اجزای سلول چیست؟ بررسی ساختار و وظایف آن ها | آموزش کامل به زبان ساده

سلول به عنوان بنیادی ترین واحد سازنده بدن، از ساختارهای درون سلولی و تخصصی تشکیل شده است. وجود این اجزا برای ادامه حیات جانداران لازم است. آزاد کردن انرژی از نقش های برخی این اجزا و آزاد کردن پروتئین ها و مواد انتقال دهنده، از نقش های برخی دیگر از اجزا هستند. اجزای تشکیل دهنده سلول ها، همه فعالیت های سلولی را کنترل می کنند. در کتاب علوم هفتم به سلول و اجزای آن پرداخته شده است. مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک حاضر ما را با اجزای سلول های جانوری، گیاهی و باکتری آشنا کرده و نقش هر کدام از آن ها را بیان می کند.

سلول چیست؟

به مطالعه ساختار سلول ها و اندامک های داخل آن و همچنین عملکردهای هر کدام از این اجزا، زیست شناسی سلولی گفته می شود. کشف سلول ها توسط اولین زیست شناس صورت گرفت که رابرت هوک نام دارد. اجزای تشکیل دهنده موجودات زنده، سلول ها هستند که وقتی تعداد زیادی از آن ها کنار هم قرار می گیرد، یک موجود چندسلولی را تشکیل می دهد. اما برخی از موجودات هستند که بدن آن ها تنها از یک سلول تشکیل شده و به نام تک سلولی خوانده می شوند. نقش اصلی سلول ها در بدن موجودات، تبدیل مواد مغذی دریافت شده از مواد غذایی به انرژی است.

در یک تشبیه می توان بدن را مانند یک ساختمانی فرض کرد که سلول ها را به عنوان آجرهای تشکیل دهنده این ساختمان می دانند. سلول ها در بدن موجودات هر کدام دارای عملکرد مختص خود بوده و ویژگی های خاص خود را دارند.

انواع سلول ها

سلول ها به دو نوع سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی تقسیم می شوند. موجودات تک سلولی از سلول های پروکاریوتی تشکیل شده و این گروه به عنوان بزرگترین گروه موجودات زنده هستند. از مهمترین دسته ی موجودات تک سلولی، باکتری ها هستند. اما موجودات پیچیده چندسلولی از سلول های یوکاریوتی تشکیل شده اند. اما برخی از تک سلولی ها نیز هستند که سلول های یوکاریوتی دارند. این دو نوع سلول ها، از لحاظ تعداد اجزای تشکیل دهنده و انواع آن ها با هم تفاوت دارند.

اجزای سلول

اجزای تشکیل دهنده سلول ها شامل غشا، سیتوپلاسم، هسته و اندامک های سیتوپلاسمی است. سلول های گیاهی و جانوری داخل خود دارای ساختارهای اتاق مانندی به نام اندامک هستند. داخل هر کدام از اندامک های سلول ها، کارهای اعمال خاصی انجام می شود. برخی از این اندامک ها در سلول های گیاهی و جانوری شبیه به هم بوده و برخی دیگر نیز با هم تفاوت دارند. تنوع اندامک ها در سلول های گیاهی بیشتر است. به طوری که در سلول قارچی نوعی اندامک خاص وجود دارد که در سلول های گیاهی و جانوری دیگر دیده نمی شود.

اندامک سلولی

همان طور که در بالا نیز گفته شد، اندامک های داخل هر سلول، فعالیت های متابولیکی خاصی را انجام داده و داخل سیتوپلاسم هستند. بزرگترین اندامک داخل سلول، هسته است. تعداد زیادی از اندامک هایی که داخل سیتوپلاسم هستند، با کمک یک یا چند غشا از سیتوپلاسم جدا می شوند. هسته جزء این دسته از اندامک ها است. اما برخی از آن ها مانند ریبوزوم های آزاد و سانتریول ها فاقد غشا هستند. اندامکی به نام شبکه آندوپلاسمی در سیتوپلاسم وجود دارد که غشای آن از لوله های به هم پیوسته ای تشکیل شده که به وسیله پوشش هسته ای یکی می شوند. اتصال این اندامک ها به دستگاه گلژی و غشای پلاسمایی با کمک وزیکول ها صورت می گیرد.

