سلول

واحد اساسی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی موجودات

سلول، یاخته[۱] یا حجره (به انگلیسی: Cell) (به فرانسوی: Cellule)، (در زبان لاتین به معنای اتاق کوچک)، واحد اصلی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی همهٔ موجودات زنده شناخته شده‌است. یاخته‌ها اغلب، کوچک‌ترین واحدهای حیات و به‌عبارتی واحدهای ساختمانی حیات نامیده می‌شوند. به علم مطالعهٔ یاخته‌ها، زیست‌شناسی سلولی، زیست‌شناسی یاخته‌ای یا سیتولوژی گفته می‌شود. یاخته‌ها از سیتوپلاسم محصور در غشای سلولی تشکیل شده‌اند؛ که حاوی بسیاری از زیست‌مولکول‌ها مانند پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک است.[۲] بیشتر یاخته‌های گیاهی و جانوری فقط در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند و ابعادی بین ۱ تا ۱۰۰ میکرومتر دارند. موجودات زنده را می‌توان به‌عنوان تک‌یاخته‌ای (متشکل از یک یاخته منفرد مانند باکتری‌ها) یا چندیاخته‌ای (از جمله گیاهان و جانوران) طبقه‌بندی کرد. بیشتر موجودات زندهٔ تک‌یاخته‌ای به‌عنوان میکروارگانیسم‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.[۳]

ساختار یک یاخته جانوری
طراحی یاخته‌های هوک در چوب‌پنبه، ۱۶۶۵

یاخته‌ها توسط رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ میلادی کشف شدند. وی آن‌ها را به دلیل شباهتشان با اتاق‌های صومعه‌ای که راهب‌های مسیحی در آن، ساکن بودند، یاخته نام‌گذاری کرد. نظریه یاخته، نخستین بار در سال ۱۸۳۹ میلادی توسط ماتیاس یاکوب اشلایدن و تئودور شوان ارائه شد؛ این نظریه بیان می‌کند که تمام موجودات زنده از یک تا میلیون‌ها یاخته تشکیل شده‌اند و یاخته‌ها واحدهای اصلی ساختار و عملکرد در تمام موجودات زنده هستند.[۴] یاخته‌ها دست‌کم از ۳٫۵ میلیارد سال پیش، روی زمین پدیدار شده‌اند.[۵]

منشأویرایش

نوشتهٔ اصلی: تاریخ فرگشتی حیات

منشأ یاخته‌ها با پیدایش حیات مرتبط است و با پیدایش یاخته‌ها، حیات بر روی کره زمین آغاز شده‌است.[۶]

منشأ نخستین سلول

چندین نظریه در مورد منشأ مولکول‌های کوچکی که منجر به آغاز حیات در زمین اولیه شده‌اند وجود دارد. طبق این نظریه‌ها، مولکول‌های کوچک آغازگر حیات، ممکن است به وسیلهٔ شهاب‌سنگ مارکیسون به زمین آمده باشند یا در چاه‌های گرمابی در عمق دریاها یا بر اساس آزمایش میلر–یوری به واسطهٔ برخورد رعد و برق به سایر مولکول‌ها در اتمسفر اولیهٔ زمین، پدید آمده باشند.[۷]

داده‌های تجربی کمی در مورد نخستین مولکول‌های ""خودهمانندساز"" یا خودتکثیر شونده وجود دارد. تصور می‌شود آران‌ای اولین مولکول خود تکرار کننده است، زیرا قادر است هم اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کند و هم واکنش‌های شیمیایی را کاتالیز کند. (به فرضیه دنیای آران‌ای مراجعه کنید)، اما برخی موارد دیگر با پتانسیل بالای همانندسازی خود از جمله فرضیه رس مونتموریونیت یا اسید نوکلئیک پپتید می‌توانند مقدم بر آران‌ای باشند.

