ساختار و غشاهای سلولی
سلول یوکاریوتی یک بخش سازمانیافته فضایی است که در آن یک غشای پلاسمایی پیوسته و با نفوذپذیری انتخابی، محیط داخلی را از محیط اطراف جدا میکند و غشاهای داخلی، سلول را به حوزههای عملکردی متمایز تقسیم میکنند. این بخش خواننده را با اجزای ساختاری اصلی سلول، از جمله غشای پلاسمایی، هسته، سیتوزول و سیتوپلاسم، اسکلت سلولی و سازماندهی نامتقارن که به بسیاری از سلولها شکل و قطبیت مشخصی میدهد، آشنا میکند.
Definition
ساختار و غشاهای سلولی به سازماندهی معماری سلول اشاره دارد که در آن غشاهای دولایه لیپیدی، سلول و بخشهای داخلی آن را محدود میکنند، در حالی که اسکلت سلولی و سیستمهای قطبیت مرتبط، شکل، خواص مکانیکی و عدم تقارن فضایی را تعیین میکنند.
Scope
این مدخل یک مرور کلی کوتاه و جهتدهنده از سازماندهی ساختاری سلول یوکاریوتی و غشاهای آن است که به عنوان یک موضوع مرجع در زیستشناسی سلولی مورد بررسی قرار میگیرد. این مدخل چگونگی تعریف بخشها توسط غشاها و چگونگی شکلدهی سلولها توسط اسکلت سلولی و ماشینآلات قطبیت را توضیح میدهد. بررسیهای دقیق هر جزء در موضوعات فرعی ارائه شده است؛ اندامکهای زیرسلولی مانند میتوکندری و سیستم اندوممبران در حوزههای خواهر زیستشناسی سلولی پوشش داده شدهاند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه یک غشای دولایه لیپیدی هم سلول را محصور میکند و هم نفوذپذیری انتخابی خود را حفظ میکند؟
- چگونه فضای داخلی سلول به هسته، سیتوزول و بخشهای محدود به غشا تقسیم میشود؟
- چه چیزی به یک سلول شکل و استحکام مکانیکی مشخص آن را میدهد؟
- چگونه سلولها عدم تقارن جلو-عقب یا راسی-قاعدهای را ایجاد و حفظ میکنند؟
Key concepts
- دولایه لیپیدی و فسفولیپیدهای آمفیپاتیک
- نفوذپذیری انتخابی و بخشبندی
- پروتئینهای غشایی (درونغشایی و محیطی)
- هسته و محفظه ژنوم
- سیتوزول و سیتوپلاسم
- اسکلت سلولی (رشتههای اکتین، میکروتوبولها، رشتههای حدواسط)
- شکل و قطبیت سلول
Key theories
- مدل موزاییک سیال غشا
- سینگر و نیکلسون پیشنهاد کردند که غشاهای بیولوژیکی سیالات دو بعدی هستند که در آنها پروتئینهای کروی در یک دولایه لیپیدی سیال تعبیه شده و شناور هستند، که جایگزین مدلهای لایهای ثابت قبلی شد و تحرک جانبی و عدم تقارن اجزای غشایی را توضیح داد.
Mechanisms
فسفولیپیدهای آمفیپاتیک به صورت خودبهخودی در یک دولایه مونتاژ میشوند که هسته آبگریز آن مانعی برای یونها و املاح قطبی ایجاد میکند، در حالی که پروتئینهای تعبیهشده، انتقال انتخابی، سیگنالدهی و چسبندگی را واسطه میکنند؛ ترکیب و توزیع لیپیدهای غشایی این خواص را شکل میدهند. پوشش هستهای، یک غشای دوگانه پیوسته با شبکه آندوپلاسمی، ژنوم را از سیتوپلاسم جدا میکند. در داخل سیتوپلاسم، سیتوزول یک فاز آبی متراکم است و یک شبکه اسکلت سلولی از رشتههای اکتین، میکروتوبولها و رشتههای حدواسط، پشتیبانی مکانیکی را فراهم میکند، نیرو تولید میکند و فضای داخلی را سازماندهی میکند. ماشینآلات قطبیت، عدم تقارن غشایی و اسکلت سلولی را برای ایجاد حوزههای متمایز در سلولها هدایت میکنند.
Clinical relevance
درک ساختار سلولی زیربنای بافتشناسی، آسیبشناسی و زیستشناسی سلولی در علوم بهداشتی است، زیرا بسیاری از فرآیندهای بیماری شامل تغییرات در غشاها، اسکلت سلولی یا معماری هستهای میشوند. این بخش سازماندهی ساختاری طبیعی را برای اهداف مرجع و آموزشی توصیف میکند و راهنمایی تشخیصی یا درمانی ارائه نمیدهد.
Evidence & guidelines
توصیف ساختاری که در اینجا خلاصه شده است، بر اساس سنت دیرینه میکروسکوپ الکترونی، بیوشیمی و زیستشناسی سلولی استوار است که در کتابهای درسی استاندارد مانند آلبرتز و همکاران، همراه با کارهای بنیادی اولیه مانند مدل موزاییک سیال، تثبیت شده است. این یک زیستشناسی سلولی توصیفی است تا یک ماده راهنمای بالینی.
History
میکروسکوپ نوری سلول و هسته آن را در قرن نوزدهم آشکار کرد و نظریه سلولی، سلول را به عنوان واحد اساسی حیات معرفی کرد. میکروسکوپ الکترونی قرن بیستم، غشا و اندامکها را در سطح فوقساختاری حل کرد و بیوشیمی، دولایه لیپیدی را مشخص کرد. مدل موزاییک سیال در سال 1972 این یافتهها را در یک تصویر پویا از غشا ادغام کرد که همچنان چارچوب سازماندهنده باقی مانده است و بعدها با کارهایی در مورد ناهمگونی لیپیدی و حوزههای غشایی اصلاح شد.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Bruce Alberts
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- alberts-2015
Frequently asked questions
- اگر غشای سلولی یک سیال است، چه چیزی آن را کنار هم نگه میدارد؟
- اثر آبگریز: فسفولیپیدهای آمفیپاتیک به طور خودبهخودی به گونهای آرایش مییابند که دمهای اسید چرب آنها از آب محافظت شود و یک دولایه پایدار را تشکیل دهند که در حالی که لیپیدها و پروتئینهای منفرد هنوز میتوانند به صورت جانبی حرکت کنند، کنار هم باقی میماند.
- تفاوت بین ساختار سلولی و اندامک چیست؟
- ساختار سلولی سازماندهی معماری کلی سلول، شامل غشاها، اسکلت سلولی و شکل آن است؛ اندامکها بخشهای خاص محدود به غشا یا تخصصی در داخل آن معماری هستند که در مدخلهای مرتبط به تفصیل مورد بررسی قرار میگیرند.