آیا میدانستید بدن ما از میلیاردها سلول ساخته شده است؟ اگر بدن انسان را یک ساختمان بزرگ در نظر بگیریم، سلولها آجرهای سازنده آن هستند. سلول کوچکترین واحد زندهای است که همه موجودات، از آن ساخته شدهاند. برخی موجودات فقط از یک سلول تشکیل شدهاند و برخی از چندین سلول.
بدن ما نیز از میلیاردها سلول که کنار یکدیگر قرار گرفتهاند ساخته شده و در هر ساعت نیز یک میلیارد سلول جدید تولید میکند.
هر سلول مانند یک توپ کوچک ژلاتینی و پر از مواد شیمیایی است و به قدری کوچک است که بدون میکروسکوپ دیده نمیشود اما همین سلول کوچک عملکرد بسیار مهم و پیچیدهای دارد. یک سلول ابتدایی میتواند خود را بارها و بارها تقسیم کند تا به میلیونها سلول گوناگون تبدیل شود.
سلول چیست؟
قبل از اینکه سفری به درون سلول داشته باشیم و با عملکرد بخشهای مختلف سلولها آشنا شویم باید بدانیم که سلولها چه هستند؟
سلولها که با نام یاخته نیز شناخته میشوند، واحدهای ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده هستند و وظایف مختلفی را برعهده دارند، آنها مواد مغذی را از غذا جذب میکنند، این مواد را به انرژی تبدیل میکنند و از بدن محافظت میکنند، سلولها همچنین حاوی مادهی ژنتیکی بدن هستند و میتوانند از خودشان نسخهی جدید بسازند.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
سلولها چگونه به وجود آمدند و چگونه انرژی به دست میآورند؟
دانشمندان باور دارند که همه موجودات زندهی امروزی از یک سلول بسیار ساده سرچشمه گرفتهاند؛ سلولی که حدود ۳.۵ تا ۳.۸ میلیارد سال پیش روی زمین پدید آمد.
نخستین سلول احتمالاً چیزی شبیه یک حباب کوچک از مولکولهای آلی بود. درون این حباب، رشتههایی شبیه RNA بودند که هم میتوانستند اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کنند و هم به انجام واکنشهای شیمیایی کمک نمایند. با گذشت زمان، این ساختارها پیشرفتهتر شدند. و به DNAها بهعنوان مولکول اصلی ذخیره اطلاعات تکامل یافتند.
سلولها برای به دست آوردن انرژی از مولکولهای غذا یا نور خورشید استفاده میکنند. سلولها از نور خورشید برای رشد، متابولیسم و تولید مثل استفاده میکنند.
پیشنهاد مطالعه: توضیح چرخه آب
ویژگی سلولها چیست؟
سلولها چند ویژگی مشخص دارند که عبارتاند از:
- سلولها واحدهای اصلی تشکیل دهنده بدن موجودات زنده هستند و تمام سلولها از یک سلول اجدادی به وجود امدهاند که میلیاردها سال پیش وجود داشته است.
- تمام سلولها رشد میکنند، تولیدمثل میکنند و انرژی را از شکلی به شکل دیگر تبدیل میکنند.
- سلولها با چشم غیرمسلح قابل دیدن نیستند و باید آنها را با استفاده از میکروسکوپهای الکترونی مشاهده کرد.
- همه سلولها دارای یک غشای پلاسمایی هستند که درون سلول را از محیط پیرامون آن جدا میکند.
- بیشتر سلولها هسته دارند. هسته اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده را در مولکلهای DNA خود نگه میدارد.
تاریخچه کشف سلولها و نظریه سلولی
اولین بار رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ سلول را کشف کرد. او در حالی که داشت یک قطعه چوب پنبه را زیر میکروسکوپ بررسی میکرد مشاهده کرد که چوب پنبه از ساختارهای ریز شبیه به اتاقکهایی تشکیل شده و او این ساختارها را را سلول نامید. با این حال، میکروسکوپ او قدرت بزرگنمایی محدودی داشت و بنابراین جزئیات سلولها را مشاهده نکرد و آنها را غیرزنده دانست.