حداقل ۳/۵ میلیارد سال پیش یاخته‌ها پدید آمدند.[۸][۹][۱۰] باور فعلی این است که این یاخته‌ها هتروتروف بودند. غشاهای سلولی اولیه احتمالاً ساده‌تر و قابل نفوذتر از غشای سلول‌های کنونی بودند و تنها یک زنجیره اسید چرب در هر لیپید وجود داشت. لیپیدها به‌طور خودبخودی وزیکولهای دو لایه در آب را تشکیل می‌دهند و می‌توانند بر آران‌ای مقدم باشند اما اولین غشاهای سلولی ابتدایی نیز ممکن است توسط آران‌ای کاتالیزوری تولید شده باشند و حتی پیش از شکل‌گیری، دارای پروتئین‌های ساختاری مورد نیاز خود باشند.[۱۱]

 
استروماتولیت‌ها توسط سیانوباکتری‌ها، که جلبک‌های آبی-سبز نیز نامیده می‌شوند، پشت سر می گذارند. آنها قدیمی‌ترین فسیل‌های شناخته شده زندگی روی کره زمین هستند. این فسیل یک میلیارد ساله از پارک ملی یخچال‌های طبیعی آمریکا است.

انواع یاختهویرایش

یاخته‌ها بر اساس ویژگی‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:

پروکاریوت: یاخته‌هایی که در آن‌ها به علت نداشتن غشایِ هسته موادّ هسته‌ای در سیتوپلاسم پراکنده شده‌اند و هسته مشخصی ندارند؛ مانند: باکتری‌ها، آرکی باکترها و سیانوباکتری‌ها.

یوکاریوت: یاخته‌هایی که هستهٔ مشخصی دارد و غشایی دولایه آن را در بر می‌گیرد؛ مانند: گیاهان، جانوران، قارچ‌ها و آغازیان.

پروکاریوت‌ها شامل باکتری‌ها و آرکیاهای کوچک (که آرکی‌باکتری یا باکتری‌های باستانی هم نامیده شده‌اند)، دو از سه حوزه زندگی است. شکل زیر، یک باستانی است که هر یاخته آن در حدود ۵ میکرون درازا دارد. گونه‌هایی از باستانیان در اعماق اقیانوس‌ها و مغاک‌های ظلمانی کشف شده‌اند و می‌توانند در جایی که حتی ذره‌ای از نور خورشید به آن نفوذ نمی‌کند، زنده بمانند.

یاخته‌های پروکاریوتی اولین شکل زندگی روی کره زمین بودند که با داشتن فرایندهای بیولوژیکی حیاتی از جمله سیگنالینگ یاخته‌ای مشخص می‌شوند. آنها ساده‌تر و کوچک‌تر از یاخته‌های یوکاریوتی هستند و فاقد هسته هستند و سایر اندامک‌های محدود شده به غشاء. DNA یک یاخته پروکاریوتی شامل یک کروموزوم حلقوی است که در تماس مستقیم با سیتوپلاسم است. منطقه هسته‌ای موجود در سیتوپلاسم را نوکلئوئید می‌نامند. اکثر پروکاریوت‌ها کوچکترین کل ارگانیسم‌ها از قطر ۰/۵ تا ۲/۰ میکرومتر هستند. شکل زیر ساختاری نمادین از پروکاریوت‌ها است.

پروکاریوت‌ها می‌توانند با اجماع خود، جمعیت‌های کلنی درست کنند که بسیار به جمعیت‌های پُرسلولی، شبیه هستند. از این موارد می‌توان به بیوفیلم‌ها اشاره کرد.

