هر آنچه باید درمورد سلول ها و عملکرد آن‌ها بدانید

ما همگی در سطح میکروسکوپی از سلول تشکیل شده‌ایم. اگر به خودتان در آینه نگاه کنید، درواقع حدود ۱۰ تریلیون سلولی را مشاهده خواهید کرد که به ۲۰۰ نوع مختلف تقسیم شده‌اند. ماهیچه‌های ما از سلول‌های (یاخته) ماهیچه‌ای و کبد ما از سلول‌های کبد تشکیل شده‌اند و حتی گروه‌های سلولی خاص دیگری هم مینای دندان یا عدسی چشم‌ها را تشکیل داده‌اند.

اگر می‌خواهید در مورد علت و چگونگی عملکرد بدن اطلاعاتی به‌ دست بیاورید باید ابتدا از سلول‌ها شروع کنید. هر موردی در بدن، از تولید مثل گرفته تا عفونت‌ها و ترمیم استخوان‌های شکسته در سطح سلولی انجام می‌شود. اگر حتی بخواهید وارد مبحث‌های جدیدتری مثل بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک  بشوید، ابتدا باید سلول‌ها را بشناسید.

بدن انسان از حدود ۱۰ تریلیون سلول تشکیل شده است. هر موردی از تولید مثل گرفته تا عفونت و ترمیم استخوان شکسته همگی در سطح سلولی انجام می‌شود. 

خوانندگان مقالات یا مجله‌های علمی، به‌خوبی می‌دانند که این روزها، ژن‌ها سرتیتر خبرهای علمی هستند. اصطلاحات و کلماتی که ممکن است بیشتر از همه شنیده باشید، عبارت‌اند از: بیوتکنولوژی، اتصال ژن، ژنوم انسان، مهندسی ژنتیک، DNA نوترکیب، بیماری‌های ژنتیکی، جهش DNA، ژن درمانی و DNA فینگرپرینت یا تهیه طرح از DNA.

علم ژنتیک به‌سرعت درحال تغییر دادن عرصه‌هایی مثل پزشکی، کشاورزی و حتی سیستم حقوقی است.

در این مقاله برای درک چگونگی عملکرد سلول‌ها، آن‌ها را از نظر مولکولی مورد بررسی قرار می‌دهیم و سلول‌ها را در ساده‌ترین شکل یعنی سلول‌های باکتریایی تحلیل خواهیم کرد. شما می‌توانید با درک چگونگی عملکرد باکتری، مکانیزم اساسی تمامی سلول‌های بدن را بشناسید. این موضوع به دو دلیل جذاب است: ابتدا چون ماهیتی کاملا شخصی دارد و ثانیا اینکه آگاهی و درک افراد از اخبار روز دنیا در عرصه‌های پزشکی را آسان‌تر می‌کند. همچنین وقتی نحوه‌ی عملکرد سلول را یاد بگیرید، راحت‌تر خواهید توانست سؤالات مرتبط با آن را پاسخ دهید؛ سؤالاتی که شاید برای شما هم پیش آمده باشد:

• ویروس چیست و در سطح مولکولی چگونه کار می‌کند؟
• آنتی‌بیوتیک چیست و چگونه عمل می‌کند؟ چرا آنتی‌بیوتیک‌ها سلول‌های عادی را نمی‌کشند؟
• ویتامین چیست و چرا ما باید هر روز آن‌ها را مصرف کنیم؟
• سموم چگونه کار می‌کنند؟
• زنده بودن به‌ چه معنا است؟ حداقل در سطح سلولی.

تمامی این سؤالات جواب مشخصی دارند؛ ولی باید ابتدا چگونگی عملکرد و فعالیت‌ سلول‌ها را یاد بگیریم.

بخش های مختلف سلول

همانطور که اشاره کردیم بدن ما متشکل از ۱۰ تریلیون سلول است. بزرگ‌ترین سلول‌های بدن انسان به‌اندازه‌ی قطر یک تار مو هستند؛ ولی اکثر سلول‌های بدن حتی بسیار کوچک‌تر از این مقادیر هستند و شاید اندازه‌ی آن‌ها برابر با یک‌دهم قطر تار موی انسان باشد.

