در این مقاله با موشکافی یاخته، به انواع یاخته (یوکاریوت‌ها، پروکاریوتها) و تفاوت آنها با یکدیگر می‌پردازیم. همچنین اطلاعاتی در مورد سلول و اجزای سازندۀ آن به دست می‌آوریم. در انتها نگاهی به نکات تستی و کنکوری خواهیم داشت و نمونه‌هایی از سؤالات کنکور سراسری تجربی ارائه خواهد شد.
موشکافی در یاخته
یاخته:
یاخته، واحد ساختار و عملکرد در جانداران است. یاخته، پایین‌ترین سطح ساختاری است که همۀ فعّالیت‌های زیستی در آن انجام میشود. همۀ جانداران از یاخته تشکیل شده‌اند. می‌توان به سادگی گفت که یاخته از سه بخش هسته، سیتوپلاسم و غشا تشکیل شده است. بعضی جانداران، یک‌یاخته (جانداران تکیاختهای) و بعضی دیگر، تعدادی یاخته (جانداران پریاخت‌های) هستند.
یوکاریوت‌ها:
به جانداری که یاخته‌های آن هستۀ واقعی دارند؛ یوکاریوت یا هو هستهای گفته میشود. به همین منوال، به فرمانروی جانداران تکیاختهای (تک‌سلولی) و پُریاخت‌های (پرسلولی) که یاخته‌های آنها هستۀ واقعی و غشا دارد، یوکاریوت گفته میشود. یوکاریوت‌ها دارای یاخته‌هایی هستند که در آنها مادۀ ژنتیکی در یک غشای دولایه‌ای محفوظ شده که هستۀ یاخته نام دارد. موجودات پرسلولی همگی یوکاریوت هستند؛ یوکاریوت‌ها دارای کروموزوم خطی هستند و اندامکهای غشاداری مانند میتوکندری نیز دارند. ریبوزومهای سلولهای یوکاریوت پیچیدگی بیشتری نسبت به ریبوزومهای سلولهای پیش‌هسته‌ای دارند و کمی بزرگترند. یوکاریوت‌های تکیاختهای هم مثل آمیب، تریکودینا و… وجود دارند.
پروکاریوتها:
واژۀ پروکاریوت از دو واژۀ یونانی پرو به معنی پیش و کاریوت به معنی هسته به وجود آمده است. به جانداری که یاخته‌های آن هستۀ واقعی و غشای هسته ندارد، پروکاریوت یا پیش‌هسته‌ای گفته میشود. پروکاریوتها اغلب به دو گروه عمده باکتری و یوباکتری‌ها (باستانی‌ها) تقسیم میشوند. بیشتر باکتری‌ها جاندارانی تک‌سلولی هستند، ولی برخی از آنها در چرخۀ زندگی خود مرحلۀ پرسلولی هم دارند. برخی دیگر هم مثل سیانوباکتریها تشکیل کلنی میدهند. سلولهای پروکاریوتی فاقد هسته، میتوکندری یا هر اندامک غشادار دیگر هستند و تمام اجزای آنها از جمله آنزیمها و ریبوزوم‌ها و مادۀ ژنتیک و … در تماس مستقیم با مایع سیتوپلاسم قرار دارند.
