سلول

به کوچکترین واحد سازنده موجودات گفته می شود که...

سلول - واحد ساختاری بنیادین و کوچک ترین واحد زنده در تمام موجودات زنده است.  سلول کوچک ترین موجود ی است که به عنوان یک موجود زنده می توان آن را در نظر گرفت.  سلول ها واحد های سازنده ی حیات نیز نامیده می شوند.  موجودات زنده را نیز بر حسب سلول هایشان می توان به دو دسته تک سلولی ( شامل آغازین و باکتری ها ) و پر سلولی ( مثل انسان ) گروه بندی کرد.  بیشتر سلول های گیاهی و جانوری بین 1 تا 100 میکرون قطر دارند و درنتیجه بدون میکروسکوپ دیده نمی شوند.

سلول توسط رابرت هوک در سال 1655 کشف شد. نظریه ی سلولی نیز اولین بار در سال 1839 توسط ماتیاس جاکوب شلایدن و تئودور شوان  پایه ریزی شد.  این نظریه این موضوع را بیان می کند که سلول ها واحد های سازنده موجودات زنده ه ستند و هر سلولی از یک یا تعداد بیشتری سلول تشکیل شده است.  و هر سلولی که الان وجود دارد از یک سلول قبلی به وجود آمده است .

 

واژه ی سلول از واژه ی لاتین cella‌به معنیاتاق کوچک می آید.  این واژه می تواند توضیح خوبی برای کوچک ترین واحد بنیادی زندگی بودن سلول باشد.  این نامگذاری توسط رابرت هوک انجام شد زمانی که با میکروسکوپ ساده و دست ساز خودش توانست فضا های خالی سلول منند در اسفنج را مشاهده کند.

ساختار سلول ها ( اناتومی سلول ها ) 

دو نوع اصلی سلول وجود دارد. سلول های یوکاریوتی ( که اغلب به شکل جانداران پرسلولی و پیچیده هستند ) و سلول های پروکاریوتی ( که جانداران تک سلولی مثل باکتری ها از این نوع هستند).  در جدول زیر ویژگی های سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی را بررسی می کنیم.

	پروکاریوت ها	یوکاریوت ها
موجودات معمول	باکتری ها و آرکی باکتری ها	آغازیان - قارچ ها - جانوران - گیاهان
اندازه	1 الی 10 میکرون	10 الی 100 میکرون
نوع هسته	هسته واقعی ندارند - ناحیه نوکلئوئیدی	هسته ی واقعی دارای غشای دو لایه
سنتز ( ساختن ) RNA / پروتئین	هر دو همزمان در سیتوپلاسم	سنتز RNA در هسته و سنتز پروتئین در سیتوپلاسم
ریبوزوم	50S + 30S	60S + 40S
ساختار سیتوپلاسم	ساختار های بسیار کم	ساختار های پیچیده از جمله اسکلت سلولی و سیستم غشایی درونی
حرکت سلول	تاژک ساخته شده از پروتئین فلاژلین	تاژک و مژک ساخته شده از میکروتوبول -  حرکت با پای کاذب
میتوکندری	ندارند	از یک تا هزاران میتوکندری در هر سلول
کلروپلاست	ندارند	در جلبک ها و گیاهان دیده می شود
سازمان بندی سلولی	معمولا تک سلولی هستند	تک سلولی - کلونی - و معمولا جانداران پر سلولی
تقسیم سلولی	تقسیم دوتایی ( ساده ترین نوع تقسیم)	میتوز و میوز

 

سلول های پروکاریوتی

( بر گرفته از مقاله پروکاریوت ها ) - سلول های پروکاریوتی سلول هایی هستند که نسبت به یوکاریوت ها بسیار کوچک تر و ساده تر می باشند. این سلول ها فاقد هسته و بیشتر اندامک هایی هستند که در سلول های یوکاریوتی یافت می شود.  دو نوع جاندار وجود دارد که دارای سلول های پروکاریوتی هستند:‌باکتری ها و آرکی باکتری ها

ماده ژنتیک سلول های پروکاریوتی یک عدد کروموزوم ( مولکول DNA ) است که در تماس مستقیم با سیتوپلاسم قرار دارد.  به ناحیه ای از سیتوپلاسم سلول پروکاریوتی که هسته در آن قرار دارد ناحیه نوکلئوئید گفته می شود.