گیاهان، حیوانات، قارچ‌ها، قالب‌های لجن (کپک مخاطی (به انگلیسی: Slime mold) نام غیررسمی برای انواع گوناگون جانداران یوکاریوت است که می‌توانند آزادانه به شکل تک یاخته‌ای زندگی کنند اما گرد هم می‌آیند و ساختاری چندیاخته‌ای و تناسلی می‌سازند. بیش از ۹۰۰ گونه کپک مخاطی در سراسر جهان وجود دارد)، تک یاخته‌ای و جلبک‌ها همه یوکاریوتی هستند. تک‌یاخته‌ای‌ها (پروتوزوئات همچنین پروتئاز، پروتئین‌های چندگانه) یک اصطلاح غیررسمی برای تک یاخته‌ای‌ها، یوکاریوتی است که به صورت مستقل (غیر انگلی) یا انگلی هستند که از مواد ارگانیک مانند میکروارگانیسم‌های دیگر یا بافت‌های آلی باقی ماندهٔ آلی تغذیه می‌کنند. از دیدگاه تاریخی، پروتوزوها به عنوان «حیواناتی یک یاخته‌ای» مورد توجه قرار گرفتند؛ زیرا آن‌ها اغلب دارای رفتارهای حیوانی مانند جنبش و شکار و عدم وجود دیواره یاخته که در گیاهان و جلبک‌ها یافت می‌شود، هستند.

نظریه یاخته که در سدهٔ پانزدهم میلادی پدید آمد، می‌گوید که همه جانداران از یک یا چند یاخته تشکیل شده‌اند و همهٔ یاخته‌ها از یاخته‌های پیشین پدید می‌آیند و همهٔ کارکردهای زیستی یک جاندار در درون یاخته‌ها انجام می‌گیرند. این واحدهای بنیادی حاوی اطلاعات وراثتی لازم برای سامان دادن به کارکرد یاخته و انتقال اطّلاعات به نسل‌های آینده نیز هستند. یاخته‌های پیکر جانداران چندسلولی در برخی بافت‌ها مانند پوست با پیوند میان‌یاخته‌ای به هم متصل می‌شوند.

مقایسهٔ ویژگی‌های یاخته‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی

پروکاریوت‌ها یوکاریوت
جانداران تیپیک باکتری‌ها و آرکی باکتری‌ها آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان، حیوانات
اندازه معمول – ۱–۵ میکرومتر[۱۲] – ۱۰–۱۰۰ میکرومتر[۱۲]
نوع هسته منطقه نوکلئوییدی، بدون هسته واقعی هسته واقعی با غشای دولایه
DNA مدور (حلقوی)(معمولاً) مولکول‌های خطی (کروموزوم) با پروتئین‌های هیستون
سنتز RNA / پروتئین همراه با سیتوپلاسم سنتز RNA در هسته،

سنتز پروتئین در سیتوپلاسم

میتوکندری ندارد یک تا چند هزار
کلروپلاست ندارد در جلبک‌ها و گیاهان
سازمان معمولاً یاخته‌های منفرد یاخته‌های منفرد، کلونی‌ها، ارگانیسم‌های چند یاخته‌ای بالاتر با یاخته‌های تخصصی
تقسیم یاخته‌ای شکاف باینری (تقسیم ساده) میتوز (شکافت یا جوانه زدن)

، میوز

کروموزوم تک کروموزومی بیش از یک کروموزوم
غشاها غشای یاخته‌ای غشای یاخته‌ای و اندامک‌های مرتبط با غشای غشایی

اجزای درون یاخته‌ایویرایش

 
ساختارهای درون یاخته جانوران: (۱) هستک (۲) هسته (۳) ریبوزوم (۴) ریزکیسه (وزیکول) (۵) شبکه آندوپلاسمی زبر (۶) دستگاه گلژی (۷) اسکلت سلولی (سیتواسکلتون) (۸) شبکه آندوپلاسمی صاف (۹) میتوکندری (۱۰) واکوئول (۱۱) سیتوپلاسم (۱۲) لیزوزوم (۱۳) سانتریول

