سلول: تفاوت میان نسخه‌ها
بدون خلاصۀ ویرایش |
جز (جایگزینی متن - 'ی' به 'ی') |
||
| (۱۳ نسخهٔ میانی ویرایش شده توسط ۳ کاربر نشان داده نشد) | |||
| خط ۱: | خط ۱: | ||
'''سلول''' واحد اساسی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی همه موجودات زنده است. سلول (یاخته) کوچک‌ترین واحد [[حیات]] است. انواع یاخته‌ها در [[بدن]] موجودات مختلف وظایف متعددی را بر عهده دارند و به مرور سازگاری‌های مناسبی پیدا کرده‌اند. | '''سلول''' واحد اساسی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی همه موجودات زنده است. سلول (یاخته) کوچک‌ترین واحد [[حیات]] است. انواع یاخته‌ها در [[بدن]] موجودات مختلف وظایف متعددی را بر عهده دارند و به مرور سازگاری‌های مناسبی پیدا کرده‌اند. | ||
[[پرونده:پرتره از یک سلول بنیادی؛ عکس گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی.jpg|جایگزین=پرتره از یک سلول بنیادی؛ عکس گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی|بندانگشتی|پرتره از یک سلول بنیادی؛ عکس گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی]] | |||
== تک‌سلولی و پرسلولی == | == تک‌سلولی و پرسلولی == | ||
سلول‌ها ممکن است به عنوان اساس توصیف [[ارگانیسم|ارگانیسم]]<nowiki/>ها به عنوان [[تک‌سلولی]] یا [[چندسلولی]] استفاده شوند. | سلول‌ها ممکن است به عنوان اساس توصیف [[ارگانیسم|ارگانیسم]]<nowiki/>ها به عنوان [[تک‌سلولی]] یا [[چندسلولی]] استفاده شوند. | ||
موجودات تک‌سلولی آن‌هایی هستند که فقط یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به [[پروکاریوت|پروکاریوت]]<nowiki/>ها و [[آغازیان]] اشاره کرد. | موجودات تک‌سلولی آن‌هایی هستند که فقط یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به [[پروکاریوت|پروکاریوت]]<nowiki/>ها و [[آغازیان]] اشاره کرد. | ||
موجودات چندسلولی آن‌هایی هستند که بیش از یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به [[گیاه|گیاهان]] و [[حیوانات]] اشاره کرد. | موجودات چندسلولی آن‌هایی هستند که بیش از یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به [[گیاه|گیاهان]] و [[حیوانات]] اشاره کرد. | ||
سلولهای یک [[ارگانیسم]] چند سلولی ممکن است ویژگی‌ها و عملکردهای مشترکی داشته باشند. این سلول‌ها که به عنوان یک واحد عمل می‌کنند، [[بافت]] را می‌سازند. انواع اساسی بافت‌ها در حیوانات عبارتند از: [[بافت پوششی]] (یا [[اپیتلیوم]])، [[بافت عصبی]]، [[بافت همبند]]، [[بافت ماهیچه‌ای]] و [[بافت عروقی]]. | |||
سلول‌ها | |||
* در | در گیاهان، انواع مختلف بافت عبارتند از: بافت‌های جنینی یا مریستمی (مانند [[مریستم]] آپیکال و کامبیوم)، بافت‌های دائمی (مانند [[اپیدرم]]، [[چوب پنبه]]، [[تریکوم]])، و بافت‌های زایشی (یعنی بافت‌های اسپورزا). بافت‌هایی که برای انجام مجموعه خاصی از عملکردها به صورت هماهنگ کار می‌کنند یک اندام بیولوژیکی را تشکیل می‌دهند. | ||
== ساختار == | |||
سلول ها تا حدودی به عنوان واحدهای اساسی [[حیات]] در نظر گرفته می‌شوند؛ زیرا در واحدهای مجزا و به راحتی قابل تشخیص هستند. این تعریف به این دلیل است که همه یاخته‌ها توسط ساختاری به نام غشای سلولی احاطه شده‌اند و مانند دیوارهای یک [[خانه]]، به عنوان یک [[مرز]] واضح بین محیط داخلی و خارجی سلول عمل می‌کنند. غشای سلولی گاهی اوقات به عنوان غشای پلاسمایی نیز شناخته می‌شود. | |||
در داخل این [[غشا]]، محیط داخلی سلول بر پایه‌ی [[آب]] است. این محیط مایع که [[سیتوپلاسم]] نام دارد، مملو از ماشین آلات سلولی و عناصر ساختاری است. این عناصر به شکل مولکول‌ها و اندامک‌ها وجود دارند، (برای فهم بهتر، آنها را به عنوان ابزار، وسایل و اتاق‌های داخلی سلول تصور کنید). مولکول‌های آلی اصلی درون سلولی شامل اسیدهای نوکلئیک، [[پروتئین]] ها، [[کربوهیدرات]] ها و [[لیپید]] ها بوده که همگی برای عملکرد سلول ضروری هستند. | |||
برخی از سلول‌ها همچنین دارای آرایش منظم مولکول‌هایی به نام [[اندامک]] هستند. این ساختارها از بقیه قسمت‌های داخلی سلول توسط غشای درون سلولی خود جدا می‌شوند. اندامک‌ها حاوی تجهیزات بسیار ویژه مورد نیاز برای کارهای خاص در داخل سلول هستند. یک مثال در این مورد [[میتوکندری]] است، که معمولاً به عنوان «نیروگاه سلول» شناخته می‌شود. اندامکی است که ماشین‌آلات مربوط به واکنش‌های شیمیایی تولید [[انرژی]] را نگه می‌دارد. | |||
== [[انرژی]] سلول == | |||
یاخته‌ها نیز مانند [[انسان]] نمی‌توانند بدون یافتن منبعی در محیط خود انرژی تولید کنند. سلول‌ها [[انرژی]] خود را در قالب مولکول‌های [[غذا]] یا [[نور]] [[خورشید]] جستجو می‌کنند. در واقع، خورشید منبع نهایی انرژی برای تقریباً همه سلول‌ها است، زیرا [[پروکاریوت]] های فتوسنتزی (سیانوباکترها)، جلبک‌ها و سلولهای گیاهی از [[انرژی]] خورشیدی استفاده کرده و از آن برای ساخت [[مولکول|مولکول]]<nowiki/>های غذایی آلی پیچیده بهره می‌برند. سلولهای دیگر در جهت تامین انرژی مورد نیاز برای حفظ رشد، [[متابولیسم]] و تولید مثل به این مولکول‌های آلی متکی هستند. | |||
[[مواد مغذی]] سلولی به اشکال مختلفی از جمله [[قند]] و [[چربی]] وجود دارد. برای تامین انرژی یک سلول، این مولکول‌ها باید از غشای سلولی عبور کنند. غشای پلاسمایی نیمه تراوا است. به این معنی که [[پروتئین|پروتئین‌های]] مختلفی غشای سلولی را پوشانده‌اند و به مولکول‌های خاصی اجازه ورود به سلول را می‌دهند، اگرچه ممکن است برای انجام این کار به مقداری [[انرژی]] نیاز داشته باشند. | |||
== اندازه‌ی سلول‌ها == | |||
اندازه یاخته‌ها در بین موجودات مختلف، متفاوت است. به عنوان مثال، کوچک‌ترین [[باکتری]] ۰/۱ [[میکرومتر]] [[قطر]] دارد که تقریباً هزار بار کوچک‌تر از بسیاری از یاخته‌های یوکاریوتی است. بیشتر باکتری‌های دیگر بین ۱ تا ۱۰ میکرومتر بوده اما هنوز کوچک‌تر از اکثر سلولهای یوکاریوتی هستند. اندازه‌ی سلولهای یوکاریوتی معمولاً بین ۱۰ تا ۱۰۰ [[میکرومتر]] متغیر است. کوچک‌ترین سلول [[مایکوپلاسما گالیسپتیکوم]] است. اندازه‌ی آن حدود ۱۰ میکرومتر است. بزرگترین سلول [[تخم]] [[شترمرغ]] است. [[طول]] و [[عرض]] آن حدود ۱۵ تا ۱۸ [[سانتی‌متر]] است. | |||
=== محدودیت اندازه‌ی سلول‌ها === | |||
با رشد یک یاخته، حجم آن بسیار سریع‌تر از سطح آن افزایش می‌یابد. از آنجایی که سطح یاخته چیزی است که اجازه ورود [[اکسیژن]] را می‌دهد، سلولهای بزرگ نمی‌توانند به اندازه‌ای که برای حمایت از خود نیاز دارند، [[اکسیژن]] دریافت کنند. اندازه کوچک پروکاریوت‌ها به یون‌ها و مولکول‌های آلی که وارد آنها می‌شوند اجازه می‌دهد تا به [[سرعت]] در سایر بخش‌های سلول منتشر شوند. به طور مشابه، هر گونه [[زباله]] تولید شده در یک یاخته پروکاریوتی می‌تواند به سرعت پخش شود. این مورد در سلولهای یوکاریوتی که سازگاری‌های ساختاری متفاوتی جهت افزایش حمل‌ونقل درون سلولی ایجاد کرده‌اند چندان مهم نیست. | |||
=== نسبت سطح به [[حجم]] سلول === | |||
همه یاخته‌ها [[کروی]] شکل نیستند، اما بیشتر آنها به کُره نزدیک می‌شوند. فرمول [[مساحت]] کُره ۴πr۲ است؛ درحالیکه [[فرمول]] [[حجم]] کُره πr۳ × ۴/۳ است. با افزایش [[شعاع]] یک سلول، مساحت سطح آن به اندازه‌ی [[مربع]] [[شعاع]] آن افزایش می‌یابد، اما [[حجم]] آن به اندازه [[مکعب]] شعاع آن (با [[سرعت]] بسیار بیشتری) افزایش می‌یابد. بنابراین، با افزایش اندازه‌ی سلول، نسبت سطح به حجم آن کاهش می‌یابد. اگر یاخته به شکل یک [[مکعب]] باشد نیز، همین اصل اعمال می‌شود. | |||
اگر سلول بیش از حد بزرگ شود، [[غشای پلاسمایی]] سطح کافی برای پشتیبانی از [[سرعت]] انتشار مورد نیاز جهت افزایش [[حجم]] را نخواهد داشت. به عبارت دیگر، با رشد یک سلول، کارایی آن کاهش می‌یابد. یکی از راه‌های کارآمدتر شدن، [[تقسیم سلولی]] است. راه دیگر، توسعه اندامک‌هایی است که وظایف خاصی را انجام می‌دهند. این سازگاری‌ها منجر به توسعه سلولهای پیچیده‌تری به نام سلولهای یوکاریوتی می‌شود. | |||
ارگانیسم‌های تک‌سلولی کوچک‌تر نسبت [[سطح]] به [[حجم]] بالایی دارند، که به آنها اجازه می‌دهد برای زنده ماندن به [[اکسیژن]] و موادی که به داخل یاخته منتشر می‌شوند (و ضایعات که به بیرون منتشر می‌شوند) تکیه کنند. هر چه نسبت سطح به حجم آنها بیشتر باشد، این فرآیند می‌تواند مؤثرتر باشد. [[حیوانات]] بزرگتر به اندام‌های تخصصی ([[ریه]] ها، [[کلیه]] ها، [[روده]] ها و غیره) نیاز دارند که به طور موثر سطح موجود برای فرآیندهای تبادلی را افزایش می‌دهد و یک سیستم گردشی برای جابجایی مواد و [[انرژی]] گرمایی بین سطح و [[هسته]] ارگانیسم است. | |||
== عملکرد سلول == | |||
عملکردهای سلولی شامل فرآیندهای اساسی زندگی مانند [[سنتز]] [[پروتئین]] و [[لیپید]] ([[چربی]])، [[تقسیم]] و تکثیر سلولی، تنفس، [[متابولیسم]]، انتقال [[یون]] و همچنین ارائه پشتیبانی ساختاری برای [[بافت|بافت]]<nowiki/>ها، محافظت از [[بدن]] در برابر [[بیماری]] یا آسیب و به عنوان موانع انتخابی برای عبور مواد مختلف به داخل و خارج از یاخته است. [[فیزیولوژی]] سلولی اصطلاحی است که گاهی اوقات برای توصیف مطالعه عملکردها و فرآیندهای سلولی استفاده می‌شود. عملکرد و وظایف سلول‌ها به شرح زیر است: | |||
=== پشتیبانی و ساختار === | |||
همانطور که یک کلاس درس از [[آجر]] ساخته شده است، هر موجودی از یاخته ساخته شده است. درحالیکه برخی از سلول‌ها مانند [[کلانشیم]] و [[اسکلرانشیم]] در گیاهان به طور خاص برای حمایت ساختاری در نظر گرفته شده‌اند، همه سلول‌ها به طور کلی پایه ساختاری همه ارگانیسم‌ها را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، [[پوست]] از تعدادی یاخته پوستی تشکیل شده است. گیاهان آوندی [[بافت]] خاصی به نام [[آوند چوبی]] را ایجاد کرده‌اند که از یاخته‌هایی ساخته شده است که پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کنند. | |||
=== تسهیل رشد از طریق [[میتوز]] === | |||
در موجودات پیچیده، [[بافت|بافت‌ها]] با تکثیر ساده سلول‌ها رشد می‌کنند. این امر از طریق فرآیند [[میتوز]] انجام می‌شود که در آن سلول والد تجزیه می‌شود و دو یاخته دختر مشابه آن را تشکیل می‌دهد. میتوز همچنین فرآیندی است که از طریق آن موجودات ساده‌تر تولید مثل می‌کنند و ارگانیسم‌های جدیدی را به وجود می‌آورند. | |||
=== اجازه حمل و نقل غیرفعال و فعال === | |||
سلول‌ها [[مواد مغذی]] را وارد می‌کنند تا در فرآیندهای شیمیایی مختلفی که در داخل آنها انجام می‌شود از آنها استفاده کنند. این فرآیندها مواد زائدی تولید می‌کنند که سلول باید از شر آنها خلاص شود. مولکول‌های کوچکی مانند [[اکسیژن]]، [[دی‌اکسیدکربن]] و [[اتانول]] از طریق فرآیند [[انتشار ساده]] از غشای سلول عبور می‌کنند. این فرایند با یک گرادیان غلظت در سراسر غشای سلولی تنظیم می‌شود که به عنوان حمل و نقل غیرفعال شناخته می‌شود. با این حال، مولکول‌های بزرگتر، مانند [[پروتئین|پروتئین]]<nowiki/>ها و [[پلی‌ساکارید]]<nowiki/>ها، از طریق فرآیند [[انتقال فعال]] حمل می‌شوند که در آن سلول از [[وزیکول|وزیکول]]<nowiki/>ها برای دفع یا جذب مولکول‌های بزرگتر استفاده میکند تا مواد به داخل و خارج سلول بروند. | |||
=== تولید [[انرژی]] === | |||
بقای یک موجود زنده به هزاران واکنش شیمیایی بستگی دارد که یاخته‌ها بی‌وقفه انجام می‌دهند. برای این واکنش‌ها، سلول‌ها به [[انرژی]] نیاز دارند. بیشتر گیاهان این انرژی را از طریق فرآیند [[فتوسنتز]] دریافت می‌کنند، درحالیکه [[حیوانات]] انرژی خود را از طریق مکانیزمی به نام تنفس دریافت می‌کنند. | |||
=== ایجاد واکنش‌های متابولیک === | |||
