سه قسمت اصلی سلول چه هستند؟ + وظایف و ویژگی ها به زبان ساده

در هر سلول یوکاریوتی سه قسمت اصلی سلول شامل هسته، سیتوپلاسم و غشای پلاسمایی (غشای سلولی) است. در سلول‌های پروکاریوتی (باکتری‌ها و آرکئاها) که هسته وجود ندارد این سه بخش شامل سیتوپلاسم، غشای پلاسمایی و ناحیه نوکلوئیدی است. در این مقاله از مجله فرادرس در مورد هر سه قسمت اصلی سلول توضیح می‌دهیم و وظایف و بخش‌های تشکیل دهنده هر کدام را بررسی می‌کنیم.

سه قسمت اصلی سلول چیست؟

یک سلول از 3 بخش اصلی تشکیل شده است: غشای سلولی (پلاسمایی)، هسته سلول و سیتوپلاسم. غشای سلولی مواد خارج سلولی را از مواد داخل سلولی درون سلولی جدا می‌کند. یکپارچگی سلول را حفظ کرده و عبور مواد به داخل و خارج از سلول را کنترل می‌کند. هسته نحوه عملکرد سلول و همچنین ساختار اصلی آن سلول را تعیین می‌کند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه ششم در فرادرس

کلیک کنید

سیتوپلاسم مایع ژل‌مانند داخل سلول و محیطی برای واکنش‌های داخل سلولی است. این بخش شرایط و امکاناتی را فراهم می‌کند که اندامک‌های دیگر می‌توانند در داخل سلول بر روی آن کار کنند. تمام عملکردهای انبساط سلولی، رشد و تکثیر سلولی در سیتوپلاسم سلول انجام می‌شود.

سلول‌ها واحد ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده هستند. برخی از موجودات، مانند باکتری‌ها، تک یاخته هستند و از یک سلول تشکیل شده اند. موجودات دیگر، مانند انسان، چند سلولی هستند، یا سلول‌های زیادی دارند. تعداد سلول‌های انسان 100,000,000,000,000 سلول تخمین زده می‌شود. هر سلول می‌تواند مواد مغذی دریافت کند، این مواد مغذی را به انرژی تبدیل کرده، عملکردهای تخصصی را انجام دهد و در صورت لزوم تولیدمثل کند. هر سلول می‌تواند مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های خود را برای انجام هر یک از این فعالیت‌ها ذخیره کند.

سه قسمت اصلی سلول عصبی چه هستند؟

یک نورون به عنوان یک سلول یوکاریوتی همانند سایر سلول‌ها دارای سه قسمت اصلی سلول (هسته، سیتوپلاسم و غشا) است اما از لحاظ ساختاری - عملکردی شامل سه بخش اصلی است: دندریت، آکسون و جسم سلولی که به ترتیب می‌توانند به صورت شاخه‌ها، ریشه‌ها و تنه درخت نمایش داده شوند. دندریت (یا دارینه‌های سلول عصبی) جایی است که نورون ورودی از سلول‌های دیگر دریافت می‌کند. دندریت‌ها همانطور که به سمت نوک خود حرکت می‌کنند، منشعب می‌شوند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

آکسون ساختار خروجی نورون است. هنگامی که یک نورون می‌خواهد با نورون دیگری ارتباط برقرار کند، یک پیام الکتریکی به نام پتانسیل عمل در کل آکسون ارسال می‌کند. جسم سلولی جایی است که هسته و DNA نورون در آن قرار دارد، پروتئین‌ها برای انتقال در سراسر آکسون و دندریت‌ها در داخل جسم سلولی ساخته می‌شوند.

وظایف سه قسمت اصلی سلول عصبی

در اینجا وظایف سه قسمت اصلی سلول عصبی را بیشتر بررسی کرده‌ایم.

• جسم سلولی: همچنین به عنوان سوما شناخته می‌شود، جسم سلولی بخش اصلی نورون است. این بخش سلولی اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کند، ساختار نورون را حفظ کرده و انرژی را برای هدایت فعالیت‌ها فراهم می‌کند. مانند سایر اجسام سلولی، سومای نورون حاوی یک هسته و اندامک‌های تخصصی است. توسط غشایی محصور شده است که هم از آن محافظت می‌کند و هم به آن اجازه می‌دهد با محیط اطراف خود تعامل داشته باشد.
• دندریت: دندریت‌ها ریشه‌های فیبری هستند که از جسم سلولی منشعب می‌شوند. این دارینه‌ها مانند آنتن‌ها، سیگنال را از آکسون‌های نورون‌های دیگر دریافت و پردازش می‌کنند. تعداد آن‌ها به طور کلی به نقش آن‌ها بستگی دارد. به عنوان مثال، سلول‌های پورکنژ نوع خاصی از نورون هستند که در مخچه یافت می‌شوند. این سلول‌ها درختان دندریتی بسیار توسعه یافته‌ای دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد هزاران سیگنال را دریافت کنند.
• آکسون: آکسون ساختاری بلند و دم مانند است که در یک اتصال تخصصی به نام برآمدگی آکسون به جسم سلولی می‌پیوندد. بسیاری از آکسون‌ها با یک ماده چرب به نام غلاف میلین عایق‌بندی شده‌اند. میلین به آکسون‌ها کمک می‌کند تا سیگنال‌های الکتریکی را هدایت کنند. نورون‌ها عموما یک آکسون اصلی دارند. پیام از پایانه‌های آکسونی به نورون بعدی یا به سلول‌های بافت منتقل می‌شود.

