اجزای سلول چیست؟ – از صفر تا صد

سلول‌ها واحدهای سازنده حیات هستند و همه موجودات زنده فارغ از تک‌سلولی یا چند سلولی بودن از انواع مختلف سلول‌ها ساخته شده‌اند. در درون یک سلول زنده اجزای متفاوتی وجود دارد که فعالیت‌های متنوعی را پیش می‌برند تا یک سلول بتواند زنده بماند و اطلاعات ژنتیکی خود را به نسل بعد منتقل کند. سلول‌های یوکاریوتی و پروکاریوتی در عین حال که ساختار کلی مشابهی دارند، تفاوت‌های بسیار زیادی با یکدیگر دارند که در حین مطالعه اجزا مختلف سلول با این تفاوت‌ها نیز آشنا خواهیم شد. در این مطلب از مجله فرادرس یاد می‌گیریم که اجزای سلول چیست و هر کدام از این اجزا چه وظایفی دارند.

اجزای سلول چیست؟

سلول‌ها واحدهای بنیادین حیات روی کره زمین هستند و هزاران نوع از آن‌ها وجود دارد که می‌توانند شکل‌دهنده موجودی پر‌سلولی باشند یا مانند بسیاری از باکتری‌ها، آغازیان و غیره به عنوان یک تک‌سلولی به حیات خود ادامه دهند. برای یادگیری بهتر اجزای سلول استفاده از فیلم‌های آموزشی مرتبط می‌تواند مسیر یادگیری را هموارتر کند، در کادر زیر لینک فیلم آموزشی زیست شناسی دهم را در اختیار شما قرار داده‌ایم که علاوه بر آموزش اجزای سلول، نکاتی کنکوری مرتبط با آن‌ها را نیز آموزش می‌دهد.

گفتیم که هزاران نوع از سلول‌ها وجود دارد اما تمام انواع سلول‌ها را می‌توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد که آن‌ها را با عناوین زیر می‌شناسیم.

• پروکاریوت‌ها
• یوکاریوت‌ها

این دو نوع سلول در اصولی که یک سلول را تعریف می‌کند، با یکدیگر مشابه هستند؛ اما تفاوت‌های بسیاری نیز با یکدیگر دارند که در سطح اجزای سلولی آن‌ها بررسی می‌شود. به طور کلی پروکاریوت‌ها، جاندارانی تک‌سلولی هستند که ساختار سلولی ساده‌ای دارند، در حالی که یوکاریوت‌ها سلول‌هایی پیچیده دارند و می‌توانند به صورت تک سلولی زندگی کنند یا جاندارانی پر سلولی را بسازند که دارای سلول‌های تخصص یافته هستند. منظور از ساختارهای سلولی، اندامک‌های غشادار هستند که تنها در یوکاریوت‌ها دیده می‌شوند و در ادامه این مطلب با تمام آن‌ها آشنا می‌شویم.

یوکاریوت‌ها این ویژگی‌هایی که ذکر شد را در طی فرآیندهای تکاملی کسب کرده‌اند، در حقیقت باید گفت که یوکاریوت‌ها از اجداد پروکاریوتی خود تکامل یافته‌اند. سلول‌های یوکاریوتی را نیز می‌توان به دو دسته تقسیم کرد.

1. سلول‌های گیاهی
2. سلول‌های جانوری

این دو دسته سلول نیز شباهت‌های فراوانی با یکدیگر دارند، اما به دلیل چند جز متفاوت که در ساختار آن‌ها دیده می‌شوند، به دو دسته تقسیم شده‌اند. یکی از تفاوت‌های این دو را می‌توان وجود اندامک غشادار کلروپلاست و دیگر انواع پلاستیدها در سلول‌های گیاهی دانست.

حالا که کمی با انواع سلول‌هایی آشنا شدیم که اجزای سلولی متفاوتی دارند، باید بگوییم که به طور کلی در همه انواع سلول‌ها فارغ از تفاوت‌هایی که با یکدیگر دارند، اجزای ساختاری زیر را می‌بینیم.

1. «غشا سلولی» (Cell Membrane)
2. «سیتوپلاسم» (Cytoplasm)
3. «محتوای ژنتیکی» (Genetic Material)
4. «ریبوزوم‌» (Ribosome)

به طور کلی غشای سلولی، سیتوپلاسم و محتوای ژنتیکی سلول را سه جز اصلی هر سلولی می‌دانیم، اما در کنار این اجزای اصلی اندامک‌ها و مولکول‌های متنوعی در سلول‌ها هستند، بنابراین در این مطلب قصد آشنایی با اجزای مختلف موجود در سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی را داریم و در ابتدا به سراغ اجزای مشترکی که نام بردیم، می‌رویم تا از اهمیت آن‌ها در حیات یک سلول آگاه شویم.

اجزای مشترک بین سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی

سلول‌ها انواع مختلفی دارند که در مواردی مانند اندازه، شکل، فعالیت و غیره با یکدیگر تفاوت دارند، اما همه انواع سلول‌ها ۴ جزء مشترک دارند که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

• غشای سلولی: مرز بین فضای بیرونی و درونی سلول است و به دلیل خاصیت نفوذپذیری انتخابی، فقط به مواد خاصی اجازه ورود به سلول یا خروج از آن را می‌دهد.
• سیتوپلاسم: سیتوپلاسم از ماده‌ای آبکی به نام «سیتوزول» ساخته شده است که تمام محتویات سلول از مرز غشای سلولی تا پوشش هسته (در یوکاریوت‌ها) را در خود جای می‌دهد.
• محتوای ژنتیکی: اطلاعات ژنتیکی سلول‌ها در ساختارهای DNA رمزگذاری می‌شود و به کمک مولکول‌های RNA بیان می‌شوند تا پروتئین‌های مورد نیاز سلول ساخته شوند.
• ریبوزوم: ریبوزوم‌ها با ترجمه اطلاعات mRNAها پروتئین‌های سلول‌ را می‌سازند.

وجود این چهار بخش در همه انواع سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی به ما نشان می‌دهد که حیات سرآغاز تکاملی مشترکی دارد و همه انواع سلول‌ها از یک سلول اجدادی مشترک مشتق شده‌اند. در ادامه این بخش با جزئیات بیشتری یاد می‌گیریم که نقش هر یک از این اجزای سلول چیست.

غشای سلولی

غشای سلولی که به آن «غشا پلاسمایی» یا «غشا سیتوپلاسمی» نیز می‌گوییم، محتویات داخل سلول را از محیط اطراف جدا می‌کند و به این ترتیب دو وظیفه اصلی دارد.

1. محافظت از یکپارچگی سلول
2. تنظیم انتقال مواد مختلف به درون یا خارج از سلول

با توجه به این توضیحات می‌توان گفت که غشا سلولی مرز دنیای درون سلول با محیطی است که سلول در آن زندگی می‌کند. مهم‌ترین ویژگی غشا سلولی این است که این غشا «نفوذپذیری انتخابی» (Semipermeable) دارد. با وجود آن که بخش اعظمی از غشا پلاسمایی را لیپیدها تشکیل داده‌اند، در ساختار غشا می‌توان پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها را نیز دید.

