خلاصه ای از فیزیولوژی سلول

سلول از دو جزء مهم سیتوپلاسم و هسته تشکیل شده است که اطراف هر کدام از این بخش ها را نیز غشایی فرا می گیرد. در داخل سیتوپلاسم اندامک های سلول (ارگانل ها) و مایع (سیتوزول) وجود دارد.در زیر به خلاصه ای از فیزیولوژی سلول اشاره می شود.

غشای سلول 

سیتوپلاسم هر سلول و بسیاری از اندامک های داخل آن توسط یک غشا احاطه شده است. ترکیب تقریبی غشا چنین است:۵۵ درصد پروتئین ،۲۵ درصد فسفولیپید، ۱۳ درصد کلسترول، ۴ درصد سایر چربی ها، ۳ درصد کربوهیدرات.

غشای سلول از دولایه چربی متشکل از فسفولیپیدها ساخته شده است و مولکول های پروتئینی در داخل این غشا به دو صورت سرتاسری و محیطی قرار گرفته اند.کلسترول نیز  در داخل دولایه چربی غشا قرار گرفته و سیالیت غشا را کنترل می کند.

پروتئین ها ی سرتاسری به عنوان کانال های یونی  برای جابه جایی یون ها به عنوان حامل برای انتقال برخی مواد به داخل سلول یا به خارج آن و یا به عنوان پمپ برای عمل انتقال فعال به کار می روند. همچنین پروتئین های سرتاسری می توانند  به عنوان رسپتور برای برخی از هورمون ها عمل کنند ولی پروتئین های محیطی فقط  عمل آنزیمی دارند.

کربوهیدرات ها بیشتر به چربی ها و پروتئین های سطح خارجی غشای سلول متصل می شوند که در مجموع یک پوشش کربوهیدراتی  به نام گلیکوکالیکس را در اطراف سلول ایجاد می کنند.گلیکوکالیکس دارای بار منفی  است و بار های منفی اطراف سلول را دفع می کند و همچنین باعث اتصال سلول های اطراف به همدیگر می شود. برخی از هورمون ها مثل انسولین به گلیکوکالیکس متصل می شوند. گلیکوکالیکس در ایمنی نیزنقش ایفا می کند.

هسته

هسته مرکز کنترل سلول است. به طورخلاصه هسته محتوی مقادیر زیادی اسید دزوکسی ریبونوکلئیک است که همان ژن ها هستند. ژن ها مشخصات پروتئین های سلول شامل پروتئین های ساختاری و نیز آنزیم های سیتوپلاسم که فعالیت های سیتوپلاسم را کنترل می کنند تعیین می کنند.

ژن ها همچنین موجب پیشبرد تولید مثل خود سلول می شوند و آن را کنترل می کنند. ژن ها ابتدا خود تولید مثل می کنند تا دو دسته یکسان از ژن ها را به وجود آورند و بعد از انجام این عمل سلول به وسیله یک روند خاص موسوم به میتوز تقسیم شده و دو سلول جدید تشکیل می دهد که هر کدام از آن ها یکی از دو دسته از دنا ژن ها را دریافت میکنند.

متأسفانه ظاهر هسته در زیر میکروسکوپ اطلاعات زیادی در مورد مکانیسم هایی که هسته به وسیله آن ها اعمال کنترل کننده ی خود را به انجام می رساند بدست نمی دهد. در جریان میتوز ماده کروماتین به آسانی به صورت کروموزوم های فوق العاده سازمان یافته قابل تشخیص می شود و می توان آن را  به آسانی با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده کرد.

 

رتیکولوم آندوپلاسمیک  

در داخل سیتوپلاسم تورینه ای از تشکیلات لوله ای و وزیکولی مسطح موسوم به رتیکولوم آندوپلاسمیک وجود دارد. توبول ها و وزیکول ها همگی به یکدیگر متصل هستند. دیواره ی آن ها نیز از غشاهای دو لایه ای چربی محتوی مقدار زیادی از پروتئین های مشابه غشای سلولی ساخته شده اند. مساحت کل این تشکیلات در پاره ای از سلول ها مثلاً سلول های کبدی می تواند ۳۰ تا ۴۰ برابر سطح غشای سلول باشد.

وزیکول ها از  یک محیط مایع به نام است کهEndoplasmic Matrix پر شده که یک محیط مایع آبکی است که با مایع موجود در خارج رتیکولوم آندوپلاسمیک تفاوت دارد. فضای داخل رتیکولوم آندوپلاسمیک با فضای بین دو سطح غشایی غشای هسته ای در ارتباط است.

مواد تشکیل شده در بعضی از قسمت های سلول وارد فضاهای رتیکولوم آندوپلاسمیک شده و سپس به سایر قسمت های سلول هدایت می شوند. همچنین سطح وسیع رتیکولوم به علاوه ی سیستم های آنزیمی متعدد چسبیده به غشای آن ماشین آلات لازم برای انجام سهم عمده ای از اعمال متابولیک سلول را تامین می کنند.