سلول و سازمان بندی آن

در ابتدا مهم است که بدانیم سلول از چه ارگانیسمی می‌آید. دو دسته کلی سلول‌ها وجود دارد: پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها. پروکاریوت‌ها می‌توانند تقریباً در همه جای زمین، از اعماق اقیانوس، لبه‌های چشمه‌های آب گرم، تا تقریباً هر سطح از بدن ما ساکن شوند. پروکاریوت‌ها همچنین فاقد هر یک از اندامک‌ها و ساختارهای درون سلولی (مشخصه سلول‌های یوکاریوتی) هستند. بیشتر عملکرد اندامک‌ها، مانند میتوکندری و دستگاه گلژی، توسط غشای پلاسمایی پروکاریوتی انجام می‌شود. یوکاریوت‌ها تقریباً 10 برابر اندازه یک پروکاریوت هستند و می‌توانند تا 1000 برابر حجمشان بزرگ‌تر باشند.

تفاوت عمده و بسیار مهم بین پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها این است که سلول‌های یوکاریوتی دارای بخش‌های محدود به غشا هستند که در آن‌ها فعالیت‌های متابولیکی خاصی انجام می‌شود و دارای ساختارهای تخصصی کوچکی به نام اندامک هستند که به انجام وظایف خاص اختصاص داده شده اند. مهم‌ترین آن‌ها وجود یک هسته است، یک بخش جدا شده از غشا که DNA سلول یوکاریوتی را در خود جای داده است. در ادامه ابتدا سه بخش اصلی سلول (غشای پلاسمایی، هسته و سیتوپلاسم) و ساختار و وظایف هر کدام را بررسی می‌کنیم و در مورد بخش‌های دیگر سلول مانند اندامک‌های داخل سلولی (شبکه اندوپلاسمی و دستگاه گلژی، ریبوزوم، میتوکندری، لیزوزوم و پراکسی‌زوم) نیز توضیح می‌دهیم.

غشای پلاسمایی

پوشش خارجی سلول یوکاریوتی غشای پلاسمایی نامیده می‌شود. این غشا برای جداسازی و محافظت از یک سلول از محیط اطرافش عمل می‌کند و بیشتر از یک لایه دوگانه پروتئین و لیپید، مولکول‌های چربی مانند ساخته شده است. در داخل این غشا انواع مولکول‌های دیگر قرار گرفته اند که به عنوان کانال و پمپ عمل کرده و مولکول‌های مختلف را به داخل و خارج سلول منتقل می‌کنند. نوعی غشای پلاسمایی نیز در پروکاریوت‌ها یافت می‌شود، اما در این ارگانیسم‌ها معمولاً به عنوان غشای سلولی شناخته می‌شود.

فیلم آموزش فیزیولوژی غشای سلولی در فرادرس

کلیک کنید

غشای پلاسمایی یا غشای سلولی از سلول در برابر عوامل استرس زا یا مواد مختلف خارجی محافظت می‌کند. از دو لایه فسفولیپیدی، پروتئین‌ها، لیپیدها، کربوهیدرات‌ها و سایر اجزا تشکیل شده است. اجزای متمایز غشای پلاسمایی آن را به یک مانع نفوذپذیر انتخابی تبدیل می‌کند. این ساختار همچنین انتقال سیگنال‌های سلولی را تسهیل می‌کند. بسیار انعطاف‌پذیر است و به سلول‌های خاصی مانند گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید اجازه می‌دهد تا با عبور از مویرگ‌های باریک تغییر شکل دهند.

علت نام گذاری غشای پلاسمایی چیست؟

سلول حاوی یک پروتوپلاسم (یا به سادگی پلاسم) است که ماده زنده نیمه مایع است. این ماده یا پلاسمای زنده در داخل یک غشای بیولوژیکی به نام غشای پلاسمایی وجود دارد. از آنجایی که کل سلول را احاطه کرده است، این غشای پلاسمایی به طور خاص به عنوان غشای سلولی شناخته می‌شود.

تفاوت غشای سلولی و غشای پلاسمایی چیست؟

غشای سلولی اصطلاحی است که برای غشای پلاسمایی احاطه کننده کل سلول استفاده می‌شود. این ساختار تمام اجزای ناحیه سلولی را پوشانده است. نقش مهمی در سیتوکینز طی تقسیم سلولی ایفا می‌کند. هدفی برای ورود مولکول‌ها و سایر عوامل به داخل سلول است. عبور مولکول‌ها و یون‌ها به داخل و خارج سلول را تنظیم و سیگنال‌دهی سلولی بین سلول‌ها را تسهیل می‌کند. اما اصطلاح غشای پلاسمایی سلول و بخش‌های داخلی یا اندامک‌های سلولی را احاطه می‌کند. همه غشاهای پلاسمایی نقش مهمی در سیتوکینز طی تقسیم سلولی ندارند.