دستی به موهای خود بکشید. موها زیاد ضخیم نیستند؛ شاید ضخامت و قطر آن‌ها حدود ۱۰۰ میکرون باشد (هر یک میلیون میکرون برابر با یک متر است). یک سلول عادی می‌تواند به‌اندازه‌ی یک‌دهم ضخامت موی شما یعنی حدود ۱۰ میکرون باشد. به انگشت کوچک پای خود نگاه کنید. همین انگشت کوچک از ۲ تا ۳ میلیارد سلول یا حتی بیشتر (بسته‌ به اینکه اندازه‌ی آن چقدر باشد) تشکیل شده است. اگر خانه‌ای را پر از نخودهای کوچک در نظر بگیرید، خود خانه انگشت کوچک شما است و نخودها سلول‌ها هستند.

نمایی کلی و متداول از یک سلول جانوری

باکتری‌ها، ساده‌ترین نوع سلول‌های امروزی هستند. باکتری، یک سلول زنده‌ی واحد است. اشریشیا کولی (یا باکتری ئی کلای) یک باکتری معمولی به اندازه‌ی حدود یک‌صدم سلول انسان است (شاید طول آن یک میکرون و عرض آن یک‌دهم میکرون باشد) و بدون میکروسکوپ قابل مشاهده نیست. هنگامی که بدن شما دچار عفونت می‌شود، باکتری‌ها در اطراف سلول‌های بزرگ بدن شناور می‌شوند؛ مانند قایق‌های پارویی در کنار یک کشتی بزرگ.

باکتری‌ها بسیار ساده‌تر از سلول‌های بدن انسان هستند. یک باکتری دارای پوششی خارجی به‌ نام غشا یا پوسته سلولی است. داخل غشا، مایعی به‌ نام سیتوپلاسم وجود دارد. حدود ۷۰ درصد سیتوپلاسم را آب تشکیل می‌دهد. ۳۰ درصد بقیه دربردارنده‌ی پروتئین‌هایی به‌ نام آنزیم (که خود سلول تولید می‌کند) مولکول‌های کوچکی به‌ نام آمینو اسید، مولکول‌های گلوکز و ATP (آدنوزین تری فسفات) هستند. در مرکز سلول، مولکول DNA قرار دارد (که شبیه یک توپ نخی مچاله‌شده است). اگر DNA داخل باکتری را به‌صورت یک رشته‌ی مستقیم بیرون بکشیم، در مقایسه با خود باکتری بسیار درازتر خواهد شد؛ حدود هزار برابر درازتر.

باکتری e coli، شکلی کپسول مانند دارد. قسمت خارجی سلول، غشای سلولی است که در در تصویر پایین به‌ رنگ نارنجی درآمده است. سلول e coli دارای دو غشای محافظ است. داخل غشا، سیتوپلاسم وجود دارد که از میلیون‌ها آنزیم، قند، ATP و سایر مولکول‌های شناور در آب تشکیل شده است. DNA در مرکز سلول قرار دارد که شبیه یک توپ مچاله‌شده است. DNA داخل باکتری هیچ محافظی ندارد و در داخل سیستوپلاسم و تقریبا در مرکز سلول شناور است. رشته‌های درازی در خارج از سلول به‌ نام تاژک وجود دارند که سلول را حرکت می‌دهند. البته‌ همه‌ی باکتری‌ها، تاژک ندارند. در سلول‌های بدن انسان هم تنها سلول‌های اسپرم دارای تاژک هستند.

سلول‌های بدن انسان بسیار پیچیده‌تر از باکتری‌ها و دارای یک غشای هسته‌ای برای حفاظت از DNA هستند. سلول‌های انسان همچنین دارای غشاهای اضافه، ساختارهایی مثل میتوکندری و دستگاه گلژی و ویژگی‌های پیشرفته‌ی دیگری هستند. البته فرآیندهای اساسی باکتری‌ها و سلول‌های بدن انسان یکسان هستند؛ از همین رو توضیح خودمان از باکتری شروع می‌کنیم.

