در بخش اول این گفتار در مورد سلولها و اجزای تشکیلدهنده آنها حرف میزنیم.
سلولها
سلول واحد عملکرد و ساختار در جانداران است. در شکل بالا ما بخشهای مختلف یک سلول جانوری را میبینیم. این سلول از سه بخش هسته، سیتوپلاسم و غشا تشکیل شده است.
هسته
هسته شکل اندازه و کار سلول را مشخص و فعالیتهای آن را کنترل میکند. در هسته دنا قرار دارد. دنا دارای اطلاعات لازم برای تعیین صفات است. هسته پوششی دو لایه دارد. در این پوشش منافذی وجود دارند که از طریق آنها ارتباط بین هسته و سیتوپلاسم برقرار میشود.
چند نکته در مورد هسته
ساختاری کروی شکل در هسته وجود دارد که هستک نام دارد. هستک در ساختن رناتن نقش دارد.
هسته مانند میتوکندری دو غشا دارد.
هسته توسط شبکه آندوپلاسمی زبر احاطه شده است.
سیتوپلاسم
به قول کتاب درسی، سیتوپلاسم چیزیست که فضای بین غشای سلول و هسته را پر میکند. سیتوپلاسم از دو بخش ماده زمینهای و اندامکها تشکیل شده است.
ماده زمینهای
شامل آب و مواد دیگر است. در واقع ماده زمینهای مایع روان درون سیتوپلاسم است که اندامک ندارد.
اندامکها
سلول از اندامکهای مختلف تشکیل شده است. این اندامکها به شکلهای زیر دیده میشوند:
۱-بدون غشا
۲-با یک غشا
۳-با دو غشا
انواع اندامکها
اندامکهای بدون غشا
سانتریول = اندامکی بدون غشاست که به صورت دو استوانه عمود بر هم دیده میشود. این اندامک در تقسیم سلولی نقش دارد.
رناتن = کار رناتن ساخت پروتئین است. با کار رناتن در سال دوازدهم بیشتر آشنا میشویم.
در پروکاریوتها صرفا اندامکهای بدون غشا مانند رناتن دیده میشود.
اندامکهای با یک غشا
شبکه آندوپلاسمی زبر = شبکه آندوپلاسمی زبر متشکل از کیسهها و دارای رناتن است. کار شبکه آندوپلاسمی زبر ساخت پروتئين است. این شبکه گستردهتر است و با غشای هسته در تماس است.
شبکه آندوپلاسمی صاف = شبکهای از لولههاست و رناتن ندارد. درواقع کار این شبکه ساختن لیپید است. مثلا فسفولیپید غشایی توسط این اندامک ساخته میشود. این اندامک از هسته دورتر و به غشای سلول نزدیکتر است.
مقایسه شبکه آندوپلاسمی صاف و زبر
| شبکه آندوپلاسمی زبر | شبکه آندوپلاسمی صاف |
| تک غشایی هستند. | تک غشایی هستند. |
| شبکهای از کیسههای غشایی به هم متصل هستند. | شبکهای از لولههای غشایی به هم متصل هستند. |
| در تولید پروتئين نقش دارند. | در تولید لیپیدها نقش دارند. |
| رناتنها به آنها چسبیدهاند. | فاقد رناتن است. |
دستگاه گلژی = از کیسههایی تشکیل شده که روی هم قرار میگیرند و به هم اتصال ندارند. دستگاه گلژی در بستهبندی مواد و ترشح آنها به خارج از سلول نقش دارد.
لیزوزوم = کیسهای ست که انواعی از آنزیمها برای تجزیه مواد را دارد.
چند نکته در مورد لیزوزوم
لیزوزوم در گیاهان وجود ندارد.
هر جانداری که لیزوزوم دارد لزوما یک جانور نیست. مثلا پاراسمی یک آغازی دارای لیزوزوم است.
وزیکول = این کیسه در جابهجایی مواد در سلول نقش دارد.
اندامکهای با دو غشا
میتوکندری = دو غشا دارد و کار آن تامین انرژی برای سلول است.
