یک سلول سطحی از سازماندهی ماده زنده است، یک بیوسیستم مستقل که ویژگی های اساسی همه موجودات زنده را دارد. بنابراین، می تواند توسعه یابد، تکثیر شود، حرکت کند، سازگار شود و تغییر کند. علاوه بر این، هر سلولی با متابولیسم، ساختار خاص، نظم ساختارها و عملکردها مشخص می شود.
علمی که سلول ها را مطالعه می کند سیتولوژی است. موضوع آن واحدهای ساختاری حیوانات و گیاهان چند سلولی، موجودات تک سلولی - باکتری ها، تک یاخته ها و جلبک ها است که فقط از یک سلول تشکیل شده است.
اگر در مورد سازماندهی کلی واحدهای ساختاری موجودات زنده صحبت کنیم، آنها از یک پوسته و یک هسته با یک هسته تشکیل شده اند. آنها همچنین شامل اندامک های سلولی، سیتوپلاسم هستند. تا به امروز، انواع روش های تحقیق بسیار توسعه یافته است، اما میکروسکوپ جایگاه پیشرو را اشغال می کند، که به شما امکان می دهد ساختار سلول ها را مطالعه کنید و عناصر ساختاری اصلی آن را کشف کنید.
ارگانوئید چیست؟
ارگانوئیدها (به آنها اندامک نیز گفته می شود) عناصر تشکیل دهنده دائمی هر سلولی هستند کهآن را کامل کنید و عملکردهای خاصی را انجام دهید. اینها ساختارهایی هستند که برای ادامه آن حیاتی هستند.
ارگانوئیدها شامل هسته، لیزوزوم ها، شبکه آندوپلاسمی و کمپلکس گلژی، واکوئل ها و وزیکول ها، میتوکندری ها، ریبوزوم ها و مرکز سلولی (سانتروزوم) هستند. این همچنین شامل ساختارهایی است که اسکلت سلولی (ریز لوله‌ها و ریز رشته‌ها)، ملانوزوم‌ها را تشکیل می‌دهند. به طور جداگانه، لازم است اندامک های حرکت را جدا کنید. اینها مژک، تاژک، میوفیبریل و شبه پا هستند.
همه این ساختارها به هم پیوسته اند و فعالیت هماهنگ سلول ها را تضمین می کنند. به همین دلیل است که این سؤال مطرح می شود: "ارگانوئید چیست؟" - می توانید پاسخ دهید که این جزئی است که می تواند با اندام یک ارگانیسم چند سلولی برابر باشد.
طبقه بندی اندامک ها
سلول ها از نظر اندازه و شکل و همچنین عملکردشان متفاوت هستند، اما در عین حال ساختار شیمیایی مشابه و یک اصل سازماندهی واحد دارند. در عین حال، این سوال که ارگانوئید چیست و چه ساختارهایی دارد کاملاً قابل بحث است. برای مثال، گاهی اوقات لیزوزوم ها یا واکوئل ها به عنوان اندامک های سلولی طبقه بندی نمی شوند.
اگر در مورد طبقه بندی این اجزای سلولی صحبت کنیم، اندامک های غیر غشایی و غشایی متمایز می شوند. غیر غشایی - این مرکز سلول و ریبوزوم است. اندامکهای حرکتی (ریز لوله‌ها و ریز رشته‌ها) نیز فاقد غشا هستند.
ساختار اندامک های غشایی بر اساس وجود یک غشای بیولوژیکی است. اندامک های تک غشایی و دو غشایی پوسته ای با ساختار واحد دارند که ازدو لایه فسفولیپیدها و مولکول های پروتئین. سیتوپلاسم را از محیط خارجی جدا می کند و به سلول کمک می کند شکل خود را حفظ کند. شایان ذکر است که علاوه بر غشاء، در سلول های گیاهی یک غشای سلولزی بیرونی نیز وجود دارد که به آن دیواره سلولی می گویند. این یک عملکرد پشتیبانی را انجام می دهد.
اندامک های غشایی شامل EPS، لیزوزوم ها و میتوکندری ها، و همچنین لیزوزوم ها و پلاستیدها هستند. غشاهای آنها فقط در مجموعه پروتئین ها می تواند متفاوت باشد.