[[متابولیسم]] شامل تمام واکنش‌های شیمیایی است که در داخل یک [[ارگانیسم]] برای زنده نگه داشتن آن انجام می‌شود. این واکنش‌ها می‌توانند کاتابولیک یا آنابولیک باشند. فرآیند تولید انرژی از طریق تجزیه مولکول‌ها ([[گلوکز]]) به عنوان کاتابولیسم شناخته می‌شود. از طرف دیگر واکنش‌های آنابولیک از انرژی برای ساختن مواد بزرگتر از مواد ساده‌تر استفاده می‌کنند. | |||
=== کمک به تولید مثل === | |||
تولیدمثل برای بقای یک گونه حیاتی است. یک یاخته از طریق فرآیندهای [[میتوز]] (در موجودات تکامل‌یافته‌تر) و [[میوز]] به تولیدمثل کمک میکند. در میتوز یاخته‌ها به سادگی تقسیم می‌شوند تا سلولهای جدید تشکیل شوند. به آن تولیدمثل غیرجنسی می‌گویند. میوز در [[گامت|گامت]]<nowiki/>ها یا سلولهای تولیدمثلی رخ می‌دهد که در آن ترکیب شدن اطلاعات ژنتیکی وجود دارد. این امر سبب می‌شود که سلولهای دختری از نظر ژنتیکی با سلولهای مادر متفاوت باشند. میوز بخشی از تولید مثل جنسی است. | |||
تمام سلولهای [[بدن]] [[انسان]] یوکاریوتی هستند، به این معنی که آنها دارای یک [[هسته]] کاملاً مشخص بوده که توسط یک غشای هسته‌ای از [[سیتوپلاسم]] داخل یاخته جدا شده است. در سلولهای پروکاریوتی، مواد هسته‌ای آنها یا در سراسر یاخته پراکنده هستند یا در ناحیه‌ای شبیه به هسته جمع‌آوری شده‌اند، اما توسط غشای هسته‌ای تعریف نشده‌اند. موجودات پروکاریوتی شامل [[باکتری|باکتری]]<nowiki/>ها، [[ویروس]] ها و [[جلبک]] های [[سبز]] و [[آبی]] هستند. | |||
=== عملکرد مولکول‌های موجود در سلول === | |||
سلول‌ها، ترکیبات و مولکول‌هایی هستند که هر کدام در بخش‌های مختلف ساختاری و عملکردی نقش‌هایی را بر عهده دارند: | |||
* '''[[آب]]:''' آب ۶۰ تا ۹۰ درصد محتوای سلولی را تشکیل می‌دهد. این بخش مهمی از بسیاری از واکنش‌های متابولیک است؛ زیرا می‌تواند طیف گسترده‌ای از مواد را حل کند. | |||
* '''کربوهیدرات‌ها:''' [[کربوهیدرات]] ها ترکیباتی هستند که از اتم‌های [[کربن]]، [[اکسیژن]] و [[هیدروژن]] به وجود می‌آیند. آنها ۳ درصد از [[جرم]] خشک اکثر سلول‌ها را تشکیل می‌دهند. | |||
* لیپیدها (مواد چرب یا مومی): [[لیپید]] ها عمدتاً از [[کربن]] و [[هیدروژن]] تشکیل شده‌اند اما نمی‌توانند در [[آب]] حل شوند. آنها حدود ۴۰ درصد از [[جرم]] خشک یک سلول معمولی را تشکیل می‌دهند و در ذخیره [[انرژی]] طولانی‌مدت نقش دارند. | |||
* '''پروتئین‌ها''': [[پروتئین]] ها زنجیرهای از اسیدهای آمینه هستند که توسط پیوندهای پپتیدی به هم متصل می‌شوند. آنها ۵۰ تا ۶۰ درصد از جرم خشک یک یاخته را تشکیل می‌دهند. پروتئین‌ها دو وظیفه اصلی را در یک یاخته انجام می‌دهند: پشتیبانی ساختاری و [[سرعت]] بخشیدن به واکنش‌های شیمیایی. پروتئین‌هایی که به عنوان [[کاتالیزور]] در واکنش‌های شیمیایی درون سلول عمل می‌کنند، [[آنزیم]] نامیده می‌شوند. | |||
* یون‌ها: یون‌ها، اتم‌ها یا [[مولکول|مولکول‌هایی]] هستند که حامل بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند. مهم‌ترین یون‌ها در عملکرد سلولی عبارتند از [[سدیم]]، [[پتاسیم]]، [[کلرید]] و [[کلسیم]]. | |||
* اسیدهای نوکلئیک: این‌ها شامل DNA و RNA است. اسیدهای نوکلئیک برای تولید مثل سلولی و [[سنتز]] [[پروتئین]] ضروری هستند. | |||
== منشاء == | |||
محققان فرض می‌کنند که همه موجودات روی [[زمین]] امروز از یک سلول منشأ گرفته‌اند که حدود ۳/۵ تا ۳/۸ [[میلیارد]] [[سال]] پیش وجود داشته است. این یاخته اولیه احتمالاً کمی بیشتر از کیسه‌ای از [[مولکول|مولکول‌های]] آلی کوچک و مواد شبه RNA بود که هم عملکرد اطلاعاتی و هم عملکرد کاتالیزوری داشت. با گذشت زمان، مولکول DNA پایدارتر تکامل یافت تا عملکرد ذخیره‌سازی اطلاعات را بر عهده گیرد؛ درحالیکه [[پروتئین]] ها، با ساختارهای متنوع‌تر از اسیدهای نوکلئیک، عملکردهای کاتالیزوری را بر عهده گرفتند. | |||
دانشمندان بر این باورند که ظهور [[هسته|هسته]]<nowiki/>های منفرد و سایر اندامک‌ها نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در تکامل یاخته‌ها است. بیش از یک [[میلیارد]] سال پیش، برخی از سلول‌ها با بلعیدن اشیایی که در محیط مایعی که در آن وجود داشتند، شناور می‌شدند. سپس، طبق برخی از نظریه‌های تکامل سلولی، یکی از سلولهای یوکاریوتی اولیه، یک [[پروکاریوت]] را در خود فرو برد و این دو یاخته با هم یک رابطه همزیستی ایجاد کردند. به طور خاص، سلول بلعیده شده به عنوان یک [[اندامک]]، در سلول یوکاریوتی بزرگتر که آن را مصرف می‌کرد، شروع به کار کرد. [[کلروپلاست]] و [[میتوکندری]] که در سلولهای یوکاریوتی مدرن وجود دارند و هنوز [[ژنوم]] خود را حفظ می‌کنند، تصور می‌شود که به این شکل به وجود آمده‌اند. | |||
سلولهای پروکاریوتی نیز به تکامل خود ادامه داده‌اند. گونه‌های مختلف [[باکتری|باکتری]]<nowiki/>ها و آرکئاها با محیط‌های خاصی سازگار شده‌اند و این پروکاریوت‌ها نه تنها زنده می‌مانند، بلکه بدون اینکه مواد ژنتیکی خود را در محفظه خود داشته باشند، رشد می‌کنند. برای مثال، گونه‌های باکتریایی خاصی که در منافذ حرارتی در امتداد کف [[اقیانوس]] زندگی می‌کنند، می‌توانند دمای بالاتری را نسبت به سایر موجودات روی [[زمین]] تحمل کنند. | |||
== انواع سلول == | |||
انواع مختلفی از یاخته‌ها وجود دارد. به عنوان مثال، در [[بدن]] انسان سلولهای خونی، سلولهای [[پوست]]، سلولهای استخوانی و حتی باکتری‌ها وجود دارد. با این حال، همه سلول‌ها، چه از [[باکتری]]، چه [[انسان]] یا هر موجود دیگری، یکی از دو نوع کلی پروکاریوتی یا یوکاریوتی خواهند بود. در واقع، همه یاخته‌ها غیر از [[باکتری|باکتری]]<nowiki/>ها یک نوع و سلولهای باکتریایی نوع دیگر خواهند بود. همه چیز بستگی به این دارد که سلول چگونه DNA خود را ذخیره میکند. | |||
دو نوع یاخته وجود دارد: [[پروکاریوت|پروکاریوت]]<nowiki/>ها و [[یوکاریوت|یوکاریوت]]<nowiki/>ها. سلولهای پروکاریوتی معمولاً تک‌سلولی و کوچک‌تر از سلولهای یوکاریوتی هستند. سلولهای یوکاریوتی معمولاً در موجودات چندسلولی یافت می‌شوند، اما برخی از یوکاریوت‌های تک‌سلولی نیز وجود دارند. | |||
== سلول [[پروکاریوت|پروکاریوتی]] == | |||
پروکاریوت‌ها موجودات [[میکروسکوپ|میکروسکوپی]] هستند که [[هسته]] و اندامک‌های متصل به [[غشا]] ندارند. برخی از زیست‌شناسان سلولی اصطلاح «[[اندامک]]» را فقط برای توصیف ساختارهای متصل به غشا در نظر می‌گیرند، درحالی که سایر زیست‌شناسان سلولی اندامک‌ها را ساختارهای مجزایی تعریف می‌کنند که عملکرد تخصصی دارند. پروکاریوت‌ها [[ریبوزوم]] هایی دارند که توسط غشایی احاطه نشده‌اند، اما عملکرد ویژه‌ای دارند و بنابراین می‌توان آنها را اندامک در نظر گرفت. تمام عملکردهای متابولیکی که توسط یک [[پروکاریوت]] انجام می‌گیرد در [[غشای پلاسمایی]] یا [[سیتوزول]] انجام می‌شود. | |||
پروکاریوت‌ها کوچک‌ترین نوع سلول‌ها هستند که به طور متوسط ۲ تا ۵ [[میکرومتر]] [[قطر]] دارند. علی‌رغم اندازه کوچک آنها، در داخل هر یاخته ماشین‌آلات شیمیایی و بیوشیمیایی لازم برای رشد، تولیدمثل و کسب و استفاده از [[انرژی]] وجود دارد. ویژگی‌های مشترک سلولهای پروکاریوتی عبارتند از: | |||
* '''دیواره سلولی:''' همه پروکاریوت‌ها دارای [[دیواره سلولی]] هستند که پشتیبانی ساختاری را اضافه کرده، به عنوان یک مانع در برابر نیروهای خارجی عمل میکند و [[تاژک]] های شلاق مانند به آن متصل هستند. | |||
* '''غشای پلاسمایی:''' یک ساختار دولایه که داخل سلول را از فضای بیرونی جدا میکند. در [[غشای پلاسمایی]]، [[سیتوپلاسم]] توسط [[غشا]] به اندامک‌ها تقسیم نمی‌شود، فقدان این بخش‌بندی در سازماندهی مواد ژنتیکی نیز مشهود است. | |||
* [[ریبوزوم]] ها: ساختارهایی هستند که به علت فقدان [[غشا]] توسط برخی از زیست‌شناسان به عنوان [[اندامک]] در نظر گرفته نمی‌شوند. این ساختارها مسئول تولید [[پروتئین]] در سلول هستند. | |||
* '''ماده ژنتیکی (DNA یا RNA):''' سلولهای پروکاریوتی تنها حاوی یک تکه دایره‌ای از DNA کروموزومی هستند که در ناحیه‌ای به نام [[نوکلوئید]] ذخیره شده است. | |||
* '''کپسول (ممکن است وجود داشته باشد یا نداشته باشد):''' برخی از پروکاریوت‌ها یک لایه اضافی در خارج از دیواره سلولی خود به نام کپسول دارند که از یاخته در هنگام غرق شدن توسط ارگانیسم‌های دیگر محافظت کرده، به حفظ [[رطوبت]] کمک و به یاخته کمک میکند تا به سطوح و [[مواد مغذی]] بچسبد. | |||
* '''تاژک (ممکن است وجود داشته باشد یا نداشته باشد):''' وسیله حرکتی بسیاری از پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌های تک‌سلولی است. | |||
* '''پیلی (در برخی وجود دارد):''' پیلی ساختارهای [[مو]] مانندی بر روی سطح سلول هستند که به سلول‌ها یا سطوح [[باکتری]] های دیگر متصل می‌شوند. | |||
* عدم تقسیم‌بندی داخل سلولی | |||
* '''[[پلاسمید]] (در اغلب پروکاریوت‌ها وجود دارد):''' برخی از پروکاریوت‌ها همچنین دایره‌های کوچک‌تری از DNA به نام [[پلاسمید]] را حمل می‌کنند. پلاسمیدها از نظر فیزیکی جدا از DNA کروموزومی هستند و می‌توانند مستقل از آن تکثیر شوند. اطلاعات ژنتیکی روی پلاسمیدها بین سلول‌ها قابل انتقال است و به [[پروکاریوت]] ها اجازه می‌دهد تا توانایی‌هایی مانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را به اشتراک بگذارند. دانشمندان کشف کرده‌اند که پلاسمیدها به‌عنوان ابزار مهمی در آزمایشگاه‌های [[ژنتیک]] مولکولی و بیوتکنولوژی عمل می‌کنند، که معمولاً به دلیل توانایی آنها در تکثیر (نسخه‌های زیادی از یک [[ژن]] خاص) یا بیان ژن‌های خاص است. | |||
* '''تقسیم دوتایی:''' تولید مثل در یاخته‌های پروکاریوتی توسط شکافت دوتایی انجام می‌شود. این روند شامل رشد، بزرگ شدن و [[تقسیم]] است. | |||
پروکاریوت‌ها دارای مجموعه‌ای از ویژگی‌ها هستند که آنها را قادر می‌سازد در شرایط، محیط‌ها و منابع مختلف مقاومت کنند. برخی در غیاب [[اکسیژن]]، برخی در دماهای بسیار سرد یا گرم، و برخی در اعماق [[اقیانوس]] زندگی می‌کنند که تنها منبع آنها [[هیدروژن‌سولفید]] داغ است که از [[هسته]] [[زمین]] می‌جوشد. | |||
=== انواع سلول پروکاریوتی === | |||
در سال ۱۹۷۷، [[کارل ووز]] پیشنهاد کرد که پروکاریوت‌ها را به یوباکترها (باکتری‌ها) و آرکی‌باکترها (آرکئاها) تقسیم کنند؛ زیرا تفاوت‌های عمده در ساختار و [[ژنتیک]] بین دو گروه از موجودات وجود دارد. در ابتدا تصور می‌شد که آرکئاها شرایط افراطی زندگی را ترجیح می‌دهند و فقط در شرایط نامناسبی مانند [[دما]]، pH و تشعشع شدید زندگی می‌کنند، اما سپس در همه انواع زیستگاه‌ها یافت شده‌اند. | |||
==== یوباکترها یا [[باکتری]] ها ==== | |||
یوباکترها میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی هستند که تقریباً در همه جای [[زمین]] یافت می‌شوند و از نظر شکل و ساختار بسیار متنوع هستند. حدود (۱۰۳۰) [[باکتری]] در بسیاری از اکوسیستم‌های مختلف روی [[زمین]] (از جمله در [[بدن]] [[انسان]]) زندگی می‌کنند. در [[روده]] انسان تعداد باکتری‌ها ده برابر از سلولهای انسانی بیشتر است. دیواره سلولی برخی از باکتری‌ها حاوی [[پپتیدوگلیکان]] است، مولکولی که از قندها و اسیدهای آمینه ساخته شده است که به [[دیواره سلولی]] ساختار می‌دهد و در برخی از باکتری‌ها ضخیم‌تر از بقیه است. | |||
==== [[آرکی باکتر]]<nowiki/>ها یا آرکئاها ==== | |||
[[آرکئا]] از نظر اندازه و شکل شبیه باکتری‌ها بوده و همچنین تک‌یاخته‌ای هستند. برخی از آرکئاها در محیط‌های شدید مانند چشمه‌های آب گرم یافت می‌شوند، اما می‌توان آنها را در مکان‌های مختلفی مانند [[خاک]]، اقیانوس‌ها، زمین‌های باتلاقی و درون سایر [[موجودات]] از جمله [[انسان]] یافت. | |||
== سلول یوکاریوتی == | |||