 

 تصویر شماتیک از ساختار ساده یک سلول پروکاریوتی

یک سلول پروکاریوتی سه ناحیه ساختاری دارد:

• در خارج از سلول تاژک و پیلی زوائدی هستند که از سلول بیرون می زنند.  این زوائد که در همه ی پروکاریوت ها یافت نمی شوند ساختار هایی دارند که به حرکت سلول کمک می کنند و از طرفی در ارتباطات بین سلول ها نیز نقش دارند.
• بخش جدا کننده ی سلول از محیط یک دیواره ی سلولی است که خودش یک غشای پلاسمایی را احاطه کرده است.  برخی از سلول های پروکاریوتی در سطح خارجی دیواره سلولی یک لایه دیگر به نام کپسول باکتری نیز دارند. پوشش سلول باکتری علاوه بر جدا کردن سلول از محیط باعث حفظ شکل و ساختار کلی سلول پروکاریوت نیز می شود.  این پوشش با عمل کردن به عنوان یک سد در برابر عبور برخی مواد - محیط داخل و خارج سلول را از هم جدا می کند. با وجود اینکه اغلب پروکاریوت ها دیواره سلولی دارند برخی استثنا ها هم وجود دارد. مایکوپلاسما ( میکوپلاسما )  و ترموپلاسما پروکاریوت هایی هستند که فاقد دیواره سلولی می باشند. دیواره سلولی باکتری از پپتیدوگلیکان تشکیل شده است و به عنوان یک مقاومت در برابر نیرو های خارجی عمل می کند.  همچنین دیواره سلولی از باد کردن و ترکیدن سلول در اثر فشار اسمزی جلوگیری می کند.  برخی از سلول های یوکاریوتی ( گیاهان و قارچ ها ) نیز دارای دیواره سلولی هستند اما جنش دیواره در آن ها متفاوت است.
• داخل سلول که ناحیه ی سیتوپلاسمی نامیده می شود دارای ماده ژنتیک - ریبوزوم ها و برخی دیگر از مواد محلول در مایع سیتوپلاسم است.  کروموزوم پروکاریوتی معمولا یک DNA حلقوی است . استثنایی برای این مورد باکتری Borrelia burgdorferi می باشد که باعث ایجاد بیماری Lyme می شود. با توجه به این که سلول های پروکاریوتی فاقد هسته هستند - ماده ژنتیک این سلول ها در تماس مستقیم با سیتوپلاسم قرار دارد.  همچنین برخی از باکتری ها می توانند کروموزوم های جانبی دیگری غیر از کروموزوم های خودشان را نیز حمل کنند که به این کروموزوم های جانبی پلازمید (‌پلاسمید ) گفته می شود.  پلاسمید ها که اغلب حلقوی هستند می توانند باعث کسب برخی از صفات در سلول پروکاریوتی شوند برای مثال سلول های پروکاریوتی ای که برخی از پلاسمید ها را داشته باشند به انتی بیوتیک ها مقاوم می شوند.

سلول یوکاریوتی

( برگرفته از مقاله یوکاریوت ها )

گیاهان - جانوران - قارچ ها و آغازیان همه دارای سلول های یوکاریوتی هستند. این سلول ها می توانند حتی هزاران بار بزرگتر از سلول های ساده ی پروکاریوتی باشند.  اصلی ترین تفاوت سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی در این است که سلول های یوکاریوتی دارای اندامک ها و بخش های داخل سلولی احاطه شده توسط غشا های داخل سلولی هستند که در این بخش ها فعالیت های متابولیک خاصی انجام می گیرد.  مهم ترین این اندامک ها هسته است.  هسته بخشی از سلول یوکاریوتی است که توسط دو لایه غشای پلاسمایی ( 4 لایه فسفولیپید ) پوشیده شده است و حاوی ماده ژنتیک سلول یوکاریوتی می باشد. نام یوکاریوت ها نیز که در لاتین به معنی "هسته واقعی" می باشد از همین گرفته شده است. سایر تفاوت های یوکاریوت ها و پروکاریوت ها عبارتند از:

