ساختار یک یاخته جانوریطراحی یاخته‌های هوک درچوب‌پنبه، ۱۶۶۵
سِلّول یایاخته[۱] (بهانگلیسی:Cell)، (بهفرانسوی:Cellule)، (در زبانلاتین به معنای اتاق کوچک) واحد اصلی ساختاری، عملکردی زنده و زیستی همهٔموجودات زنده شناخته شده است. یاخته‌ها اغلب، کوچک‌ترین واحدهای حیات و به عبارتی واحدهای ساختمانی حیات نامیده می‌شوند.
سلول واحد اساسیحیات در تمام موجودات زنده است. همه جانداران، از باکتری‌های تک‌سلولی میکروسکوپی گرفته تا موجودات پیچیده‌ای مانند انسان، از یک یا تعداد بسیار زیادی سلول تشکیل شده‌اند.
ساختار سلول از اجزای گوناگونی تشکیل می‌شود. غشای سلولی مهم‌ترین بخش آن است که سلول را از محیط اطراف جدا می‌کند. این غشا که از پروتئین و لیپید ساخته شده، خاصیت نفوذپذیری انتخابی دارد؛ یعنی تنها به مولکول‌های خاصی اجازه ورود و خروج می‌دهد و به این ترتیب ترکیب داخلی سلول را مستقل از محیط بیرون حفظ می‌کند. درون سلول نیز اجزای حیاتی دیگری مانند هسته،میتوکوندری وریبوزوم وجود دارند که در تمام یاخته‌ها مشترک هستند.
با وجود تنوع جانداران، ترکیب شیمیایی سلول‌ها شباهت چشمگیری دارد. عناصر اصلی سازنده ماده زنده یاپروتوپلاسم شامل اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن هستند که بیشترین سهم را در ساختار سلول دارند و از فراوان‌ترین عناصر در جهان نیز به‌شمار می‌روند. افزون بر این، ترکیبات آلی مهم موجود در سلول به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند: پروتئین‌ها که ازاسیدهای آمینه ساخته شده‌اند و نقشی اساسی در ساختار و کارکرد سلول دارند؛لیپیدها یا چربی‌ها که در ساختار غشای سلولی دخالت می‌کنند؛ و هیدرات‌های کربن که همراه با پروتئین‌ها و چربی‌ها منبع اصلی انرژی برای فعالیت‌های سلول محسوب می‌شوند.[۲]
آب نیز فراوان‌ترین ماده در بدن جانداران است و دست‌کم ۶۵ درصد از حجم یاخته را تشکیل می‌دهد. این ماده به عنوان حلال، مواد غذایی را به سلول می‌رساند و مواد زائد را دفع می‌کند، به گونه‌ای که ادامه فعالیت‌های زیستی بدون آن ممکن نیست.
در مجموع، با وجود تفاوت‌های ظاهری میان موجودات زنده، همه آنها در سطح سلولی از ساختار و ترکیبات شیمیایی مشترک و بنیادینی برخوردارند که اساس پدیده حیات بر روی زمین را شکل می‌دهد.