سیتوپلاسم

سیتوپلاسم ماده‌ای نیمه‌مایع و دارای ترکیبات فراوان است که توسط غشای سلولی احاطه شده است. در سیتوپلاسم اجزای مختلفی مانند ماکرومولکول‌های مختلف، اندامک‌های سلولی و غیره دیده می‌شوند. در سلول‌های یوکاریوتی، مانند سلول‌های جانوران و گیاهان، به فضای بین غشای سلول و پوشش هسته سیتوپلاسم می‌گوییم، ولی پروکاریوت‌ها هسته سلولی ندارند، بنابراین به تمام فضای درون سلول که با غشای سلولی احاطه شده است، سیتوپلاسم می‌گوییم.

همه سلول‌ها سیتوپلاسم دارند؟

بله. همه سلول‌ها سیتوپلاسم دارند، اما اندازه سیتوپلاسم سلول‌های گوناگون متفاوت است. برای مثال یک سلول اسپرم را در نظر بگیرید که به طور کامل مراحل تمایز را طی کرده است، این سلول در روند تمایز بخش بزرگی از اندامک‌های سلولی خود را از دست می‌دهد. سر سلول مقدار سیتوپلاسم بسیاری کمی دارد و هسته نیز ساختاری به شدت فشرده دارد. این تغییرات با این هدف ایجاد می‌شوند که اسپرم بتواند تحرک خوبی داشته باشد.

در مقابل یک سلول تخمک، به دلیل سیتوپلاسم بزرگی که دارد یک سلول بزرگ به حساب می‌آید. در حقیقت تخمک بزرگ‌ترین سلول موجود در بدن یک انسان است و اندازه‌ آن حدود ۱۰ هزار بار بزرگ‌تر از اسپرم است. در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات بیشتر و کامل‌تر راجع‌به سیتوپلاسم دارید، مطالعه مطلب «سیتوپلاسم چیست؟ – به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم.

وظیفه سیتوپلاسم چیست؟

مهم‌ترین هدف سیتوپلاسم تشکیل محیط سوپانسیونی سلول است. سیتوپلاسم سلول‌های جانوران ضمن امن نگه‌ داستن اندامک‌های سلولی، به حرکت سلول‌ها نیز کمک می‌کند.

سیتوپلاسم در سلول‌های گیاهی شباهت زیادی با سیتوپلاسم سلول‌های جانوری دارد و فعالیت‌های آن را می‌توان سه مورد زیر دانست.

1. سوپانسیون اندامک‌ها
2. حمایت از ساختار داخلی سلول
3. کمک به حفظ شکل سلول

برای درک بهتر تفاوت‌های سلول‌های گیاهی و جانوری و یادگیری نکات مربوط به این که در این سلول‌ها اهمیت هر جزء از اجزای سلول چیست، مطالعه مطلب «یاخته گیاهی چیست؟ – به زبان ساده» از مجله فرادرس را پیشنهاد می‌دهیم.

فرق سیتوپلاسم با سیتوزول چیست؟

سیتوزول مایعی است که سیتوپلاسم را احاطه کرده است و مواد تشکیل دهنده آن موارد زیر هستند.

• آب
• نمک‌ها
• ترکیبات آلی

منظور از ترکیبات آلی مواردی مانند پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و اسید‌های نوکلئیک است. با توجه به محتویات سیتوزول می‌توان متوجه شد که سیتوزول بخش زنده سلول نیست، اما سیتوپلاسم بخشی است که موادی را در اختیار دارد که سازنده حیات سلولی هستند. انواع مختلف RNAها و آنزیم‌های گوناگون سلول ازجمله این موارد هستند. در جدول زیر تفاوت‌های موجود میان این دو بخش را بیشتر توضیح می‌دهیم.

محتوای ژنتیکی

محتوای ژنتیکی سلول ماده‌ای است که از نسلی به نسل دیگر به ارث می‌رسد و تمام اطلاعات مربوط به موجود زنده را در خود جای داده است. محتوای ژنتیکی می‌تواند به دو فرم زیر باشد.

• DNA
• RNA

محتوای ژنتیکی پروکاریوت‌هایی مانند باکتری‌ها در سیتوپلاسم قرار دارد، اما DNA سلول‌های یوکاریوت‌هایی مانند گیاهان و جانوران در محلی به نام هسته سلولی قرار گرفته است. مقدار بسیار کمی از محتوای ژنتیکی یوکاریوت‌ها در اندامک‌های میتوکندری و کلروپلاست قرار دارد.

یکی از ویژگی‌های ماده ژنتیکی سلول، توانایی همانندسازی DNA است تا سلول‌های جدید، پس از تکثیر سلول، به ماده ژنتیکی سلول مادری دسترسی داشته باشند. در صورتی که در توالی ماده ژنتیکی جهش‌هایی پدید بیایند، ممکن است نتایج مختلفی در انتظار سلول باشد. جهش‌ها گاهی می‌توانند مهلک باشند و گاهی نیز برای سلول ویژگی‌هایی را به ارمغان می‌آورند که به سلول توانایی بهتر زندگی کردن در محیط اطراف را می‌دهد.

ریبوزوم

تا اینجا با این مفهوم آشنا شدیم که اجزای سلول چیست و تعدادی از آن‌ها را شناختیم، در این بخش قصد آشنایی با آخرین اندامک مشترک بین تمام انواع سلول‌ها را داریم. ریبوزوم یکی از اندامک‌های بدون غشا سلول است که به عنوان «کارخانه پروتئین‌سازی سلول» شناخته می‌شود. ریبوزوم‌های موجود در سیتوپلاسم توانایی ترجمه mRNAها و تولید زنجیره‌های پلی‌پپتیدی را دارند.

ریبوزوم‌ها برای به پیش بردن فرآیند ترجمه به کمک مولکول‌هایی نیاز دارند که بتوانند آمینواسید‌های مختلف را در دسترس آن‌ها قرار بدهند. یکی از انواع RNAها که آن‌ها را با نام «RNAناقل» (tRNA) می‌شناسیم، این مسئولیت را برعهده گرفته‌اند.

ریبوزوم‌ها برای ترجمه کردن کد‌های روی ‌mRNAها، کدون به کدون به پیش می‌روند و آمینواسید نظیر آن‌ کدون را به زنجیره پلی‌پپتیدی در حال ساخت، با استفاده از پیوند پپتیدی اضافه می‌کنند. در صورتی که تمایل به آشنایی بیشتر با ریبوزوم و فعالیت‌های این اندامک دارید، مطالعه مطلب «ریبوزوم و عملکرد آن | به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم.

ساختار ریبوزوم

ریبوزوم‌ها دو زیرواحد اصلی دارند که آن‌ها را با عناوین «زیرواحد بزرگ ریبوزوم» و «زیرواحد کوچک ریبوزوم» می‌شناسیم. در ساختار این زیرواحد‌ها دو جزء اصلی وجود دارند که در ادامه با آن‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.

• RNA ریبوزومی (rRNA)
• پروتئین‌های ریبوزومی (R-Proteins)

برای انجام فعالیت ریبوزوم، دو زیرواحد بزرگ و کوچک باید به یکدیگر متصل شوند و به عنوان یک جزء کار خود را برای ترجمه اطلاعات ژنتیکی انجام دهند. پس از ترجمه mRNA این دو زیرواحد جدا شده و منتظر مولکول mRNA جدیدی می‌مانند.

