گیر عمل می کنند چربی هادی حرارتی ضعیفی است، بنابراین در ایجاد عایق حرارتی بدن نقش دارد همچنین ، بافت چربی فضاهای بین سایر بافتها را پر کرده و به تثبیت موقعیت ( محل ) برخی از اعضا کمک می کند . اخیراً مشاهده شده است که بافت چربی انواع مختلف مولکولهایی را ترشح می کند که می توانند توسط خون حمل شوند تا بر اندامهای دور دست تأثیر بگذارند . 2 نوع بافت چربی شناخته شده اند ؛ محل ، ساخنمان ، رنگ و ویژگیهای آسیب شناختی آنها متفاوت است . بافت چربی تک حجره ای  ( unilocular  ) ( معمولی یا زرد ) از سلولهایی تشکیل شده است که پس از تکوین کامل ، حاوی یک قطرة مرکزی بزرگ چربی در سیتوپلاسم خود هستند . بافت چربی چند حجره ای ( multilocular  ) ( یا قهوه ای ) از سلول هایی تشکیل شده است که حاوی قطره های چربی متعدد و تعداد زیادی میتوکندری های قهوه ای هستند ، هر دو نوع بافت چربی از خونرسانی غنی برخوردارند .

بافت چربی تک حجره ای

رنگ بافت چربی تک حجره ای از سفید تا زرد تیره متغير است که بستگی به رژیم غذایی دارد : اصولاً این امر حاصل کاوتنوئیدِ محصول در قطره های چربی سلول ها است . تقریباً تمام بافت چربی در بزرگسالان از این نوع می باشد . این بافت در تمام بدن انسان _ بجز پلک ها ، آلت تناسلي، اسکروتوم و تمامی لاله گوش خارجی بجز نرمه آن بافت می شود . توزیع و چگالگی ذخایر چربی بستگی به سن و جنس دارند . در نوزاد ، بافت چربی تک حجره ای ضخامت یکسانی در تمام بدن دارد که با بلوغ کودک در برخی قسمتها بدن ناپدید شده و در بقیه قسمتها افزایش می یابد؛ زیرا توزیع آن تا حدی توسط هورمون های جنسی و آدرنوکورتیکال تنظیم می شود که تجمع چربی را کنترل نموده و مسئول اصلی ایجاد طرح بدنی زنانه یا مردانه‌اند.

سلولهای بافت چربی تک حجره ای وقتی جدا سازی می شود کروی اند ، اما در بافت چربی که این سلول ها بطور فشرده چیده شده اندچندوجهی اند . قطر هر سلول بین 50 تا 150 میکرون است . قطره های چربی در الکل و گزیلول که در روش های بافت شناسی معمول به کار می روند ، حل می‌شوند ؛ بنابراین ؛ در آمادش های میکروسکوپی استاندارد بصورت حلقة ظریفی از سیتوپلاسم در اطراف یک واکوئل _ سلول حلقه انگشتری( signet  ring  cell   ) _ به نظر می آیند . این واکئول حاصل حل شدن قطرۀ چربی است . در نتیجه ، این واکوئل حاصل حل شدن قطرۀ چربی است در نتیجه ، این سلول ها هسته های خارج مرکزی ( eccentric  ) و مسطح دارند .

نواری از سیتوپلاسم که بعد از زدودن ذخایر تری گلیسرید ( چربی طبیعی ) باقی می ماند ، ممکن است پاره شود و روی هم بخوابد و ساختمان بافتی را به هم بریزد .

ضخیم ترین قسمت سیتوپلاسم در اطراف هسته این سلول ها بوده و حاوی دستگاه گلژی ، میتوکندری ، محفظه های کم توسعه یافته شبکه آندوپلاسمیک خشن ، و پولي ریبوزوم های آزاد است . نوار سیتوپلاسمی اطراف قطره‌هاي چربی حاوی حفرات شبکه آندوپلاسمیک صاف و روزیکول های پیونسیتوزی متعدد است . مطالعه با میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که هر سلول چربی معمولاً حاوی قطره های چربی کوچکی اضافه بر قطرۀ درشت منفرد که در میکروسکوپ نوری دیده می شود ، می باشد ؛ این قطره ها با غشایی پوشیده نشده اند ولی دارای تعداد زیادی فیلامان حد واسط در محیط ( پیرامون ) خویش هستند . هر سلول چربی توسط یک لایه قاعده ای احاطه شده است .

بافت چربی تک حجره ای توسط تیغه ای از بافت همبند حاوی لستر عروقی و شبکه عصبی غنی، به حفره های ناکامل تقسیم می شود . رشته های رتیکولار شبکه در پیچیده ظریفی    می سازد که تک تک سلولهای چربی را در برگرفته و آنها را به هم متصل می کند .

اگر چه عروق خونی همیشه در برشهای بافتی آشکار نیستند ، اما بافت چربی پر عروق است . با توجه به مقدار سیتوپلاسم موجود در سلول های چربی ، نسبت حجم خون به حجم سیتوپلاسم در بافت چربی بیش از عضله مخطط است .

سلولهاي سروزي

سلولهاي آسينار لوزالمعده وغدد بزاقي پاروتيد نمونه‌اي سلول سروزي هستند .آنها چند ضلعي يا هرمي، همراه با هسته هاي مركزي مدور وقطبيت كاملاً مشخص هستند .سلول هاي سروزي در منطقه قاعده اي (بازال) ذخويش يه شدت بازوفيل هستند. كه ناشي از تجمع موضعي موجود در پلي ريبوزومهايي است كه در مقابل رديف هاي موازاي فراوان حفرات شبكه آندوپلاسميك خشن قرار دارند. بين هسته و سطح آزاد يك كمپلكس گلژي كاملاً  تكامل يافته، چندين گرانول ترشحي نابالغ مشتق از كمپلكس گلژي، و گرانولهاي ترشحي بالغ( كه پس از خروج آب از گرانول‌هاي نابالغ به وجود مي‌آيند)، قرار دارند. گرانولهاي ترشحي بالغ در بخش رأسي سيتوپلاسم تجمع مي‌يابند و آنها را مي‌توان زير ميكروسكوپ نوري به صور گرانولهاي كمرنگ مشاهده كرد. در سلولهايي كه آنزيم‌هاي گوارشي توليد مي‌كنند (مثلاً، سلولهاي آسينار پانكراس)، اين گرانولها گرانولهاي زيموژن ناميده مي‌شوند. گرانولها تا زماني كه سلول به ترشح تحريك شود،  در رأس باقي مي‌مانند. رهايي فرآورده‌هاي ترشحي از طريق ادغام غشاهاي گرانولهاي ترشحي و غشاي سلول روي مي‌دهد، و محتويات گرانول طي روندي به نام اگزوسيتوز از سلول بيرون مي‌ريزند. حركات گرانول‌هاي ترشحي و كليه ساختمان‌هاي سيتوپلاسمي ديگر، تحت تأثير پروتئين‌هاي حركتي و اسكلت سلولي سيتوزول قرار دارند. با اين حال، همه‌ي سلولها فرآورده‌ي ترشحي خويش را در سيتوپلاسم جمع نمي‌كنند. برخي از سلولها وزيكولهاي ترشحي كوچك را به محض تشكيل در كمپلكس گازي به سطح سلول منتقل مي‌كنند.

 

سلول‌هاي تشرح كننده‌ي موكوس

از بين‌سلولهاي ترشح كننده‌ي موكوس، روي سلول جامي (goblet cell) روده‌ها، بيشترين مطالعه صورت گرفته است. اين سلول‌ها حاوي تعداد زيادي گرانولهاي بزرگ و كم رنگ هستند؛ اين گرانولها محتوي گليكوپروتئينهايي به نام موسين (mucin) هستند كه بسيار هيدروفيل مي‌باشند. گرانولهاي ترشحي، قطب بزرگ رأسي سلول را اشغال مي‌كنند. هسته در قاعده سلول قرار دارد؛ اين ناحيه پر از شبكه آندوپلاسميك خشن است. دستگاه گلژي، كه بلافاصله در بالاي هسته قرار دارد، به صورت استثنايي تكامل بسيار زيادي يافته است كه حاكي از عمل مهم آن در اين سلول است. اطلاعاتي كه با استفاده از راديواتوگرافي بدست آمده‌اند حاكي از آنند كه پروتئينها در قاعده سلول،‌است. اطلاعاتي كه با استفاده از روش راديواتوگرافي جايي كه بيشتر شبكه آندوپلاسميك خشن در آن قرار دارد.

گليكوزيل ترانسفراز(glycosyl transferase)، كه در شبكه آندوپلاسميك و دستگاه گلژي وجود دارند، به محرو پروتئيني اضافه مي‌شوند در سلول‌هاي توليد كننده‌ي گليكوپروتئينهاي سولفاته، سولفاسيون قندها در دستگاه گلژي روي مي‌دهد. پس از آزاد شدن موسينها از سلول، آنها به شدت هيدراته مي‌شوند و يك ژل نرم‌كننده، محافظ،  ارتجاعي و چسبنده به نام موكوس(mucus) ايجاد مي‌كنند.

ساير سلولهايي كه گليكوپروتئينهاي موسيني توليد مي‌كنند در بخشهاي مختلف لوله ي گوارش، غدد بزاقي، دستگاه تنفسي و دستگاه توليد مثل وجود دارند. اين سلول‌هاي موكوسي از نظر نمادهاي مورفولوژيك و ماهيت شيميايي ترشحاتشان بسيار متنوع هستند. بسياري از اين سلول‌هاي موكوسي به صورت لوله‌هايي سازمان يافته‌اند و داراي يك سيتوپلاسم كمرنگ و يك هسته‌ي پررنگ هستند كه در قاعده‌ي سلول قرار دارد. در غدد بزاقي، سلول‌هاي مترشحه‌ي موكوس غالباً داراي آسينوس مشتركي با سلولهاي ترشحي سروزي هستند.

سلول‌هاي ناقل يون

تمام سلول‌ها قادر هستند با استفاده از ATP، به عنوان منبع انرژي، برخي يونهارا بر خلاف گراديان(شيب) غلظتي و پتانسيل الكتريكي، منتقل كنند. به اين فرآيند انتقال فعال(active transport)، كه بر اساس يك گراديان غلظتي صورت مي‌گيرد،  تشخيص داد. در پستانداران، غلظت يون سديم )⁺Na) در مايع خارج سلولي،L/mmol140 و در داخل سلولL/ mmol و در داخل سلول mmol/L 15-5 است. به علاوه، داخل سولل نسبت به محيط نخارج سلولي، از نظر الكتريكي منفي است. تحت چنين شرايطي، يوناي مثبت سديم تمايل دارندكه بر اساس هر دو گراديان غلظتي و الكتريكي منتشر و به سولل وارد شوند. سلول، انرژي ذخيره شده در ATP را براي خارج ساختن فعالانه‌ي ⁺Na مصرف مي‌كند؛ اين كار به كمك «پمپ سديم» كه يك مصرف مي‌كند؛ اين كار به كمك «پمپ سديم» كه يك Na⁺/k⁺-ATPase فعال شده توسط Mg⁺⁺ است، صورت مي گيرد و غلظت داخل سلولي سديم را به ميزان مورد لزوم پايين نگاه مي‌دارد.

برخي سلول‌هاي اپي‌تليال يونها و مايع را در اپي‌تليوم ( از رأس به سمت قاعده يا از قاعده به سمت رأس) منتقل مي‌كنند0 انتقال از طريق سلول. در روده، لوله‌هاي پيچيده‌ي نزديك كليه، مجاري مخطط غدد بزاقي، و كيسه صفرا جريان از رأس به سمت منطقه‌ي قاعده‌اي است. در ساير صفحات اپي‌تليال،‌مانند شبكه كوروئيد و جسم مژگاني، جريان در جهت مخالف است. در هر دو مورد، اتصالات محكم نقش مهمي در روند انتقال بازي مي‌كنند. همچنان كه آنها به دليل نفوذ‌ناپذيري نسبي‌شان به يونها، آب و مولكولهاي بزرگتر – بخشهاي رأسي سلول را درزگيري (آب‌بندي) مي‌كنند، جلوي انتشار رو به عقب(بازگشت) موادي را كه قبلاً از خلال اپي‌تليوم عبور‌كرده‌اند، مي‌گيرند.در غير اين صورت، ميزان زيادي از انرژي به هدر مي‌رفت. سلول‌هاي لوله‌ي پيچيده‌ي نزديك كليه نمونه‌ي خوبي از آنند كه روند انتقال از طريق سلول مي‌تواند چقدر سازمان يافته باشد. سطح رأسي اين سلول‌ها نسبت به Na⁺ موجود در مجراي لوله آزادانه (بدون قيد و شرط) نفوذپذير است. براي حفظ تعادل الكتريكي و اسموزي، مقاديري از Cl^- و آب (كه از نظر مولي هستند) درتعقيب يون Na⁺وارد سلول مي شوند . سطوح قاعده اي اين سلولها داراي چين خوردگي هاي متعدد وظريفي هستند. تعداد زيادي زوائد داخل سلولي بلند كه از غشاي پلاسماي قاعدهايبر ميخيزد ، درعكسهاي ميكروسكوپ الكتروني ديده مي شوند .بعلاوه ، زوائد قاعده اي سلولهاي مجاوربه شدت درهم فرومي روند.

نشان داده شده است كه   Na⁺/k⁺-ATPaseكه توسط منيزيم فعال مي شود، در چين خوردگي هاي غشاي پلاسمايي قاعده اي وغشاي پلاسمايي قاعده اي وغشاهاي جانبي هر دو، متمركز شده است .بين اين زوائد ميتوكندريها قرار دارند كه انر‍ژي  (ATP)  مورد نياز زوائد ميتوكندريها قرار دارند كه انرژي   مورد نياز براي اخراج فعالانه سديم از قاعده سلولبه درون ماتريكس خارج سلولي را فراهم مي كنند .كلريد وآب باز بصورت غيرفعال ،‌سديم را دنبال مي كنند .بدين ترتيب ، سديم به جريان خون برگشته و درمقادير خيلي زياد در ادرار از دست نميرود. سلولهايي كه از طريق پينوسيتوز روند انتقال را انجام مي‌دهند

در بيشتر سلولها ، وزيكولهاي پينوسيتوزي كه به تعداد فرواون بر روي پلاسمالم ايجاد مي شوند ، مولكولهاي خارج سلولي را به درون سيتوپلاسموارد مي كنند .اين فعاليت بطور واضح در پوشش اپي‌تليان سنگفرشي ساده مويرگهاي خوني ولنفي (آندوتليوم)و حفرات بدن (مزوتليوم) ديده مي شود .اين سلولها ،‌بغير از وزيكولهاي پينوسيتوزي فراوان كه در سطح يا در درون سيتوپلاسم

آنها وجود دارد،ارگانلهاي بسيار كمي دارند.پس از تزريق ذرات كلوئيدي داراي كدورت الكتروني(مانند فريتين، طلاي كلوئيدي، ) وسپس مشاهده سلول توسط ميكروسكوپ الكتروني، نتيجه گرفته شده است كه وزيكولهاي ناقل ماده تزريق شده ، درهردوجهت در سلول حركت مي كنند و مي توانند محتواي خويش را به خارج سلول برساند.

 

ساختمانی اختصاصی سلول(2)

مژكها و تاژكها(Cilia & Flagella)

مژكها ساختمانهاي دراز و متحركي بر روي سطح برخي سلولهاي اپي‌تليال هستند؛ طول آنها 10-5 ميكرومتر و قطر آنها 2/0 ميكرومتر است. مژكها توسط غشاي سلولي احاطه شده‌اند و داراي يك جفت ميكروتوبول منفرد( جدا از هم) در مركز و 9 جفت ديگر ميكروتوبول در اطراف آنها هستند. دو ميكروتوبول جفتهاي محيطي به يكديگر متصل هستند. انتهاي مژكها در اجسام قاعده‌اي (basal bodies) قرار مي‌گيرد؛ اينها ساختمانهاي استوانه‌اي كوچكي هستند كه در انتهاي رأسي سلول و درست در زير غشاي سلولي قرار دارند. ساختمان‌ اجسام قاعده‌اي شبيه سانتريولها است. در ارگانيسم‌هاي زنده، مژكها داراي حركت سريع عقب و جلو هستند. حركت مژكها معمولاً طوري هماهنگ است كه جرياني از مايع يا ماده‌ي ذرّه‌اي در يك جهت روي سطح اپي‌تليوم برقرار مي‌شود. ATP(آدنوزين تري‌فسفات) منشأ انرژي براي حركت مژكها است. تخمين زده شده است كه يك سلول مژكدار ناي، حدود 250 مژك دارد. تاژكها، كه در بدن انسان تنها در اسپرماتوزوئيد وجود دارند، از نظر ساختماني شبيه مژكها هستند ولي از آنها بسيار بلندتر بوده و در اكثر موارد، در هر سلول فقط يكي از آنها يافت مي‌شود.

 

انواع اپي‌تليوم ‌ها

اپي‌تليومها بسته به ساختمان و عملكرد به دو گروه اصلي تقسيم مي‌شوند: اپي‌تليومهاي پوشاننده و اپي‌تليومهاي غده‌اي (گلاندولار). اين يك تقسيم‌بندي اختياري است چرا كه اپي تليومهاي پوشاننده‌اي وجود دارند كه در آنها تمام سلولها ترشح مي‌كنند (مثلاً اپي‌تليوم سطحي معده) و يا اپي‌تليومهاي پوشاننده‌اي كه در آنها سلولهاي غده‌اي در بين سلولهاي پوشاننده‌ پراكنده هستند (مانند سلولهاي موكوسي در روده كوچك يا ريه).

 

اپي‌تليومهاي پوشاننده

در اپي تليومهاي پوشاننده سلولها در لايه‌هايي قرار گرفته‌اند كه سطح خارجي بدن را پوشانده و يا حفرات بدن را مفروش كرده‌اند. آنها بسته به تعداد لايه‌هاي سلولي و شكل سلول‌هاي لايه سطحي، تقسيم‌بندي مي‌شوند. اپي‌تليوم ساده (simple) تنها يك لايه سلول دارد، و اپي‌تليوم مطبق (stratified) بيش از يك لايه سلول دارد.

اپي‌تليوم ساده، بسته به شكل سلول،  ممكن است سنگفرشي(squamous)، استوانه‌اي (columnar) يا مكعبي(cuboidal) باشد. آندوتليوم پوشاننده عروق خوني و لنفي و مزوتليومي كه برخي حفرات بدن، مانند حفرات جنبي (پلورال) و صفاقي (پريتونئال) را مفروش مي‌كند و احشاء را مي‌پوشاند، مثالهايي از اپي‌تليوم سنگفرشي ساده هستند. مثالي از اپي‌تليوم مكعبي،  اپي‌تليوم سطح تخمدان و سلولهايي هستندكه لوله‌‌هاي خاصي را در غدد و كليه تشكيل مي‌دهند. اپي‌تليومهاي استوانه‌اي روده‌ها، رحم، و ساير اندامها را مفروش مي‌كنند. اپي تليوم مطبق بسته به نوع سلولي لايه سطحي طبقه‌بندي مي‌شود، كه شامل اپي‌تليومهاي سنگفرشي، مكعبي، استوانه‌اي و ترانزيشنال (transitional) مي‌باشد. اپي‌تليوم مطبق كاذب(Pseudostratified)، يك گروه مجزا تشكيل مي‌دهد كه بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

 

بيولوژي عمومي بافتهاي اپي‌تليال

قطبيت(polarity)

در بسياري از انواع سلولهاي اپي‌تليال توزيع اندامكها و پروتئينهاي غشا در قطبهاي قاعده‌اي و رأسي سلول با هم متفاوت است. اين سازمان‌بندي افتراقي و ثابت (پايدار) اجزاي سلول قطبيت نام دارد. اين بدان معنا است كه بخشهاي گوناگون سلول ممكن است كاركردهاي متفاوتي داشته باشند. از آنجايي كه عروق خوني در حالت طبيعي وارد اپي‌تليوم نمي‌شوند، تمام مواد غذايي بايد از مويرگهاي خوني كه در لامينا پروپريا قرار دارند، خارج شوند. اين مواد غذايي و پيش‌سازهاي محصولات سلولهاي اپي‌تليال، از طريق لايه قاعده‌اي منتشر شده و معمولاً با يك فرآيند وابسته به انرژي، از سطوح طرفي و قاعده‌اي( سطح طرفي- قاعده‌اي) سلول جذب مي‌شوند. گيرنده‌هاي ويژه پيامبرهاي شيميايي(مانند هورمونها و واسطه‌هاي عصبي)، كه بر فعاليت‌ سلولهاي اپي‌تليال مؤثر هستند، در غشاهاي طرفي- قاعده‌‌اي قرار دارند. در سلولهاي اپي‌تليال جذب كننده، آنزيم‌هايي مانند دي ‌ساكاريدازها و پپتيدازها، به عنوان پروتئين‌هاي غشايي داخلي، در غشاي سلولي رأسي قرار دارند و هضم مولكولهايي را كه قرار است جذب شوند، كامل مي‌كنند. جوش‌خوردگي غشاها در اتصالات محكم احتمالاً به پيشگيري از انتقال پروتئين‌هاي غشايي داخلي سطح رأسي به سطح طرفي – قاعده‌اي و برعكس كمك مي‌كند.