در سلول های مختلف، مقدارهای متفاوتی از اندامک ها وجود دارد که عملکرد سلول های تعیین کننده این مقادیر است. به عنوان مثال اندامک میتوکندری به مقدار فراوان در سلول های ماهیچه ای وجود دارد و آنزیم های گوارشی اندامکی است که در سلول های لوزالمعده به مقادیر فراوان یافت می شود.

اجزای سلول گیاهی

مهمترین اندامک تشکیل دهنده سلول گیاهی، هسته است که DNA کل گیاه در آن وجود دارد. علاوه برهسته، برای رشد گیاه و تکثیر آن، اندامک های دیگری نیز وجود دارند. یکی از این اندامک ها، کلروپلاست است که در برگ گیاه وجود داشته و با گرفتن نور خورشید، عمل فتوسنتز انجام می دهد. اما این اندامک را نمی توان در ریشه مشاهده کرد. زیرا این بخش گیاه، عمل فتوسنتز انجام نمی دهد. دیواره سلولی، غشای پلاسمایی، ریبوزوم، واکوئل، هسته، شبکه آندوپلاسمی خشن و نرم، دستگاه گلژی و پراکسی زوم اندامک هایی هستند که در سلول های گیاهی یافت می شوند.

اجزای سلول جانوری

سلول های جانوری شکل نامنطمی دارند زیرا آن ها فاقد دیواره سلولی هستند. اندازه این سلول ها از سلول های گیاهی کوچک تر بوده و برخی از اندامک های آن ها مشابه با اندامک های سلول های گیاهی است. علت این امر تکامل یافتن از سلول های یوکاریوتی است. اجزای تشکیل دهنده سلول های جانوری عبارتند از غشای سلول، غشای هسته، هسته، سانتروزوم، سیتوپلاسم، دستگاه گلژی، لیزوزوم، میتوکندری، ریبوزوم، شبکه آندوپلاسمی و واکوئل هستند.

اجزای سلول باکتری

همان طور که گفته شد جانداران تک سلولی مانند باکتری ها، نسبت به سلول های گیاهی و جانوری ساده تر بوده و اندامک های سلولی در آن ها دیده نمی شود. داشتن دیواره سلولی، یکی از ساختارهای بسیار مهم در سلول باکتری هاست. این دیواره هم شکل باکتری را حفظ می کند و هم مانع ترک خوردن آن می شوند. با این دیواره ورود و خروج مولکول ها به داخل و خارج سلول ها کنترل می شود. ضخامت دیواره سلولی یکی از راه های شناخت باکتری های مختلف از هم و اساس دسته بندی آن هاست.

پیلی از اجزای دیگر سلول باکتری است که ساختاری مو مانند داشته و وظیفه آن کمک به باکتری برای اتصال به سطوح و باکتری های دیگر است.

پلاسمید جزء دیگری از سلول باکتری است که همان مواد ژنتیکی و DNA سلول است. این اندامک به شکل دایره ای بوده و حاوی اطلاعات ژنتیکی باکتری است.

جزئی در سلول باکتری که وظیفه تولید پروتئین ها را دارد به عنوان یک شبه اندامک است. ریبوزوم ها و مواد ژنتیکی در سلول باکتری، داخل یک بخش ژل مانندی به نام سیتوپلاسم قرار گرفتند. همین سیتوپلاسم با لایه نازکی احاطه شده که از فسفولیپیدها و پروتئین ها تشکیل شده است و غشای سیتوپلاسمی نام دارد. غشای سیتوپلاسمی وظیفه دارد تا موادی که به داخل و خارج سلول ها وارد می شوند را کنترل کند.

توجه

سلول باکتری توسط دیواره ای سخت و محکم احاطه شده که ساختار و شکل منظمی به آن می دهد. این دیواره به نام دیواره سلولی بوده و از غشای پلاسمایی نگهداری می کند.

کپسول جزئی دیگر در این سلول است که لایه سوم در آن ها را تشکیل داده و وظیفه جذب میکروارگانیسم های بزرگتر را دارد.

نوکلئوتیدها بخش هستند که مواد ژنتیکی را به صورت توده در خود جای داده اند.

باکتری ها به کمک اندامکی به نام تاژک می توانند حرکت کرده و قادر به لمس محیط اطراف خود هستند.

ساختار و وظایف برخی از اجزای سلول

در این جا به ساختار اجزای سلول ها ووظایف آن ها در سلول می پردازیم.

