اسکلت سلولی چیست؟ — به زبان ساده

اسکلت سلولی (Cytoskeleton) شبکه‌ای از رشته‌ها و لوله‌هایی است که در سرتاسر یک سلول، از طریق سیتوپلاسم گسترش ‌می‌یابند که تمام مواد درون یک سلول به جز هسته را در بر می‌گیرند. اسکلت سلولی در تمام انواع سلول‌ها یافت ‌می‌شود، اما پروتئین‌هایی که در ساختمان‌ آن‌ها ساخته ‌می‌شوند، بین ارگانیسم‌های مختلف متفاوت هستند. اسکلت سلولی از ساختمان سلول محافظت ‌می‌کند و به آن شکل ‌می‌دهد، اندامک‌ها را سازماندهی کرده و بین اندامک‌ها اتصال ‌برقرار می‌کند و در انتقال مولکول‌ها، تقسیم سلولی و سیگنالینگ سلولی نقش دارد.

ساختار اسکلت سلولی

تمام سلول‌ها دارای اسکلت سلولی هستند، اما به طور کلی زمانی در متون مختلف از اسکلت سلولی صحبت می‌شود، اغلب اسکلت سلولی سلول‌های یوکاریوتی مد نظر قرار می‌گیرد. سلول‌های یوکاریوتی سلول‌های پیچیده‌ای هستند که هسته و اندامک دارند. گیا‌هان، حیوانات، قارچ‌ها و پروتیست‌ها دارای سلول‌های یوکاریوتی هستند.

فیلم آموزش زیست شناسی سلولی Cell Biology در فرادرس

کلیک کنید

سلول‌های پروکاریوتی پیچیدگی کمتری دارند، آن‌ها فاقد هسته یا اندامک‌های واقعی به جز ریبوزوم‌ها هستند و در موجودات تک سلولی مانند باکتری‌ها و آرکی‌‌ها ساختارهای پروکاریوتی یافت ‌می‌شوند. در ابتدا تصور ‌می‌شد كه اسکلت سلولی در سلول‌های پروکاریوتی وجود ندارد، این موضوع تا اوایل دهه 1990 کشف نشده بود.

اسکلت سلولی یوکاریوتی از سه نوع رشته تشکیل شده است که شامل زنجیره‌های پروتئینی بلند هستند:

• ریزرشته‌ها یا رشته‌های اکتین (Microfilaments)
• رشته‌های میانی یا حد واسط (Intermediate Filaments)
• میکروتوبول‌ها یا ریزلوله (Microtubules)

در تصویر بالا ریزرشته‌های این سلول به رنگ قرمز نشان داده شده‌اند، در حالی که میکروتوبول‌ها به رنگ سبز و نقاط آبی هسته‌های سلولی هستند.

ریزرشته‌ها

ریزرشته‌ها نیز به دلیل اینکه بیشتر از پروتئین اکتین تشکیل شده‌اند، «رشته‌های اکتین» (Actin filaments) نامیده ‌می‌شوند. ساختار آن‌ها از دو رشته پیچ ‌خورده اکتین در قالب یک مارپیچ تشکیل شده است. ضخامت رشته‌های اکتین در حدود 7 نانومتر است و آن‌ها به عنوان باریکترین رشته‌ها در اسکلت سلولی ‌به شمار می‌آیند. ریزرشته‌ها عملکرد‌های زیادی دارند. آن‌ها به انجام فرایند سیتوکینز در تقسیم سلولی کمک ‌می‌کنند، به طوریکه به کمک این ریزرشته‌ها دو سلول دختر بعد از تقسیم از هم جدا شده و به صورت سلول‌های مستقل در می‌آیند.

رشته های اکتین به حرکت‌های سلول کمک ‌می‌کنند و به ارگانیسم‌های تک سلولی مانند آمیب‌ها اجازه ‌می‌دهند که بتوانند در محیط زندگی خود حرکت کنند. آن‌ها همچنین در جریان سیتوپلاسمی، یعنی جریان سیتوزول (قسمت مایع سیتوپلاسم) در سرتاسر سلول دخیل هستند. جریان سیتوپلاسمی‌ مواد مغذی و اندامک‌های سلولی را در سراسر سلول جابجا ‌می‌کند. ریزرشته‌ها نیز جزئی از سلول‌های عضلانی هستند و به همراه پروتئین میوزین (Myosin) اجازه ‌می‌دهند که این سلول‌ها منقبض شوند. اکتین و میوزین دو عامل اصلی عناصر انقباضی عضله به شمار می‌آیند.

رشته‌های حد واسط

رشته‌های حد واسط حدود ۱۲-۸ نانومتر عرض دارند. آن‌ها به دلیل اینکه دارای اندازه‌ای بین اندازه ریزرشته‌ها و میکروتوبول‌ها هستند، به عنوان رشته‌های حد واسط یا میانی به شمار می‌آیند. رشته‌های میانی از پروتئین‌های مختلف مانند کراتین (Keratin) (که در مو و ناخن‌ها و همچنین در حیواناتی با فلس، شاخ یا سم وجود دارد)، ویمنتین (Vimentin)، دسمین (Desmin) و لامین (Lamin) ساخته ‌می‌شوند. تمام رشته‌های میانی به جز لامین‌ها در سیتوپلاسم یافت ‌می‌شوند، اما لامین‌ها در هسته سلول وجود دارند و به حفاظت از ساختار پاکت هسته‌ای اطراف هسته کمک ‌می‌کنند. رشته‌های میانی در سیتوپلاسم شکل سلول را حفظ ‌می‌کنند، تحمل فشار و پشتیبانی ساختاری از دیگر وظایف این رشته‌ها به شمار می‌آیند.