ساختار غشای پلاسمایی چگونه است؟

غشای پلاسمایی یکی از سه قسمت اصلی سلول بوده و از یک دولایه از فسفولیپیدها تشکیل شده که به صورت پشت سر هم قرار گرفته‌اند. دولایه فسفولیپیدی که یک سد قابل توجه ثابت در داخل دو مایع تشکیل می‌دهد یکی از سه قسمت اصلی سلول و ساختار اساسی آن است. اجزاء داخل و خارج سلولی غشا، با توجه به لایه سلولی متفاوت هستند. یکی دیگر از عناصر اساسی غشای سلولی، پروتئین‌های غشایی هستند که در ساختار لیپیدی قرار می‌گیرند. قسمت‌های اصلی ساختاری غشای سلولی به شرح زیر است:

• فسفولیپیدها
• پروتئین‌ها
• کربوهیدرات‌ها
• سایر لیپیدها

فسفولیپیدها

فسفولیپیدها جنبه مهمی از ساختار غشای سلولی هستند. این غشا عمدتاً از مولکول‌هایی به نام فسفولیپیدها تشکیل شده است که به طور خود به خود در یک ساختار دوتایی از سر آب‌دوست خارجی (هیدروفیل) و دم‌های آب‌گریز داخلی (هیدورفوب) قرار گرفته‌اند. چنین فعل و انفعالاتی با آب باعث تشکیل غشای پلاسمایی می‌شود. مولکول‌های آب‌گریز اگر به اندازه کافی کوچک باشند می‌توانند به سرعت از غشای پلاسمایی عبور کنند زیرا مانند داخل غشا، آب را دوست ندارند. از طرفی مولکول‌های آب‌دوست به دلیل اینکه آب دوست هستند، بدون تکیه‌گاه از غشای پلاسمایی عبور نمی‌کنند. مناطق آب‌دوست یا سرهای فسفولیپیدها حاوی فسفات و گلیسرول بوده و اغلب به عنوان مناطق دوست‌دار آب شناخته می‌شوند. سرهای فسفولیپیدی غشای سلولی به عنوان دولایه لیپیدی در معرض مایعات داخلی و خارجی قرار می‌گیرند.

مناطق فراری از آب اغلب به عنوان مناطق آب‌گریز شناخته می‌شوند. این جزء ساختار لیپیدی از بخش‌های بزرگ، غیر اشباع و غیر قطبی تشکیل شده است. بدون شک اسیدهای چرب غیر اشباع می‌توانند با سایر ذرات غیر قطبی تعامل داشته باشند. آن‌ها به راحتی با آب و مولکول‌های قطبی واکنش نمی‌دهند. این جهت‌گیری که در آن بخش‌های آب‌دوست فسفولیپیدها در خارج و بخش‌های آب‌گریز در داخل قرار دارند، غشای پلاسمایی را به یک مانع کارآمد تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، آب نمی‌تواند به سادگی از لایه آب‌گریز عبور کند.

پروتئین ها

مواد دیگری غیر از فسفولیپیدها در غشای پلاسمایی عمدتاً شامل لیپیدها و پروتئین‌ها وجود دارد. مولکول‌های کلسترول به غشای پلاسمایی کمک می‌کنند تا ساختار خود را حفظ کند. در غشای پلاسمایی، چندین پروتئین به مولکول‌های دیگر اجازه عبور از غشا را می‌دهند. انواع خاصی از پروتئین‌ها نیز در غشاهای پلاسمایی یافت می‌شوند. پروتئین غشایی مولکولی از پروتئین است که به یک سلول یا غشای اندامکی مرتبط یا متصل است. بر اساس نحوه اتصال پروتئین‌ها با غشا می‌توان آن‌ها را به دو گروه تقسیم کرد.

پروتئین های اینتگرال

«پروتئین‌های غشایی یکپارچه» (Integral membrane proteins) به طور دائم در غشای پلاسمایی ثابت هستند. آن‌ها عملکردهای مهم مختلفی دارند. این عملکردها شامل ایجاد کانال یا انتقال مولکول‌ها از طریق غشا است. گیرنده‌های سلولی مانند سایر پروتئین‌های جدایی ناپذیر عمل می‌کنند. بر اساس برهمکنش آن‌ها با دو لایه، پروتئین‌های غشایی اینتگرال را می‌توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

• «پروتئین‌های گذرنده از عرض غشا» (Transmembrane proteins) کل عرض غشای پلاسمایی را طی می‌کنند. پروتئین‌های گذرنده در تمام اشکال غشاهای بیولوژیکی نقش دارند. این پروتئین‌ها می‌توانند فقط یک بار از غشا عبور کنند یا ممکن است 12 بخش مختلف از غشا را پوشش دهند. 20 تا 25 اسید آمینه آب‌گریز یک بخش استاندارد غشایی را تشکیل می‌دهند.
• پروتئین‌های اینتگرال یکنواخت فقط از یک طرف به طور محکم به غشا متصل می‌شوند.

پروتئین های پریفرال

«پروتئین‌های غشایی محیطی» (Peripheral membrane proteins) پروتئین‌هایی هستند که فقط به طور موقت به غشا متصل می‌شوند و در سیگنال‌دهی سلولی نقش دارند. پروتئین‌های محیطی همچنین ممکن است به یک پروتئین غشایی اینتگرال متصل شده یا ممکن است خود به خود به بخش کوچکی از دولایه لیپیدی متصل شوند. گاهی اوقات، کانال‌های یونی و گیرنده‌های گذرنده با پروتئین‌های غشایی محیطی مرتبط هستند. بیشتر پروتئین‌های غشایی محیطی آب‌دوست هستند.

