اجزای سلول چیست؟ — نگاهی کامل به ساختار و وظایف آن

سلول به‌عنوان واحد بنیادی حیات، نقشی حیاتی در ساختار و عملکرد موجودات زنده دارد. شناخت دقیق ساختار سلول و اجزای سلول به ما امکان می‌دهد درک عمیق‌تری از فرآیندهای زیستی مانند تنفس، تولید انرژی، تقسیم سلولی و انتقال اطلاعات ژنتیکی داشته باشیم. سلول‌ها به دو دسته اصلی یوکاریوتی و پروکاریوتی تقسیم می‌شوند که تفاوت‌هایی در سازمان‌دهی درونی دارند. هر سلول از بخش‌هایی همچون غشای سلولی، هسته، سیتوپلاسم، ریبوزوم، شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی، میتوکندری، لیزوزوم و در برخی موارد کلروپلاست و واکوئل تشکیل شده است. هر یک از این اجزای سلول وظایف خاصی را در حفظ حیات سلول بر عهده دارند. درک دقیق اجزای سلول نقش مهمی در مطالعات زیستی، پزشکی و زیست‌فناوری ایفا می‌کند.

مقدمه

سلول واحد بنیادی حیات است. تمام موجودات زنده از سلول‌ها ساخته شده‌اند و این سلول‌ها هستند که وظایف زیستی را انجام می‌دهند، اطلاعات ژنتیکی را منتقل می‌کنند و انرژی را برای فرآیندهای حیاتی تولید و مصرف می‌نمایند. مطالعه بر روی اجزای سلول به ما کمک می‌کند تا سازوکار حیات را بهتر درک کنیم و به رابطه‌ی بین ساختار و عملکرد در سیستم‌های زنده پی ببریم.

در این نوشتار به بررسی دقیق اجزای سلول، انواع آن، ساختار و عملکرد هر یک خواهیم پرداخت. همچنین تفاوت بین سلول‌های یوکاریوتی و پروکاریوتی را تحلیل می‌کنیم و نقش هر جزء در فعالیت‌های سلولی را به‌صورت مفصل توضیح می‌دهیم.

سلول چیست؟

سلول کوچک‌ترین واحد زنده در موجودات زنده است که می‌تواند به طور مستقل عمل کند. هر سلول دارای غشا، مواد ژنتیکی «DNA یا RNA»، سیتوپلاسم و مجموعه‌ای از ساختارهای داخلی به نام اندامک است. سلول‌ها بسته به نوع موجود زنده می‌توانند دارای اجزای سلول بسیار ساده یا فوق‌العاده پیچیده باشند.

تعریف سلول از لحاظ ساختاری

سلول یا یاخته، کوچک‌ترین واحد زنده و ساختاری بدن موجودات زنده است که تمامی فعالیت‌های حیاتی در آن صورت می‌گیرد. از دیدگاه ساختاری، سلول مجموعه‌ای سازمان‌یافته از اجزای تخصص‌یافته است که در کنار هم، ساختاری هماهنگ و پویا را تشکیل می‌دهند.

سلول‌ها توسط غشای سلولی احاطه شده‌اند که محیط درونی سلول را از بیرون جدا می‌کند و در تبادل مواد نقش دارد. درون سلول، سیتوپلاسم قرار دارد که مایعی ژله‌مانند است و سایر اندامک‌ها در آن شناور هستند. مهم‌ترین بخش سلول، هسته است که حاوی ماده‌ی ژنتیکی «DNA» بوده و مرکز کنترل فعالیت‌های سلولی به‌شمار می‌آید. در سلول‌های یوکاریوتی، ساختارهایی مانند ریبوزوم‌ها، شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی، میتوکندری، لیزوزوم و در گیاهان کلروپلاست و واکوئل نیز وجود دارند.

این ساختارهای درونی که با عنوان اجزای سلول شناخته می‌شوند، هر یک نقش مشخصی در عملکرد کلی یاخته دارند. ترکیب هماهنگ این اجزاست که توانایی‌های سلول را در انجام فرآیندهایی مانند متابولیسم، تولید انرژی، تقسیم سلولی و پاسخ به محیط فراهم می‌سازد.

اندازه سلول‌ها

اندازه‌ی سلول‌ها بسیار کوچک است و معمولاً در محدوده‌ی ۱ تا ۱۰۰ میکرومتر «μm» قرار دارد. بیشتر سلول‌ها آن‌قدر ریز هستند که فقط با میکروسکوپ قابل مشاهده‌اند. سلول‌های پروکاریوتی مانند باکتری‌ها معمولاً کوچک‌تر «حدود ۱ تا ۱۰ میکرومتر» و سلول‌های یوکاریوتی مانند سلول‌های جانوری و گیاهی بزرگ‌تر «حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میکرومتر» هستند.

اگرچه سلول‌ها اندازه‌ی متفاوتی دارند، اما همه‌ی آن‌ها دارای اجزای سلول مشخصی هستند که وظایف حیاتی را انجام می‌دهند.

چه چیزی می‌تواند اندازه سلول‌ها را محدود کند؟

مهم‌ترین عامل محدودکننده‌ی اندازه سلول‌ها، نسبت سطح به حجم آن‌هاست. با بزرگ‌تر شدن سلول، حجم آن سریع‌تر از سطحش افزایش می‌یابد. این موضوع باعث می‌شود انتقال مواد مانند اکسیژن، مواد غذایی و دفع مواد زائد به‌سختی انجام شود.