یوکاریوت موجودی است که سلولهای آن به وسیله غشاهای داخلی و اسکلت سلولی به ساختارهای پیچیده‌ای سازماندهی شده‌اند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. مشخص‌ترین ساختار یوکاریوتی که به غشا متصل بوده، هسته است. این ویژگی به آنها نام آنها (یوکاریوت) را می‌دهد که از یونانی می‌آید و به معنای «هسته واقعی» است. هسته اندامک محصور در غشا است که حاوی DNA است. DNA یوکاریوتی در یک یا چند مولکول خطی به نام کروموزوم سازماندهی شده است. برخی از یوکاریوت‌ها تک‌سلولی هستند، اما بسیاری از آنها چندسلولی هستند. یوکاریوت‌ها شامل تمام آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان و حیوانات می‌شوند. | |||
سلولهای یوکاریوتی علاوه بر داشتن غشای پلاسمایی، سیتوپلاسم، هسته و ریبوزوم، حاوی اندامک‌های متصل به غشا نیز هستند. هر اندامک در یوکاریوت عملکرد مجزایی دارد. سلولهای یوکاریوتی به دلیل سطح پیچیده سازماندهی خود، می‌توانند عملکردهای بسیار بیشتری نسبت به سلولهای پروکاریوتی انجام دهند. برخی از سلولهای یوکاریوتی مانند سلولهای گیاهی و قارچ‌ها دارای دیواره سلولی بوده که سلولهای جانوری از داشتن آن محروم هستند. در ادامه اندامک‌های یاخته یوکاریوتی و عملکردهای آنها را بررسی می‌کنیم. | |||
=== [[اندامک]]<nowiki/>های سلول یوکاریوتی === | |||
یوکاریوت‌ها تقریباً ۱۰ برابر اندازه یک پروکاریوت هستند و حجم آنها می‌تواند تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر باشد. تفاوت عمده و بسیار مهم بین پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها این است که سلولهای یوکاریوتی دارای بخش‌های محدود به غشا هستند که در آنها فعالیت‌های متابولیکی خاصی انجام می‌شود. همچنین دارای ساختارهای تخصصی کوچکی به نام اندامک هستند که به انجام وظایف خاصی اختصاص داده شده‌اند. در ادامه اندامک‌های سلولی یوکاریوتی را بررسی کرده‌ایم. | |||
==== [[غشای پلاسمایی]] ==== | |||
پوشش خارجی سلول یوکاریوتی غشای پلاسمایی نامیده می‌شود. این غشا برای جداسازی و محافظت از یک یاخته از محیط اطرافش عمل میکند و از یک لایه دوگانه فسفولیپیدی و پروتئین، ساخته شده است. در داخل این غشا انواع مولکول‌های دیگر قرار گرفته‌اند که به عنوان کانال و پمپ عمل می‌کنند و مولکول‌های مختلف را به داخل و خارج سلول منتقل می‌کنند. نوعی غشای پلاسمایی نیز در پروکاریوت‌ها یافت می‌شود، اما در این ارگانیسم معمولاً به عنوان غشای سلولی شناخته می‌شود. | |||
==== [[اسکلت سلولی]] ==== | |||
اسکلت سلولی یک جزء سلولی مهم، پیچیده و پویا است و برای سازماندهی و حفظ شکل سلول عمل میکند. این بخش اندامک‌ها را در جای خود محکم میکند. در طول اندوسیتوز (جذب مواد خارجی توسط سلول) کمک میکند و بخش‌هایی از یاخته را در فرآیندهای رشد و تحرک حرکت می‌دهد. تعداد زیادی پروتئین مرتبط با اسکلت سلولی وجود دارد که هر کدام ساختار سلول را با هدایت، بسته‌بندی و تراز کردن رشته‌ها کنترل می‌کنند. | |||
==== [[سیتوپلاسم]] ==== | |||
در داخل سلول یک فضای بزرگ پر از مایع به نام سیتوپلاسم وجود دارد که بخش فاقد اندامک در آن سیتوزول نامیده می‌شود. در پروکاریوت‌ها، این فضا نسبتاً عاری از محفظه است. در یوکاریوت‌ها، سیتوزول «سوپی» است که تمام اندامک‌های سلول در آن قرار دارند و در واقع مجموع سیتوزول و اندامک‌ها سیتوپلاسم نامیده می‌شود. همچنین خانه اسکلت سلولی است. سیتوزول حاوی مواد مغذی محلول است، به تجزیه مواد زائد کمک میکند و مواد را در اطراف سلول حرکت می‌دهد. هسته اغلب با تغییر شکل سیتوپلاسم در حین حرکت جریان دارد. سیتوپلاسم همچنین حاوی املاح زیادی است و رسانای عالی الکتریسیته است و محیط مناسبی را برای مکانیک سلول ایجاد میکند. عملکرد سیتوپلاسم و اندامک‌هایی که در آن قرار دارند برای بقای یاخته حیاتی هستند. | |||
==== مواد ژنتیکی ==== | |||
دو نوع مختلف ماده ژنتیکی وجود دارد: اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA). بیشتر ارگانیسم‌ها از DNA ساخته شده‌اند، اما تعداد کمی از ویروس‌ها دارای RNA به عنوان ماده ژنتیکی خود هستند. اطلاعات بیولوژیکی موجود در یک موجود زنده در توالی DNA یا RNA آن رمزگذاری می‌شود. ماده ژنتیکی یوکاریوتی پیچیده‌تر است و در واحدهایی به نام ژن قرار دارد. | |||
==== [[هسته]] ==== | |||
مرکز سلولی است. هسته بارزترین اندامک موجود در یک یاخته یوکاریوتی است. کروموزوم‌های سلولی را در خود جای می‌دهد و مکانی است که تقریباً تمام تکثیر DNA و سنتز RNA در آن اتفاق می‌افتد. هسته به شکل کروی است و توسط غشایی به نام پوشش هسته از سیتوپلاسم جدا می‌شود. پوشش هسته‌ای DNA سلول را از مولکول‌های مختلفی که می‌تواند به طور تصادفی به ساختار آن آسیب برساند یا در پردازش آن اختلال ایجاد کند، جدا کرده و از آن محافظت میکند. | |||
==== [[ریبوزوم]] ==== | |||
ماشین تولید پروتئین است. ریبوزوم‌ها هم در پروکاریوت‌ها و هم در یوکاریوت‌ها یافت می‌شوند. ریبوزوم مجموعه بزرگی است که از مولکول‌های زیادی از جمله RNA و پروتئین‌ها تشکیل شده است و مسئول پردازش دستورالعمل‌های ژنتیکی حامل mRNA است. سنتز پروتئین برای همه سلول‌ها بسیار مهم است و بنابراین تعداد زیادی ریبوزوم گاهی صدها یا حتی هزاران عدد از آن در سراسر سلول یافت می‌شود. ریبوزوم‌ها آزادانه در سیتوپلاسم شناور هستند یا گاهی به اندامک دیگری به نام شبکه آندوپلاسمی متصل می‌شوند. | |||
==== [[میتوکندری]] ==== | |||
ماشین انرژی سلول است. میتوکندری‌ها اندامک‌های خودتکثیری هستند که در تعداد، شکل‌ها و اندازه‌های مختلف در سیتوپلاسم تمام سلولهای یوکاریوتی وجود دارند. میتوکندری‌ها حاوی ژنوم خاص خود هستند که از ژنوم هسته‌ای یک یاخته جدا و متمایز است. میتوکندری‌ها دارای دو سیستم غشایی مجزا هستند که توسط یک فضا از هم جدا شده‌اند: غشای خارجی که کل اندامک را احاطه کرده است و غشای داخلی، که در چین‌هایی که به سمت داخل فرو رفته‌اند، پرتاب می‌شود. به این چین‌های درونی کریستا می‌گویند. | |||
تعداد و شکل کریستاها در میتوکندری بسته به بافت و ارگانیسمی که در آن یافت می‌شوند متفاوت است و باعث افزایش سطح غشا می‌شود. میتوکندری نقش مهمی در تولید انرژی در سلول یوکاریوتی دارد و این فرآیند شامل تعدادی مسیر پیچیده است. آنها نیروگاه‌های یاخته هستند. | |||
==== [[شبکه آندوپلاسمی]] و [[دستگاه گلژی]] ==== | |||
این اندامک‌ها مدیران ماکرومولکولی سلول هستند. شبکه آندوپلاسمی (ER) در مقایسه با مولکول‌هایی که آزادانه در سیتوپلاسم شناور هستند، شبکه انتقال مولکول‌هایی است که برای تغییرات خاص و مقاصد خاص هدف قرار می‌گیرند. شبکه آندوپلاسمی دو شکل دارد: شبکه آندوپلاسمی خشن و شبکه آندوپلاسمی صاف. شبکه آندوپلاسمی زبر به این دلیل چنین نام‌گذاری می‌شود که ریبوزوم‌هایی به سطح بیرونی آن چسبیده است، درحالیکه شبکه آندوپلاسمی صاف اینطور نیست. شبکه آندوپلاسمی صاف به عنوان گیرنده پروتئین‌های سنتز شده در ER خشن عمل میکند. | |||
پروتئین‌هایی که قرار است صادر شوند برای پردازش بیشتر، بسته‌بندی و حمل و نقل به دیگر مکان‌های سلولی به دستگاه گلژی منتقل می‌شوند که گاهی اوقات دستگاه گلژی، به صورت جسم گلژی یا مجموعه گلژی نام‌گذاری می‌شود. | |||
==== [[لیزوزوم]] ها و پراکسی زوم ها ==== | |||
این اندامک‌ها سیستم گوارش سلولی هستند. لیزوزوم‌ها و پراکسی‌زوم‌ها اغلب به عنوان سیستم دفع زباله یک یاخته شناخته می‌شوند. هر دو اندامک تا حدودی کروی هستند، توسط یک غشا محدود می‌شوند و سرشار از آنزیم‌های گوارشی و پروتئین‌های طبیعی هستند که فرآیندهای بیوشیمیایی را سرعت می‌بخشند. به عنوان مثال، لیزوزوم‌ها می‌توانند حاوی بیش از ۳۶ آنزیم برای تجزیه پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و قندهای خاصی به نام پلی‌ساکارید باشند. در اینجا می‌توانیم اهمیت تقسیم‌بندی‌های داخلی سلول یوکاریوتی را ببینیم. سلول نمی‌تواند چنین آنزیم‌های مخربی را در خود جای دهد اگر در یک سیستم متصل به غشا وجود نداشته باشند. | |||
==== [[کلروپلاست]] ==== | |||
کلروپلاست‌ها اندامک‌های سلولی گیاهی هستند که حاوی کلروفیل و آنزیم‌های مورد نیاز برای فتوسنتز، سنتز وابسته به نور کربوهیدرات‌ها از دی‌اکسیدکربن (CO2) و آب (H2O) هستند. اکسیژن (O2) محصول فرآیند فتوسنتز است و در جو آزاد می‌شود. کلروپلاست‌ها اندامک‌های بزرگی هستند که توسط یک غشای دوگانه محدود شده و حاوی DNA هستند. بر خلاف غشای دوگانه میتوکندری، غشای داخلی کلروپلاست چین‌خورده نیست. به طور مشخص جدا از غشای دوگانه، یک سیستم غشایی داخلی متشکل از کیسه‌های مسطح به نام تیلاکوئیدها قرار دارد. فضای بین تیلاکوئید و غشای خارجی استروما نامیده می‌شود. | |||
استروما حاوی DNA کلروپلاست و همچنین اجزای ماشین سنتز پروتئین خاص برای کلروپلاست، یعنی ریبوزوم‌ها، tRNAها و پروتئین‌ها و آنزیم‌های خاص است. بیشتر اجزای فتوسنتز در تیلاکوئیدها قرار دارند. غشاهای تیلاکوئید به صورت پشته‌هایی به نام گرانا سازماندهی شده‌اند. قسمت داخلی تیلاکوئید لومن است. | |||
==== [[سانتریول]] ها ==== | |||
سانتریول‌ها در یاخته نزدیک هسته یافت می‌شوند. سانتریول‌ها شکل استوانه‌ای دارند و در الگوی ۹ و ۳ تشکیل شده‌اند، الگوی آن شامل ریزلوله‌هایی است که سانتریول را تشکیل می‌دهند و در زوایای قائم به صورت سه‌تایی یافت می‌شوند. سانتریول‌ها خود را در طول تقسیم سلولی سازماندهی و تکثیر می‌کنند. | |||
==== [[واکوئل]] ==== | |||
واکوئل‌ها معمولاً در سلولهای گیاهی یافت می‌شوند اما در برخی از انواع پروکاریوتی و در اندازه‌های کوچک‌تر در سایر سلولهای یوکاریوتی نیز ممکن است یافت شوند. واکوئل دارای یک سد مونوپلاست بوده که حاوی مایعات آن است. واکوئل‌ها طیف وسیعی از مسئولیت‌ها از جمله صادرات زباله، سم‌زدایی و ذخیره‌سازی مواد مغذی و غیره را بر عهده دارند. | |||
=== انواع سلول [[یوکاریوت|یوکاریوتی]] === | |||
انواع مختلفی از سلولهای یوکاریوتی وجود دارد، اگرچه حیوانات و گیاهان آشناترین یوکاریوت‌ها هستند و بنابراین نقطه شروع عالی برای درک ساختار یوکاریوتی فراهم می‌کنند. با این حال، قارچ‌ها و بسیاری از پروتیست‌ها (آغازیان) تفاوت‌های اساسی دارند. در ادامه انواع یوکاریوت‌ها (سلولهای یوکاریوتی) را بررسی کرده‌ایم. | |||
==== سلول جانوری ==== | |||
همه جانوران یوکاریوتی هستند. سلولهای حیوانی از سلولهای دیگر یوکاریوت‌ها، به ویژه گیاهان، متمایز هستند، زیرا فاقد دیواره سلولی و کلروپلاست بوده و واکوئل‌های کوچک‌تری دارند. به دلیل عدم وجود دیواره سلولی، سلولهای جانوری می‌توانند به اشکال مختلف تبدیل شوند. یک سلول فاگوسیتی حتی می‌تواند ساختارهای دیگر را نیز در بر بگیرد. | |||
==== سلول گیاهی ==== | |||
سلولهای گیاهی با سلولهای سایر موجودات یوکاریوتی کاملاً متفاوت هستند. ویژگی‌های متمایز آنها شامل موارد زیر هستند: | |||
یک واکوئل مرکزی بزرگ (محصورشده توسط یک غشا به نام تونوپلاست) دارند، که تورژسانس سلول را حفظ میکند و حرکت مولکول‌ها را بین سیتوزول و شیره گیاهی کنترل میکند. | |||
دیواره سلولی اولیه حاوی سلولز دارند. همی‌سلولز و پکتین، که توسط پروتوپلاست در قسمت بیرونی غشای سلولی رسوب کرده است. این با دیواره سلولی قارچ‌ها که حاوی کیتین بوده و پوشش سلولی پروکاریوت‌ها که در آن پپتیدوگلیکان‌ها مولکول‌های ساختاری اصلی هستند در تضاد است. | |||
دارای پلاسمودسماتا هستند، این بخش‌ها منافذی در دیواره سلولی هستند که سلولهای مجاور را به هم متصل می‌کنند و به سلولهای گیاهی اجازه می‌دهند با سلولهای مجاور ارتباط برقرار کنند. حیوانات یک سیستم متفاوت اما از نظر عملکرد مشابه از اتصالات شکاف‌دار بین سلولهای مجاور دارند. | |||