 

عصب دهي‌

بسياري از بافت‌هاي اپي‌تليال، از شبكه‌هاي عصبي موجود در لامينا پروپريا، پايانه‌هاي عصبي حسي فراواني دريافت مي‌كنند. حساسيت زياد قرنيه( كه اپي‌تليوم سطح قدامي چشم است)، به علت تعداد زياد الياف عصبي حسي است كه بين سلولهاي اپي‌تليال قرنيه انشعاب مي‌يابند.

 

بازسازي‌ سلولهاي اپي‌تليال

بافتهاي اپي‌تليال ناپايدار هستند و سلولهايشان دائماً توسط فعاليت ميتوزي بازسازي مي‌شوند. سرعت بازسازي متغير است. بازسازي در بافت‌هايي نظير اپي‌تليوم روده (كه در آن سلول‌ها هر يك هفته جايگزين مي‌شوند) سريع، و در بافت‌هايي مثل كبد و پانكراس آهسته مي‌باشد. در بافت‌هاي مطبق و مطبق كاذب، ميتوز در لايه زايا (ژرمينال) (نزديكترين بخش به لايه‌ي قاعده‌اي)، كه محتوي سلولهاي بنيادي است، صورت مي‌گيرد.

 

متاپلازي

كاربرد طبي:

در برخي شرايط غير طبيعي، نوعي از بافت اپي‌تليال ممكن است به نوع ديگري تبديل شود. اين فرآيند برگشت پذير، متاپلازي خوانده مي‌شود. مثال‌هاي زير، اين فرايند را نشان مي‌دهند:

در افرادي كه ميزان زيادي سيگار مصرف مي‌كنند، بافت اپي‌تليوم مطبق كاذب مژكدار برونشها ممكن است به بافت اپي‌تليوم مطبق سنگفرشي تبديل شود. در افراد مبتلا به كمبود ويتامينA، بافت اپي تليالي كه به صورت معمول در مثانه و برونشها بافت مي‌شود، با اپي‌تليوم مطبق سنگفرشي جايگزين مي‌شود. متاپلازي محدود به بافت اپي‌تليال نبوده و ممكن است در بافت همبند هم روي دهد.

 

كنترل فعاليت غده‌اي

معمولاً غدد هم به كنترل غددي و هم به كنترل عصبي حساس هستند، اما غالباً يكي بر ديگري غلبه دارد. مثلاً كنترل ترشح قسمت برون‌ريز پانكراس عمدتاً بستگي به تحريك توسط هورمونهاي سكرتين و كلوه سيستوكينين دارد. برعكس، غدد بزاقي عمدتاً تحت كنترل عصبي هستند. كنترل عصبي و اندوكرين غدد، از طريق عمل مواد شيميايي به نام پيامبرهاي شيميايي صورت مي‌گيرد

ساختمانهاي اختصاصي سطح سلول

ساختمانهاي اختصاصي سطح سلول

سطح آزاد يا رأسي بسياري از انواع سلولهاي اپي‌تليال داراي ساختمانهاي تخصصي يافته‌اي جهت افزايش ناحيه‌ي سطح سلول يا انتقال مواد يا ذرات چسبيده به اپي‌‌تليوم است.

 

 

ميكروويلي‌ها (Microvilli)

در صورت مشاهده توسط ميكروسكوپ الكتروني، بيشترسلولهاي بسياري از بافتهاي مختلف داراي برآمدگي‌هاي سيتوپلاسمي هستند. برخي از اين برآمدگي‌ها چين‌خوردگي‌هايي با يك مسير سينوسي هستند كه عمدتاً در سطوح جانبي سلول قرار دارند. ساير برآمدگي‌ها (يعني ميكروويلي‌ها)، زوايد انگشت‌مانند به ارتفاع حدود   8% هستند. آنها عمدتاً در سطح‌ آزاد سلول يافت مي‌شوند. صدها ميكروويلي‌ در سلولهاي جذبي(مانند اپي‌تليوم پوشاننده‌ي روده كوچك و سلولهاي لوله‌ي كليوي نزديك) يافت مي‌شوند. در اين سلولهاي جذبي در مقايسه با بيشتر سلولهاي ديگر گليكوكاليكس ضخيم‌تر است. مجموعه‌ي ميكروويلي‌ها و گليكوكاليكس را مي‌توان با ميكروسكوپ نوري رؤيت كرد و حاشيه‌ي برسي(brush border) يا مخطط(striated b.)  خوانده مي‌شود.

در داخل ميكروويلي‌ها،‌ دستجاتي از فيلامانهاي آكتين وجود دارند كه توسط چندين پروتئين‌ ديگر، به غشاي پلاسمايي ( كه آنها را احاطه كرد) و به يكديگر متصل شده‌اند.

 

مژكهاي ثابت (Stereocilia)

مژكهاي ثابت زوائد دراز و بي‌حركت سلولهاي اپي‌ديديم و مجراي دفران هستند كه در واقع،‌ ميكروويلي‌هاي دراز شاخه‌دار بوده و نبايد با مژكهاي واقعي اشتباه شوند. مژكهاي ثابت با افزايش ناحيه سطح سلول، حركت مولكولها را در درون و خارج از سلول تسهيل مي‌كنند.

تقسيم‌ سلولي

تقسيم‌ سلولي (Cell Division)

تقسيم سلولي يا ميتوز(mitiosis) را مي‌توان با ميكروسكوپ نوري رؤيت كرد. در طي اين فرآيند، سلول والد تقسيم مي‌شود و هر يك از سلولهاي دختر، يك مجموعه‌ي كروموزومي كه عيناً مانند سلول والد است، دريافت مي‌كنند. در واقع كروموزومها، دوپليكاسيون طولي دريافت مي‌كنند. در واقع كروموزومها، دوپليكاسيون طولي پيدا كرده و بين سلولهاي دختر تقسيم مي‌شوند. مرحله‌ي بين دوميتوز انترفاز (interphase) خوانده مي‌شود و در اين فاز هسته، بشكلي كه معمولاً در زير ميكروسكوپ ديده مي‌شود، وجود دارد. براي مطالعه بهتر، فرآيند ميتوز را به مراحلي تقسيم مي‌كنند. در مرحله پروفاز (Prophase) ميتوز، كروماتين هسته‌اي (كروموزومهاي پيچ نخورده) به تدريج مارپيچي شده و منجر به تشكيل چندين جسم ميله‌اي يا شبه سنجاق سر منفرد (كروموزومهاي پيچ خورده) مي‌شود كه به شدت رنگ‌پذير هستند. در پايان پروفاز، پوشش هسته‌اي از طريق فسفريلاسيون( افزوده شدن ^-3+­₄ PO) به پروتئين‌هاي تيغه‌ي هسته‌اي پاره‌ مي‌شود، كه اين امر موجب تشكيل وزيكولهايي مي‌گردد كه در سيتوپلاسم باقي مي‌مانند. سانتروزومها همراه با سانترويول‌هايشان جدا مي‌شوند، و يك سانتروزوم به هر قطب سلول مهاجرت مي‌كند. همانند‌سازي (دوپليكاسيون) سانتروزومها و سانترويولها در انترفاز، پيش از متوز، آغاز مي‌شود. همزمان با مهاجرت سانتروزوم قرار مي‌گيرند، و هستك تجزيه مي‌شود.

در خلال مرحله متافاز (metaphase)، كروموزومها در نتيجه فعاليت ميكروتوبولها به سطح استوايي سلول مهاجرت مي‌كنند؛ در آنجا هر يك به طور طولي تقسيم مي‌شود تا 2 كروموزوم به نام كروماتيدهاي خواهر ايجاد كند. كروماتيدها در يك پلاك DNA – پروتئيني داراي كدورت الكتروني، به نام Kinetochore، كه در نزديكي سانترومر هر كروماتيد قرار دارد، به ميكروتوبولهاي دوك ميتوزي متصل مي شوند.  در مرحله آنافاز (Anaphase)،كروماتيدهاي خواهر از هم جدا و توسط ميكروتوبولها كشيده مي‌شوند و به قطبهاي مخالف سلول مهاجرت مي‌كنند. در طي اين فرآيند، سانترومرها از قسمت مركزي دور مي‌شوند و باقيمانده‌ي  كروموزوم را بدنبال خود مي‌كشند. سانترومر منطقه‌ي  جمع شده‌ي يك كروموزوم ميتوزي است كه تا هنگام آغاز آنافاز دوكروماتيد خواهر را در كنار هم نگاه مي‌دارد.

مرحله‌ي تلوفاز (telophase)، با ظهور مجدد هسته‌ها در سلولهاي دختر مشخص مي‌شود. كروموزومها به حالت نيمه پراكنده‌ي خود برمي‌گردند و هستكها، كروماتين و پوشش هسته‌اي دوباره ظاهر مي‌شوند. در حالي كه  اين تغييرات هسته‌اي روي مي‌دهند، سلول والد از صفحه‌ي استوايي خويش شروع به جمع‌شدن مي‌نمايد و اين روند تا آنجا پيشرفت مي‌كند كه سيتوپلاسم و ارگانهاي آن، به دو بخش تقسيم مي‌شوند. اين روند جمع‌شدگي توسط ميكروفيلامانهاي آكتين همراه با ميوزين كه در يك منطقه كمربند مانند در زير غشاي سلول تجمع مي‌يابند، ايجاد مي‌شود. سلولها در اغلب بافتها به طور دائم تخريب و بازسازي مي‌شوند، چرا كه هم تقسيم سلولي و هم مرگ سلولها ادامه مي‌يابد. بافت عصبي و سلولهاي عضله قلب مستثني هستند، چرا كه آنها پس از تولد تقسيم نمي‌شوند و نمي‌توانند بازسازي شوند. ميزان تجديد سلولها از بافتي به بافت ديگر، بسيار متغير است؛ اين روند در اپي‌تليوم دستگاه گوارش و اپي‌درم سريع است، اما در پانكراس و تيروئيد آهسته است.

هسته سلول

هسته محتوي يك نسخه‌ي چاپي براي كليه‌ي ساختمان‌ها و فعاليت‌هاي سلول‌ است كه در DNAي كروموزومها كد مي‌شود. هسته همچنين محتوي دستگاه (لوازم) مولكولي براي رونوشت‌سازي (رپليكاسيون) DAN و ساخت و پردازش 3 نوع RNA – ريبوزومي (rRNA)، پيامبر (mRNA) و انتقالي (tTRA) است. ميتوكندريها داراي يك ژنوم كوچك DNA هستند و RNAها را براي استفاده در اين اندامك توليد مي‌كنند،  اما اين ژنوم آنقدر كوچك است كه حتي براي خود ميتوكندري كافي نيست. از سوي ديگر، هسته پروتئين توليد نمي‌كند؛ مولكولهاي فراواني كه براي فعاليت‌هاي هسته مورد نيازند، از سيتوپلاسم وارد مي‌شوند. هسته غالباً به صورت يك ساختمان گرد يا دراز، معمولاً در مركز سلول قرار گرفته است. اجزاي اصلي آن عبارتند از پوشش هسته‌اي(nuclear envelope) كروماتين (Chromatin) هستك (mucleolus) و ماتريكس هسته‌اي(nuclear matrix) اندازه و خصوصيات مورفولوژيك هسته‌ها در يك بافت خاص مشابه هستند. برعكس، هسته‌ها در يك بافت خاص مشابه هستند. برعكس، هسته‌ها در سلول‌هاي سرطاني داراي شكل نامنظم، اندازه‌ي متغير و الگوهاي نامعمول(آيپيك) كروماتين هستند.

 

پوشش هسته‌اي(Nuclear Envelope)

ميكروسكوپ الكتروني نشاندهنده آن است كه هسته توسط دو غشاي موازي كه با فاصله كمي (70 – 40 nm)  از هم جدا شده‌اند، احاطه شده است؛ فضاي بين اين دو غشا، حفره‌ي دور هسته‌اي (perinuclear cistern) خوانده مي‌شود. يك جفت غشاء و فضاي مزبور،  با هم تشكيل پوشش هسته‌اي را مي‌دهند.  يك ساختمان پروتئيني به نام لايه فيبري (fibrous lamina) در ارتباط نزديك با غشاي داخلي پوشش هسته‌اي است اين ساختمان به پايداري پوشش هسته‌اي كمك مي‌كند. لايه فيبري زا سه پروتئين اصلي به نام لامينهاي A، B و C تشكيل شده است. در سلول‌هايي كه در حال تقسيم نيستند، كروموزومها با لايه فيبري مرتبط و همراه هستند. در يك بافت خاص، الگوي اين ارتباط در ميان سلولها منظم است. اين يافته باعث تقويت اين عقيده شده است كه كروماتين، سازمان‌بندي مشخصي در داخل هسته دارد. پولي ريبوزومها به غشاي خارجي متصل هستند؛ اين نكته نشان مي‌دهد كه پوشش هسته‌اي بخشي از شبكه آندوپلاسميك است. پروتئين‌هايي كه در پولي ريبوزومها ساخته شده و به پوشش هسته‌اي متصل هستند،به طور موقت در حفرات دور هسته‌اي تفكيك مي‌شوند. در جاهايي كه غشاهاي خارجي و داخلي پوشش هسته‌اي به هم متصل مي‌َوند، شكافهايي به نام منافذ هسته‌اي (nuclear pores) وجود دارند مسيرهاي كنترل شده‌اي بين هسته و سيتوپلاسم هستند. اين منافذ باز نيستند بلكه يك مجموعه منفذي هشت وجهي متشكل از بيش از 100 پروتئين در آنها ديده مي‌شود. از آنجا كه پوشش هسته‌اي نسبت به يونها و مولكولها با هر اندازه‌اي نفوذ ناپذير است، تبادل مواد ميان هسته و سيتوپلاسم فقط از طريق منافذ هسته‌اي صورت مي‌گيرد. يونها و مولكولهاي با قطر حداكثر 9 نانومتر آزادانه و بدون صرف انرژي از منافذ هسته‌اي عبور مي‌كنند. اما مولكولها و مجموعه‌هاي مولكولي بزرگتر از 9 نانومتر از طريق يك روند فعال،  كه توسط گيرنده‌ها ميانجي‌گري مي‌شود، انتقال مي‌يابند؛ اين روند انرژي حاصل از آدنوزينتري فسفات(ATP) را مورد استفاده قرار مي‌دهد و در 2 مرحله روي مي‌دهد. نخست، پروتئين‌هاي داراي يك يا چند موقعيت سيگنال هسته‌اي به پروتئين‌هاي سيتوپلاسمي خاص اتصال مي‌‌يابند و مجموعه‌اي تشكيل مي‌دهند كه به طور گذرا بدون صرف انرژي به كمپلكس منفذ هسته‌اي متصل مي‌شود. در مرحله‌ي دوم، پروتئني‌هاي داراي موقعيت سيگنال هسته‌اي- با استفاده از انرژي حاصل از ATP – به هسته انتقال مي‌ِيابند، و پروتئين سيتوزولي در سيتوپلاسم باقي مي‌ماند. احتمالاً،دست كم بخشي از انرژي ATP جهت باز كردن كمپلكس منفذ هسته‌اي مورد استفاده قرار ميگيرد تا امكان عبور براي مولكولهاي بزرگ فراهم شود. درباره‌ي انتقال مولكولها و مجموعه‌هاي مولكولي(كه برخي از آنها به بزرگي زير واحدهاي ريبوزوم هستند) از هسته به سيتوپلاسم، اطلاعات كمتري وجود دارد.

 

كروماتين(chromatin)

كروماتين، در سلولهايي كه در حال تقسيم نيستند، در حقيقت عبارت از كروموزومهايي است كه ميزان متفاوتي از ناپيچ‌خوردگي(uncoiling) دارند. برحسب ميزان تراكم كروموزوم، هم با استفاده از ميكروسكوپ نوري و هم با استفاده از ميكروسكوپ‌ الكتروني، دو نوع كروماتين قابل تشخيص است. هتروكروماتين (heterochromatin)، كه داراي كدورت الكتروني است، با ميكروسكوپ الكتروني به صورت  گرانولهاي درشت و با ميكروسكوپ نوري به صورت توده‌هاي بازوفيل ديه مي‌شود. يوكروماتين (euchromatin) ، بخش كمتر پيچ خورده‌ي  كروموزومها است، كه در ميكروسكوپ‌ الكتروني به صورت يك ماده‌ي گرانولار با توزيع ظريف، و در ميكروسكوپ نوري به صورت مناطق بازوفيلي با رنگ روشن (كمرنگ) قابل رؤيت است. نسبت هتروكروماتين به يوكروماتين، علت ايجاد ظاهر تاريك و روشن هسته‌ي سلولها در مقاطع بافتي، در مطالعه با ميكروسكوپهاي الكتروني و نوري است. شدت رنگ‌پذيري هسته كه ناشي از كروماتين مي‌باشد، در زير ميكروسكوپ‌ نوري غالباً براي افتراق و تشخيص هويت بافتها و انواع سلولها مختلف به كار مي‌رود.

كروماتين عمدتاً از رشته‌هاي مارپيچ DNA كه به پروتئينهاي باز (هيستونها) متصل هستند،  تشكيل شده است؛  ساختمان آن به صورت شماتيك نشان داده شده است. واحد ساختماني پايه كروماتين نوكلئوزوم (nucleosome) مي‌باشد، كه داراي محوري متشكل از 4 نوع هيستون است:‌2 كپي از هر يك از هيستونهاي H₂A، H₂B،H₃  و H₄ كه در اطراف آنها، 166 جفت باز DNA قرار دارند. ارتباط بين نوكلئوزومهاي مجاور، توسط يك قطعه 48 جفت بازي برقرار مي‌شود كه نوع ديگري از هيستون (H₁ وH₅)، به اين DNA متصل مي‌باشد. اين طرز سازمان‌بندي كروماتين، دانه‌هاي تسبيح يا مهره‌هاي روي يك رشته (beads – an – a- string) خوانده مي‌شود. پروتئينهاي غير هيستوني نيز به كروماتين متصل هستند، اما آرايش آنها به خوبي مشخص نشده است.

حالت متكامل‌تر سازمان‌بندي كروماتين، فيبر 30 نانومتري است در اين ساختمان نوكلوئزومها به دور يك محور پيچيده‌اند كه در هر دور آن، 6 نوكلئوزوم قرار دارد،  بدين ترتيب فيبر كروماتيني 30 نانومتري تشكيل مي‌شود. بويژه در زمان متراكم شدن كروماتين به صورت كروموزوم در طي ميتوز يا ميوز، در جات بالاتري از پيچ خوردگي بافت مي‌شود.