اندامک‌های یوکاریوتی

  1. شبکه آندوپلاسمی :شبکه ای از لوله‌ها و کیسه‌ها که در سراسر سیتوپلاسم گسترش دارند و بر دو نوع زبر و صاف اند. شبکه آندوپلاسمی صاف ریبوزوم ندارد و و در ساخت لیپید نقش دارد. اما شبکه آندوپلاسمی زبر با داشتن ریبوزوم در ساخت پروتئین نقش دارد.
  2. دستگاه گلژی:از کیسه‌هایی تشکیل شده‌است که روی هم قرار می‌گیرند. در بسته‌بندی مواد و ترشح آنها به خارج از یاخته نقش دارد. (به صورت بسته‌های وزیکول)
  3. میتوکندری: دو غشا دارد و کار آن تأمین انرژی یاخته است. درون آن ریبوزوم نیز وجود دارد.
  4. لیزوزوم: کیسه ایست که آنزیم‌های فراوان برای تجزیه مواد دارد.
  5. سانتریول: از یک جفت استوانه عمود برهم تشکیل شده‌است و در تقسیم یاخته‌ای نقش دارد. (البته به عقیده برخی سانتریول و ریبوزوم به دلیل نداشتن غشا جز اندامک نیستند و ساختار می‌باشند)
  6. وزیکول (ریزکیسه): کیسه ای است که در جابجایی مواد نقش دارد. (آندوسیتوز و اگزوسیتوز)
  7. واکوئل: وظیفه کریچه جمع‌آوری آب و مواد غذایی و مواد دفعی است و سپس ان‌ها را ذخیره می‌کند.
  8. پراکسی‌زوم: اندامکی که فعالیت اکسیدازی دارد.

مشترک در یوکاریوت و پروکاریوت‌ها

ریبوزوم‌ها: ساختارهای بدون غشای سیتوپلاسمی در همه سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی است که مجموعه‌ای پیچیده از آران‌ای و پروتئین هستند.[۱۳] ریبوزوم‌ها در سال ۱۹۷۴ به‌وسیله جرج امیل پالاده کشف شده‌اند. این ساختارها را دانه‌های پالاده نیز می‌نامند. از آنجا که سنتز پروتئین‌ها به‌وسیله ریبوزوم‌ها صورت می‌گیرد اهمیت زیادی دارند.

ساختارهای بیرون از غشاویرایش

بسیاری از یاخته‌ها ساختارهایی دارند که به‌طور کامل یا جزئی در خارج از غشای یاخته‌ای قرار دارند. این ساختارها توسط غشای یاخته‌ای نیمه نفوذپذیر در برابر محیط خارجی محافظت نمی‌شوند.

دیواره یاخته‌ای

بسیاری از انواع یاخته‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی، دیواره یاخته‌ای دارند. دیواره یاخته‌ای از یاخته به صورت مکانیکی و شیمیایی در مقابل محیط خارجی مراقبت می‌کند و یک لایه اضافی برای محافظت از غشای یاخته‌ای است. انواع مختلفی از یاخته‌ها دارای دیواره یاخته‌ای هستند. این دیواره‌ها بر اساس نوع یاخته، از مواد مختلفی تشکیل می‌شوند. دیواره‌های یاخته‌ای گیاهی در درجه اول از سلولز تشکیل شده‌اند، دیواره یاخته‌ای قارچ‌ها از کیتین ساخته شده‌اند و دیواره‌های یاخته باکتریایی از پپتیدوگلیکان ساخته شده‌اند.

کپسول

کپسول ژلاتینی، خارج از غشای یاخته‌ای و دیواره یاخته‌ای برخی از باکتری‌ها وجود دارد. کپسول ممکن است همانند استرپتوکوک نومونیا و نایسریا مننژیتیدیس از جنس پلی‌ساکارید باشد یا همانند باسیلوس آنتراسیس از جنس پلی پپتید باشد و ممکن است مانند استرپتوکوک‌ها، از جنس هیالورونیک اسید باشد. کپسول‌ها با پروتکل‌های رنگ آمیزی عادی مشخص نمی‌شوند اما توسط جوهر هند یا متیل آبی به‌دلیل ایجاد کنتراست بیشتر بین یاخته‌ها قابل شناسایی هستند.[۱۴]

فلاژلا (تاژک)

تاژک‌ها اندامک‌هایی برای تحرک یاخته‌ای هستند. فلاژل باکتریایی از سیتوپلاسم شروع و پس از غشای یاخته‌ای به دیواره یاخته‌ای ختم می‌شود. آنها از نظر طبیعی پروتئین‌های طولانی و ضخیمی دارند. نوع دیگری از تاژک‌ها در گونه‌های کهن یافت می‌شود و یک نوع متفاوت در یوکاریوت‌ها یافت می‌شود.

