فرادرسانواع سلول — ویژگی و کارکرد آن ها به زبان ساده
انواع مختلفی از سلولها وجود دارند. به عنوان مثال، در بدن انسان سلولهای خونی، سلولهای پوست و سلولهای استخوانی و حتی باکتریها وجود دارد. با این حال، همه سلولها، چه از خانواده باکتریها، چه انسان یا هر موجود دیگری، یکی از دو نوع کلی پروکاریوتی یا یوکاریوتی خواهند بود. در واقع، همه سلولها غیر از باکتریها یک نوع و سلولهای باکتریایی نوع دیگر خواهند بود و همه چیز بستگی به این دارد که سلول چگونه DNA خود را ذخیره میکند. در این مطلب در ابتدا به تعریف سلول و بررسی دو گروه اصلی سلولها خواهیم پرداخت و سپس انواع سلولهای بدن انسان را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
سلول چیست؟
سلولها واحد ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده هستند. برخی از موجودات، مانند باکتریها، تکسلولی هستند و از یک سلول تشکیل شده اند. در واقع باید گفت همه سلولها توسط ساختاری به نام غشای سلولی احاطه شده‌اند که بسیار شبیه دیوارهای خانه، به عنوان یک مرز واضح بین محیط داخلی و خارجی سلول عمل میکند. هر سلول برای خود دنیای شگفت‌انگیزی است، می‌تواند مواد مغذی را جذب کند، این مواد مغذی را به انرژی تبدیل کند، عملکردهای تخصصی را انجام دهد و در صورت لزوم تولید مثل کند.
همچنین هر سلول مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های خود را برای انجام هر یک از این فعالیت‌ها ذخیره میکند. برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد بیولوژی سلول و ساختار آن در یک آموزش ویدئویی به فرادرس زیر مراجعه کنید.
انواع سلول ها چه هستند؟
به طور کلی دو نوع سلول وجود دارد: پروکاریوتها و یوکاریوتها. سلولهای پروکاریوتی معمولاً تکسلولی و کوچکتر از سلولهای یوکاریوتی هستند. سلولهای یوکاریوتی معمولاً در موجودات چندسلولی یافت میشوند، اما برخی از یوکاریوتهای تکسلولی نیز وجود دارند. سلولهای پروکاریوتی فاقد هسته مشخص و اندامکها هستند در حالی که سلولهای یوکاریوتی دارای هسته و اندامکهای مختلفی هستند که هر کدام کار مشخصی بر عهده دارند و همین امر باعث پیچیدهتر شدن موجودات چندسلولی نسبت به تکسلولیها شده است.
سلول پروکاریوتی
پروکاریوتها موجودات میکروسکوپی هستند که هسته متصل به غشا و اندامکهای متصل به غشا ندارند. برخی از زیست‌شناسان سلولی اصطلاح اندامک را فقط برای توصیف ساختارهای متصل به غشا در نظر می‌گیرند، در حالی که سایر زیست‌شناسان سلولی اندامکها را ساختارهای مجزایی تعریف می‌کنند که عملکرد تخصصی دارند.
پروکاریوتها ریبوزوم‌هایی دارند که توسط غشایی احاطه نشده‌اند، اما عملکرد ویژه‌ای دارند، بنابراین می‌توان آنها را اندامک در نظر گرفت. تمام عملکردهای متابولیکی انجام شده توسط یک پروکاریوت در غشای پلاسمایی یا سیتوزول انجام میشود.
ویژگی های پروکاریوت ها
پروکاریوتها کوچک‌ترین نوع سلولها هستند که به طور متوسط 2 تا 5 میکرومتر قطر دارند. علیرغم اندازه کوچک آنها، در داخل هر سلول ماشین آلات شیمیایی و بیوشیمیایی لازم برای رشد، تولید مثل و کسب و استفاده از انرژی وجود دارد. سلولهای پروکاریوتی به دلیل کوچکتر بودن، نسبت سطح به حجم بالاتری دارند که باعث میشود بتوانند مقدار بیشتری از مواد مغذی را از طریق غشای پلاسمایی خود بدست آورند. بخش‌های مختلف ساختاری انواع سلول های پروکاریوتی و ویژگی‌های آنها را در ادامه بررسی کرده‌ایم.
