دنیای درون من؛ سلول و سازمان‌بندی آن؛ علوم تجربی هفتم

إِنَّا خَلَقْنَا الْإِنْسَانَ مِنْ نُطْفَهٍ أَمْشَاجٍ نَبْتَلِیهِ فَجَعَلْنَاهُ سَمِیعًا بَصِیرًا

ما انسان را از اختلاط نطفه آفریدیم و برای او گوش شنوا و چشم بینا قرار دادیم.

سوره دهر (انسان)، آیه ۲

بدن ما دنیایی از سلول‌ها و دستگاه‌هایی است که گرچه کارهای متفاوتی انجام می‌دهند، اما هماهنگ با هم کار می‌کنند و سبب سلامت ما می‌شوند. این در حالی است که بر بسیاری از این فعالیّت‌ها آگاه نیستیم. در این بخش با بعضی دستگاه‌های بدن و نقش آنها آشنا می‌شویم، همچنین می‌آموزیم که چگونه با تغذیه‌ای سالم قدردان سلامت خود باشیم.

سلول و سازمان‌بندی آن

چه شباهتی بین ساختار بدن شما و پیکر جاندارانی مانند گنجشک، درخت سیب یا باکتری وجود دارد؟ با همه تفاوتی که پیکر این جانداران با هم دارند اما در یک ویژگی مشترک‌اند همه آنها از سلول ساخته شده‌اند. جانداری مثل باکتری فقط از یک سلول ساخته شده است، در حالی که بعضی جانداران بیش از یک سلول دارند. در این فصل با سلول، اجزای آن و چگونگی فعالیّت سلول‌ها در جانداران پر سلولی آشنا می‌شوید.

سلول کوچک‌ترین واحد زنده

با دقت به پوست دست خود نگاه کنید. آیا می‌توانید سلول‌های پوست دستتان را ببینید؟

در سال گذشته انواعی از سلول‌ها را با میکروسکوپ مشاهده کردید.

دیدید که در یک قطعه کوچک از هر نمونه تعداد زیادی سلول وجود دارد. سلول، واحد ساختار و عمل در موجودات زنده است. بدن ما از هزاران میلیارد سلول ساخته شده است. شکل ۱ انواعی از سلول‌های سازنده بدن شما را نشان می‌دهد.

سلول‌های پوستی، ماهیچه‌ای، عصبی، خونی انواعی از سلول‌های بدن ما هستند. با همه شباهت‌هایی که این سلول‌ها با هم دارند، اما هر یک از آنها ساختار منحصر به فردی دارد.

از دوره ابتدایی می‌دانید هر سلول در بدن شما ویژگی‌های یک موجود زنده را دارد. آیا این ویژگی‌ها را به خاطر می‌آورید؟

هر ساختار زنده‌ای که در بدن موجودات زنده وجود دارد از سلول تشکیل شده است و هر عملی که توسط بخشی از بدن انجام می‌شود، سلول‌های آن قسمت آن را انجام می‌دهند. به همین دلیل سلول را واحد ساختار و عمل در موجودات زنده می‌نامند.

شکل ۱- انواعی از سلول‌ها

شباهت سلول‌ها

اگرچه انواع مختلفی از سلول وجود دارد اما این سلول‌ها ویژگی‌های مشترکی دارند.

همان‌طور که در فعالیّت قبل دیدید، پوششی همه سلول‌ها را احاطه می‌کند. این پوشش، غشای پلاسمایی نامیده می‌شود. به نظر شما کار این غشا چیست؟ آیا هر ماده‌ای می‌تواند از آن عبور کند؟

غشا ضمن محافظت از سلول، ورود و خروج مواد را نیز کنترل می‌کند. این غشا مانند یک صافی نیست که مواد را بر اساس اندازه عبور دهد، بلکه نفوذپذیری انتخابی دارد؛ یعنی فقط به مواد مورد نیاز سلول اجازه ورود می‌دهد و مواد زائد و ترشحی را از سلول خارج می‌کند.