حاوی پلاستیدها هستند. به ویژه کلروپلاست‌ها، اندامک‌هایی بوده که حاوی کلروفیل هستند، این رنگدانه به گیاهان رنگ سبز داده و در فتوسنتز آنها نقش دارد. | |||
مخروطیان (Pinophyta) و گیاهان گلدار (Angiospermae) فاقد تاژک‌ها و سانتریول‌هایی هستند که در سلولهای حیوانی وجود دارد. | |||
==== سلول قارچی ==== | |||
سلولهای قارچ‌ها از بسیاری جهات شبیه سلولهای حیوانی هستند، به استثنای موارد زیر: | |||
دیواره سلولی آنها حاوی کیتین است. | |||
بین سلولهای قارچی فضای کمتری وجود دارد. هیف‌های قارچ‌های پیشرفته‌تر دارای پارتیشن‌های متخلخلی به نام سپتا هستند که اجازه عبور سیتوپلاسم، اندامک‌ها و گاهی اوقات هسته‌ها را می‌دهند این قارچ‌ها به عنوان کوئنوسیتیک توصیف می‌شوند. قارچ‌های ابتدای‌تر دارای سپتوم‌های کمی بوده یا فاقد آن هستند. | |||
فقط ابتدایی‌ترین قارچ‌ها یعنی کیتریدها، دارای تاژک هستند. | |||
==== [[آغازیان]] ==== | |||
آغازیان یا پروتیست‌ها مجموعه متنوعی از موجودات هستند که در گروه‌های حیوانی، گیاهی، باکتریایی یا قارچی قرار نمی‌گیرند. آغازیان جزو یوکاریوت محسوب می‌شوند زیرا دارای یک هسته و سایر اندامک‌های متصل به غشا هستند (ساختارهایی که کار خاصی را انجام می‌دهند). قبلا، موجودات ساده مانند آمیب و جلبک‌های تک‌یاخته‌ای با هم در یک گروه‌بندی طبقه‌بندی می‌شدند که همگی آغازیان نام می‌گرفتند. با این حال، پیدایش اطلاعات ژنتیکی بهتر از آن زمان به درک روشن‌تری از روابط تکاملی در میان گروه‌های مختلف پروتیست‌ها منجر شد و این سیستم طبقه‌بندی از بین رفت. | |||
مانند تمام یاخته‌های یوکاریوتی، آغازیان دارای یک بخش مرکزی مشخص به نام هسته هستند که مواد ژنتیکی آنها را در خود جای داده است. آنها همچنین دارای ماشین‌آلات سلولی تخصصی به نام اندامک هستند که عملکردهای مشخصی را در داخل یاخته انجام می‌دهند. | |||
== انواع سلولهای جانوری == | |||
جانوران موجوداتی چندسلولی هستند و بدن آنها از چندین سلول (حدود تریلیون‌ها سلول) تشکیل شده است. گروهی از سلول‌ها که عملکرد خاصی را انجام می‌دهند بافت نامیده می‌شود. سلولهای حیوانی در یک بافت ممکن است از طریق اتصالات سلولی نگه داشته شوند، انواع آنها شامل اتصالات محکم، اتصالات شکاف‌دار و دسموزوم‌ها است. بدن حیوان دارای چندین نوع سلول بوده که نمونه‌هایی از انواع سلولهای جانوری رایج عبارتند از سلولهای پوست، سلولهای ماهیچه‌ای، سلولهای خونی، سلولهای چربی، سلولهای عصبی، سلولهای جنسی و سلولهای بنیادی. در ادامه انواع سلولهای جانوری را معرفی می‌کنیم. | |||
=== سلولهای [[پوست|پوستی]] === | |||
سلولهای پوست حیوانات عمدتاً از کراتینوسیت‌ها و ملانوسیت‌ها (سیت به معنای سلول) تشکیل شده است. کراتینوسیت‌ها حدود ۹۰ درصد از تمام سلولهای پوست را تشکیل می‌دهند و پروتئینی به نام «کراتین» تولید می‌کنند. کراتین موجود در سلولهای پوست کمک میکند تا پوست به یک لایه محافظ موثر برای بدن تبدیل شود. کراتین باعث ایجاد مو و ناخن نیز می‌شود. ملانوسیت‌ها دومین نوع اصلی سلولهای پوستی هستند. آنها ترکیبی به نام «ملانین» تولید می‌کنند که به پوست رنگ می‌دهد. | |||
ملانوسیت‌ها در زیر کراتینوسیت‌ها در لایه پایینی سلولهای پوست قرار می‌گیرند و ملانین تولید شده توسط آنها به لایه‌های سطحی سلول‌ها منتقل می‌شود. هر چه فعالیت ملانوسیت‌ها و تولید ملانین در پوست شما بیشتر باشد، پوست تیره‌تر است. | |||
=== سلولهای [[عصب|عصبی]] === | |||
سلولهای عصبی که نورون‌ها نیز نامیده می‌شوند، سلولهای اصلی سیستم عصبی هستند. مغز انسان به تنهایی حدود ۱۰۰ میلیارد سلول عصبی دارد. آنها حامل پیام سلولهای جانوری هستند و سیگنال‌ها را با استفاده از دندریت‌ها و آکسون‌ها ارسال و دریافت می‌کنند. دندریت‌ها و آکسون‌ها پسوندهای سلولی هستند که به ترتیب سیگنال‌های ورودی به سلول را دریافت و سیگنال‌های خروجی از سلول را صادر می‌کنند. در ادامه انواع سلولهای عصبی را معرفی کرده‌ایم. | |||
==== [[نورون|نورون]]<nowiki/>ها ==== | |||
نورون‌ها مسئول حس کردن تغییرات در محیط خود و برقراری ارتباط با نورون‌های دیگر از طریق سیگنال‌های الکتروشیمیایی هستند. نورون‌ها شامل بخش‌های مختلفی هستند که آنها را توضیح داده‌ایم. | |||
جسم سلولی یا سوما: این بخش شامل هسته و اندامک‌های درون‌سلولی نورون (مانند میتوکندری و دستگاه گلژی) است. مرکز متابولیسم عصبی است. | |||
دندریت: این زائده‌ها از جسم سلولی منشأ می‌گیرند و به سمت بیرون گسترش می‌یابند. آنها سیگنال‌های دریافتی از سایر نورون‌ها را به سوما منتقل می‌کنند. | |||
آکسون: از سوما، به‌ویژه از ناحیه‌ای به نام برآمدگی آکسون، جایی که پتانسیل‌های عمل آغاز می‌شود، نشات می‌گیرد. پتانسیل‌های عمل در امتداد آکسون به پایانه آکسون هدایت می‌شوند. | |||
سلولهای شوان: این‌ها آکسون را با غلاف میلین عایق می‌کنند که انتقال سریع پتانسیل‌های عمل در امتداد آکسون را تسهیل میکند. | |||
پایانه آکسون: شاخه‌های آکسون هستند که انتهای آکسون را تشکیل می‌دهند، با سایر نورون‌ها ارتباط سیناپسی برقرار می‌کنند. | |||
==== سلولهای [[نوروگلیا]] ==== | |||
سلولهای گلیال برای حمایت، تغذیه، عایق‌بندی نورون‌ها و حذف مواد زائد متابولیسم کار می‌کنند. در ادامه به تعریف این یاخته‌ها می‌پردازیم. | |||
آستروسیت‌ها: آستروسیت‌ها سلولهای گلیال ستاره‌ای شکل در مغز و نخاع هستند که بین ۲۰ تا ۴۰ درصد از کل سلولهای گلیال را تشکیل می‌دهند. | |||
الیگودندروسیت‌ها: این یاخته‌ها وظیفه عایق‌بندی آکسون‌ها در سیستم عصبی مرکزی را بر عهده دارند. آنها این عملکرد را با تولید یک غلاف میلین انجام می‌دهند که اطراف بخشی از آکسون را می‌پوشاند. یک الیگودندروسیت منفرد ظرفیت میلین‌دار کردن تا ۵۰ بخش آکسون را دارد. آنها معادل یاخته‌های شوان در سیستم عصبی محیطی هستند. | |||
میکروگلیاها: سلولهای میکروگلیال بین ۱۰ تا ۱۵ درصد از سلولهای مغز را تشکیل می‌دهند و منشا مزودرمی دارند، بر خلاف سایر سلولهای گلیال که منشا اکتودرمی دارند. | |||
سلولهای اپاندیمال: اپاندیم پوشش نازکی از سیستم بطنی مغز و نخاع است. این پوشش از یاخته‌های اپاندیمی تشکیل شده است که غشای پایه آنها به آستروسیت‌ها متصل است. | |||
=== سلولهای [[عضله|عضلانی]] === | |||
میوسیت‌ها، فیبرهای عضلانی یا سلولهای عضلانی سلولهای لوله‌ای بلندی هستند که مسئول حرکت اندام‌ها و ارگان‌های بدن هستند. سلولهای عضلانی می‌توانند سلولهای ماهیچه‌ای اسکلتی، سلولهای ماهیچه‌ای قلب یا سلولهای ماهیچه صاف باشند. سلولهای ماهیچه‌ای اسکلتی رایج‌ترین نوع سلولهای ماهیچه‌ای بوده و مسئول انجام حرکات عمومی و آگاهانه بدن هستند. یاخته‌های ماهیچه‌ای قلب با تولید تکانه‌های الکتریکی انقباضات قلب را کنترل می‌کنند و سلولهای ماهیچه صاف حرکات ناخودآگاه بافت‌هایی مانند رگ‌های خونی، رحم و معده را کنترل می‌کنند. | |||
=== سلولهای [[خون|خونی]] === | |||
یاخته‌های خونی را می‌توان به گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید تقسیم کرد. گلبول‌های قرمز حدود ۹۹/۹ درصد از کل یاخته‌های خونی را تشکیل می‌دهند و مسئول رساندن اکسیژن از ریه‌ها به بقیه بدن هستند. گلبول‌های قرمز تنها یاخته‌های جانوری هستند که هسته ندارند. گلبول‌های سفید بخشی حیاتی از سیستم ایمنی حیوانات هستند و با از بین بردن باکتری‌های مضر و سایر ترکیبات به مبارزه با عفونت‌ها کمک می‌کنند. | |||
=== سلولهای [[چربی]] === | |||
سلولهای چربی که به عنوان چربی یا لیپوسیت نیز شناخته می‌شوند، به عنوان چربی ذخیره‌ای و سایر چربی‌ها به عنوان ذخایر انرژی استفاده می‌شوند. دو نوع سلول چربی رایج در حیوانات وجود دارد. سلولهای چربی سفید و سلولهای چربی قهوه‌ای. تفاوت اصلی بین این دو نوع سلول در نحوه ذخیره لیپیدها است. سلولهای چربی سفید یک قطره چربی بزرگ دارند درحالیکه در سلولهای چربی قهوه‌ای قطرات چربی متعدد و کوچک‌تری در سلول پخش می‌شوند. | |||
== انواع سلولهای [[گیاه|گیاهی]] == | |||
یاخته‌های گیاهی بلوک‌های ساختمانی اساسی زندگی گیاهی هستند که تمام فرآیندهای مورد نیاز برای بقا را انجام می‌دهند. فتوسنتز فرآیند تبدیل انرژی نور، دی اکسیدکربن و آب به غذا است و در کلروپلاست‌های سلولی رخ می‌دهد. در زیر چند نمونه از سلولهای گیاهی تخصصی آورده شده است: | |||
سلولهای کلانشیمی: سلولهای کلانشیمی از سلولهای زنده دراز با دیواره‌های ضخیم اصلی نامنظم تشکیل شده‌اند. آنها می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و مانند گیاهان رشد کنند. واقعیت این است که کلانشیم بسیار الاستیک است، یعنی یاخته‌ها می‌توانند کشیده شوند و بنابراین به رشد بیشتر اندام‌ها پاسخ دهند که یک ویژگی مهم در گیاهان است. | |||
سلولهای اسکلرانشیمی: سلولهای اسکلرانشیم سفت‌تر هستند. آنها سلولهای نگه‌دارنده اولیه در مناطق گیاهی هستند که رشدشان متوقف شده است. سلولهای اسکلرانشیم بالغ اغلب سلولهای مرده با دیواره‌های ثانویه ضخیم هستند. آنها همچنین دارای محتوای سلولز بالایی (۶۰ تا ۸۰ درصد) هستند و هدف آنها حمایت ساختاری از گیاهان است. | |||
سلولهای پارانشیمی: بافت‌های زمینی ساده و دائمی که اکثر بافت‌های گیاهی را تشکیل می‌دهند، مانند اجزای نرم برگ‌ها، پالپ میوه و سایر اندام‌های گیاهی، به عنوان پارانشیم شناخته می‌شوند. آنها در برگ‌ها وجود دارند و فتوسنتز، تنفس سلولی و فرآیندهای متابولیکی را انجام می‌دهند. این یاخته‌ها همچنین مواد شیمیایی مانند کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها را ذخیره می‌کنند و به بهبود گیاهان کمک می‌کنند. | |||
سلولهای آوند چوبی: این بافت به انتقال مواد شیمیایی محلول و آب در سرتاسر گیاه کمک میکند. تراکئیدها، لوله‌های غربالی، پارانشیم آوند چوبی و الیاف آوند چوبی نمونه‌هایی از اجزای آوند چوبی هستند. آوند چوبی آب و مواد معدنی محلول را از ریشه به برگ‌های گیاه منتقل میکند. | |||
سلولهای آبکش: مواد مغذی تولیدشده توسط فتوسنتز را به تمام قسمت‌های گیاه می‌رساند. قندها و اسیدهای آمینه محلول در آب توسط سلولهای آبکش منتقل می‌شوند. آبکش غذا را از برگ‌ها به ریشه‌ها منتقل میکند. | |||
== [[چرخه سلولی]] == | |||
چرخه سلولی مربوط به توالی رشد و تقسیم یک سلول است. در اصل، چرخه سلولی شامل تکثیر DNA از طریق همانندسازی آن است و این منجر به تقسیم سلول والد می‌شود و دو سلول دختر به دست می‌آید. این فرآیندها برای رشد، تکثیر و تقسیم سلولی ضروری هستند. در یوکاریوت‌ها، چرخه سلولی از مجموعه‌ای از رویدادهای بیولوژیکی به نام فاز استراحت، بین فاز، تقسیم سلولی تشکیل شده است. در طول مرحله استراحت، سلول در حالت غیرفعال است. اینترفاز مرحله‌ای از چرخه سلولی است که در آن سلول بعداً از لحاظ اندازه رشد میکند، DNA آن تکثیر می‌شود و یک کپی از DNA سلول می‌سازد تا برای تقسیم سلولی بعدی آماده شود. فاز اینترفاز از سه مرحله G1، S فاز و G2 تشکیل شده است. مرحله نهایی تقسیم سلولی است. | |||
== [[تقسیم سلول]] == | |||
تقسیم سلولی فرآیندی است که در آن یک سلول والد تقسیم می‌شود و دو یا چند سلول دختر ایجاد میکند. این یک فرآیند سلولی حیاتی است زیرا رشد، ترمیم و تولیدمثل را امکان‌پذیر میکند. در یوکاریوت‌ها، تقسیم سلولی ممکن است به شکل میتوز یا میوز باشد. در میتوز، نتیجه دو سلول ژنتیکی یکسان است. در میوز، نتیجه چهار سلول ژنتیکی غیر یکسان است. | |||
[[رده:چرخه سلولی]] | |||
[[رده:زیست‌شناسی سلولی]] | |||
نسخهٔ کنونی تا ۱۰ اکتبر ۲۰۲۴، ساعت ۱۵:۴۷
سلول واحد اساسی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی همه موجودات زنده است. سلول (یاخته) کوچک‌ترین واحد حیات است. انواع یاخته‌ها در بدن موجودات مختلف وظایف متعددی را بر عهده دارند و به مرور سازگاری‌های مناسبی پیدا کرده‌اند.