• غشای سلولی یوکاریوت ها نیز مشابه پروکاریوت ها است و فقط در ترکیب و جایگری پروتئین ها و انواع مختلف فسفولیپید ها تفاوت اندکی دارد.
• سلول های یوکاریوتی ممکن است دیواره سلولی داشته باشند و ممکن است فاقد دیواره سلول باشند.
• در سلول های یوکاریوتی - ماده ژنتیک سلول یک یا چند مولکول خطی DNA است که هر یک از این مولکول ها یک کروموزوم نامیده می شود.  بیشتر این کروموزوم ها در تعامل با پروتئین های مختلف از جمله هیستون ها قرار دارند و در هسته ی سلول جای گرفته اند.  برخی از اندامک های سلول های یوکاریوتی از جمله میتوکندری و کلروپلاست نیز دارای مقدار کمی DNA هستند.
• بیشتر سلول های یوکاریوتی دارای مژک های اولیه هستندو مژک های اولیه نقش مهمی در حس کردن مواد شیمیایی - حس کردن محرک های مکانیکی و حس کردن دما ایفا می کنند.  حتی بعضا ممکن است از مژک به عنوان آنتن حسگر سلول یاد شود.  همچنین برخی از انواع مژک ها که دارای زیر ساختار میکروتوبولی هستند در حرکت سلول نقش ایفا می کنند. این  مژک ها مژک های متحرک سلول نامیده می شوند.
• سلول های یوکاریوتی می توانند با استفاده از مژک های متحرک یا تاژک ها حرکت کنند. تاژک یوکاریوت ها بسیار پیچیده تر از تاژک در سلول های پروکاریوتی است.
• 
  

  سلول انسانی

  ---

  دید کلی

  چون سلول قادر است همه اعمال یک موجود زنده را بطور کامل انجام دهد، بنابراین به عنوان واحد حیات محسوب می‌گردد. ولی از آنجا که همه بافتها و ارگانهای بدن از اجتماع سلولها تشکیل شده ، بطور مرسوم سلول را واحد ساختمان بدن نامیده‌اند. ماده حیاتی تشکیل دهنده سلول را پروتوپلاسم (Protoplasm) می‌نامند که عمده قسمت آن غیر از هسته سلول ، سیتوپلاسم ، محتویات هسته (Karyoplasm) می‌باشد. پروتوپلاسم بوسیله غشایی از محیط اطراف جدا شده است که آن را غشای سلولی یا cell membrane می‌نامند. پروتوپلاسم از آب ، الکترولیتها ، املاح و ماکرومولکولهای آلی مانند پروتئینها ، پلی ساکاریدها ، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل شده است که محیط و بستر مناسبی را برای فعالیتهای سلول فراهم می‌کند.
  
  ارگانلها organelles ، ساختمانهای تخصص یافته‌ای هستند که اعمال مختلفی را هدایت می‌کنند و در داخل سیتوپلاسم پراکنده‌اند. در گذشته ، سیتوپلاسم منهای ارگانلها را محلولی بی‌شکل محسوب می‌نمودند و آنرا سیتوزول (مایع سلولی Sytosole) می‌نامیدند. استفاده از تکنیکهای پیشرفته بیانگر آن است که سیتوپلاسم سلول حاوی شبکه بسیار ظریف و پیچیده‌ای از الیاف باریک microtrabecular می‌باشد که همراه اجزای محلول آن در مجموع ماتریکس سلولی (cytomatrix) نامیده می‌شود. ساختمان و عملکرد ارگانلهای سلولی عبارتند از:
  
  
  
  

  

  
  

  غشای سلولی

  غشای سلولی ساختمانی است به ضخامت 7 تا 10 نانومتر که محدوده سلول را معین کرده و به عنوان سدی انتخابی ، مبادله مواد بین سلول و محیط اطرافش را کنترل می‌کند. بنابراین اولین نشانه آسیب سلولی ، متورم شدن سلول می‌باشد که در اثر از بین رفتن قدرت انتخابی غشا و هجوم مواد به داخل سلول بوجود می‌آید. غشای ساختمانی است لیپوپروتئینی یعنی بطور عمده از لیپیدها و پروتئینها تشکیل شده ، با وجود این ، مقدار کمی کربوهیدراتها نیز در ساختمان آن شرکت دارد.
  

  ریبوزوم‌ها (Ribosomes)

  ریبوزومها ذرات بسیار کوچک و متراکمی با ابعاد 15 تا 25 نانومترند که عمدتا از 7RNA و مقداری پروتئین ساخته شده‌اند. از نظر ساختمانی از دو زیرواحد کوچک و بزرگ تشکیل شده‌اند که هر دو زیرواحد در هستک ساخته شده‌اند و جهت شرکت در پروتئین‌سازی به سیتوپلاسم منتقل شده‌اند.
  