جدول1– مقایسۀ یوکاریوت با پروکاریوت
| پروکاریوتها | یوکاریوت‌ها |
| فاقد هسته | دارای هستۀ مشخص و محصور در غشا |
| فاقد اندامکهای محدود به غشا | دارای اندامکهای غشادار و مشخص و دستگاه غشایی درونی |
| اندازه یک سلول پروکاریوت 1 تا 11 میکرومتر است. | اندازۀ متنوعی دارند. |
| دارای یک نوع رنا پلیمراز هستند. | سلولهای یوکاریوتی دارای سه نوع رنا پلیمراز هستند. |
| مادۀ ژنتیکی سلول در ناحیه شبه‌هسته‌ای موسوم به نوکلئوئید متمرکز شده است. مادۀ ژنتیکی سلول پروکاریوتی از لحاظ کمیت 700 مرتبه کمتر از ماده ژنتیکی نوع یوکاریوتی است. | مادۀ ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی عمدتاً در هسته متمرکز است. بخش اندکی نیز درون اندامکهای درون‌یاخته‌ای همچون میتوکندری، کلروپلاست دیده میشود. |
| تاژک سلول پروکاریوتی از جنس پروتئین فالژلین است. | تاژک سلول یوکاریوتی عمدتاً از جنس پروتئین استوانه‌ای‌شکل ریزلوله است. |
| تاژک در حال حرکت، دارای حرکت چرخشی است. | تاژک در حال حرکت، دارای حرکت شلاقی است. |
| فراینده‌ای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را نمی‌توان یافت. | فراینده‌ای آندوسیتوز و اگزوسیتوز را فقط در انواع یوکاریوتی می‌توان یافت. |
| حجم یک سلول پروکاریوتی کم است. | حجم یک سلول یوکاریوتی هزاران بار بزرگ‌تر از نوع پروکاریوتی است. |
| فرمانروی باکتری‌ها شاخص‌ترین نوع پروکاریوتها هستند. | فرمانروه‌ای آغازیان، گیاهان، جانوران و قارچ‌ها در این گروه قرار دارند. |
| دارای معدودی پروتئین (اکثراً آنزیم) است و فاقد هیستون | دارای پروتئینهای متنوع و دارای 4 تا 6 نوع هیستون که به دی‌ان‌ای پیوسته‌اند. |
| فاقد پروتئینهای اکتین یا شبه میوزین | دارای پروتئینهای اکتین یا میوزین است. |
| فاقد ریزلوله | دارای ریزلوله |
| کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین ندارند. | کروموزوم‌های نوکلئوپروتئین دارند. |
| میتوز ندارند. | میتوز و میوز دارند. |
| دارای یک مولکول دی‌ان‌ای حلقوی | ژنوم آنها بیش از یک مولکول دی‌ان‌ای خطی است. |
| ریبوزوم کوچکتر و ساده‌تر | ریبوزوم بزرگ‌تر و پیچیده‌تر حتی در کلروپلاست و میتوکندری |
| هستک ندارند. | یک یا چند هستک دارند. |
| یک نقطه شروع همانندسازی دارند؛ و دوجهتی | همانندسازی در مواضع متعدد یا دارای چندین دوراهی همانندسازی |
| فرایند رونویسی در سلولهای پروکاریوتها کمی ساده‌تر از سلولهای یوکاریوتی است؛ و فاقد اینترون و اگزون (البته در آرکیباکتری‌ها استثناء) | فرایند رونویسی در سلولهای یوکاریوت کمی پیچیده‌تر از سلولهای پروکاریوتی است. دارای اینترون و اگزون |
تست آموزشی
1- همه یاخته‌های طبیعت دارای ………………………. هستند.
الف) ماده ژنتیکی در حال بلوغ و غشاء ب) دیواره و ریبوزوم
ج) غشاء و ریبوزوم د) تولید مثل و دیواره محافظ
پاسخ: گزینۀ ج: پروکاریوتها هم در دستۀ یاخته‌های طبیعت جای دارند.
نکته: همۀ یاخته‌ها ویژگی‌های مشترک دارند؛ مثلاً، همه غشایی دارند که عبور مواد را بین یاخته و محیط اطراف تنظیم میکند.
ویژگی‌های سلول: سلول‌ها دارای اجزای عملکردی به نام اندامک هستند و اندامکها از مولکول و مولکول‌ها از اتم تشکیل شده‌اند. اندامکها معمولاً دارای غشاء هستند، ولی بعضی مثل ریبوزوم (در پروکاریوتها هم دیده میشود) اسکلت سلولی و سانتریول فاقد غشاء است که به آنها اندامک نمی‌گویند.
مقایسۀ سلول جانوری و گیاهی: سه اندامک تاژک، سانتریول و لیزوزوم مختص سلول جانوری و سه اندامک دیوارۀ سلولی، واکوئل مرکزی و کلروپلاست مختص سلول گیاهی است.