تک‌سلولی و پرسلولی
سلول‌ها ممکن است به عنوان اساس توصیف ارگانیسم‌ها به عنوان تک‌سلولی یا چندسلولی استفاده شوند.
موجودات تک‌سلولی آن‌هایی هستند که فقط یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به پروکاریوت‌ها و آغازیان اشاره کرد.
موجودات چندسلولی آن‌هایی هستند که بیش از یک سلول دارند. به عنوان مثال می‌توان به گیاهان و حیوانات اشاره کرد.
سلولهای یک ارگانیسم چند سلولی ممکن است ویژگی‌ها و عملکردهای مشترکی داشته باشند. این سلول‌ها که به عنوان یک واحد عمل می‌کنند، بافت را می‌سازند. انواع اساسی بافت‌ها در حیوانات عبارتند از: بافت پوششی (یا اپیتلیوم)، بافت عصبی، بافت همبند، بافت ماهیچه‌ای و بافت عروقی.
در گیاهان، انواع مختلف بافت عبارتند از: بافت‌های جنینی یا مریستمی (مانند مریستم آپیکال و کامبیوم)، بافت‌های دائمی (مانند اپیدرم، چوب پنبه، تریکوم)، و بافت‌های زایشی (یعنی بافت‌های اسپورزا). بافت‌هایی که برای انجام مجموعه خاصی از عملکردها به صورت هماهنگ کار می‌کنند یک اندام بیولوژیکی را تشکیل می‌دهند.
ساختار
سلول ها تا حدودی به عنوان واحدهای اساسی حیات در نظر گرفته می‌شوند؛ زیرا در واحدهای مجزا و به راحتی قابل تشخیص هستند. این تعریف به این دلیل است که همه یاخته‌ها توسط ساختاری به نام غشای سلولی احاطه شده‌اند و مانند دیوارهای یک خانه، به عنوان یک مرز واضح بین محیط داخلی و خارجی سلول عمل می‌کنند. غشای سلولی گاهی اوقات به عنوان غشای پلاسمایی نیز شناخته می‌شود.
در داخل این غشا، محیط داخلی سلول بر پایه‌ی آب است. این محیط مایع که سیتوپلاسم نام دارد، مملو از ماشین آلات سلولی و عناصر ساختاری است. این عناصر به شکل مولکول‌ها و اندامک‌ها وجود دارند، (برای فهم بهتر، آنها را به عنوان ابزار، وسایل و اتاق‌های داخلی سلول تصور کنید). مولکول‌های آلی اصلی درون سلولی شامل اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها، کربوهیدرات ها و لیپید ها بوده که همگی برای عملکرد سلول ضروری هستند.
برخی از سلول‌ها همچنین دارای آرایش منظم مولکول‌هایی به نام اندامک هستند. این ساختارها از بقیه قسمت‌های داخلی سلول توسط غشای درون سلولی خود جدا می‌شوند. اندامک‌ها حاوی تجهیزات بسیار ویژه مورد نیاز برای کارهای خاص در داخل سلول هستند. یک مثال در این مورد میتوکندری است، که معمولاً به عنوان «نیروگاه سلول» شناخته می‌شود. اندامکی است که ماشین‌آلات مربوط به واکنش‌های شیمیایی تولید انرژی را نگه می‌دارد.
انرژی سلول
یاخته‌ها نیز مانند انسان نمی‌توانند بدون یافتن منبعی در محیط خود انرژی تولید کنند. سلول‌ها انرژی خود را در قالب مولکول‌های غذا یا نور خورشید جستجو می‌کنند. در واقع، خورشید منبع نهایی انرژی برای تقریباً همه سلول‌ها است، زیرا پروکاریوت های فتوسنتزی (سیانوباکترها)، جلبک‌ها و سلولهای گیاهی از انرژی خورشیدی استفاده کرده و از آن برای ساخت مولکول‌های غذایی آلی پیچیده بهره می‌برند. سلولهای دیگر در جهت تامین انرژی مورد نیاز برای حفظ رشد، متابولیسم و تولید مثل به این مولکول‌های آلی متکی هستند.
مواد مغذی سلولی به اشکال مختلفی از جمله قند و چربی وجود دارد. برای تامین انرژی یک سلول، این مولکول‌ها باید از غشای سلولی عبور کنند. غشای پلاسمایی نیمه تراوا است. به این معنی که پروتئین‌های مختلفی غشای سلولی را پوشانده‌اند و به مولکول‌های خاصی اجازه ورود به سلول را می‌دهند، اگرچه ممکن است برای انجام این کار به مقداری انرژی نیاز داشته باشند.
اندازه‌ی سلول‌ها
اندازه یاخته‌ها در بین موجودات مختلف، متفاوت است. به عنوان مثال، کوچک‌ترین باکتری ۰/۱ میکرومتر قطر دارد که تقریباً هزار بار کوچک‌تر از بسیاری از یاخته‌های یوکاریوتی است. بیشتر باکتری‌های دیگر بین ۱ تا ۱۰ میکرومتر بوده اما هنوز کوچک‌تر از اکثر سلولهای یوکاریوتی هستند. اندازه‌ی سلولهای یوکاریوتی معمولاً بین ۱۰ تا ۱۰۰ میکرومتر متغیر است. کوچک‌ترین سلول مایکوپلاسما گالیسپتیکوم است. اندازه‌ی آن حدود ۱۰ میکرومتر است. بزرگترین سلول تخم شترمرغ است. طول و عرض آن حدود ۱۵ تا ۱۸ سانتی‌متر است.
محدودیت اندازه‌ی سلول‌ها
با رشد یک یاخته، حجم آن بسیار سریع‌تر از سطح آن افزایش می‌یابد. از آنجایی که سطح یاخته چیزی است که اجازه ورود اکسیژن را می‌دهد، سلولهای بزرگ نمی‌توانند به اندازه‌ای که برای حمایت از خود نیاز دارند، اکسیژن دریافت کنند. اندازه کوچک پروکاریوت‌ها به یون‌ها و مولکول‌های آلی که وارد آنها می‌شوند اجازه می‌دهد تا به سرعت در سایر بخش‌های سلول منتشر شوند. به طور مشابه، هر گونه زباله تولید شده در یک یاخته پروکاریوتی می‌تواند به سرعت پخش شود. این مورد در سلولهای یوکاریوتی که سازگاری‌های ساختاری متفاوتی جهت افزایش حمل‌ونقل درون سلولی ایجاد کرده‌اند چندان مهم نیست.
نسبت سطح به حجم سلول
همه یاخته‌ها کروی شکل نیستند، اما بیشتر آنها به کُره نزدیک می‌شوند. فرمول مساحت کُره ۴πr۲ است؛ درحالیکه فرمول حجم کُره πr۳ × ۴/۳ است. با افزایش شعاع یک سلول، مساحت سطح آن به اندازه‌ی مربع شعاع آن افزایش می‌یابد، اما حجم آن به اندازه مکعب شعاع آن (با سرعت بسیار بیشتری) افزایش می‌یابد. بنابراین، با افزایش اندازه‌ی سلول، نسبت سطح به حجم آن کاهش می‌یابد. اگر یاخته به شکل یک مکعب باشد نیز، همین اصل اعمال می‌شود.
اگر سلول بیش از حد بزرگ شود، غشای پلاسمایی سطح کافی برای پشتیبانی از سرعت انتشار مورد نیاز جهت افزایش حجم را نخواهد داشت. به عبارت دیگر، با رشد یک سلول، کارایی آن کاهش می‌یابد. یکی از راه‌های کارآمدتر شدن، تقسیم سلولی است. راه دیگر، توسعه اندامک‌هایی است که وظایف خاصی را انجام می‌دهند. این سازگاری‌ها منجر به توسعه سلولهای پیچیده‌تری به نام سلولهای یوکاریوتی می‌شود.
ارگانیسم‌های تک‌سلولی کوچک‌تر نسبت سطح به حجم بالایی دارند، که به آنها اجازه می‌دهد برای زنده ماندن به اکسیژن و موادی که به داخل یاخته منتشر می‌شوند (و ضایعات که به بیرون منتشر می‌شوند) تکیه کنند. هر چه نسبت سطح به حجم آنها بیشتر باشد، این فرآیند می‌تواند مؤثرتر باشد. حیوانات بزرگتر به اندام‌های تخصصی (ریه ها، کلیه ها، روده ها و غیره) نیاز دارند که به طور موثر سطح موجود برای فرآیندهای تبادلی را افزایش می‌دهد و یک سیستم گردشی برای جابجایی مواد و انرژی گرمایی بین سطح و هسته ارگانیسم است.
عملکرد سلول
عملکردهای سلولی شامل فرآیندهای اساسی زندگی مانند سنتز پروتئین و لیپید (چربی)، تقسیم و تکثیر سلولی، تنفس، متابولیسم، انتقال یون و همچنین ارائه پشتیبانی ساختاری برای بافت‌ها، محافظت از بدن در برابر بیماری یا آسیب و به عنوان موانع انتخابی برای عبور مواد مختلف به داخل و خارج از یاخته است. فیزیولوژی سلولی اصطلاحی است که گاهی اوقات برای توصیف مطالعه عملکردها و فرآیندهای سلولی استفاده می‌شود. عملکرد و وظایف سلول‌ها به شرح زیر است:
پشتیبانی و ساختار
همانطور که یک کلاس درس از آجر ساخته شده است، هر موجودی از یاخته ساخته شده است. درحالیکه برخی از سلول‌ها مانند کلانشیم و اسکلرانشیم در گیاهان به طور خاص برای حمایت ساختاری در نظر گرفته شده‌اند، همه سلول‌ها به طور کلی پایه ساختاری همه ارگانیسم‌ها را فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، پوست از تعدادی یاخته پوستی تشکیل شده است. گیاهان آوندی بافت خاصی به نام آوند چوبی را ایجاد کرده‌اند که از یاخته‌هایی ساخته شده است که پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کنند.
تسهیل رشد از طریق میتوز
در موجودات پیچیده، بافت‌ها با تکثیر ساده سلول‌ها رشد می‌کنند. این امر از طریق فرآیند میتوز انجام می‌شود که در آن سلول والد تجزیه می‌شود و دو یاخته دختر مشابه آن را تشکیل می‌دهد. میتوز همچنین فرآیندی است که از طریق آن موجودات ساده‌تر تولید مثل می‌کنند و ارگانیسم‌های جدیدی را به وجود می‌آورند.
اجازه حمل و نقل غیرفعال و فعال
سلول‌ها مواد مغذی را وارد می‌کنند تا در فرآیندهای شیمیایی مختلفی که در داخل آنها انجام می‌شود از آنها استفاده کنند. این فرآیندها مواد زائدی تولید می‌کنند که سلول باید از شر آنها خلاص شود. مولکول‌های کوچکی مانند اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و اتانول از طریق فرآیند انتشار ساده از غشای سلول عبور می‌کنند. این فرایند با یک گرادیان غلظت در سراسر غشای سلولی تنظیم می‌شود که به عنوان حمل و نقل غیرفعال شناخته می‌شود. با این حال، مولکول‌های بزرگتر، مانند پروتئین‌ها و پلی‌ساکاریدها، از طریق فرآیند انتقال فعال حمل می‌شوند که در آن سلول از وزیکول‌ها برای دفع یا جذب مولکول‌های بزرگتر استفاده میکند تا مواد به داخل و خارج سلول بروند.