آنزیم ها

تمامی کارهای داخل سلول در تمامی لحظه‌ها توسط آنزیم‌ها صورت می‌گیرد. اگر آنزیم‌ها را بشناسید، سلول‌ را خواهید شناخت. یک باکتری مانند e coli حدود ۱۰۰۰ نوع آنزیم مختلف شناور در سیتوپلاسم دارد.

ساختار گلوکز

آنزیم‌ها خواص جالبی دارند که آن‌ها را به ماشین‌های واکنش شیمیایی تبدیل می‌کند. هدف هر آنزیم در سلول، ایجاد واکنش شیمیایی سریع در داخل سلول است. این واکنش‌ها باعث ساخت مواد توسط سلول یا جدا کردن موارد ضروری می‌شوند. به این ترتیب، سلول رشد می‌کند و تکثیر می‌شود. یک سلول در ساده‌ترین سطح، مخزنی بزرگ و پر از واکنش‌های شیمیایی است؛ واکنش‌هایی که توسط آنزیم‌ها انجام می‌شوند.

آنزیم‌ها از آمینو اسید تشکیل شده‌اند و درواقع نوعی پروتئین هستند. وقتی آنزیمی تشکیل می‌شود، حدود ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ آمینو اسید در یک ترتیب و آرایش خاص درکنار هم قرار می‌گیرند. زنجیره‌ی آمینو اسید در ادامه یک شکل منحصربه‌فرد به خود می‌گیرد. چنین شکلی باعث می‌شود آنزیم بتواند واکنش شیمیایی خاص خود را انجام دهد. هر آنزیم مانند یک کاتالیزور بسیار مؤثر برای واکنش‌های شیمیایی عمل می‌کند. آنزیم‌ها همچنین به انجام واکنش، سرعت می‌بخشند.

به‌عنوان مثال، قند مالتوز از دو مولکول گلوکز متصل‌ به‌ هم تشکیل شده است. آنزیم مالتاز به‌نحوی شکل می‌گیرد که بتواند پیوند میان گلوکز‌ها را بشکند و دو گلوکز آزاد به‌ وجود بیاورد. تنها کاری که آنزیم مالتاز انجام می‌دهد شکستن همین پیوند مولکول‌های مالتوز است؛ اما این آنزیم کارش را بسیار سریع و مؤثر انجام می‌دهد. آنزیم‌ها مولکول‌ها را می‌شکنند یا درصورت نیاز به هم متصل می‌کنند. هر آنزیمی مخصوص واکنش شیمیایی خاصی در سلول است و به کارکرد درست سلول کمک می‌کند.

مالتوز از دو مولکول متصل به هم تشکیل شده است (۱). آنزیم مالتاز پروتئینی است که شکل آن برای شکستن پیوند مولکولی مالتوز مناسب است (۲). دو مولکول گلوکز آزاد می‌شوند (۳). یک آنزیم مالتاز می‌تواند بیش از هزار پیوند مالتوزی را در هر ثانیه بشکند و البته تنها می‌تواند این کار را با مولکول‌های مالتوز انجام دهد.

در شکل بالا عملکرد اساسی یک آنزیم را می‌بینید. یک مولکول مالتوز شناور در نزدیکی آنزیم مالتاز گیر می‌افتد. موضع فعال آنزیم، پیوند را می‌شکند و دو مولکول گلوکز شناور از شکسته شدن پیوند به‌ دست می‌آیند.

شاید تا به‌حال درمورد عارضه‌ی عدم توانایی هضم لاکتوز شنیده باشید یا حتی شاید اصلا خودتان از این نارسایی رنج ببرید. مشکل ناتوانی هضم لاکتوز به‌ خاطر قند موجود در شیر یا همان لاکتوز است. لاکتوز نمی‌تواند به گلوکز شکسته شود، بنابراین هضم نمی‌شود. سلول‌های روده‌ی افرادی که نمی‌توانند لاکتوز را تحمل کنند، درواقع آنزیم لاکتاز را ترشح نمی‌‌کند. آنزیم لاکتاز مسئول شکستن پیوندهای مولکول لاکتوز و تبدیل آن به گلوکز است. با نگاه کردن به این مشکل، نقش تنها یک آنزیم را در عملکرد کلی بدن بیشتر حس می‌کنید. تنها نبود یک آنزیم چنین مشکلاتی را به‌وجود می‌آورد. افرادی که از چنین مشکلی رنج می‌برند می‌توانند قبل از خوردن شیر، لاکتاز مصرف کنند تا بدنشان بتواند لاکتوز شیر را به گلوکز تبدیل سازد. البته حل مشکل بقیه‌ی آنزیم‌ها به سادگی آنزیم لاکتاز نیست.