اسکلت سلولی: ریزلوله (میکروتوبول) فقط در سلولهای یوکاریوتی وجود دارد مثل مژه و تاژک (به حفظ شکل سلول، حرکت سلولی و انتقال مواد درون سلول کمک میکنند).
هسته: در سلولهای یوکاریوتی مرکز فرماندهی سلولی و محل قرارگرفتن بیشتر ماده ژنتیکی است. اغلب سلول‌ها تک‌هسته‌ای و برخی چندهسته‌ای هستند (سلولهای ماهیچه مخطط = اسکلتی).
هسته؛ شکل، اندازه و کار یاخته را مشخص و فعالیت‌های آن را کنترل میکند. در هسته، دنا قرار دارد. دنا دارای اطلاعات لازم برای تعیین صفات است. هسته پوششی دولایه (غشای داخلی، غشای بیرونی) دارد.
نکته: داخل هسته یک یا چند توده متراکم وجود دارد که هستک نام دارد که از دنا و پروتئین تشکیل شده است.
نکته: کار هستک ساخت ریبوزوم است. اندازۀ هستک متناسب با پروتئینسازی است. هستک بخشی از کروماتین است، پس اندامک محسوب نمی‌شود.
سیتوپلاسم: سیتوپلاسم فاصلۀ بین غشای یاخته و هسته را پُر میکند. سیتوپلاسم از اندامکها و مادۀ زمینه تشکیل شده است. مادۀ زمینه شامل آب و مواد دیگر است. هر یک از اندامکها در سیتوپلاسم کار ویژه‌ای به عهده دارند.
نوکلئوپلاسم: بخشی از سلول که درون هسته قرار دارد را نوکلئوپلاسم گویند.
سیتوزول: مادۀ زمینه سیتوپلاسم را گویند؛ به عبارتی ماده‌ای که اطراف اندامکهای درون سلول را میگیرد (سیتوپلاسم + اندامکها بجز هسته).
شبکه آندوپلاسمی: شبکهای از لولهها و کیسهها که در سراسر سیتوپلاسم گسترش دارند.
اعمال شبکه آندوپلاسمی زبر: دارای رناتن، کار غشاءسازی (فسفولیپید + کلسترول+ پروتئین) که فسفولیپید + کلسترول را از (شبکه آندوپلاسمی صاف) گرفته و غشاء را میسازد. فضای درونی شبکه آندوپلاسمی زبر با فضای بین دو غشای پوشش هسته ارتباط دارد ولی در ساخت پروتئینهای هسته نقش ندارد.
اعمال شبکه آندوپلاسمی صاف: نقش در ساخت لیپیدها – نقش در سمزدایی دارو و مواد سمی در کبد – نقش در ذخیرۀ یون کلسیم – ساخت هورمونهای استروئیدی.
دستگاه گلژی: مجموعه کیسهها روی هم از جنس غشاء است که بیشترین مولکولهای سازندۀ آن را فسفولیپیدها تشکیل میدهند. تعداد آن در سلول به فعالیت ترشحی آن بستگی دارد (ترشحات گلیکوپروتئینی). در بستهبندی مواد و ترشح آنها به خارج از یاخته نقش دارد. در هر سلول از چند عدد تا چند صد عدد. مواد سازنده سلول در آنجا تحت تغییرات شیمیایی نشاندار میشوند. دارای دو سطح است:
1- سطح یا جایگاه پذیرنده یا سیس نزدیک به هسته یا شبکه آندوپلاسمی: وزیکول انتقالی از (شبکۀ آندوپلاسمی زبر ) به این جایگاه میرسد.
2- سطح یا جایگاه صادرکننده یا ترانس (نزدیک به غشای پلاسمایی): وزیکول انتقالی از گلژی از این جایگاه به سمت غشاء پلاسمایی حرکت میکند.