اگر در مورد توانایی عملکردی اندامک ها صحبت کنیم، برخی از آنها قادر به سنتز مواد خاصی هستند. بنابراین، اندامک های مهم سنتز میتوکندری هستند که در آن ATP تشکیل می شود. ریبوزوم ها، پلاستیدها (کلروپلاست) و شبکه آندوپلاسمی خشن مسئول سنتز پروتئین ها هستند، ER صاف مسئول سنتز لیپیدها و کربوهیدرات ها است.
بیایید ساختار و عملکرد اندامک ها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.
هسته
این اندامک بسیار مهم است زیرا وقتی برداشته می شود، سلول ها از کار می افتند و می میرند.
هسته دارای غشای دوتایی است که منافذ زیادی در آن وجود دارد. با کمک آنها، ارتباط نزدیکی با شبکه آندوپلاسمی و سیتوپلاسم دارد. این اندامک حاوی کروماتین - کروموزوم است که مجموعه ای از پروتئین ها و DNA هستند. با توجه به این، می توان گفت که این هسته است که اندامک است که مسئول حفظ بخش عمده ای از ژنوم است.
قسمت مایع هسته، کاریوپلاسم نامیده می شود. این شامل محصولات فعالیت حیاتی ساختارهای هسته است. متراکم ترین ناحیه، هسته است که ریبوزوم ها، پروتئین های پیچیده وRNA، و همچنین پتاسیم، منیزیم، روی، آهن و فسفات کلسیم. هسته قبل از تقسیم سلولی ناپدید می شود و در آخرین مراحل این فرآیند دوباره تشکیل می شود.
شبکه آندوپلاسمی (شبکه)
EPS یک اندامک تک غشایی است. نیمی از حجم سلول را اشغال می کند و شامل لوله ها و مخازن است که به یکدیگر و همچنین به غشای سیتوپلاسمی و پوسته خارجی هسته متصل هستند. غشای این ارگانوئید ساختاری مشابه پلاسمالما دارد. این ساختار یکپارچه است و به داخل سیتوپلاسم باز نمی شود.
شبکه آندوپلاسمی صاف و دانه ای (زمخت) است. ریبوزوم ها در پوسته داخلی ER دانه ای قرار دارند که در آن سنتز پروتئین انجام می شود. هیچ ریبوزوم روی سطح شبکه آندوپلاسمی صاف وجود ندارد، اما سنتز کربوهیدرات و چربی در اینجا انجام می شود.
همه موادی که در شبکه آندوپلاسمی تشکیل می شوند از طریق سیستم لوله ها و لوله ها به مقصد منتقل می شوند و در آنجا جمع می شوند و متعاقباً در فرآیندهای مختلف بیوشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند.
با توجه به توانایی سنتز EPS، شبکه خشن در سلول هایی قرار دارد که وظیفه اصلی آنها تشکیل پروتئین است و شبکه صاف در سلول هایی قرار دارد که کربوهیدرات ها و چربی ها را سنتز می کنند. علاوه بر این، یون‌های کلسیم در شبکه صاف تجمع می‌یابند که برای عملکرد طبیعی سلولها یا کل بدن ضروری هستند.
همچنین باید توجه داشت که ER محل تشکیل دستگاه گلژی است.
لیزوزوم ها، وظایف آنها
لیزوزوم ها اندامک های سلولی هستند،که توسط کیسه های گرد شکل تک غشایی با آنزیم های هیدرولیتیک و گوارشی (پروتئازها، لیپازها و نوکلئازها) نشان داده می شوند. محتوای لیزوزوم ها با یک محیط اسیدی مشخص می شود. غشاهای این سازندها آنها را از سیتوپلاسم جدا می کند و از تخریب سایر اجزای ساختاری سلول ها جلوگیری می کند. هنگامی که آنزیم های لیزوزوم در سیتوپلاسم آزاد می شوند، سلول خود تخریب می شود - اتولیز.
لازم به ذکر است که آنزیم ها در درجه اول بر روی یک شبکه آندوپلاسمی خشن سنتز می شوند و پس از آن به دستگاه گلژی منتقل می شوند. در اینجا آنها دستخوش تغییر می شوند، در وزیکول های غشایی بسته می شوند و شروع به جدا شدن می کنند و به اجزای مستقل سلول تبدیل می شوند - لیزوزوم ها که اولیه و ثانویه هستند.
