سلول را بشناسیم

مقدمه

برای درک و آموختن درست هر دانشی، فهم اصول پایه ­ای مرتبط با آن ضروری است. زمانی که از عملکرد هر موجود زنده، از جمله انسان صحبت می­ کنیم، منظور، عملکرد تک تک واحد های سازنده آن­ ها، یعنی سلول­ هاست که در ارتباط با یکدیگر، عملکردهای پیچیده ­تر موجودات زنده را تضمین می ­کنند. برای درک عملکرد سلول، قبل از هرچیز بیایید آن را کمی بیشتر بشناسیم.

بخش اول: نگاه کلی

بیایید ببینیم در وهله اول، سلول چیست و چه کسانی این حیاتی ترین پایه دانش زیست شناسی را معرفی کرده اند.

سلول چیست؟

بر طبق معروف ­ترین تعریف موجود، کوچک ترین واحد ساختاری، عملکردی و زیستی هر موجود زنده، سلول نام دارد. با این تعریف، درواقع سلول­ ها، مانند آجرهایی که روی هم قرار می ­گیرند تا یک ساختمان را شکل دهند، در کنار یکدیگر و به صورت هماهنگ یک موجود زنده را، با تمام ویژگی­ هایش تشکیل می ­دهند.

بیشتر سلول­ ها، به قدری کوچک هستند که تنها با میکروسکوپ نوری دیده می ­شوند و قطر آن­ها، معمولاً بین 1 تا 100 میکرومتر است (1).

چه کسی سلول را کشف کرد؟

سلول اولین بار در سال 1665 توسط رابرت هوک (Robert Hooke) کشف شد. جالب است بدانید که علت نامگذاری آن، شباهتی بود که سلول­ ها به محل اسکان راهبان مسیحی داشت که به آن Cell می گویند (2).

بخش دوم: درون سلول چه خبر است؟

پس از معرفی بسیار مختصر سلول، بیایید انواع سلول را بسناسیم و ببینیم درون آن چه اجزایی وجود دارد.

انواع سلول

سلول­ ها را به دو دسته کلی پروکاریوتی (Prokaryotic) و یوکاریوتی (Eukaryotic) تقسیم می ­کنند. سلول­ ها پروکاریوتی، در موجودات تک سلولی، مانند باکتری­ ها می­ توان یافت و مشخصه اصلی آن ­ها، نداشتن هسته است. اما سلول­ های یوکاریوتی، مانند همه سلول­ های که در بدن ما است، اندازه بزرگتر و ساختار پیچیده ­تری دارند (3).

اجزای سلول

همه سلول­ های پروکاریوتی و یوکاریوتی دارای غشایی هستند که سلول را دربرگرفته است و پتانسیل الکتریکی سلول و نیز ورود و خروج مواد به سلول را کنترل می­ کند. درون غشا و فضای داخلی سلول سیتوپلاسم نامیده می ­شود که  شامل مایع سیتوزولی و سایر اجزا و محتویات سلول می­ باشد. تمام سلول­ ها شناخته شده (به غیر از سلول­ های قرمز خون) دارای DNA هستند که حاوی اطلاعات لازم برای ساخت پروتئین­ های ضروری و تکثیر و مرگ سلول است.

غشای سلول (Cell Membrane)

غشای سلولی (Cell membrane) –که به آن غشای پلاسمایی (Plasma membrane) نیز می ­گویند- یک ساختار عمدتاً فسفولیپیدی است که در بیرونی­ ترین قسمت سلول­ های حیوانی قرار گرفته و کل سلول را احاطه می­ کند. غشای پلاسمایی از سلول در برابر عوامل محیطی محافظت می­ کند و نقش سد محکمی را بازی می­ کند که اجازه ورود مواد محیطی را به درون سلول نمی ­دهد.

غشای پلاسمایی از دولایه مولکول فسفولیپید تشکیل شده است که ما بین آن­ ها ساختار هایی برای ترشح مواد (بنام Porosome مانند دروازه ­های یک طرفه که مواد ترشحی سلول را به بیرون هدایت می کند؛ مانند انواع هورمون­ ها که از سلول ­های غدد درون ریز یا سلول ­های عصبی ترشح می­ شود) و انواع مولکول ­های پروتئینی قرار دارد که بعنوان کانال یا پمپ در غشای سلول عمل می­ کنند و وظیفه انتقال انتخابی مواد در عرض غشا را دارند. بنابراین، غشا خاصیت نیمه تراوایی (Semi-permeable) و انتخابی (Selectively permeable) دارد که می ­تواند به برخی از مواد (مولکولی یا یونی) اجازه عبور به صورت آزادانه و به برخی دیگر اجازه عبور محدود دهد و مانع از عبور برخی دیگر از مواد شود.

همچنین سطح غشای پلاسمایی حاوی گیرنده­ های پروتئینی است که به سلول اجازه می ­دهد تا مولکول ­های سیگنالی بیرونی، مانند هورمون را شناسایی کند و واکنش لازم را به آن بدهد و به این ترتیب با محیط خود در ارتباط باشد.

اسکلت سلولی (Cytoskeleton)

اسکلت سلولی وظیفه نظم دادن به اجزای داخلی سلول، به­ عنوان لنگری برای حفظ جایگاه اندام ک­ها و حفظ شکل آن را به عهده دارد. اسکلت سلولی یوکاریوتی، از میکروتوبول­ ها، فیلامنت ­های بینابینی و میکروفیلامنت­ ها تشکیل شده است. فیلامنت ­های بینابینی معمولا با نام سلول نامیده می­ شوند؛ مثلاً در سلول­ های عصبی به فیلامنت­ های بینابینی، نورورفیلامنت و در سلول­ های عضلانی به آن ­ها میوفیلامنت می­ گویند. این فیلامنت ­ها حاوی تعداد زیادی از مولکول­ های پروتئینی است که به وسیله هدایت، چارچوب بندی و جهت دهی قرارگیری فیلامنت­ ها، ساختار سلول را کنترل می­ کنند.

