سلول چیست؟
سلول یا یاخته، بنیادیترین واحد سازنده بدن موجودات زنده است. بدن انسان دارای میلیاردها سلول با عملکردهای متفاوت است. در واقع، سلولها ساختمان کلی بدن موجودات زنده را میسازند. مواد مورد نیاز سلولها از مواد غذایی مصرف شده تامین میشود. سلولها اعمال و وظایف مختلفی را در بدن انجام میدهند. برخی از موجودات دارای یک سلول هستند که به این موجودات تک سلولی گفته میشود. از جمله این موجودات میتوان به «باکتریها» (Bacteria) و «پروتوزوا» (Protozoa) اشاره کرد.
اندازه سلول در موجودات تک سلولی به دلیل اینکه تمام اطلاعات ژنتیکی و وظایف حیاتی جاندار را برعهده دارد، بسیار بزرگ است. در حالی که اندازه سلول در بدن موجودات پرسلولی بسیار کوچک بوده و تنها با میکروسکوپهای نوری قابل مشاهده است.
ساختار سلول
سلولها واحدهایی از بدن موجودات هستند که با غشاهای سلولی از هم جدا میشوند و هر یک دارای فضای جداگانه و عملکرد متفاوت هستند. این ساختارها اشکال و اندازههای بسیار متنوعی دارند. هر سلول درون خود «اندامکهای» (Organelles) مختلفی دارد که برخی از این اندامکها توسط غشا از محیط داخلی سلول جدا شدهاند. اندامکها، ساختارهای عملکردی سلول هستند، به عبارت دیگر هر یک از اندامکها درون سلول وظیفه خاصی مانند تولید پروتئین، پردازش مواد شیمیایی و تولید انرژی را بر عهده دارند.
یکی از مهمترین اندامکهای سلول، «هسته» (Nulcleous) نام دارد. هسته در واقع اتاق کنترل سلول است و تقریبا تمام اطلاعات ژنتیکی سلول در آن جای میگیرد. پیامها از هسته در غالب کدهای ژنتیکی برای تولید پروتئین یا سایر عملکردهای سلولی به اندامکهای دیگر ارسال میشود. ساختار و شکل سلولها با توجه به عملکردشان متفاوت است. به طور مثال، سلولهای عصبی ساختار بلند و طویل دارند؛ این ساختمان به دلیل عملکرد بهتر این سلولها در انتقال پیامهای عصبی ایجاد شده است. در بدن جانداران پرسلولی، سلولها به صورت گروهی وظایف و عملکردهای خاصی را انجام میدهند که به این گروههای سلولی «بافت» (Tissue) میگویند. بافتهایی که در کنار هم هدف خاصی را دنبال میکنند، «اندامها» (Organ) را میسازند.
انواع سلولها
سلولها براساس دیواره هسته به دو دسته تقسیم میشوند. سلولهایی که فاقد دیواره هسته هستند، پروکاریوتها نام دارند و به سلولهایی که دارای ساختار هسته غشادار هستند، یوکاریوت میگویند.
| پروکاریوت | یوکاریوت |
| ساختار هسته وجود ندارد و محتوای هسته در میان سیتوپلاسم در ناحیهای به نام «نوکلئوید» (Nucleoid) قرار دارد. | هسته با غشای مجزا درون سلول قرار دارد. |
| اندازه این سلول ۱ تا ۱۰ میکرومتر است. | اندازه این سلول ۵ تا ۱۰۰ میکرومتر است. |
| فاقد اندامکهای غشادار است. | دارای اندامکهای غشادار است. |
| نوع ریبوزوم در این سلول 70s است. | نوع ریبوزوم در این سلول 80s است. |
| یک کروموزوم حلقوی دارد. | تعداد زیادی کروموزوم خطی دارد. |
| آنزیمهای تنفسی در زائدهای غشایی به نام مزوزوم قرار دارد. | آنزیمهای تنفسی در میتوکندری قرار دارد. |
اندامکهای سلول
در سلولهای یوکاریوتی اندامکهای متفاوتی وجود دارد که هر یک انجام بخشی از عملکرد و وظایف سلولی را به عهده دارند. برخی از اندامکها ساختار مجزا دارند و دارای غشا هستند. اندامکهای مهمی نظیر هسته و میتوکندری غشا دارند. بر همین اساس اندامکهای سلولی را به ۳ دسته طبقهبندی میکنند:
1- اندامکهای فاقد غشا: اندامکهایی مانند ریبوزوم درون هیچ غشایی محصور نشدهاند و در سلولهای پروکاریوت و یوکاریوت به یک حالت وجود دارند.