اگر سلول خیلی بزرگ شود، اجزای سلول نمی‌توانند به‌خوبی با هم هماهنگ کار کنند و تبادل مواد با محیط کاهش می‌یابد؛ به همین دلیل سلول‌ها معمولاً کوچک باقی می‌مانند یا تقسیم می‌شوند.

نسبت سطح به حجم

نسبت سطح به حجم یعنی مقدار سطح خارجی یک جسم مثل سلول نسبت به فضای داخلی یا حجم آن. وقتی سلول کوچک است، نسبت سطح به حجم بالا است؛ یعنی سطح بیشتری برای ورود و خروج مواد نسبت به حجمش دارد. اما هرچه سلول بزرگ‌تر شود، این نسبت کاهش می‌یابد و سلول برای تبادل مواد با محیط دچار مشکل می‌شود.

چگونگی تأمین انرژی در سلول

سلول‌ها نیز همانند سایر موجودات زنده، برای بقا و انجام عملکردهای حیاتی خود نیازمند انرژی هستند. آن‌ها نمی‌توانند این انرژی را از هیچ به‌دست آورند، بلکه باید آن را از محیط پیرامون خود جذب کنند. برخی سلول‌ها انرژی را از طریق نور خورشید دریافت می‌کنند، در حالی که برخی دیگر، به‌ویژه سلول‌های جانوری، آن را از مولکول‌های غذایی مانند گلوکز به‌دست می‌آورند.

خورشید به‌عنوان منبع اولیه‌ی انرژی در زمین، نقشی اساسی در تأمین انرژی بسیاری از یاخته‌ها ایفا می‌کند. یاخته‌های گیاهی، جلبک‌ها و برخی باکتری‌های فتوسنتزی مانند سیانوباکترها، با استفاده از اندامکی به نام کلروپلاست « یکی از مهم‌ترین اجزای سلول‌های گیاهی » نور خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. این انرژی برای ساختن مولکول‌های آلی پیچیده مانند قندها به کار می‌رود.

سلول‌هایی که توانایی فتوسنتز ندارند، از راه تجزیه‌ی این مولکول‌های آلی، مانند قند و چربی، انرژی مورد نیاز خود را تأمین می‌کنند. این فرآیند در میتوکندری – یکی دیگر از اصلی‌ترین اجزای سلول – صورت می‌گیرد که به‌عنوان نیروگاه سلولی شناخته می‌شود. در این اندامک، گلوکز در حضور اکسیژن شکسته شده و انرژی به شکل مولکول‌های ATP تولید می‌شود که قابل استفاده برای تمام فعالیت‌های سلولی است.

برای آن‌که این مولکول‌های غذایی وارد سلول شوند، باید از غشای سلولی عبور کنند. این غشا ساختاری نیمه‌تراوا دارد و توسط پروتئین‌های خاصی کنترل می‌شود. برخی مواد به‌سادگی عبور می‌کنند، در حالی که ورود برخی دیگر نیاز به مصرف انرژی و استفاده از سیستم‌های حمل فعال دارد. این ویژگی نیز نشان‌دهنده‌ی اهمیت اجزای سلول در مدیریت دقیق و هدفمند انرژی و مواد درونی سلول است.

کار سلول چیست؟

سلول یا یاخته، واحد بنیادی و اصلی ساختار و عملکرد تمام موجودات زنده است. کار اصلی سلول انجام وظایف حیاتی است که برای بقا و رشد موجود زنده ضروری هستند. هر سلول با همکاری اجزای درونی خود، فعالیت‌های متنوعی را انجام می‌دهد که در مجموع به حفظ حیات و عملکرد کل موجود زنده کمک می‌کند.

مهم‌ترین کارهای سلول

مهم‌ترین کارهای سلول عبارتند از:

• تولید انرژی: سلول‌ها باید انرژی لازم برای انجام فعالیت‌های خود را تأمین کنند. این انرژی به‌صورت مولکول ATP در میتوکندری تولید می‌شود و برای رشد، تقسیم، انتقال مواد و دیگر واکنش‌های شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• تکثیر و رشد: سلول‌ها توانایی تقسیم شدن دارند تا تعدادشان افزایش یابد و موجود زنده بتواند رشد کند یا بافت‌های خود را ترمیم نماید.
• سازمان‌دهی و حفظ ساختار: سلول‌ها به کمک اسکلت سلولی، شکل و ساختار مشخصی دارند که به حفظ سازمان کلی بدن کمک می‌کند.
• انتقال اطلاعات ژنتیکی: هسته سلول، محل ذخیره DNA است که اطلاعات ژنتیکی را در خود دارد. این اطلاعات در تقسیم سلولی و ساخت پروتئین‌ها نقش اساسی دارد.
• ساخت پروتئین و مولکول‌های مورد نیاز: سلول‌ها با استفاده از ریبوزوم‌ها و شبکه آندوپلاسمی، پروتئین‌ها و مولکول‌های دیگر را می‌سازند که برای عملکردهای مختلف ضروری هستند.
• پاسخ به محیط: سلول‌ها می‌توانند به تغییرات محیطی واکنش نشان دهند، مثلاً با تغییر در ساختار غشا یا فعال کردن مسیرهای شیمیایی خاص.
• انتقال مواد: سلول‌ها از طریق غشای سلولی، مواد مغذی را دریافت و مواد زائد را دفع می‌کنند تا شرایط درونی خود را حفظ کنند.