کربوهیدرات ها و لیپیدها

کربوهیدرات‌ها یکی از اجزای اساسی غشای پلاسمایی (یکی از سه قسمت اصلی سلول) هستند. در غشای سلولی، معمولاً در سطح بیرونی سلول‌ها قرار دارند و به پروتئین‌ها (گلیکوپروتئین‌ها) یا لیپیدها (گلیکولیپیدها) متصل می‌شوند. این زنجیره‌های کربوهیدراتی ممکن است از 2 تا 60 واحد مونوساکارید تشکیل شده باشند و می‌توانند مستقیم یا منشعب باشند. عملکرد اصلی کربوهیدرات‌ها در غشای سلولی این است که به سیستم ایمنی اجازه می‌دهند عوامل خودی را از غیر خود تشخیص دهند. این کربوهیدرات‌ها همراه با پروتئین‌های غشایی نشانگرهای سلولی متمایز را تشکیل می‌دهند. نوعی شناسه مولکولی که سلول‌ها را قادر می‌سازد یکدیگر را شناسایی کنند.

این نشانگرها در سیستم ایمنی بسیار حیاتی هستند و تشخیص سلول‌های بدن را که نباید به آن‌ها حمله کنند و سلول‌ها یا بافت‌های خارجی که باید به آن‌ها حمله کنند را برای سلول‌های ایمنی آسان‌تر می‌کند. همانطور که در بالا مشخص شد، کربوهیدرات‌ها همچنین می‌توانند از طریق انتشار در داخل سلول‌ها حرکت کنند. این فقط به مقدار این مواد بستگی دارد که بدن نیاز دارد.

گلیکولیپید، یک کربوهیدرات مرتبط با یک لیپید، یک مولکول زیستی در غشای سلولی است که نصف کربوهیدرات آن به خارج از سلول گسترش می‌یابد. نمونه‌ای از گلیکولیپید در غشای سلولی گلیکواسفنگولیپید است. دیگر لیپیدهای موجود استرول‌ها هستند. استرول (به عنوان مثال کلسترول) یک لیپید است که یکپارچگی ساختاری و سیالیت را در غشای سلولی فراهم می‌کند. کلسترول، به ویژه، سلول‌های حیوانی را قادر می‌سازد تا شکل خود را تغییر دهند. وجود آن باعث می‌شود که سلول‌های حیوانی انعطاف پذیرتر یا سخت‌تر از سلول‌های گیاهی باشند.

مدل موزائیک سیال غشا چیست؟

مدلی که به طور کلی برای ساختار غشای پلاسمایی پذیرفته شده است به نام «مدل موزاییک سیال» (Fluid Mosaic Model) اولین بار در سال 1972 معرفی شد. با گذشت زمان، این مدل تغییر کرده است، اما هنوز توضیح اساسی روشنی از ساختار و فعالیت غشا در بسیاری از سلول‌ها ارائه می‌دهد. غشاهای سلولی با یک مدل موزاییکی سیال توصیف می‌شوند زیرا عبارتند از:

• «بخش سیال» (Fluid): دولایه فسفولیپیدها چسبناک است و می‌تواند موقعیت فسفولیپیدها، کلسترول و پروتئین‌ها را تغییر دهد.
• «موزاییک» (Mosaic): دولایه فسفولیپیدی با پروتئین محصور شده و در نتیجه موزاییکی از اجزاء تشکیل می‌شود.

لیپیدها (فسفولیپیدها و کلسترول)، پروتئین‌ها و گروه‌های کربوهیدراتی که به برخی از لیپیدها و پروتئین‌ها متصل هستند، اجزای اصلی غشای پلاسمایی هستند. مقدار پروتئین‌های غشای پلاسمایی، لیپیدها و کربوهیدرات‌ها بین انواع سلول‌ها متفاوت است. با این حال، برای یک سلول انسانی استاندارد، پروتئین‌ها حدود 50 درصد از ترکیب جرم را تشکیل می‌دهند، لیپیدها حدود 40 درصد (از همه انواع) را تشکیل می‌دهند و 10 درصد باقیمانده از کربوهیدرات‌ها تامین می‌شود. پروتئین‌ها و لیپیدهای غشایی درست مانند شناورهای موجود در آب یا به پهلو در اطراف غشا می‌توانند از کنار غشا عبور کنند. الگوی موزاییک حاصل چندین جزء مختلف دولایه است. این اجزا شامل فسفولیپیدها، پروتئین‌های اینتگرال و محیطی، گلیکوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدها هستند که غذا، آب، ضایعات و سایر حرکات غشایی را در محل خود تسهیل می‌کنند.

وظیفه غشای پلاسمایی چیست؟

این غشا به عنوان یک مانع بین داخل و خارج سلول‌ها عمل می‌کند. غشا وظایف متنوعی بر عهده دارد که در ادامه آن‌ها را بیشتر توضیح داده‌ایم.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

وظیفه غشا به عنوان سد فیزیکی سلول

تمام محتویات سلولی به طور فیزیکی توسط یک غشای سلولی از مایع خارج سلولی جدا می‌شود. این امر تمام قسمت‌های سلول را از محیط خارجی محافظت کرده و امکان انجام فعالیت‌های جداگانه در داخل و خارج سلول را فراهم می‌کند. همین امر در مورد اندامک‌ها نیز صدق می‌کند. غشای پلاسمایی آن‌ها امکان تقسیم داخلی را فراهم می‌کند. بنابراین، فعالیت‌های بیولوژیکی ممکن است به طور جداگانه و همزمان از یکدیگر رخ دهند.

وظیفه غشا با توجه به خاصیت نیمه تراوایی

غشاهای پلاسمایی نیمه تراوا هستند، به این معنی که فقط مولکول‌های خاصی می‌توانند از غشا عبور کنند. غشا اجازه می‌دهد تا اکسیژن و دی‌اکسیدکربن به راحتی از میان آن منتقل شوند. به طور معمول، یون‌ها (مانند پتاسیم، سدیم) و مولکول‌های قطبی نمی‌توانند به راحتی از غشا عبور کنند. به جای انتشار آزادانه، باید از کانال‌ها یا منافذ مناسب در غشا عبور کنند. به این ترتیب غشا می‌تواند سرعت ورود و خروج سلول به چنین مولکول‌هایی را تنظیم کند.