محل فعالیت ریبوزوم‌ها

ریبوزوم‌ها را می‌توان به صورت آزاد در سیتوپلاسم یا متصل به غشا شبکه آندوپلاسمی دید، بر همین اساس ریبوزوم‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند. فعالیت و ساختار این دو دسته به طور کامل مشابه یکدیگر است. البته باید در نظر داشت که این تقسیم‌بندی فقط در سلول‌های یوکاریوتی وجود دارد و به دلیل عدم وجود اندامک‌های غشادار در پروکاریوت‌ها، ریبوزوم‌ها در این سلول‌ها تنها به صورت آزاد در سیتوپلاسم وجود دارند.

• ریبوزوم‌های آزاد: ریبوزوم‌های آزاد در سیتوپلاسم مسئول سنتز پروتئین‌های درون سیتوزول هستند.
• ریبوزوم‌های متصل به غشا: ریبوزوم‌های متصل به غشا شبکه آندوپلاسمی زبر مسئول سنتز پروتئین‌های ترشحی و پروتئین‌های موجود در ساختار غشا هستند.

ریبوزوم یوکاریوت‌ها

ریبوزوم یوکاریوت‌ها قطری در حدود ۲۵ الی ۳۰ نانومتر دارند و مراحل تولید آن‌ها از هسته سلول شده و در سیتوپلاسم به پایان می‌رسد.

ریبوزوم باکتری‌ها

ریبوزوم باکتریایی از اکثر ریبوزوم‌های یوکاریوتی کوچک‌تر است و قطری حدود ۲۰ نانومتر دارد. ۶۵ درصد ساختار این ریبوزوم‌ها را rRNA و ۳۵ درصد باقی‌مانده را پروتئین‌های ریبوزومی تشکیل داده‌اند.

ریبوزوم آرکی‌ها

ریبوزوم موجود در آرکی‌ها از لحاظ ساختار مشابه به ریبوزوم‌های باکتریایی است. اما در بخش RNAهای ریبوزومی شباهت‌هایی به ریبوزوم‌های یوکاریوتی نیز دارد.

یادگیری زیست‌شناسی سلولی و مولکولی با فرادرس

تا این بخش از این مطلب مجله فرادرس یاد گرفتیم که اصلی‌ترین اجزای سلول چیست. این سوال در زیرشاخه‌ای از علم زیست‌شناسی مطرح می‌شود که آن را با نام «زیست‌شناسی سلولی و مولکولی» می‌شناسیم. زیست‌شناسی سلولی و مولکولی به مطالعه ساختار و فعالیت‌ موجودات زنده و فرآیندهای زیستی موجود در سلول‌های آن‌ها و ماکرومولکول‌های دخیل در فرآیندها می‌پردازد.

این شاخه از علم زیست‌شناسی اهمیت بسیار بالایی دارد و مطالعات مربوط به آن در شاخه‌های دیگر زیست‌شناسی نیز اثرگذار هستند. بنابراین در اکثر تحقیقات زیست‌شناسان مختلف رد و اثری از این بخش زیست‌شناسی دیده می‌شود. فرادرس فیلم‌های آموزشی متفاوتی در زمینه‌های مختلف زیست‌شناسی سلولی و مولکولی تهیه و منتشر کرده است. در ادامه تعدادی از آن‌ها را که می‌توانند در مسیر یادگیری سودمند باشند، معرفی می‌کنیم.

• فیلم آموزش مبانی و مفاهیم مقدماتی زیست شناسی سلولی و مولکولی فرادرس
• فیلم آموزش زیست شناسی سلولی فرادرس
• فیلم آموزش زیست شناسی اسکلت سلولی فرادرس
• فیلم آموزش چرخه سلولی و مسیرهای پیام‌ رسانی سلول فرادرس

اندامک‌های سلول‌های یوکاریوتی

حالا که یاد گرفتیم منظور از اجزای سلول چیست و با تفاوت و شباهت‌های سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی آشنا شدیم، قصد داریم به سراغ اندامک‌های سلولی یوکاریوت‌ها برویم و یاد بگیریم که هر کدام از آن‌ها چطور در حیات سلول اثرگذار هستند. اندامک‌های سلولی ساختارهایی درون سلول‌ها هستند که فعالیت‌های خاصی را برعهده دارند. اندامک‌های سلولی بر اساس غشادار بودن یا نبودن به دو دسته تقسیم می‌شوند.

1. اندامک‌های بدون غشا: مانند ریبوزوم و اسکلت سلولی
2. اندامک‌های غشادار: در سلول‌های یوکاریوتی انواع مختلفی از اندامک‌های غشادار وجود دارد که در جدول زیر می‌توانید آشنایی مختصری با آن‌ها پیدا کنید.
   

   اندامک‌های غشادار سلول
   هسته	شبکه آندوپلاسمی
   جسم گلژی	میتوکندری
   لیزوزوم	پراکسی‌زوم
   واکوئل (مختص به سلول‌های گیاهی)	کلروپلاست (مختص به سلول‌های گیاهی)

هسته

هسته سلول اندامکی بزرگ و غشادار با وظایف متنوعی است که در ادامه با آن‌ها آشنا می‌شویم.

• انسجام و یکپارچگی DNA
• کنترل متابولیسم، رشد و تقسیم سلول

هسته در سلول‌های حیوانی بزرگ‌ترین اندامک موجود در سیتوپلاسم است، برای مثال قطر آن در سلول‌های پستانداران حدود ۶ میکرومتر می‌باشد. وجود هسته باعث ایجاد تنوع زیادی در جانداران مختلف شده است به طوری که گلبول‌های قرمز خون انسان هسته ندارند، اما بعضی سلول‌ها مانند استئوکلاست‌ها چندین هسته در سلول خود دارند.

هسته سلول بخش‌های مختلفی دارد که هر کدام از آن‌ها فعالیت به خصوص خود را دارند. در ادامه خواهیم گفت که بخش‌های مختلف هسته به عنوان یکی از اجزای سلول چیست.

• کروماتین و کروموزوم‌ها: به کمپلکسی از نوکلئیک‌اسیدها و پروتئین‌ها «کروماتین» گفته می‌شود. در حین تقسیم سلولی کروماتین فشرده شده و کروموزوم را می‌سازد. وظیفه کروماتین‌ بسته‌بندی DNA در حجم‌های کوچکتر‌ است تا این مولکول طویل درون سلول جا شود.
• DNA هسته: DNA هسته بخش اعظمی از ژنوم سلول را تشکیل داده است. به DNA که در بخش‌های دیگر سلول، مانند کلروپلاست و میتوکندری وجود دارد، «DNA خارج هسته‌ای» (Extranuclear DNA) می‌گوییم.
• «اجسام هسته‌ای» (Nuclear bodies): اجسام هسته‌ای ساختارهای بدون غشای درون هسته و غنی از پروتئین هستند. «هستک» که محل ساخت ریبوزوم‌های سلول است، یکی از اجسام هسته‌ای به حساب می‌آید.
• ماتریکس هسته: ماتریکس شبکه‌ای فیبری است که ساختار و اندازه هسته را تعیین می‌کند، می‌توان ماتریکس هسته را به اسکلت سلولی تشبیه کرد.
• «نوکلئوپلاسم» (Nucleoplasm): نوکلئوپلاسم همانند سیتوپلاسم سلول است.
• «پوشش هسته» (Nuclear envelope): پوشش هسته که به آن «غشای هسته» نیز می‌گوییم، از دو لایه غشا ساخته شده است که هر غشا نیز دو لایه فسفولیپیدی دارد، بنابراین در مجموع پوشش هسته ۴ لایه فسفولیپیدی دارد.