- دیواره سلولی: دیواره سلولی ساختار و محافظت در برابر محیط بیرون را فراهم میکند. اکثر باکتریها دیواره سلولی سفت و سختی دارند که از کربوهیدرات‌ها و پروتئین‌هایی به نام پپتیدوگلیکان ساخته شده است.
- غشای پلاسمایی: هر پروکاریوت دارای یک غشای سلولی است که به آن غشای پلاسمایی نیز می‌گویند و سلول را از محیط بیرون جدا میکند.
- ریبوزوم‌ها: ریبوزوم‌ها مسئول سنتز پروتئین هستند.
- ماده ژنتیکی: ماده ژنتیکی اکثر پروکاریوتها DNA است اما گاهی حاوی RNA و پلاسمید نیز هستند.
- نوکلئوئید: ناحیه مرکزی سلول که حاوی DNA آن است.
- کپسول (در اغلب اما نه همه باکتریها وجود دارد): برخی از باکتریها دارای لایه‌ای از کربوهیدرات هستند که دیواره سلولی به نام کپسول را احاطه کرده است. کپسول به چسبیدن باکتری به سطوح کمک میکند.
- تاژک (در اغلب اما نه همه باکتریها وجود دارد): تاژک‌ها ساختارهای باریک و دم مانندی هستند که به حرکت میکروارگانیسم کمک می‌کنند.
- پیلی (در اغلب اما نه همه باکتریها وجود دارد): پیلی ساختارهای میله‌ای شکلی هستند که در چندین نقش از جمله اتصال و انتقال DNA نقش دارند.
- فاقد اندامکهای غشادار
همه پروکاریوتها دارای دیواره سلولی هستند که پشتیبانی ساختاری را ایجاد میکند، به عنوان یک مانع در برابر نیروهای خارجی عمل کرده و همچنین به عنوان محل اتصال تاژک‌های شلاق مانند عمل میکند. برخی از پروکاریوتها یک لایه اضافی در خارج از دیواره سلولی خود به نام کپسول دارند که از سلول در هنگام بلعیده شدن توسط ارگانیسم‌های دیگر محافظت میکند، به حفظ رطوبت کمک میکند و به سلول کمک میکند تا به سطوح و مواد مغذی بچسبد. پیلی ساختارهای مو مانندی روی سطح سلولهای پروکاریوتی هستند که به سلولها یا سطوح باکتری دیگر متصل میشوند.
در سلول پروکاریوتی، سیتوپلاسم توسط غشاها به اندامکها تقسیم نمی‌شود و سلول فاقد بخش‌بندی و سازماندهی ماده ژنتیکی است. سلولهای پروکاریوتی تنها حاوی یک تکه دایره‌ای از DNA کروموزومی (که در ناحیه‌ای به نام نوکلئوئید ذخیره شده است) هستند. برخی از پروکاریوتها همچنین دایره‌های کوچک‌تری از DNA به نام پلاسمید را حمل می‌کنند. پلاسمیدها از نظر فیزیکی جدا از DNA کروموزومی هستند و می توانند مستقل از آن تکثیر شوند. اطلاعات ژنتیکی روی پلاسمیدها بین سلولها قابل انتقال است و به پروکاریوتها اجازه میدهد تا توانایی‌هایی مانند مقاومت آنتی‌بیوتیکی را به اشتراک بگذارند. دانشمندان کشف کرده‌اند که پلاسمیدها به‌عنوان ابزار مهمی در آزمایشگاه‌های ژنتیک و بیوتکنولوژی عمل می‌کنند، که معمولاً به دلیل توانایی آنها در تکثیر یا بیان ژن‌های خاص است.
تولید مثل در پروکاریوت ها چگونه است؟
تولید مثل در سلولهای پروکاریوتی توسط تقسیم دوتایی بوده و روند آن به صورت رشد، بزرگ شدن و تقسیم است. برخلاف میتوز، این فرآیند شامل متراکم شدن DNA یا تکثیر اندامکها نمی‌شود. انواع سلول های پروکاریوتی تنها دارای مقدار کمی DNA هستند که در کروموزوم‌های پیچیده ذخیره نمی‌شود. علاوه بر این، هیچ اندامکی در آنها وجود نداشته، بنابراین چیزی برای تقسیم وجود ندارد. هنگامی که یک پروکاریوت به اندازه مشخصی بزرگ میشود، فرآیند شکافت دوتایی انجام میشود. این فرآیند DNA را کپی میکند، سپس هر رشته جدید DNA را به سلولهای منفرد جدید جدا میکند. تقسیم دوتایی باکتریها فرآیندی ساده‌تر از میتوز است. این بدان معناست که باکتریها میتوانند بسیار سریع‌تر از بسیاری از موجودات یوکاریوتی تولید مثل کنند.