اندوسیتوز و اگزوسیتوز در غشا

اندوسیتوز زمانی اتفاق می‌افتد که سلول مواد نسبتاً بیشتری را نسبت به یون‌ها یا مولکول‌هایی که در منافذ حرکت می‌کنند می‌خورد. یک سلول ممکن است با اندوسیتوز مقادیر زیادی مولکول یا حتی کل باکتری را از مایع خارج سلولی بگیرد. اگزوسیتوز زمانی است که این مواد توسط سلول آزاد می‌شوند. در تمام این فرآیندهایی که در سلول رخ می‌دهد، غشای سلولی نقش مهمی ایفا می‌کند. ساختار خود غشا به گونه‌ای متفاوت است که مولکول‌ها ممکن است وارد سلول یا از آن خارج شوند.

انتقال سیگنال توسط غشا

غشا به عنوان یکی از سه قسمت اصلی سلول در تسهیل ارتباط و سیگنال دهی بین سلول‌ها نقش اصلی را ایفا می‌کند. این امر با استفاده از پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌های مختلف در غشا به دست می‌آید. پروتئین‌ها سلول را علامت‌گذاری می‌کنند تا توسط سلول‌های دیگر شناسایی شوند. عملکرد غشای سلولی در یک سلول جانوری تنظیم حرکت داخل و خارج سلول است. انتقال مواد از طریق غشا ممکن است بدون استفاده از انرژی سلولی انجام شود یا باعث شود سلول در حین حمل و نقل انرژی مصرف کند. در نتیجه، غشای سلولی به عنوان یک کانال خاص استفاده می‌شود که تنها به چند ماده اجازه ورود و خروج به سلول را می‌دهد. برای یافتن اطلاعات بیشتر در مورد بیوشیمی غشا و نحوه نقل و انتقالات غشایی می‌توانید به فرادرس زیر مراجعه کنید.

هسته سلول چیست؟

هسته سلول یکی از سه قسمت اصلی سلول و قابل توجه‌ترین اندامک درون سلول یوکاریوتی و شاید مهم‌ترین و تعیین‌کننده‌ترین ویژگی سلول‌های یوکاریوتی است. بیشتر مواد ژنتیکی (DNA) در هسته وجود دارد، در حالی که مقدار کمی از آن در میتوکندری و در سلول‌های گیاهی داخل کلروپلاست یافت می‌شود. اکثر سلول‌های انسانی دارای یک هسته هستند، اگرچه چندین نوع سلول وجود دارد که دارای چندین هسته هستند (به عنوان مثال سلول‌های ماهیچه‌ای) یا برخی مانند گلبول‌های قرمز اصلاً هسته ندارند.

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم در فرادرس

کلیک کنید

هسته معمولاً در بسیاری از موجودات چند سلولی قطری حدود 5 تا 10 میکرومتر دارد و بزرگ‌ترین اندامک در سلول است. کوچک‌ترین هسته‌ها تقریباً 1 میکرومتر قطر دارند و در سلول‌های مخمر یافت می‌شوند. بیشتر شکل هسته کروی یا مستطیلی است. معمولا سلول‌ها دارای یک هسته هستند اما در مواقعی تعداد زیادی سلول چندهسته‌ای وجود دارد. حالت چندهسته‌ای در سلول‌ها ممکن است به دلیل کاریوکینزیس (زمانی که سلول تحت تقسیم هسته‌ای قرار می‌گیرد) یا زمانی که سلول‌ها با هم ترکیب می‌شوند و مانند سلول‌های ماهیچه‌ای بالغ، سینسیتیوم (سلول‌هایی که با اتصالات شکاف‌دار به هم وصل هستند) تشکیل می‌دهند باشد.

وظیفه هسته سلول چیست؟

هسته یکی از سه قسمت اصلی سلول بوده و نقش‌های بسیار مهمی دارد. از آنجایی که حاوی مواد ژنتیکی است، فعالیت‌های سلولی مانند سنتز پروتئین و تقسیم سلولی را هماهنگ می‌کند. هسته از نظر تشریحی از اجزای مختلفی تشکیل شده است: پوشش هسته، لامینای هسته‌ای، هستک، کروموزوم، نوکلئوپلاسم برخی از این اجزا هستند. همه این اجزا با هم کار می‌کنند تا هسته بتواند تمام وظایف خود را انجام دهد. این وظایف عبارتند از:

• کنترل اطلاعات ژنتیکی سلول و در نتیجه ویژگی‌های وراثتی یک ارگانیسم
• کنترل سنتز پروتئین و آنزیم
• کنترل تقسیم سلولی و رشد سلولی
• ذخیره سازی DNA ، RNA و ریبوزوم
• تنظیم رونویسی mRNA به پروتئین
• تولید ریبوزوم

هنگامی که یک سلول یوکاریوتی از نظر بافت‌شناسی رنگ‌آمیزی می‌شود، هسته از بخش‌های اصلی سلول بوده که بروز پیدا می‌کند و معمولاً به صورت اندامک بزرگ و تیره‌ای ظاهر شده که عمدتاً در مرکز یک سلول یا نزدیک آن قرار دارد.