شبکه آندوپلاسمی

«شبکه آندوپلاسمی» (Endoplasmic Reticulum) یکی از اندامک‌های غشادار سلول است که فرورفتگی‌ها و برآمدگی‌های غشایی فراوانی دارد، هدف از این چین‌خوردگی‌ها افزایش فضای درونی این اندامک است که به آن «لومن شبکه آندوپلاسمی» می‌گوییم. واژه «آندوپلاسمی» از دو بخش «درون» (Endo) و «سیتوپلاسم» (Plasm) تشکیل شده است و بخش «شبکه» (Reticulum) نام این اندامک نیز معادل لاتین کلمه «شبکه» است.

این اندامک را در نزدیکی هسته سلول می‌توان پیدا کرد، در حقیقت غشا شبکه آندوپلاسمی به پوشش هسته متصل است و دلیل این موضوع پیوستگی فعالیت‌های شبکه آندوپلاسمی به وظایف هسته است. برای مثال بعضی از mRNAهایی که در هسته ساخته می‌شوند، پس از خروج از پوشش هسته و اتصال ریبوزوم‌ها به ساختار آن‌ها، به شبکه آندوپلاسمی زبر برده می‌شوند.

حالا که به شبکه آندوپلاسمی زبر اشاره کردیم باید بگوییم که دو نوع شبکه آندوپلاسمی در سلول وجود دارند که به دلیل وظایف متفاوتی که بر عهده دارند، خصوصیات منحصر به فرد خود را دارند.

1. «شبکه آندوپلاسمی زبر» (Rough Endoplasmic Eeticulum | RER): محل ساخت پروتئين است.
2. «شبکه آندوپلاسمی صاف» ( Smooth Endoplasmic Reticulum | SER): محل ساخت لیپید است.

در ادامه با این دو بخش بیشتر آشنا می‌شویم، اما در صورتی که تمایل به آشنایی بیشتر و کسب اطلاعات کامل‌تر در مورد این اندامک دارید، مطالعه مطلب «شبکه آندوپلاسمی و عملکرد آن —به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما توصیه می‌کنیم.

شبکه آندوپلاسمی زبر

شبکه آندوپلاسمی زبر» (Rough Endoplasmic Reticulum | RER) به دلیل اتصال ریبوزوم‌های سازنده پروتئين به غشای این اندامک، به این نام شناخته می‌شود. اتصال ریبوزوم‌ها باعث دانه‌دار دیده شدن غشای این بخش از شبکه آندوپلاسمی زیر میکروسکوپ می‌شود. غشا شبکه آندوپلاسمی زبر به پوشش هسته سلول متصل است و به همین دلیل RER شبیه کانال‌هایی در نزدیکی هسته به نظر می‌رسد.

زمانی که یک ‌mRNA از پوشش هسته خارج و توسط ریبوزوم‌ها شناسایی می‌شود، ممکن است در ابتدای توالی آن بخشی وجود داشته باشد که آن را با عنوان «سیگنال پپتید» می‌شناسیم. با ترجمه این بخش، ریبوزوم متوجه می‌شود که برای ادامه روند ترجمه این mRNA خاص باید به غشا شبکه آندوپلاسمی بپیوندد تا رشته پپتیدی در حال ساخت وارد فضای داخلی شبکه آندوپلاسمی شود.

پلی‌پپتید‌های ساخته‌شده می‌توانند پیچ‌خوردگی صحیح خود را به کمک پروتئین‌هایی به نام «چپرون» در RER شکل دهند. گاهی نیز لازم است که به ساختار پروتئين‌ها نشانگر‌هایی مانند کربوهیدرات‌ها به ساختار آن‌ها اضافه شود، به کمک آنزیم‌های موجود در این اندامک فرآیند‌های لازم برای اضافه شدن نشانگر‌ها انجام می‌شوند. هدف از انجام این فرآیند که «گلیکوزیلاسیون» (Glycosylation) نام دارد، تعیین مسیر حرکت پروتئین به سمت جسم گلژی است.

تمام پروتئین‌هایی که در یک سلول تولید می‌شوند، وارد شبکه آندوپلاسمی صاف نمی‌شوند. در اصل ۲ دسته پروتئین در مسیر سنتز خود باید وارد RER بشوند.

1. پروتئین‌های غشای سلول یا اندامک‌ها
2. پروتئین‌های ترشحی

بنابراین سلول‌ها برای تولید تخصصی‌تر پروتئین‌های خود به فعالیت این شبکه احتیاج دارند. در صورتی که تمایز یک سلول به نحوی پیش رفته باشد که سلول مد نظر، تولیدکننده پروتئین‌های ترشحی نباشد، یا نیاز کمتری به تولید انواع مختلف پروتئین‌ها داشته باشد؛ گسترش شبکه آندوپلاسمی در این سلول کمتر از سلول‌هایی خواهد بود که فعالیت ترشحی بالایی دارند.

شبکه آندوپلاسمی صاف

«شبکه آندوپلاسمی صاف» (Smooth Endoplasmic Reticulum | SER) مرکز تولید لیپیدها و استروئید‌های مورد نیاز سلول است. فوایدی که در ادامه ذکر می‌کنیم ازجمله مواردی هستند که این مولکول‌های لیپیدی برای سلول‌ها دارند.

• ذخیره انرژی
• ساختار غشا
• انتقال پیام

علاوه بر تولید لیپیدها،‌ شبکه آندوپلاسمی صاف وظیفه بسیار مهم دیگری نیز بر عهده دارد. «سم‌زدایی» (Detoxifying) که توسط SER انجام می‌شود، برای بقای بسیاری از سلول‌ها و حتی موجود زنده اهمیت بسیار بالایی دارد.

در مورد ظاهر و ساختار SER می‌توان گفت که این بخش از شبکه آندوپلاسمی ساختاری مشابه با لوله‌های متعدد کنار هم قرار گرفته دارد و لزومی برای اتصال غشا SER به پوشش هسته وجود ندارد. به دلیل نقش غشاسازی، همه‌ سلول‌ها SER دارند اما گسترش این شبکه به نوع سلول و وظایف اختصاصی آن بستگی دارد. برای مثال در سلول‌های کبدی که مسئول سم‌زدایی بدن هستند، شبکه آندوپلاسمی صاف گسترش بسیار زیادی دارد.

شبکه سارکوپلاسمی

«شبکه سارکوپلاسمی» (Sarcoplasmic Reticulum | SR) نوعی تخصص‌یافته از شبکه آندوپلاسمی صاف است که در سلول‌های ماهیچه‌ای دیده می‌شود. وظیفه این شبکه ذخیره یون کلسیم مورد نیاز سلول است. با رسیدن پیام انقباض از عصب به سلول ماهیچه، یون کلسیم ذخیره شده در شبکه سارکوپلاسمی به سیتوپلاسم آزاد می‌شود و با پایان فرآیند انقباض، دوباره این یون به درون SR برمی‌گردد.