الگوي كروماتين هسته،  راهنمايي براي فعاليت سلولي محسوب مي‌شود. به طور كلي،  سلولهايي كه هسته‌هايشان روشن هستند ازسلولهايي كه هسته‌هايشان تيره و متراكم هستند، فعالتر مي‌باشند. در هسته‌هاي روشن (كه توده‌هاي هتروكروماتين اندكي دارند)، سطح DNA بيشتري براي نسخه‌برداري(transcription) اطلاعات ژنتيكي وجود دارد. در هسته‌هايي كه هنگام رنگ‌آميزي تيره هستند (غني از كروماتين)، پيچ‌خوردگي DNA سطح كمتري در دسترس مي‌گذارد. مطالعه دقيق كروماتين هسته‌هاي سلولهاي پستانداران، يك توده هتروكروماتين را در سلولهاي جنس مؤنث نشان مي‌دهد كه در سلولهاي جنس مذكور وجود ندارد. اين توده كروماتيني، كروماتين جنسي(sex chromatin) خوانده مي‌شود و يكي از جفت كروموزوم X است كه در سلولهاي ماده ديده مي‌شود؛ كروموزوم X تشكيل دهنده‌ي كروماتين جنسي در اين حالت به شدت در هم پيچيده و قابل مشاهده است، در صورتي كه كروموزوم X ديگر باز و غير قابل رؤيت است. شواهد حاكي از آنند كه كروموزم X از نظر ژنتيكي غير فعال است.درجنس نر، شاخص‌هاي جنسيت عبارتند از يك كروموزوم X و يك كروموزوم Y؛ كروموزوم X پيچ خورده نيست و لذا كروماتين جنسي، قابل رؤيت نمي‌باشد. در سلولهاي اپي‌تليال انساني، كروماتين جنسي به صورت يك گرانول كوچك است كه به پوشش هسته‌اي متصل مي‌شود. سلولهاي پوششي سطح داخلي گونه، غالباً براي مطالعه كروماتين جنسي به كار مي‌روند. گسترشهاي خون هم اغلب مورد استفاده قرار مي‌گيرند كه در اين مورد، كروماتين جنسي به صورت يك زائده شبيه چوب طبل كه به هسته‌هاي لكوسيتهاي نوتروفيلي متصل است، ديده مي‌شود.

مطالعه كروموزومها پس از به كارگيري روشهايي براي القاي تقسيم در سلول‌ها، متوقف كردن سلول‌هاي ميتوزي در خلال مرحله متافاز و تركاندن سلول، پيشرفت قابل توجهي كرده است. ميتوز را مي‌توان با روشPhytohemagglutinin (در كشتهاي سلولي) القاء نمود و با استفاده از كلشي‌سين در مرحله متافاز متوقف كرد. سلولها را در يك محلول هيپوتون فرو مي‌برند كه موجب تورم آنها مي‌شود و سپس آنها را بين لام و لامل شيشه‌اي قرار مي‌دهند كه موجب پهن شدن و سپس تركيدن آنها مي‌شود. الگوي بدست آمده پس از رنگ‌آميزي كروموزومهاي يك سلول انساني، علاوه بر دوكروموزوم جنسيX و Y، مرسوم است كه باقي كروموزومها را بسته به خصوصيات مورفولوژيك، در 22 جفت كه به دنبال هم شماره‌گذاري مي‌شوند، قرار دهند.

 

كاربرد طبي:

تعداد و خصوصيات كروموزومهاي يك فرد، كاريوتيپ (Karyotype) خوانده مي‌شود. مطالعه كاريوتيپها،‌اختلالات كروموزومي را در تومورها، لوسمي‌ها و انواع مختلفي از بيماري‌هاي ژنتيكي نشان داده است. ارائه تكنيك‌هايي كه قسمت‌هاي مختلف كروموزومها را به صورت نوارهاي عرضي و با رنگ پذيري‌هاي متفاوت آشكار مي‌كنند، باعث شناسايي دقيقتر يك‌يك  كروموزومها و مطالعه پديده‌هاي حذف (Deletion) و جا به جايي (translocation) ژني شد. اساس اين تكنيكها عبارت است از مطالعه‌ي كروموزومهايي كه قبلاً در معرض محلول نمكي يا آنزيمي قرار گرفته‌اند و با رنگهاي فلوئورسان و يا تكنيك رنگ‌آميزي خون Giemsa، رنگ‌آميزي شده‌اند. روش دو رگه‌‌سازي درجا (in situ hybridization) هم، به عنوان يك تكنيك پر ارزش در جداسازي سكانسهاي DNA (ژنها) در كروموزومها به كار رفته است.

 

ماتريكس هسته‌اي

ماتريكس هسته‌اي عبارت از بخشي است كه فضاي بين هستكها و كروماتين را در هسته پر مي‌كند و عمدتاً از پروتئينها ( كه برخي از آنها فعاليت آنزيمي دارند)، متابوليتها و يونها تشكيل شده است. زماني كه اسيدهاي نوكلئيك و ساير اجزاي محلول از ماتريكس هسته‌اي خارج شوند، يك ساختمان رشته‌اي پيوسته باقي مي‌ماند كه اسكلت هسته‌اي (nucleoskeleton) خوانده مي‌شود. لايه  فيبري پوشش هسته‌اي بخشي از ماتريكس هسته‌اي است. اسكلت هسته‌اي احتمالاً  در تشكيل يك پايه پروتئيني كه قوس‌هاي DNA به آن متصل هستند، شركت دارد.

 دستكاري داده‌ها

DBMS بايد قادر باشد كه درخواست‌هاي بازيابي، به هنگام رساني يا حذف داده‌هاي موجود از بانك اطلاعاتي و همچنين اضافه كردن داده‌هاي جديدي را به بانك اطلاعاتي انجام دهد. به عبارت ديگر،  DBMS بايد داراي اجزاء پردازنده DML يا كامپاير DML براي كار كردن با فرمان دستكاري داده‌هاي (DML) باشد.

به طور كلي،  درخواست‌هاي DML ممكن است "برنامه‌ريزي شده" و يا برنامه‌ريزي نشده" باشند:

(الف) يك درخواست برنامه‌ريزي‌شده  درخواستي است كه نيازها قبل از زمان اجراي آن به خوبي پيش‌بيني شده باشد. احتمالاً DBA طراحي بانك اطلاعاتي فيزيكي را به گونه‌اي تغيير خواهد داد كه كارايي مناسب چنين درخواست‌هايي ضمانت شود.

(ب) برعكس درخواست برنامه‌ريزي نشده در واقع يك پرس‌ و جوي موردي مي‌باشد يعني درخواستي كه از قبل نياز آن مشخص نمي باشد بلكه در عوض بنا به نياز موردي طرح مي‌گردد. طراحي بانك اطلاعاتي فيزيكي ممكن است به صورت ايده آل براي آن درخواست مورد نظر مناسب باشد يا نباشد.

براي استفاده از اصطلاحات معرفي شده در بخش 3-1، درخواست‌هاي برنامه‌ريزي شده نشان دهنده برنامه‌هاي كاربردي "عملياتي" يا "توليدي" هستند در حالي كه درخواست‌هاي برنامه‌ريزي نشده نشان دهنده برنامه‌هاي كاربردي "عملياتي" يا "توليدي" هستند در حالي كه درخواست‌هاي برنامه‌ريزي شده نوعاً از برنامه‌هاي كاربردي از پيش نوشته شده صادر شده در حالي كه طبق تعريف درخواست‌هاي برنامه‌ريزي شده به صورت محاوره‌اي از طريق پردازنده‌ زبان پرس و جو  در واقع يك برنامۀ كاربردي درون خطي از پيش تعبيه شده است و نه بخشي از خود سيستم مديريت بانك اطلاعاتي (DBMS). براي تكميل بحث، اين مطلب را در شكل 4-2 منظور كرده‌ايم.

 

بهينه‌سازي و اجرا

درخواست‌هاي DML چه از نوع برنامه‌ريزي شده و چه از نوع برنامه‌ريزي نشده بايد به وسيلۀ جزء بهينه‌ساز پردازش شوند. هدف بهينه‌ساز، تعيين يك روش كارآمد براي پياده سازي اين درخواست است. مبحث بهينه‌سازي، بطور كامل در فصل‌هاي بعدي مورد بحث قرار گرفته است. سپس درخواست‌هاي بهينه، تحت نظارت مدير زمان اجرا، اجرا مي‌شوند. نكته مهم:‌ در عمل،  مدير زمان اجرا احتمالاً براي دسترسي به داده‌هاي ذخيره شده نوعي مدير فايل را فراخواني مي‌كند. مدير فايل را مختصراً در پايان همين بخش بررسي خواهيم كرد.

 

•  جامعيت و امنيت داده‌ها

DBMS بايد بر درخواست‌هاي كاربران نظارت داشته و از هر گونه تلاشي كه محدوديت‌هاي جامعيت و امنيت تعريف شده توسطDBA   را بر هم مي‌‍زند، جلوگيري كند ( به بخش 7-2 مراجعه كنيد). اين وظايف مي‌توانند در زمان كامپايل، زمان اجرا و يا تلفيقي از هر دو انجام شوند.

 

•  ترميم و سازگاري داده‌ها

DBMS يا بعضي از نرم‌افزارهاي مرتبط كه معمولاً  مدير تراكنش يا ناظر پردازش تراكنش ناميده مي‌شود، بايد كنترل‌هاي خاصي براي ترميم و سازگاري‌ فراهم سازند. جزئيات اين جنبه‌هاي سيستم خارج از بحث اين فصل مي‌باشد. براي كسب اطلاعات بيشتر به بخش چهارم اين كتاب مراجعه كنيد (توجه:  مدير تراكنش در شكل 4-2 نشان داده نشده است زيرا آن معمولاً بخشي از DBMS نيست).

 

•  فرهنگ داده‌ها

DBMS بايد امكان فرهنگ داده‌ها را فراهم سازد. فرهنگ داده‌ها را مي‌توان به نوبۀ خود به عنوان يك بانك اطلاعاتي در نظر گرفت (البته يك بانك اطلاعاتي سيستمي و نه يك بانك اطلاعاتي كاربر).

اين فرهنگ حاوي "داده‌هايي درباره داده‌ها" است (گاهي اوقات به نام فوق داده‌ها يا توصيف كننده‌ها نيز معرفي مي‌گردد). بدين مفهوم كه به جاي "داده‌هاي خام"  حاوي تعريف ديگراشياء  در سيستم مي‌باشد. مخصوصاً، تمام شماي ‌ها و نگاشت‌هاي مختلف (خارجي، مفهومي وغيره) و تمام  محدوديت‌هاي جامعيت و امنيت هم به صورت منبع (SOURCE)  وهم به صورت كامپايل شده(OBJECT) در فرهنگ داده‌ها ذخيره مي‌شوند. يك فرهنگ دادۀ كامل، حاوي اطلاعات اضافي ديگري است. اين اطلاعات براي مثال نشان مي دهند  كه چه برنامه‌هايي  از چه بخش‌هايي از بانك اطلاعاتي استفاده مي‌كند؛ چه كاربراني به چه گزارشاتي احتياج دارند وغيره. در واقع فرهنگ داده‌ها ممكن است  و يا بهتر بگوئيم  بايد در بانك  اطلاعاتي كه آن را تعريف مي‌كند، مجتمع بوده و لذا شامل تعاريف خودش مي‌باشد. مطمئناً  شبيه هر بانك اطلاعاتي امكان اعمال پرس‌و جوهاي مختلف بر روي فرهنگ داده‌ها وجود دارد، به طوري كه براي مثال، مي‌توان مشخص نمود كه چه برنامه‌هايي و يا چه كاربراني به واسطه بعضي از تغييرات تحت تأثير قرار مي‌گيرند. براي بحث بيشتر به فصل 3 مراجعه كنيد.

نكته مهم:  ما در اينجا راجع به زمينه و موضوعي بحث مي‌كنيم كه تا حد زيادي به لحاظ اصطلاحات موجود توليد ابهام مي‌كند. بعضي از افراد ترجيح مي‌دهند تا به آنچه كه ما فرهنگ مي‌ناميم راهنما يا كاتالوگ بگويند با اين توضيح كه راهنماها و كاتالوگ‌ها تا حدودي مفهوم محدودتري را نسبت به فرهنگ داده‌ها ارائه مي‌دهند. لذا واژه و اصطلاح فرهنگ براي اشاره به يك نوع خاص (و مهم)  از ابزار توسعه كاربردي استفاده مي‌شود. ديگر واژه‌هايي كه براي مفهوم فرهنگ مطرح است، مخزن داده‌ها و يا دايرة المعارف داده‌ها مي‌باشد.

•  كارايي

بديهي سات كه DBMS بايد تمام عملكردهاي ارائه شده قبلي را با كارايي هرچه بيشتر اجرا كند. خلاصه تمام مطلب مطرح شده  قبلي را مي توان به اين صورت بيان كرد كه وظيفه و عملكرد كلي DBMS فراهم نمودن رابط كاربر(user interface)  براي سيستم بانك اطلاعاتي است. رابط كاربر غير قابل رؤيت است. بنابراين طبق تعريف،  رابط كاربر در سطح خارجي است. هرچند، همانگونه كه در فصل 9 خواهيم ديد،  موقعيت‌هايي وجود دارد كه ديدگاه خارجي تا حدي متفاوت از بخش مربوط به ديدگاه مفهومي مربوطه مي باشد(حداقل در نرم‌افزرهاي امروزي SQL).

مطالب اين بخش را با مقابله مختصر سيستم‌هاي مديريت بانك اطلاعاتي كه در بالا به آن اشاره شد با سيستم‌هاي مديريت فايل خاتمه مي‌دهيم( به طور مختصر مدير فايل يا سرويس دهنده فايل). اساساً، مدير فايل بخشي از  سيستم‌ عامل مربوطه است كه فايل‌هاي ذخيره شده را مديريت مي‌كند. بنابراين نسبت به DBMS "خيلي نزديكتر به ديسك" است (در واقع، DBMS بر روي نوعي از مدير فايل ساخته مي‌شود). لذا، يك كاربر سيستم مديريت فايل قادر به ايجاد و حذف فايل‌هاي ذخيره شده و اجراي ساده بازيابي و اعمال به هنگام رساني بر روي ركوردهاي ذخيره شده از چنين فايل‌هايي مي‌باشد. بر عكس در ارتباط با DBMS مي‌توان گفت:

•  در حقيقت، مديران فايل از ساختار داخلي ركوردهاي ذخيره شده آگاه نبوده و بنابراين درخواست‌هايي كه بر اساس اطلاع و دانشي از آن ساختار باشند را نمي‌توانند پاسخ دهند.

•  آنها نوعاً‌هيچ‌گونه پشتيباني كمي براي محدوديت‌هاي جامعيت و امنيت فراهم مي‌سازند.

•  آنها نوعاً هيچگونه پشتيباني يا پشتيباني كمي، براي كنترل‌هاي سازگاري يا ترميم فراهم مي‌سازند.

•  در سطح مدير فايل، مفهوم فرهنگ داده‌هاي واقعي وجود ندارد.

•  آنها استقلال داده كمتري نسبت به DBMS فراهم مي‌سازند.

•  برخلاف بانك‌هاي اطلاعاتي،  فايل‌ها"مجتمع"  يا "مشترك"  نيستند. (يعني آنها به كاربر يا برنامه كاربردي خاصي تعلق دارند)

9-2 مدير ارتباطات داده‌ها

در اين بخش،  مختصراً در خصوص ارتباطات داده‌‌ها بحث خواهيم كرد. درخواست‌هاي يك كاربر نهايي از بانك اطلاعاتي از ايستگاه  كاري كاربر( كه ممكن است از نظر فيزيكي دور از سيستم  بانك اطلاعاتي باشد) به برنامه‌هاي كاربردي درون خطي (از پيش تعبيه شده يا غيره) فرستاده مي‌شود و در نتيجه به شكل پيام‌هيا ارتباطي به DBMS مي‌رسند. به همين ترتيب، پاسخ‌هاي برگشتي از DBMS و برنامه‌ كاربردي درون خطي به ايستگاه كاري كاربر به صورت چنين پيام‌هايي ارسال خواهد شد. تمام اين ارسال پيامها تحت نظارت نرم‌افزاري ديگري به نام مدير ارتباطات داده (مدير DC) صورت مي‌گيرد.

مدير DC  بخشي از DBMS نبود بلكه يك سيستم مستقل در نوع خود مي‌باشد.هر چند، از آنجا كه شركاي برابر، رد يك مشاركت همكاري سطح بالا به نام سيستم بانك اطلاعاتي/ ارتباطات داده (سيستم DB/DC) تلقي مي‌گردند به نحوي كه DBMS بايد از بانك اطلاعاتي مراقبت كند و مدير DC تمام پيام‌ها را به / از DBMS انجام مي دهد يا به طور دقيق‌تر به / از برنامه‌هايي كه از DBMS استفاده مي كند. با اين وجود، در اين كتاب در خصوص استفاده و به كارگيري پيام‌ها كمتر كار خواهيم كرد(اين مورد خود يك بحث كامل مي‌باشد.) بخش 12-2 به طور مختصر راجع به ارتباط بين سيستم‌هاي مجزا بحث خواهد نمود يعني بين ماشين‌هاي مجزا در يك شبكه ارتباطي مانند اينترنت. هر چند اين مطلب در واقع يك موضوع كامل و مستقل مي‌باشد.

10-2 معماري مشتري/ سرويس دهنده

در بخش‌هاي قبلي اين فصل سيستم‌هاي بانك اطلاعاتي را از نقطه نظر معماري ANSI/ SPARC مورد بررسي قرار داديم. به طور مشخص، تصوير ساده شده‌اي از اين معماري را در شكل 3-2 ارائه كرديم.  در اين بخش سيستم بانك اطلاعاتي را از ديدگاه  و نقطه نظر ديگري مورد بررسي قرار مي دهيم البته،  هدف كلي چنين سيستم‌هايي پشتيباني از نوشتن و اجراي برنامه‌هاي كاربردي بانك اطلاعاتي است.  بنابراين از يك ديدگاه سطح بالاتر، يك سيستم بانك اطلاعاتي را مي‌توان به عنوان يك ساختار دو قسمتي بسيار ساده متشكل از يك سرويس‌دهنده (backend  or server) و مجموعه‌اي از مشتري‌ها (frontends or clients) در نظر گرفت.

توضيحات شكل ياد شده  به شرح زير هستند:

•  سرويس دهنده خود  DBMS است. سرويس دهنده از تمام  عملكردهاي اصلي DBMS كه در بخش 8-2 مورد بررسي قرار گرفت(تعريف داده‌ها،  دستكاري داده‌ها، امنيت و جامعيت داده‌ها و...) پشتيباني مي‌كند. به طور خاص، سرويس‌دهنده تمام پشتيباني‌هاي سطوح خارجي، مفهومي و داخلي كه در بخش‌هاي 3-2 تا 6-2 مورد بررسي قرار گرفتند را نيز پشتيباني مي‌كند. بنابراين، در اين كتبا" سرويس دهنده"  در واقع نام ديگري براي DBMS مي‌باشد.

•  مشتريان، برنامه‌هاي كاربردي مختلفي هستند (هم برنامه‌هاي كاربردي نوشته شده توسط كاربران و هم برنامه‌هاي كاربردي پيش ساخته ) كه بر روي DBMS اجرا مي‌شوند. بدين مفهوم كه برنامه‌هاي كاربردي يا توسط عرضه ‌كنندگان DBMS و يا به وسيله عرضه كنندگان دست سوم نرم‌افزار تأمين و فراهم مي‌گردند. البته از نقطه نظر سرويس‌دهنده هيچ‌گونه تفاوتي بين برنامه‌هاي كاربردي نوشته شده توسط كاربر و پيش ساخته وجود ندارد. همه آنها از واسط (رابط) يكساني براي سرويس‌ دهنده يعني واسط سطح خارجي كه بخش 3-2 مورد بحث قرار گرفت، استفاده مي‌كنند.