یاخته‌ها توسطرابرت هوک در سال ۱۶۶۵ میلادی کشف شدند. وی آنها را به دلیل شباهت‌شان با اتاق‌هایصومعه‌ای کهراهب‌های مسیحی در آن، ساکن بودند، یاخته نام گذاری کرد.نظریه یاخته، نخستین بار در سال ۱۸۳۹ میلادی توسطماتیاس یاکوب اشلایدن وتئودور شوان ارائه شد؛ ایننظریه بیان می‌کند که تمام موجودات زنده از یک تا میلیون‌ها یاخته تشکیل شده‌اند و یاخته‌ها واحدهای اصلی ساختار و عملکرد در تمام موجودات زنده هستند.[۵] یاخته‌ها دست کم از ۳٫۵ میلیارد سال پیش، روی زمین پدیدار شده‌اند.[۶]
یاخته در فارسی شکل دیگری است از واژهٔ آخته، به معنی بیرون‌کشیده از مصدر آختن (برای نمونه: شمشیر آخته بعنی شمشیر بیرون کشیده شده از غلاف). این واژه از قدیم در معانی دیگری چون حجره، خانه و همره نیز به‌کار می‌رفته است و فرهنگستان زبان و ادب فارسی یاخته در این معنی را به عنوان برابر کلمه سلول برگزیده است.[۷][۸]
واژه «سلول» از کلمه لاتین «cellula» به معنای «اتاقک کوچک» گرفته شده است که خود تصغیر کلمه «cella» به معنی اتاق کوچک است. این اصطلاح اولین بار توسط رابرت هوک در سال ۱۶۶۵ هنگام مشاهده ساختارهای مکعبی شکل در برش چوب پنبه به کار رفت.[۹]
در زبان فارسی، این واژه از طریق متون علمی قرن نوزدهم میلادی وارد شده و به تدریج جایگزین معادل‌های قدیمی‌تر مانند «خانک» شده است. در متون کهن پزشکی فارسی گاهی از اصطلاح «جزءالجزء» برای اشاره به اجزای تشکیل‌دهنده بدن استفاده می‌شد.[۱۰]
چندین نظریه در مورد پیدایشگاهمولکول‌های کوچکی که منجر به آغاز حیات در زمین اولیه شده‌اند وجود دارد. طبق این نظریه‌ها، مولکول‌های کوچک آغازگر حیات، ممکن است به وسیلهٔشهاب‌سنگ مارکیسون به زمین آمده باشند یا درچاه‌های گرمابی در عمق دریاها یا بر اساسآزمایش میلر–یوری به واسطهٔ برخوردآذرخش به سایر مولکول‌ها درهواسپهر اولیهٔ زمین، پدید آمده باشند.[۱۲]
داده‌های تجربی کمی در مورد نخستین مولکول‌های خودهمانندساز یا خودتکثیر شونده وجود دارد. تصور می‌شودرِنای نخستین مولکول خودهمانندساز است، زیرا قادر است هم اطلاعات ژنتیکی را ذخیره کند و هم واکنش‌های شیمیایی رافروکافت کند. (بهفرضیه دنیای رنا مراجعه کنید)، اما برخی موارد دیگر با پتانسیل بالای همانندسازی خود از جملهفرضیه رس مونتموریونیت یااسید نوکلئیک پپتید می‌توانند مقدم بررنا باشند.
حداقل ۳/۵ میلیارد سال پیش یاخته‌ها پدید آمدند.[۱۳][۱۴][۱۵] باور فعلی این است که این یاخته‌ها برآینددگرپروردگی بودند.غشاهای یاخته‌ای اولیه احتمالاً ساده‌تر و قابل نفوذتر از غشای یاخته‌های کنونی بودند و تنها یک زنجیرهاسید چرب در هرلیپید وجود داشت. لیپیدها به‌طور خودبخودیریزکیسههای دو لایه در آب را تشکیل می‌دهند و می‌توانند بر آران‌ای مقدم باشند اما نخستین غشاهای یاخته‌ای ابتدایی نیز ممکن است توسط رنای فروکافت تولید شده باشند و حتی پیش از شکل‌گیری، دارایپروتئین‌های ساختاری مورد نیاز خود باشند.[۱۶]
یاخته‌ها بر اساس ویژگی‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
پیش‌هسته‌ای: یاخته‌هایی که در آنها به علت نداشتن غشایِ هسته موادّ هسته‌ای درمیان‌یاخته پراکنده شده‌اند و هسته مشخصی ندارند؛ مانند:باکتری‌ها،باستانیان.
هوهسته‌ای: یاخته‌هایی که هستهٔ مشخصی دارند و غشایی دولایه آن را در بر می‌گیرد؛ مانند:گیاهان،جانوران،قارچ‌ها وآغازیان.