لیزوزوم های اولیه ساختارهایی هستند که از دستگاه گلژی جدا می شوند، در حالی که ثانویه (واکوئل های گوارشی) آنهایی هستند که در نتیجه ادغام لیزوزوم های اولیه و واکوئل های درون سلولی ایجاد می شوند.
با توجه به این ساختار و سازمان، می توانیم عملکردهای اصلی لیزوزوم ها را تشخیص دهیم:
- هضم مواد مختلف در داخل سلول؛
- تخریب ساختارهای سلولی که لازم نیست؛
- مشارکت در فرآیندهای سازماندهی مجدد سلول.
واکوئل
واکوئل ها اندامک های کروی تک غشایی هستند که مخزن آب و ترکیبات آلی و معدنی محلول در آن هستند. دستگاه گلژی و EPS در شکل گیری این ساختارها نقش دارند.
در واکوئل های سلولی حیوانیمقدار کمی. آنها کوچک هستند و بیش از 5٪ از حجم را اشغال نمی کنند. نقش اصلی آنها تضمین انتقال مواد در سراسر سلول است.
واکوئل های یک سلول گیاهی بزرگ هستند و تا ۹۰ درصد حجم را اشغال می کنند. در یک سلول بالغ، تنها یک واکوئل وجود دارد که موقعیت مرکزی را اشغال می کند. غشای آن تونوپلاست و محتویات آن شیره سلولی نامیده می شود. عملکرد اصلی واکوئل های گیاهی اطمینان از کشش غشای سلولی، تجمع ترکیبات مختلف و مواد زائد سلول است. علاوه بر این، این اندامک های سلولی گیاهی آب مورد نیاز برای فرآیند فتوسنتز را تامین می کنند.
اگر در مورد ترکیب شیره سلولی صحبت کنیم، آنگاه شامل مواد زیر می شود:
- ذخیره - اسیدهای آلی، کربوهیدرات ها و پروتئین ها، اسیدهای آمینه مجزا؛
- ترکیباتی که در طول زندگی سلول ها تشکیل می شوند و در آنها تجمع می یابند (آلکالوئیدها، تانن ها و فنل ها)؛
- فیتونسیدها و فیتوهورمون ها؛
- رنگدانه ها که به دلیل آن میوه ها، ریشه ها و گلبرگ های گل به رنگ مربوطه رنگ می شوند.
مجتمع گلگی
ساختار ارگانوئیدها به نام "دستگاه گلژی" بسیار ساده است. در سلول های گیاهی، آنها مانند اجسام جداگانه با یک غشاء به نظر می رسند؛ در سلول های حیوانی، آنها توسط مخازن، لوله ها و مثانه ها نشان داده می شوند. واحد ساختاری مجموعه گلژی دیکتوزوم است که با پشته ای از 4-6 "مخزن" و وزیکول های کوچکی که از آنها جدا شده و یک سیستم حمل و نقل درون سلولی هستند نشان داده می شود و همچنین می تواند به عنوان منبع لیزوزوم ها عمل کند. تعداد دیکتوزوم ها می تواند از یک تا چند متفاوت باشدصدها.
مجموعه گلژی معمولاً در نزدیکی هسته قرار دارد. در سلول های حیوانی - نزدیک مرکز سلول. وظایف اصلی این اندامک ها به شرح زیر است:
ترشح و تجمع پروتئین ها، لیپیدها و ساکاریدها؛
لازم به ذکر است که ER، لیزوزوم ها، واکوئل ها و دستگاه گلژی با هم یک سیستم لوله ای-واکولی تشکیل می دهند که سلول را به بخش های جداگانه با عملکردهای مربوطه تقسیم می کند. علاوه بر این، این سیستم تجدید مداوم غشاها را تضمین می کند.