مولکول‌های داخل سلول و کار آن‌ها

سلول‌ها محیطی پیچیده و پویا دارند که از انواع مختلفی از مولکول‌ها تشکیل شده است. این مولکول‌ها هر کدام نقش‌های خاص و مهمی در عملکرد سلول ایفا می‌کنند و به کمک اجزای سلول، فرآیندهای زیستی را مدیریت می‌کنند. مولکول‌های اصلی داخل سلول را می‌توان به چند دسته تقسیم کرد:

۱- آب «H₂O»

آب مهم‌ترین و فراوان‌ترین مولکول در داخل سلول است و حدود ۷۰ تا ۹۰ درصد وزن سلول را تشکیل می‌دهد. آب محیطی برای انجام واکنش‌های شیمیایی است، مواد را در خود حل می‌کند و در انتقال مواد درون سلول نقش کلیدی دارد. همچنین به حفظ شکل و ساختار سلول کمک می‌کند.

۲- یون‌ها و املاح معدنی

یون‌های مانند سدیم «⁺Na»، پتاسیم «⁺K»، کلسیم «⁺Ca²»، کلر «⁻Cl» و منیزیم «⁺Mg²» در تنظیم تعادل الکترولیتی سلول، انتقال سیگنال‌ها، فعال‌سازی آنزیم‌ها و حفظ ساختار سلولی نقش دارند.

۳- کربوهیدرات‌ها «قندها»

کربوهیدرات‌ها، به ویژه گلوکز، منبع اصلی انرژی سلول‌ها هستند. علاوه بر تأمین انرژی، برخی کربوهیدرات‌ها نقش ساختاری دارند؛ مثلاً گلیکوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدها که در سطح غشای سلولی به شناسایی و اتصال سلول‌ها کمک می‌کنند.

۴- لیپیدها «چربی‌ها»

لیپیدها اجزای اصلی ساختار غشای سلولی هستند. آن‌ها باعث ایجاد لایه‌های دوگانه‌ی فسفولیپیدی می‌شوند که غشا را نیمه‌تراوا و محافظ سلول می‌کند. همچنین برخی لیپیدها به عنوان ذخیره انرژی و پیام‌رسان‌های شیمیایی عمل می‌کنند.

۵- پروتئین‌ها

پروتئین‌ها عملکردهای بسیار متنوعی دارند؛ از جمله ساختاردهی به سلول، آنزیم‌های کاتالیزور، انتقال مواد از طریق غشا، و ارسال پیام‌های شیمیایی. ریبوزوم‌ها در سلول وظیفه ساخت پروتئین‌ها را بر عهده دارند و پروتئین‌ها نقش حیاتی در حفظ عملکرد اجزای سلول دارند.

۶- نوکلئیک اسیدها «DNA و RNA»

DNA حامل اطلاعات ژنتیکی است که دستورالعمل ساخت پروتئین‌ها و عملکرد سلول را تعیین می‌کند. RNA نقش واسطه را دارد؛ به گونه‌ای که اطلاعات ژنتیکی DNA را به ریبوزوم‌ها منتقل کرده و در ساخت پروتئین‌ها شرکت می‌کند.

۷- مولکول‌های انرژی «ATP»

آدنوزین تری‌فسفات «ATP» مولکول حامل انرژی در سلول است که انرژی لازم برای انجام واکنش‌های بیوشیمیایی را تأمین می‌کند. این مولکول به صورت موقتی انرژی را ذخیره و منتقل می‌کند.

نحوه به وجود آمدن یاخته‌ها

یاخته‌ها یا سلول‌ها، پایه و اساس تمام موجودات زنده هستند و پیدایش آن‌ها یکی از مهم‌ترین گام‌ها در تکامل زندگی روی زمین محسوب می‌شود. بر اساس مطالعات علمی و نظریه‌های مطرح شده، فرایند شکل‌گیری یاخته‌ها به چند مرحله و فرضیه مهم تقسیم می‌شود:

۱- زمان و شرایط اولیه

حدود ۳.۵ تا ۴ میلیارد سال پیش، زمین جوان بود و شرایط خاصی داشت که امکان شکل‌گیری مولکول‌های آلی را فراهم کرد. در این دوره، اتم‌ها و مولکول‌های ساده مانند آب، متان، آمونیاک و دی‌اکسید کربن در اتمسفر زمین وجود داشتند. انرژی حاصل از رعد و برق، اشعه‌های فرابنفش خورشید و فعالیت‌های آتشفشانی باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی پیچیده در این مواد ساده شد.

۲-  شکل‌گیری مولکول‌های آلی پیچیده

در نتیجه‌ی این واکنش‌ها، مولکول‌های آلی پیچیده مانند آمینواسیدها، نوکلئوتیدها و اسیدهای چرب به وجود آمدند. این مولکول‌ها ساختارهای لازم برای تشکیل پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک «DNA و RNA» و غشاهای اولیه سلولی را فراهم کردند.

۳- فرضیه «سوپ اولیه» یا «سوپ پری‌بیوتیک»

یکی از نظریه‌های مهم در این زمینه، فرضیه «سوپ اولیه» است که می‌گوید مولکول‌های آلی در اقیانوس‌های اولیه زمین جمع شده و تحت شرایط خاص، ترکیب شده و ساختارهای پیچیده‌تری به نام «ماکرومولکول‌ها» شکل داده‌اند. این فرآیند زمینه‌ساز پیدایش نخستین واحدهای زنده شد.