جسم گلژی

جسم گلژی همکاری نزدیکی با شبکه آندوپلاسمی دارد. در اصل شبکه آندوپلاسمی زبر و صاف محصولات مختلفی را تولید می‌کنند و آن‌ها را به جسم گلژی می‌فرستند تا این اندامک با فعالیت خود هر محصول را به نقطه‌ هدف ارسال کند.

برای مثال پروتئينی را در نظر بگیرید که باید به سمت غشا سلول رفته و ترشح شود؛ این پروتئین در جسم گلژی درون یک وزیکول قرار می‌گیرد و به غشا فرستاده می‌شود، به این ترتیب در حین ترشح با فضای سیتوپلاسم تماسی نخواهد داشت. با رسیدن وزیکول به غشا سلول یا اندامک هدف، دو لایه فسفولیپیدی وزیکول به غشا هدف می‌پیوندد و با یکی شدن این دو غشا، پروتئین به درون اندامک یا خارج از سلول آزاد می‌شود.

در صورتی که تمایل به آشنایی بیشتر با این اندامک سلولی دارید، مطالعه مطلب «دستگاه گلژی و عملکرد آن | به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما توصیه می‌کنیم تا دیدی کامل‌تر نسبت به این موضوع به دست بیاورید که وظایف جسم گلژی به عنوان یکی از اجزای سلول چیست.

جسم گلژی با همه مولکول‌ها به یک شیوه رفتار نمی‌کند و می‌توان گفت که هر مولکولی که به گلژی می‌رسد، سرنوشت منحصر به فرد خود را دارد. سرنوشت یک مولکول بر اساس نشانگری تعیین می‌شود که در شبکه آندوپلاسمی به مولکول اضافه شده است. با توجه به مولکول قندی که به پروتئين‌های ساخته شده در شبکه آندوپلاسمی اضافه شده است، ۴ مقصد متفاوت پیش روی مولکول‌ها است.

• سیتوپلاسم: بعضی پروتئين‌ها به اشتباه به گلژی وارد می‌شوند، بنابراین این دسته به سیتوپلاسم پس فرستاده می‌شوند.
• غشا سلولی: پروتئین‌های غشایی به طور مرتب تولید می‌شوند و به محض تشکیل یک وزیکول که به سمت غشا می‌رود، این پروتئین‌ها در ساختار غشای وزیکول قرار داده می‌شوند. انتقال‌دهنده‌های غشایی و نشانگرهای سلول‌ها ازجمله این پروتئین‌ها هستند.
• ترشح: بعضی پروتئین‌ها به هدف ترشح شدن ساخته می‌شوند تا فعالیت خود را در نقطه دیگری از بدن انجام دهند. پیش از قرارگیری این دسته از پروتئین‌ها درون وزیکول‌ها باید مقدار معینی از آن‌ها ساخته و نشانه‌دار شود؛ زیرا برای سلول به صرفه نیست که تنها برای انتقال یک پروتئین، وزیکولی را شکل داده و آن را به سمت غشا بفرستد.
• لیزوزوم: آنزیم‌ها و پروتئين‌های فعال در لیزوزوم نیز به وسیله وزیکول‌های جسم گلژی به این اندامک فرستاده می‌شوند.

لیزوزوم

لیزوزوم مرکز بازیافت سلول است. این اندامک کروی، مملو از آنزیم‌هایی است که آماده هیدرولیز کردن هر ماده‌ای هستند که از غشا لیزوزوم عبور می‌کند و وارد این اندامک می‌شود. بنابراین به دلیل وجود لیزوزوم و آنزیم‌های لیزوزومی، سلول‌ها توانایی حذف و تجزیه مواد اضافی و دفعی خود را دارند.

شرایط مطلوب لیزوزوم برای تخریب اجزای سلول چیست؟

آنزیم‌های لیزوزوم برای فعالیت بهینه خود به pH اسیدی‌تر از pH سلول نیاز دارند. pH طبیعی سلول ۷ و pH مطلوب این آنزیم‌ها ۵ است. با توجه به این نکته می‌توان نتیجه‌گیری کرد که آنزیم‌های لیزوزوم فقط در محیط‌های اسیدی فعال می‌شوند و در دیگر بخش‌های سلول فعال نخواهند بود. مزیت این اختلاف pH این است که اگر لیزوزوم آسیبی ببیند و این آنزیم‌های تجزیه‌کننده به سیتوپلاسم ریخته شوند، به پروتئین‌های سلول آسیبی وارد نمی‌شود.

پراکسی‌زوم

پراکسی‌زوم (Peroxisome) مانند لیزوزوم، اندامکی کروی‌شکل است که وظیفه تجزیه محتویات درون خود را بر عهده دارد، اما تفاوتی نیز با لیزوزوم دارد. پراکسی‌زوم محل تجزیه اسیدهای چرب است در حالی که در لیزوزوم بیشتر پروتئین‌ها تجزیه می‌شوند.

پراکسی‌زوم از سلول در برابر «گونه‌های واکنش‌زای اکسیژن» (Reactive Oxygen Species | ROS) نیز محافظت می‌کند. این مولکول‌ها که انواع آن‌ها را در ادامه نام خواهیم برد، می‌توانند آسیب‌هایی جدی به سلول وارد کنند.

• «هیدروپراکسید» ($$\text{O}_2\text{H}$$)
• «سوپراکسید» ($$\text{O}_2^-$$)
• «رادیکال هیدروکسیل» ($$\text{OH}^\bullet$$)
• اکسیژن یگانه

همان‌طور که ممکن است از فرمول شیمیایی این مثال‌ها متوجه شده باشید، ROSها مولکول‌هایی مانند یون‌های اکسیژن یا پراکسیدها هستند که به عنوان محصولات جانبی متابولیسم سلول تولید می‌شوند؛ البته تولید این گونه‌های واکنش‌زای اکسیژن را در شرایط غیرطبیعی زیر نیز می‌بینیم.

• در معرض اشعه بودن
• مصرف تنباکو و داروهای خاص

اثر اکسیژن فعال روی اجزای سلول چیست؟

ROSها شرایطی را به وجود می‌آورند که به آن «استرس اکسیداتیو» می‌گوییم. استرس اکسیداتیو حاصل واکنش این مولکول‌ها با DNA و لیپیدها است که باعث آسیب به مولکول‌های DNA و بخش‌های لیپیدی سلول مانند غشا سلولی می‌شود. با توجه به شدت خطرآفرین بودن این آسیب‌ها می‌توان حدس زد که اهمیت فعالیت پراکسی‌زوم به عنوان اجزای سلول چیست. برای کاهش خطرات ناشی از این مواد ما به مصرف مواد سرشار از آنتی‌اکسیدان‌ها نیز نیاز داریم.