لیزوزوم (کافنده تن): کیسهای است که انواعی از آنزیمها را برای تجزیه مواد در اختیار دارد. محتوی آنزیمهای گوارشی درونسلول (40 نوع) و غشاءدار که باعث میشود دیگر قسمتهای سیتوپلاسم از گزند آنزیمها گوارشی در امان باشند. لیزوزوم فقط در سلول جانوری وجود دارد. شبکۀ آندوپلاسمیک زبر و جسم گلژی لیزوزومها را میسازند.
نکتۀ لیزوزیم: واژۀ لیزوزیم در اصل برای توصیف آنزیمی به کار رفته است که دارای فعالیت لیتیک علیه سلولهای باکتریایی دارد. نقش بارز لیزوزیم خاصیت ضدمیکروبی آن بوده و در واقع یک آنتیبیـوتیک طبیعی است که به تشخیص و از بینبردن بسیاری از بیماریها کمک میکند.
اعمال لیزوزوم:
1) پیوستن به واکوئل غذایی: تجزیه و گوارش مواد درون واکوئل
2) بلع و گوارش اندامکهای پیر و آسیبدیده که از اجزای حاصل آن اندامکهای جدید بازسازی میشوند.
3) در نمو جنینی نقش حیاتی دارد.
واکوئل: کیسههایی از جنس غشاء که شکل و اندازۀ متفاوتی دارند و اعمال متفاوتی را انجام میدهند.
کلروپلاست: اندامکی دو غشایی که در سلولهای گیاهی و جلبکها وجود دارد، این اندامک یک نیروگاه خورشیدی است؛ زیرا فتوسنتز یعنی تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی ذخیره شده در مواد آلی توسط این اندامک صورت میگیرد (ماده آلی و قند ساخته میشود).
نکته: محل انجام فتوسنتز در سیانوباکتریها، غشای سلولی است. کلروفیلها در غشاء تیلاکوئیدها قرار دارند. سلولز در کلروپلاست نداریم.
میتوکندری (راکیزه): دو غشا دارد و کار آن تأمین انرژی برای یاخته است. اغلب سلولهای یوکاریوتی دارای میتوکندری هستند. محل انجام تنفس سلولی است؛ یعنی طی این فرآیند انرژی شیمیایی غذاها را به ATPکارش شکستن قند (قندکافت) و تبدیل آن به انرژی شیمیایی در ایتیپی تبدیل میشود.
نکات میتوکندری:
1- افزایش چینخوردگیهای داخل میتوکندری موجب افزایش تعداد کریستا و آن هم افزایش آنزیمهای ایتیپی آز و در نهایت افزایش تولید انرژی میشود.
2- یکی از شباهتهای میتوکندری و کلروپالست تبدیل انرژی از حالتی به حالت دیگر است.
متابولیسم (دگرگشت) دو نوع است:
1) کاتابولیسم (فروگشت): انرژیزا: مثل تنفس سلولی، هیدرولیز و تشکیل مونومر، تجزیۀ چربیها که تولید انرژی میکند.
2) آنابولیسم (فراگشت): انرژیخواه: مثل فتوسنتز، سنتز آبدهی و تشکیل پلیمر، عملکرد آنزیمها و تولید پروتئینها.
ریبوزوم (رناتن): کار آن ساختن پروتئین است. اندامکی فاقد غشاء که وظیفۀ آن پروتئینسازی (ترجمه) است، ریبوزوم توسط هستک و در داخل هسته ساخته میشود. ریبوزوم از دو بخش، جزء کوچک و جزء بزرگ به وجود آمده که هر کدام بهطور مستقل در داخل هسته ساخته میشوند و بعد از طریق هسته به سیتوپلاسم راه مییابند و در آنجا نیز از هم جدا میشوند و فقط در هنگام پروتئینسازی به یکدیگر متصل شده و ساختار فعال ریبوزوم را بوجود میآورند.
میانک (سانتریول): از یک جفت استوانه عمود بر هم تشکیل شده است و در تقسیم یاختهای نقش دارد.
ریزکیسه (وزیکول): کیسهای است که در جابجایی مواد در یاخته نقش دارد و از جنس غشا است.