تولید انرژی
بقای یک موجود زنده به هزاران واکنش شیمیایی بستگی دارد که یاخته‌ها بی‌وقفه انجام می‌دهند. برای این واکنش‌ها، سلول‌ها به انرژی نیاز دارند. بیشتر گیاهان این انرژی را از طریق فرآیند فتوسنتز دریافت می‌کنند، درحالیکه حیوانات انرژی خود را از طریق مکانیزمی به نام تنفس دریافت می‌کنند.
ایجاد واکنش‌های متابولیک
متابولیسم شامل تمام واکنش‌های شیمیایی است که در داخل یک ارگانیسم برای زنده نگه داشتن آن انجام می‌شود. این واکنش‌ها می‌توانند کاتابولیک یا آنابولیک باشند. فرآیند تولید انرژی از طریق تجزیه مولکول‌ها (گلوکز) به عنوان کاتابولیسم شناخته می‌شود. از طرف دیگر واکنش‌های آنابولیک از انرژی برای ساختن مواد بزرگتر از مواد ساده‌تر استفاده می‌کنند.
کمک به تولید مثل
تولیدمثل برای بقای یک گونه حیاتی است. یک یاخته از طریق فرآیندهای میتوز (در موجودات تکامل‌یافته‌تر) و میوز به تولیدمثل کمک میکند. در میتوز یاخته‌ها به سادگی تقسیم می‌شوند تا سلولهای جدید تشکیل شوند. به آن تولیدمثل غیرجنسی می‌گویند. میوز در گامت‌ها یا سلولهای تولیدمثلی رخ می‌دهد که در آن ترکیب شدن اطلاعات ژنتیکی وجود دارد. این امر سبب می‌شود که سلولهای دختری از نظر ژنتیکی با سلولهای مادر متفاوت باشند. میوز بخشی از تولید مثل جنسی است.
تمام سلولهای بدن انسان یوکاریوتی هستند، به این معنی که آنها دارای یک هسته کاملاً مشخص بوده که توسط یک غشای هسته‌ای از سیتوپلاسم داخل یاخته جدا شده است. در سلولهای پروکاریوتی، مواد هسته‌ای آنها یا در سراسر یاخته پراکنده هستند یا در ناحیه‌ای شبیه به هسته جمع‌آوری شده‌اند، اما توسط غشای هسته‌ای تعریف نشده‌اند. موجودات پروکاریوتی شامل باکتری‌ها، ویروس ها و جلبک های سبز و آبی هستند.
عملکرد مولکول‌های موجود در سلول
سلول‌ها، ترکیبات و مولکول‌هایی هستند که هر کدام در بخش‌های مختلف ساختاری و عملکردی نقش‌هایی را بر عهده دارند:
- آب: آب ۶۰ تا ۹۰ درصد محتوای سلولی را تشکیل می‌دهد. این بخش مهمی از بسیاری از واکنش‌های متابولیک است؛ زیرا می‌تواند طیف گسترده‌ای از مواد را حل کند.
- کربوهیدرات‌ها: کربوهیدرات ها ترکیباتی هستند که از اتم‌های کربن، اکسیژن و هیدروژن به وجود می‌آیند. آنها ۳ درصد از جرم خشک اکثر سلول‌ها را تشکیل می‌دهند.
- لیپیدها (مواد چرب یا مومی): لیپید ها عمدتاً از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند اما نمی‌توانند در آب حل شوند. آنها حدود ۴۰ درصد از جرم خشک یک سلول معمولی را تشکیل می‌دهند و در ذخیره انرژی طولانی‌مدت نقش دارند.
- پروتئین‌ها: پروتئین ها زنجیرهای از اسیدهای آمینه هستند که توسط پیوندهای پپتیدی به هم متصل می‌شوند. آنها ۵۰ تا ۶۰ درصد از جرم خشک یک یاخته را تشکیل می‌دهند. پروتئین‌ها دو وظیفه اصلی را در یک یاخته انجام می‌دهند: پشتیبانی ساختاری و سرعت بخشیدن به واکنش‌های شیمیایی. پروتئین‌هایی که به عنوان کاتالیزور در واکنش‌های شیمیایی درون سلول عمل می‌کنند، آنزیم نامیده می‌شوند.
- یون‌ها: یون‌ها، اتم‌ها یا مولکول‌هایی هستند که حامل بار الکتریکی مثبت یا منفی هستند. مهم‌ترین یون‌ها در عملکرد سلولی عبارتند از سدیم، پتاسیم، کلرید و کلسیم.
- اسیدهای نوکلئیک: این‌ها شامل DNA و RNA است. اسیدهای نوکلئیک برای تولید مثل سلولی و سنتز پروتئین ضروری هستند.
منشاء
محققان فرض می‌کنند که همه موجودات روی زمین امروز از یک سلول منشأ گرفته‌اند که حدود ۳/۵ تا ۳/۸ میلیارد سال پیش وجود داشته است. این یاخته اولیه احتمالاً کمی بیشتر از کیسه‌ای از مولکول‌های آلی کوچک و مواد شبه RNA بود که هم عملکرد اطلاعاتی و هم عملکرد کاتالیزوری داشت. با گذشت زمان، مولکول DNA پایدارتر تکامل یافت تا عملکرد ذخیره‌سازی اطلاعات را بر عهده گیرد؛ درحالیکه پروتئین ها، با ساختارهای متنوع‌تر از اسیدهای نوکلئیک، عملکردهای کاتالیزوری را بر عهده گرفتند.
دانشمندان بر این باورند که ظهور هسته‌های منفرد و سایر اندامک‌ها نشان‌دهنده پیشرفت بزرگی در تکامل یاخته‌ها است. بیش از یک میلیارد سال پیش، برخی از سلول‌ها با بلعیدن اشیایی که در محیط مایعی که در آن وجود داشتند، شناور می‌شدند. سپس، طبق برخی از نظریه‌های تکامل سلولی، یکی از سلولهای یوکاریوتی اولیه، یک پروکاریوت را در خود فرو برد و این دو یاخته با هم یک رابطه همزیستی ایجاد کردند. به طور خاص، سلول بلعیده شده به عنوان یک اندامک، در سلول یوکاریوتی بزرگتر که آن را مصرف می‌کرد، شروع به کار کرد. کلروپلاست و میتوکندری که در سلولهای یوکاریوتی مدرن وجود دارند و هنوز ژنوم خود را حفظ می‌کنند، تصور می‌شود که به این شکل به وجود آمده‌اند.
سلولهای پروکاریوتی نیز به تکامل خود ادامه داده‌اند. گونه‌های مختلف باکتری‌ها و آرکئاها با محیط‌های خاصی سازگار شده‌اند و این پروکاریوت‌ها نه تنها زنده می‌مانند، بلکه بدون اینکه مواد ژنتیکی خود را در محفظه خود داشته باشند، رشد می‌کنند. برای مثال، گونه‌های باکتریایی خاصی که در منافذ حرارتی در امتداد کف اقیانوس زندگی می‌کنند، می‌توانند دمای بالاتری را نسبت به سایر موجودات روی زمین تحمل کنند.
انواع سلول
انواع مختلفی از یاخته‌ها وجود دارد. به عنوان مثال، در بدن انسان سلولهای خونی، سلولهای پوست، سلولهای استخوانی و حتی باکتری‌ها وجود دارد. با این حال، همه سلول‌ها، چه از باکتری، چه انسان یا هر موجود دیگری، یکی از دو نوع کلی پروکاریوتی یا یوکاریوتی خواهند بود. در واقع، همه یاخته‌ها غیر از باکتری‌ها یک نوع و سلولهای باکتریایی نوع دیگر خواهند بود. همه چیز بستگی به این دارد که سلول چگونه DNA خود را ذخیره میکند.
دو نوع یاخته وجود دارد: پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها. سلولهای پروکاریوتی معمولاً تک‌سلولی و کوچک‌تر از سلولهای یوکاریوتی هستند. سلولهای یوکاریوتی معمولاً در موجودات چندسلولی یافت می‌شوند، اما برخی از یوکاریوت‌های تک‌سلولی نیز وجود دارند.
سلول پروکاریوتی
پروکاریوت‌ها موجودات میکروسکوپی هستند که هسته و اندامک‌های متصل به غشا ندارند. برخی از زیست‌شناسان سلولی اصطلاح «اندامک» را فقط برای توصیف ساختارهای متصل به غشا در نظر می‌گیرند، درحالی که سایر زیست‌شناسان سلولی اندامک‌ها را ساختارهای مجزایی تعریف می‌کنند که عملکرد تخصصی دارند. پروکاریوت‌ها ریبوزوم هایی دارند که توسط غشایی احاطه نشده‌اند، اما عملکرد ویژه‌ای دارند و بنابراین می‌توان آنها را اندامک در نظر گرفت. تمام عملکردهای متابولیکی که توسط یک پروکاریوت انجام می‌گیرد در غشای پلاسمایی یا سیتوزول انجام می‌شود.
پروکاریوت‌ها کوچک‌ترین نوع سلول‌ها هستند که به طور متوسط ۲ تا ۵ میکرومتر قطر دارند. علی‌رغم اندازه کوچک آنها، در داخل هر یاخته ماشین‌آلات شیمیایی و بیوشیمیایی لازم برای رشد، تولیدمثل و کسب و استفاده از انرژی وجود دارد. ویژگی‌های مشترک سلولهای پروکاریوتی عبارتند از:
- دیواره سلولی: همه پروکاریوت‌ها دارای دیواره سلولی هستند که پشتیبانی ساختاری را اضافه کرده، به عنوان یک مانع در برابر نیروهای خارجی عمل میکند و تاژک های شلاق مانند به آن متصل هستند.
- غشای پلاسمایی: یک ساختار دولایه که داخل سلول را از فضای بیرونی جدا میکند. در غشای پلاسمایی، سیتوپلاسم توسط غشا به اندامک‌ها تقسیم نمی‌شود، فقدان این بخش‌بندی در سازماندهی مواد ژنتیکی نیز مشهود است.
- ریبوزوم ها: ساختارهایی هستند که به علت فقدان غشا توسط برخی از زیست‌شناسان به عنوان اندامک در نظر گرفته نمی‌شوند. این ساختارها مسئول تولید پروتئین در سلول هستند.
- ماده ژنتیکی (DNA یا RNA): سلولهای پروکاریوتی تنها حاوی یک تکه دایره‌ای از DNA کروموزومی هستند که در ناحیه‌ای به نام نوکلوئید ذخیره شده است.
- کپسول (ممکن است وجود داشته باشد یا نداشته باشد): برخی از پروکاریوت‌ها یک لایه اضافی در خارج از دیواره سلولی خود به نام کپسول دارند که از یاخته در هنگام غرق شدن توسط ارگانیسم‌های دیگر محافظت کرده، به حفظ رطوبت کمک و به یاخته کمک میکند تا به سطوح و مواد مغذی بچسبد.
- تاژک (ممکن است وجود داشته باشد یا نداشته باشد): وسیله حرکتی بسیاری از پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌های تک‌سلولی است.
- پیلی (در برخی وجود دارد): پیلی ساختارهای مو مانندی بر روی سطح سلول هستند که به سلول‌ها یا سطوح باکتری های دیگر متصل می‌شوند.
- عدم تقسیم‌بندی داخل سلولی
- پلاسمید (در اغلب پروکاریوت‌ها وجود دارد): برخی از پروکاریوت‌ها همچنین دایره‌های کوچک‌تری از DNA به نام پلاسمید را حمل می‌کنند. پلاسمیدها از نظر فیزیکی جدا از DNA کروموزومی هستند و می‌توانند مستقل از آن تکثیر شوند. اطلاعات ژنتیکی روی پلاسمیدها بین سلول‌ها قابل انتقال است و به پروکاریوت ها اجازه می‌دهد تا توانایی‌هایی مانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را به اشتراک بگذارند. دانشمندان کشف کرده‌اند که پلاسمیدها به‌عنوان ابزار مهمی در آزمایشگاه‌های ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی عمل می‌کنند، که معمولاً به دلیل توانایی آنها در تکثیر (نسخه‌های زیادی از یک ژن خاص) یا بیان ژن‌های خاص است.
- تقسیم دوتایی: تولید مثل در یاخته‌های پروکاریوتی توسط شکافت دوتایی انجام می‌شود. این روند شامل رشد، بزرگ شدن و تقسیم است.
پروکاریوت‌ها دارای مجموعه‌ای از ویژگی‌ها هستند که آنها را قادر می‌سازد در شرایط، محیط‌ها و منابع مختلف مقاومت کنند. برخی در غیاب اکسیژن، برخی در دماهای بسیار سرد یا گرم، و برخی در اعماق اقیانوس زندگی می‌کنند که تنها منبع آنها هیدروژن‌سولفید داغ است که از هسته زمین می‌جوشد.
انواع سلول پروکاریوتی
در سال ۱۹۷۷، کارل ووز پیشنهاد کرد که پروکاریوت‌ها را به یوباکترها (باکتری‌ها) و آرکی‌باکترها (آرکئاها) تقسیم کنند؛ زیرا تفاوت‌های عمده در ساختار و ژنتیک بین دو گروه از موجودات وجود دارد. در ابتدا تصور می‌شد که آرکئاها شرایط افراطی زندگی را ترجیح می‌دهند و فقط در شرایط نامناسبی مانند دما، pH و تشعشع شدید زندگی می‌کنند، اما سپس در همه انواع زیستگاه‌ها یافت شده‌اند.
یوباکترها یا باکتری ها
یوباکترها میکروارگانیسم‌های تک‌سلولی هستند که تقریباً در همه جای زمین یافت می‌شوند و از نظر شکل و ساختار بسیار متنوع هستند. حدود (۱۰۳۰) باکتری در بسیاری از اکوسیستم‌های مختلف روی زمین (از جمله در بدن انسان) زندگی می‌کنند. در روده انسان تعداد باکتری‌ها ده برابر از سلولهای انسانی بیشتر است. دیواره سلولی برخی از باکتری‌ها حاوی پپتیدوگلیکان است، مولکولی که از قندها و اسیدهای آمینه ساخته شده است که به دیواره سلولی ساختار می‌دهد و در برخی از باکتری‌ها ضخیم‌تر از بقیه است.
آرکی باکترها یا آرکئاها
آرکئا از نظر اندازه و شکل شبیه باکتری‌ها بوده و همچنین تک‌یاخته‌ای هستند. برخی از آرکئاها در محیط‌های شدید مانند چشمه‌های آب گرم یافت می‌شوند، اما می‌توان آنها را در مکان‌های مختلفی مانند خاک، اقیانوس‌ها، زمین‌های باتلاقی و درون سایر موجودات از جمله انسان یافت.