  
  
  

  

  
  

  هسته سلول

  هسته ساختمانی است گرد یا بیضوی به ابعاد 5 تا 10 میکرون که همه سلولهای بدن بجز گویچه‌های قرمز حاوی هسته می‌باشند. اغلب سلولها دارای یک هسته ، برخی دارای دو هسته (سلولهای کبدی) و معدودی دارای هسته‌های متعدد می‌باشند (سلولهای عضله مخطط). شکل و موقعیت هسته در هر سلول بستگی به شکل سلول دارد. هسته همه فعالیتهای حیاتی سلول از قبیل سنتز پروتئین ، تقسیم ، تمایز و رشد سلولی را کنترل می‌کند. هسته از نظر ساختمانی از سه قسمت غشای هسته ، کروماتین و هستک تشکیل شده است.
  

  شبکه آندوپلاسمی

  شبکه آندوپلاسمی با میکروسکوپ الکترونی به صورت وزیکولهای پهن یا لوله‌های پهن و دراز منشعب و مرتبط با هم شاهده می‌گردند. این لوله‌ها و وزیکولها شبکه بهم پیوسته و وسیعی را در داخل سیتوپلاسم بوجود می‌آورند که به دو صورت صاف (SER) و دانه‌دار (RER) دیده می‌شود. شبکه آندوپلاسمی صاف فاقد ریبوزوم در سطح خود می‌باشد و با داشتن آنزیمهای خاص وظایفی از جمله متابولیسم لیپیدها ، خنثی‌سازی سموم و ذخیره کلسیم را بر عهده دارد. شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار ، دارای ریبوزوم در سطح خود می‌باشد. بنابراین در پروتئین سازی دخالت دارد.
  

  دستگاه گلژی

  دستگاه گلژی ، از کیسه‌ها و واکوئلهای پهن محدبی تشکیل شده که بطور موازی روی هم چیده شده‌اند. منحنی بودن کیسه‌های تشکیل دهنده دستگاه گلژی باعث می‌شود که این ارگانل از نظر شکل ظاهری دارای یک سطح محدب (cis) و یک سطح مقعر (Trans) باشد. گلژی معمولا در بالای هسته قرار دارد، ولی جایگاه آن در سلولهای مختلف ممکن است متفاوت باشد. وظیفه گلژی شرکت در پروتئین سازی با همکاری شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار می‌باشد. پروتئینهای ساخته شده در شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار ، توسط وزیکولهای حامل به دستگاه گلژی منتقل می‌گردند. چون وزیکولهای حامل به سطح محدب گلژی اتصال می‌یابند، سطح محدب گلژی را سطح سازنده نیز می‌نامند. در پروتئینهای منتقل شده به دستگاه گلژی ، تغییرات زیر به عمل می‌آید:
  
  
  
• بریده شدن قطعات اضافی از مولکولهای اولیه
  
• افزوده شدن مواد قندی
  
• افزوده شدن سولفات
  
• افزوده شدن فسفات
  
• تغلیظ و بسته‌بندی
  
  

این تغییرات ضمن عبور از کیسه‌های متعدد گلژی انجام می‌گیرد و عقیده بر این است که کیسه‌های گلژی از نظر محتویات آنزیمی متفاوت‌اند. پروتئینها پس از بدست آوردن فرم نهایی خود به صورت گرانولهای محصور شده در غشا از سطح مقعر گلژی خارج می‌شوند. به همین دلیل سطح مقعر گلژی را سطح ترشحی نیز می‌نامند.

لیزوزومها

لیزوزومها با میکروسکوپ الکترونی به صورت گرانولهای متراکمی مشاهده می‌شوند که 0.5 تا 0.05 میکرون قطر دارند و بوسیله غشا محصور شده‌اند. لیزوزومها حاوی تقریبا 50 نوع آنزیم می‌باشند که همه آنها در PH اسیدی فعالند. بنابراین لیزوزوم دستگاه گوارش سلول محسوب می‌شود و قادر به هضم مواد خارجی وارده به سلول و ارگانلهای فرسوده شده می‌باشند.