دیواره سلولی

دیواره سلول به صورت لایه ای سخت و محکم در اطراف غشای پلاسمایی بوده و وظیفه محافظت از آن را بر عهده دارد. تشکیل دیواره سلولی از پروتوپلاست زنده است ولی خود آن غیرزنده است. دیواره سلولی در بیشتر سلول های گیاهی، قارچ ها، باکتری ها، جلبک ها و همچنین تعدادی از آرکئاها دیده می شود و در سلول های جانوری این جزء وجود ندارد. سلولز،همی سلولز، پکتین و پروتئین مواد تشکیل دهنده دیواره سلولی در گیاهان هستند. اما این دیواره در قارچ ها از کیتین و در باکتری ها از کمپلکس های لیپیدی، پلی ساکاریدی و پروتئین تشکیل شده است.

نقش دیواره سلولی

یکی از نقش های دیواره سلولی علاوه بر دادن شکل سلول، مقاوم کردن آن در برابر فشار تورژسانس است. این فشار توسط محتویات غشای پلاسمایی به دیواره وارد می شود. با این که فشار تورژسانس به سفت ماندن گیاه کمک می کند ولی احتمال پاره شدن آن را نیز فراهم می کند.

اجازه تقسیم سلولی توسط سیگنال هایی صورت می گیرد که توسط دیواره فرستاده می شود. وقتی تقسیمات سلولی شروع می شود این دیواره عبور برخی از موکلول ها را مجاز و برخی دیگر را غیرمجاز می کند.

یکی دیگر از نقش های دیواره سلولی، اجازه عبور به سیگنال ها و برخی از مولکول ها توسط منافذ و کانال هایی است که در آن وجود دارد. همچنین این دیواره، سلول را از عوامل بیماری زا محافظت کرده و مانع از بیرون رفتن آب زیادی از سلول می شود. کربوهیدرات ها می تواند در دیواره سلولی ذخیره شده و در هنگام رشد گیاه مصرف شوند.

غشای پلاسمایی

غشای پلاسمایی از مواد داخل سلول در برابر عوامل محیطی محافظت می کند و باعث جداسازی آن ها از این محیط می شوند. مرز سلول با کمک این غشا تعیین می شود که پلاسمالما نامیده می شود. غشای پلاسمایی در اطراف هر سلول زنده ای وجود دارد و عبور و مرور مواد را به داخل و خارج سلول تنظیم می کند. همچینین بین داخل و سلول و محیط بیرون، سیگنال های الکتریکی رد و بدل می شود. نیمه تراوا بودن غشا به معنای اجازه دادن به مولکول های خاصی برای ورود به داخل سلول است.

ساختار غشای پلاسمایی متشکل از دو لایه لیپیدهای آمفی پاتیک با ضخامت ۵ نانومتر در بردارنده پروتئین هاست. در برخی از آن ها، کربوهیدرات نیز وجود دارد که در اتصال با لیپیدها و پروتئین هاست.

فسفولیپیدهای تشکیل دهنده غشاها، از یک سر قطبی تشکیل شده و دو دم اسید چرب آبگریز دارد. سر قطبی در اصال با محیط آبی بوده و دم به عنوان لایه داخلی است.

عملکرد غشای پلاسمایی

از مهمترین وظایف غشاها، محصور کردن سلول ها و اندامک های داخل آن است. غشا سلول را از لحاظ مکانیکی و شیمیایی محافظت کرده و تفاوت غلظت دو محیط را با جدا کردن، حفظ می کند. سیگنال های خارج سلولی توسط غشا دریافت شده و و آن را به داخل سلول هدایت می کند. تولید سیگنال نیز یکی دیگر از وظایف غشا است.

غشای پلاسمایی می تواند واکنش های آنزیمی را کاتالیز کند. جایگاه آنزیم های مهم در غشاها در فضای بین فازهای چربی و آبی است. واکنش های مهمی چون تبدیل انرژی فسفوریلاسیون اکسیداتیو و فتوسنتز در این نواحی انجام می شود.

یکی از نقش های غشای پلاسمایی در همجوشی هسته ای، تشکیل بافت و رابطه با ماتریکسی خارج سلولی است.