نكته مهم:‌ برنامه‌هاي كاربردي "سودمند"  خاصي ممكن است از اين مسأله مستثني باشند. همانگونه كه در بخش 5-2 تأكيد گرديد، چنين نرم‌افزارهاي كاربردهاي گاهي اوقات نياز دارند كه مستقيماً در سطح داخلي سيستم  عمل كنند. بهتر است اين برنامه‌هاي سودمند را به جاي برنامه‌هاي كاربردي معمولي به عنوان جزئي از DBMS در نظر گرفت. برنامه‌هاي سودمند را به طور كامل و مفصل در بخش بعدي مورد بررسي قرار مي‌دهيم. در زير مختصراً در رابطه  با مبحث مقايسه برنامه‌هاي كاربردي آماده و برنامه‌هاي نوشته شده توسط كاربر مطالبي را ارائه مي‌دهيم:

•  برنامه‌هاي كاربردي نوشته شده توسط كاربران اصولاً برنامه‌هاي كاربردي با قاعده‌اي هستند كه توسط يك زبان برنامه‌نويسي نسل سوم مانند C يا كوبول و يا با استفاده از بعضي از زبان‌هاي نسل چهارم نوشته مي‌شوند. در هر دو حالت، زبان بايد با يك زير زبان داده (DSL) مناسب همراه باشد (همانطور كه در بخش 3-2 توضيح داده شد).

•  برنامه‌هاي كاربردي آماده( كه اغلب به آنها ابزار مي‌گويند) برنامه‌هاي كاربردي هستند كه هدف كلي آنها كمك به ايجاد و اجراي ديگر برنامه‌هاي كاربردي مي‌باشد! در حقيقت، اين برنامه‌هاي كاربردي برنامه‌هايي هستند كه به كار خاصي اختصاص دارند( فرض كنيد كه برنامه‌هاي كاربردي ايجاد شده چندان شباهتي به برنامه‌هاي كاربردي در مفهوم عمومي خود ندارند، در واقع هدف اصلي ابزارها اين مي‌باشد كه به كاربران،  مخصوصاً  كاربران نهايي اجازه دهند تا برنامه‌هاي كاربردي خود را بدون نياز به نوشتن برنامه‌هاي عادي و مرسوم بنويسند). براي مثال،  يكي از ابزارهاي آماده،  يك گزارش نويس است كه به كاربر اين اجازه را مي‌دهد كه از طريق يك تقاضا،  گزارش خود را با قالب‌بندي خاص از سيستم بگيرد.  مسلماً  هر تقاضا براي گزارش را مي‌توان به عنوان يك برنامۀ  كاربردي كوچك در نظر گرفت كه در يك زبان گزارش‌نويس سطح بالا نوشته شده باشد.

ابزارهاي آماده به نوبه خود به دسته‌هاي مجزايي به شرح زير تقسيم مي‌گردند:

(الف)‌ پردازنده‌هاي زبان پرس و جو

(ب) گزارش نويس‌ها

(پ) زير سيستم‌هاي گرافيك تجاري

(ت) صفحه گسترده‌ها

(ث) پردازنده هاي زبان طبيعي

(ج)‌بسته‌هاي آماري

(چ) ابزارهاي مديريت نسخه ‌برداري (كپي) يا ابزار "انتزاع داده‌ها"

(ح) مولدهاي برنامه‌ كاربردي(شامل پردازنده‌هاي زبان‌هاي نسل چهارم)

(خ) ديگر ابزارهاي توسعه برنامه‌هاي كاربردي شامل محصولات مهندسي نرم‌افزار به كمك كامپيوتر (CASE)

شرح جزئيات چنين ابزارهايي خارج از حوصله اين كتاب مي‌باشد.  هر چند،  يادآوري مي‌شود كه هدف يك سيستم  بانك اطلاعاتي پشتيباني از ايجاد و اجراي برنامه‌هاي كاربردي است. كيفيت ابزارهاي مشتري(frontend) در حال حاضر عامل اصلي در "تصميم‌گيري‌ و انتخاب بانك اطلاعاتي " بوده و يا بايد باشد(يعني فرايند انتخاب سيستم صحيح براي يك مشتري مشخص). به عبارت ديگر، DBMS تنها و يا مهمترين عاملي نيست كه بايد به حساب آيد.

اين بخش را با نگاهي به مطالب بعد به پايان مي‌بريم.  از آن جايي كه كل سيستم مي‌تواند به خوبي به دو قسمت(سرويس دهنده و مشتري) تقسيم گردد، نتايج حاصل از اجراي دو مورد فوق را مي‌توان بر روي ماشين‌هاي مختلف به دست آورد. به عبارت ديگر،  در اينجا پتانسيل لازم براي پردازش توزيعي وجود دارد. پردازش توزيعي به اين معني است كه  ماشين‌هاي مجزا مي‌توانند در يك نوع شبكه ارتباطي به يكديگر متصل شوند، به گونه‌اي كه يك عملكرد پردازش داده تنها بتواند در شبكه بر روي ماشين‌هاي مختلف توزيع و بخش گردد. در واقع مسأله جالب، اصطلاح" مشتري/ سرويس دهنده" است كه موجب مي‌شود سرويس دهنده و مشتري بر روي ماشين‌هاي مختلفي باشند. پردازش توزيعي را به صورت دقيق در بخش 12-2 مطرح خواهيم نمود.

11-2 برنامه‌هاي سودمند

برنامه‌هاي سودمند برنامه‌هايي هستند با وظايف مديريتي متفاوت كه براي كمك به DBA طراحي مي‌شوند. همانگونه كه در بخش قبل گفته شد،  بعضي از برنامه‌هاي سودمند در سطح خارجي سيستم عمل مي‌كنند و بنابراين، در واقع چيزي بيش از يك برنامه كاربردي با اهداف خاص نيستند. بعضي از برنامه‌ها ممكن است حتي توسط  عرضه كنندگان DBMS فراهم و عرضه نشود بلكه توسط بعضي از عرضه كنندگان نرم‌افزار تأمين گردند.  هر چند،  ديگر برنامه‌هاي سودمند، مستقيماً در سطح داخلي عمل مي‌كنند(به عبارت ديگر،  در واقع بخشي از سرويس دهنده هستند) و بنابراين بايد توسط عرضه كننده DBMS تأمين گردند. بعضي از برنامه‌هاي سودمند كه نوعاً در عمل از آنها استفاده مي‌شود عبارتند از:‌

•  روال‌هاي بارگيري‌، براي ايجاد نسخه اوليه بانك اطلاعاتي از يك يا چند فايل سيستم عامل مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

•  روال‌هاي تخليه/ بارگيري مجدد، براي تخليۀ  تمام بانك  اطلاعاتي يا قسمتي از آن، براي گرفتن نسخه پشتيبان جهت اهداف ترميم و بارگيري مجدد داده‌ها از چنين نسخه‌هاي پشتيبان (البته، "برنامه سودمند بارگيري مجدد"، اساساً با برنامه‌ سودمند بارگيري كه مورد بحث قرار گرفت، يكسان هستند.)

•  روال‌هاي سازمان‌دهي مجدد، اين روال‌ها داده‌هاي ذخيره شده در بانك اطلاعاتي را بنا به دلايل مختلف مجدداً مرتب مي‌كنند( معمولاً  مجبورند اين كار را با كارايي مناسب انجام دهند). به عنوان مثال، براي داده‌ها به روش خاصي بر روي ديسك يا براي آزاد كردن فضاي اشغال شده توسط داده‌هاي بلا استفاده، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

•  روال‌‌هاي آماري، براي محاسبه آمارهاي كارايي مختلف مانند اندازه فايل‌ها يا توزيع مقادير داده‌ها يا شمارش‌هاي I/O و غيره استفاده مي‌شوند.

•  روال‌هاي تحليل:  براي تحليل آمارهايي كه به آن اشاره شد، استفاده مي‌شوند. ليست ارائه شده تنها نمونه محدودي از دامنه عملكردها و وظايفي كه نوعاً برنامه‌هاي سودمند فراهم مي‌سازند، مي‌باشند. در اين رابطه،  مطمئناً موارد ديگري نيز وجود دارد.

•  12-2 پردازش توزيعي

همانگونه كه در بخش 10-2 اشاره شد اصطلاح "پردازش توزيعي"، بدين مفهوم است كه ماشين‌هاي مجزا مي‌توانند در يك شبكه ارتباطي مانند اينترنت به يكديگر متصل شوند به گونه‌اي كه يك عملكرد پردازش داده منفرد مي‌تواند بر روي چندين ماشين در شبكه پراكنده شود( اصطلاح "پردازش موازي" گاهي اوقات اساساً براي همين مفهوم مورد  استفاده قرار مي‌گيرد،  با اين تفاوت كه ماشين‌هاي مجزا در يك سيستم‌ "موازي" تمايل به اين دارند كه به لحاظ فيزيكي نزديك به يكديگر باشند و نيازي نيست كه در يك سيستم "توزيعي" به اين شكل باشند. براي مثال،  در سيستم توزيعي ماشين‌ها مي‌توانند به لحاظ جغرافيايي نيز از يكديگر دور باشند). ارتباطات بين ماشين‌هاي مختلف توسط بعضي از انواع نرم‌افزارهاي مديريت شبكه برقرار مي‌شود( كه ممكن است تعميمي از مدير DC مورد بحث در بخش 9-2 و يا يك قطعۀ نرم‌افزاري مستقل باشد.)

سطوح يا تنوع زيادي از پردازش توزيعي امكان‌پذير است.همانگونه كه در بخش 10-2 اشاره شد، يك حالت ساده شامل اجراي DBMS (سرويس دهنده) بر روي يك ماشين و برنامه‌ كاربردي (مشتري)  بر روي  ماشين ديگر مي‌باشد. به شكل 6-2 مراجعه كنيد.

همانگونه كه در انتهاي بخش 10-2 تأكيد شد "سرويس دهنده/ مشتري" به طور مشخص يك اصطلاح معماري بانك اطلاعاتي بوده و به طور مجازي با ترتيب ارائه شده در شكل 5-2 كه در آن مشتري و سرويس دهنده بر روي ماشين‌هاي مختلف اجرا مي شوند،  مترادف مي‌باشد. موارد و نكات مهمي در ارتباط با اين شماي وجود دارد:

•  در ابتدا بحث اصلي پردازش موازي مي‌باشد:  بدين مفهوم كه خيلي از واحدهاي پردازش در حال حاضر بر روي كل سيستم‌ عمل مي‌كنند و پردازش سرويس‌دهنده (بانك اطلاعاتي) و مشتري (برنامه‌ كاربردي) به صورت موازي انجام مي گيرد. پس در اين صورت، زمان پاسخ و توان عملياتي بايد بهتر شده باشد.

•  ماشين سرويس دهنده ممكن است ماشين سفارشي ساخته شده‌اي براي عملكرد DBMS باشد (يك "ماشين بانك اطلاعاتي") و ممكن است كارايي DBMS را بالا ببرد.

•  به طور مشابه،  ماشين مشتري ممكن است يك ايستگاه كاري شخصي باشد كه براي نيازهاي كاربر نهايي تهيه شده است و بنابراين قادر به فراهم نمودن رابط‌هاي بهتر، دسترسي بالاتر، پاسخ گويي سريع‌تر و بهبود كلي در سهولت استفاده كاربر مي‌باشد.

•  چندين ماشين مشتري مختلف ممكن است قادر به دستيابي به ماشين سرويس دهنده يكساني باشند( كه در واقع احتمالاً به همين صورت مي‌باشد). بنابراين، چندين سيستم مشتري مجزا مي‌توانند به طور مشترك از يك بانك اطلاعاتي منفرد استفاده كنند.

علاوه بر بحث‌هاي قبلي، اين نكته‌ نيز قابل توجه است كه اجراي مشتري‌(ها) و سرويس‌دهنده بر روي ماشين‌هاي مجزا منطبق بر روشي است كه خيلي از مؤسسات و شركت‌ها،  به طور واقعي عمل مي‌كنند. اين يك امر متداول براي مؤسساتي مانند بانك‌ها است كه با تعداد زيادي كامپيوتر كار مي‌كنند، بطوري كه دادهها براي بخشي از مؤسسه بر روي يك كامپيوتر ذخيره شده و داده‌هاي مربوط به قسمت ديگر روي كامپيوتر ديگري دخيره مي‌وشند. همچنين اغلب، كاربران يك كامپيوتر نياز دارند كه گاهي اوقات به داده‌هاي ذخيره شده بر روي كامپيوتر ديگر نيز دسترسي داشته باشند. براي دنبال كردن مثال بانك، احتمال اين مسأله وجود دارد كه كاربران در يك شعبه نياز داشته باشند كه به اطلاعات شعبه ديگري دسترسي داشته باشند. بنابراين،‌توجه داشته باشيد كه ماشين‌هاي مشتري  ممكن است داده‌ها را براي خودشان ذخيره كننده و ماشين سرويس دهنده نيز ممكن است برنامه‌هاي كاربردي مربوط به خود را داشته باشد لذا به طور كلي، هر ماشين  براي بعضي از كاربران به عنوان يك سرويس دهنده و براي بعضي ديگر به عنوان مشتري عمل مي‌كند. به عبارت ديگر، هر ماشين يك سيستم بانك اطلاعاتي كامل را پشتيباني خواهد نمود ( به همان شكل و مفهومي كه  در بخش‌هاي قبلي اين فصل گفته شد).

آخرين نكته اين است كه يك ماشين مشتري تنها ممكن است قادر به دستيابي به چندين ماشين سرويس‌دهنده مختلف باشد. اين قابليت همانگونه كه در بالا اشاره شد مناسب و مطلوب مي‌باشد زيرا مؤسسات معمولاً به گونه‌اي عمل مي‌كنند كه كل داده‌هاي آنها بر روي يك ماشين تنها ذخيره نمي‌شوند بلكه بر روي ماشين‌هاي مختلف بخش مي‌گردند  و گاهي اوقات برنامه كاربردي بايد بتواند به داده‌هاي موجود  در چند بخش ماشين دستيابي داشته باشد. چنين دسترسي اساساً  به دو طريق متفاوت صورت مي‌گردد:

•  يك مشتري مي‌تواند به هر تعداد سرويس‌دهنده دسترسي داشته باشد ولي تنها يكي در هر زمان (يعني هر درخواست بانك اطلاعاتي مجزا مي‌بايست تنها به يك سرويس دهده هدايت شود). در يك چنين سيستمي براي درخواست،  امكان تركيب داده‌ها از دو يا چند سرويس‌ دهنده مختلف وجود ندارد. به علاوه كاربران در چنين سيستمي‌هايي بايد بدانند كه چه ماشين‌هاي خاصي چه بخش‌هايي از داده‌ها را در خود نگهداري مي‌كنند.

•  مشتري ممكن است قادر به دستيابي همزمان به چند سرويس‌دهنده باشد(يعني، يك درخواست بانك اطلاعاتي تنها مي‌تواند داده‌هايي از چند سرويس‌دهنده را تركيب كند). در اين حالت،  سرويس دهنده‌ها به مشتري به چشم اين كه آنها واقعاً  يك سرويس‌دهنده تنها و منفرد هستند،  نگاه مي‌كنند ( از ديدگاه منطقي)  و كاربر نيازي نيست كه بداند چه ماشيني چه قسمت‌هايي از داده‌ها را نگهداري كرده است.

مورد دوم،‌ در حقيقت موجب ايجاد سيستمي مي‌شود كه معمولاً آن را سيستم‌ بانك اطلاعاتي توزيعي مي‌نامند. بانك اطلاعاتي توزيعي به نو به خود يك بحث كامل و مفصل مي‌باشد. از ديدگاه منطقي، پشتيباني كامل براي بانك اطلاعاتي توزيعي دلالت بر اين مسأله دارد كه يك برنامه كاربردي تنها بايد قادر بر عمل بر روي داده‌ها " به صورت شفاف"‌باشد.داده‌هايي كه بر روي انواع مختلفي از بانك‌هاي اطلاعاتي پخش شده‌اند،  با انواع مختلفي از DBMS اداره مي‌شوند و بر روي انواع گوناگون از ماشين‌ها اجرا مي‌شوند،  همچنين توسط انواع مختلفي از سيستم‌هاي عامل پشتيباني مي‌گردند و توسط انواع وسيعي از شبكه‌هاي ارتباطي با يكديگر مرتبط مي‌باشند. در اينجا منظور از  " به طور شفاف"‌ اين مي‌باشد كه برنامه كاربردي از نقطه نظر منطقي چنين به نظر مي‌رسد كه داده ها توسط يك DBMS و بر روي يك ماشين  منفرد مديريت و سازماندهي مي‌شوند. چنين توانايي قابل توجه بوده و از نقطه نظر عملي نيز تا حدودي رضايت بخش مي‌باشد. عرضه كنندگان و شركت‌هاي مختلفي در تلاش هستند كه اين مسأله را به واقعيت تبديل كنند.

بانک اطلاعات

پيشگفتار

  بانك اطلاعات از دير باز به عنوان درس يا دروسي تخصصي و ارزشمند در دوره‌هاي مختلف مهندسي و علوم كامپيوتر مطرح بوده است. در سال‌هاي اخير اهميت اين مقوله تا جايي موردتوجه قرار گرفته كه در برخي از كشورها،‌ دوره كارشناسي مستقلي براي اين موضوع يا موضوع‌هاي مشابه در نظر گرفه شده است( كارشناسي بانك اطلاعات، كارشناسي  سيستم‌هاي اطلاع‌رساني و ...) . در چنين دوره‌هايي، چندين درس در  زمنيه‌هاي شناخت،‌تئوري، طراحي، مديريت، پياده‌سازي، و ... بانك اطلاعات تدريس مي‌شود. همچنين در دوره‌هاي كارشناسي ارشد و دكتري و نيز در شركت‌ها و گروه‌هاي نرم‌افزاري،  تحقيقات دامنه‌داري در جنبه‌هاي مختلف بانك اطلاعات صورت مي‌گيرد، كتابها و مقالات بي‌شمار به رشته تحرير در آمده و مي آيد، و كنفرانس‌هاي متعددي ويژه اين موضوع برگزار مي‌شود. از سوي ديگر،  يكي از مهمترين پديده‌ها در زمينه نرم‌افزار در زمان حاضر را مي‌توان ادغام "بانك اطلاعات"  و "برنامه‌سازي كامپيوتر"، يا به عبارت ديگر قلمداد شدن بانك اطلاعات به عنوان جزء لاينفك برنامه‌سازي و پديد آمدن زبان‌هايي پر طرفدار از قبيل SQL:2003, C# , Basic , Visual, Visual C , Delphi و Java دانست.  اين زبان‌هاي برنامه‌سازي،  روشهاي مدرن را با توانايي دستيابي به بانك‌هاي اطلاعات گوناگون يك جا ارائه مي‌دهند و قدرت برنامه‌سازي فوق‌العاده‌اي به كاربر مي‌‌بخشند.

 در كشورما نيز در سالهاي اخير استقبال چشمگيري از مقوله بانك اطلاعات به عمل آمده است. بسياري از كاربردهاي كامپيوتر از حالت برنامه‌سازي عادي خارج شده و به شكل بانك اطلاعات در آمده و استفاده از زبان‌هاي برنامه‌سازي با توانايي دستيابي به بانك اطلاعات مورد توجه بسيار قرار گرفته است. معذالك تدريس آكادميك دروس بانك اطلاعات همچنان حالت سنتي خود را حفظ كرده و در اطراف مفاهيم مدلهاي قديمي و نيز مدل رابطه‌اي و زبان SQL دور مي‌زند.  اين در حالياست كه كتابهاي جديد بانك اطلاعات ونيز چاپ‌هاي جديد كتابهاي سنتي،  مطلاب كهنه را دور ريخته‌اند،‌ مطالب كهنه را دور ريخته‌اند، مطالب سنتي را در حاشيه و ضميمه  مطرح مي‌كنند،  و به مطالب جديد مي‌پردازند. به عنوان نمونه مي‌توان به چاپ جديد كتاب خود بعضي از حرف‌هاي گذشته‌اش در مورد مدل‌هاي جديد بانك اطلاعات را پس مي‌گيرد و ضمن آورد جملاتي از فيلسوف معروف، برترا ندراسل،  تغيير عقيده و پذيرفتن  نتايج تحقيقات جديد را يك ضرورت معرفي مي‌كند. قابل توجه است كه چند فصل از چاپ جديد اين كتاب به مدلي اختصاص يافته كه قبلاً‌ با آن مخالفت مي‌شده است.