میتوکندری

میتوکندری اندامکی دایره یا بیضی‌شکل است که در سلول‌های یوکاریوتی وجود دارد. میتوکندری‌های موجود در سلول به عنوان «کارخانه انرژی» سلول شناخته می‌شوند، زیرا این اندامک انرژی شیمیایی مورد نیاز برای فعالیت‌ها سلول را به شکل مولکول ATP تهیه می‌کند. این اندامک ویژگی‌های خاصی دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.

• دو غشای دو لایه
• DNA حلقوی
• ریبوزوم مختص به خود

گفتیم که مهم‌ترین وظیفه میتوکندری تولید «آدنوزین تری‌فسفات» (Adenosine Triphosphate | ATP) است. این ترکیب که انرژی بالایی دارد، در حین فرآیند تنفس سلولی تولید می‌شد. در طی تنفس سلولی، ماده غذایی دریافتی سلول دچار اکسیداسیون شده و کربن دی‌اکسید آزاد می‌شود. تولید ATP تنها فعالیت میتوکندری نیست، در ادامه می‌گوییم که دیگر وظایف میتوکندری به عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای سلول چیست.

• تولید گرما
• هومئوستازی کلسیم
• تنظیم فعالیت سلول‌های ایمنی
• آپوپتوز یا مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلول
• تنظیم هومئوستازی سلول‌های بنیادی
• ساخت مولکول‌های زیستی

ساختار میتوکندری

همان‌طور که پیش‌تر گفتیم میتوکندری اندامکی دارای دو غشا است که باعث شباهت این اندامک به هسته و پلاستیدهایی مانند کلروپلاست می‌شود. تعداد و شکل میتوکندری‌ها می‌تواند بسته به نوع سلول بسیار متفاوت باشد، اما به طور کلی می‌توان ساختار میتوکندری را به ۵ بخش اصلی تقسیم کرد.

1. «غشای خارجی» (Outer membrane): غشای خارجی میتوکندری فضای سیتوپلاسم را از این اندامک جدا می‌کند. این غشا نیز مانند غشا پلاسمایی از دو لایه فسفولیپیدی و پروتئین‌های بین غشایی تشکیل شده است. این غشا در مرگ برنامه‌ریزی شده سلول نقشی تنظیمی دارد.
2. «فضا بین دو غشا» ( Intermembrane space): فضای بین دو غشا ناحیه‌ای کم عرض است که در انتقال پروتئین‌ها و یون‌ها، گردهمایی پروتئین‌های غشا داخلی و تنفس سلولی نقش دارد. همچنین مقصد پروتون‌هایی است که از ماتریکس در حین واکنش‌های اکسایش-کاهش زنجیره انتقال الکترون به بیرون فرستاده می‌شوند.
3. «غشای داخلی میتوکندری» (Inner mitochondrial membrane): اندازه غشا داخلی میتوکندری از غشا خارجی آن بزرگ‌تر است. این غشا که چین‌خوردگی‌های فراوانی دارد، ناحیه آغاز فسفریلاسیون اکسیداتیو است، زیرا کمپلکس‌های زنجیره انتقال الکترون در این غشا جای‌گیری کرده‌اند.
4. «کریستا» (Cristae): غشای داخلی میتوکندری چین‌خوردگی‌های فراوانی دارد که ساختاری به نام «کریستا» را شکل می‌دهند. کریستاها مملو از پروتئین‌های زنجیره انتقال الکترون هستند و به افزایش سطح انجام واکنش‌های فسفریلاسیون اکسیداتیو کمک می‌کنند. سلول‌هایی که به میزان بیشتری ATP نیاز دارند، میتوکندری‌هایی با کریستاهای فراوان دارند.
5. «ماتریکس» (Matrix): ماتریکس به فضایی گفته می‌شود که توسط غشای داخلی میتوکندری احاطه شده است. چندین نسخه از DNA میتوکندریایی و انواع مختلف آنزیم‌های متابولیسمی در این فضا دیده می‌شوند و به همین ترتیب یکی از مهم‌ترین واکنش‌های متابولیسمی سلول، یعنی چرخه کربس، در همین فضا رخ می‌دهد.

تفاوت DNA میتوکندری با DNA هسته

میتوکندری به دلیل داشتن DNA حلقوی و توانایی رونویسی از آن برای ساخت تعدادی از پروتئین‌های موردنیاز خود، اندامکی خاص است. در این بخش به کمک یک جدول به بررسی تفاوت‌های DNA میتوکندری با DNA هسته سلول می‌پردازیم.

اسکلت سلولی

در درون سیتوپلاسم شبکه‌ای از فیبرهای پروتئینی وجود دارد که آن را با نام «اسکلت سلولی» (Cytoskeleton) می‌شناسیم. این شبکه پروتئینی مسئول پایداری و حرکت سلول است. اسکلت سلولی سه جز اصلی دارد که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

• «میکروتوبول‌ها» (Microtubules)
• «فیلامنت‌های حد واسط» (Intermediate Filaments)
• «میکروفیلامنت‌ها» (Microfilaments)

میکروتوبول‌ها

میکروتوبول‌ها لوله‌هایی کوچک هستند که از پروتئین «توبولین» (Tubulin) ساخته شده‌اند. این لوله‌ها در بخش‌های مختلف سلول وجود دارند که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

• تاژک
• مژک
• ساختارهای موثر در حرکت سلول

میکروتوبول‌ها برای وزیکول‌های غشایی نیز مسیری برای حرکت به سمت غشا سلول می‌سازند. حضور این لوله‌های کوچک در تقسیم سلولی نیز اهمیت دارد، زیرا میکروتوبول‌ها از اجزای ساختاری دوک‌های تقسیم هستند و به همین دلیل در جدا شدن کروموزوم‌ها و رفتن به قطبین سلول نقش دارند.

فیلامنت‌های حد واسط

فیلامنت‌های حد واسط از میکروتوبول‌ها ظریف‌تر و از میکروفیلامنت‌ها قطورتر هستند. این نوع از فیلامنت‌ها از کنار هم قرارگیری پروتئین‌های مختلفی مانند موارد زیر ساخته می‌شوند.

• کراتین
• نوروفیلامنت

فیلامنت‌های حد واسط پایداری بسیار بالایی دارند و به حفظ ساختار پوشش هسته سلول و اندامک‌هایی کمک می‌کنند که به آن متصل هستند، بنابراین با وجود ظرافتی که در ساختار خود دارند می‌توان متوجه شد که اهمیت حضور آن‌ها به عنوان یکی از اجزای سلول چیست.

میکروفیلامنت‌ها

میکروفیلامنت‌ها که از پروتئینی به نام «اکتین» (Actin) ساخته شده‌اند، نازک‌ترین اجزای اسکلت سلولی هستند. اکتین فراوان‌ترین پروتئین موجود در اکثر سلول‌های یوکاریوتی و یک پروتئین بسیار حفاظت‌شده‌ است. این پروتئین هم بسیار مقاوم است و هم انعطاف‌پذیری بالایی دارد و به همین دلیل پروتئینی مناسب برای حرکت سلول‌ها است. برای مثال انقباض سلول‌های قلب از طریق سیستم اکتین-میوزین انجام می‌شود.