سیتوپلاسم

در سلول ها، سیتوپلاسم به عنوان ماده ای چسبناک در داخل غشای پلاسمایی و بیرون هسته است. در پروکاریوت ها تمام محتویات سلول ها داخل سیتوپلاسم است. اندامک های سلولی داخل سیتوپلاسم معلق بوده و با غشای لیپیدی دولایه به آن ها مرتبط می شوند. سیتوپلاسم بی رنگ که بیشتر از ۷۰ تا ۸۰ درصد آن آب است، از اسیدهای آمینه، نوکلئوتید، قند، نمک، کربوهیدرات و پروتئین تشکیل شده است. اکتوپلاسم لایه بیرونی شفاف سیتوپلاسم بوده و اندوپلاسم نیز توده دانه ای داخلی آن است. قسمت محیطی سیتوپلاسم غلیظ و ژله ای و قسمت اطراف هسته ای، مایع است. ناحیه اول را پلاسموژل و ناحیه دوم را پلاسموسول می گویند. جریان سیتوپلاسمی باعث حرکت سلول در اطراف سلول می شود.

وظیفه ستوپلاسم

واکنش های آنزیمی و فعالیت های متابولیکی در سیتوپلاسم انجام شده و به رشد سلول کمک می کند. خاصیت بافری سیتوپلاسم به محافظت از مواد ژنتیکی و اندامک های آن در برابر آسیب های مختلف کمک می کند. فرایندی به نام گلیکولیز در سیتوپلاسم باعث تنفس سلولی می شود. اسکلت سلولی با کمک مونومرهایی که در سیتوپلاسم وجود دارد، تولید می شود. نظم دادن به جایگاه اندامک ها در داخل سلول نیز به وسیله سیتوپلاسم صورت می گیرد. ترجمه mRNA به پروتئین ها در سیتوپلاسم انجام می شود.

هسته سلول و وظایف آن

در سلول ها اطلاعات ارثی در هسته سلول بوده و مسئول کنترل رشد و تولید مثل سلول هستند. به هسته سلول ها، نسبت مقر فرماندهی گفته می شود که ۱۰ درصد حجم سلول را تشکیل می دهد. در هر سلول یوکاریوتی، یک هسته وجود دارد. در صورتی که در برخی از سلول ها مانند گلبول های قرمز خون، هسته وجود نداشته و برخی از سلول ها مانند سلول های عضلانی و بعضی از کپک ها نیز دو یا چند هسته دارند. هر هسته از غشای هسته با دو لایه، نوکلئوپلاسم ماده ژلاتینی داخل پوشش هسته، هستک ساختاری متشکل از پروتئین ها و RNA و همچنین از کروموزوم ها تشکیل شده است. رونویسی ژنتیکی در هسته که جدا از محل ترجمه در سیتوپلاسم است، فراهم می کند. کنترل بیان ژن و نقش داشتن در تکثیر DNA در چرخه سلولی، از وظایف مهم هسته است.

سانتریول و وظایف آن

دو ساختار استوانه ای و میکرولوله ای در سلول های یوکاریوتی به نام سانتریول هستند که در محل نزدیک هسته قرار گرفتند. در سانتریول ها، RNA و DNA وجود ندارد. این اندامک بیشتر در جلبک های قرمز، سلول های خزه، سلول های سرخس و بیشتر سلول های حیوانی وجود دارند. به سانتریول های تاژک و مژک دار، بازال گفته می شود. گیاهان مخروط دار، بازدانگان، نهاندانگان، جلبک های قرمز، مخمرها، پروکاریوت ها و تک سلولی های بدون تاژک، سانتریول ندارند.

مهمترین وظیفه این اندامک، در تقسیم سلولی بوده که در ساخت دستگاه دوک نقش دارد. اگر در سلول ها، سانتریول وجود نداشته باشد، فرایند میتوزی دیرتر انجام شده و در تقسیمات سلولی اشکال ایجاد می شود.

تاژک و مژک و وظایف آن ها

رشته های پیچیده ای که خارج شده از دیواره سلولی هستند به نام تاژک و مژک خوانده شده و به عنوان ضمائم جدا شده هستند. این ساختارها به صورت مویی شکل بوده و با خارج شدن از غشای پلاسمایی، نقش مهمی در حرکت دادن سلول ها دارند. موادی مانند میکروارگانیسم ها، خاک و گرد و غبار با استفاده از حرکات موج دار ریتمیک مژک ها متحرک، نابود می شوند. این اندامک ها در چرخه سلولی نقش داشته و به رشد جانداران کمک می کنند. با کمک مژک های غیرمتحرک در کلیه ها، احساس جریان ادرار پدیدار می شود. چون آن ها در نورون ها حسی مهم هستند.