ریبوزوم ها و رتیکولوم آندوپلاسمیک دانه دار

چسبیده به سطوح خارج قسمت های زیادی از رتیکولوم آندوپلاسمیک تعداد زیادی ذرات ریز دانه وجود دارند که ریبوزوم نامیده می شوند. در صورت وجود این ذرات رتیکولوم،رتیکولوم آندوپلاسمیک دانه دار  نامیده می شود. ریبوزوم ها از مخلوطی از اسید ریبونوکلئیک رنا و پروتئین ها تشکیل شده اند که عمل آن ها سنتز مولکول های جدید پروتئینی در سلول است.

رتیکولوم آندوپلاسمیک بدون دانه

بخشی از رتیکولوم آندوپلاسمیک  فاقد ریبوزوم های چسبیده به آن است. این بخش رتیکولوم آندوپلاسمیک بدون دانه یا صاف نامیده می شود. رتیکولوم بدون دانه در سنتز مواد لیپیدی و در سایر روندهای سلولی که توسط آنزیم های داخل رتیکولوم به انجام می رسند عمل می کند.

 دستگاه گلژی

دستگاه گلژی ارتباط نزدیکی با رتیکولوم آندوپلاسمیک دارد. این دستگاه دارای غشاهایی مشابه غشاهای رتیکولوم آندوپلاسمیک بدون دانه است و معمولاً از چهار یا بیشتر لایه از وزیکول های نازک مسطح بسته در نزدیکی یک طرف هسته که روی هم قرار گرفته اند تشکیل شده است. این دستگاه در سلول های ترشحی بسیار بارز بوده و در این سلول ها در طرفی از سلول که مواد ترشحی از آن طرف به خارج رانده می شوند قرار گرفته است.

دستگاه گلژی در ارتباط با رتیکولوم آندوپلاسمیک عمل می کند.وزیکول های انتقال دهنده ی کوچک که  وزیکول های رتیکولوم آندوپلاسمیک نیز نامیده می شوند به طور مداوم از رتیکولوم آندوپلاسمیک کنده شده و به زودی بعد از آن با دستگاه گلژی جوش می خورد. موادی که در وزیکول های رتیکولوم آندوپلاسمیک به دام افتاده اند به این روش از رتیکولوم آندوپلاسمیک به دستگاه گلژی انتقال داده می شوند. سپس این مواد انتقال یافته در کمپلکس گلژی پردازش شده و وزیکول های ترشحی لیزوزوم ها و سایر اجزای سیتوپلاسمیک را تشکیل می دهد.

میتوکندری

میتوکندری ها نیروگاه سلول نامیده می شوند. بدون آن ها سلول ها قادر نیستند که مقدار کافی انرژی از مواد غذایی استخراج کنند و عملاً تمام اعمال سلولی متوقف می شوند.

میتوکندری ها در تمام قسمت های سیتوپلاسم هر سلول وجود دارند اما تعداد کل آن ها در هر سلول بسته به مقدار انرژی مورد نیاز آن سلول بین چند صد تا چندین هزار تغییر می کند.علاوه برآن میتوکندری ها در همان قسمت هایی از سلول متمرکز شده اند که مسئول تامین قسمت عمده متابولیسم انرژی آن هستند. میتوکندری ها از نظر اندازه و شکل بسیار متغیر هستند.بعضی از آن ها فقط چند صد نانومتر قطر داشته و کروی شکل هستند درحالی که بعضی دیگر دراز و تا یک میکرومتر قطر و تا هفت میکرومتر درازا داشته و بعضی دیگر از نظر شکل شاخه دار و رشته ای شکل هستند.

میتوکندری به طور عمده از دو غشای دوطبقه ی لیپیدی پروتئینی یعنی یک غشای خارجی و یک غشای داخلی تشکیل شده است. چین خوردگی های متعدد رو به داخل غشای داخلی حجره هایی تشکیل می دهد که آنزیم های اکسیداتیو سلول به آن ها می چسبند.علاوه بر آن حفره ی درونی میتوکندری از یک ماده زمینه محتوی مقادیر زیادی آنزیم های محلول که برای استخراج انرژی از مواد غذایی لازم اند پر شده است. این آنزیم ها با همکاری آنزیم های چسبیده به حجره ها موجب اکسیداسیون موادغذایی و تشکیل کربن دی اکسید و آب می شوند و در همان زمان انرژی آزاد میکنند.  انرژی آزاد شده برای تولید یک ماده پرانرژی موسوم به آدنوزین تری فسفات به مصرف میرسد.آنگاه آدنوزین تری فسفات از میتوکندری خارج و در سراسر سلول انتشار می یابد تا در هر جایی که برای انجام اعمال سلولی لازم باشد انرژی خود را آزاد کند.