میتوکندری ایستگاه های انرژی سلول هستند
میتوکندری اندامک های دو غشایی میله ای شکل، کروی یا رشته ای هستند که ATP را سنتز می کنند. آنها یک سطح بیرونی صاف و یک غشای داخلی با چین های متعدد به نام cristae دارند. لازم به ذکر است که تعداد کریستاها در میتوکندری ممکن است بسته به انرژی مورد نیاز سلول متفاوت باشد. روی غشای داخلی است که کمپلکس های آنزیمی متعددی که آدنوزین تری فسفات را سنتز می کنند متمرکز می شوند. در اینجا انرژی پیوندهای شیمیایی به پیوندهای ماکرو ارژیک ATP تبدیل می شود. علاوه بر این، میتوکندری ها اسیدهای چرب و کربوهیدرات ها را با آزاد شدن انرژی می شکنند که انباشته شده و برای رشد و سنتز استفاده می شود.
محیط داخلی این اندامک ها ماتریکس نامیده می شود. او استحاوی DNA و RNA دایره ای، ریبوزوم های کوچک است. جالب اینجاست که میتوکندری ها اندامک های نیمه مستقلی هستند، زیرا به عملکرد سلول بستگی دارند، اما در عین حال می توانند استقلال خاصی را حفظ کنند. بنابراین، آنها قادر به سنتز پروتئین ها و آنزیم های خود و همچنین تولید مثل به تنهایی هستند.
اعتقاد بر این است که میتوکندری زمانی به وجود آمد که موجودات پروکاریوتی هوازی وارد سلول میزبان شدند که منجر به تشکیل یک مجتمع همزیستی خاص شد. بنابراین، DNA میتوکندری ساختاری مشابه DNA باکتری‌های امروزی دارد و سنتز پروتئین هم در میتوکندری و هم در باکتری‌ها توسط آنتی‌بیوتیک‌های مشابه مهار می‌شود.
پلاستیدها - اندامک های سلول گیاهی
پلاستیدها اندامکهای نسبتاً بزرگی هستند. آنها فقط در سلول های گیاهی وجود دارند و از پیش سازها - پروپلاستیدها، حاوی DNA تشکیل می شوند. این اندامک ها نقش مهمی در متابولیسم دارند و توسط یک غشای دوگانه از سیتوپلاسم جدا می شوند. علاوه بر این، آنها می توانند یک سیستم منظم از غشاهای داخلی تشکیل دهند.
پلاستیدها سه نوع هستند:
- کلروپلاست ها پرشمارترین پلاستیدهایی هستند که مسئول فتوسنتز هستند و ترکیبات آلی و اکسیژن آزاد تولید می کنند. این ساختارها ساختار پیچیده ای دارند و قادرند در سیتوپلاسم به سمت منبع نور حرکت کنند. ماده اصلی موجود در کلروپلاست ها کلروفیل است که گیاهان می توانند با استفاده از آن از انرژی خورشید استفاده کنند. لازم به ذکر است که کلروپلاست ها مانند میتوکندری ها ساختارهای نیمه مستقلی هستند، زیرا قادر بهتقسیم مستقل و سنتز پروتئین های خود.
- لوکوپلاست ها پلاستیدهای بی رنگی هستند که در معرض نور به کلروپلاست تبدیل می شوند. این اجزای سلولی حاوی آنزیم هستند. با کمک آنها، گلوکز تبدیل شده و به شکل دانه های نشاسته انباشته می شود. در برخی از گیاهان، این پلاستیدها قادر به تجمع لیپیدها یا پروتئین ها به شکل کریستال ها و اجسام بی شکل هستند. بیشترین تعداد لوکوپلاست در سلول های اندام های زیرزمینی گیاهان متمرکز است.
- کروموپلاست ها مشتقاتی از دو نوع دیگر پلاستید هستند. آنها کاروتنوئیدها (در طول تخریب کلروفیل) را تشکیل می دهند که قرمز، زرد یا نارنجی هستند. کروموپلاست ها مرحله نهایی تبدیل پلاستید هستند. بیشتر آنها در میوه ها، گلبرگ ها و برگ های پاییزی هستند.
ریبوزوم
اندامک به نام ریبوزوم چیست؟ ریبوزوم ها اندامک های غیر غشایی نامیده می شوند که از دو قطعه (زیر واحدهای کوچک و بزرگ) تشکیل شده اند. قطر آنها حدود 20 نانومتر است. آنها در هر نوع سلولی یافت می شوند. این اندامک های سلول های حیوانی و گیاهی، باکتری ها هستند. این ساختارها در هسته تشکیل می شوند و پس از آن وارد سیتوپلاسم می شوند و در آنجا آزادانه قرار می گیرند یا به EPS متصل می شوند. بسته به ویژگی های سنتز، ریبوزوم ها به تنهایی عمل می کنند یا به کمپلکس هایی ترکیب می شوند تا پلی ریبوزوم ها را تشکیل دهند. در این مورد، این اندامک های غیر غشایی توسط یک مولکول RNA پیام رسان متصل می شوند.