فلاژلاها درون غشای سیتوپلاسمی قرارگرفته اند و در طول غشای سلولی امتداد یافته‌اند و به صورت یک رشته بلند ظاهر می‌شوند. فلاژلا شامل تعدادی پروتئین از جمله فلاژلین می‌باشد. فلاژلا با چرخیدن شبیه ملخ یک هواپیما موجب حرکت سلول باکتری می‌شود. رشته‌های محوری در اسپیروکتها نیز عملکردی مشابه فلاژلا دارند. پروتئینهای انتقالی در فضای پری پلاسمیک یا غشای سلولی به منابع غذایی مثل قندها و آمینو اسیدها متصل می‌شوند و موجب متیلاسیون بقیه پروتئینهای غشای سلول می‌شوند که در نهایت حرکت باکتری توسط فلاژلا صورت می‌گیرد.

مویک (Fimbriae)

مویک یا پیلی (Pilus) یک رشته کوتاه، نازک و مو مانند است که در سطح باکتری‌ها یافت می‌شود. مویک از پروتئینی به نام pilin (آنتی‌ژن) تشکیل شده و وظیفه اتصال باکتری‌ها به گیرنده‌های خاص، روی یاخته‌های دیگر را بر عهده دارد. انواع خاصی از پیلی وجود دارد که در هم‌یوغی باکتریایی نقش دارند.

جستارهای وابستهویرایش

منابعویرایش

  1. «معنی یاخته | واژه‌های مصوّب فرهنگستان». www.vajehyab.com. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۴-۲۴.
  2. Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). "Cell Movements and the Shaping of the Vertebrate Body". Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
  3. https://www.researchgate.net/publication/248399628. پارامتر |عنوان= یا |title= ناموجود یا خالی (کمک)
  4. Schopf, J. William (2006-06-29). "Fossil evidence of Archaean life". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 361 (1470): 869–885. doi:10.1098/rstb.2006.1834. ISSN 0962-8436. PMC 1578735. PMID 16754604.
  5. "Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils". Precambrian Research. 158 (3–4): 141–155. 2007-10-05. doi:10.1016/j.precamres.2007.04.009. ISSN 0301-9268.
  6. Orgel LE (December 1998). "The origin of life – a review of facts and speculations". Trends in Biochemical Sciences. 23 (12): 491–95. doi:10.1016/S0968-0004(98)01300-0. PMID 9868373.
  7. Griffiths, Gareth (2007-12). "Cell evolution and the problem of membrane topology". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (12): 1018–1024. doi:10.1038/nrm2287. ISSN 1471-0080. PMID 17971839. Check date values in: |date= (help)
  8. Schopf JW, Kudryavtsev AB, Czaja AD, Tripathi AB (2007). "Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils". Precambrian Research. 158 (3–4): 141–55. Bibcode:2007PreR..158..141S. doi:10.1016/j.precamres.2007.04.009.
  9. Schopf JW (2006). "Fossil evidence of Archaean life". Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 29 (361(1470)): 869–885. doi:10.1098/rstb.2006.1834. PMC 1578735. PMID 16754604.
  10. Raven, Peter Hamilton; Johnson, George Brooks (2002). Biology. McGraw-Hill Education. p. 68. ISBN 978-0-07-112261-0. Retrieved 7 July 2013.
  11. Griffiths G (December 2007). "Cell evolution and the problem of membrane topology". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (12): 1018–24. doi:10.1038/nrm2287. PMID 17971839.
  12. ۱۲٫۰ ۱۲٫۱ Campbell Biology—Concepts and Connections. Pearson Education. 2009. p. 320.
  13. «What is a Cell». web.archive.org. ۲۰۱۳-۰۵-۰۷. دریافت‌شده در ۲۰۲۱-۰۴-۲۱.
  14. Prokaryotes. Newnes. Apr 11, 1996. ISBN 978-0-08-098473-5.
  • بیو ایران - سایت مرجع بیوشیمی به زبان فارسی www.bioiran.net