داخل هر باکتری حدود هزار آنزیم وجود دارد (که لاکتاز می‌تواند یکی از آن‌ها باشد). تمامی آنزیم‌ها در سیتوپلاسم شناور هستند و منتظر ماده‌ی شیمیایی مخصوص خود برای عمل کردن می‌مانند. نسخه‌های متعددی از انواع مختلف آنزیم‌ها بسته‌به میزان اهمیت واکنش سلول وجود دارند. تعداد نسخه می‌تواند بین صدها تا میلیون‌ها آنزیم باشد. آنزیم‌ها هر کاری انجام می‌دهند؛ از شکستن گلوکز برای انرژی گرفته تا ساخت دیواره‌های سلولی، ساخت آنزیم‌های جدید و کمک‌ به تولید مثل و تکثیر سلول. به‌تعبیر عامیانه‌تر، آنزیم‌ها در سلول همه‌کاره هستند.

پروتئین‌‌ها

پروتئین زنجیره‌ای از آمینو اسیدها است. هر آمینو اسید مولکول کوچکی است که به‌عنوان بلوک سازنده هر پروتئین عمل می‌کند. اگر از چربی صرف نظر کنید، ۲۰ درصد جرم بدن را پروتئین‌ها تشکیل می‌دهند. حدود ۶۰ درصد بدن آب است. بقیه بدن هم اکثرا از مواد معدنی (مثل کلسیم در استخوان‌ها) تشکیل شده است.

ساختار امینو اسید

دلیل نام‌گذاری آمینو اسیدها وجود یک گروه آمینو (NH2) و یک گروه کربوکسیل (COOH) اسیدی است. در تصویر پایین می‌توانید ساختار شیمیایی چند آمینو اسید را مشاهده کنید. قسمت بالایی همه یکسان است. درواقع قسمت بالایی برای همه‌ی آمینو اسیدها یکسان است. تنها زنجیره‌ی پایینی کوچک آمینو اسیدها را از هم متمایز می‌کند. بخش متمایزکننده در برخی از آمینو اسیدها می‌تواند بسیار بزرگ باشد. بدن انسان ار ۲۰ نوع آمینو اسید مختلف تشکیل شده است. گفتنی است حدود ۱۰۰ آمینو اسید مختلف در طبیعت وجود دارد.

آمینو اسیدهای بدن انسان به دو دسته تقسیم می‌شوند: ضروری و غیرضروری. آمینو اسیدهای غیرضروری آمینو اسیدهایی هستند که بدن خود می‌تواند آن‌ها را با استفاده از مواد شیمیایی داخلی بسازد. اما آمینو اسیدهای ضروری در بدن ساخته نمی شوند و بنابراین باید آن‌ها را از طریق غذا دریافت کنیم. نام آمینو‌ اسید‌های ضروری و غیر ضروری را در ادامه مرور می‌کنیم.

آمینو اسیدهای غیر ضروری:

• آلانین (از سنتز پیرویک اسید به‌دست می‌آید)
• آرژینین (از سنتز گلوتامین اسید به‌دست می‌آید)
• آسپاراژین ( از سنتز آسپارتیک اسید به‌دست می‌آید)
• آسپارتیک اسید ( از سنتز اگزالواستیک به‌دست می‌آید)
• سیستئین ( از سنتز هوموسیستئین که خودش از متیونین به‌دست می‌آید، ساخته می‌شود)
• گلوتامیک اسید ( از سنتز اگزالواستیک اسید به‌دست می‌آید)
• گلوتامین ( از سنتز گلوتامیک اسید به‌دست می‌آید)
• گلیسین ( از سنتز سرین و ترئونین به‌دست می‌آید)
• پرولین ( از سنتز گلوتامیک اسید به‌دست می‌آید)
• سرین ( از سنتز گلوکز به‌دست می‌آید)
• تیروزین ( از سنتز فنیل آلانین به‌دست می‌آید)