پیشنهاد مطالعه: عدسی چیست ؟ | تفاوت عدسی همگرا و واگرا
بعدها آنتون وان لیون هوک با میکروسکوپ دیگری که بزرگنمایی بیشتری داشت، سلولها را مشاهده کرد و حرکت آنها را دید و نتیجه گرفت که این موجودات ریز، زنده هستند و جهانی پر از موجودات میکروسکوپی متحرک که قبلاً مشاهده نمیشدند، پیدا شدند.
تحقیقهای دانشمندان در قرن نوزدهم کم کم موجب درک این موضوع شد که تمام سلول های زنده از تقسیم سلولهایی که از قبل وجود دارند، به وجود می آیند. این نظریه که به عنوان نظریه سلولی مطرح میشود، بیان میکند که موجودات زنده خود به خود به وجود نمی آیند بلکه تنها می توانند از سلولهای موجودات قبلی به وجود بیایند. این نظریه توسط آزمایشات لویی پاستور در دهه ی ۱۸۶۰ تایید شد.
نظریه سلولی 3 ویژگی اصلی دارد:
- سلولها واحد ساختاری و عملکردی زندگی هستند.
- تمام موجودات زنده از یک یا چند سلول تشکیل شدهاند.
- تمام سلولها از سلولهای اجدادی خود ایجاد میشوند.
اندازه و تعداد سلولها چگونه است؟
به طور کلی، سلول ها کوچک تر از آن هستند که با چشم غیر مسلح دیده شوند. سلول ها تا قرن هفدهم، یعنی زمانی که میکروسکوپ اختراع شد. قابل مشاهده نبودند.
اندازه سلولها از 0.0001 میلیمتر تا تقریباً 150 میلیمتر متغیر است. اندازه سلولها نمیتواند از یک حد معین کوچکتر یا بزرگتر باشد و دلیل اصلی این اتفاق نسبت سطح به حجم است زیرا سطح سلول باید به اندازهای باشد که بتواند مواد غذایی کافی از محیط بگیرد و مواد زائد را دفع کند.
موجودات تکسلولی و پرسلولی چه هستند؟
موجودات زنده بر اساس تعداد سلولهای تشکیلدهندهشان، به دو گروه اصلی تکسلولی و چندسلولی (پرسلولی) تقسیم میشوند.
- موجودات تکسلولی: تمام فعالیتهای حیاتی خود مانند تغذیه، تنفس، تولید انرژی و تولید مثل را تنها با استفاده از یک سلول انجام میدهند و هر سلول به صورت مستقل عمل میکند. نمونههایی از موجودات تکسلولی شامل باکتریها و آرکیهاباکترها هستند.
- موجودات چندسلولی (پرسلولی): از تعداد زیادی سلول ساخته شدهاند که هر کدام میتوانند نقش ویژهای بر عهده بگیرند. سلولهایی که عملکردی شبیه بهم را دارند معمولاً با هم ترکیب شده و بافتها را تشکیل میدهند، بافتها نیز در کنار هم قرار میگیرند و اندامها را تشکیل میدهند و در نهایت از کنار هم قرار گرفتن چندین اندام یک ارگانیسم کامل به وجود میآید. گیاهان، قارچها و جانوران نمونههای شناختهشده موجودات چندسلولی هستند.
ساختار سلولها چگونه است؟
سلولها شامل اندامکهای مختلف با عملکردهای مشخص هستند که عملکرد هر کدام از اندامکها برای سلول ضروری است. به طور کلی اجزای مختلف یک سلول شامل موارد زیر میباشد:
- دیواره سلولی: دیواره سلولی یک لایهی سخت و محافظتی است که بیرون از غشای سلولی قرار دارد. این ساختار در سلولهای گیاهی، قارچها، بسیاری از باکتریها و برخی آغازیان وجود دارد، اما سلولهای جانوری دیواره سلولی ندارند.