۴- شکل‌گیری اولین ساختارهای سلولی «پروتو‌سلول‌ها»

مولکول‌های چربی و اسیدهای چرب به‌صورت خودجوش، غشاهای ساده‌ای ایجاد کردند که قادر به جدا کردن محیط داخلی از بیرون بودند. این غشاهای ابتدایی، پایه‌ی غشای سلولی را تشکیل دادند. درون این ساختارهای بسته، مولکول‌های آلی پیچیده تجمع پیدا کردند و به‌تدریج ترکیباتی به نام پیش سلول یا پروتوسل «Protocell» شکل گرفتند؛ این‌ها ساختارهای اولیه‌ای بودند که ویژگی‌های زندگی را داشتند اما هنوز کامل نبودند.

۵- پیدایش مولکول‌های ژنتیکی و تکامل

یکی از گام‌های کلیدی، پیدایش مولکول‌های RNA بود که قادر به ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی و همچنین انجام فعالیت‌های کاتالیزوری بود «نظریه جهان RNA». این مولکول‌ها توانستند ساختارهای ساده را به ساختارهای پیچیده‌تر تبدیل کنند و زمینه‌ساز تولید پروتئین‌ها و DNA شدند.

۶- ظهور سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی

با گذشت زمان، ساختارهای ساده‌تر به سلول‌های پروکاریوتی مانند باکتری‌ها تبدیل شدند که فاقد هسته بودند اما توانایی حیات مستقل داشتند. بعدها سلول‌های یوکاریوتی که دارای هسته و اجزای سلول پیچیده‌تر بودند، به وجود آمدند. این سلول‌ها پایه‌ی موجودات چندسلولی و پیچیده‌تر را شکل دادند.

موجودات تک‌سلولی و پرسلولی

موجودات زنده را می‌توان از نظر تعداد سلول‌های تشکیل‌دهنده‌شان به دو گروه اصلی تقسیم کرد: تک‌سلولی و پرسلولـی.

۱- موجودات تک‌سلولی

موجودات تک‌سلولی تنها از یک سلول ساخته شده‌اند و تمام فعالیت‌های حیاتی آن‌ها مانند تنفس، تغذیه، تولیدمثل و حرکت، توسط همان یک سلول انجام می‌شود. این سلول معمولاً دارای تمامی اجزای سلول مورد نیاز برای بقا است، مانند غشای سلولی، سیتوپلاسم، ریبوزوم‌ها، و در برخی موارد هسته.

مثال‌هایی از موجودات تک‌سلولی:

• باکتری‌ها «پروکاریوت‌ها»
• آغازیان مانند آمیب و پارامسی

این موجودات علیرغم داشتن فقط یک سلول، می‌توانند بسیار پیچیده و سازگار باشند.

۲- موجودات پرسلولی

موجودات پرسلولی از تعداد بسیار زیادی سلول تشکیل شده‌اند که هر یک می‌توانند تخصصی شده باشند و عملکرد خاصی داشته باشند. در این نوع موجودات، سلول‌ها با همکاری یکدیگر بافت‌ها، اندام‌ها و سیستم‌های پیچیده‌ی بدن را شکل می‌دهند.

در موجودات پرسلولی نیز هر سلول دارای اجزای سلول مانند هسته، میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی و دیگر اندامک‌هاست. اما برخلاف موجودات تک‌سلولی، همه‌ی سلول‌ها یکسان عمل نمی‌کنند؛ بلکه هر سلول بر اساس نقش خود، ساختار و عملکردی ویژه دارد.

مثال‌هایی از موجودات پرسلولی:

• انسان، گیاهان، حیوانات، قارچ‌ها

تقسیم‌بندی سلول‌ها

سلول‌ها به دو دسته‌ی اصلی تقسیم می‌شوند:

۱- سلول‌های پروکاریوتی

سلول پروکاریوتی ساده‌ترین نوع سلول‌ها است که ساختار نسبتاً ساده‌ای دارد و در باکتری‌ها و آرکی‌ها یافت می‌شود. این سلول‌ها از اجزای مشخص و پیچیده‌ای که در سلول‌های یوکاریوتی دیده می‌شود، بی‌بهره‌اند و به همین دلیل عملکردهایشان نیز نسبتاً محدودتر است.

ویژگی‌های اصلی سلول پروکاریوتی

• نداشتن هسته واقعی: برخلاف سلول‌های یوکاریوتی که DNA در هسته قرار دارد، در سلول پروکاریوتی، ماده ژنتیکی به صورت حلقه‌ای و آزاد در داخل سیتوپلاسم قرار دارد که به آن نوکلئویید گفته می‌شود.
• ساختار ساده: این سلول فاقد بسیاری از اجزای سلول پیچیده مانند میتوکندری، کلروپلاست، دستگاه گلژی و شبکه آندوپلاسمی است. در عوض، تنها چند اندامک ساده و اساسی مانند ریبوزوم‌ها را دارد.
• اندازه کوچک: سلول‌های پروکاریوتی معمولاً بسیار کوچک‌تر از سلول‌های یوکاریوتی هستند و اندازه آن‌ها بین ۱ تا ۱۰ میکرومتر متغیر است.
• غشای سلولی و دیواره سلولی: این سلول‌ها دارای غشای پلاسمایی و دیواره سلولی هستند که به آن‌ها شکل و استحکام می‌دهد. دیواره سلولی در باکتری‌ها معمولاً از ماده‌ای به نام پپتیدوگلیکان ساخته شده است.
• توانایی تولید مثل ساده: سلول‌های پروکاریوتی معمولاً از طریق تقسیم دوتایی «دوبرابر شدن سلول» تکثیر می‌شوند.