پژوهش‌هاي جديد در مقوله بانك اطلاعات، هم در مدل رابطه‌اي به نتايج ارزشمندي رسيده وهم روي مدل‌هاي مختلف فرار رابطه‌اي كار كرده و به كشفيات ارزشمندي دست يافته است. در بين مدل‌هاي فرا رابطه‌اي،  مدل‌هاي شيء گرا (object- oriented) و شيء – رابطه اي (object- relational) گوي سبقت را ربوده و حرف اول را مي‌زنند. بايد تأكيد نمود كه مدل رابطه‌اي با پشتوانه‌ تئوريك بسيار قوي و مقبوليت عام بي‌نظير، همچنان اهميت خود را حفظ كرده و در كاربردهاي سنتي، يكه تاز باقي مانده است. صاحبنظران بانك اطلاعات به دو گروه فكري تقسيم مي‌شوند. گروه اول بر اين عقيده‌اند كه مدل شيء گرا در آينده‌هاي نه چندان دور جايگزين مدل رابطه‌اي خواهد شد، همچنانكه در دو دهه گذشته مدل رابطه‌اي همين بلا را سر مدل‌هاي سلسله مراتبي و شبكه‌اي آورد. گروه دوم معتقدند كه مدل رابطه‌اي همچنان گره گشاي كاربردهاي سنتي باقي خواهد ماند و گره كور كاربردهاي جديد بانك اطلاعات به دست تواناي مدل شيء گرا گشوده خواهد گرديد. برخي از صاحبنظران گروه دوم  از اين هم فراتر رفته واعتقاد دارند كه مي‌توان مفاهيم شي‌ءگرا گشوده خواهد گرديد. برخي از صاحبنظران گروه دوم از اين هم فراتر رفته و اعتقاد دارند كه مي‌توان مفاهيم شيء گرا را به مدل رابطه‌اي افزود و آن را همگام با نيازهاي زمان پيش برد. اينگونه افراد نظريات خود را پياده‌سازي نيز نموده و محصولات تجاري ارزشمند و موفقي ارائه كرده‌اند [Silberschatz et al . 2002] .

نگارنده پيرو نظريه گروه دوم است. مدل رابطه‌اي از چنان قدرت و سهولتي برخوردار است كه در ظرف كمتر از يك دهه تقريباً همه رقيبان را از صحنه رانده و در سطحي باور نكردني، علاقمندان و استفاده كنندگان  بانك اطلاعات را مسحور خود ساخته است. هر چند در آينده‌هاي دورتر ممكن است مدل شيء‌گرا و يا مدل و تفكر جديدتري همه چيز را عوض كند، اما مدل رابطه‌اي حداقل تا مدتي پاسخگويي نيازهاي سنتي كه حجم وسيعي از بانك‌هاي اطلاعات جهان را به خود اختصاص داده‌اند خواهد بود. آنچه در حال حاضر قابل انكار نيست اين است كه مدل شيءگرا، پا به پاي مدل رابطه‌اي،‌جاي خود را در محافل علمي و كاربردي ونيز كتابهاي درسي در دانشگاههاي معتبر جهان باز كرده است ( براي نمونه به [Ullman and Widom 1997] مراجعه فرماييد). بر اين اساس كتاب حاضر به هر دو مدل رابطه‌اي و شيءگرا و نيز تركيب آنها يعني مدل شيء-  رابطه‌اي مي‌پردازد. همچنين مفاهيمي از قبيل مديريت تراكنش (transaction)، كنترل همروندي، مديريت باز گرد، بانك اطلاعات نامتمركز، سيستم‌هاي جديد بانك اطلاعات و امنيت در بانك اطلاعات بيان مي‌گردند.

 

     سه سطح معماري بانك اطلاعاتي

           معماري ANSI/SP ARC به سه سطح تقسيم مي‌شود كه به ترتيب عبارتند از:‌ سطح داخلي، سطح مفهومي و سطح خارج. به طور كلي اين سه سطح را نشان مي‌دهد.

•  سطح داخلي(كه سطح فيزيكي نيز ناميده مي‌شود) نزديكتر سطح به حافظه يا انباره فيزيكي مي‌باشد. يعني اين كه اين سطح با روش‌هاي ذخيره‌سازي فيزيكي داده‌ها سر و كار دارد.

•  سطح خارجي(كه سطح منطقي كاربر نيز ناميده مي‌شود)، نزديكترين سطح به كاربران مي‌باشد يعني سطحي است كه با روش‌هاي مشاهدۀ داده‌ها توسط كاربران متفاوت سر و كاردارد و بالاخره.

•  سطح مفهومي(كه سطح منطقي اجتماع يا سطح منطقي نيز ناميده مي‌شود)، سطح غير مستقيم بين دو سطح ديگر است.

در اينجا مشاهده مي‌شود كه سطح خارجي با ديدگاه‌هاي كاربران مجزا سر و كار داشته در حالي كه سطح ادراكي يا مفهومي با اجتماع ديدگاههاي كاربران سرو كار دارد. به عبارت بهتر چندين"ديدگاه خارجي" متمايز وجود خواهند داشت كه هر كدام شامل نمايش انتزاعي بخشي از كل بانك اطلاعاتي بوده و تنها يك "ديدگاه مفهومي" مشتمل بر نمايش انتزاعي مشابه بانك اطلاعاتي وجود خواهد داشت. منظور از اصطلاح انتزاعي در اينجا اين است كه نمايش مورد نظر شامل ساختارهايي مانند ركوردها و فيلدها كه بيشتر كاربرگرا هستند، مي‌باشند تا ساختارهايي مثل بيت و بايت كه ماشين‌گرا هستند (توجه داشته باشيد كه اكثر كاربران با تمام بانك اطلاعاتي كار نداشته بلكه تنها با قسمت محدودي از آن كار مي‌كنند). به همين ترتيب،  تنها يك "ديدگاه داخلي"  وجود خواهد داشت كه نشان مي‌دهد بانك اطلاعاتي چگونه به صورت فيزيكي ذخيره شده است.

مسلماً ارائه يك مثال مفاهيم فوق را روشن‌تر مي‌كند. ديدگاه مفهومي، ديدگاه داخلي متناظر با آن و دو ديدگاه خارجي مربوطه( يكي براي كاربر پي ال و ان  و ديگري براي كاربر كوبول) را براي يك بانك اطلاعاتي پرسنلي  ساده نشان مي‌دهد. توجه داشته باشيد كه البته،  اين مثال كاملاً فرضي چندان شباهتي به يك سيستم واقعي ندارد و خيلي از جزئيات غير ضروري آن عمداً حذف شده‌اند.

   توضيحات لازم:

•  در سطح مفهومي، بانك اطلاعاتي حاوي اطلاعاتي راجع به نهادي به نام "كارمند" مي‌باشد (EMPLOYEE). اطلاعات هر كارمند نيز شامل، يك شماره كارمندي EMPLOYEE- NUMBER، شش كاراكتر)، يك شماره واحد يا بخش ( DEPARTMENT- NUMBER چهار كاراكتر) و حقوق ( SALARY پنج رقم اعشاري مي‌باشد.

•  در سطح داخلي، كارمندان به وسيله يك نوع ركورد ذخيره شده به نام STORED- EMP به طول بيست بايت نمايش داده مي‌شود. STORED- EMP حاوي چهار فيلد ذخيره شده مي‌باشد:  يك فيلد شش بايتي به عنوان پيشوند (براي اطلاعات كنترلي مانند پرچمها و اشاره‌گرها)  و سه فيلد داده متناظر با سه ويژگي كارمند. به علاوه، ركوردهاي STORED- EMP بر روي فيلد EMP# توسط يك ايندكس به نام EMPX كه تعريف آن نشان داده نشده، فهرست شده است.

•  ديدگاه خارجي كاربر پي ال و ان از بانك اطلاعاتي به اين صورت است كه هر كارمند به وسيله يك ركورد پي ال و ان و بر طبق دستورات عادي اين زبان تعريف شده است.

•  به همين ترتيب، كاربر كوبول داراي يك ديدگاه خارجي است كه در آن هر كارمند توسط يك ركورد كوبول شامل دو فيلد (در اينجا، حقوق حذف شده است)نمايش داده مي‌شود. نوع ركورد به وسيله دستورات معمولي زبان كوبول و بر طبق قوانين اين زبان  تعريف شده است.

توجه داشته باشيد كه عناصر داده‌هاي متناظر مي‌توانند در جاهاي مختلف اسامي متفاوتي داشته باشند. براي مثال، نام فيلد شماره كارمندي در ديدگاه‌ پي ال وان،  برابر با EMP#، در ديدگاه  كوبول برابر با EMPNO، در ديدگاه  مفهومي برابر با EMPLOYEE- NUMBER و بالاخره درديدگاه داخلي (مجدداً) EMP# است.مسلماً سيستم بايد مراقب اين تناظر باشد. براي مثال،  بايد به سيستم گفته شود كه فيلدEMPNO در كوبول از فيلد EMPLOYEE- NUMBER در ديدگاه مفهومي مشتق شده است و اين فيلد نيز به نوبۀ خود از فيلد ذخيره شدۀ EMP# در ديدگاه داخلي مشتق شده است. چنين تناظر يا نگاشتي به وضوح مشخص نشده است .

حال، با توجه به اهداف فصل جاري،  ذكر اين نكته تا حدودي مهم مي‌باشد كه آيا سيستم  مورد نظر رابطه‌اي است يا خير؟  در اين ارتباط اين مسئله مهمي است كه به طور مختصر مشخص كنيم كه چگونه سه سطح معماري نوعاً در يك سيستم رابطه‌هاي شناخته مي‌شوند:

•  اولاً، سطح مفهومي در يك چنين سيستمي قطعاً رابطه‌اي خواهد بود، بدين مفهوم كه اشياء قابل رويت در آن سطح،  جداول رابطه‌اي بوده وعملگرها نيز، عملگرهاي رابطه‌اي خواهند بود(از جمله عملگرهاي تصوير و محدوديت كه در فصل اول مختصراً  راجع به آن صحبت شد).

•  ثانياً: يك ديدگاه خارجي نوعاً يا رابطه‌اي خواهد بود و يا چيزي نزديك به آن. براي مثال، اعلان‌هاي ركورد پي ال وان و كوبول شكل 2-2 مي‌توانند به ترتيب به عنوان  عبارات معادل پي ال وان و كوبول اعلان جداول رابطه‌اي  در يك سيستم رابطه‌اي باشند. نكته مهم:‌ قبلاً مي‌بايست اين نكته بيان مي‌شد كه اصطلاح "ديدگاه خارجي " ( كه گاهي اوقات به طور خلاصه"ديدگاه" ناميده مي‌شود) متأسفانه تا حدودي معني خاصي در مفاهيم رابطه‌اي داشته و با مفهومي كه در اين فصل گفته شد، يكسان نيست. براي توضيح مفاهيم سيستم رابطه‌اي به فصل 3 و 9 مراجعه كنيد.

•  ثالثاً، سطح داخلي رابطه‌اي نيست زيرا اشياء آن سطح تنها جداول رابطه‌اي (ذخيره شده) نيستند، بلكه آنها همان نوع اشيائي هستند كه در سطح داخلي هر نوع سيستم ديگر يافت مي‌شوند (ركوردهاي ذخيره شده،  اشاره‌گرها،  ايندكس‌ها، در هم سازي و غيره). در واقع، اين چنين مدل رابطه‌اي،  نكته و مطلبي ندارد كه راجع به سطح داخلي ارائه كند بلكه به چگونگي نمايش بانك اطلاعاتي براي كاربران مي‌پردازد.

اكنون در اينجا سطوح معماري را با جزئيات بيشتري مطرح مي‌كنيم. براي سهولت كار،‌ابتدا از سطح خارجي شروع مي‌كنيم. شكل 3-2 اجزا اصلي معماري و ارتباطات داخلي آن را نشان مي‌دهد. توجه داشته باشيد كه در ادامه اين فصل،  به اين شكل مكرراً رجوع خواهد شد.

3-2 سطح خارجي

سطح خارجي، سطح كاربران مجزاء و منفرد مي‌باشد. همانگونه كه در فصل اول  توضيح داده شد يك كاربر مي‌تواند يك برنامه‌نويس كاربردي و يا يك كاربر نهائي با هر درجه ازتخصص باشد ( DBA يا مدير بانك  اطلاعاتي حالت خاص و مهمي از كاربران مي‌باشد.هر چند، بر عكس ديگر كاربران، DBA نياز دارد تا به سطوح مفهومي و داخلي نيز توجه داشته باشد. براي توضيحات بيشتر به دو بخش بعدي توجه كنيد).

هر كاربر به انتخاب واختيار خود داراي يك زبان مي‌باشد:

•  براي نامه‌نويسان كاربردي، اين زبان يكي از زبان‌هاي برنامه‌نويسي (مانند++ C، كوبول، پي ال وان  يا جاوا) و يا يك زبان اختصاصي كه مربوط به سيستم مورد نظر است، مي‌باشد.  چنين زبان اختصاصي يا مشخصي اغلب زبان‌هاي "نسل چهارم" ناميده مي‌شود (4GLs) ، بدين دليل كه (البته كاملاً غير رسمي ) (الف) زبان ماشين،  زبان اَسمبلر و زبان‌هايي از قبيل  پي ال وان مي توانند به عنوان سه نسل قبلي زبان در نظر گرفته شوند و (ب) زبان‌هاي اختصاصي نيز، با تغيير بر روي زبان‌هاي"نسل سوم" (3GLS) ايجاد مي‌شوند. همانگونه كه زبان‌هاي نسل سوم نيزبا تغيير بر روي زبان اسمبلر و خود زبان اسمبلر با تغيير بر روي زبان ماشين ايجاد شدند.

•  براي كاربر نهائي، زبان مورد نظر يا يك زبان پرس‌وجو است و يا يك زبان با اهداف خاص، مانند يك زبان فرم‌گرا يا منوگرا،  كه براي نيازهاي كاربران طراحي و توسط برنامه‌ كاربردي درون خطي پشتيباني مي‌گردد( همانگونه كه در فصل اول توضيح داده شد).

براي اهداف مورد نظر ما، مسأله مهم درباره چنين زبان‌هايي اين است كه همگي آنها شامل يك زير زبان‌داده‌ها، يعني زير مجموعه‌اي از تمام زبان‌هاي مرتبط با اشياء و اعمال بانك اطلاعاتي مي‌باشد. زير زبان داده‌ها، يعني زير مجموعه‌اي از تمام زبان‌هاي مرتبط با اشياء و اعمال بانك اطلاعاتي مي‌باشد. زير زبان داده‌ها( كه در شكل 3-2 ، اختصاراً DSL ناميده شده است) در حيطه زبان ميزبان مربوطه به عنوان زبان تعبيه شده ناميده مي‌شود. زبان ميزبان عهده‌دار فراهم آوردن انواع امكانات غير بانك اطلاعاتي از جمله،  متغيرهاي محلي(موقتي)، اعمال محاسباتي، منطق انشعاب و غيره مي‌باشد.  يك سيستم  ممكن است هر تعداد زبان ميزبان و نزي هر تعداد زير زبان داده‌ها را پشتيباني كند. اما يك زير زبان داده خاص كه توسط تقريباً تمام سيستم‌ها پشتيباني مي‌گردد،  زبان SQL مي‌باشد كه قبلاً در فصل اول مختصراً  به آن اشاره شد. در اكثر اين سيستم‌ها مي‌توان ازSQL هم به صورت محاوره‌اي يعني به صورت يك زبان پرس و جوي مستقل و هم به صورت تعبيه شده در زبان‌هاي ديگري مانند پي ال وان يا جاوا استفاده كرد.

اكنون، اگر چه به لحاظ اهداف معماري بانك اطلاعاتي بهتر است كه بين زير زبان داده‌ها و زبان ميزبان حاوي آن تفاوتي قائل شد ولي اين دو مورد در واقع از ديدگاه كاربر بايد غيرقابل تجزيه و تفكيك باشند. در حقيقت از نقطه نظر استفاده كننده غير قابل تفكيك و تجزيه بودن اين دو مفهوم ترجيح داده مي‌شود. اگر زير زبان داده‌ها و زبان ميزبان مربوطه غير قابل تفكيك و يا به مشكلي تجزيه شوند، گفته مي‌شود كه آنها داراي وابستگي تنگاتنگي (محكمي) هستند و بر عكس. اگر آنها به طور  مشخص و ساده قابل تفكيك باشند،  مي‌گوييم كه آنها داراي وابستگي ضعيفي مي‌باشند. با وجود اين كه تعداد اندكي از سيستم‌هاي تجاري(مخصوصاً  سيستم‌هاي شيء گرا ارائه شده در فصل 24) از وابستگي محكم پشتيباني مي‌كند ولي اكثرآنها فاقد اين قابليت هستند.  براي مثال،  SQL از وابستگي ضعيف پشتيباني مي‌كند (وابستگي تنگاتنگ،  مجموعه‌اي از امكانات يك شكل را براي كاربران فراهم مي‌سازد. اما اين طور به نظر مي‌رسد كه در چند سال آينده احتمالاً يك حركت تدريجي به سوي سيستم‌هاي با وابستگي تنگاتنگ صورت خواهد گرفت.)

دراصل،  هر زير زبان داده در واقع تلفيقي از حداقل دو زير زبان فرعي مي‌باشد. يك زبان تعريف داده‌ها (DDL) ، كه تعريف يا اعلان اشياء‌ بانك اطلاعاتي را پشتيباني مي‌كند و يك زبان دستكاري داده‌ها (DML) كه مربوط به پردازش و دستكاري چنين اشيائي مي‌باشد. براي مثال،  كاربر پي ال وان شكل 2-2 از بخش 2-2 را در نظر بگيريد.  زير زبان داده‌ها (DSL) براي اين كاربر شامل ويژگي‌هايي از زبان پي ال وان است كه براي ارتباط با سيستم مديريت بانك اطلاعاتي (DBMS) به كار مي‌رود.

•  قسمت DDL شامل ساختارهاي اعلاني پي ال وان است كه براي اعلان و تعريف اشياء  بانك اطلاعاتي ضروري هستند (خود دستور DECLARE يا DCL و انواع داده‌هاي خاص پي ال وان تعميم‌هاي خاص ممكني هستند كه زبان پي ال وان را قادر مي‌سازد تا از اشياء جديدي كه در پي ال وان فعلي پردازش نمي‌شود، پشتيباني كند.

•  قسمت DML نيز شامل دستورهاي اجرايي زبان پي ال وان است كه اطلاعات را به بانك اطلاعاتي انتقال داده و يا از آن بازيابي مي‌كنند (احتمالاً  شامل دستورالعمل‌هاي جديد خاص است).

نكته مهم:‌ در حقيقت،  پي ال وان فعلي فاقد ويژگي‌هاي خاص بانك اطلاعاتي مي‌باشد.  در حقيقت،  احكام DML همان دستور CALL پي ال وان است كه DBMSرا فراخواني مي‌كند (گر چه ممكن است اين دستور فراخواني طوري تغيير كند كه از نظر كاربر قابل قبول و راحت باشد.  در اين رابطه، به بحث راجع  به SQL تعبيه شده در فصل 4 مراجعه كنيد.)