دیواره سلولی در گیاهان عمدتاً از سلولز ساخته شده است، در قارچها از کیتین و در باکتریها از پپتیدوگلیکان. این تفاوت در ترکیب شیمیایی، نقش مهمی در شناسایی و تمایز گروههای مختلف موجودات دارد.
عملکرد اصلی دیواره سلولی برای حمایت و استحکام سلول و حفظ شکل سلول است.
- غشای سلولی: غشای سلولی وظیفه پشتیبانی و حفاظت از سلول، کنترل ورود و خروج مواد و جداسازی از محیط خارجی را برعهده دارد و به عنوان یک مرز مشخص بین محیط داخلی و خارجی سلول عمل میکند.
- سیتوپلاسم: سیتوپلاسم مادهای ژل مانند است که همه محتویات سلول شامل تمام اندامکهای غشادار سلول را درون خود جای میدهد.
- اسکلت سلولی: اسکلت سلولی شامل شبکهای از رشتههایی است که در سرتاسر سیتوپلاسم قرار گرفتهاند و ساختار و فعالیتهای سلولی را سازماندهی میکنند و اندامکها و مولکول ها را در سیتوپلاسم از یک محل به محل دیگر منتقل میکند.
- هسته: هسته اطلاعات ژنتیکی موجودات زنده را در ساختار مولکولهای DNA در درون خود ذخیره میکند و و مرکز کنترل سلول است.
- میتوکندری: میتوکندری وظیفه اکسیداسیون مولکولهای غذا و تولید انرژی (ATP) و تنفس سلولی را برعهده دارد.
- کلروپلاست: کلروپلاستها اندامکهای بزرگ سبز رنگی هستند که فقط در سلولهای یوکاریوتی فتوسنتزکننده مثل گیاهان وجود دارند و وظیفه فتوسنتز و ذخیره مواد غذایی را برعهده دارند.
- شبکه آندوپلاسمی: شبکه آندوپلاسمی شبکه گستردهای از غشاهایی است که وظیفه سنتز مولکولهای پیچیده و انتقال پروتئینها و لیپیدها برای خروج از سلول یا ورود به غشای سلولی را فراهم میکند.
- دستگاه گلژی: دستگاه گلژی وظیفه بستهبندی و انتقال مولکولها را فراهم میکند.
- لیزوزومها: لیزوزومها کیسههای غشایی حاوی آنزیمهای تجزیه کننده در سلولهای جانوری هستند که وظیفه هضم مواد زائد و غیرضروری درون سلول را برعهده دارند.
- ریبوزومها: ریبوزومها وظیفه ساخت پروتئینها را در درون سلول برعهده دارند.
- وزیکولها: وزیکولها از غشای یک اندامک جوانه میزنند و به غشای اندامکهای دیگر میپیوندند مثل حبابهای صابون که به حبابهای دیگر میپیوندند و وظیفه گوارش، ذخیره مواد غذایی، دفع مواد زائد و حفاظت از سلول را برعهده دارند.
- واکوئلها: واکوئلها اندامکهایی کیسهمانند و غشادار هستند که درون سلول یافت میشوند. عملکرد اصلی واکوئل ذخیرهسازی مواد است و آب، یونها، مواد غذایی و حتی مواد زائد در آنها نگهداری میشود.
پیشنهاد مطالعه: آموزش ساخت مرحله به مرحله ماکت آتشفشان
کار سلولها چیست؟
سلولها وظایف مختلفی دارند آنها هم سلول جدید تولید میکنند، هم انرژی میسازند، هم از بدن دفاع میکنند و هم اطلاعات ژنتیکی را در خود نگه میدارند. هر عملکردی که ما در بدن خود یا جانوران مختلف میبینیم، از سلولها نشات میگیرد و هر سلول با توجه به نوع و جایگاهش وظیفه خاصی را انجام میدهد. وظایف کلی سلولها شامل موارد زیر است:
۱. تشکیل ساختار موجودات زنده
سلولها آجرهای سازنده بدن هستند و همه یک نقش مشترک دارند: تشکیل شکل و ساختار موجودات زنده. بدون سلول، هیچ اندام و بافتی شکل نمیگیرد.