پیش‌هسته‌ها شامل باکتری‌ها و باستانیان کوچک (که باکتری‌های باستانی هم نامیده شده‌اند) است. هر یاخته باستانیان در حدود ۵ میکرون درازا دارد. گونه‌هایی از باستانیان در اعماق اقیانوس‌ها و مغاک‌های ظلمانی کشف شده‌اند و می‌توانند در جایی که حتی ذره‌ای از نور خورشید به آن نفوذ نمی‌کند، زنده بمانند.
یاخته‌های پیش‌هسته‌ای نخستین شکل زندگی روی کره زمین بودند که با داشتن فرایندهای زیستی حیاتی از جمله پیام‌رسانی یاخته‌ای مشخص می‌شوند. آنها ساده‌تر و کوچک‌تر از یاخته‌های هوهسته‌ای هستند و فاقد هسته و اندامک‌های غشادار مانندراکیزه وسبزدیسه هستند. پبس‌هسته‌ای‌ها دارای یکفام‌تن اصلی شامل یک دنای حلقوی متصل به غشا است که در تماس مستقیم با میان‌یاخته است؛ همچنین برخی پیش‌هسته‌ای‌ها می‌توانند علاوه بردنای اصلی، مولکول‌های دنای دیگری به نامدیسَک داشته باشند که اتصالی با غشا ندارند؛ اطلاعات این دناها ویژگی‌های دیگری مانند داشتنپوشینه به پیش‌هسته‌ای می‌دهند. منطقه هسته‌ای موجود در میان‌یاخته را نوکلئوئید می‌نامند. بیشتر پیش‌هسته‌ای‌ها کوچک‌ترین کل اندامگان‌ها از قطر ۰/۵ تا ۲/۰ میکرومتر هستند.
پیس‌هسته‌ای‌ها می‌توانند با گرد هم آمدن، جمعیت‌هایپرگنه درست کنند که بسیار به جمعیت‌های پُریاخته‌ای، شبیه هستند. از این موارد می‌توان بهزیست‌لایه‌ها اشاره کرد.
گیاهان، حیوانات، قارچ‌ها، قالب‌های لجن (کپک مخاطی نام غیررسمی برای انواع گوناگون جانداران هوهسته‌ای است که می‌توانند آزادانه به شکل تک‌یاخته‌ای زندگی کنند اما گرد هم می‌آیند و ساختاری چندیاخته‌ای و تناسلی می‌سازند. بیش از ۹۰۰ گونهکپک مخاطی در سراسر جهان وجود دارد)، تک‌یاخته‌ای و جلبک‌ها همه هوهسته‌ای هستند. تک‌یاخته‌ای‌ها (پیش‌زیاگان همچنین پروتئاز، پروتئین‌های چندگانه) یک اصطلاح غیررسمی برای تک‌یاخته‌ای‌ها، هوهسته‌ای است که به صورت مستقل (غیر انگلی) یا انگلی هستند که از مواد ارگانیک مانند میکروارگانیسم‌های دیگر یا بافت‌های آلی باقی ماندهٔ آلی تغذیه می‌کنند. از دیدگاه تاریخی، پروتوزوها به عنوان «حیواناتی یک یاخته‌ای» مورد توجه قرار گرفتند؛ زیرا آنها اغلب دارای رفتارهای حیوانی مانند جنبش و شکار و عدم وجود دیواره یاخته که در گیاهان و جلبک‌ها یافت می‌شود، هستند.
نظریه یاخته‌ای که در سدهٔ پانزدهم میلادی پدید آمد، می‌گوید که همهجانداران از یک یا چند یاخته تشکیل شده‌اند و همهٔ یاخته‌ها از یاخته‌های پیشین پدید می‌آیند و همهٔ کارکردهای زیستی یکجاندار در درون یاخته‌ها انجام می‌گیرند. این واحدهای بنیادی حاوی اطلاعات وراثتی لازم برای سامان دادن به کارکرد یاخته و انتقال اطّلاعات به نسل‌های آینده نیز هستند. یاخته‌های پیکرجانداران چندیاخته‌ای در برخیبافت‌ها مانندپوست باپیوند میان‌یاخته‌ای به هم متصل می‌شوند.