میکروتوبول‌ها

میکروتوبول‌ها بزرگترین فیبر اسکلت سلولی هستند که اندازه آن‌ها در حدود 23 نانومتر است. آن‌ها لوله‌های توخالی هستند که از دو بخش آلفا و بتا توبولین تشکیل شده‌اند. میکروتوبول‌ها ساختار‌هایی مانند تاژک (Flagella) را تشکیل ‌می‌دهند، تاژک‌ها رشته‌های دم مانندی هستند که سلول را به جلو سوق ‌می‌دهند. آن‌ها همچنین در ساختار‌هایی مانند مژک‌ها یافت ‌می‌شوند، مژک‌ها زائده‌هایی هستند که باعث افزایش سطح سلول ‌می‌شوند و در بعضی موارد به سلول اجازه ‌می‌دهند به آسانی حرکت کند.

بیشتر میکروتوبول‌ها در یک سلول حیوانی از یک اندامک سلولی به نام «سانتروزوم» (Centrosome) تشکیل ‌می‌شوند که یک مرکز سازماندهی میکروتوبول‌ها (MTOC) است. سانتروزوم در نزدیکی وسط سلول یافت ‌می‌شود و میکروتوبول‌ها از مرکز به بیرون از آن گسترش می‌یابند. میکروتوبول‌ها در تشکیل دوک تقسیم سلولی بسیار اهمیت دارند، زیرا باعث می‌شوند که کروماتید‌های خواهری از هم جدا ‌شوند، به طوری که در طول تقسیم سلولی یک نسخه از هر کروماتید ‌می‌تواند به هر سلول دختر برود. آن‌ها همچنین در انتقال مولکول‌های داخل سلول و تشکیل دیواره سلولی گیاهان نقش دارند.

عملکرد اسکلت سلولی

همان طور که در بالا توضیح داده شد، اسکلت سلولی عملکرد‌های مختلفی دارد. مهم‌ترین وظیفه اسکلت سلولی این است که به سلول شکل ‌می‌دهد. این امر به ویژه در سلول‌های بدون دیواره سلولی، مانند سلول‌های حیوانی که شکل خود را از یک لایه بیرونی ضخیم دریافت نمی‌کنند، بسیار اهمیت دارد. از طرفی دیگر، اسکلت سلولی می‌تواند امکان حرکت برای سلول‌ها را فراهم کند. ریزرشته‌ها و میکروتوبول‌ها ‌می‌توانند جداسازی، تجمع مجدد و انقباض را در سلول‌ها ایجاد کنند و سلول‌ها ‌می‌توانند با استفاده از آن‌ها در محیط حرکت کرده و جابجا شوند. میکروتوبول‌ها به تشکیل ساختار‌هایی مانند تاژک‌ها و مژک‌ها در سلول‌ها کمک ‌می‌کنند که این اندام‌های حرکتی تخصصی موجب تسهیل در حرکت سلول می‌شوند.

فیلم آموزش اتصالات سلولی – به زبان ساده در فرادرس

کلیک کنید

به طور کلی اسکلت سلولی، ساختارهای سلول را سازماندهی کرده و اندامک‌های سلول را در جای خود نگه ‌می‌دارد، علاوه بر این، در حرکت اندامک‌ها در سراسر سلول نیز نقش دارد. به عنوان مثال، در حین آندوسیتوز هنگا‌می ‌که یک سلول مولکولی را به داخل خود هدایت می‌کند، ریزرشته‌ها وزیکول‌های حاوی مولکول ورودی را به داخل سلول ‌می‌کشند. از سویی دیگر، اسکلت سلولی در حرکت کروموزوم‌ها در طی تقسیم سلولی نیز نقش مهمی دارد.

اگر بخواهیم یک مثال ملموس از اسکلت سلولی بزنیم، می‌توان به اسکلت و پایه یک ساختمان اشاره کرد. در واقع مانند اسکلت یک ساختمان، اسکلت سلولی نیز قاب یک سلول است که ساختمان کلی سلول براساس آن شکل می‌گیرد و اندامک‌های مختلف را در جایگاه مناسب خود قرار می‌دهد.

اصطلاحات مرتبط با اسکلت سلولی

• اندامک (Organelle): هر اندامک یک ساختار تخصصی در داخل سلول است که عملکرد خاصی را انجام ‌می‌دهد.
• سیتوپلاسم (Cytoplasm): تمام محتویات یک سلول به جز هسته در سیتوپلاسم جای می‌گیرد.
• سیتوزول (Cytosol): سیتوزول بخش مایع سیتوپلاسم را تشکیل می‌دهد.
• دوک تقسیم سلولی (Spindle Apparatus): ساختاری که به طور عمده توسط میکروتوبول‌ها تشکیل شده و کروموزوم‌ها را در طی تقسیم سلولی از یکدیگر جدا ‌می‌کند، دوک تقسیم نامیده می‌شود.
• سانتروزوم یا میان تن (Centrosome): اندامکی در سلول‌های جانوری است که به عنوان مرکز سازماندهی میکروتوبول‌ها در تنظیم چرخه و تقسیم سلولی نقش مهمی دارند.