۲. تولید انرژی و متابولیسم در موجودات
میتوکندریها در جانوران با تنفس سلولی، انرژی شیمیایی (ATP) تولید میکنند، و کلروپلاستها در گیاهان نور خورشید را ذخیره میکنند و آنرا به انرژی برای انجام فعالیتهای روزانه تبدیل میکنند.
۳. رشد و تقسیم
یکی از مهمترین وظایف سلولها، ایجاد سلولهای جدید است. تنها روش ایجاد یک سلول جدید تقسیم سلول قبلی است. سلولها با تقسیم سلولی، بافتهای جدید میسازند و به ترمیم اندامها کمک میکنند و تولید مثل میکنند.
۴. حملونقل مواد مغذی و گازها
غشای سلولی مانند یک دریچه بین فضای داخلی و خارج سلول قرار دارد که تمام مواد مغزی یونها و گازها باید برای ورود یا خروج از سلول از آن عبور کنند.
۵.ایجاد ارتباط منسجم و هماهنگ در بخشهای مختلف بدن موجودات
سلولها با استفاده از سیگنالهای شیمیایی و الکتریکی به یکدیگر پیام میفرستند. این انتقال پیام از یک سلول به سلول دیگر باعث میشود سلولها به طور هماهنگ با یکدیگر فعالیت کنند.
۶. دفاع و ترمیم بدن
برخی سلولها مانند گلبولهای سفید وظیفه محافظت از بدن را برعهده دارند. آنها عوامل بیگانه را شناسایی و سپس نابود میکنند.سلولهای دیگر نیز با ترمیم بافتها یا ایجاد پاسخهای التهابی، بدن را از آسیب بیشتر حفظ میکنند.
۷. انتقال اطلاعات ژنتیکی به نسل بعد
درون هسته، DNA قرار دارد. DNA نقشه کامل ژنتیکی بدن است. سلولها این اطلاعات را دریافت میکنند و بر اساس آن پروتئینها و آنزیمها را میسازند. به این ترتیب، ویژگیهای ژنتیکی از نسلی به نسل دیگر منتقل میشود.
انواع سلولها کدامند؟
در تمام موجودات زنده انواع مختلفی از سلولها وجود دارد، به طور کلی سلولها به دو دسته کلی پروکاریوتی یا یوکاریوتی تقسیم میشوند، سلولهای پروکاریوتی شامل باکتریها و آرکی باکترها و سلولهای یوکاریوتی شامل آغازیان، قارچها، جانوران و سلولهای گیاهی هستند.
پروکاریوتها
پروکاریوتها متنوعترین سلولها هستند و تعدادشان از هر موجود زنده دیگری روی کره زمین بیشتر است. بیشتر پروکاریوتها تکسلولیاند. پروکاریوتها میتوانند در زیستگاههای مختلفی زندگی کنند، از محیطهای بسیار سخت مثل چشمههای آبگرم آتشفشانی و رسوبات دریایی گرفته تا درون سلولهای موجودات دیگر.
پروکاریوتها میتوانند انواع مواد آلی و حتی مواد کاملاً معدنی را به عنوان منبع انرژی استفاده کنند.
پروکاریوتها به دو شاخه اصلی تقسیم میشوند: باکتریها و آرکیباکتریها.
- باکتریها ساده ترین سلولهای زنده امروزی هستند و شامل گونههای رایجی که در خاک زندگی میکنند و گونههای بیماریزا هستند.
- آرکیباکتریها در شرایط بسیار سخت (شوری بالا، حرارت زیاد، اسیدیته بالا، محیط بیاکسیژن مثل معده گاو) زندگی میکنند.
یوکاریوتها
سلولهای یوکاریوتی بسیار بزرگتر و پیچیدهتر از سلولهای پروکاریوتی (باکتریها و آرکیها) هستند. بعضی از آنها تکسلولی هستند (مثل آمیب و مخمر) و برخی دیگر چند سلولی هستند (مثل گیاهان، جانوران و قارچها).