میانک: از یک جفت استوانه عمود برهم تشکیل شده است و در تقسیم یاخته‌ای نقش دارد. (البته به عقیده برخی میانک ورناتن به دلیل نداشتن غشا جزاندامک نیستند و ساختار می‌باشند)
بسیاری از یاخته‌ها ساختارهایی دارند که به‌طور کامل یا جزئی در بیرون از غشای یاخته‌ای قرار دارند. این ساختارها توسطغشای نیمه‌تراوا در برابر محیط بیرونی محافظت نمی‌شوند.
دیواره یاخته‌ای
بسیاری از انواع یاخته‌های پیش‌هسته‌ای و هوهسته‌ای،دیواره یاخته‌ای دارند. دیواره یاخته‌ای از یاخته به صورت مکانیکی و شیمیایی در مقابل محیط بیرونی مراقبت می‌کند و یک لایه اضافی برای محافظت از غشای یاخته‌ای است. انواع گوناگونی از یاخته‌ها دارای دیواره یاخته‌ای هستند. این دیواره‌ها بر اساس نوع یاخته، از مواد گوناگونی تشکیل می‌شوند. دیواره‌های یاخته‌ای گیاهی در درجه اول ازسلولز تشکیل شده‌اند، دیواره یاخته‌ایقارچ‌ها ازکیتین ساخته شده‌اند و دیواره‌های یاختهباکتریایی ازپپتیدوگلیکان ساخته شده‌اند.
تاژک‌ها اندامک‌هایی برای تحرک یاخته‌ای هستند. تاژک باکتریایی از میان‌یاخته آغاز و پس از غشای یاخته‌ای به دیواره یاخته‌ای ختم می‌شود. آنها از نظر طبیعی پروتئین‌های طولانی و ضخیمی دارند. نوع دیگری از تاژک‌ها در گونه‌های کهن یافت می‌شود و یک نوع متفاوت در هوهسته‌ای‌ها یافت می‌شود.
تاژک‌ها درون غشای میان‌یاخته‌ای قرارگرفته‌اند و در طول غشای یاخته‌ای امتداد یافته‌اند و به صورت یک رشته بلند ظاهر می‌شوند. تاژک شامل تعدادی پروتئین از جمله فلاژلین می‌باشد. تاژک با چرخیدن شبیه ملخ یک هواپیما موجب حرکت یاخته باکتری می‌شود. رشته‌های محوری دراسپیروکت‌ها نیز عملکردی مشابه تاژک دارند. پروتئین‌های انتقالی در فضایپری‌پلاسمیک یا غشای یاخته‌ای به منابع غذایی مثل قندها و آمینواسیدها متصل می‌شوند و موجبمتیله‌شدن بقیه پروتئین‌های غشای یاخته می‌شوند که در نهایت حرکت باکتری توسط تاژک صورت می‌گیرد.
مویک
مویک یا پیلی (Pilus) یک رشته کوتاه، نازک و مو مانند است که در سطح باکتری‌ها یافت می‌شود. مویک از پروتئینی به نام pilin (پادگن) تشکیل شده و وظیفه اتصال باکتری‌ها به گیرنده‌های خاص، روی یاخته‌های دیگر را بر عهده دارد. انواع خاصی از پیلی وجود دارد که درهم‌یوغی باکتریایی نقش دارند.