2- اندامکهایی با غشای تک لایه: برخی از اندامکهای دارای غشا تنها با یک غشای تک لایه محصور شدهاند. این اندامکها در سلولهای یوکاریوتی گیاهی و جانوری وجود دارند که شامل «واکوئل» (Vacuole)، دستگاه «گلژی» (Golgi Apparatus) و «شبکه اندوپلاسمی» (Endoplasmic reticulum) و «لیزوزوم» (Lysosome) هستند.
3- اندامکهای دارای غشای دو لایه: اندامکهایی مانند «هسته» (Nucleus)، «میتوکندری» (Mitochondria) و «کلروپلاست» (Chloroplast) دارای غشای دو لایه بوده و تنها در سلولهای یوکاریوتی وجود دارند.
مولکولها و مواد تولید شده توسط اندامکها، در فضای سلولی به نام سیتوپلاسم قرار میگیرند. «سیتوپلاسم» (Cytoplasm) نقل و انتقال پیامها و مولکولهای درون سلول را تسهیل میکند. در ادامه به اختصار اندامکهای سلولهای یوکاریوتی را معرفی میکنیم:
«سیتوپلاسم» (Cytoplasm):سیتوپلاسم مادهای سیال و ژلهای است که فضای درون سلولی و اطراف هسته را احاطه میکند. این بخش از سلول در برخی کتابها به عنوان اندامک سلولی به شمار نمیآیند. اما ماده بسیار مهمی در سلول است که در واقع «پروتوپلاسم» (Protoplasm) یا ماده زنده سلول را میسازد و سایر اندامکها در آن شناور هستند. بسیاری از فرایندهای مهم سلولی مانند تولید پروتئین و تنفس سلولی درون سیتوپلاسم اتفاق میافتد. این اندامک در حرکتهای درون و اطراف سلول نقش دارد.
«اسکلت سلولی» (Cytoskeleton): شبکهای از فیبرهای بلند است که ساختمان کلی و پیکربندی سلول را تشکیل میدهد. اسکلت سلولی عملکردهای بسیاری دارد. این عملکردها شامل تعیین شکل سلول، شرکت در تقسیم سلولی و اجازه حرکت سلول است. این اندامک همچنین میتواند حرکت و جابجایی سایر اندامکها را کنترل کند.
«شبکه اندوپلاسمی» (Endoplasmic reticulum): این شبکه به پردازش مولکولهایی که در سلول تولید میشود، کمک میکند. شبکه اندوپلاسمی در جابجایی مولکولهای درون سلولی به داخل و خارج سلول موثر است. این شبکه از مجموعهای از کیسههای به هم چسبیدهای به نام «سیسترنا» (Cisternae) تشکیل شده است. شبکه اندوپلاسمی مانند سایر اندامکهای سلولی در غشا محصور است و به دو بخش بسیار متفاوت از لحاظ ساختار تقسیم میشود که شامل شبکه اندوپلاسمی نرم و زبر است.
شبکه اندوپلاسمی نرم: همانطور که از نامش مشخص است، این بخش از شبکه اندوپلاسمی، به دلیل اینکه روی سطح خود فاقد ریبوزوم است، به «شبکه اندوپلاسمی نرم» (Smooth Endoplasmic reticulum) معروف است. این بخش از شبکه، در سنتز لیپیدها و کربوهیدراتهایی که در ساخت غشای پلاسمایی شرکت میکنند، نقش دارند. شبکه اندوپلاسمی نرم وظایف متعددی را برعهده دارد که از آن جمله میتوان به جابجایی وزیکولها، تولید آنزیمهای کبدی، انقباضات در سلولهای ماهیچهای و تولید هورمونها در سلولهای مغزی اشاره کرد.
شبکه اندوپلاسمی زبر: برخلاف شبکه اندوپلاسمی نرم، «شبکه اندوپلاسمی زبر» (Rough Endoplasmic reticulum) در سطح خود دارای ریبوزوم است. به همین دلیل در تولید پروتئینها نقش مهمی دارد. شبکه زبر در تولید آنتیبادیها و انسولین و انتقال پروتئینها به شبکه اندوپلاسمی نرم کمک میکند.