همان طور که در شکل ۲ می‌بینید غشای سلول عمدتاً از لیپید (چربی) ساخته شده است. همچنین انواعی از مولکول‌های پروتئین و کربوهیدرات (قند) نیز در این غشا وجود دارد.

شکل ۲- ساختار غشای پلاسمایی

سیتوپلاسم بخشی از سلول است که در آن اندامک‌ها و مواد موردنیاز بقای سلول، مانند نمک‌ها، آنزیم‌ها و مواد دیگر در آن قرار دارند. اندامک‌ها ساختارهایی درون سلولی‌اند که برای انجام فعالیّت‌های مختلف به صورت مجزا به سلول کمک می‌کنند. اگر چه همه سلول‌ها اندامک دارند، ولی اندامک‌های همه مشابه نیستند.

هسته بخشی از سلول است که فعالیّت‌های سلول و ویژگی‌هایی مثل شکل، اندازه آن را نیز کنترل می‌کند. مثلاً تقسیم سلول با کنترل هسته انجام می‌شود (شکل ۳).

شکل ۳- ساختار سلول

شکل ۴- پروکاریوت

تقسیم‌بندی سلول‌ها

سلول‌های موجودات زنده را براساس وضعیت هسته در دو گروه قرار می‌دهند. هسته در بعضی سلول‌ها غشای پوشاننده ندارد؛ این سلول‌ها را پروکاریوت می‌نامند (شکل ۴). در بقیه سلول‌ها، هسته همراه با غشای پوشاننده آن کاملاً مشخص است و به صورت واضح دیده می‌شود. این سلول‌ها را یوکاریوت می‌نامند. گیاهان، جانوران، قارچ‌ها و آغازیان دارای سلول‌های یوکاریوت هستند و فقط باکتری‌ها سلول‌های پروکاریوت دارند (شکل ۵).

شکل ۵ – یوکاریوت

نگاهی به درون سلول

یک کارخانه تولید موادغذایی را در نظر بگیرید که روزانه انواعی فراورده تولید می‌کند. مواد اولیه وارد کارخانه شده، در آن‌جا مخلوط و پخته می‌شوند. سپس تولیدات بسته‌بندی شده به محل‌های مختلف فرستاده می‌شوند. هر یک از این کارها در بخش‌های متفاوتی از کارخانه انجام می‌شود (شکل ۶). سلول نیز شباهت زیادی به کارخانه دارد (شکل ۷).

شکل ۶

شکل ۷

رنگ آمیزی سلول‌ها و مشاهده اندامک‌ها

در سال گذشته سلول‌های پوشش داخلی دهان و رو پوست گیاهان را بدون رنگ‌آمیزی و به آسانی مشاهده کردید. اما مشاهده همه سلول‌ها بدون رنگ‌آمیزی امکان‌پذیر نیست. از این‌رو برای مشاهده بهتر سلول‌ها آنها را رنگ می‌کنیم. رنگ‌ها به ترکیبات اصلی سلول می‌چسبند و آنها را واضح‌تر می‌کنند، مثلاً آبی متیل رنگی است که به پروتئین‌های غشا و هسته می‌چسبد و آنها را به خوبی مشخص می‌کنند.

مقایسه سلول‌های گیاهی و جانوری

سلول‌های گیاهی و جانوری در عین شباهت با هم تفاوت‌هایی نیز دارند، مثلاً سلول‌های گیاهی دیواره سلولی و کلروپلاست دارند در حالی که سلول‌های جانوری آنها را ندارند. شکل سلول‌های گیاهی نیز منظم‌تر است (شکل ۸).