سلول‌ها علاوه بر اندامک‌های معروفی مانند میتوکندری و هسته، حاوی ساختارهای کمتر شناخته‌شده‌ای هستند:- اگزوزوم‌ها (Exosomes): وزیکول‌های کوچکی که در ارتباط بین سلولی نقش دارند و حاوی RNA و پروتئین هستند. تحقیقات نشان داده‌اند که این ذرات در بیماری‌هایی مانند سرطان و آلزایمر اهمیت دارند. [منبع: *Nature Reviews Molecular Cell Biology*, ۲۰۱۸]- پروتئازوم‌ها (Proteasomes): مجتمع‌های پروتئینی که مسئول تخریب پروتئین‌های آسیب‌دیده هستند. اختلال در عملکرد آنها با بیماری‌های عصبی مرتبط است. [منبع: *Science*, ۲۰۱۶]
دانشمندان موفق به ساخت سلول‌های مصنوعی با عملکردهای پایه شده‌اند:- در سال ۲۰۱۹، محققان با استفاده از لیپیدها و DNA مصنوعی، سلولی طراحی کردند که قادر به تقسیم محدود بود. این پیشرفت می‌تواند به تولید اندام‌های مصنوعی کمک کند. [منبع: *Nature*, ۲۰۱۹]- سلول‌های مصنوعی می‌توانند در آینده برای تحویل دارو به بافت‌های سرطانی استفاده شوند.
- سلول‌های هایلا از تومور زن آمریکایی هنریتا لاکس در ۱۹۵۱ گرفته شدند و هنوز در آزمایشگاه‌ها کشت می‌شوند. این سلول‌ها به دلیل جهش‌های خاص، تقسیم نامحدود دارند. [منبع: *The Immortal Life of Henrietta Lacks*, ۲۰۱۰]- این سلول‌ها در توسعه واکسن فلج اطفال و تحقیقات سرطان استفاده شده‌اند.
- لنفوسیت‌های T و B پس از مواجهه با پاتوژن‌ها، سلول‌های حافظه تشکیل می‌دهند که در مواجهه بعدی پاسخ سریع‌تری ایجاد می‌کنند. این مکانیسم پایه واکسیناسیون است. [منبع: *Immunity*, ۲۰۲۱]
نورون‌ها با استفاده از پتانسیل عمل (Action Potential) پیام‌ها را با سرعت ۱۲۰ متر بر ثانیه انتقال می‌دهند. این فرایند مبتنی بر جریان یون‌های سدیم و پتاسیم است.[۲۰]
سلول‌های عضلانی (میوسیت‌ها):
موجود درپستانداران، ماهی‌ها، حشرات و سایر جانوران.نحوه کار: مشابه نورون‌ها، با ایجاد پتانسیل عمل از طریق کانال‌های یونی. این سیگنال الکتریکی به انقباض عضله منجر می‌شود. سلول‌های قلبی نیز با همین مکانیسم ضربان ایجاد می‌کنند.
نماتوسیست‌ها:
موجود در کیسه‌تناننحوه کار: سلول‌های تخصصی در اپیدرم، پالس‌های الکتریکی سریع تولید می‌کنند که مستقیماً انقباض عضلات را تحریک می‌کند و به فرار از خطر کمک می‌کند.
سلول‌های گیرنده حسی (Sensory Receptors):
موجود در سلول‌های مویی در حلزون گوش، سلول‌های الکترورسپتور در کوسه‌ها.نحوه کار: محرک‌های مکانیکی/الکتریکی باعث تغییر پتانسیل غشا می‌شوند؛ مثلاً کوسه‌ها با سلول‌های آمپول لورنزینی میدان‌های الکتریکی ضعیف (تا ۰٫۰۱ میکروولت) شکار را حس می‌کنند.
در واقع سلول‌های گیاهی هم می‌توانند سیگنال‌های الکتریکی تولید کنند، اما این سیگنال‌ها:ضعیف‌تر، کندتر، و با اهداف متفاوت‌تری نسبت به جانوران هستند.علت اصلی تفاوت در ساختار سلولی، نیازهای تکاملی و فقدان سیستم عصبی-عضلانی در گیاهان است.
دلایل اصلی ضعف در تولید الکتریسیته:
عدم وجود کانال‌های یونی سریع و تخصصی:
سلول‌های گیاهی فاقد کانال‌های یونی ولتاژ-وابسته (مانند کانال‌های سدیم سریع در نورون‌های جانوری) هستند.در عوض، بیشتر از کانال‌های کلسیم، کلرید و پروتون استفاده می‌کنند که تغییرات پتانسیل را آهسته‌تر منتقل می‌کنند.