پاسخ مبهم به یک تناقض: آیا هسته اندامک است؟
از نظر علمی، هسته اندامک است. سوال اینجاست که نظر کتاب درسی چیست، چون مبنای ما برای آزمونهای مدرسه و کنکور کتاب درسیست.
به نظر میرسد که کتاب درسی هسته را اندامک نمیداند. دو دلیل برای این موضوع وجود دارد:
۱-کتاب درسی سلول را متشکل از غشا، هسته و سیتوپلاسم میداند و سپس توضیح میدهد که سیتوپلاسم از یک سری اندامک تشکیل شده است. این میتواند به این معنی باشد که هسته جزئی از اندامکها نیست.
۲-وقتی کتاب در صفحه یازده انواع اندامکها را معرفی میکند اشارهای به هسته نمیکند.
تکلیف ما چیست؟
در غالب تستها هسته جزئی از اندامکهای سلولی محسوب نمیشود (نقل به مضمون). اما ممکن است تستهایی باشد که بخواهند از دیدگاه علمی استفاده کنند و در آنها هسته نوعی اندامک سلولی در نظر گرفته شود.
شما هم بهتر است هر دو مورد را در نظر داشته باشید. با اینکه این حرف، حرف مسخرهایست، چاره دیگری وجود ندارد.
غشا
این ساختار اطراف سلول را احاطه میکند و مرز بین بیرون و درون سلول است. در مورد غشا ما ابتدا ساختار غشا را بررسی میکنیم و سپس به سراغ روشهای عبور مواد از غشا میرویم.
بخش لیپید غشا
فسفولیپید: غشای سلول از دو لایه فسفولیپیدی تشکیل شده است. این فسفولیپیدها روبهروی هم قرار میگیرند و بخش اعظم غشا را میسازد.
یک مفهوم جدید: آبدوست و آبگریز بودن
فسفولیپیدها یک سر آبدوست و یک دم آبگریز دارند. سر این مولکول که در کتاب درسی به صورت دایره نشان داده شده است آب دوست، و دم آن که به صورت چند خط منحنی نشان داده شده آبگریز است.
اگر به ساختار دو لایهای فسفولیپیدها در غشا نگاه کنید، دمهای آبگریز آنها به سمت هم قرار دارند و سرهای آبدوست آنها از هم دور هستند.
کلسترول: کلسترول در هر دو لایه غشای سلول جانوری دیده میشود. کلسترولها روبهروی فسفولیپیدها قرار میگیرند. در سلول گیاهی کلسترول وجود ندارد.
پخش پروتئینی غشا
به طور کلی در غشا دو مدل پروتئین دیده میشود:
پروتئينهای سطحی، که در سطح داخلی و خارجی غشا دیده میشود.
پروتئينهای سراسری، که تمام عرض غشا را رد میکنند. این پروتئینها ممکن است توانایی عبور مواد را داشته باشند یا نداشته باشند. پروتئینهای با توانایی عبور مواد دو دسته هستند: کانالها و پمپها که جلوتر با آنها آشنا میشویم.
بخش کربوهیدراتی غشا
کربوهیدراتها در لایه بیرونی غشا قرار میگیرند.
کربوهیدراتها یا به فسفولیپیدها متصل هستند و یا به پروتئینها.
کربوهیدراتها هم به پروتئينهای سراسری و هم به پروتئينهای سطحی متصل میشوند.
دقت کنید چون کربوهیدراتها در لایه درونی غشا حضور ندارند پس به پروتئينهای سطحی داخل غشا متصل نیستند.
خودآزمایی ۱
به سوالات زیر به صورت بله و خیر پاسخ دهید و سپس پاسخنامه را بررسی کنید.
الف. انتقال مواد در عرض غشا از طریق هر پروتئين سراسری مستقر در آن انجام میشود.
پاسخ سوال الف
نادرست. بعضی از پروتئينهای سراسری در عرض غشا فاقد منفذ هستند و در عبور مواد نقشی ندارند.
ب. نوعی لیپید که در ساخت انواعی از هورمونها شرکت میکند به کربوهیدرات غشای سلول متصل نمیشود.