در اينجا مجدداً به بحث راجع به معماري بانك اطلاعاتي بر مي‌گرديم. قبلاً اشاره شد كه يك كاربر عموماً تنها به بخشي از كل بانك اطلاعاتي علاقه‌مند است. به علاوه ديدگاه اين كاربر،  در ارتباط با اين بخش از بانك اطلاعاتي در مقايسه با روش ذخيره ‌سازي فيزيكي داده‌ها تا حدودي، مجرد و انتزاعي مي‌باشد. دراصطلاحات ANSI/ SPARC ديدگاه يك كاربر منفرد،  ديدگاه خارجي ناميده مي شود.  بنابراين ديدگاه خارجي،  قسمتي از يك بانك اطلاعاتي است كه توسط برخي از كاربران قابل مشاهده است( يعني،  از نظر آن كاربر، ديدگاه خارجي همان بانك اطلاعاتي مي‌باشد). براي مثال، يك كاربر از بخش پرسنلي ممكن است بانك اطلاعاتي را به صورت مجموعه‌اي از رويدادهاي ركورد بخش يا واحد به علاوه مجموعه‌اي از رويدادهاي ركورد كارمند تصور كند و ممكن است كاملاً  از وجود رويدادهاي ركورد عرضه كننده و قطعات كه توسط كاربر بخش خريد قابل مشاهده است، بي‌اطلاع باشد.

به طور كلي، يك ديدگاه خارجي شامل رويدادهاي متعددي از انواع مختلف ركورد خارجي مي‌باشد (الزاماً  يك ركورد خارجي مشابه يك ركورد خيره شده نمي‌باشد). دراينجا فرض مي‌كنيم كه اطلاعات، به شكل ركوردهايي در سطح خارجي نمايش داده مي‌شوند.  با اين وجود،  برخي سيستم‌ها اجازه مي‌دهند كه اطلاعات به شكل‌هاي ديگري غير از ركورد نمايش داده شوند.  براي سيستمي كه از اين روش‌هاي نمايش استفاده مي‌كنند،  تعاريف و توضيحات اين بخش بايد تا حدودي اصلاح شود. اين مطالب در مورد سطح داخلي و مفهومي نيز صدق مي‌كنند. بررسي جزييات اين موضوعات از حوصلۀ  اين بخش از كتاب خارج است. براي مطالعه بيشتر مي‌توانيد به فصل‌هاي 13 و 24 مراجعه كنيد. زير زبان داده كاربر بر اساس ركوردهاي خارجي تعريف مي‌شود. براي مثال،  در حقيقت يك عملكرد بازيابي زبان داده كاربر بر اساس ركوردهاي خارجي تعريف مي‌شود. براي مثال،  در حقيقت يك عملكرد بازيابي DML، رويدادهاي ركورد خارجي را بازيابي مي‌كند نه رويدادهاي ركورد ذخيره شده را. نكته مهم:  اكنون مشاهده مي‌شود كه اصطلاح "ركورد منطقي" كه در فصل اول چندين بار از آن استفاده شد در واقع همان ركورد خارجي تلقي مي‌گردد. از اين به بعد به طور كلي از اصطلاح "ركورد منطقي" استفاده نخواهيم كرد.

هر ديدگاه خارجي توسط يك شماي خارجي تعريف مي‌شود. اين شماي خارجي، شامل تعارف انواع مختلف ركوردهاي خارجي در آن ديدگاه خارجي مي‌باشد( به مثال‌هاي ساده شكل 2-2 توجه كنيد).  شماي خارجي نيز با استفاده از قسمتي از احكام DDL مربوط به زير زبان داده‌هاي كاربر نوشته مي‌شود (بنابراين، گاهي اوقات اين DDL, DDL خارجي ناميده مي‌شود). براي مثال ممكن است نوع ركورد خارجي  كارمند به صورت فيلد شماره‌كارمندي 6رقمي به اضافه يك فيلد 5 رقمي براي شماي خارجي و شماي اداركي مربوطه وجود داشته باشد(به بخش بعدي توجه كنيد). بعداً ،  در بخش 6-2 مفهوم نگاشت مورد بحث قرار خواهد گرفت.

4-2 سطح مفهومي

ديدگاه مفهومي عبارتست از نمايش تمام اطلاعات موجود در يك بانك اطلاعاتي، ديدگاه خارجي نيز در مقايسه با روش ذخيره‌سازي فيزيكي داده‌‌ها تا حدودي انتزاعي است. به طور كلي، اطلاعات با آن چه كه كاربر خاصي مشاهده مي‌كند، كاملاً متفاوت است. در واقع، ديدگاه مفهومي، ديدگاهي از داده‌ها است" به آن صورتي كه واقعاً وجود دارند" نه آن چيزي كه كاربر بر اثر محدوديت‌هايي از قبيل سخت افزار و زبان‌هاي خاصي كه در اختيار دارد مجبور به مشاهده آن مي‌باشد.

ديدگاه مفهومي شامل رويدادهاي متعددي از انواع ركوردهاي مفهومي است. براي مثال، ديدگاه مفهومي، ممكن است شامل مجموعه‌اي از رويدادهاي ركورد كارمند به علاوه مجموعه‌اي از رويدادهاي ركورد عرضه كننده و همچنين رويدادهاي ركورد قطعات (و غيره)  باشد. يك ركورد مفهومي لازم نيست از طرفي شبيه يك ركورد خارجي و يا از طرف ديگرشبيه ركورد ذخيره شده باشد.

ديدگاه مفهومي توسط يك شماي مفهومي كه شامل تعاريف انواع مختلف ركوردهاي مفهومي  مي‌باشد، تعريف مي گردد_(مجدداً براي مشاهدهيك مثال ساده به شكل 2-2 مراجعه كنيد). شماي مفهومي با استفاده از زبان تعريف داده ديگري، به نام DDL مفهومي نوشته مي‌شود. اگر قرار باشد استقلال فيزيكي داده‌ها رعايت شود،‌آنگاه اين تعاريف DDL مفهومي،  نبايد شامل هيچ ملاحظه‌اي در خصوص نمايش فيزيكي يا روش‌هاي دستيابي باشد،‌در واقع آنها مي‌بايست تنها شامل تعريفل محتويات اطلاعات باشند. بنابراين، لازم نيست در شماي مفهومي به نمايش فيلدهاي ذخيره شده،  ترتيب ركورد ذخيره شده، انديس گذاري، روش‌هاي درهم سازي،  اشاره‌گرها و يا ديگر جزئيات ذخيره‌سازي و دسترسي اشاره شود. اگر شماي مفهومي حقيقتاً به اين صورت مستقل از داده‌ها ساخته شود، آنگاه شماهاي خارجي كه بر اساس شماي مفهومي تعريف شده‌اند، نيز مستقل از داده‌ها خواهند بود.

پس بطور كلي ديدگاه مفهومي،  ديدگاهي از كل محتويات بانك اطلاعاتي است و شماي مفهومي تعريف آن ديدگاه مي‌باشد. هر چند اين مسئله  گمراه كننده خواهد بود اگر ادعا كنيم كه شماي مفهومي چيزي جز مجموعه‌اي از تعاريف نيست.  تعاريفي كه تا حدودي شبيه تعاريف ركورد ساده ارائه شده (مثلاً) در يك برنامه  كوبول امروزي است.  تعاريف در شماي  مفهومي شامل ويژگي هاي اضافي بسياري از جمله  امنيت و قوانين جامعيت ارائه شده در فصل اول مي‌باشد.  بعضي از مؤلفين معتبر از اين فراتر رفته و معتقدند كه هدف نهايي شماي مفهومي توصيف كل موسسه  يا ابر طرح  بوده نه داده‌هاي آن. آنها همچنين بر اين مطالب  تأكيد دارند  كه چگونه  آن داده‌ها  مودر استفاده قرار  مي‌گيرند؛ چگونه آن داده‌ها از  نقطه‌اي به نقطه‌ي  ديگر در داخل موسسه جريان مي‌يابد و براي چه هدفي مورد  استفاده قرار مي گيرند؛ چه بازبيني يا كنترل‌هاي ديگري در هر نقطه بايد اعمال گردد و غيره [3-2]. هر چند، اين مسئله  قابل تأكيد است كه امروزه هيچ سيستمي وجود ندارد كه واقعاً  از شماي  مفهومي با اين درجه از تماميت پشتيباني كند. در اكثر سيستم‌هاي موجود،  "شماي مفهومي"  در واقع تا حدودي بيش از يك اجتماع ساده از تمام شماهاي خارجي مجزا به همراه قوانين امنيت و جامعيت خاص است. اما واضح است كه سيستم‌هاي آينده عملاً  تا حدودي در امر پشتيباني سطح مفهومي پيچيده‌تر عمل خواهند نمود.

5-2 سطح داخلي

سومين سطح معماري يك بانك اطلاعاتي سطح داخلي آن مي‌باشد.  ديدگاه داخلي در حقيقت يك نمايش سطح پايين از كل بانك اطلاعاتي بوده و شامل رويدادهاي متعدد از انواع زيادي از  ركوردهاي داخلي مي‌باشد." ركورد داخلي " اصطلاح ANSI/ SPARC براي ساختاري است كه ما آن را ركورد ذخيره شده مي‌ناميم( و از اصطلاح در طول كتاب استفاده خواهيم نمود). بنابراين،  ديدگاه داخلي نيز از سطح فيزيكي متفاوت مي‌باشد زيرا با ركوردهاي فيزيكي( كه بلاك و صفحه نيز ناميده مي‌شود) و همچنين هر ملاحظه خاص سخت‌افزاري از قبيل  اندازۀ  سيلندر يا شيار سر و كار ندارد. به عبارت ديگر،  ديدگاه داخلي به طور مؤثر يك فضاي آدرس خطي نامحدودي را فرض نموده و جزئيات اين كه چگونه اين فضاي آدرس به انباره فيزيكي نگاشت مي‌شود،  تا حدود زيادي به مشخصات سيستم بستگي دارد و عمداً از معماري كلي مطرح شده حذف شده است. نكته مهم:  بلاك يا صفحه، واحدي از ورودي/ خروجي است يعني ميزان اطلاعاتي است كه در يك عمل ورودي/ خروجي بين حافظۀ ثانويه و حافظۀ  اصلي تبادل مي‌شود. اندازۀ  صفحات نوعاً 1، 2 يا 4 كيلو بايت است (1024= k).

ديدگاه داخلي به وسيله شماي داخلي توصيف مي‌گردد كه نه تنها انواع مختلف ركوردهاي ذخيره شده را تعريف مي‌كند بلكه مشخص مي‌كند كه چه انديس‌هايي وجود دارند،چگونه فيلدهاي ذخيره شده نمايش داده مي‌شوند، ركوردهاي ذخيره شده داراي چه ترتيب فيزيكي مي‌باشند و غيره (مجدداً، براي بررسي يك مثال ساده به شكل 2-2 مراجعه كنيد). شماي داخلي نيز با استفاده از زبان تعريف داده ديگري به نام DDL داخلي نوشته مي‌شد. نكته مهم:‌ در اين كتاب، عموماً به جاي اصطلاح "ديدگاه داخلي"  از اصطلاحات  "ساختار حافظه"  يا "بانك اطلاعاتي ذخيره شده" و به جاي عبارت " شماي داخلي" از اصطلاح "تعريف ساختار حافظه" استفاده مي‌كنيم.

در خاتمه،  يادآوري مي‌شود كه در موقعيت‌هاي استثنائي، برنامه‌هاي كاربردي- به طور خاص،  برنامه‌هاي سودمند- (بخش 11-2 را ببينيد) ممكن است به جاي سطح خارجي،  مجاز به انجام اعمال خاصي بر روي سطح داخلي آن هم بطور مستقيم باشند. بديهي است كه اين امر درعمل،  توصيه نمي‌شود زيرا موجب بروز يك ريسك امنيتي (به خاطر اين كه قوانين امنيتي رعايت نشده) و يك ريسك جامعيت( به خاطر عدم رعايت قوانين جامعيت) و برنامه‌ها وابسته به داده‌ها خواهند بود. هر چند گاهي اوقات اين تنها روش قابل ارائه باري نيل به كارايي يا عملكرد مطلوب مي‌باشد (اين مسأله دقيقاً شبيه حالتي است كه امروزه يك كاربر بخواهد براي رسيدن به اهداف اجرايي وعملكردهاي خاص، به جاي استفاده از يك زبان برنامه‌نويسي سطح بالا از زبان اسمبلي استفاده كند.)

6-2 نگاشت‌ها

علاوه بر سه سطح معماري ذكرشده، معماري شكل 3-2 شامل چندين نگاشت (mapping) است. يك نگاشت مفهومي/ داخلي و چندين نگاشت خارجي/ مفهومي.

•  نگاشت مفهومي/ داخلي،  ارتباط بين ديدگاه مفهومي و بانك اطلاعاتي ذخيره شده را تعريف مي‌كند؛ اين نگاشت مشخص مي‌كند كه چگونه ركوردها و فيلدهاي مفهومي در سطح داخلي نمايش داده مي‌شوند. اگر ساختار بانك اطلاعاتي ذخيره شده تغيير كند ( يعني اگر تغييري در تعريف ساختار انبارشي به وجود آيد)، آنگاه نگاشت مفهومي/ داخلي طبعاً مي‌بايست به گونه‌اي تغيير پيدا كند كه شماي مفهومي  بدون تغيير باقي  بماند) البته، كنترل چنين تغييراتي به عهده DBA مي‌باشد.) به عبارت ديگر، تأثير چنين تغييراتي مي‌بايست تحت سطح مفهومي كنترل و ايزوله شوند تا استقلال داده‌ها حفظ گردد.

•  يك نگاشت خارجي / مفهومي، در حقيقت ارتباط يا تناظر بين يك ديدگاه خارجي خاص و ديدگاه مفهوي مربوط به آن مي‌باشد. به طور كلي،  تفاوت‌هايي كه بين اين دو سطح وجود دارد مشابه تفاوت‌هايي هستند كه ممكن است بين ديدگاه مفهومي و بانك اطلاعاتي ذخيره شده وجود داشته باشند. براي مثال،  فيلدها مي‌توانند داراي انواع داده‌هاي مختلفي باشند، اسامي فيلدها و ركوردها مي‌توانند تغيير كنند، چندين فيلد ادراكي مي‌تواند در يك فيلد خارجي(مجازي) تركيب شده وغير. هر تعداد ديدگاه خارجي ممكناست در يك زمان واحد داشته باشد؛ هر تعداد از كاربران مي‌توانند در يك ديدگاه خارجي سهيم بوده و همچنين ديدگاه‌هاي خارجي متفاوت مي‌توانند داراي همپوشاني باشند.

نكته مهم:  بايد توجه داشت كه همانطور كه نگاشت مفهومي/ داخلي كليد استقلال فيزيكي داده‌هاست، نگاشت‌هاي خارجي/ مفهومي نيز كليد استقلال منطقي داده‌ها هستند. همانگونه كه در فصل اول مشاهده كرديم، اگر كاربران و برنامه‌هاي آنها در اثر تغيير در ساختار فيزيكي بانك اطلاعاتي ذخيره شده مصون باشند؛ سيستم استقلال فيزيكي داده را فراهم خواهد آورد. به همين ترتيب،  اگر كاربران و برنامه‌هاي آنها در مقابل تغييرات ساختار منطقي بانك اطلاعاتي (يعني تغيير در سطح مفهومي يا " منطق اجتماع" ) نيزمصون باشند سيستم،  استقلال منطقي داده‌ها را نيز فراهم مي‌آورد. در مورد اين مطلب در فصل‌هاي  3 و 9 بيشتر بحث خواهد شد.

اتفاقاً،  اكثر سيستم‌ها اجازه مي‌دهند تا تعريف يك ديدگاه  خارجي به جاي اينكه هميشه نيازمند يك تعريف صريح نگاشت به سطح مفهومي باشد، برحسب ديدگاه‌هاي ديگر بيان گردد( در واقع،‌از طريق يك نگاشت خارجي / خارجي) كه البته اين مسئله  يك امكان مناسب مي‌باشد.  اگر چندين ديدگاه خارجي تا حدودي شبيه يكديگر باشند سيستم‌هاي رابطه‌اي به طور خاص يك چنين امكان و قابليتي را فراهم مي‌سازند.

7-2 مدير بانك اطلاعاتي (DBA)

همانگونه كه قبلاً در فصل اول نيز اشاره شد،  مدير داده‌ها (DA) فردي است كه تصميمات و خط مشي‌هاي مهم درارتباط با داده‌هاي موسسه خود را اتخاذ مي‌كند ومدير بانك اطلاعاتي (DBA) نيز فردي است كه پشتيباني‌هاي تكنيكي لازم براي پياده سازي اين تصميمات را فراهم مي‌سازد. بنابراين،  DBA مسئول كنترل كلي سيستم در يك سطح تكنيكي مي‌باشد. حال بعضي از وظايف DBA را تا حدي كامل‌تر مورد بررسي قرار مي‌دهيم.  به طور كلي اين وظائف مي‌توانند شامل موارد زير باشند:

•  تعريف شماي مفهومي

وظيفه مدير داده‌ها اين است كه مشخص كند كه چه اطلاعاتي بايد در يك بانك اطلاعاتي قرار گيرد. به عبارت ديگر، اين وظيفه شامل تشخيص نهادهاي موجود در مؤسسه و تعيين اطلاعاتي است كه درباره اين نهادها بايد ذخيره شوند. اين فرآيند را طراحي منطقي بانك و يا طراحي مفهومي بانك اطلاعاتي مي‌نامند. بنابراين،  وقتي مدير داده‌ها در خصوص محتويات بانك اطلاعاتي رد يك سطح انتزاعي تصميم‌گيري مي‌كند، آنگاه DBA با استفاده از DDL مفهومي،  شماي مفهومي متناظر را ايجاد خواهد نمود. DBMS با استفاده از شكل كامپايل شده (OBJECT) اين شماي به تقاضاها دسترسي پيدا مي‌كند. شكل منبع يا اصطلاحاً SOURCE (يا غير كامپايل شده) نيز به عنوان مستندات و اطلاعات قابل رجوع براي كاربران سيستم مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

نكته مهم:  در عمل، موضوعات و مطالب به روشني نكات مطرح شده نخواهند بود. در بعضي موارد،  مدير داده‌ها ممكن است مستقيماً شماي مفهومي را ايجاد كند. در موارد ديگر ممكن است، DBA طراحي منطقي را انجام دهد.

•  تعريف شماي داخلي

DBA همچنين بايد در اين خصوص كه داده‌هاي موجود در بانك اطلاعاتي ذخيره شده، چگونه نمايش داده شوند، تصميم‌گيري كند. معمولاً اين فرآيند را طراحي فيزيكي بانك اطلاعاتي مي‌نامند. در اينجا،  اين ترتيب را مشاهده مي‌كنيم:‌ابتدا تصميم در مورد داده‌هاي مورد نظر و سپس تصميم در مورد نحوۀ  نمايش اين داده‌ها در حافظه. طراحي فيزيكي همواره بايد بعد از طراحي منطق انجام شود. بعد از طراحي  فيزيكي، DBA بايد با استفاده از DDL داخلي،  تعريف ساختار حافظۀ متناظر (يعني شماي داخلي) را ايجاد كند. علاوه بر اين،  وي بايد نگاشت مفهومي/ داخلي مربوطه را نيز تعريف كند. در عمل، DDL مفهومي يا داخلي ممكن است شامل ابزارهايي براي تعريف آن نگاشت باشند. با اين حال،  بايد توجه داشت اين كه دو عملكرد (ايجاد شماي و تعريف نگاشت) بايد به طور كاملاً روشني تفكيك گردند. همچون شماي مفهومي، شماي داخلي و نگاشت متناظر با آن نيز در هر دو شكل مقصد (OBJECT) و منبع (SOURCE) وجود خواهند داشت.

•  ارتباط با كاربران

تماس با كاربران و اطمينان از اينكه  داده هايي كه احتياج دارند، موجود مي‌باشد همچنين نوشتن شماهاي خارجي مورد نياز (و يا كمك به كاربر براي نوشتن آنها) با استفاده از DDL خارجي ممكن، از وظايف DBA مي‌باشد( اين امر با استفاده از زبان تعريف داده‌هاي خارجي مناسب صورت مي‌گيرد و همانگونه كه قبلاً نيز اشاره شد ممكن است چندين DDL خارجي مجزا وجود داشته باشد). به علاوه، نگاشت‌هاي خارجي/ مفهومي نيز بايد تعريف شوند. در عمل،  DDL خارجي احتمالاً شامل امكانات و ابزارهايي براي تعيين اين نگاشت است ولي اين بار نيز شماي و نگاشت‌ها بايد به وضوح قابل تفكيك باشند.