اجزای سلول پروکاریوتی

• نوکلئوتید: منطقه‌ای از سیتوپلاسم که DNA در آن قرار دارد و اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کند.
• ریبوزوم‌ها: مسئول ساخت پروتئین‌ها هستند؛ اگرچه کوچک‌تر و ساده‌تر از ریبوزوم‌های یوکاریوتی‌اند.
• غشای پلاسمایی: کنترل ورود و خروج مواد به داخل و خارج سلول را بر عهده دارد.
• دیواره سلولی: محافظت از سلول و حفظ شکل آن.
• کپسول «در برخی باکتری‌ها»: لایه‌ای محافظ بیرونی که به دفاع سلول کمک می‌کند.
• پیلوس و تاژک: ساختارهای حرکتی و اتصال به سطوح.

اهمیت و نقش سلول‌های پروکاریوتی

سلول‌های پروکاریوتی در اکوسیستم‌ها نقش حیاتی دارند. آن‌ها در چرخه‌های زیستی، تجزیه مواد آلی، تولید اکسیژن «برخی سیانوباکترها»، و حتی در پزشکی «به عنوان عامل بیماری‌ها یا تولید داروها» اهمیت دارند. درک ساختار و عملکرد اجزای سلول پروکاریوتی، پایه‌ی بسیاری از مطالعات زیست‌شناسی و پزشکی است.

۲- سلول‌های یوکاریوتی

سلول یوکاریوتی نوع پیشرفته‌تر و پیچیده‌تر سلول‌ها است که در موجودات چندسلولی مانند گیاهان، جانوران، قارچ‌ها و همچنین برخی موجودات تک‌سلولی مانند پروتوزا یافت می‌شود. این سلول‌ها دارای ساختارهای تخصصی و متنوعی به نام اجزای سلول «ارگانل‌ها» هستند که هر کدام وظایف خاصی را بر عهده دارند و موجب عملکرد بهتر و هماهنگ‌تر سلول می‌شوند.

ویژگی‌های اصلی سلول یوکاریوتی

اجزای سلول یوکاریوتی ویژگی‌های خاص خود را دارد که در ادامه به آن‌ها می‌پردازیم:

• وجود هسته واقعی: DNA در داخل هسته‌ای محصور به غشا قرار دارد که این باعث محافظت و سازمان‌دهی بهتر اطلاعات ژنتیکی می‌شود.
• وجود اجزای سلولی پیچیده «ارگانل‌ها»: سلول یوکاریوتی شامل اندامک‌هایی مانند میتوکندری، شبکه آندوپلاسمی «خشن و صاف»، دستگاه گلژی، لیزوزوم، کلروپلاست «در سلول‌های گیاهی» و اسکلت سلولی است.
• اندازه بزرگ‌تر: سلول‌های یوکاریوتی معمولاً بزرگ‌تر از سلول‌های پروکاریوتی هستند و اندازه‌شان از حدود ۱۰ تا ۱۰۰ میکرومتر متغیر است.
• تنوع عملکرد: سلول‌های یوکاریوتی به خاطر داشتن اجزای سلولی تخصصی، می‌توانند فعالیت‌های زیستی متنوع و پیچیده‌تری انجام دهند.

اجزای سلول یوکاریوتی

اکنون نگاهی دقیق‌تر می‌اندازیم به اجزای سلول یوکاریوتی و عملکرد آن‌ها:

•  غشای سلولی «Cell Membrane»
  در این قسمت از اجزای سلول، غشای سلولی پوششی نازک و انعطاف‌پذیر است که سلول را از محیط اطرافش جدا می‌کند. این غشا عمدتاً از فسفولیپیدها و پروتئین‌ها ساخته شده و به عنوان یک سد انتخابی عمل می‌کند؛ یعنی تنها اجازه‌ی عبور مواد خاصی را به داخل یا خارج سلول می‌دهد.

وظایف اصلی این قسمت از اجزای سلول حفظ هموستازی، انتقال فعال و غیرفعال مواد و ارتباط با سلول‌های دیگر از طریق گیرنده‌های سطحی می‌باشد.

• هسته «Nucleus»
  هسته مهم‌ترین بخش سلول یوکاریوتی و اجزای سلول است که اطلاعات ژنتیکی را در خود جای داده است. این اندامک با غشای هسته‌ای دوجداره‌ای از سایر بخش‌های سلول جدا شده و شامل کروماتین «DNA + پروتئین» و هستک «nucleolus» است.

نقش‌های این اجزای سلول تنظیم رشد و تقسیم سلولی، کنترل فعالیت‌های سلول از طریق رونویسی ژن‌ها و ساخت RNA و ریبوزوم‌ها در هستک می‌باشد.

• سیتوپلاسم «Cytoplasm»
  سیتوپلاسم مایعی ژلاتینی است که سایر اندامک‌ها در آن شناورند. این ماده شامل سیتوزول، یون‌ها، آنزیم‌ها و مولکول‌های آلی است. سیتوپلاسم محیطی مناسب برای انجام واکنش‌های شیمیایی فراهم می‌آورد و از مهم‌ترین اجزای سلول محسوب می‌شود.
• شبکه آندوپلاسمی « Endoplasmic Reticulum یا ER»

شبکه آندوپلاسمی یکی دیگر از اجزای سلول بوده و دو نوع می‌باشد که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم:

• شبکه آندوپلاسمی زبر «Rough ER»: دارای ریبوزوم‌های چسبیده به سطح است و در سنتز پروتئین‌ها نقش دارد.
• شبکه آندوپلاسمی صاف «Smooth ER»: فاقد ریبوزوم است و در سنتز لیپیدها، متابولیسم کربوهیدرات‌ها و سم‌زدایی مواد نقش دارد.