سلول یوکاریوتی
یوکاریوت موجودی است که سلولهای آن به وسیله غشاهای داخلی و اسکلت سلولی به ساختارهای پیچیده‌ای سازماندهی شده‌اند، همانطور که در شکل نشان داده شده است. مشخص‌ترین ساختار یوکاریوتی که به غشا متصل بوده، هسته است. این ویژگی به آنها نام آنها (یوکاریوت) را می‌دهد که از یونانی می‌آید و به معنای «هسته واقعی» است. هسته اندامک محصور در غشا است که حاوی DNA است. DNA یوکاریوتی در یک یا چند مولکول خطی به نام کروموزوم سازماندهی شده است. برخی از یوکاریوت‌ها تک‌سلولی هستند، اما بسیاری از آنها چندسلولی هستند. یوکاریوت‌ها شامل تمام آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان و حیوانات می‌شوند.
سلولهای یوکاریوتی علاوه بر داشتن غشای پلاسمایی، سیتوپلاسم، هسته و ریبوزوم، حاوی اندامک‌های متصل به غشا نیز هستند. هر اندامک در یوکاریوت عملکرد مجزایی دارد. سلولهای یوکاریوتی به دلیل سطح پیچیده سازماندهی خود، می‌توانند عملکردهای بسیار بیشتری نسبت به سلولهای پروکاریوتی انجام دهند. برخی از سلولهای یوکاریوتی مانند سلولهای گیاهی و قارچ‌ها دارای دیواره سلولی بوده که سلولهای جانوری از داشتن آن محروم هستند. در ادامه اندامک‌های یاخته یوکاریوتی و عملکردهای آنها را بررسی می‌کنیم.
اندامک‌های سلول یوکاریوتی
یوکاریوت‌ها تقریباً ۱۰ برابر اندازه یک پروکاریوت هستند و حجم آنها می‌تواند تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر باشد. تفاوت عمده و بسیار مهم بین پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها این است که سلولهای یوکاریوتی دارای بخش‌های محدود به غشا هستند که در آنها فعالیت‌های متابولیکی خاصی انجام می‌شود. همچنین دارای ساختارهای تخصصی کوچکی به نام اندامک هستند که به انجام وظایف خاصی اختصاص داده شده‌اند. در ادامه اندامک‌های سلولی یوکاریوتی را بررسی کرده‌ایم.
غشای پلاسمایی
پوشش خارجی سلول یوکاریوتی غشای پلاسمایی نامیده می‌شود. این غشا برای جداسازی و محافظت از یک یاخته از محیط اطرافش عمل میکند و از یک لایه دوگانه فسفولیپیدی و پروتئین، ساخته شده است. در داخل این غشا انواع مولکول‌های دیگر قرار گرفته‌اند که به عنوان کانال و پمپ عمل می‌کنند و مولکول‌های مختلف را به داخل و خارج سلول منتقل می‌کنند. نوعی غشای پلاسمایی نیز در پروکاریوت‌ها یافت می‌شود، اما در این ارگانیسم معمولاً به عنوان غشای سلولی شناخته می‌شود.
اسکلت سلولی
اسکلت سلولی یک جزء سلولی مهم، پیچیده و پویا است و برای سازماندهی و حفظ شکل سلول عمل میکند. این بخش اندامک‌ها را در جای خود محکم میکند. در طول اندوسیتوز (جذب مواد خارجی توسط سلول) کمک میکند و بخش‌هایی از یاخته را در فرآیندهای رشد و تحرک حرکت می‌دهد. تعداد زیادی پروتئین مرتبط با اسکلت سلولی وجود دارد که هر کدام ساختار سلول را با هدایت، بسته‌بندی و تراز کردن رشته‌ها کنترل می‌کنند.
سیتوپلاسم
در داخل سلول یک فضای بزرگ پر از مایع به نام سیتوپلاسم وجود دارد که بخش فاقد اندامک در آن سیتوزول نامیده می‌شود. در پروکاریوت‌ها، این فضا نسبتاً عاری از محفظه است. در یوکاریوت‌ها، سیتوزول «سوپی» است که تمام اندامک‌های سلول در آن قرار دارند و در واقع مجموع سیتوزول و اندامک‌ها سیتوپلاسم نامیده می‌شود. همچنین خانه اسکلت سلولی است. سیتوزول حاوی مواد مغذی محلول است، به تجزیه مواد زائد کمک میکند و مواد را در اطراف سلول حرکت می‌دهد. هسته اغلب با تغییر شکل سیتوپلاسم در حین حرکت جریان دارد. سیتوپلاسم همچنین حاوی املاح زیادی است و رسانای عالی الکتریسیته است و محیط مناسبی را برای مکانیک سلول ایجاد میکند. عملکرد سیتوپلاسم و اندامک‌هایی که در آن قرار دارند برای بقای یاخته حیاتی هستند.
مواد ژنتیکی
دو نوع مختلف ماده ژنتیکی وجود دارد: اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA). بیشتر ارگانیسم‌ها از DNA ساخته شده‌اند، اما تعداد کمی از ویروس‌ها دارای RNA به عنوان ماده ژنتیکی خود هستند. اطلاعات بیولوژیکی موجود در یک موجود زنده در توالی DNA یا RNA آن رمزگذاری می‌شود. ماده ژنتیکی یوکاریوتی پیچیده‌تر است و در واحدهایی به نام ژن قرار دارد.
هسته
مرکز سلولی است. هسته بارزترین اندامک موجود در یک یاخته یوکاریوتی است. کروموزوم‌های سلولی را در خود جای می‌دهد و مکانی است که تقریباً تمام تکثیر DNA و سنتز RNA در آن اتفاق می‌افتد. هسته به شکل کروی است و توسط غشایی به نام پوشش هسته از سیتوپلاسم جدا می‌شود. پوشش هسته‌ای DNA سلول را از مولکول‌های مختلفی که می‌تواند به طور تصادفی به ساختار آن آسیب برساند یا در پردازش آن اختلال ایجاد کند، جدا کرده و از آن محافظت میکند.
ریبوزوم
ماشین تولید پروتئین است. ریبوزوم‌ها هم در پروکاریوت‌ها و هم در یوکاریوت‌ها یافت می‌شوند. ریبوزوم مجموعه بزرگی است که از مولکول‌های زیادی از جمله RNA و پروتئین‌ها تشکیل شده است و مسئول پردازش دستورالعمل‌های ژنتیکی حامل mRNA است. سنتز پروتئین برای همه سلول‌ها بسیار مهم است و بنابراین تعداد زیادی ریبوزوم گاهی صدها یا حتی هزاران عدد از آن در سراسر سلول یافت می‌شود. ریبوزوم‌ها آزادانه در سیتوپلاسم شناور هستند یا گاهی به اندامک دیگری به نام شبکه آندوپلاسمی متصل می‌شوند.
میتوکندری
ماشین انرژی سلول است. میتوکندری‌ها اندامک‌های خودتکثیری هستند که در تعداد، شکل‌ها و اندازه‌های مختلف در سیتوپلاسم تمام سلولهای یوکاریوتی وجود دارند. میتوکندری‌ها حاوی ژنوم خاص خود هستند که از ژنوم هسته‌ای یک یاخته جدا و متمایز است. میتوکندری‌ها دارای دو سیستم غشایی مجزا هستند که توسط یک فضا از هم جدا شده‌اند: غشای خارجی که کل اندامک را احاطه کرده است و غشای داخلی، که در چین‌هایی که به سمت داخل فرو رفته‌اند، پرتاب می‌شود. به این چین‌های درونی کریستا می‌گویند.
تعداد و شکل کریستاها در میتوکندری بسته به بافت و ارگانیسمی که در آن یافت می‌شوند متفاوت است و باعث افزایش سطح غشا می‌شود. میتوکندری نقش مهمی در تولید انرژی در سلول یوکاریوتی دارد و این فرآیند شامل تعدادی مسیر پیچیده است. آنها نیروگاه‌های یاخته هستند.
شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی
این اندامک‌ها مدیران ماکرومولکولی سلول هستند. شبکه آندوپلاسمی (ER) در مقایسه با مولکول‌هایی که آزادانه در سیتوپلاسم شناور هستند، شبکه انتقال مولکول‌هایی است که برای تغییرات خاص و مقاصد خاص هدف قرار می‌گیرند. شبکه آندوپلاسمی دو شکل دارد: شبکه آندوپلاسمی خشن و شبکه آندوپلاسمی صاف. شبکه آندوپلاسمی زبر به این دلیل چنین نام‌گذاری می‌شود که ریبوزوم‌هایی به سطح بیرونی آن چسبیده است، درحالیکه شبکه آندوپلاسمی صاف اینطور نیست. شبکه آندوپلاسمی صاف به عنوان گیرنده پروتئین‌های سنتز شده در ER خشن عمل میکند.
پروتئین‌هایی که قرار است صادر شوند برای پردازش بیشتر، بسته‌بندی و حمل و نقل به دیگر مکان‌های سلولی به دستگاه گلژی منتقل می‌شوند که گاهی اوقات دستگاه گلژی، به صورت جسم گلژی یا مجموعه گلژی نام‌گذاری می‌شود.
لیزوزوم ها و پراکسی زوم ها
این اندامک‌ها سیستم گوارش سلولی هستند. لیزوزوم‌ها و پراکسی‌زوم‌ها اغلب به عنوان سیستم دفع زباله یک یاخته شناخته می‌شوند. هر دو اندامک تا حدودی کروی هستند، توسط یک غشا محدود می‌شوند و سرشار از آنزیم‌های گوارشی و پروتئین‌های طبیعی هستند که فرآیندهای بیوشیمیایی را سرعت می‌بخشند. به عنوان مثال، لیزوزوم‌ها می‌توانند حاوی بیش از ۳۶ آنزیم برای تجزیه پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و قندهای خاصی به نام پلی‌ساکارید باشند. در اینجا می‌توانیم اهمیت تقسیم‌بندی‌های داخلی سلول یوکاریوتی را ببینیم. سلول نمی‌تواند چنین آنزیم‌های مخربی را در خود جای دهد اگر در یک سیستم متصل به غشا وجود نداشته باشند.
کلروپلاست
کلروپلاست‌ها اندامک‌های سلولی گیاهی هستند که حاوی کلروفیل و آنزیم‌های مورد نیاز برای فتوسنتز، سنتز وابسته به نور کربوهیدرات‌ها از دی‌اکسیدکربن (CO2) و آب (H2O) هستند. اکسیژن (O2) محصول فرآیند فتوسنتز است و در جو آزاد می‌شود. کلروپلاست‌ها اندامک‌های بزرگی هستند که توسط یک غشای دوگانه محدود شده و حاوی DNA هستند. بر خلاف غشای دوگانه میتوکندری، غشای داخلی کلروپلاست چین‌خورده نیست. به طور مشخص جدا از غشای دوگانه، یک سیستم غشایی داخلی متشکل از کیسه‌های مسطح به نام تیلاکوئیدها قرار دارد. فضای بین تیلاکوئید و غشای خارجی استروما نامیده می‌شود.
استروما حاوی DNA کلروپلاست و همچنین اجزای ماشین سنتز پروتئین خاص برای کلروپلاست، یعنی ریبوزوم‌ها، tRNAها و پروتئین‌ها و آنزیم‌های خاص است. بیشتر اجزای فتوسنتز در تیلاکوئیدها قرار دارند. غشاهای تیلاکوئید به صورت پشته‌هایی به نام گرانا سازماندهی شده‌اند. قسمت داخلی تیلاکوئید لومن است.
سانتریول ها
سانتریول‌ها در یاخته نزدیک هسته یافت می‌شوند. سانتریول‌ها شکل استوانه‌ای دارند و در الگوی ۹ و ۳ تشکیل شده‌اند، الگوی آن شامل ریزلوله‌هایی است که سانتریول را تشکیل می‌دهند و در زوایای قائم به صورت سه‌تایی یافت می‌شوند. سانتریول‌ها خود را در طول تقسیم سلولی سازماندهی و تکثیر می‌کنند.
واکوئل
واکوئل‌ها معمولاً در سلولهای گیاهی یافت می‌شوند اما در برخی از انواع پروکاریوتی و در اندازه‌های کوچک‌تر در سایر سلولهای یوکاریوتی نیز ممکن است یافت شوند. واکوئل دارای یک سد مونوپلاست بوده که حاوی مایعات آن است. واکوئل‌ها طیف وسیعی از مسئولیت‌ها از جمله صادرات زباله، سم‌زدایی و ذخیره‌سازی مواد مغذی و غیره را بر عهده دارند.
انواع سلول یوکاریوتی
انواع مختلفی از سلولهای یوکاریوتی وجود دارد، اگرچه حیوانات و گیاهان آشناترین یوکاریوت‌ها هستند و بنابراین نقطه شروع عالی برای درک ساختار یوکاریوتی فراهم می‌کنند. با این حال، قارچ‌ها و بسیاری از پروتیست‌ها (آغازیان) تفاوت‌های اساسی دارند. در ادامه انواع یوکاریوت‌ها (سلولهای یوکاریوتی) را بررسی کرده‌ایم.
سلول جانوری
همه جانوران یوکاریوتی هستند. سلولهای حیوانی از سلولهای دیگر یوکاریوت‌ها، به ویژه گیاهان، متمایز هستند، زیرا فاقد دیواره سلولی و کلروپلاست بوده و واکوئل‌های کوچک‌تری دارند. به دلیل عدم وجود دیواره سلولی، سلولهای جانوری می‌توانند به اشکال مختلف تبدیل شوند. یک سلول فاگوسیتی حتی می‌تواند ساختارهای دیگر را نیز در بر بگیرد.
سلول گیاهی
سلولهای گیاهی با سلولهای سایر موجودات یوکاریوتی کاملاً متفاوت هستند. ویژگی‌های متمایز آنها شامل موارد زیر هستند:
یک واکوئل مرکزی بزرگ (محصورشده توسط یک غشا به نام تونوپلاست) دارند، که تورژسانس سلول را حفظ میکند و حرکت مولکول‌ها را بین سیتوزول و شیره گیاهی کنترل میکند.
دیواره سلولی اولیه حاوی سلولز دارند. همی‌سلولز و پکتین، که توسط پروتوپلاست در قسمت بیرونی غشای سلولی رسوب کرده است. این با دیواره سلولی قارچ‌ها که حاوی کیتین بوده و پوشش سلولی پروکاریوت‌ها که در آن پپتیدوگلیکان‌ها مولکول‌های ساختاری اصلی هستند در تضاد است.
دارای پلاسمودسماتا هستند، این بخش‌ها منافذی در دیواره سلولی هستند که سلولهای مجاور را به هم متصل می‌کنند و به سلولهای گیاهی اجازه می‌دهند با سلولهای مجاور ارتباط برقرار کنند. حیوانات یک سیستم متفاوت اما از نظر عملکرد مشابه از اتصالات شکاف‌دار بین سلولهای مجاور دارند.