پاسخ سوال ب
درست. کلسترول نوعی لیپید است که در ساخت انواعی از هورمونها شرکت میکند. این نوع مولکول به کربوهیدرات غشا متصل نمیشود.
پ. در یک سلول جانوری شبکه آندوپلاسمیای که واجد رناتن است، نسبت به دیگر شبکه آندوپلاسمی از هسته سلول دورتر است.
پاسخ سوال پ
نادرست. شبکه آندوپلاسمی واجد رناتن همان شبکه آندوپلاسمی زبر است که در نزدیکی هسته قرار دارد، در حالی که شبکه آندوپلاسمی صاف از هسته دورتر است.
ت. مولکولهایی در غشای سلول که منشعب هستند و با دیگر مولکولها اتصال دارند، جز گروهی از مولکولهای زیستی محسوب میشوند که میتوانند در خود انرژی ذخیره کنند.
پاسخ سوال ت
درست. کربوهیدراتها در غشای سلول منشعب هستند و با دیگر مولکولها اتصال دارند. این گروه میتوانند در خود انرژی ذخیره کنند.
ورود مواد به سلول و خروج از آن
سلول برای ورود مواد به سلول یا خارج شدن از آن از روشهای مختلفی استفاده میکند. قبل از اینکه درباره انواع روشهای عبور مواد از غشا صحبت کنیم، بهتر است مطلب زیر را بخوانید. ما برای توضیح انواع روشها به مفاهیم زیر نیاز خواهیم داشت.
مفاهیمی که برای دستهبندی روشهای عبور مواد از غشا باید بدانیم!
تراوایی نسبی:
هر مولکولی نمیتواند از غشای سلول عبور کند، این یعنی غشا تراوایی نسبی دارد. درواقع غشای سلول به بعضی مواد اجازه عبور میدهد و به بعضی دیگر اجازه عبور نمیدهد.
شیب غلظت:
وقتی یک مولکول در سمتی از غشا بیشتر از سمت دیگر باشد شیب غلظت برقرار میشود و مولکول تمایل دارد از سمتی به سمت دیگر برود. مثلا اگر تراکم سدیم در خارج از سلول بیشتر داخل آن باشد، سدیم تمایل دارد که وارد سلول شود.
انرژی زیستی:
سلول انرژی لازم برای انجام کارهایش را از مولکولهایی مثل ATP تامین میکند. وقتی ما عبور مواد از سلول را بررسی میکنیم، برخی روشهای عبور همراه با مصرف ATP هستند و برخی روشها نه.
با دانستن سه مفهوم بالا حالا میتوانیم روشهای انتقال مواد را بررسی کنیم.
انتشار ساده
جریان مولکولها از جای پر غلظت به جای کم غلظت انتشار نام دارد. نتیجه انتشار یکسان شدن غلظت آن در محیط است.
در انتشار ساده مولکولها به دلیل انرژی جنبشی جابهجا میشوند بنابراین سلول در این انتقال انرژی مصرف نمیکند. به زبان دیگر در این نوع انتقال انرژی زیستی مصرف نمیشود.
اکسیژن و کربندیاکسید با این روش از غشا عبور میکنند.
انتشار تسهیل شده
در این روش مولکولها در جهت شیب غلظت و از طریق پروتئينها از غشای سلولی عبور میکنند. این روش نیز نوعی انتشار است و در آن سلول انرژی مصرف نمیکند.
اسمز
به انتشار از غشایی با تراوایی نسبی اسمز میگویند.
در اسمز آب از جایی با غلظت کمتر به جای با غلظت بیشتر میرود. اگر در سلول فشار اسمزی به نسبت مایع بین سلولی زیاد باشد آب وارد سلول میشود. برعکس این موضوع نیز ممکن است. اگر فشار اسمزی در مایع بین سلولی بیشتر از سلول باشد آب از سلول به سمت مایع سلولی حرکت میکند.
فشار کامل برای توقف کامل اسمز فشار اسمزی محلول نام دارد.
آیا ممکن است ورود آب توسط اسمز به ترکیدن سلولهای ما منجر شود؟ خیر. فشار مایع بین سلولی مشابه فشار درون سلولهاست و خطر ترکیدن سلولها را تهدید نمیکند.