انواع سلول پروکاریوتی
انواع سلول های پروکاریوتی شامل سلولهای باکتریایی و آرکئاها هستند که در ادامه هر کدام را بیشتر بررسی می‌کنیم.
سلولهای باکتریایی
باکتریها میکروارگانیسم‌های تکسلولی هستند که تقریباً در همه جای زمین یافت میشوند و از نظر شکل و ساختار بسیار متنوع هستند. حدود ۱۰۳۰ × ۵ باکتری در بسیاری از اکوسیستم‌های مختلف روی زمین (از جمله در بدن خود ما) زندگی می‌کنند. در روده انسان تعداد باکتریها ۱۰ برابر از سلولهای انسان بیشتر است. دیواره سلولی برخی از باکتریها حاوی پپتیدوگلیکان است، مولکولی ساخته شده از قندها و اسیدهای آمینه که به دیواره سلولی ساختار میدهد و در برخی از باکتریها ضخیم‌تر از بقیه است. همانطور که قبلا ذکر شد، باکتریها دارای ساختارهای خاص خود هستند، مانند کپسول، تاژک و پیلی. بیشتر باکتریها فقط یک کروموزوم دایره‌ای دارند که می‌تواند از حدود 160000 جفت باز تا 12200000 جفت باز باشد. آنها همچنین حاوی پلاسمیدهایی هستند که قطعات دایره‌ای کوچکی از DNA هستند و مستقل از کروموزوم تکثیر میشوند.
برخی از باکتریها میتوانند اندوسپور تشکیل دهند. اندوسپورها ساختارهای سخت و خفته‌ای هستند که باکتریها میتوانند در شرایط گرسنگی زمانی که مواد مغذی کافی در دسترس نیستند، خود را به آن تبدیل کنند. آنها نیازی به مواد مغذی ندارند و در برابر دماهای شدید، اشعه ماوراء بنفش و مواد شیمیایی مقاوم هستند. هنگامی که شرایط محیطی دوباره مساعد شد، اندوسپور می‌تواند دوباره فعال شود.
آرکئا ها
آرکئا از نظر اندازه و شکل شبیه باکتریها بوده و همچنین تکسلولی هستند. برخی از آرکئاها در محیطهای شدید مانند چشمه‌های آب گرم یافت میشوند، اما آنها را می‌توان در مکان‌های مختلفی مانند خاک، اقیانوس‌ها، زمین‌های باتلاقی و داخل موجودات دیگر از جمله انسان یافت. آرکئا نیز مانند باکتریها می‌تواند دیواره سلولی و تاژک داشته باشد. با این حال، ساختار آنها متفاوت است. به عنوان مثال، دیواره سلولی آرکئاها حاوی پپتیدوگلیکان نیست. علاوه بر این، تاژک‌های آرکئا مانند باکتریها عمل می‌کنند، اما آنها از ساختارهای متفاوتی تکامل یافته‌اند.
غشاهای آرکئاها بسیار متفاوت از غشاهای سایر اشکال حیاتی هستند. آنها حاوی لیپیدهای متفاوتی هستند که دارای ساختار شیمیایی فضایی متفاوتی هستند. آرکئاها معمولاً مانند باکتریها یک کروموزوم دایره‌ای دارند. کروموزوم آرکئاها می‌تواند از کمتر از 491000 جفت باز تا حدود 5700000 جفت باز باشد. آنها همچنین میتوانند حاوی پلاسمید باشند. اطلاعات کمتری در مورد آرکئاها نسبت به باکتریها وجود دارد. آنها تا سال 1977 به عنوان یک گروه جداگانه از پروکاریوتها طبقه بندی نشده بودند.