مخمرها قارچهای تک سلولی هستند که مانند انسانها یوکاریوت هستند اما ساده و کوچکاند. مخمرها از طریق جوانه زدن یک سلول کوچک تقسیم میشوند.
همه سلولهای یوکاریوتی یک هسته دارند که اطلاعات ژنتیکی (DNA) را در خود ذخیره میکند. این DNA داخل پوشش هستهای قرار دارد.
تفاوت یوکاریوتها و پروکاریوتها
تفاوت اصلی سلولهای یوکاریوتی و سلولهای پروکاریوتی در جایگاه DNA آنهاست، در یوکاریوتها DNA درون اندامکی غشادار به نام هسته قرار دارد که با پوشش هستهای احاطه شده است. در پروکاریوتها غشای هستهای وجود ندارد و DNA ها در ناحیهای درون سلول قرار دارند که ماده ژنتیکی آزادانه در آن شناور است و به آن نوکلئوئید گفته میشود.
انواع سلولهای یوکاریوتی
انواع مختلفی از سلولهای یوکاریوتی وجود دارد، جانوران و گیاهان متداول ترین موجودات یوکاریوتی هستند اما موجودات یوکاریوتی دیگری نیز وجود دارد مثل قارچها و آغازیان.
در ادامه به بررسی هر کدام از سلولهای یوکاریوتی میپردازیم:
سلولهای جانوری
تمام جانوران جزئی از یوکاریوتها هستند. سلولهای جانوری در مقایسه با سایر سلولهای یوکاریوتی، مثل گیاهان، ویژگیهای متفاوتی دارند: آنها دیواره سلولی و کلروپلاست ندارند و واکوئلهای کوچکتری دارند و به راحتی قادرند به اشکال مختلف تغییر شکل دهند.برخی از سلولهای جانوری عبارتاند از سلولهای عضلانی، عصبی، خون و چربی.
سلولهای گیاهی
گیاهان نیز جزئی از یوکاریوتها هستند. هر سلول گیاهان نیاز به ارتباط با سلولهای پیرامون خود دارد به همین علت دیواره سلولی گیاهان که از جنس سلولز است یکپارچه نیست و منافذی روی آن قرار دارند که سلولها از طریق این منافذ با یکدیگر در ارتباط هستند. دیواره سلولی گیاهان چند لایه ای است. این لایه ها از خارج به داخل عبارتند از: تیغه ی میانی، دیواره نخستین، دیواره دومین.
گیاهان از طریق بذر تولید مثل میکنند و دارای کلروفیل و کلروپلاست هستند که وظیفه فتوسنتز و ذخیره مواد غذایی را برعهده دارند.
سلولهای قارچی
قارچها گیاه واقعی نیستند آنها ساقه و ریشه ندارند و بدون کلروفیل هستند بنابراین نمیتوانند فتوسنتز کنند و با کمک نور خورشید غذا بسازند. قارچها برخلاف گیاهان سلولز ندارند و از پوشش سفید و سختی به نام کیتین ساخته میشوند.
قارچ ها از لوله های غذایی به نام هیف (Hyphae) را به چیزی که میخواهند از آن تغذیه کنند میچسبانند، سپس اسیدی میسازند که غذا را هضم کند و شروع به تغذیه از موجودات دیگر میکنند. غذای قارچها میتواند یک گیاه یا جانور زنده باشد.
آغازیان
آغازیان گروهی از موجودات یوکاریوتی هستند که جزء گروه جانوران، گیاهان قارچها یا باکتریها محسوب نمیشوند. آنها دارای هسته و اندامکهای غشایی برای انجام وظایف سلولی هستند و میتوانند تکسلولی یا چندسلولی باشند.
پیشنهاد مطالعه: مویرگ چیست؟
تحقیق ساده روی سلولها
برای درک بهتر نقش سلولها، میتوانید با دو تحقیق ساده و جالب زیر، دنیای درون سلولها را از نزدیک بشناسید.