در روشهای دیگر انتقال مواد، سلول انرژی مصرف میکند. انتقال فعال، درونبری و برونرانی از این روشهای انتقال هستند.
انتقال فعال
در این فرایند پروتئینها با صرف انرژی مواد را برخلاف شیب غلظت عبور میدهد. این انرژی میتواند از مولکولهایی مانند ATP به دست بیاید.
در انتقال فعال شکل فضایی پروتئين تغییر میکند.
درونبری و برونرانی
برخی سلولها میتوانند ذرات بزرگ را با فرایندی به نام درونبری جذب کند.
خروج ذرههای بزرگ از سلول توسط برونرانی انجام میشود.
این فرایند با تشکیل ریزکیسههای غشایی همراه است. انرژی این انتقال از ATP به دست میآید.
در درونبری و برونرانی مواد ممکن است برخلاف شیب غلظت یا در جهت شیب غلظت عبور کند. به زبان دیگر درونبری و برونرانی مستقل از شیب غلظت عمل میکنند.
نکاتی در مورد درونبری و برونرانی
در هر دو فرایند درونبری و برونرانی در اطراف سلول یک کیسه غشایی وجود دارد.
غشای این ریزکیسه هم مانند غشای سلول دو لایه دارد با یک تفاوت:
ساختار لایه داخلی غشای این کیسه همانند ساختار لایه خارجی غشای سلول است. این یعنی محتویات این کیسه در تماس با کربوهیدراتهای غشایی هستند.
انواع بافتهای جانوری
بافتهای جانوری در چهار نوع پوششی، پیوندی، ماهیچهای و عصبی دیده میشوند که کمی در مورد آنها صحبت میکنیم. بعدا بیشتر در مورد این بافتها میخوانیم و اطلاعات ما کاملتر میشود.
در بافت شناسی چند چیز برای ما مهم است. شکل سلولها، مایع بین سلولی، شکل هسته و جایگاه آن و…
درواقع ما در این درس و درسهای جلوتر تلاش میکنیم که این موارد را برای بافتهای مختلف و در اندامهای مختلف بررسی کنیم. فعلا با بررسی کلی بافتهای بدن آغاز میکنیم:
بافت پوششی
بافت پوششی چند ویژگی کلی دارد:
۱-این بافت سطح بدن، حفرهها و مجاری درون بدن(مانند دهان، معده، رودهها و رگها) را میپوشاند.
۲-سلولهای این بافت به هم نزدیک هستند و بین آنها فضای بین سلولی اندکی وجود دارد.
۳-در زیر سلولهای این بافت بخشی به نام غشای پایه وجود دارد که این سلولها را به یکدیگر و به بافتهای زیر آن متصل نگه میدارد.
غشای پایه شبکهای از رشتههای پروتئینی و گلیکوپروتئينیست.
بافت پوششی به شکلهای سنگ فرشی، استوانهای و مکعبی دیده میشوند.
بافت پوششی سنگ فرشی
این بافت به شکل یک لایه و چند لایه دیده میشود.
بافت پوششی سنگ فرشی یک لایه مثلا در مویرگها وجود دارد. در این بافت همهی سلولها با غشای پایه در تماس هستند.
بافت پوششی سنگ فرشی چند لایه مثلا در دهان وجود دارد. در این سلولهای سطحیتر ظاهری سنگ فرشی و سلولهای عمیقتر ظاهری مکعبی دارند. در این بافت سلولهای سطحیتر با غشای پایه در تماس نیستند.
بافت پوششی استوانهای
این بافت ظاهری استوانهای دارد. در این بافت هسته ظاهری کشیده دارد و به غشای پایه نزدیک است. یکی از جاهایی که این بافت در آن دیده میشود روده باریک است.
چند نکته
در فصلهای بعد متوجه میشویم که سلولهای بافت استوانهای میتوانند دارای ریزپرز یا مژکدار باشد. با این موضوع بعدا بیشتر آشنا میشویم. فعلا حتی دانستن این موضوع هم زیاد و پرت کننده حواس شماست.