 اجزای مولکولی سلول‌ها

تا اینجای این مطلب با همه اندامک‌های سلول آشنا شدیم، اما هنوز اجزای دیگری در سلول وجود دارند که آن‌ها را نمی‌شناسیم در این بخش جواب کامل‌تری به این سوال می‌دهیم که اجزای سلول چیست. سلول‌ها از آب، یون‌های معدنی و مولکول‌های کربن‌دار (آلی) تشکیل شده‌اند. مولکول‌های آب فراوان‌ترین مولکول‌های سازنده سلول‌ها هستند و بیش از ۷۰ درصد جرم سلول‌ها را تشکیل می‌دهند. در نتیجه ارتباط بین آب و دیگر مولکول‌های سلول نقش بسیار مهمی در بررسی‌های بیوشیمیایی دارد.

مولکول‌های آب، مولکول‌هایی قطبی هستند و در مواجه با مولکول‌های دیگر سلول به دو سبک متفاوت رفتار می‌کنند.

1. مولکول‌های آب با دیگر مولکول‌های قطبی و یون‌های باردار ارتباط برقرار می‌کنند.
2. مولکول‌های غیرقطبی که قابلیت انحلال‌پذیری در آب را ندارند، در ساختارهایی قرار نمی‌گیرند که در تماس مستقیم با مولکول آب هستند.

یون‌های معدنی سلول سهمی یک درصدی یا حتی کمتر در جرم سلول‌ها دارند، در ادامه انواع یون‌های معدنی موجود در سلول را نام می‌بریم.

• «سدیم» ($$\text{Na}^+$$)
• «پتاسیم» ($$\text{K}^+$$)
• «منیزیم» ($$\text{Mg}^{2+}$$)
• «کلسیم» ($$\text{Ca}^{2+}$$)
• «فسفات» ($$\text{HPO}_4^{2-}$$)
• «کلرید» ($$\text{Cl}^-$$)
• «بی‌کربنات» ($$\text{HCO}_3^-$$)

دسته دیگری از مولکول‌هایی که در سلول‌ها می‌بینیم، مولکول‌های آلی هستند. مولکول‌های آلی سلول را می‌توان در ۴ دسته تقسیم و بررسی کرد.

1. کربوهیدرات‌ها
2. لیپیدها
3. پروتئین‌ها
4. اسیدهای نوکلئیک

پروتئین‌ها، اسید‌های نوکلئیک و اکثر کربوهیدرات‌ها (پلی‌ساکاریدها) مولکول‌های بزرگی هستند که از به هم پیوستن زیرواحدهای ساختاری متنوعی شکل می‌گیرند. این ماکرومولکول‌ها ۸۰ الی ۹۰ درصد جرم خشک اکثر سلول‌ها را به خود اختصاص داده‌اند. در ادامه این مطلب با این چهار دسته مولکول آلی بیشتر آشنا می‌شویم.

کربوهیدرات‌ها

کربوهیدرات‌ها شامل دسته وسیعی از انواع قندها، یعنی قندهای ساده تا پلی‌ساکاریدهای مختلف می‌شود. قندهای ساده که گلوکز شناخته‌شده‌ترین آن‌ها است، ماده مغذی اصلی سلول‌ها هستند. تجزیه این مولکول‌ها، به خصوص گلوکز، این امکان را به سلول‌ها می‌دهد که انرژی مورد نیاز خود برای انجام فعالیت‌های سلولی را به دست بیاورند و از فرآورده‌های حاصل نیز برای تولید دیگر اجزای سلولی استفاده کنند.

پلی‌ساکاریدها نیز کاربردهای متنوعی برای سلول‌ها دارند که در ادامه آن‌ها را نام می‌بریم.

• ذخایر قند
• اجزای ساختاری سلول
• نشانگر سلول‌ها
• اتصالات سلولی

فرمول شیمیایی پایه‌ای کربوهیدرات‌ها به صورت زیر نوشته می‌شود. توجه داشته باشید که n در این فرمول به تعداد کربن‌های موجود در ساختار کربوهیدرات اشاره دارد.

$$(\text{CH}_2\text{O})_n$$

نام کربوهیدرات‌ها نیز از همین فرمول شیمیایی یا به بیان دیگر از ساختار آن‌ها گرفته شده است. همان‌طور که در فرمول مشخص است در ساختار کربوهیدرات‌ها «کربن» و «آب» وجود دارد. قندهای شش کربنه اهمیت بسیار زیادی در سلول‌ها دارند، فرمول این قندها که گلوکز نیز یکی از آن‌ها است، به این شکل است.

$$\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$$

لیپیدها

لیپیدها از مهم‌ترین مولکول‌های زیستی هستند که سه وظیفه اصلی در سلول‌ها دارند. در ادامه یاد می‌گیریم که نقش لیپید‌ها به عنوان یکی از اجزای سلول چیست.

1. منبع ذخیره انرژی هستند.
2. در ساختار سلول نقش بسیار مهمی دارند، زیرا اصلی‌ترین جزء تشکیل‌دهنده غشا سلول هستند.
3. لیپیدها نقش بسیار مهمی در پیام‌رسانی سلول‌ها دارند. این موضوع را می‌توان در دو سطح بررسی کرد.
   • هورمون‌های استروئيدی
   • انتقال پیام از گیرنده‌های سطح سلول به اهداف درون سلولی

اسیدهای چرب ساده‌ترین نوع لیپیدها هستند که از زنجیره‌های بلند هیدروکربن ساخته شده‌اند. معمول‌ترین اسیدهای چرب بین ۱۶ تا ۱۸ اتم کربن و یک گروه کربوکسیل ($$\text{COO}^-$$) در یکی از انتهای مولکول دارند.

اسیدهای چرب غیر اشباع در ساختار خود یک یا بیش از یک پیوند دوگانه بین اتم‌های کربن دارند، اما ظرفیت‌های موجود در کربن‌های اسیدهای چرب اشباع به طور کامل با اتم‌های هیدروژن درگیر برقراری پیوند شده‌اند. زنجیره‌های هیدروکربنی بلند تنها دارای پیوندهای C—H غیرقطبی هستند که باعث می‌شود این مولکول‌ها آب‌گریز باشند. ماهیت آب‌گریز اسیدهای چرب باعث ایجاد خصوصیات منحصر به فردی در لیپیدهای پیچیده شده است که در فرآیند‌های زیستی مانند تشکیل غشاهای سلولی اثرگذار هستند.

فسفولیپیدها

فسفولیپیدها اجزای سازنده غشاهای سلولی هستند. ساختار این مولکول‌ها را می‌توان به دو بخش آب‌دوست و آب‌گریز تقسیم کرد که در هر بخش مولکول‌های متفاوتی حضور دارند.

• بخش آب‌دوست: تشکیل‌شده از مولکول گلیسرول که نوعی الکل است.
• بخش آب‌گریز: متشکل از دو اسید چرب که به کربن موجود در مولکول گلیسرول متصل می‌شوند.

فسفولیپیدهای مولکول‌های آمفی‌پاتیک هستند که یعنی یک بخش محلول در آب و یک بخش نامحلول در آب دارند. همین خاصیت فسفولیپیدها باعث تشکیل دولایه‌های فسفولیپیدی می‌شود که در ساختار غشا می‌بینیم. در صورتی که تمایل به کسب اطلاعات کامل‌تر در مورد فسفولیپیدها دارید، مطالعه مطلب «فسفولیپید چیست؟ – به زبان ساده» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم.

