واحد اساسی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی جانداران From Wikipedia, the free encyclopedia
سِلّول یا یاخته[۱] (به انگلیسی: Cell)، (به فرانسوی: Cellule)، (در زبان لاتین به معنای اتاق کوچک) واحد اصلی ساختاری، عملکردی و بیولوژیکی همهٔ موجودات زنده شناخته شده‌است. سلول‌ها اغلب، کوچک‌ترین واحدهای حیات و به عبارتی واحدهای ساختمانی حیات نامیده می‌شوند. به علم مطالعهٔ یاخته‌ها، زیست‌شناسی سلولی، زیست‌شناسی سلولی یا سیتولوژی گفته می‌شود. سلول‌ها از سیتوپلاسم محصور در غشای سلولی تشکیل شده‌اند؛ که حاوی بسیاری از زیست مولکول‌ها مانند پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک است.[۲] بیشتر سلول‌های گیاهی و جانوری فقط در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند و ابعادی بین ۱ تا ۱۰۰ میکرومتر دارند. موجودات زنده را می‌توان به عنوان تک سلولی (متشکل از یک یاخته منفرد مانند باکتری‌ها) یا چندسلولی (از جمله گیاهان و جانوران) طبقه‌بندی کرد. بیشتر موجودات زندهٔ تک سلولی به‌عنوان میکرو اُرگانیسم‌ها طبقه‌بندی می‌شوند.[۳]
سلول‌ها توسط رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ میلادی کشف شدند. وی آنها را به دلیل شباهت شان با اتاق‌های صومعه ای که راهب‌های مسیحی در آن، ساکن بودند، سلول نام گذاری 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 سلول تشکیل شده‌اند و سلول‌ها واحدهای اصلی ساختار و عملکرد در تمام موجودات زنده هستند.[۴] سلول‌ها دست کم از ۳٫۵ میلیارد سال پیش، روی زمین پدیدار شده‌اند.[۵]
واژه سلول (cell) به معنای خانه است واژه یاخته به عنوان معادل برای واژه سلول انتخاب شده که یکی از معانی آن در لغت نامه دهخدا همان خانه است.[۶]
منشأ سلول‌ها با پیدایش حیات مرتبط است و با پیدایش سلول‌ها، حیات بر روی کره زمین آغاز شده‌است.[۷]
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.[۸]
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 سلول‌ها پدید آمدند.[۹][۱۰][۱۱] باور فعلی این است که این سلول‌ها 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.[۱۲]
سلول‌ها بر اساس ویژگی‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
پروکاریوت: سلول‌هایی که در آنها به علت نداشتن غشایِ هسته موادّ هسته‌ای در سیتوپلاسم پراکنده شده‌اند و هسته مشخصی ندارند؛ مانند: باکتری‌ها، آرکی باکترها.
یوکاریوت: سلول‌هایی 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.
سلول‌های 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 و اندامک‌های غشادار مثل میتوکندری و کلروپلاست هستند. پروکاریوت‌ها دارای یک کروموزوم اصلی شامل یک DNA حلقوی متصل به غشا است که در تماس مستقیم با سیتوپلاسم است؛ همچنین برخی پروکاریوت‌ها می‌توانند علاوه بر DNA اصلی، مولکول‌های DNA دیگری به نام پلازمید داشته باشند که اتصالی با غشا ندارند؛ اطلاعات این DNAها ویژگی‌های دیگری مثل داشتن کپسول به پروکاریوت می‌دهند. 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 سلولی زندگی کنند اما گرد هم می‌آیند و ساختاری چندیاخته‌ای و تناسلی می‌سازند. بیش از ۹۰۰ گونه کپک مخاطی در سراسر جهان وجود دارد)، تک سلولی و جلبک‌ها همه یوکاریوتی هستند. تک سلولی‌ها (پروتوزوئات همچنین پروتئاز، پروتئین‌های چندگانه) یک اصطلاح غیررسمی برای تک سلولی‌ها، 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 سلولی که در سدهٔ پانزدهم میلادی پدید آمد، می‌گوید که همه جانداران از یک یا چند سلول تشکیل شده‌اند و همهٔ یاخته‌ها از یاخته‌های پیشین پدید می‌آیند و همهٔ کارکردهای زیستی یک جاندار در درون سلول‌ها انجام می‌گیرند. این واحدهای بنیادی حاوی اطلاعات وراثتی لازم برای سامان دادن به کارکرد یاخته و انتقال اطّلاعات به نسل‌های آینده نیز هستند. سلول‌های پیکر جانداران چندسلولی در برخی بافت‌ها مانند پوست با پیوند میان سلولی به هم متصل می‌شوند.
مقایسهٔ ویژگی‌های سلول‌های پروکاریوتی و یوکاریوتی
| پروکاریوت‌ها | یوکاریوت | |
|---|---|---|
| جانداران تیپیک | باکتری‌ها و آرکی باکتری‌ها | آغازیان، قارچ‌ها، گیاهان، حیوانات |
| اندازه معمول | – ۱–۵ میکرومتر[۱۳] | – ۱۰–۱۰۰ میکرومتر[۱۳] |
| 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 | سلول‌های منفرد، کلونی‌ها، ارگانیسم‌های چند سلولی بالاتر با سلول‌های تخصصی |
| تقسیم یاخته‌ای | شکاف باینری (تقسیم ساده) | میتوز (شکافت یا جوانه زدن)، |
| کروموزوم | تک کروموزومی | بیش از یک کروموزوم |
| غشاها | غشای سلولی | غشای سلولی و اندامک‌های مرتبط با غشای غشایی |
اندامک‌های یوکاریوتی
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.[۱۴] 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.
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.[۱۵]
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 قرارگرفته‌اند 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.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