زیرواحد پروتئینی میکروفیلامنت ­ها، یک پروتئین مونومری کوچک به نام اکتین (actin) است. میکروتوبول­ ها نیز  از مولکول­ های دایمریک به نام توبولین (Tubulin) ساخته شده اند. فیلامنت­ های بینابینی، هتروپلیمر هایی هستند که زیرواحد های سازنده آن ­ها در سلول­ های بافت ­های مختلف، متفاوت است. اما برخی از این زیرواحد ها، مانند وایمنتین (Vimentin)، دسمین (Desmin)، لامین (Lamin) و کراتین (Keratin) در بیشتر سلول ­ها، از جمله سلول­ های عضلانی وجود دارند.

اندامک ها (Organelles)

اندامک­ ها بخش ­هایی از سلول هستند که برای حفظ برخی از عملکردهای حیاتی سلولی بافت­ های مختلف (مانند قلب، ریه، کلیه، ...)، تخصص یافته شده ­اند. هر دو نوع سلول ­های پروکاریوتی و یوکاریوتی دارای اندامک هستند، اما اندامک ­های پروکاریوتی ساده ­تر هستند. اندامک ­های مختلفی داخل سلول وجود دارند که همه آن ­ها توسط مایعی ژلاتینی، به نام سیتوزول احاطه شده اند (4).

هسته (Nucleus)

هسته، به ­عنوان مرکز اطلاعات سلول، واضح ­ترین اندامکی است که در سلول­ های یوکاریوتی در زیر میکروسکوپ دیده می شود. هسته، محل اسکان کروموزوم­ هاست و جایی است که تقریباً رونویسی همه DNAها و نسخه برداری RNAها درون آن اتفاق می­ افتد. هسته یک اندامک کروی است که توسط یک غشای دولایه از سیتوپلاسم جدا شده است. این غشا، وظیفه حفاظت از DNA های سلول در مقابل مولکول ­هایی را دارد که با چسبیدن به DNA، می ­توانند به آن آسیب بزنند یا در عملکرد آن تداخل ایجاد کنند (4).

میتوکندری (Mitochondria)

میتوکندری، مرکز تولید انرژی سلول در سلول ­های یوکاریوتی است. میتوکندری یک اندام خود تکثیر شونده است، به این معنی که درون خود دارای DNA است که به آن­ ها، DNA میتوکندریایی گفته می شود و می ­تواند روند تکثیر خود را مستقل از هسته کنترل کند. میتوکندری در تعداد مختلف و شکل­ ها و اندازه ­های گوناگون درون سلول­ های یوکاریوتی وجود دارند. تولید انرژی با مصرف اکسیژن، به وسیله فسفوریلاسیون اکسیداتیو سوخت و تبدیل آن به ATP، درون میتوکندری اتفاق می­افتد. به همین دلیل میتوکندری را مرکز تنفس سلول می ­نامند (4).

شبکه اندوپلاسمی (Endoplasmic Reticulum)

شبکه اندوپلاسمی (ER)، یک شبکه انتقال دهنده برای مولکول­ هایی است که نیاز به تعدیلات برنامه ریزی شده برای رسیدن به هدف مشخص دارند. دو نوع ER وجود دارد: ER دانه دار یا خشن که سطح سیتوزولی آن پوشیده از ریبوزوم ­هایی است که پروتئین ها را به درون ER هدایت می­ کنند؛ ER صاف که فاقد ریبوزوم است و  در رهاسازی کلسیم نقش دارد (4).

دستگاه گلژی (Golgi Apparatus)

وظیفه اصلی دستگاه گلژی، پردازش و بسته بندی ماکرومولکول­ ها، مانند پروتئین­ ها و چربی­ هاست که باید توسط سلول سنتز شوند (4).

لیزوزوم ها و پروکسیزوم ها (lysosome and peroxisome)

لیزوزوم ­ها، کیسه­ هایی حاوی آنزیم­ های تجزیه کننده (اسید هیدرولاز ها) هستند که اندامک­ های پیر یا آسیب دیده، ذرات غذا و ویروس­ ها یا باکتری­ ها قورت داده شده توسط سلول را هضم می­ کنند. پروکسیزوم­ ها، آنزیم ­هایی دارند که وظیفه پاکسازی سلول از پراکسیدهای سمی را دارند. این آنزیم ­ها بسیار خورنده هستند و اگر درون کیسه ­های لیزوزومی محبوس نباشند و داخل سلول رها شوند، می توانند کل سلول رو هضم کنند (4).

ریبوزوم ها (Ribosomes)

ریبوزوم ­ها کمپکلکس بزرگی از مولکول­های  RNA و پروتئین هستند. هر ریبوزم از دو زیر واحد تشکیل شده است که مانند یک خط مونتاژ عمل می ­کند که در آن از RNA به­ عنوان الگویی برای چینش آمینواسیدها برای سنتز پروتئین  استفاده می­ شود. ریبوزوم­ ها می­ توانند به صورت شناور در سیتوزول یا در اتصال به ER دانه دار درون سلول یافت شوند (4).

منابع

1. https://www.amazon.com/Biology-Exploring-Life-Neil-Campbell/dp/0132508826
2. https://www.wiley.com/en-us/Karp%27s+Cell+and+Molecular+Biology%3A+Concepts+and+Experiments%2C+8th+Edition-p-9781118883846
3. https://www.amazon.com/Campbell-Biology-Concepts-Connections-9th/dp/013429601X
4. https://www.britannica.com/science/cell-biology/The-structure-of-biological-molecules