سلول یوکاریوتی چیست؟
سلولهای یوکاریوتی دارای هستهای هستند که درون غشای هسته محصور شده و موجودات بزرگ و پیچیدهای را تشکیل میدهند. تکیاختهها، قارچها، گیاهان و حیوانات همگی دارای سلولهای یوکاریوتی هستند. آنها میتوانند محیطهای مختلفی را در یک سلول واحد حفظ کنند که به آنها اجازه میدهد واکنشهای متابولیکی مختلفی را انجام دهند. این به آنها کمک میکند تا چندین برابر بزرگتر از سلولهای پروکاریوتی رشد کنند.
ویژگی های سلول یوکاریوتی
بارزترین ساختار یوکاریوتی و متصل به غشا، هسته بوده که اندامک محصور در غشا و حاوی DNA است. DNA یوکاریوتی در یک یا چند مولکول خطی به نام کروموزوم سازماندهی شده است. برخی از یوکاریوتها تکسلولی هستند، اما بسیاری از آنها چندسلولی هستند. یوکاریوتها شامل تمام آغازیان، قارچها، گیاهان و حیوانات میشوند. سلولهای یوکاریوتی علاوه بر داشتن غشای پلاسمایی، سیتوپلاسم، هسته و ریبوزوم، حاوی اندامکهای متصل به غشا نیز هستند. هر اندامک در یوکاریوت عملکرد مشخصی دارد. سلولهای یوکاریوتی به دلیل سطح پیچیده سازماندهی خود، میتوانند عملکردهای بسیار بیشتری نسبت به سلولهای پروکاریوتی انجام دهند.
برخی از سلولهای یوکاریوتی ممکن است ویژگی‌ها یا اختصاصیت‌هایی داشته باشند که سایر سلولهای یوکاریوتی فاقد آن هستند، مثلا سلولهای گیاهی دیواره سلولی دارند که سایر سلولهای یوکاریوتی فاقد آن هستند. اندامکهای موجود در سلولهای یوکاریوتی شامل موارد زیر هستند:
- هسته: هسته اطلاعات ژنتیکی را به شکل کروماتین ذخیره میکند.
- هستک: هستک در داخل هسته یافت میشود، هستک بخشی از سلولهای یوکاریوتی است که در آن RNA ریبوزومی تولید میشود.
- غشای پلاسمایی: غشای پلاسمایی یک ساختار دو لایه فسفولیپیدی است که کل سلول را احاطه کرده و اندامکهای درونی را در بر می‌گیرد.
- اسکلت سلولی و دیواره سلولی: اسکلت سلولی یا دیواره سلولی ساختاری را فراهم میکند، امکان حرکت سلولی را فراهم کرده و در تقسیم سلولی نقش دارد.
- ریبوزوم‌ها: ریبوزوم‌ها مسئول سنتز پروتئین هستند.
- میتوکندری: میتوکندری که به عنوان نیروگاه سلول نیز شناخته میشود، مسئول تولید انرژی است.
- سیتوپلاسم: سیتوپلاسم ناحیه‌ای از سلول بین پوشش هسته و غشای پلاسمایی است.
- سیتوزول: سیتوزول یک ماده ژل مانند در داخل سلول و ماتریکس سازنده سیتوپلاسم بوده که حاوی اندامکها است.
- شبکه آندوپلاسمی: شبکه آندوپلاسمی اندامکی است که به بلوغ و انتقال پروتئین اختصاص دارد.
- وزیکول‌ها و واکوئل‌ها: وزیکول‌ها و واکوئل‌ها کیسه‌های متصل به غشا هستند که در حمل و نقل و ذخیره‌سازی نقش دارند.
- جسم گلژی: دستگاه گلژی در بسته‌بندی و آماده سازی پروتئین‌های ترشحی سلولها نقش دارد.
- پلاست‌ها: در سلولهای گیاهی وجود داشته و وظایف مختلفی به عهده دارند به عنوان مثال کلروپلاست نقش اصلی را در غذاسازی سلولهای گیاهی بر عهده دارد.
- سانتریول: سانتریول‌ها در سلولهای گیاهی وجود ندارند و در انواع سلولهای یوکاریوتی دیگر هنگام تقسیمات سلولی در تشکیل دوک میتوزی و جابجایی کروموزوم‌ها به قطبین سلول نقش دارند.
زنده باشین خانم حسینی ،استفاده کردیم 🌹
درود بر شما برای تلاش خوبی که انجام میدید.