هسته: هسته مغز سلولها را تشکیل میدهد و فرمان اغلب فعالیتهای سلولی از این بخش صادر میشود. این اندامک که دارای غشای دو لایه است، از موادی مانند «کروماتین» (Chromatin)، «شیره هسته» (Nucleoplasm) و «هستک» (Nucleolus) ساخته شده است. روی غشای هسته منافذی وجود دارد که برای انتقال مواد، مورد استفاده قرار میگیرند. هسته محل نگهداری اطلاعات ژنتیکی و پروتئینهای مهم سلولی است. در سلولهای یوکاریوت، هسته در غشا محصور است و فعالیت اندامکهای مختلف سلول را با استفاده از اطلاعات ژنتیکی و تولید پروتئین و صدور پیام تقسیم سلولی کنترل میکند. در سلولهای پروکاریوت هسته فاقد غشا است و اطلاعات ژنتیکی سلول در محیطی به نام نوکلئوید قرار میگیرد. هستک موجود در هسته سلول نقش مهمی در تولید ریبوزومها نیز بر عهده دارد.
«ریبوزوم» (Ribosome): ریبوزومها یکی از کوچکترین اندامکهای سلولی هستند که در آنها RNA و پروتئینهای خاصی وجود دارند. این اندامک از دو بخش کوچک و بزرگ ساخته شده که در هنگام تولید پروتئین به هم متصل میشوند. در سلولها ریبوزوم وظیفه مستقیم تولید پروتئین با استفاده از RNA و «مولکولهای آمینواسید» (amino acid) را بر عهده دارد. این فرایند شامل رمزگشایی از کدهای RNA و انتخاب آمینواسید مناسب آن برای تولید پروتئین است.
میتوکندری: میتوکندری یکی از بزرگترین اندامکهای سلولی است. در مقایسه با سایر اندامکها میتوکندری دارای DNA است و از این لحاظ یک اندامک نیمه خودکار است. علاوه بر این، میتوکندری دارای غشای دو لایه با غشای درونی چین خورده است. چینخوردگیهای غشای درونی میتوکندری «کریستا» (Cristae) نام دارند. فضای غشای درونی میتورکندی حاوی مادهای است که به آن ماتریکس میتوکندری میگویند. میتوکندری مرکز تولید انرژی سلول است و در فرایند تنفس، جایی که ATP تولید میشود، نقش مهمی دارد. این اندامک به دلیل مقدار ماده ژنتیکی که دارد، قادر به کد کردن برخی از پروتئینهای مورد نیاز خود است. همیشه تعدادی ریبوزوم در فضای درونی میتوکندری برای تولید پروتئینهای مورد نیاز میتوکندری وجود دارد.
واکوئل: واکوئل، تنها اندامکی در سلول است که سیتوپلاسم ندارد. این اندامک با غشا احاطه شده و درون آن را مایع سیالی پر کرده است. واکوئل محل ذخیره موادی مانند آنزیمها، مواد زائد سلولی، مواد غذایی و آب است. با توجه به این که واکوئل متعلق به چه نوع سلولی است، محتویات آن فرق میکند. زمانی که واکوئلها مواد زائد و سمی سلول را درون خود حمل میکنند، وظیفه انتقال آن به خارج از سلول را نیز بر عهده دارند. در بعضی از سلولها واکوئلها فشار و pH درون سلول را تنظیم میکنند.
پلاستیدها: پلاستیدها گونهای از اندامکها هستند که تنها در سلولهای گیاهی و برخی از جلبکها یافت میشوند. پلاستیدها مانند میتوکندری دارای اطلاعات ژنتیکی بوده و اندامکی نیمه خود مختار محسوب میشوند. در سلولها انواع متفاوتی از پلاستیدها وجود دارد که در زیر به معرفی آنها میپردازیم:
«کلروپلاست» (Chloroplast): کلروپلاست شامل رنگدانههایی مانند کلروفیل (Chlorophyll) است که با دریافت انرژی از نور خورشید در فرایند فتوسنتز شرکت میکند. در واقع، محل انجام فتوسنتز کلروپلاست است. فضای درون کلروپلاست را مایعی سیال به نام بستره یا «استروما» (Stroma) تشکیل میدهد و گرانولهایی درون آن قرار دارند که انرژی خورشید را به دام میاندازند. به فضای داخلی این گرانولها لومن (Lumen) میگویند. گرانولها به صورت گروهی گرانوم نامیده میشوند. هر کدام از گرانولها به تنهایی ساختارهای فعال کلروپلاستی به نام «تیلاکوئیدها» (Thylacoid) را میسازند که مرکز واکنشها در کلروپلاست است.
«کروموپلاست» (Chromoplast): این پلاستیدها در سلولهای یوکاریوتی خاصی که فتوسنتز انجام میدهند، وجود دارند. کروموپلاست در تولید و ذخیرهسازی رنگدانههای سلولی مانند «کارتنوئیدها» (Carotenoid) نقش دارد. در برخی از گیاهان، رنگدانههای کارتنوئیدی در دریافت و ذخیره انرژی خورشید و محافظت از کلروفیل شرکت میکنند.