حاوی پلاستیدها هستند. به ویژه کلروپلاست‌ها، اندامک‌هایی بوده که حاوی کلروفیل هستند، این رنگدانه به گیاهان رنگ سبز داده و در فتوسنتز آنها نقش دارد.
مخروطیان (Pinophyta) و گیاهان گلدار (Angiospermae) فاقد تاژک‌ها و سانتریول‌هایی هستند که در سلولهای حیوانی وجود دارد.
سلول قارچی
سلولهای قارچ‌ها از بسیاری جهات شبیه سلولهای حیوانی هستند، به استثنای موارد زیر:
دیواره سلولی آنها حاوی کیتین است.
بین سلولهای قارچی فضای کمتری وجود دارد. هیف‌های قارچ‌های پیشرفته‌تر دارای پارتیشن‌های متخلخلی به نام سپتا هستند که اجازه عبور سیتوپلاسم، اندامک‌ها و گاهی اوقات هسته‌ها را می‌دهند این قارچ‌ها به عنوان کوئنوسیتیک توصیف می‌شوند. قارچ‌های ابتدای‌تر دارای سپتوم‌های کمی بوده یا فاقد آن هستند.
فقط ابتدایی‌ترین قارچ‌ها یعنی کیتریدها، دارای تاژک هستند.
آغازیان
آغازیان یا پروتیست‌ها مجموعه متنوعی از موجودات هستند که در گروه‌های حیوانی، گیاهی، باکتریایی یا قارچی قرار نمی‌گیرند. آغازیان جزو یوکاریوت محسوب می‌شوند زیرا دارای یک هسته و سایر اندامک‌های متصل به غشا هستند (ساختارهایی که کار خاصی را انجام می‌دهند). قبلا، موجودات ساده مانند آمیب و جلبک‌های تک‌یاخته‌ای با هم در یک گروه‌بندی طبقه‌بندی می‌شدند که همگی آغازیان نام می‌گرفتند. با این حال، پیدایش اطلاعات ژنتیکی بهتر از آن زمان به درک روشن‌تری از روابط تکاملی در میان گروه‌های مختلف پروتیست‌ها منجر شد و این سیستم طبقه‌بندی از بین رفت.
مانند تمام یاخته‌های یوکاریوتی، آغازیان دارای یک بخش مرکزی مشخص به نام هسته هستند که مواد ژنتیکی آنها را در خود جای داده است. آنها همچنین دارای ماشین‌آلات سلولی تخصصی به نام اندامک هستند که عملکردهای مشخصی را در داخل یاخته انجام می‌دهند.
انواع سلولهای جانوری
جانوران موجوداتی چندسلولی هستند و بدن آنها از چندین سلول (حدود تریلیون‌ها سلول) تشکیل شده است. گروهی از سلول‌ها که عملکرد خاصی را انجام می‌دهند بافت نامیده می‌شود. سلولهای حیوانی در یک بافت ممکن است از طریق اتصالات سلولی نگه داشته شوند، انواع آنها شامل اتصالات محکم، اتصالات شکاف‌دار و دسموزوم‌ها است. بدن حیوان دارای چندین نوع سلول بوده که نمونه‌هایی از انواع سلولهای جانوری رایج عبارتند از سلولهای پوست، سلولهای ماهیچه‌ای، سلولهای خونی، سلولهای چربی، سلولهای عصبی، سلولهای جنسی و سلولهای بنیادی. در ادامه انواع سلولهای جانوری را معرفی می‌کنیم.
سلولهای پوستی
سلولهای پوست حیوانات عمدتاً از کراتینوسیت‌ها و ملانوسیت‌ها (سیت به معنای سلول) تشکیل شده است. کراتینوسیت‌ها حدود ۹۰ درصد از تمام سلولهای پوست را تشکیل می‌دهند و پروتئینی به نام «کراتین» تولید می‌کنند. کراتین موجود در سلولهای پوست کمک میکند تا پوست به یک لایه محافظ موثر برای بدن تبدیل شود. کراتین باعث ایجاد مو و ناخن نیز می‌شود. ملانوسیت‌ها دومین نوع اصلی سلولهای پوستی هستند. آنها ترکیبی به نام «ملانین» تولید می‌کنند که به پوست رنگ می‌دهد.
ملانوسیت‌ها در زیر کراتینوسیت‌ها در لایه پایینی سلولهای پوست قرار می‌گیرند و ملانین تولید شده توسط آنها به لایه‌های سطحی سلول‌ها منتقل می‌شود. هر چه فعالیت ملانوسیت‌ها و تولید ملانین در پوست شما بیشتر باشد، پوست تیره‌تر است.
سلولهای عصبی
سلولهای عصبی که نورون‌ها نیز نامیده می‌شوند، سلولهای اصلی سیستم عصبی هستند. مغز انسان به تنهایی حدود ۱۰۰ میلیارد سلول عصبی دارد. آنها حامل پیام سلولهای جانوری هستند و سیگنال‌ها را با استفاده از دندریت‌ها و آکسون‌ها ارسال و دریافت می‌کنند. دندریت‌ها و آکسون‌ها پسوندهای سلولی هستند که به ترتیب سیگنال‌های ورودی به سلول را دریافت و سیگنال‌های خروجی از سلول را صادر می‌کنند. در ادامه انواع سلولهای عصبی را معرفی کرده‌ایم.
نورون‌ها
نورون‌ها مسئول حس کردن تغییرات در محیط خود و برقراری ارتباط با نورون‌های دیگر از طریق سیگنال‌های الکتروشیمیایی هستند. نورون‌ها شامل بخش‌های مختلفی هستند که آنها را توضیح داده‌ایم.
جسم سلولی یا سوما: این بخش شامل هسته و اندامک‌های درون‌سلولی نورون (مانند میتوکندری و دستگاه گلژی) است. مرکز متابولیسم عصبی است.
دندریت: این زائده‌ها از جسم سلولی منشأ می‌گیرند و به سمت بیرون گسترش می‌یابند. آنها سیگنال‌های دریافتی از سایر نورون‌ها را به سوما منتقل می‌کنند.
آکسون: از سوما، به‌ویژه از ناحیه‌ای به نام برآمدگی آکسون، جایی که پتانسیل‌های عمل آغاز می‌شود، نشات می‌گیرد. پتانسیل‌های عمل در امتداد آکسون به پایانه آکسون هدایت می‌شوند.
سلولهای شوان: این‌ها آکسون را با غلاف میلین عایق می‌کنند که انتقال سریع پتانسیل‌های عمل در امتداد آکسون را تسهیل میکند.
پایانه آکسون: شاخه‌های آکسون هستند که انتهای آکسون را تشکیل می‌دهند، با سایر نورون‌ها ارتباط سیناپسی برقرار می‌کنند.
سلولهای نوروگلیا
سلولهای گلیال برای حمایت، تغذیه، عایق‌بندی نورون‌ها و حذف مواد زائد متابولیسم کار می‌کنند. در ادامه به تعریف این یاخته‌ها می‌پردازیم.
آستروسیت‌ها: آستروسیت‌ها سلولهای گلیال ستاره‌ای شکل در مغز و نخاع هستند که بین ۲۰ تا ۴۰ درصد از کل سلولهای گلیال را تشکیل می‌دهند.
الیگودندروسیت‌ها: این یاخته‌ها وظیفه عایق‌بندی آکسون‌ها در سیستم عصبی مرکزی را بر عهده دارند. آنها این عملکرد را با تولید یک غلاف میلین انجام می‌دهند که اطراف بخشی از آکسون را می‌پوشاند. یک الیگودندروسیت منفرد ظرفیت میلین‌دار کردن تا ۵۰ بخش آکسون را دارد. آنها معادل یاخته‌های شوان در سیستم عصبی محیطی هستند.
میکروگلیاها: سلولهای میکروگلیال بین ۱۰ تا ۱۵ درصد از سلولهای مغز را تشکیل می‌دهند و منشا مزودرمی دارند، بر خلاف سایر سلولهای گلیال که منشا اکتودرمی دارند.
سلولهای اپاندیمال: اپاندیم پوشش نازکی از سیستم بطنی مغز و نخاع است. این پوشش از یاخته‌های اپاندیمی تشکیل شده است که غشای پایه آنها به آستروسیت‌ها متصل است.
سلولهای عضلانی
میوسیت‌ها، فیبرهای عضلانی یا سلولهای عضلانی سلولهای لوله‌ای بلندی هستند که مسئول حرکت اندام‌ها و ارگان‌های بدن هستند. سلولهای عضلانی می‌توانند سلولهای ماهیچه‌ای اسکلتی، سلولهای ماهیچه‌ای قلب یا سلولهای ماهیچه صاف باشند. سلولهای ماهیچه‌ای اسکلتی رایج‌ترین نوع سلولهای ماهیچه‌ای بوده و مسئول انجام حرکات عمومی و آگاهانه بدن هستند. یاخته‌های ماهیچه‌ای قلب با تولید تکانه‌های الکتریکی انقباضات قلب را کنترل می‌کنند و سلولهای ماهیچه صاف حرکات ناخودآگاه بافت‌هایی مانند رگ‌های خونی، رحم و معده را کنترل می‌کنند.
سلولهای خونی
یاخته‌های خونی را می‌توان به گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید تقسیم کرد. گلبول‌های قرمز حدود ۹۹/۹ درصد از کل یاخته‌های خونی را تشکیل می‌دهند و مسئول رساندن اکسیژن از ریه‌ها به بقیه بدن هستند. گلبول‌های قرمز تنها یاخته‌های جانوری هستند که هسته ندارند. گلبول‌های سفید بخشی حیاتی از سیستم ایمنی حیوانات هستند و با از بین بردن باکتری‌های مضر و سایر ترکیبات به مبارزه با عفونت‌ها کمک می‌کنند.
سلولهای چربی
سلولهای چربی که به عنوان چربی یا لیپوسیت نیز شناخته می‌شوند، به عنوان چربی ذخیره‌ای و سایر چربی‌ها به عنوان ذخایر انرژی استفاده می‌شوند. دو نوع سلول چربی رایج در حیوانات وجود دارد. سلولهای چربی سفید و سلولهای چربی قهوه‌ای. تفاوت اصلی بین این دو نوع سلول در نحوه ذخیره لیپیدها است. سلولهای چربی سفید یک قطره چربی بزرگ دارند درحالیکه در سلولهای چربی قهوه‌ای قطرات چربی متعدد و کوچک‌تری در سلول پخش می‌شوند.
انواع سلولهای گیاهی
یاخته‌های گیاهی بلوک‌های ساختمانی اساسی زندگی گیاهی هستند که تمام فرآیندهای مورد نیاز برای بقا را انجام می‌دهند. فتوسنتز فرآیند تبدیل انرژی نور، دی اکسیدکربن و آب به غذا است و در کلروپلاست‌های سلولی رخ می‌دهد. در زیر چند نمونه از سلولهای گیاهی تخصصی آورده شده است:
سلولهای کلانشیمی: سلولهای کلانشیمی از سلولهای زنده دراز با دیواره‌های ضخیم اصلی نامنظم تشکیل شده‌اند. آنها می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و مانند گیاهان رشد کنند. واقعیت این است که کلانشیم بسیار الاستیک است، یعنی یاخته‌ها می‌توانند کشیده شوند و بنابراین به رشد بیشتر اندام‌ها پاسخ دهند که یک ویژگی مهم در گیاهان است.
سلولهای اسکلرانشیمی: سلولهای اسکلرانشیم سفت‌تر هستند. آنها سلولهای نگه‌دارنده اولیه در مناطق گیاهی هستند که رشدشان متوقف شده است. سلولهای اسکلرانشیم بالغ اغلب سلولهای مرده با دیواره‌های ثانویه ضخیم هستند. آنها همچنین دارای محتوای سلولز بالایی (۶۰ تا ۸۰ درصد) هستند و هدف آنها حمایت ساختاری از گیاهان است.
سلولهای پارانشیمی: بافت‌های زمینی ساده و دائمی که اکثر بافت‌های گیاهی را تشکیل می‌دهند، مانند اجزای نرم برگ‌ها، پالپ میوه و سایر اندام‌های گیاهی، به عنوان پارانشیم شناخته می‌شوند. آنها در برگ‌ها وجود دارند و فتوسنتز، تنفس سلولی و فرآیندهای متابولیکی را انجام می‌دهند. این یاخته‌ها همچنین مواد شیمیایی مانند کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌ها را ذخیره می‌کنند و به بهبود گیاهان کمک می‌کنند.
سلولهای آوند چوبی: این بافت به انتقال مواد شیمیایی محلول و آب در سرتاسر گیاه کمک میکند. تراکئیدها، لوله‌های غربالی، پارانشیم آوند چوبی و الیاف آوند چوبی نمونه‌هایی از اجزای آوند چوبی هستند. آوند چوبی آب و مواد معدنی محلول را از ریشه به برگ‌های گیاه منتقل میکند.
سلولهای آبکش: مواد مغذی تولیدشده توسط فتوسنتز را به تمام قسمت‌های گیاه می‌رساند. قندها و اسیدهای آمینه محلول در آب توسط سلولهای آبکش منتقل می‌شوند. آبکش غذا را از برگ‌ها به ریشه‌ها منتقل میکند.
چرخه سلولی
چرخه سلولی مربوط به توالی رشد و تقسیم یک سلول است. در اصل، چرخه سلولی شامل تکثیر DNA از طریق همانندسازی آن است و این منجر به تقسیم سلول والد می‌شود و دو سلول دختر به دست می‌آید. این فرآیندها برای رشد، تکثیر و تقسیم سلولی ضروری هستند. در یوکاریوت‌ها، چرخه سلولی از مجموعه‌ای از رویدادهای بیولوژیکی به نام فاز استراحت، بین فاز، تقسیم سلولی تشکیل شده است. در طول مرحله استراحت، سلول در حالت غیرفعال است. اینترفاز مرحله‌ای از چرخه سلولی است که در آن سلول بعداً از لحاظ اندازه رشد میکند، DNA آن تکثیر می‌شود و یک کپی از DNA سلول می‌سازد تا برای تقسیم سلولی بعدی آماده شود. فاز اینترفاز از سه مرحله G1، S فاز و G2 تشکیل شده است. مرحله نهایی تقسیم سلولی است.
تقسیم سلول
تقسیم سلولی فرآیندی است که در آن یک سلول والد تقسیم می‌شود و دو یا چند سلول دختر ایجاد میکند. این یک فرآیند سلولی حیاتی است زیرا رشد، ترمیم و تولیدمثل را امکان‌پذیر میکند. در یوکاریوت‌ها، تقسیم سلولی ممکن است به شکل میتوز یا میوز باشد. در میتوز، نتیجه دو سلول ژنتیکی یکسان است. در میوز، نتیجه چهار سلول ژنتیکی غیر یکسان است.