ديگر جنبه هاي عملي و عملكردي ارتباط با كاربران شامل مشاوره در طراحي برنامه كاربردي، تهيه و پيش‌بيني آموزشهاي تكنيكي،  كمك در تعيين مسأله و راه حل‌هاي آن و بالاخره خدمات حرفه‌اي مرتبط با سيستم‌ مي‌باشد.

•  تعريف محدوديت‌هاي جامعيت و امنيت

همانگونه كه قبلاً اشاره شد،‌ محدوديت‌هاي جامعيت و امنيتي را مي‌توان به عنوان بخشي از شماي مفهومي در نظر گرفت. DDL مفهومي بايد شامل امكانات تعيين چنين محدوديت‌هايي باشد.

•  تعريف خط مشي‌هاي ترميمي و پشتيباني

زماني كه يك مؤسسه داراي سيستم‌ بانك اطلاعاتي باشد، آن مؤسسه تا حدود زيادي وابسته به موفقيت اعمال آن سيستم  خواهد بود. در صورت از كار افتادن هر قسمت از سيستم‌ بانك اطلاعاتي (كه به وسيله خطاي انسان، خرابي رد سخت‌افزار و يا سيستم عامل به وجود مي‌آيد) DBA بايد قادر به ترميم و جبران داده‌هاي مورد نظر با حداقل تأخير و كوشش باشد. براي مثال،  داده‌هايي كه صدمه نديده‌اند بايد قابل دسترسي باشند. دراينجا، DBA بايد شماي ترميم مناسب را تعريف و پياده‌سازي نمايد. اين شماي ترميم شامل (الف) "رونوشت دوره‌اي" از بانك اطلاعاتي براي تهيه نسخۀ پشتيبان از حافظه و (ب) بار كردن دوبارۀ بانك اطلاعاتي در صورت لزوم مي‌باشد.

نياز به ترميم سريع داده‌ها يكي از دلايلي است كه موجب مي‌شود به جاي اين كه داده‌ها در يك بانك اطلاعاتي قرار  داشته باشند، در چندين بانك اطلاعاتي قرار گيرند. يك بانك اطلاعاتي منفرد ممكن است به خوبي تشكيل واحدي براي اهداف رونوشت و دوباره بارگيري را بدهد. در اين رابطه، توجه داشته باشيد كه سيستم‌هاي ترابايتي وجود دارند (مانند نصب بانك اطلاعاتي تجاري كه تريليون‌ها بايت اطلاعات ذخيره مي‌كنند) و به نظر مي‌رسد سيستم‌هاي آينده حجيم‌تر خواهند بود.مسلماً كه چنين سيستم‌هاي VLDB( " بانك اطلاعاتي خيلي حجيم") نياز به مديريت دقيق و پيچيده دارند( به خصوص اگر لازم باشد سيستم دائماً در دسترس باشد، كه اغلب نيز اين گونه است). با اين وجود، براي سادگي، ما بحث خود را با اين فرض كه در واقع فقط يك بانك اطلاعاتي وجود دارد، ادامه مي‌دهيم.

•  نظارت بر كارايي و پاسخگويي به تغيير نيازها

همانگونه كه در فصل اول تأكيد شد،  DBA بايد سيستم را طوري سازماندهي كند كه بهترين كارايي را براي مؤسسه داشته باشد و مادامي كه نيازمندي‌ها تغيير مي‌كنند، تنظيم‌هاي مناسب را انجام دهد. براي مثال، شايد لازم باشد براي اطمينان از اين كه سطوح اجرا قابل قبول بمانند، بر اساس يك زمان‌بندي دوره‌اي بانك اطلاعاتي ذخيره شده را دوباره سازماندهي كنيم. همانگونه كه قبلاً تأكيد گرديد هر تغييري در سطح ذخيره‌سازي فيزيكي (داخلي) سيستم بايد همراه با تغييرات متناظر در تعريف نگاشت مفهومي/ داخلي باشد، به نحوي كه شماي مفهومي بدون تغيير باقي بماند.

البته،  موارد و نكات مطرح شده نشان دهنده ليست كاملي از وظائف و مسئوليت‌هاي يك DBA نمي‌باشد ولي مي‌‌تواند به بعضي از اين مسئوليت‌ها فقط اشاره‌اي داشته باشد.

8-2 سيستم مديريت بانك اطلاعاتي

سيستم مديريت بانك اطلاعاتي (DBMS) نرم افزاري است كه تمام دستيابي‌هاي به يك بانك اطلاعاتي را ممكن مي‌سازد. به طور كلي آنچه كه در عمل اتفاق مي‌افتد را مي‌توان به صورت زير خلاصه كرد:

1-             كاربر با استفاده از بعضي از زير زبان‌هاي داده (مانند SQL) درخواست يك دسترسي را مي‌كند.

2-             DBMS درخواست را دريافت و آن را تحليل مي‌كند.

3-             DBMS به ترتيب،  شماي خارجي براي آن كاربر (نسخۀ كامپايل شده)، نگاشت خارجي/ مفهومي متناظر،  شماي ادراكي، نگاشت ادراكي/ داخلي متناظر و تعريف ساختمان انبارشي (حافظه‌اي) را مرور و بازرسي مي‌كند.

4-             DBMS عملكردهاي لازم را بر روي بانك اطلاعاتي ذخيره شده، اجرا مي‌كند.

به عنوان يك مثال در اين اينجا، مراحل مؤثر در بازيابي يك رويداد ركورد خارجي خاص را در نظر بگيريد. به طور كلي، فيلدهاي مورد نياز بايد از چندين رويداد ركورد مفهومي تهيه شوند و هر رويداد ركورد مفهومي به نوبۀ  خود نيازمند فيلدهايي از چندين رويداد ركورد ذخيره شده مي‌باشد. سپس به طور كلي از نظر مفهومي، DBMS بايد ابتدا تمام رويدادهاي ركورد ذخيره شده مورد نياز را بازيابي و سپس رويدادهاي ركورد مفهومي مورد نياز را ايجاد كند و آنگاه رويدادهاي ركورد خارجي مورد نياز را نيز ايجاد نمايد. در هر مرحله،  ممكن است نوع داده و ديگر تبديلات لازم باشد.

البته، براي درك بهتر اين مراحل بسيار ساده بيان شدند. در عمل، اين امر بر اين مسأله دلالت مي‌كند كه تمام فرآيندهاي تحليل درخواست،  بررسي شماي‌هاي مختلف و غيره همه در زمان اجرا انجام مي‌شوند. در حقيقت عمل تفسير خود، به دليل سربار زمان اجرا از كارايي ضعيفي برخوردار است. اما در عمل،  درخواست‌هاي دسترسي ممكن است قبل از زمان اجرا كامپايل شوند (در بسياري از محصولات SQL امروزي اين كار انجام مي‌شود.)

اكنون به بررسي دقيق‌تر وظايف و عملكردهاي DBMS مي‌پردازيم. اين عملكردها حداقل موارد زير را پشتيباني مي‌كنند.(به شكل 4-2 مراجعه شود.)

سيستم‌ مديريت بانك اطلاعاتي (DBMS) بايد قادر به قبول تعاريف داده‌ها( شماي خارجي، شماي مفهومي، شماي داخلي و تمام نگاشت‌هاي متناظر) به شكل منبع (SOURCE) بوده و آن‌ها را به شكل مقصد(OBJECT) مناسب تبديل كند. به عبارت ديگر، DBMS بايد براي تمام DDL ها حاوي اجزاء  پردازنده يا كامپايلر DDL باشد. DBMS همچنين بايد تعاريف DDL را "درك كند" به گونه‌اي كه به عنوان مثال، DBMS اين مسأله كه ركوردهاي خارجي EMPLOYEE داراي فيلدي به نام SALARY است را، "درك مي‌كند". سپس بايد قادر باشد تا اين اطلاع را در تحليل و پاسخ به درخواست‌هاي دستكاري داده‌ها مورد استفاده قرار دهد(مثلاً درخواستي براي تمام كارمندان كه حقوقي كمتر از 150،000 دارند).

سرطان( درک متراکم دادهها)

درک سطح متراکم داده ها: 

نخستین کانون وهدف جامعه سلامت تعریف  مشکلات مربوطه به سلامت (ارزیابی) مطرح کردن(مداخله) برای توده های مردم و جامعه است. تصمیم گیری در سطح مردم (جامعه) مستلزم فهم متفاوت از مراقبت مستقیم افراد جامعه است. برش ها برای تحلیل و بررسی متفاوت هستند.

v    نرخ شیوع سرطان در سنین مختلف، جنس و نژادها چگونه است؟

v    در کدام خرده گروه ها سرطان شایع تر است؟

v    چه کسانی در معرض ریسک بالای سرطان هستند؟

v    برنامه های در دسترس پیشگیری سرطان و کاهش مرگ و میر و شیوع کدامند؟

v    تأکـــید و توجه سلامت به سالم بوده جامعه است و تأکید لازم بر آن که چه چیزی موجب جامعه ای سالم می شود؟

این عــوامل شـــامل هم بستگی میان وضعیت سلامت به سالم بوده جامعه است و تأکید لازم بر آن که چه چیزی موجب جامعه ای سالم می شود؟

این عوامل شامل هم بستگی میان وضعیت و سطح سلامت جامعه و پتانسیل فعالیت های سالم در جامعه است.

عواملی که وضعیت سلامت جامعه را مورد تأیید قرار می دهند، توانایی سیستم مراقبت سلامت برای اختصاص منابع مناسب و جوابگویی به طور موثر به نیازهای جامعه از جمله کارایی های این عوامل هستند.

طرح ریخته شده اصلاح مراقبت سلامت و انتشار افزایش یافته ی سیستم تحویل مراقبت پرستاران را به تقبل مسئولیت بیشتر در قبال بیماران جامعه فرا خوانده است. در تلاش برای پاسخگویی موثر به مطالــبات مراقــبت سلامت USDHHS گزارشی را برای تأسیس اهداف سلامت ملی در هر دهه چاپ می کرد.جامعه سالم 2010 گزارش رایجی است با تیتر اهداف ملی برای توسعه سلامت و پیشگیری بیماری به چاپ می رسید.(جدول جامعه سالم 2010 در این صفحه و بحث فصل دو را نگاه کنید.)

این گزارش اهداف و اولویت های مربوط به کسانی که باید برای توسعه و بهبود سلامت جامعه ایالات متحده کار کنند را شناسایی می کند. اگر چه این اهداف زندگی سالم تر برای تمام شهروندان آمریکایی شده اند، اما تأکید ویژه به گروه خاص شده است.

هدایت جامعه سالم 2010

کیفیت و سن زندگی

1-    کاهش مرگ و میر کمتر 454 نفر 100،000 در سال 2010.

2-    کاهش مرگ و میر جوانان و مردم جوان (24- 15 سال) کمتر از 81 نفر از 100،000 .

3-    کاهش نرخ مرگ و میر بزرگ سالان (54- 26 سال)کمتر از 358 نفر از 100،000 نفر.

4-    افزایش امید به زندگی تا 3/77 سال در سال 2010.

5-    کاهش پتانسیل افول زندگی قبل از 75 سال به 7315 نفر از  100،000 نفر در سال 2010.

Cohort گـــروهی از مـــردم است که ویژگی های یکسانی را به اشتراک می گذارند مثلاً مردمی که در یک دهه متولد می شوند یک cohort سنی هستندگزارش مردم سالم 2010 گروه خاصی را مــورد هدف قرار داده است، نوزادان تازه به دنیا آمده و پسرها، دخترها، جوانان و نوجوانان مردم جوان،زنان و بچه ها و مردم در سال های آتی زندگی خود.

 

 نظریات مربوط به پیشگیری، توسعه سلامت و بیماری:

این سه نظریه برای درک درست(epidemiology) همه دیگرشناسی ضرور هستند. تاریخ طبیعی بیماری، سطح پیشگیری و عــلت مضـــاعف بیمـــاری. این عقاید پایه مهمی برای کمک به طرح مناسبی مداخله ی پرستاری برای (cohort) ها گروهها، توده ها و جمعیت ها هستند.

تاریـــخ طبیعی بیماری:  بیماری به مسرور زمان نمایان می شود. لیون وکلارک (1965) در توصیف کلاسیک فرآیند بیماری، دو دوره ی ممیزه را معرفی می کند.بیماری زائی pathogenesis و قبل از بیماریزائیprepathogenesis. دوره ی قبل از بیماری حساسیت و سازگاری را در بردارد. در طول دوره ی حساسیت فعل و انفعالات در درون بدن اتفاق می افتد. محیط و عامل سببی که پتانسیل بیماری را افزایش می دهد، این دوره به  سازگاری می انجامد تغییراتی در بدن در پاسخ به چند عامل یا محرک ایجاد می شود. امّا این واکنش های فیزیولوژیک یا سیستم درونی هنوز بخشی از پاسخ عادی سازشی است. اگر چه عواملی در طول دوره ی prepathogenesis که ریسک را بالا می برند« هیچ بیماری ای وجود ندارد» برای مثال: چاقی مفرط به علاوه ی زندگی بی تحرک و سیگار کشیدن خطر ابتلا به بیماری های عروقی و قلبی را افزایش می دهد. چون بعضی از عوامل خطرناک می توانند تغییر کنند بنابراین دریافتن تاریخچه بیماری مهم است. آگاهی از حضور خطر به پرستار اجازه می دهد تا اندازه گیری های اولیه پیشگیری در مقابل بیماری را انجام دهد یا جلوی پیشرفت بیماری را بگیرد در مواردی که تشخیص بیماری از طریق علائم دید اتفاق می افتد تشخیص زود هنگام به روش های تکنولوژیک مانیتوری ممکن است. در سیر بیماری سرطان سینه برای مثال: ماموگرافی (mammography) می تواند بیماری را قبل از بروز علائم تشخیص دهد. بعضی بیماری ها مانند بیماری های حاد و عفونی، با طی دوره ی آن ها و تجربه های شخصی نقاهت تکمیل می شود.

بر هر حال تغییرات حاصل از بیماری های  شدید و حاد ممکن است تأثیرات و از مدت داشته باشنــد. علائم بیماری به طـــور عمومی بیشتر ثابت و بدون تغییر می ماند به همان شکل که بیماری ادامه می یابد هیچ تغییرات در این تعادل اتفاق نمی افتد.

                                    

 

    شخص حساس

                                                                               

 

 

 

            محیط                                                                       عامل سببی

شکل 2-7 مثل اپیدیومولوژیک

با پیشرفت بیماری تغییرات اساسی ممکن است ناتوانایی قابل توجهی ایجاد کنند و یا به مرگ منجز شوند تحلیل تاریخچه ی طبیعی بیماری استفاده اپیدیومولوژیک شکل 2-7 را می طلبد. تغییر در هر یک از عوامل (شخص – عامل سببی و محیط ) استعداد کافی برای تغییر تعادل حالت سلامت شخص را داراست. در تحلیل و بررسی(شخص) میزبان ویژگی های آماری demographic ، سطح سلامت، تاریخ طبیعی بیماری، آمادگی، وضعیت ایمنی و دفاع بدن و رفتار انسان باید مورد آزمایش قرار گیرد(جدول 3-7). عامل سببی ممکن است شامل حضور یا غیاب عوامل شیمیایی، ژنتیک یا فیزیولوژیک باشد که توانایی تأثیر سلامت یا بیماری را در شخص دارد. محیط شامل هر چیز خارجی و عامل شامل حضور دیگر اشخاص یا حیوانات که دارای پتانسیل تأثیر بر سلامت یا بیماری هستند. کالبون کانتی جمعیتی 136،000،000 نفری دارد در سال 1997 همه 153 مورد هپاتیت A در کانتی گزارش شد. نرخ شیوع در کانتی 82 از 100،000 نفر بود که بالای نرخ ملی 9/27 از 100،000 نفر است. از 153 مورد 151 دانش آموز یا پرسنل مدرسه از چهار منطقه ی مختلف بودند(مرکز کنترل و پیشگیری بیمار 1997 CDC).

در تحقیقی توسط ادارات ادارات سلامت عمومی، هیچ پدیده ای، دست زدگی غذایی یا آلودگی آب به عنوان منبعی برای شیوع بیماری نشان نداد که رابطه ای قوی بین بیماری و مصرفمواد غذایی حاوی توت فرنگی وجود داشته باشد. جدول 3-7 بعضی از عوامل محیطی سببی، جنسی و شخصی که سلامت را مورد تأثیر قرار می دهند.

عوامل شخصی: داده های آماری، سن، جنس، پیش زمینه ی نژادی، نژاد، مذهب، آموزش و وضعیت اقتصادی (میزان).

سطح سلامت: عوامل ریسک ژنتیکی، وضعیت فیزیولوژیک، عوامل آناتومی، پاسخ به سترس بیماری قلبی تغذیه و تناسب اندام.

دفاع بدن: سیستم پیشگیری، سیستم لنفاوی، وضعیت ایمنی، حساسیت فعال یا ایمنی منفعل.

رفتار انسان: رژیم، تمرین، بهداشت، مواد مخدر، شغل، تماس جنسی، استفاده از منابع سلامت،دست زدن و حمل غذا.

عامل سببی: (غایب یا حاضر) بیولوژیک، ویروس ها، باکتریها، قارچ ها، طریقه ی انتقال آنها،دوره ی زندگی، سم.

فیزیکی: رادیولوپرتوی، درجه حرارات و صدا

شیمیایی: گاز، مایعات، سموم، آلرژن ها.

عوامل محیط یک خاصیت های فیزیکی، آب، هوا، گیاهان، حشرات، غذا، داروها، منابع غذایی،توجهات اقتصادی و اجتماعی،خانواده جامعه،سازمانهای سیاسی، سیاست عمومی قوانین،موسسات تراکم جمعیت خانواده ها، محل کار، کار، وضعیت اقتصادی تکنولوژی تحرک،گرایشات،سنت فرهنگ، کارهای مربوط به سلامت و سرویس های سلامت.

توت فرنگی هایی که به شیوع بیماری ربط داده شده بودند در مکزیک پرورش می شوند و از طریق کشتی به شرکت جنوبی کالیفورنیا انتقال داده می شوند آنجا مراحل بسته بندی را طی می کنند و در بسته های یخ زده 30 پاندی به اداره ی کشاورزی آمریکا  و برای ناهار مدرسه نیز پخش می شوند. آیا توت فرنگی ها در مکزیک آلوده شدند یا در فرآیند بسته بندی آن ها چیزی است که مبهم مانده است. محققان برای صدا کردن منبع آن نیز، تحقیقات خود را ادامه دادند (CDC) در همین حال ادارات سلامت را در شش ایالات دیگر در مورد یکی بودن توت فرنگی هایی، که در مکزیک پرورش داده شده بودند و در یک کارخانه فرآینده داده شده اند و به کانتی فرستاده شده اند هشدار داد. (Ig)  Immunoglobulin  . فقط به آن هایی که در برنامه ناهار شرکت کرده بودند در طول 14 روز تجویز شد. آیا می توانید رابطه ی بین نظریه های همه گیری شناسی مهمان، عامل و محیط که به این مثال بالینی مربوط است را قبول کنید؟

عامل سببی مضاعف: نظریه عامل سببی مضاعف برای مهم مشکلات همه گیرشناسی حیاتی است. عامل سببی به طور عمومی به عنوان محرک و کاتالیزور که یک تأثیر، نتیجه و بازده را به وجود می آورد به حساب می آید: در اپیدیومولوژی فعل و انفعالات عامل، شخص و محیط به وسیله ی اندازه گیری های آماری برای تعیین رابطه ی سببی بین محرک های مختلف و وضعیت سلامت مورد بررسی قرار می گیرند. فهمیدن و درک این فعل و انفعالات به همان اندازه مهم است که کسی تاریخچه طبیعی بیماری های غیر عفونی و وضعیت های حاد سلامت جمعیت(جامعه) را مورد ملاحظه قرار می دهد. در این مثال ها اسباب (سبب های) مضاعف و عوامل با فعل وانفعالات وضعیت سلامت را مورد تأثیر قرار می دهند تعداد قابل توجهی از مدل های سببی در اپیدیومولوژی یافت می شوند مدلدیر 1991 بیولوژی انسان، روش زندگی محیط و سیستم مراقبت سلامت در بهبود وضعیت ویژه ی سلامت را سازمان داده است.  شبکه سببی یک مــدل کنایه ای که در مثل های ایپدیومولوژی برای توصیف علت چند عاملی بیماری قرار گرفته است. همه ی مدل ها برای نمایش عوامل بسیار زیادی در ارائه یک بیماری خاص نشانه رفته اند. شکل 3-7 عوامل مشترک در بیماری قلبی را نشان می دهد .