میتوکندری

میتوکندری ارگانلی است گرد یا میله‌ای که ابعاد آن 0.5 تا 1 میکرون می‌باشد. به عنوان مرکز مولد انرژی سلول می‌باشد که قادرند انرژی شیمیایی نهفته در مواد آلی مختلف را به انرژی قابل استفاده سلول یعنی آدنوزین تری فسفات (ATP) تبدیل نمایند. بنابراین هرچه مصرف انرژی سلول بیشتر باشد، اندازه میتوکندری‌ها بزرگتر و تعداد آنها بیشتر خواهد بود و برعکس. حتی در درون سلول میتوکندریها در بخشی از سلول قرار می‌گیرند که نیاز به انرژی جهت انجام فعالیت بیشتر باشد.

میتوکندری بوسیله دو غشای بیرون و درونی محصور شده که غشای بیرونی صاف ولی غشای درونی دارای چینهای تیغه مانندی است که "کریستا" (crista) نامیده می‌شود و فضای بین دو غشا را "فضای بین غشایی" و فضای محدود شده بوسیله غشای درونی را "ماتریکس میتوکندری" می‌نامند که محتوی پروتئین ، DNA ، گرانولهای ریز و متراکمی مملو از کلسیم ، منزیم ، فسفات و ساختمانهای ریبوزوم مانند می‌باشد.

پراکسی‌زوم

پراکسی‌زومها در گذشته میکروبادی Microbody نیز خوانده می‌شدند. ارگانلهایی هستند شبیه لیزوزومها که حاوی آنزیمهای هیدروکسی اسید اکسیداز ، O - آمینو اکسیداز و کاتالاز می‌باشند که دو آنزیم اولی در تولید پراکسید هیدروژن H₂0₂ دخیلند و آنزیم کاتالاز سبب تجزیه آن به آب و اکسیژن می‌شود.

با توجه به فراوانی آنزیم کاتالاز در پراکسی‌زومها ، عقیده بر این است که سلولها را از اثرات سمی H₂O₂ حفظ می‌کنند که در سلولهای کبدی و کلیوی به تعداد فراوان یافت می‌شوند. منشا این ارگانل به عقیده بعضی ، شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار و به عقیده برخی دیگر شبکه آندوپلاسمی صاف می‌باشد.

سانتریولها

سانتریولها به صورت دو ساختمان میله‌ای کوتاه و عمود بر هم در مجاورت هسته سلول قرار دارند و با سیتوپلاسم اطراف خود "سانتروزوم" نامیده می‌شود که قبل از تقسیم سلول همانندسازی می‌کنند و به قطبین سلول مهاجرت کرده و در دو سر دوکهای تقسیم قرار می‌گیرند. هر سانتریول ، استوانه‌ای است به قطر 0.2 میکرون و به طول 0.5 میکرون که دیواره آن از 9 سری میکروتوبول سه‌تایی تشکیل شده است. سانترویولها برای تشکیل مژه و تاژک ضروری‌اند. ارگانلهایی که تاکنون مورد بحث قرار گرفتند، همگی به‌وسیله غشا محصور شده‌اند، ولی ارگانلهایی نیز وجود دارند که فاقد غشا هستند و شامل میکروتوبولها و میکروفیلامنتها می‌باشند.

اجزای غیر زنده سلولی

اجزای غیرزنده سلولی ، بطور عمده شامل مواد غذایی ذخیره ‌شده ، شامل پروتئینها ، چربیها ، گلیکوژن و پیگمانها مثل ملانین و مواد زاید انباشته شده در داخل سلول می‌باشند.

	سلول یوکاریوتی جانوری	سلول یوکاریوتی گیاهی
تصویر
اجزای سلول	هسته      هستک ( داخل هسته ) شبکه اندوپلاسمی زبر ( rER ) شبکه آندوپلاسمی صاف ( sER ) ریبوزوم اسکلت سلولی جسم گلژی سیتوپلاسم میتوکندری وزیکول ها لیزوزوم سانتروزوم     سانتریول ( در داخل سانتروزوم )	هسته      هستک ( داخل هسته ) شبکه اندوپلاسمی زبر ( rER ) شبکه آندوپلاسمی صاف ( sER ) ریبوزوم اسکلت سلولی جسم گلژی سیتوپلاسم میتوکندری پلاستید ها مثل کلروپلاست واکوئل ها ( مثل واکوئل مرکزی ) سانتروزوم دیواره سلولی