آمینو اسیدهای ضروری:

• هیستیدین
• ایزولوسین
• لوسین
• لیزین
• متیونین
• فنیل آلانین
• ترئونین
• تریپتوفان
• والین

پروتئین‌های رژیم غذایی ما دو نوع هستند: پروتئین‌های حیوانی و پروتئین‌های گیاهی. منابع پروتئینی حیوانی (مثل شیر، گوشت قرمز و تخم مرغ) پروتئین‌های کامل هستند، یعنی تمامی آمینو اسیدهای ضروری بدن ما را تأمین می‌کنند. منابع پروتئینی گیاهی معمولا برخی از آمینو اسیدها را در خود ندارند. به‌عنوان مثال برنج مقدار بسیار کمی ایزولوسین و لیزین دارد. البته درست است که منابع گیاهی همه‌ی آمینو اسیدها را با هم ندارند؛ ولی شما می‌توانید با ترکیب کردن آن‌ها، تمامی نیازهای پروتئینی خود را تأمین کنید. برخی از گیاهان پروتئین بسیار کمی دارند، درحالی‌که آجیل، لوبیا و سویا درصد پروتئین بالایی دارند. می‌توان با ترکیب منابع گیاهی، تمامی آمینو اسیدهای ضروری بدن را فراهم کرد.

دستگاه گوارش تمامی پروتئین‌ها را به آمینو اسید تبدیل می‌کند تا آن‌ها را وارد جریان خون کند. سپس سلول‌ها از آمینو اسیدها برای ساختن آنزیم‌ها و پروتئین‌های ساختاری استفاده می‌کنند.

کارکرد آنزیم‌ها

همه نوع آنزیمی در باکتری‌ها و سلول‌های بدن انسان یافت می‌شود و بسیاری از آن‌ها واقعا جالب هستند. سلول‌ها از آنزیم‌ها برای رشد، تولید مثل و تولید انرژی استفاده می‌کنند و اغلب آنزیم‌ها را به خارج از دیواره‌ی سلولی خود ترشح می‌کنند. به‌عنوان مثال باکتری e coli آنزیم‌ها را برای کمک‌ به شکستن مولکول‌های غذا ترشح می کند تا غذا از طریق دیواره‌ی سلولی وارد سلول باکتری شوند. برخی از آنزیم‌هایی که شاید تا به حال اسم‌شان را شنیده باشید عبارت‌اند از:

آنزیم پروتئاز یا پپتیداز: پروتئاز پروتئین‌های دراز را به زنجیره‌های کوچکی به‌ نام پپتید می‌شکند (پپتید یک زنجیره‌ی آمینو اسیدی کوتاه است). پپتیداز، پپتیدها را به آمینو اسید تبدیل می‌کند. پروتئاز و پپتیداز در مواد شوینده هم به‌کار می‌روند و با شکستن پروتئین‌ها باعث پاک شدن مواردی مثل لکه‌های خون از لباس می‌شوند. برخی از پروتئازها بسیار تخصصی عمل می‌کنند. این در درحالی است که بقیه‌ی آن‌ها تنها برای زنجیره‌ی آمینو اسیدها مناسب هستند. (شاید در مورد مهارکننده‌های پروتئاز در داروهایی که برای مبارزه با ویروس ایدز به‌کار می‌رود مواردی شنیده باشید. ویروس ایدز در چرخه‌ی تولید مثل خود از پروتئازهای ویژه‌ای استفاده می‌کند. مهارکننده‌های پروتئاز با مهار کردن آنزیم‌ها، از تولید مثل ویروس جلوگیری می‌کنند.)