ساختار هسته سلول چگونه است؟

هسته به عنوان یکی از سه قسمت اصلی سلول و مهم‌ترین بخش سلول‌های یوکاریوتی دارای بخش‌های مختلفی شامل پوشش خارجی هسته، لامینای هسته، کروموزم‌ها، هستک و نوکلئوپلاسم است. در ادامه هر کدام از این ساختارها را بیشتر توضیح داده‌ایم.

پوشش هسته

همانطور که از نام آن پیداست، پوشش هسته‌ای هسته (مهم‌ترین بخش از سه قسمت اصلی سلول) را احاطه کرده و آن را از سیتوپلاسم سلول جدا می‌کند. این پوشش یک غشای دوگانه است. هر غشا یک دولایه فسفولیپیدی است که با پروتئین‌ها مرتبط است و این دو غشا با 20 تا 40 نانومتر فضا تقسیم می‌شوند. دو غشای پوشش هسته‌ای اغلب به عنوان غشای هسته‌ای داخلی و خارجی شناخته می‌شوند. غشای خارجی با شبکه آندوپلاسمی سلول پیوسته است و بنابراین فضای بین غشای هسته‌ای داخلی و خارجی به مجرای شبکه آندوپلاسمی متصل می‌شود.

مانند شبکه آندوپلاسمی، غشای خارجی هسته دارای ریبوزوم‌هایی است که به آن متصل هستند. در مقابل، غشای داخلی پوشش هسته به پروتئین‌هایی متصل است که مخصوص هسته هستند و بنابراین در هیچ جای دیگری یافت نمی‌شوند. پوشش هسته‌ای دارای منافذ ریز با قطر حدود 100 نانومتر است. غشاهای داخلی و خارجی پوشش در اطراف منافذ پیوسته هستند. هر منفذ با ساختاری از 50 تا 100 پروتئین مختلف پوشیده شده است که به عنوان مجتمع منافذ هسته‌ای شناخته می‌شوند. این کمپلکس‌های منافذ، حرکت ماکرومولکول‌ها، RNA و پروتئین‌ها را به داخل و خارج از هسته تنظیم می‌کنند. این حرکت مولکول‌ها به عنوان حمل و نقل هسته‌ای شناخته می‌شود.

مولکول‌های کوچک می‌توانند به صورت غیرفعال در منافذ حرکت کنند، اما مولکول‌های بزرگ‌تر، از جمله RNAها و بسیاری از پروتئین‌ها، برای این کار خیلی بزرگ هستند و باید به طور فعال حرکت کنند. در طول این فرآیند فعال، آن‌ها به طور انتخابی شناسایی و در یک جهت خاص حمل می‌شوند. انتقال RNAها و پروتئین‌ها از طریق اجتماع منافذ هسته‌ای از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا آن‌ها در بیان ژن نقش دارند.

لامینای هسته ای

غشای درونی هسته‌ای با رشته‌های پروتئینی که به شکل شبکه‌ای سازماندهی شده‌اند، به نام لامینای هسته‌ای پوشانده شده است. پروتئین‌هایی که لامینای هسته‌ای را تشکیل می‌دهند به نام لامین‌ها شناخته می‌شوند که «پروتئین‌های رشته‌ای حد واسط» (intermediate filament proteins) هستند. این‌ها از پوشش هسته‌ای پشتیبانی کرده و تضمین می‌‌کنند که شکل و ساختار کلی هسته حفظ می‌شود.

علاوه بر لامین‌ها، مجموعه دیگری از پروتئین‌های غشایی به نام «پروتئین‌های مرتبط با لامینا» (lamina associated proteins) وجود دارد که به عنوان واسطه تعامل بین لامینا و غشای داخلی هسته عمل می‌کند. لامینای هسته‌ای، همراه با الیاف پروتئینی به نام ماتریکس هسته‌ای، همچنین به سازماندهی مواد ژنتیکی کمک می‌کند و به آن اجازه می‌دهد کارآمدتر عمل کند.

کروموزوم ها

DNA یک سلول در داخل هسته یافت می‌شود. این در واحدهایی به نام کروموزوم سازماندهی شده است که هر کدام حاوی یک مولکول DNA طولانی است که با پروتئین‌های مختلف مرتبط است. DNA در اطراف کمپلکس‌های پروتئینی به نام نوکلئوزوم که از پروتئین‌هایی به نام هیستون تشکیل شده‌اند می‌پیچد و قرار گرفتن کروموزوم در داخل هسته را آسان‌تر می‌کند. به انبوه DNA و پروتئین‌های داخل کروموزوم کروماتین می‌گویند. هنگامی که یک سلول در حال تقسیم نیست، دیدن کروموزوم‌های درون یک سلول، حتی زمانی که رنگ‌آمیزی شده باشد، دشوار است. با این حال، هنگامی که DNA آماده می‌شود و شروع به تقسیم می‌کند، کروموزوم‌ها را می‌توان با وضوح بیشتری مشاهده کرد.

در طول متافاز میتوز، کروموزوم‌ها با آماده شدن برای تقسیم با هم‌تراز شدن با یکدیگر قابل مشاهده می‌شوند. کروموزوم‌ها کپی می‌شوند و کروموزوم‌های خواهری را تشکیل می‌دهند که کروماتید شناخته می‌شوند. هسته‌های سلولی انسان حاوی 46 کروموزوم هستند، اگرچه هسته‌های گامت حاوی 23 کروموزوم هستند. کل هسته با مواد کروماتین پر نمی‌شود، در واقع، مناطق خالی از کروماتین به نام حوزه‌های بین کروموزومی وجود دارد که حاوی پلی RNAها هستند.