•  ریبوزوم‌ «Ribosome»
  در این نوع از اجزای سلول، ریبوزوم‌ها ماشین‌های پروتئین‌سازی سلول هستند. آن‌ها می‌توانند آزاد در سیتوپلاسم باشند یا به شبکه آندوپلاسمی زبر متصل شوند.
• دستگاه گلژی « Golgi Apparatus»
  این ساختار از چند کیسه‌ی تخت و فشرده تشکیل شده و در بسته‌بندی، اصلاح و انتقال پروتئین‌ها و لیپیدها نقش دارد. پروتئین‌های سنتز شده از شبکه آندوپلاسمی به گلژی منتقل و آماده‌ی استفاده یا ترشح می‌شوند.
•  میتوکندری «Mitochondrion»
  معروف به نیروگاه سلول، میتوکندری‌ها انرژی مورد نیاز سلول را از طریق تنفس سلولی فراهم می‌کنند. آن‌ها دارای DNA مخصوص خود هستند و می‌توانند به طور مستقل تقسیم شوند.
•  لیزوزوم‌ « Lysosome»
  یک قسمت از اجزای سلول، ساختارهایی پر از آنزیم‌های گوارشی هستند که در تجزیه‌ی مواد زائد، میکروب‌ها و اندامک‌های کهنه نقش دارند. این اجزای سلول، بیشتر در سلول‌های جانوری دیده می‌شوند.
• اسکلت سلولی «Cytoskeleton»
  شبکه‌ای از فیلامنت‌های پروتئینی است که شکل، استحکام و حرکت سلول را کنترل می‌کند. از اجزای اصلی آن می‌توان به میکروتوبول‌ها، میکروفیلامنت‌ها و فیلامنت‌های حدواسط اشاره کرد.
• واکوئل «Vacuole»
  واکوئل‌ها در سلول‌های گیاهی بسیار بزرگ و پررنگ هستند و نقش ذخیره‌سازی آب، یون‌ها، مواد مغذی و ضایعات را دارند. در سلول‌های جانوری نیز ممکن است واکوئل‌هایی کوچکتر وجود داشته باشند.
•  کلروپلاست‌ «Chloroplast»
  این اجزای سلول، مختص سلول‌های گیاهی هستند و محل انجام فتوسنتز می‌باشند. آن‌ها نیز مانند میتوکندری دارای DNA اختصاصی هستند و انرژی نور خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند.

اهمیت و نقش سلول‌های یوکاریوتی

سلول‌های یوکاریوتی به دلیل ساختار پیچیده و وجود اجزای سلول تخصصی، قادر به انجام وظایف متنوع و دقیق‌تر هستند که برای زندگی موجودات پیچیده ضروری است. این سلول‌ها پایه‌ی بافت‌ها، اندام‌ها و سیستم‌های بدن موجودات چندسلولی را تشکیل می‌دهند.

انواع یاخته پروکاریوتی

یاخته‌های پروکاریوتی شامل دو دسته اصلی هستند که هر کدام ویژگی‌ها و ساختارهای خاص خود را دارند. این دو دسته عبارت‌اند از:

۱- باکتری‌ها «Bacteria»

باکتری‌ها شایع‌ترین نوع یاخته‌های پروکاریوتی هستند و در انواع محیط‌ها از خاک و آب گرفته تا بدن موجودات زنده یافت می‌شوند. آن‌ها تنوع زیادی در شکل، اندازه و نوع متابولیسم دارند. برخی باکتری‌ها مفیدند و نقش‌های حیاتی مانند تجزیه مواد آلی، تثبیت نیتروژن در خاک و تولید داروهای آنتی‌بیوتیک دارند. اما برخی دیگر می‌توانند بیماری‌زا باشند.

• ساختار: باکتری‌ها دارای غشای پلاسمایی و دیواره سلولی هستند که معمولاً از ماده‌ای به نام پپتیدوگلیکان تشکیل شده است.
• شکل‌ها: شکل‌های باکتری‌ها شامل کروی «کوکسی‌ها»، میله‌ای «باسیل‌ها»، مارپیچی «اسپیروکت‌ها» و برخی اشکال پیچیده‌تر است.
• تولید مثل: معمولاً از طریق تقسیم دوتایی به سرعت تکثیر می‌شوند.

۲- آرکی‌ها «Archaea»

آرکی‌ها گروهی از پروکاریوت‌ها هستند که در شرایط محیطی بسیار سخت مانند چشمه‌های آب گرم، محیط‌های بسیار شور یا اسیدی و مناطق عمیق اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند. آن‌ها از نظر ساختاری و ژنتیکی با باکتری‌ها تفاوت‌های مهمی دارند.

• ساختار: دیواره سلولی آرکی‌ها فاقد پپتیدوگلیکان است و غشای پلاسمایی آن‌ها دارای چربی‌های خاصی است که با باکتری‌ها متفاوت است.
• ویژگی‌ها: آرکی‌ها می‌توانند در محیط‌های شدیداً گرم، اسیدی یا بازی زنده بمانند و برخی آن‌ها قادر به تولید متان «Methanogen» هستند.
• نقش‌ها: در چرخه‌های زیستی و تجزیه مواد در محیط‌های خاص نقش مهمی دارند.

تفاوت‌های مهم بین باکتری‌ها و آرکی‌ها

آرکی‌ها نزدیک‌تر به یوکاریوت‌ها از نظر ساختار ژنتیکی و متابولیکی هستند.