ریبوزوم حاوی 4 مولکول rRNA است که چارچوب آن را تشکیل می دهند و همچنین پروتئین های مختلف.وظیفه اصلی این ارگانوئید مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی است که اولین گام در سنتز پروتئین است. پروتئین هایی که توسط ریبوزوم های شبکه آندوپلاسمی تشکیل می شوند می توانند توسط کل ارگانیسم استفاده شوند. پروتئین ها برای نیازهای یک سلول جداگانه توسط ریبوزوم ها که در سیتوپلاسم قرار دارند سنتز می شوند. لازم به ذکر است که ریبوزوم ها در میتوکندری و پلاستیدها نیز یافت می شوند.
اسکلت سلولی
اسکلت سلولی توسط میکروتوبول ها و ریز رشته ها تشکیل می شود. میکروتوبول ها سازندهای استوانه ای با قطر 24 نانومتر هستند. طول آنها 100 میکرومتر-1 میلی متر است. جزء اصلی پروتئینی به نام توبولین است. قادر به انقباض نیست و می تواند توسط کلشی سین از بین برود. میکروتوبول ها در هیالوپلاسم قرار دارند و وظایف زیر را انجام می دهند:
- یک قاب الاستیک، اما در عین حال قوی از قفس ایجاد کنید، که به آن اجازه می دهد شکل خود را حفظ کند؛
- در فرآیند توزیع کروموزوم های سلولی شرکت کنید؛
- تامین حرکت اندامک ها؛
- موجود در مرکز سلول و همچنین در تاژک ها و مژک ها.
میکروفیلامنت ها رشته هایی هستند که در زیر غشای پلاسمایی قرار دارند و از پروتئین اکتین یا میوزین تشکیل شده اند. آنها می توانند منقبض شوند و منجر به حرکت سیتوپلاسم یا بیرون زدگی غشای سلولی شوند. علاوه بر این، این اجزا در ایجاد انقباض در طول تقسیم سلولی نقش دارند.
مرکز سلولی (سانتروزوم)
این اندامک از ۲ سانتریول و یک مرکزکره تشکیل شده است.سانتریول استوانه ای. دیواره های آن توسط سه میکرولوله تشکیل شده است که از طریق اتصالات عرضی با یکدیگر ادغام می شوند. سانتریول ها به صورت جفت در زوایای قائم به یکدیگر قرار گرفته اند. لازم به ذکر است که سلول های گیاهان عالی فاقد این اندامک ها هستند.
نقش اصلی مرکز سلولی اطمینان از توزیع یکنواخت کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی است. همچنین مرکز سازماندهی اسکلت سلولی است.
ارگانلهای حرکت
اندامک های حرکتی شامل مژک ها و همچنین تاژک ها هستند. اینها رشدهای ریز به شکل مو هستند. تاژک حاوی 20 میکروتوبول است. قاعده آن در سیتوپلاسم قرار دارد و به آن جسم بازال می گویند. طول تاژک 100 میکرومتر یا بیشتر است. تاژک هایی که تنها 10 تا 20 میکرون اندازه دارند مژک نامیده می شوند. هنگامی که میکروتوبول ها می لغزند، مژک ها و تاژک ها قادر به نوسان هستند و باعث حرکت خود سلول می شوند. سیتوپلاسم ممکن است حاوی فیبریل های انقباضی به نام میوفیبریل باشد - اینها اندامک های یک سلول حیوانی هستند. میوفیبریل ها، به عنوان یک قاعده، در میوسیت ها - سلول های بافت عضلانی، و همچنین در سلول های قلب قرار دارند. آنها از الیاف کوچکتر (پرتوفیبریل) تشکیل شده اند.