نوکلئوپلاسم

نوکلئوپلاسم شبیه سیتوپلاسم یک سلول است، زیرا نیمه مایع است و فضای خالی هسته را پر می‌کند. شکلی از پروتوپلاسم است و کروموزوم‌ها و هستک‌های داخل هسته را احاطه می‌کند. اجسام هسته‌ای را می‌توان در نوکلئوپلاسم یافت، که شامل ساختارهایی مانند «اجسام کاخال» (Cajal bodies)، «اجسام جمینی» (Gemini bodies) و اجسام Polycomb می‌شود. اجسام کاخال بین 0/3 تا 1/0 میکرومتر قطر دارند و می‌توانند در سلول‌های در حال تکثیر مانند سلول‌های جنینی و سرطانی و همچنین در سلول‌هایی که سرعت متابولیسم بالایی دارند، مانند نورون‌ها، یافت شوند.

هستک

هنگامی که یک هسته در حال تقسیم نیست، ساختاری به نام هستک قابل مشاهده می‌شود و در واقع برجسته‌ترین ساختار درون هسته است. معمولاً فقط یک هستک وجود دارد، اما برخی از هسته‌ها چندین هستک دارند. هستک توده‌ای از گرانول‌ها و الیاف است که به کروماتین متصل است. هستک مهم است زیرا محل تولید RNA ریبوزومی (rRNA) است. در داخل هسته، مولکول‌های rRNA با پروتئین‌ها ترکیب شده و ریبوزوم‌ها را تشکیل می‌دهند. هستک در رونویسی rRNA، پردازش pre-rRNA و مونتاژ زیر واحد ریبوزوم نقش دارد.

هستک توسط یک غشا احاطه نشده است، اما چگال منحصر به فردی دارد که آن را از نوکلئوپلاسم اطراف جدا می‌کند و اجازه می‌دهد تا زیر میکروسکوپ قابل مشاهده باشد. تصور می‌شود که هستک علاوه بر بیوژنز ریبوزوم، نقش‌های دیگری نیز دارد، زیرا حاوی تعدادی پروتئین غیرمرتبط با rRNA و سنتز ریبوزوم است. تصور می‌شود که در فعالیت‌هایی مانند ترمیم آسیب DNA، تنظیم چرخه سلولی و ویرایش RNA نقش داشته باشد.

سیتوپلاسم یکی از سه قسمت اصلی سلول

در داخل سلول یک فضای بزرگ پر از مایع به نام سیتوپلاسم وجود دارد که از سه قسمت اصلی سلول بوده و گاهی اوقات سیتوزول نامیده می‌شود. در پروکاریوت‌ها، این فضا نسبتاً عاری از انواع اندامک و محفظه است. در یوکاریوت‌ها، سیتوزول سوپی است که تمام اندامک‌های سلول در آن قرار دارند و به مجموعه سیتوزول و اندامک‌ها سیتوپلاسم گفته می‌شود. سیتوپلاسم در سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی دارای دو تعریف مجزا است:

فیلم آموزش علوم تجربی – پایه هفتم

کلیک کنید

• سیتوپلاسم در سلول پروکاریوتی: در پروکاریوت‌ها که فاقد هسته هستند، سیتوپلاسم به معنای هر چیزی است که در داخل غشای پلاسمایی یافت می‌شود.
• سیتوپلاسم در سلول یوکاریوتی: در سلول‌های یوکاریوتی که دارای هسته هستند، سیتوپلاسم همه چیز بین غشای پلاسمایی و پوشش هسته است.

سیتوپلاسم همچنین خانه اسکلت سلولی است. سیتوزول حاوی مواد مغذی محلول است، به تجزیه مواد زائد کمک می‌کند و مواد را در اطراف سلول حرکت می‌دهد. هسته اغلب با تغییر شکل سیتوپلاسم در حین حرکت جریان دارد. سیتوپلاسم همچنین حاوی املاح زیادی است و رسانای عالی الکتریسیته است و محیط مناسبی را برای حرکات سلول ایجاد می‌کند. عملکرد سیتوپلاسم و اندامک‌هایی که در آن قرار دارند برای بقای سلول حیاتی هستند.

سیتوزول چیست؟

یکی از اجزای اصلی سیتوپلاسم در هر دو پروکاریوت و یوکاریوت، سیتوزول ژل مانند است، محلولی مبتنی بر آب که حاوی یون‌ها، مولکول‌های کوچک و ماکرومولکول‌ها است. در یوکاریوت‌ها، سیتوپلاسم شامل اندامک‌های متصل به غشا نیز می‌شود که در سیتوزول معلق هستند. اسکلت سلولی، شبکه‌ای از الیاف که سلول را پشتیبانی می‌کند و به آن شکل می‌دهد، نیز بخشی از سیتوپلاسم است و به سازماندهی اجزای سلولی کمک می‌کند. اگرچه سیتوزول عمدتاً آب است، اما به دلیل پروتئین‌های زیادی که در آن معلق هستند، قوام نیمه جامد و شبیه ژله دارد.

سیتوزول حاوی یک براث غنی از ماکرومولکول‌ها و مولکول‌های آلی کوچک‌تر از جمله گلوکز و سایر قندهای ساده، پلی ساکاریدها، اسیدهای آمینه، اسیدهای نوکلئیک و اسیدهای چرب است. یون‌های سدیم، پتاسیم، کلسیم و سایر عناصر نیز در سیتوزول یافت می‌شوند. بسیاری از واکنش‌های متابولیک، از جمله سنتز پروتئین، در این قسمت از سلول اتفاق می‌افتد.