آمیلاز: آنزیم آمیلاز، زنجیره‌های نشاسته را به مولکول‌های کوچک قندی تبدیل می‌کند. بزاق و روده‌ی کوچک ما حاوی آمیلاز است. آنزیم‌های مالتاز، لاکتاز و سوکراز بعد از آمیلاز، قندهای ساده را به مولکول‌های گلوکز تبدیل می‌کنند.

لیپاز: آنزیم لیپاز برای شکستن مولکول‌های چربی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سلولاز: آنزیم‌های سلولاز، مولکول‌های سلولز را به قند ساده‌تر تبدیل می‌کنند. باکتری‌های داخل معده‌ی گاو و موریانه‌ها، سلولاز ترشح می‌کند و به همین دلیل، گاو و موریانه می‌توانند مواردی مثل علف و چوب را بخورند.

باکتری‌ها آنزیم‌ها را به خارج از دیواره‌ی سلولی خود می‌فرستند. مولکول‌های محیط به قسمت‌های کوچک‌تر تقسیم می‌شوند (پروتئین‌ها به آمینو اسید، نشاسته به قند ساده‌تر و …) تا بتوانند از دیواره‌ی سلولی عبور کنند و وارد سیتوپلاسم شوند. e coli به‌همین طریق غذای مورد نیازش را دریافت می‌کند.

داخل سلول صدها آنزیم اختصاصی وظایف مورد نیاز برای ادامه‌ی حیات سلول را انجام می‌دهند. برخی از آنزیم‌هایی که داخل سلول وجود دارند عبارت‌اند از:

آنزیم‌های انرژی: یک مجموعه‌ی ده تایی از آنزیم‌ها که قابلیت گلیکولیز را به سلول می‌بخشند. یک مجموعه ۸ تایی دیگر از آنزیم‌ها وظیفه‌ی کنترل چرخه اسید سیتریک را برعهده دارند (که به چرخه کربس هم معروف است). کار این دو مجموعه در کنار هم باعث می‌شود تا سلول گلوکز و اکسیژن را به آدنوزین تری فسفات یا ATP تبدیل کند. یک مولکول گلوکز در سلول مصرف‌کننده‌ی اکسیژن مثل e coli یا سلول بدن انسان، ۳۶ مولکول ATP را به‌وجود می‌آورد ( در سلول‌هایی مثل سلول‌های مخمر که بدون اکسیژن زندگی می‌کنند، تنها دو مولکول ATP به‌ازای هر مولکول گلوکز ساخته می‌شود). ATP، مولکول سوخت‌رسانی است و در واکنش‌های شیمیایی به آنزیم‌ها کمک می‌کند.

آنزیم‌های محدودکننده: بسیاری از باکتری‌ها می‌توانند آنزیم‌های محدودکننده تولید کنند. آنزیم‌های محدودکننده تمامی الگوهای زنجیره‌های DNA را شناسایی می‌کنند و با همین الگوها DNA را می‌شکنند. وقتی ویروسی، DNA خود را وارد باکتری کرد، آنزیم محدودکننده‌ی DNA ویروس را شناسایی کرده و آن را قطع می‌کند و قبل از اینکه ویروس بتواند تولید مثل کند، آن را از بین می‌برد.

آنزیم‌های دست‌کاری DNA: آنزیم‌های ویژه‌ای که در کنار رشته‌های DNA حرکت می‌کنند و آن‌ها را اصلاح می‌کنند. آنزیم‌هایی هم وجود دارند که می‌توانند رشته‌های DNA را باز کنند و دوباره آن‌ها را بسازند (DNA پلی‌مراز). آنزیم‌هایی هم مسئول پیدا کردن الگوهای کوچک DNA و چسباندن آن‌ها هستند تا از دسترسی‌ به آن بخش از DNA جلوگیری کنند (پروتئین DNA پیوست).

آنزیم‌های آنزیم‌ساز: همه‌ی این نوع آنزیم‌ها از جایی دیگر وارد می‌شوند و می‌توانند آنزیم‌های سلول را بسازند. ریبونوکلئیک اسید یا RNA در سه فرم مختلف (RNA پیام‌رسان، RNA حامل و RNA ریبوزومی) بخشی بزرگ از فرآیند ساخت آنزیم را تشکیل می‌دهند.