بافت پوششی مکعبی
سلولهای این بافت ظاهری مکعبی دارند و هسته در مرکز سلول قرار دارند. در فصل پنج میبینیم که این بافت در نفرون دیده میشود.
بافت پیوندی
بافت پیوندی از انواع سلولها، رشتههای پروتئينی مانند رشتههای کلاژن و رشتههای کشسان و ماده زمینهای تشکیل شده است. ماده زمینهای بافت پیوندی ممکن است مایع، جامد و یا نیمه جامد باشد.
رشتههای کلاژن و کشسان بخشی از ماده زمینهای نیستند.
بافتهای پیوندی انواع مختلفی دارد: متراکم، سست، چربی، خون، استخوان و غضروف.
بافت پیوندی سست
معمولا بافت زیر بافت پوششی قرار دارد.
ماده زمینهای آن بیشتر از بافت پیوندی متراکم است.
رشتههای کلاژن کمتری نسبت به بافت پیوندی متراکم دارد.
در این بافت تعداد سلولها نسبت به بافت پیوندی متراکم بیشتر و متنوعتر است.
در این بافت ممکن است سلولهای چربی دیده شوند.
رشتههای کلاژن از رشتههای کشسان ضخیمتر هستند.
بافت پیوندی متراکم
سلولهای کمتری نسبت به بافت پیوندی سست دارند.
شکل سلولهای این بافت دوکی شکل است.
رشتههای کلاژن بیشتری نسبت به بافت پیوندی سست دارند.
این نوع بافت ماده زمینهای کمی دارد.
بافت پیوندی چربی
این بافت از سلولهای چربی ساخته شده است.
این سلولها مولکولهای چربی زیاد در خود دارند به طوری که هسته به غشای سلول چسبیده است.
فضای بین سلولهای چربی متغیر است. اگر این سلولها چربی ذخیره کنند فضای بین سلولی آنها کمتر میشود و با از دست دادن چربی فضای بین سلولی آنها بیشتر میشود.
در گفتار قبل خواندیم تریگلیسیریدها در ذخیره انرژی نقش مهمی دارند. این مولکولها در سلولهای چربی ذخیره میشوند.
در مورد بافتهای خون (فصل چهار دهم) و استخوان (فصل سه یازدهم) در آینده صحبت خواهیم کرد.
بافت ماهیچهای
در این بخش انواع بافت ماهیچهای را به اختصار بررسی میکنیم. برای این کار آنها را از نظر شش ویژگی (تعداد هسته، شکل سلول، مخطط بودن یا نبودن، نوع عملکرد، دوام انقباض و سرعت انقباض) بررسی میکنیم.
بافت ماهیچهای صاف
۱-سلولهای این بافت تک هستهای هستند.
۲-شکل دوکی دارند.
۳-مخطط نیستند.
۴-عملکرد غیرارادی دارند.
۵-دوام انقباض آنها زیاد است.
۶-سرعت انقباض آنها کم است.
بافت ماهیچهای قلبی
۱-بسیاری از آنها تک هستهای هستند (سلولهای دو هستهای هم در آنها دیده میشود).
۲-شکل این سلولها رشتهای منشعب است.
۳-این سلولها مخطط هستند.
۴-عملکرد این سلولها غیرارادیست.
۵-دوام انقباض آنها کم است.
۶-سرعت انقباض آنها زیاد است.
بافت ماهیچهای اسکلتی
۱-این سلولها چند هستهای هستند.
۲-شکل این سلولها رشتهای غیرمنشعب است.
۳-نوع عملکرد آنها ارادیست.
۴-شکل این سلولها مخطط است.
۵-دوام انقباض آنها کم است.
۶-سرعت انقباض این سلولها زیاد است.
خودآزمایی
الف. در سطحی از سازمانیابی حیات که بلافاصله بعد از سلول قرار دارد، همواره سلولهایی با شکلهای گوناگون دیده میشود.
پاسخ سوال الف
نادرست. در بافتهای مختلف سلولها میتوانند شبیه به هم باشند یا نباشند. مثلا در بافت پوششی سنگفرشی تکلایه همه سلولها به هم شبیه هستند در حالی که در بافت پوششی سنگفرشی چندلایه اینگونه نیست.