تست آموزشی
2- در مورد واحد ساختار و عملکرد بدن انسان چند مورد زیر نادرست است؟
الف) این واحدها به شکل اندام‌های مختلف سازمان یافته‌اند.
ب) محیط زندگی این یاخته‌ها، بهطور دائم، مواد مختلفی را با خون مبادله میکنند.
ج) محیط داخلی از اجتماع مایع بین آنها و خون بوجود آمده است.
د) دیوارۀ آنها، راکیزه‌ها و سایر اندامکها را در بر‌گرفته است.
الف) دو مورد ب) سه مورد ج) هیچ مورد د) یک مورد
پاسخ: گزینۀ الف: مورد الف و د نادرست است.
مایع بین‌یاخته‌ای: فضای بین یاخته‌ها را مایع بین‌یاخته‌ای پر کرده است. این مایع، محیط زندگی یاخته‌هاست. یاخته‌ها مواد لازم (اکسیژن و مواد مغذی) را از این مایع دریافت میکنند و مواد دفعی مانند کربندیاکسید را به آن میدهند تا به کمک خون از بدن دفع شوند. ترکیب مواد در مایع بین‌یاخته‌ای، شبیه خوناب (پلاسما) است و مایع بین‌یاخته‌ای بهطور دائم مواد مختلفی را با خون مبادله میکند.
محیط داخلی: مجموعه مایع بین‌یاخته‌ای بافت‌های بدن را که با خون در تبادل دائم است، محیط داخلی می‌نامند.
نکته: محیط داخلی بدن شامل (خون + سلولهای بدن + مایع میان‌بافتی) است. جایگاه گوارشی غذا خارج از محیط داخلی بدن است.
غشای یاخته:
اطراف یاخته را غشای یاختهای احاطه کرده است. این غشا مرز بین درون‌یاخته و بیرون آن است. مواد گوناگون برای ورود به یاخته و خروج از آن باید از این غشا عبور کنند. غشای یاخته، نفوذپذیری انتخابی یا تراوایی نسبی دارد؛ یعنی فقط برخی از مواد می‌توانند از آن عبور کنند. غشای یاخته از دو لایه مولکولهای فسفولیپید تشکیل شده است که در آن مولکولهای پروتئین و کلسترول قرار دارند. همچنین انواعی از کربوهیدرات‌ها به مولکولهای فسفولیپیدی و پروتئینی متصلاند.
پروتئینهای غشاء:
1) آنهایی که بر سطح خارجی قرار دارند، از نوع پذیرنده بوده، به مولکولهای دیگر متصل و باعث برقراری اتصال فیزیکی میان سلول‌ها و مولکول‌ها میشوند.
2) بسیاری از نوع آنزیمی هستند.
3) برخی به مواد یا اطلاعات اجازه عبور میدهد.
نکته: کربوهیدرات‌ها و لیپیدها هم نقش ساختاری و هم نقش ذخیره انرژی دارند.
نکته: کلسترول هم در سطح خارجی و هم در سطح داخلی غشاء قرار می‌گیرند.
سلولهای گیاهی:
علاوه بر غشاء دارای دیوارۀ سلولی نیز هستند، اما دیوارۀ سلولی نفوذپذیری انتخابی ندارد و هر ماده‌ای میتواند از آن عبور کند. در مبادلات سلولهای گیاهی، غشاء پلاسمایی نقش حیاتی دارد.
بخش لیپیدی غشا:
مولکول‌هایی به نام فسفولیپید و کلسترول دارد. مولکولهای فسفولیپید (بیشترین نوع لیپید موجود) در دولایه قرار گرفته‌اند، موادی که می‌توانند از غشا عبور کنند، از فضای بین مولکولهای لیپیدی (انتشار ساده) می‌گذرند و یا مولکولهای پروتئینی انتشار تسهیل‌شده یا انتقال فعال) به آنها کمک میکنند.
منابع
1- از سری مقالههای موشکافی در زیست
2- جزوۀ تدریسی سهراب کلانتری
3- کتاب خیلی سبز
نویسنده: تیم مشاوره مقدم-سهراب کلانتری