دیواره سلولی آرکی‌ها و ساختار غشای آن‌ها با باکتری‌ها متفاوت است.

آرکی‌ها در محیط‌های سخت و غیرمعمول زندگی می‌کنند، در حالی که باکتری‌ها گستره وسیعی از محیط‌ها را اشغال کرده‌اند.

انواع سلول‌های یوکاریوتی

سلول‌های یوکاریوتی در موجودات مختلف، بسته به نوع و عملکردشان، به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. این تقسیم‌بندی عمدتاً بر اساس نوع موجود «گیاهی یا جانوری» و نقش سلول در بافت و اندام صورت می‌گیرد. به طور کلی، سلول‌های یوکاریوتی به پنج گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

۱-  سلول‌های یوکاریوتی گیاهی

اجزای سلول‌ گیاهی ویژگی‌های خاصی دارند که آن‌ها را از سلول‌ جانوری متمایز می‌کند. از جمله:

• دیوارۀ سلولی سخت: از جنس سلولز که به حفظ شکل سلول و محافظت از آن کمک می‌کند.
• کلروپلاست: این ارگانل مسئول انجام فرآیند فتوسنتز است و انرژی نور خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کند.
• واکوئل بزرگ: کیسه‌ای پر از مایع که به تنظیم فشار اسمزی سلول کمک می‌کند و مواد زائد را ذخیره می‌کند.
• پلاسمودسماتا: کانال‌های ارتباطی بین سلول‌های گیاهی برای تبادل مواد.

۲- سلول‌های یوکاریوتی جانوری

در این قسمت از مقاله اجزای سلول، سلول‌ها فاقد دیواره سلولی و کلروپلاست هستند و ویژگی‌های خاص خود را دارند. انواع سلول‌های جانوری «سلول‌های تخصصی بافتی» شامل موارد زیر است:

• سلول‌های عصبی: مسئول انتقال پیام‌های الکتریکی در سیستم عصبی هستند. دارای دندریت‌ها و آکسون برای ارتباطات بین سلولی می‌باشند.
• سلول‌های عضلانی: توانایی انقباض دارند و موجب حرکت بدن می‌شوند. سه نوع اصلی دارند: مخطط اسکلتی، صاف و قلبی.
• سلول‌های خونی: مانند گلبول‌های قرمز که اکسیژن را حمل می‌کنند و گلبول‌های سفید که نقش ایمنی دارند.
• سلول‌های پوششی «اپیتلیال»: پوشش‌دهنده سطح بدن و اندام‌ها که از ورود مواد مضر جلوگیری می‌کنند و نقش حفاظتی دارند.
• سلول‌های بافت پیوندی: از جمله فیبروبلاست‌ها که ساختار ماتریکس خارج سلولی را تولید می‌کنند.

۳- انواع دیگر سلول‌های یوکاریوتی

• سلول‌های جنسی «گامت‌ها»: سلول‌های تخصص‌یافته برای تولید مثل، مانند اسپرم در مردان و تخمک در زنان.
• سلول‌های بنیادی: سلول‌هایی که قابلیت تبدیل شدن به انواع دیگر سلول‌ها را دارند و در رشد و ترمیم بافت‌ها نقش دارند.

۴- سلول قارچی

سلول‌های قارچی از نوع یوکاریوتی هستند و ویژگی‌هایی مشابه سلول‌های گیاهی و جانوری دارند، اما تفاوت‌هایی هم دارند. دیواره سلولی قارچ‌ها از کیتین ساخته شده که آن‌ها را از سلول‌های گیاهی که دیواره سلولی‌شان از سلولز است متمایز می‌کند. سلول‌های قارچی فاقد کلروپلاست هستند چون فتوسنتز نمی‌کنند و انرژی خود را به صورت جذب مواد آلی از محیط به دست می‌آورند. همچنین قارچ‌ها معمولاً ساختار رشته‌ای به نام هیف دارند که از ترکیب آن‌ها میسلیوم تشکیل می‌شود.

۵- سلول آغازیان «پروتئین‌ها»

آغازیان یا پروتوزوآ گروهی از موجودات یوکاریوتی تک‌سلولی هستند که بسیار متنوع‌اند. سلول‌های آغازیان معمولاً ساختار یوکاریوتی کامل با هسته و سایر اجزای سلول دارند. برخی از آن‌ها مانند آمیب‌ها حرکت با کمک پاهای کاذب «Pseudopodia» دارند، برخی دیگر مثل پارامسی‌ها مژک برای حرکت دارند و برخی هم تاژک دارند. آغازیان معمولاً در آب یا خاک زندگی می‌کنند و برخی از آن‌ها نقش‌های مهمی در زنجیره غذایی دارند.

چرخه سلول چیست؟

چرخه سلول به مجموعه‌ای از مراحل گفته می‌شود که یک سلول از زمان تشکیل تا زمان تقسیم شدن و ایجاد سلول‌های جدید طی می‌کند. این چرخه فرآیندی منظم و سازمان‌یافته است که باعث رشد، تکثیر و ترمیم بافت‌ها در موجودات زنده می‌شود.

مراحل اصلی چرخه سلول

چرخه سلولی به دو بخش کلی تقسیم می‌شود: فاز بین‌مرحله‌ای و فاز تقسیم سلولی.