کلروپلاست و وظایف آن

اندامکی از سلول ها به نام کلروپلاست است که از شبکه ای از غشاها تشکیل شده که دارای رنگدانه ی فتوسنتزی بوده و در مایع قرار گرفته است. کلروفیل به عنوان رنگدانه ی این اندامک، انرژی خورشید را جذب کرده و باعث ایجاد رنگ سبز در گیاهان می شود. ۳۰ تا ۴۰ درصد از کلروپلاست ها در مزوفیل وجود دارد. ساختار این اندامک که در گیاهان عالی دیده می شود، دارای دو سمت محدب و یا مسطح محدب است. غشای خارجی، فضای بین غشایی، غشای داخلی، استروما، سیستم تیلاکوئیدی و شبکه محیطی بخش های تشکیل دهنده کلروپلاست هستند. علاوه بر فتوسنتز، کلروپلاست در تنفس نوری نیز شرکت دارد.

ریبوزوم و وظایف آن

مهمترین نقش ریبوزوم ها که به صورت ذرات کوچک کروی هستند در سنتز پروتئین ها بوده و در بیشتر یوکاریوت ها و پروکاریوت ها دیده می شوند. ریبوزوم ها یا به صورت آزاد در سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی وجود داشته و یا در اتصال با سطح بیرونی غشای شبکه آندوپلاسمی هستند. ریبوزوم های آزاد برای ساخت پروتئین هایی هستند که خود سلول مورد استفاده قرار می دهد. با اتصال ریبوزوم ها به شبکه آندوپلاسمی، این شبکه را خشن یا زبر می گویند. تعداد آن ها در یک سلول نیز وابسته به فعالیت سلول است. به عنوان مثال در سلول های پستانداران، ۱۰ میلیون ریبوزوم دیده می شود. این اندامک وظیفه اتصال اسیدهای آمینه با ترتیبی که مولکول های RNA پیام رسان تعیین کردند، را دارد. نقش مهم این اندامک در انتقال پپتیدیل و هیدرولیز پپتیدیل، دو فرایند مهم بیولوژیکی است.

لیزوزوم و وظایف آن

در سیتوپلاسم سلول های حیوانی، لیزوزوم اندامکی است که به غشا متصل بوده و دارای تعداد زیادی آنزیم هیدرولیتیک است. این آنزیم ها نقش تجزیه مولکول های بزرگ را دارند. دو نوع لیزوزوم به نام اولیه که آنزیم های لیپازها، آمیلازها، پروتئازها و نوکلئازها را داراست و نوع دوم به نام ثانویه بوده و از ترکیب لیزوزوم های اولیه ای که اندامک ها و مولکول های بلعیده شده را دارد، تشکیل شده است.غشای لیزووزمی دارای آنزیم هایی است که سیتوزول را در برابر فعالیت های مضر آنزیم ها محافظت می کند. همچنین ماکرومولکول های بزرگ توسط آنزیم هایی که داخل لیزوزوم هستند، تجزیه و هضم می شوند.

میتوکندری و وظایف آن

اندامک هایی که به صورت نواری بوده و در کل سلول پخش هستند به نام میتوکندری هستند که اکسیژن را مصرف می کنند. وظیفه اصلی میتوکندری ها، تامین انرژی بیولوژیکی مورد نیاز سلول با اکسید کردن بسترهای موجود است که همین وظیفه باعث شده به نام نیروگاه سلول نام گذاری شود. انرژی با اکسیداسیون آنزیمی ترکیبات شیمیایی در این اندامک آزاد می شود. میتوکندری ها به تعداد فراوان در محل هایی که به اکسیژن زیاد نیاز است، یافت می شوند. به عنوان مثال سلول های ماهیچه ای، سلول کبدی، تخمک، دم اسپرم، میکروویلی و … از جمله این مکان هاست. تعداد آن در هر سلول، در حدود ۲۰۰۰ بوده که ۲۵ درصد از حجم سلول را تشکیل می دهد.

برای تولید انرژی، میتوکندری ها، تولید آدنوزین تری فسفات می کنند که مولکول ذخیره کننده انرژی است.