۱. تماشای سلولهای پیاز زیر میکروسکوپ
شما برای انجام این آزمایش به وسایل زیر احتیاج دارید: یک تکه پیاز، یک لایه خیلی نازک از پوست شفافِ داخل پیاز، آب، قطرهچکان، لام، میکروسکوپ، خلالدندان یا موچین.
مراحل انجام آزمایش:
۱. یک تکه خیلی نازک از پوست شفافِ داخل پیاز جدا کنید.
۲. پوست را روی لام بگذارید و یک قطره آب روی آن بچکانید.
۳. لامل را آرام از یک گوشه روی نمونه بگذارید تا حباب نگیرد.
۴. نمونه را زیر میکروسکوپ بگذارید و با بزرگنمایی کم شروع کنید، سپس کمی بیشتر بزرگ کنید.
نتیجه آزمایش: سلولهای مستطیلیِ کنار هم را میبینید؛ یک شبکهی منظم از سلولها! اگر دقیق نگاه کنید ناحیهی پررنگتری (هسته) هم ممکن است دیده شود.
۲. رنگآمیزی سلولهای پیاز با آبی متیلن
شما برای انجام این آزمایش به وسایل زیر احتیاج دارید: پوست نازک پیاز، رنگ آبی متیلن رقیق، آب، قطرهچکان، لام، دستمال کاغذی، میکروسکوپ، دستکش یکبارمصرف.
مراحل انجام آزمایش:
۱. پوست نازک پیاز را روی لام قرار دهید و یک قطره آبی متیلن روی آن بچکانید.
۲. ۳۰–۶۰ ثانیه صبر کنید تا رنگ به داخل سلولها برود.
۳. با دستمال، رنگ اضافهی کنار نمونه را آرام بگیرید و یک قطره آب اضافه کنید.
۴. لامل را آرام بگذارید و زیر میکروسکوپ مشاهده کنید.
نتیجه آزمایش: دیوارهٔ سلولی و هستهها پررنگتر دیده میشوند و مرز سلولها واضحتر است؛ شکل منظم سلولهای گیاهی خیلی واضح به چشم میآید.
سخن پایانی
در این مقاله با سلولها و انواع آنها و وظایف و اجزای مختلف آنها آشنا شدیم.سلولها واحدهای ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده هستند و وظایف مختلفی را برعهده دارند آنها مواد مغذی را از غذا جذب میکنند، این مواد را به انرژی تبدیل میکنند و از بدن محافظت میکنند.
سلولها همچنین اطلاعات ژنتیکی را در خود نگه میدارند و به طور کلی به دو دسته پروکاریوتها و یوکاریوتها تقسیم میشوند، سلولهای پروکاریوتی شامل باکتریها و آرکی باکترها و سلولهای یوکاریوتی شامل آغازیان، قارچها، جانوران و سلولهای گیاهی هستند.
همچنین اندامکهای درون سلولها را معرفی کردیم و به توضیح وظایف هر کدام از آنها پرداختیم. در طول مقاله سعی کردیم مفاهیم مختلف را با مثالها و فعالیتهای کاربردی توضیح دهیم تا درک بهتری از سلولها و نحوه عملکرد آنها داشته باشید.
سوالات متداول
- سلول چیست؟
سلولها واحدهای ساختاری و عملکردی همه موجودات زنده هستند و وظایف مختلفی را برعهده دارند آنها مواد مغذی را از غذا جذب میکنند، این مواد را به انرژی تبدیل میکنند و از بدن محافظت میکنند. - نام دیگر سلول چیست؟
سلولها با نام یاخته نیز شناخته میشوند. - وظیفه سلول چیست؟
وظیفه سلولها به طور کلی شامل تولید سلولهای جدید، ساختن انرژی، دفاع از بدن و ساختن پروتئینها و آنزیمهای مورد نیاز بدن بر اساس DNA است. - انواع سلولها را نام ببرید.
سلولها به دو دسته کلی پروکاریوتی یا یوکاریوتی تقسیم میشوند، سلولهای پروکاریوتی شامل باکتریها و آرکی باکترها و سلولهای یوکاریوتی شامل آغازیان، قارچها، جانوران و سلولهای گیاهی هستند.