 

B عامل

A عامل

D عامل

                                                                            +

Cardiovascular بیماری

C عامل

Eعامل

F عامل

 

 

                                                                            +

 

 

                                                                             +

 

A= فشار کار

B=  تاریخ بیماری قلبی خانواده

C= سطح بالای کلسترل بدن

D= فشار خون

E= چربی بالای رژیم

F= زندگی کم تحرک

استاندارد رمزگذاري داده‌ها

توجه داشته باشيد كه مثال مطرح شده در بالا، از  يك روال جانشيني استفاده مي‌كند به اين صورت كه: به ازاي هر كاراكتر متن ساده،  يك كليد رمز براي تعيين كاراكتر متن رمزي كه جانشيني  كاركتر مربوطه خواهد شد به كار مي‌رود.  جانشيني يكي از دو روش اصلي رمز‌گذاري است كه در محصولات تجاري از آنها استفاده مي‌شود. روش ديگر، جايگشت است كه در آن، كاراكترهاي متن ساده،  به ترتيب متفاوت از آنچه  كه هستند قرار مي‌گيرند.  هيچ كدام از اين دو روش به خود خود چندان امن نيستند، اما الگوريتم‌هايي كه هستند قرار مي‌گيرند. هيچ كدام از اين دو روش به خودي خود چندان امن نيستند، اما الگوريتم‌هايي كه از تركيبي از اين دو روش استفاده مي‌كنند مي‌توانند سطح بالايي از امنيت را فراهم آورند. استاندارد رمزگذاري داده‌ها (DES) يكي زا اين الگوريتم‌هاست كه توسط شركت اي بي ام ارائه شد و در سال 1977 به عنوان استاندارد فدرال ايالات متحده پذيرفته شد.

براي استفاده از DES، متن ساده به بلاك‌هاي 64 بيتي تقسيم مي‌شود و هر بلاك با استفاده از يك كليد 64 بيتي رمزگذاري مي‌شود (در واقع ، كليد متشكل از 56 بيت داده به علاوه هشت بيت توازن است، پس به جاي 264 كليد، فقط 256 كليد ممكن وجود دارد). هر بلاك با يك عمل جايگشت رمزگذاري مي‌شود سپس در اين بلوك جايگشتي دنباله‌اي از 16 مرحله جانشيني پيچيده انجام مي‌شود و نهايتاً جايگشت ديگر(معكوس جايگشت اوليه) در آخرين نتيجه مراحل قبلي قرار مي‌گيرد. جانشيني انجام شده در i امين مرحله مستقيماً به وسيلۀ كليد رمز اصلي يعني k كنترل نمي‌شود بلكه توسط كليد Ki كه از مقادير k و i محاسبه شده است، كنترل مي‌گردد.

DES داراي اين ويژگي است كه الگوريتم رمزگشايي آن معادل با الگوريتم رمزگذاري است، بااين تفاوت كه در رمزگشايي، Kiها به ترتيب معكوس عمل مي‌كنند.

رمزگذاري كليد عمومي

در طول سال‌هاي اخير، بسياري از افراد پيشنهاد دادند كه DES كاملاً امن نيست در واقع، ابداع و به كارگيري پردازنده‌هاي بسيار سريع و موازي باعث شد DES را بتوان با ابزارهاي نه چندان هوشمند نيز شكست. بسياري از افراد نيز معتقدند كه روش‌هاي رمزگذاري "كليد عمومي" جديدتر،موجب شدند تا روش‌هاي DES و ساير روش‌هاي قديمي از دور خارج شوند. در  روش كليد عمومي،  هم الگوريتم رمزگذاري و هم كليد رمزي در اختيار  همه هستند،  بنابراين هر فردي مي‌تواند متن ساده را به متن رمزي تبديل كند. اما كليد رمزگشايي مربوطه سرّي مي‌ماند (روش‌هاي كليد عمومي شامل دو كليد هستند، يكي براي رمزگذاري و يكي براي رمزگشايي). علاوه بر اين،  كليد رمزگشايي را نمي‌توان از كليد رمزگذاري به  دست‌آورد. بنابراين، حتي شخصي كه رمزگذاري اوليه را انجام داده،  اگر فاقد مجوز باشد، نمي‌تواند آن متن را رمزگشايي كند.

ايدۀ  اصلي رمزگذاري كليد عمومي توسط ديفي (Diffie) و هلمن (Hellman) ارائه شد. ما معروف‌ترين روش را كه توسط ريوست (Rivest) ، شامير (Shamir) و آدلمن(Adleman) ارائه شده را توضيح مي دهيم تا نحوۀ  به كارگيري چنين روشي را در عمل مشخص كنيم. روش آنها (امروزه آنرا روش RSA مي‌نامند كه برگرفته شده از حروف اوليه اسامي آنها است) متكي بر دو اصل زير است:

1-    يك الگوريتم سريع شناخته شده وجود دارد كه اول بودن يا نبودن يك عدد را تعيين مي‌كند.

2-    يك الگوريتم سريع شناخته شده براي يافتن ضرايب اول يك عدد مركب (غير اول) وجود ندارد.

مرجع [10-16 ] مثالي را ارائه مي‌كند كه در آن، تعيين اول بودن يك عدد 130 رقمي (بر روي يك ماشين) در حدود هفت دقيقه وقت صرف مي‌كند، در حالي كه يافتن دو ضريب اول ( بر روي همان  ماشين) يك عدد كه با ضرب دو عدد اول 63 رقمي به دست مي‌آيد در حدود 40 كوادريليون سال طول مي‌كشد(1،000،000،000،000،000= 1 كوادريليون).

روش RSA به صورت زير كار مي‌كند:

1-    دو عدد اول بزرگ p و q را به صورت تصادفي انتخاب كند و حاصل ضرب q× p=r را محاسبه نمائيد.

2-    يك عدد صحيح بزرگ e را به صورت تصادفي انتخاب كنيد كه نسبت به حاصل ضرب (p-(q-1) ×1)  اول باشد (يعني هيچ ضريب مشتركي نداشته باشد) . عدد صحيح e،  كليد رمزگذاري است. توجه : انتخاب e آسان است. براي مثال،  هر عدد اول كه  هم از p و هم از q بزرگ‌تر باشد را مي توان انتخاب كرد.

3-    كليد رمزگشايي d را "معكوس ضربي" منحصر به فرد e به پيمانه  (p-1)×(p-1) بگيريد يعني :

d* e= 1 modulo ( p – 1) * (q-1)

الگوريتم محاسبه d با داشتن e، p و q آسان است و در مرجع [15-16 ] ارائه شده است.

4-    اعداد صحيح r و e را منتشر كنيد ولي d را منتشر نكنيد.

5-    براي رمزگذاري قسمتي از متن ساده ( كه براي سادگي كار فرض مي‌كنيم يك عدد صحيح كوچك‌تر از r است)، متن رمزي C  كه به صورت زير محاسبه مي‌شود را جايگزين آن نماييد:

6-    براي رمزگشاي قسمتي از متن رمزي C، متن سادۀ P  كه به صورت زير محاسبه مي‌شود را جايگزين آن نماييد:

P  =  C^d  modulo   r

در مرجع [15-16] ثابت شده كه اين روش درست كار مي‌كند، يعني رمزگشايي آن قسمت از C با استفاده از d منتهي به P اوليه مي‌شود. اما همانطور كه قبلاً هم گفته شد، محاسبۀ d فقط با دانستن r و e ( و بدون دانستن p  يا q) غير ممكن است. بنابراين هر كس مي‌تواند متن ساده را رمزگذاري كند ولي فقط كاربران داراي مجوز (كه d را در اختيار دارند) مي‌توانند متن رمزي را رمزگشايي كنند.

براي تشريح روش ذكر شده،  يك مثال ساده ارائه مي‌كنيم. بنا به دلايلي بديهي، در اين مثال از اعداد بسيار كوچك استفاده مي‌كنيم.

مثال: فرض كنيد p=3 و q=5 است در اين صورت r=15 و حاصل ضرب (q-1)=8 × (p-1)  مي‌باشد. فرض كنيد e=11 باشد( يك عددد اول كه هم از p و هم از q بزرگ‌تر است) . براي محاسبه d، داريم:‌

d* 11 -1 modulo 8

بنابراين d=3 خواهد بود.

اكنون فرض كنيد متن سادۀ P شامل عدد صحيح 13 است. آنگاه متن رمزي C به صورت زير به دست مي‌آيد:

C= P^e modulo r                                                                                                         

= 13¹¹modulo 15                                                                                                 

=1,792,160,394,037,modulo 15                                                                       

=7                                                                                                                          

در اين صورت ، متن سادۀ اوليۀ P به صورت زير حاصل مي‌شود:‌

P= C^d modulo   r

   = 7³  modulo 15

    = 343 modulo 15

  =13

چون e  و d معكوس يكديگر هستند،  روش‌هاي رمزگذاري كليد عمومي اجازه مي دهند كه پيام‌هاي رمزي "امضاء"  شوند تا گيرنده پيام مطمئن باشد كه اين پيام‌ها از طرف كسي كه انتظار داشته،‌ صادر شده‌اند (يعني "امضاها" فراموش نمي‌شوند) . فرض كنيد A و B دو كاربر باشند كه مي‌خواهند با استفاده از يك روش رمزگذاري كليد عمومي با يكديگر ارتباط برقرار  كنند. آنگاه A  و B هر كدام يك الگوريتم رمزگذاري را منتشر مي‌كنند ( كه در هر مورد حاوي كليد رمزگذاري مربوطه است)،‌اما الگوريتم ‌ رمزگشايي و كليد رمز را حتي از يكديگر مخفي نگه مي‌دارند.

فرض كنيد ECA و ECB به ترتيب الگوريتم‌هاي رمزگذاري،  براي رمزگذاري پيغام‌هاي ارسال به A و B باشند و فرض كنيد كه ، DCA و DCB به ترتيب،  الگوريتم‌هاي رمزگشايي باشند. ECA و DCA معكوس يكديگرند و ECB و DCB نيز نسبت به هم اين گونه‌اند.

اكنون فرض كنيد كه A مي‌خواهد بخشي از متن سادۀ P را براي B بفرستد.  به جاي محاسبه ECB (P) و ارسال نتيجه، A ابتدا الگوريتم رمزگشايي DCA را بر روي P اعمال مي‌كند، و سپس نتيجه را رمزگذاري كرده و آن را به عنوان متن رمزي C ارسال مي كند:‌

‍C= ECB ( DCA ( P ))

با دريافت C، B الگوريتم رمزگشايي DCB و سپس الگوريتم رمزگذاري ECA را عمال مي‌كند تا نتيجه نهايي P حاصل شود:

ECA (DCB  ( C))

            =ECA (DCB( ECB (DCA ( P))))

            =ECA (DCA ( P )  )                /*because DCB and ECB cancel */

            = P                                          /*because ECA and DCA cancel */

حال B  مي‌داند كه پيام واقعاً از طرف A آمده است زيرا ECA تنها در صورتي P را توليد مي‌كند كه در فرآيند رمزگذاري، از الگوريتم‌ DCA استفاده شده باشد و فقطA است كه آن الگوريتم را مي‌داند. مسلماً هيچ فردي، حتي خود B هم نمي‌تواند امضاي A را جعل كند.

6-16 امكاناتSQL

SQL استاندارد فعلي فقط از كنترل دستيابي اختياري پشتيباني مي كند. دو ويژگي مستقل SQL نيز وجود دارند كه عبارتند از:‌ مكانيزم ديدگاه  ( كه در فصل 8 راجع به آن صحبت شد) كه براي مخفي كردن داده‌هاي حساس از كاربران بدون مجوز استفاده مي‌شود و خود زير سيستم صدور مجوز كه به كاربران اجازه مي‌دهد به صورت پويا و انتخابي، مجوزهايي داشته باشند و آن مجوزها را به كاربران ديگر اعطا كنند و بعداً در صورت لزوم از آنها پس بگيرند. هر دوي اين ويژگي‌ها را در ادامه مورد بررسي قرارمي‌دهيم.

ديدگاه و امنيت

به منظور تشريح كاربرد ديدگاه‌ها براي اهداف امنيتي در SQL، ابتدا مثال‌هايي از ديدگاه را در SQL ارائه مي كنيم( مثال‌هاي 4-2) اين مثال‌ها در بخش 2-16 ارائه شدند.

2-CREATE VIEW LS AS                                                                                 

            SELECT S.S#, S. SNAME, S. STATUS S.CITY

            FROM   S

            WHERE  S,CITY = ‘ London’;

اين ديدگاه، داده‌هايي را تعريف مي‌كند كه براي آنها بايد مجوز اعطا شود. خود عمل اعطا كردن به وسيلۀ دستور GRANT انجام مي‌شود. براي مثال:‌

GRANT SELECT, UPDATE (SNAME, STATUS) , DELETE

ON                  LS

TO      DAN , Misha;

 توجه داشته باشد كه (چون مجوز به جاي يك دستور”CREATE AUTHORITY “ ، به وسيله دستور مخصوص GRANT  به صورت نشان داده شده تعريف مي‌شوند) در SQL مجوزها بدون نام هستند. اما برعكس، همانطور كه در فصل 8 مشاهده شد، محدوديت‌هاي جامعيت داراي نام هستند.

3-CREATE VIEW SSPPR AS                                                                  

                        SELECT  S.S#, S. SNAME, S.STATUS,  S.CITY

            FROM   S

            WHERE     EXISTS

                                    (SELECT * FROM  SP

                                    WHERE  EXISTS

                                                (SELECT ( FROM P

                                                            WHERE  S.S#  = SP.S#

                                                            AND       SP.P#

                                                            AND        P.CITY = ‘Rome ‘ )  )  ;

دستورGrant متناظر به صورت زير است:‌

GRANT SELECT ON SSPPR TO  Giovanni;

CREATE VIEW SSQ AS

                        SELECT S.S# . (SELECT SUM (SP. QTY)

                                                            FROM SP

                                                            WHERE SP. S# = S.S# )  AS  SQ

دستور GRANT   متناظر به صورت زير است:‌

GRANT SELECT ON SSQ TO Fidel;

مثال 5 از بخش 2-16 شامل يك مجوز وابسته به وضعيت است. SQL از چندين عملگر بدون پارامتر از پيش تعبيه شده مانند CURRENT _ TIME  , CURRENT _ DATE , CURRENT _ USER  و غيره كه يكي از كاربردهاي آنها تعريف ديدگا‌ه‌هاي وابسته به وضعيت است، پشتيباني مي‌كند ( اما، توجه داشته باشيد كه SQL عملگري معادل با عملگر DAY ( )  كه در مثال 5 از آن استفاده شده پشتيباني نمي‌كند) به مثال زير توجه كنيد:

CREATE VIEW S _ NINE _ TO_ FIVE  AS

            SELECT  S.S# ,  S.SNAME, S. SRTATUS, S. CITY

            FROM     S

            WHERE CURRENT _  TIME > TIME . 09:00: 00’

            AND        CURRENT _ TIME < ’17: 00:00’

دستور GRANT متناظر با اين دستور به صورت زير است:‌

GRANT  SELECT, UPDATE ( STATUS)

ON      S_ NINE _ TO _ FIVE

TO      Purchasing ;

توجه داشته باشيد كه S_NINE _ TO _ FIVE يك ديدگاه از نوع فرد است!  يعني با گذشت زمان،  مقدارش تغير مي‌كند،  حتي اگر داده‌هاي مربوطه تغير نكنند. علاوه بر اين،  ديدگاهي كه تعريف آن شامل عملگر از پيش تعبيه شد. CURRENT _ USER مي‌باشد حتي ممكن است مقادير متفاوتي براي كاربران مختلف داشته باشد ( در واقع،  احتمالاً  چنين است) . اين "ديدگاه‌ها" با ديدگاه‌هاي معموي تفاوت دارند. در واقع پارامتري هستند. حداقل از نظر مفهومي شايد بهتر باشد كه به كاربران اجازه داده شود تا توابع مربوط به خودشان را كه مقادير برگشتي آنها رابطه است( و مي‌تواند پارامتري باشد) تعريف كنند و سپس با "ديدگاه‌هايي " مانند S_NINE_TO _FIVE به عنوان حالت خاصي از اين توابع برخورد كنند.

دقت كنيد كه مثال‌هاي قبل اين نكته را توضيح مي‌دهند كه مكانيزم ديدگاه، معيار مهمي را براي امنيت "رايگان"  ارائه مي‌كند( "رايگان" به اين دليل كه اين مكانيزه در سيستمي قرار دارد كه هر هر دليل  براي اهداف ديگري ساخته شده است.) به علاوه، اكثر كنترل‌هاي صدور مجوز،  حتي آنهايي كه وابسته به مقدار هستند، را مي‌توان به جاي زمان اجرا در زمان كامپايل انجام داد، كه براي افزايش كارايي مفدي است. به هر حال،  روش متكي بر ديدگاه براي امنيت،  معايبي دارد، به خصوص زماني كه كاربر، همزمان براي زير مجموعه‌هاي مختلفي از يك جدول،  به مجوزهاي مختلفي نياز داشته باشد. براي مثال، ساختار يك برنامه كاربردي كه اجازه خواندن و چاپ تمام قطعات موجود در  لندن و همچنين  اجازۀ به هنگام‌رساني برخي از آنان را (مثلاً  فقط قطعات قرمز) در هنگام خواندن دارد را در نظر بگيريد.

مكانيزم ديدگاه به بانك اطلاعاتي اجازه مي دهد كه از نظر مفهومي به طرق مختلف به بخش‌هايي تقسيم شود تا بتوان اطلاعات حساس را از نظر كاربران بدون مجوز مخفي نگه داشت. اما اجازۀ اختصاص عملكردهايي كه كاربران داراي مجوز مي‌توانند بر روي آن بخش‌ها انجام دهند را نمي‌دهد. اين كار (همانطور كه در مثال‌هاي بالا ديديم)  توسط دستور GRANT  انجام مي‌شود. اكنون اين دستور را با جزئيات بيشتر بررسي مي‌كنيم.

در ابتدا توجه داشته باشيد، شخصي كه يك شيء را ايجاد مي‌كند، به صورت خودكار تمام  امتيازهاي مربوط به آن شيء به وي اعطائ مي‌شود. براي مثال، به ايجاد كنندۀ جدول پايه T به صورت خودكار امتياز انجام REFERENCES, DELETE, UPDATE , INSERT, SELECT بر روي T اعطا مي‌شود ( اين امتيازها  در ادامه مورد بررسي قرار خواهند گرفت). علاوه بر اين،‌ اين امتيازها در هر مورد " با مجوز اعطا" در اختيار  ايجاد كننده قرار مي‌گيرند، يعني كاربري كه داريا اين امتيازات است مي‌تواند آنها را به كاربران ديگر نيز اعطا كند.

در زير،  شكل كلي دسترو GRANT را مشاهده مي‌كنيد:

GRANT

            ON