۱-  بین‌مرحله‌ای «Interphase»

این مرحله بیشترین زمان چرخه را در بر می‌گیرد و شامل سه زیرمرحله است:

• مرحله G1 «رشد اولیه»
  سلول بزرگ‌تر می‌شود، مواد لازم برای سنتز DNA را تولید می‌کند و اجزای سلول مثل ریبوزوم‌ها و آنزیم‌ها ساخته می‌شوند.
• مرحله S «سنتز»
  در این مرحله، DNA سلول دو برابر می‌شود تا هر سلول دختر پس از تقسیم، مجموعه کاملی از اطلاعات ژنتیکی داشته باشد.
• مرحله G2 «آماده‌سازی برای تقسیم»
  سلول اجزای مورد نیاز برای تقسیم «مثل پروتئین‌ها و میکروتوبول‌ها» را تولید می‌کند.

۲- مرحله M «تقسیم میتوزی»

در این مرحله، هسته و سپس خود سلول تقسیم می‌شود. این مرحله خود شامل چند فاز است:

• پروفاز «Prophase»: کروموزوم‌ها قابل مشاهده می‌شوند، دوک تقسیم تشکیل می‌شود.
• متافاز «Metaphase»: کروموزوم‌ها در وسط سلول صف‌آرایی می‌کنند.
• آنافاز «Anaphase»: کروموزوم‌ها به دو قطب سلول کشیده می‌شوند.
• تلوفاز «Telophase»: دو هسته جدید شکل می‌گیرد.
• سیتوکینز «Cytokinesis»: سیتوپلاسم تقسیم شده و دو سلول دختر به‌وجود می‌آید.

نقش چرخه سلول

• رشد بدن
• ترمیم زخم‌ها
• جایگزینی سلول‌های مرده
• تولید سلول‌های جنسی در صورت ورود به تقسیم میوز

کنترل چرخه سلولی

چرخه سلولی توسط پروتئین‌هایی مانند سیکلیـن‌ها «cyclins» و کینازها «kinases» کنترل می‌شود. اگر چرخه به‌درستی کنترل نشود، ممکن است منجر به رشد بی‌رویه سلول‌ها و بروز سرطان شود.

تقسیم سلول چیست؟

تقسیم سلول فرآیندی است که طی آن یک سلول به دو سلول جدید «سلول‌های دختر» تبدیل می‌شود. این فرآیند برای رشد، ترمیم، بازسازی بافت‌ها و تولید مثل در موجودات زنده ضروری است.

دو نوع اصلی تقسیم سلول وجود دارد:

میتوز «Mitosis»

در این نوع تقسیم، سلول والد به دو سلول دختر کاملاً مشابه با همان تعداد کروموزوم تقسیم می‌شود. در بافت‌های بدن برای رشد و ترمیم استفاده می‌شود.

میوز «Meiosis»

در این نوع تقسیم، سلول والد به چهار سلول جنسی «مثل اسپرم یا تخمک» با نصف تعداد کروموزوم تقسیم می‌شود. این نوع تقسیم در تولید مثل جنسی کاربرد دارد.

در هر دو نوع، اجزای سلول مانند هسته، DNA و سایر اندامک‌ها نقش مهمی در فرایند تقسیم دارند.

متابولیسم سلول چیست؟

متابولیسم سلول به مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی درون سلول گفته می‌شود که برای تولید انرژی، ساخت مواد مورد نیاز و تجزیه مواد زائد انجام می‌گیرد. متابولیسم شامل دو بخش است:

• کاتابولیسم: تجزیه مواد غذایی «مثل گلوکز» برای تولید انرژی «ATP»
• آنابولیسم: ساخت مولکول‌ها و اجزای سلول از مواد ساده‌تر

این دو فرایند باعث می‌شوند سلول زنده بماند، رشد کند و عملکردهای حیاتی خود را انجام دهد.

تحرک سلولی چگونه است؟

تحرک سلولی به توانایی سلول برای جابه‌جایی یا حرکت در محیط اطراف خود گفته می‌شود. این حرکت ممکن است برای شکار، فرار، ترمیم بافت یا پاسخ به محرک‌ها باشد.

انواع تحرک سلولی

• تاژک «Flagella»: ساختاری شبیه دُم است که در بعضی سلول‌ها مثل اسپرم یا برخی باکتری‌ها دیده می‌شود و باعث حرکت سلول می‌شود.
• مژک «Cilia»: ساختارهای کوتاه و پرشمار که با حرکت هماهنگ، سلول را جابه‌جا می‌کنند یا مواد اطراف آن را حرکت می‌دهند «مثلاً در سلول‌های تنفسی انسان».
• پای کاذب «Pseudopodia»: زائده‌هایی از غشای سلول که در سلول‌هایی مثل آمیب ایجاد می‌شوند و باعث خزیدن سلول می‌گردند.

تحرک سلولی معمولاً به کمک اجزای سلول مثل اسکلت سلولی، پروتئین‌های حرکتی و انرژی حاصل از ATP انجام می‌شود.

نتیجه‌گیری

سلول، با تمام پیچیدگی‌ها و نظم شگفت‌انگیزش، شاهکاری بی‌نظیر از طبیعت است. درک ساختار و اجزای سلول نه تنها در علوم زیستی اهمیت دارد، بلکه پایه و اساس بسیاری از شاخه‌های نوین مانند بیوتکنولوژی، ژنتیک، پزشکی مولکولی و داروسازی نیز بر آن استوار است.

شناخت کامل از اجزای سلول به ما این امکان را می‌دهد که در آینده درمان‌هایی دقیق‌تر، روش‌هایی مؤثرتر برای مبارزه با بیماری‌ها و حتی راه‌هایی برای ساخت سلول‌های مصنوعی توسعه دهیم. این دانش، دروازه‌ای به‌سوی فهم عمیق‌تر از حیات و آفرینش است.