شکل ۸

سازمان‌بندی سلول‌ها

جانداران تک سلولی فقط از یک سلول تشکیل شده‌اند و همه فعالیّت‌های حیاتی خود را با همان یک سلول انجام می‌دهند. در حالی که جانداران پرسلولی تعداد زیادی سلول دارند. در اینها فعالیّت‌های حیاتی چگونه انجام می‌شود؟

سال گذشته جلبک رشته‌ای را به وسیله میکروسکوپ دیدید. در این جاندار، تعدادی سلول در کنار هم قرار دارد. هر سلول می‌تواند مستقل از سلول‌های دیگر به فعالیّت حیاتی خود ادامه دهد. به چنین جاندارانی، پرسلولی ساده یا کُلنی می‌گویند (شکل ۹).

در پرسلولی‌هایی مثل گیاهان و جانوران تقسیم کار صورت گرفته است. در این موجودات سلول‌ها به شکل‌های مختلفی وجود دارند و هر کدام کارهای به خصوصی را انجام می‌دهند.

بین نوع کار و شکل سلول‌ها تناسب وجود دارد، مثلاً در بافت پوششی، بسته به نوع کار، سلول‌ها به شکل‌های متفاوتی دیده می‌شوند. سلول‌های این نوع بافت، در محل‌هایی که وظیفه محافظت را بر عهده دارند، مثل پوست، به هم فشرده و ضخیم هستند، اما در محل‌هایی که تبادل مواد را انجام می‌دهند، مثلاً در مویرگ‌ها سلول‌ها نازک‌اند و منافذی بین آنها وجود دارد. سلول‌های خونی برای آسانی حرکت در رگ‌ها شکل گرد دارند یا سلول‌های عصبی برای انتقال پیام عصبی لازم است دراز و کشیده باشند (شکل ۱۰).

شکل ۹ – دو نوع کلنی

شکل ۱۰- تناسب شکل و کار سلول‌ها

در سلول‌های گیاهی نیز چنین وضعی وجود دارد. برای نمونه در گیاهان، آوندها که دراز و لوله مانند هستند، انتقال مواد را برعهده دارند.

در جانداران پرسلولی از اجتماع تعدادی از سلول‌های همکار و مشابه، بافت تشکیل می‌شود. در بدن ما چهار نوع بافت اصلی به نام‌های پوششی، پیوندی، عصبی و ماهیچه‌ای وجود دارد (شکل ۱۱).

وقتی بافت‌های مختلف در کنار هم قرار می‌گیرند اندام یا عضو تشکیل می‌شود، مثل معده، کلیه و قلب.

اندام‌ها یا اعضا در کنار هم دستگاه‌ها را به وجود می‌آورند مثل دستگاه گردش خون و گوارش.

با جمع شدن دستگاه‌ها در کنار هم موجود زنده به وجود می‌آید (شکل ۱۲).

شکل ۱۱- انواع بافت اصلی در بدن ما

شکل ۱۲ – سازمان‌بندی سلول‌ها

پرسش‌ها و تمرین‌ها

۱- غشای سلول وظیفه کنترل ورود و خروج مواد از سلول را بر عهده دارد آیا غشا شبیه یک غربال عمل می‌کند؟ در مورد پاسخ خود توضیح دهید.

۲- در ارتباط با سلول‌های پروکاریوت و یوکاریوت، هر یک از موارد زیر مربوط به کدام یک از آنها می‌شود؟

۳- دانش آموزی ساختمان سلول را با یک شهر مقایسه کرده است. شما نیز ضمن این مقایسه نتایج را در جدولی مرتب نمایید.

۴- سلول گیاهی و جانوری را با هم مقایسه کنید. ۳ تفاوت و ۳ شباهت آنها را بنویسید.

۵- با توجه به سازمان بندی بدن پرسلولی‌ها جاهای خالی را پر کنید.

سلول‌ها ← …………بافت…….. ← اندام ← ………دستگاه………… ← بدن موجود زنده

سلول جانوری ← بافت ماهیچه‌ای ← قلب ← ………دستگاه گردش مواد………… ← انسان