آنزیم‌ها باعث رخ دادن صحیح واکنش‌های شیمیایی در سلول بدن می‌شوند.

ساخت آنزیم

تا زمانی که غشای سلول سالم باشد و تمامی آنزیم‌های مورد نیاز سلول را بسازد، سلول زنده است. آنزیم‌ها انرژی‌ مورد نیاز سلول را از طریق گلوکز به‌وجود می‌آورند و با آن قطعات دیواره سلولی را می‌سازند. آنزیم‌ها همچنین به تولید مثل سلول و تولید آنزیم‌های جدید کمک می‌کنند.

پرسش است که این همه آنزیم از کجا شکل می‌گیرند و سلول چگونه در موقع نیاز آن‌ها را تولید می‌کند؟ اگر سلول مجموعه‌ای از آنزیم‌هایی باشد که مسئول انجام واکنش‌های شیمیایی است، واکنش‌ها چگونه آنزیم‌های مورد نیاز خود را می‌سازند و چگونه به‌سلول در تولید مثل کمک می‌کنند؟

پاسخ سؤالات در DNA یا دئوکسی ریبنوکلئیک اسید نهفته است. شما حتما مطالبی درمورد DNA، کروموزوم و ژن شنیده‌اید. DNA سلول را در ساخت آنزیم‌های جدید هدایت می‌کند.

DNA داخل یک سلول، الگویی از ۴ بخش مختلف به‌ نام نوکلئوتید است؛ بلوکی را در نظر بگیرید که فقط ۴ شکل مختلف دارد یا الفبایی را تصور کنید که تنها ۴ حرف دارد. DNA رشته‌ای دراز از حروف است. الگوی DNA در باکتری e coli حدود ۴ میلیون حرف دارد. اگر شما همین DNA را به‌صورت یک رشته بکشید، اندازه‌ی ‌آن به ۱.۳۶ میلی‌متر می‌رسد که نسبت‌ به اندازه‌ی خود باکتری ۱۰۰۰ برابر بزرگ‌تر است. رشته DNA در باکتری رشته‌ای درهم پیچیده شده است. یک رشته‌ی ۳۰۰ متری را فرض کنید که در هم پیچیده شده است و شما می توانید به‌آسانی آن را در دست‌ نگه دارید. هر DNA انسان حدود ۳ میلیارد بلوک دارد و تقریبا هزار برابر طولانی‌تر از e coli است. DNA انسان به‌اندازه‌ای دراز است که باید به ساختارهای ۲۳ گانه‌ای به‌ نام کروموزوم تبدیل شود تا داخل سلول به‌خوبی جا شود.

مورد جالب درمورد DNA این است که DNA تنها یک الگو برای نحوه‌ی ساخت پروتئین در سلول است. این تمام کار DNA است. ۴ میلیون نوکلئوتید در باکتری e coli، نحوه‌ی ساخت ۱۰۰۰ آنزیم را برای ادامه‌ی حیات سلول، مشخص می‌کنند. ژن به‌ زبان ساده، بخشی از DNA است که به‌عنوان قالب و الگوی ساخت آنزیم عمل می‌کند.

حال نگاهی‌ به پروسه‌ی کامل ساخت آنزیم توسط DNA می‌پردازیم تا بهتر متوجه امر شوید.

مولکول DNA

شاید درمورد ساختار دو رشته‌ای مولکول DNA مطالبی شنیده باشید. DNA مانند دو رشته در هم پیچیده‌‌شده‌ی دراز است.

DNA تمامی سلول‌ها از جفت‌های بازی از ۴ نوکلئوتید مختلف ساخته شده است. هر جفت باز از دو نوکلئوتید مکمل تشکیل شده است. ۴ باز یا نوکلئوتید DNA عبارت‌اند از: آدنین، سیتوزین، گوانین و تیمین.

آدنین و تیمین همیشه به‌عنوان یک جفت به هم متصل‌اند. سیتوزین و گوانین هم همین‌طور. جفت‌ها مانند پله‌های نردبان به‌یکدیگر متصل‌اند.

…

.

.

منبع : zoomit.ir