لازم به ذکر است که دسته های میوفیبریل از الیاف تیره تشکیل شده اند - این ها دیسک های ناهمسانگرد و همچنین مناطق روشن هستند - این ها دیسک های همسانگرد هستند. واحد ساختاری میوفیبریل سارکومر است. این ناحیه بین دیسک ناهمسانگرد و ایزوتروپ است که دارای رشته های اکتین و میوزین است. هنگامی که آنها می لغزند، سارکومر منقبض می شود که منجر به حرکت کل فیبر عضلانی می شود. دراین از انرژی ATP و یون های کلسیم استفاده می کند.
تک یاخته ها و اسپرم های حیوانات با کمک تاژک ها حرکت می کنند. مژه‌ها اندام حرکتی مژک‌ها-کفش‌ها هستند. در حیوانات و انسان ها راه های هوایی را می پوشانند و به خلاص شدن از شر ذرات جامد کوچک مانند گرد و غبار کمک می کنند. علاوه بر این، شبه‌پایانی نیز وجود دارند که حرکت آمیبوئید را فراهم می‌کنند و عناصر بسیاری از سلولهای تک سلولی و حیوانی (به عنوان مثال، لکوسیت‌ها) هستند.
بیشتر گیاهان نمی توانند در فضا حرکت کنند. حرکات آنها رشد، حرکت برگ و تغییر در جریان سیتوپلاسم سلولها است.
نتیجه گیری
علی رغم همه تنوع سلول ها، همه آنها ساختار و سازماندهی مشابهی دارند. ساختار و عملکرد اندامک‌ها با ویژگی‌های یکسان مشخص می‌شوند و عملکرد طبیعی هر سلول و کل ارگانیسم را تضمین می‌کنند.
این الگو را می توان به صورت زیر بیان کرد.
جدول "ارگانوئیدهای سلولهای یوکاریوتی"
ارگانوئید |
سلول گیاهی |
قفس حیوانات |
عملکردهای اصلی |
| هسته | است | است | ذخیره DNA، رونویسی RNA و سنتز پروتئین |
| شبکه آندوپلاسمی | است | است | سنتز پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها، تجمع یون های کلسیم، تشکیل کمپلکس گلژی |
| میتوکندری | است | است | سنتز ATP، آنزیم ها و پروتئین های خود |
| پلاستید | است | نه | مشارکت در فتوسنتز، تجمع نشاسته، لیپیدها، پروتئین ها، کاروتنوئیدها |
| ریبوزوم | است | است | جمع آوری زنجیره پلی پپتیدی (سنتز پروتئین) |
| ریز لوله‌ها و ریز رشته‌ها | است | است | به سلول اجازه می دهد شکل خاصی را حفظ کند، بخشی جدایی ناپذیر از مرکز سلول، مژک ها و تاژک ها هستند، حرکت اندامک ها را فراهم می کنند |
| لیزوزوم | است | است | هضم مواد داخل سلول، تخریب ساختارهای غیر ضروری آن، مشارکت در سازماندهی مجدد سلول، باعث اتولیز می شود |
| واکوئل مرکزی بزرگ | است | نه | ایجاد کشش در غشای سلولی، تجمع مواد مغذی و مواد زائد سلول، فیتونسیدها و فیتوهورمون‌ها و همچنین رنگدانه‌ها، مخزن آب است |
| مجتمع گلگی | است | است | پروتئین ها، لیپیدها و کربوهیدرات ها را ترشح و جمع می کند، مواد مغذی وارد شده به سلول را اصلاح می کند.مسئول تشکیل لیزوزوم |
| مرکز سلول | وجود دارد، به جز گیاهان عالی | است | مرکز سازماندهی اسکلت سلولی است، واگرایی یکنواخت کروموزوم ها را در طول تقسیم سلولی تضمین می کند. |
| میوفیبریل | نه | است | اطمینان از انقباض عضلانی |
اگر نتیجه گیری کنیم، می توانیم بگوییم که تفاوت های جزئی بین سلول حیوانی و گیاهی وجود دارد. در عین حال، ویژگی های عملکردی و ساختار اندامک ها (جدول بالا این را تایید می کند) دارای یک اصل کلی سازماندهی است. سلول به عنوان یک سیستم هماهنگ و یکپارچه عمل می کند. در عین حال، عملکرد اندامک‌ها به هم مرتبط هستند و هدف آنها عملکرد بهینه و حفظ فعالیت حیاتی سلول است.