اندامک های سلولی

بدن انسان شامل اندام‌های مختلفی مانند قلب، ریه و کلیه است که هر عضو عملکرد متفاوتی دارد. سلول‌ها (یوکاریوت‌ها) همچنین دارای مجموعه‌ای از اندام‌های کوچک هستند که اندامک‌ها نامیده می‌شوند، این بخش‌ها برای انجام یک یا چند عملکرد حیاتی سازگار یا تخصصی شده هستند. اندامک‌ها از بخش‌های سلولی بوده که فقط در یوکاریوت‌ها یافت می‌شوند و همیشه توسط یک غشای محافظ احاطه شده‌اند. در ادامه اندامک‌های داخل سلول به غیر از هسته که در بالا توضیح داده شد را تعریف کرده‌ایم.

ریبوزوم یا ماشین تولید پروتئین

ریبوزوم‌ها هم در پروکاریوت‌ها و هم در یوکاریوت‌ها یافت می‌شوند. ریبوزوم یک مجموعه بزرگ است که از مولکول‌های زیادی از جمله RNA و پروتئین‌ها تشکیل شده است و مسئول پردازش دستورالعمل‌های ژنتیکی حمل شده توسط mRNA و تبدیل آن‌ها به پلی‌پپتید است. سنتز پروتئین برای همه سلول‌ها بسیار مهم است و بنابراین تعداد زیادی ریبوزوم (گاهی صدها یا حتی هزاران) در سراسر سلول یافت می‌شود. ریبوزوم‌ها آزادانه در سیتوپلاسم شناور هستند یا گاهی به اندامک دیگری به نام شبکه آندوپلاسمی متصل می‌شوند.

میتوکندری یا اندامک مولد انرژی

میتوکندری‌ها اندامک‌های خودتکثیری هستند که در تعداد، شکل‌ها و اندازه‌های مختلف در سیتوپلاسم تمام سلول‌های یوکاریوتی وجود دارند. میتوکندری‌ها حاوی ژنوم خاص خود هستند که از ژنوم هسته‌ای یک سلول جدا و متمایز است. میتوکندری‌ها دارای دو سیستم غشایی مجزا هستند که توسط یک فضا از هم جدا شده‌اند: غشای بیرونی که کل اندامک را احاطه کرده است و غشای داخلی، که در چین‌ها یا قفسه‌هایی که به سمت داخل فرو رفته‌اند. این چین‌های داخلی را کریستا می‌گویند. تعداد و شکل کریستاها در میتوکندری بسته به بافت و ارگانیسمی که در آن یافت می‌شوند متفاوت است و باعث افزایش سطح غشا می‌شود. میتوکندری نقش مهمی در تولید انرژی در سلول یوکاریوتی دارد و این فرآیند شامل تعدادی مسیر پیچیده است. آن‌ها نیروگاه‌های انرژی سلول هستند.

شبکه آندوپلاسمی و دستگاه گلژی

شبکه آندوپلاسمی (ER) در مقایسه با مولکول‌هایی که آزادانه در سیتوپلاسم شناور می‌شوند، مسئول انتقال مولکول‌هایی است که برای تغییرات خاص و مقاصد خاص هدف قرار می‌گیرند. شبکه اندوپلاسمی دارای دو شکل است: شبکه اندوپلاسمی خشن یا زبر و شبکه اندوپلاسمی صاف. ER خشن به این دلیل برچسب‌گذاری می‌شود که ریبوزوم‌هایی به سطح بیرونی آن چسبیده است، در حالی که ER صاف اینگونه نیست. شبکه اندوپلاسمی صاف به عنوان گیرنده پروتئین‌های سنتزشده در شبکه اندوپلاسمی زبر عمل می‌کند. پروتئین‌هایی که قرار است صادر شوند برای پردازش بیشتر، بسته‌بندی و حمل و نقل به دیگر مکان‌های سلولی به دستگاه گلژی منتقل می‌شوند که گاهی اوقات جسم گلژی یا مجموعه گلژی نامیده می‌شود.

لیزوزوم ها و پراکسی زوم ها

لیزوزوم‌ها و پراکسی زوم‌ها اغلب به عنوان سیستم دفع زباله یک سلول شناخته می‌شوند. هر دو اندامک تا حدودی کروی هستند، توسط یک غشا محدود می‌شوند و سرشار از آنزیم‌های گوارشی، پروتئین‌های طبیعی هستند که فرآیندهای بیوشیمیایی را سرعت می‌بخشند. به عنوان مثال، لیزوزوم‌ها می‌توانند حاوی بیش از ۴۸ آنزیم برای تجزیه پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک و قندهای خاصی به نام پلی ساکارید باشند. سلول نمی‌تواند چنین آنزیم‌های تخریب کننده‌ای را در خود جای دهد اگر در یک سیستم متصل به غشا وجود نداشته باشند.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد سه قسمت اصلی سلول و وظایف و ویژگی‌های آن‌ها صحبت کردیم. در هر سلول یوکاریوتی سه قسمت اصلی سلول شامل هسته، سیتوپلاسم و غشای پلاسمایی (غشای سلولی) است. در سلول‌های پروکاریوتی (باکتری‌ها و آرکئاها) که هسته وجود ندارد این سه بخش شامل سیتوپلاسم، غشای پلاسمایی و ناحیه نوکلوئیدی است.