میتوکندری ها خود تکثیر میتوکندری ها خودتکثیر هستند به این معنی که یک میتوکندری میتوتند یک مینوکندری دوم،یک میتوکندری سوم و به همین ترتیب میتوکندری های دیگری را هرگاه که سلول نیاز به مقادیر بیشتر آدنوزین تری فسفات داشته باشد تشکیل دهد. درواقع میتوکندری ها محتوی نوع خاصی از اسید دزوکسی ریبونوکلئیک شبیه اسید دزوکسی ریبونوکلئیک موجود در هسته هستند. اسید دزوکسی ریبونوکلئیک ماده پایه هسته است که تکثیر سلول را کنترل می کند  و دنا   میتوکندری نقش مشابهی را برای کنترل تکثیر خود بازی میکند.

 

لیزوزم ها

لیزوزوم ها اندامک های وزیکولی سلول هستند که توسط کنده شدن از دستگاه گلژی تشکیل می شوند و سپس در سرتاسر سیتوپلاسم پراکنده می گردند. لیزوزوم ها یک سیستم گوارشی داخل سلولی ایجاد می کنند که به سلول اجازه می دهد تا ۱)ساختارهای داخل سلولی آسیب دیده،۲)ذرات غذایی که توسط سلول خورده شده اند،۳) مواد ناخواسته از قبیل باکتری ها را در داخل خود هضم کند.لیزوزوم در انواع مختلف سلول ها ً کاملا متفاوت بوده اما معمولاً ۲۵۰ تا ۷۵۰ نانومتر قطر داشته و به وسیله یک غشای دو لایه لیپیدی مشخص احاطه می شود و از تعداد زیادی ذرات کوچک به قطر ۵ تا ۸ نانومتر که مجموعه های پروتئینی تا ۴۰ آنزیم هیدرولازی(گوارشی) هستند پر شده است.

یک آنزیم هیدرولیتیک قادر است یک ترکیب آلی را به وسیله ترکیب هیدروژن یک مولکول آب با بخشی از این ماده و ترکیب قسمت هیدروکسیل مولکول آب با بخش دیگر این ماده به دو یا چند قسمت تجزیه کند. به عنوان مثال پروتئین هیدرولیز می شود تا اسیدهای آمینه تشکیل دهد گلیکوژن هیدرولیز می شود تا گلوکز تشکیل دهد و لیپیدها هیدرولیز می شود تا اسیدهای چربی و گلیسرول تشکیل دهند.

درحال عادی غشای احاطه کننده لیزوزوم ها مانع از این می شود که آنزیم های هیدرولیتیک محبوس در لیزوزوم ها با سایر مواد موجود در سلول تماس حاصل کنند و بنابراین مانع از اعمال گوارشی آن ها می شود. اما شرایط سلولی مختلف متعددی می توانند غشای بعضی از لیزوزوم ها را پاره کرده و موجب آزاد شدن آنزیم ها گردند.در این حال آنزیم ها مواد آلی را که با آن ها تماس پیدا می کنند به مواد کوچک فوق العاده قابل انتشار از قبیل اسیدآمینه و گلوکز تجزیه می کند.

ساختار های رشته ای و لوله ای سلول

پروتئین های رشته ای شکل سلول معمولاً به صورت فیلامان ها و توبول ها درمی آیند. منشأ این تشکیلات مولکول های پیشاهنگ پروتئینی است که به وسیله ریبوزوم ها ساخته می شوند. این مولکول های پیشاهنگ پلیمریزه شده و فیلامان ها را تشکیل می دهند. به عنوان مثال تعداد زیادی از فیلامان های اکتین بکرات در ناحیه خارجی سلول موسوم به اکتوپلاسم یافت می شود و یک قسمت نگهدارنده ی ارتجاعی برای غشای سلول تشکیل می دهد. همچنین فیلامان های اکتین و میوزین در سلول های عضلانی به صورت یک ماشین انقباضی ویژه درمی آیند که پایه ی انقباض عضلانی در سراسر بدن است.

یک نوع ویژه از فیلامان سخت متشکل از مولکول های توبولین پلیمریزه در تمام سلول ها جهت ساختن تشکیلات لوله ای بسیار محکم موسوم به میکروتوبول ها به کار می رود.

نمونه ی دیگری از میکروتوبول ها ساختار اسکلت توبولی در مرکز هر مژک است که در جهت رو به بالا از سیتوپلاسم سلول تا نوک مژک کشیده می شود.  همچنین سانتریول ها و دوک میتوزی سلول های در حال میتوز هر دو از میکروتوبول های سخت تشکیل شدند.

به این ترتیب یک نقش اصلی میکروتوبول ها عمل کردن به عنوان یک اسکلت سلولی است که تشکیلات فیزیکی سختی را برای بعضی قسمت های سلول تامین می کند.

 

منبع : گایتون(فرخ شادان)،فیزیولوژی پزشکی گایتون،چاپ اول،انتشارات چهر،۱۳۸۹