دیواره سلولی و رابط‌های آپوپلاستی:
دیواره سلولی گیاهان مانند یک عایق عمل می‌کند و انتشار یون‌ها را محدود می‌سازد.ارتباط الکتریکی بین سلول‌ها از طریق پلاسمودسماتا (کانال‌های سیتوپلاسمی) انجام می‌شود که نسبت به سیناپس‌های الکتریکی جانوری کارایی کمتری دارد.
فقدان سیستم عصبی و عضلانی:
گیاهان برای شکار، فرار سریع یا دفاع فوری (مثل شوک الکتریکی مارماهی) نیاز به سیگنال‌های سریع ندارند.سیگنال‌های الکتریکی در گیاهان عمدتاً برای هماهنگی رشد، پاسخ به تنش‌ها (مثل خشکی، گرما) یا انتشار هورمون‌ها استفاده می‌شود.
تفاوت در پتانسیل عمل:
پتانسیل عمل (AP) در گیاهان کند (ثانیه تا دقیقه) و مبتنی بر یون‌های کلسیم و کلرید است، در حالی که در جانوران سریع (میلی‌ثانیه) و مبتنی بر یون‌های سدیم و پتاسیم است.
گیاهان با سیگنال‌های الکتریکی قوی‌تر:
۱. گیاهان حساس (مثل میموزا Mimosa pudica):با لمس برگ‌ها، پتانسیل عمل ایجاد می‌شود که در ۰٫۱ ثانیه از برگ به ساقه منتقل می‌شود و باعث جمع‌شدن برگ‌ها می‌گردد.مکانیسم: کانال‌های کلسیمی و پروتونی در سلول‌های پریستولتیک (سلول‌های محرک).
۲. گیاهان گوشت‌خوار (مثل ونوس مگس‌خوار Dionaea muscipula):در موهای حسیِ تله، لمس طعمه دو پتانسیل عمل پیاپی ایجاد می‌کند که باعث بسته‌شدن تله در ۰٫۳ ثانیه می‌شود.سیگنال‌الکتریکی از طریق کانال‌های آنیونی (مثل CLC-a) منتقل می‌گردد.
۳. گیاهان تحت تنش:آسیب مکانیکی (مثل بریدگی) یا حمله حشرات می‌تواند موج‌های الکتریکی در کل گیاه ایجاد کند تا پاسخ دفاعی (مثل ترشح مواد شیمیایی) فعال شود.
مقیاس انرژی: سیگنال‌های گیاهی در حد میلی‌ولت (mV) هستند، نه ولت (V).مثال: پتانسیل عمل میموزا ≈ ۲۰۰–۱۵۰ mV، در حالی که الکتروسیت‌های مارماهی برقی تا ۸۶۰ ولت تولید می‌کنند!
هدف متفاوت: در گیاهان، الکتریسیته برای ارتباط درون‌سازمانی (مثل هشدار خشکی) است، نه ایجاد جریان برق خارجی.
تکامل: گیاهان هرگز به سلول‌های تخصصی مانند الکتروسیت‌ها (سلول‌های تغییرشکل‌یافته عضلانی) نیاز نداشته‌اند.
↑Raven, Peter Hamilton; Johnson, George Brooks (2002).Biology. McGraw-Hill Education. p. 68.ISBN978-0-07-112261-0. Retrieved7 July 2013.
↑Griffiths G (December 2007). "Cell evolution and the problem of membrane topology".Nature Reviews. Molecular Cell Biology.8 (12): 1018–24.doi:10.1038/nrm2287.PMID17971839.
↑۱۷٫۰۱۷٫۱Campbell Biology—Concepts and Connections. Pearson Education. 2009. p. 320.
↑«What is a Cell».web.archive.org.۲۰۱۳-۰۵-۰۷. بایگانی‌شده از اصلی در ۷ مه ۲۰۱۳. دریافت‌شده در۲۰۲۱-۰۴-۲۱.نگهداری یادکرد:ربات:وضعیت نامعلوم پیوند اصلی (رده)