کلسترول و گلیکولیپیدها

در ساختار غشا سلولی علاوه بر فسفولیپیدها دو دسته دیگر از لیپیدها نیز حضور پر رنگی دارند.

1. کلسترول: کلسترول از ۴ حلقه هیدروکربنی ساخته شده است. این حلقه‌ها به شدت آب‌گریز هستند اما به انتهای مولکول کلسترول گروه هیدروکسیلی (OH) متصل است که خاصیت آب‌دوستی دارد و به این ترتیب کلسترول نیز یک مولکول آمفی‌پاتیک به حساب می‌آید.
2. گلیکولیپیدها: گلیکولیپیدها از دو زنجیره هیدروکربنی تشکیل شده‌اند که به یک سر قطبی متصل هستند، همچنین در این مولکول‌ها اتصال کربوهیدرات‌ها را نیز به سر قطبی را می‌بینیم.

اسیدهای نوکلئیک

اسیدهای نوکلئيک مولکول‌هایی هستند که اطلاعات سلول مربوط به سلول را رمزگذاری و حفظ می‌کنند. در ادامه دو نوع اصلی آن‌ها و وظایف هر کدام را توضیح می‌دهیم.

1. «دئوکسی‌ریبونوکلئیک اسید» (Deoxyribonucleic acid | DNA): DNA در بسیاری از سلول‌ها ماده ژنتیکی اصلی سلول است و در یوکاریوت‌ها درون هسته سلول قرار دارد.
2. «ریبونوکلئیک اسید» (ribonucleic acid | RNA): RNA انواع مختلفی دارد که هر کدام از آن‌ها وظایف به خصوصی دارند. در ادامه سه دسته اصلی از آن‌ها را معرفی می‌کنیم.
   • «RNA پیام‌رسان» (mRNA): حاصل رونویسی از توالی DNA است و توسط ریبوزوم به عنوان الگویی برای ساخت پروتئین‌ها استفاده می‌شود.
   • «RNA ناقل» (tRNA): در فرآیند ترجمه دخالت دارد.
   • «RNA ریبوزومی» (rRNA): در ساختار ریبوزوم‌ها وجود دارد، بنابراین این نوع RNA نیز در ترجمه نقش دارد.

RNA و DNA پلیمرهایی ساخته شده از نوکلئوتید‌ها هستند. در ساختار نوکلئوتید‌ها یک باز آلی به قندی فسفریله‌شده متصل می‌شود. بازهای آلی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند.

• پورین‌ها: گوانین و آدنین
• پیریمیدین‌ها: سیتوزین، تیمین و یوراسیل

قند متصل به باز آلی در ساختار DNA با RNA متفاوت است و ریشه نام‌گذاری این مولکول‌ها نیز از همین تفاوت سرمنشا گرفته است.

• ریبوز: قند موجود در ساختار RNA
• دئوکسی‌ریبوز: قند موجود در ساختار DNA

در تصویر زیر می‌توانید تفاوت این دو نوع قند را ببینید.

برای تشکیل اسیدهای نولکئیک، نوکلئوتیدها به وسیله پیوندهای فسفودی‌استر به یک‌دیگر می‌پیوندند و در نهایت رشته‌ای جهت‌دار که حاوی اطلاعات ژنتیکی سلول است را می‌سازند.

پروتئین‌ها

پروتئین‌ها متنوع‌ترین ماکرومولکول‌های موجود در سلول‌ها هستند. برای ساخت پروتئين‌ها، سلول به توالی اسیدهای نوکلئيک متکی است. اسیدهای نوکلئیک اطلاعات ژنتیکی سلول را حفظ و منتقل می‌کنند و اولین وظیفه پروتئین‌ها انجام وظایفی است که توسط توالی‌های آمینواسیدی کدکننده به آن‌ها محول می‌شود. در ادامه به نقش‌های مختلفی اشاره می‌کنیم که توسط انواع پروتئین‌های سلول انجام می‌شوند تا یاد بگیریم که نقش آن‌ها به عنوان یکی از اجزای سلول چیست.

• اجزای ساختاری سلول‌ها و بافت‌ها: مانند کلاژن
• نقش در انتقال و ذخیره مولکول‌های کوچک: مانند انتقال اکسیژن توسط هموگلوبین
• انتقال اطلاعات بین سلول‌ها: هورمون‌های پروتئینی
• دفاع از بدن و سلول‌ها در برابر عفونت‌ها: آنتی‌بادی‌ها
• فعالیت‌های آنزیمی: انواع مختلف آنزیم‌ها، مانند آنزیم‌های گوارشی

آنزیم‌ها مهم‌ترین نوع پروتئین‌ها هستند و فعالیت آن‌ها اهمیتی حیاتی برای بقای یک سلول دارد.

آمینواسیدها

آمینواسیدها زیرواحدهای ساختاری پروتئین‌ها هستند. خصوصیات شیمیایی خاص هر آمینواسید باعث می‌شود که نحوه قرارگیری آن‌ها در زنجیره پلی‌پپتیدی، به پروتئين توانایی انجام وظیفه منحصر به فردی را بدهد. البته علاوه بر توالی آمینواسیدها، سطوح مختلف ساختاری پروتئين‌ها نیز نقش بسیار مهمی در فعالیت آن‌ها دارد. ۲۰ نوع آمینواسید موجود را می‌توان به چهار گروه اصلی تقسیم کرد که در ادامه آن‌ها را معرفی می‌کنیم.

• آمینواسیدهایی با زنجیره جانبی غیرقطبی: در این گروه ده آمینواسید وجود دارد که می‌توانید با آن‌ها در جدول زیر آشنا شوید.
  

  آمینواسیدهای غیرقطبی
  گلایسین	آلانین
  لوسین	والین
  ایزولوسین	پرولین
  سیستئین	متیونین
  فنیل‌آلانین	تریپتوفان

• آمینواسید‌هایی با زنجیره قطبی و بدون بار: در این گروه نیز ۵ آمینواسید وجود دارد که به کمک یک جدول آن‌ها را معرفی می‌کنیم.
  

  آمینواسیدهای قطبی و بدون بار
  سرین	ترئونین
  تیروزین	آسپارژین
  گوتامین

• آمینواسیدهایی با زنجیره باردار مثبت: لوسین، آرژنین و هیستیدین سه آمینواسیدی هستند که دارای زنجیره باردار هستند. بار زنجیره جانبی آمینواسیدهای لوسین و آرژنین مثبت است. هیستیدین آمینواسیدی است که می‌تواند هم به صورت بدون بار و هم با بار مثبت وجود داشته باشد.
• آمینواسیدهایی با زنجیره باردار منفی: آسپارتیک اسید و گلوتامیک اسید دو آمینواسیدی هستند که در ساختار آن‌ها زنجیره‌ای با بار منفی وجود دارد.

ترتیب قرارگیری انواع مختلف این آمینواسیدها در زنجیره‌های پلی‌پپتیدی روی شکل‌گیری ساختار پروتئين‌ها اثرگذار است و یکی از مهم‌ترین دلایل اهمیت توالی آن‌ها نوع زنجیره جانبی هر آمینواسید است.