«لوکوپلاست» (Leucoplast): در مقایسه با سایر پلاستیدها، لوکوپلاستها فاقد رنگدانه هستند. لوکوپلاستها برای ذخیره موادی مانند نشاسته، لیپید و پروتئینها به طور اختصاصی عمل میکنند.
«آمیلوپلاست» (Amiloplast): آمیلوپلاستها مانند لوکوپلاستها بدون رنگدانه بوده و در ذخیرهسازی نشاسته از طریق تبدیل گلوکوز به نشاسته نقش دارند. این پلاستها میتوانند در صورت نیاز سلول به انرژی، با شکستن نشاسته به قند، انرژی مورد نیاز سلول را تولید کنند.
سانتریول (Centriol): سانتریولها اندامکهای استوانه شکلی هستند که در بیشتر سلولهای یوکاریوتی دیده میشوند. این اندامک دارای لولههایی به نام میکروتوبول یا ریزرشته است. سانتریولها وظیفه جدا کردن کروموزومها از هم در طول تقسیم سلولی را بر عهده دارند.
لیزوزوم (Lysosome): لیزوزومها به عنوان کیسه نگهداری از آنزیمها شناخته میشوند. این اندامک دارای غشا است و معمولا آنزیمهای اسیدی نظیر هیدرولازها را با خود حمل میکند و تجزیه برخی مواد مانند لیپیدها و نوکلئیکاسیدها را در سلول بر عهده دارد. شرایط درون لیزوزومها اسیدی است که این شرایط برای عملکرد آنزیمهای آن بسیار مناسب است.
دستگاه گلژی (Golgi apparatus): این دستگاه تنها در سلولهای یوکاریوتی دیده میشود و شامل کیسههای بسیار فشردهای است که در مجموع آن را میسازند. این اندامک دارای غشایی است که در برخی نقاط ضخامتهای متفاوتی دارد. در سلول، دستگاه گلژی تولید، ذخیرهسازی و انتقال مواد از شبکه اندوپلاسمی را انجام میدهد. به فضای داخلی دستگاه گلژی لومن میگویند. این دستگاه دارای دو سطح است؛ به طوری که سطح ورودی مواد و وزیکولها را سطح سیس (cis) یا سطح محدب و سطحی که مواد را در غالب وزیکولها از دستگاه گلژی خارج میکند سطح ترانس (trans) یا گود مینامند. در دستگاه گلژی کیسههای پهن و قرصی شکلی وجود دارد که در برخی نواحی دچار چینخوردگی میشود و وزیکولهای خارجی را میسازند. به این نواحی ساکول یا «سیسترنا» (Cisterna) میگویند.
دیواره سلولی
در برخی از کتابهای زیستشناسی سلولی «دیواره سلولی» (Cell Wall) به عنوان اندامک معرفی نمیشود. با این وجود دیواره سلولی یکی از ساختارهای مهم سلولهای گیاهی به شمار میآید. دیواره سلولی اطراف غشا را احاطه کرده و به دلیل استحکام خود، از غشا در برابر فشارهای مکانیکی محافظت میکند. به عنوان مثال، در سلولهای ریشه گیاهی، دیواره سلولی محافظ سلولها در برابر فشار محیط خاک است. دیواره سلولی قادر است مانند یک فیلتر عمل کرده و ورود و خروج مولکولها به درون سلول را کنترل کند. این دیواره در سلولهای گیاهی و برخی باکتری مشاهده میشود.
اندازه سلول
وجود سلولها، اولین بار در سال ۱۶۶۵ توسط دانشمند انگلیسی به نام «رابرت هوک» (Robert Hook) اثبات شد. با توجه به اینکه سلولها از اتمها بزرگتر هستند، اما سلولها همچنان یکی از ساختارهای بسیار کوچک در بدن موجودات زنده محسوب میشوند. کوچکترین سلول شناخته شده متعلق به گروهی از باکتریها است، این باکتری «مایکوپلاسما» (Mycoplasmas) نام دارد. بزرگترین سلول در جهان تخم شترمرغ است که ۱٫۴ کیلوگرم وزن دارد. اندازه سلولهای انسان در حدود ۲ میکرومتر است. در حدود ۱۰۰۰۰ سلول انسان نیاز است تا سر یک سوزن را بپوشانند. در حالت کلی در بدن انسان بیش از ۳۰ میلیارد سلول وجود دارد. کوچکترین سلول انسان، گلبول قرمز و بزرگترین آنها سلول تخمک است.
گردآوری توسط: تحقیقستان
