الخلية وأنشطتها

الخلية وأنشطتها

الخلية : هي وحدة البناء والوظيفة في جسم الكائن الحي .
مراحل اكتشاف الخلية
علماء ساهموا في اكتشاف الخلية وتطور نظرية الخلية
صنع مجهراً بسيطاً استخدمه في فحص كائنات دقيقة : غاليلو 1-
صنع مجهراً بعدسة واحدة شاهد به كائنات دقيقة في قطرة ماء . : لوفنهوك 2-
صنع مجهراً ضوئياً مركباً شاهد به فراغات صغيرة محاطة بجدران رقيقة في قطاعات من الفلين سماها بالخلايا لانها تشبه خلايا النحل : هوك 3-
شاهد أجساماً معتمة داخل الخلية أسماها النواة في خلايا ورق نبات السحلب . : براون 4-
شاهد أنوية في خلايا حيوانات متنوعة ( بيض الطيور - الألياف العضلية ) ولم يشاهد جداراً لهذه الخلايا ، وتوصل إلى فرضية مقامها أن أجسام الحيوانات تتكون من خلايا. : شفان 5-
درس الأنسجة النباتية وتوصل الى أن الأنسجة النباتية تتكون من خلايا محاطة بجدران خلوية . : شلايدن 6-
وفي عام (1839 م) تحولت فرضيات شلايدن وشفان الى نظرية تعد من النظريات الأساسية في علم الأحياء وهي نظرية الخلية .
أفرزت نظرية الخلية سؤالاً شكل تحدياً للعلماء وهو من أين تأتي الخلايا ؟
أجاب شلايدن وشفان بفرضية مفادها أن الخلايا تتكون من بلورات تنشأ من محاليل خلوية وأن الخلايا الجديدة تنشأ من داخل خلايا قديمة وقد ثبت عدم صحة هذه الفرضية .
توصل إلى أن الخلية تأتي من خلية سابقة لها بالانقسام المتساوي . : فيرشو 7-
مبادئ نظرية الخلية
ـ الكائنات الحية جميعها تتركب من خلية واحدة أو أكثر .
ـ الخلية هي الوحدة التركيبية والوظيفية للكائن الحي .
ـ تنتج الخلية من انقسام خلية سابقة لها .

خلايا حقيقية النوى خلايا بدائية النوى أجزاء الخلية
موجود موجود الغشاء الخلوي
موجود ( سيلوزي في الخلايا النباتية ) موجود ( غير سيليلوزي ) الجدار الخلوي
موجودة ومتعددة موجودة بشكل مفرد كروموسومات
موجود غير موجود غشاء نووي
موجودة غير موجودة ميتوكندريا
موجودة غير موجودة بلاستيدات
أكثر انتشاراً صغيرة ومنتشرة في السيتوبلازم رايبوسـومات
موجودة غير موجودة أجسام جولجي
مقارنة بين الخلايا البدائية النوى والخلايا الحقيقية النوى
الخلايا حقيقية النواة :
تختلف الخلايا حقيقية النواة اختلافاً كبيراً في أحجامها وأطوالها وبالرغم من هذه الاختلافات فإن الدراسات أظهرت وجود صفات تركيبية أساسية تشترك فيها معظم الخلايا حقيقة النواة .
تتكون الخلية حقيقية النواة من ثلاثة أجزاء رئيسة هي :
1- الغشاء البلازمي
2- السيتوبلازم
3- النواة
1- الغشاء البلازمي ( Plasma Membrane )
ـ نظراً لضآلة سمك هذا الغشاء والذي يتراوح بين ( 7.5 – 10 نانوميتر ) لم يتمكن العلماء من مشاهدته فعلاً إلا بعد اختراع المجهر الإلكتروني .
ـ في عام 1972 اقترح العالمان سنغر ( Singer ) ونكلسون ( Niclson ) النموذج الفسيفسائي السائل الذي استطاع تفسير الظواهر والوظائف المتعلقة بغشاء الخلية .
تركيبه :
يتركب الغشاء البلازمي وفقاً للنموذج الفسيفسائي من طبقتين من الليبيدات المفسفرة والبروتينات التي تتوزع توزيعاً غير منتظم فيها. وهذه البروتينات والليبيدات تتحرك باستمرار وتتغير مواضعها بالنسبة لبعضها ولهذا وصف الغشاء ـ وفق هذا النموذج ـ بأنه سائل .
الخصائص الحيوية للغشاء البلازمي
1- ينمو مع نمو الخلية وازدياد حجمها .
2- لديه المقدرة على التجدد في المناطق التي يتعرض فيها للتمزق عن طريق بناء جزيئات بروتينية وليبيدات مفسفرة وإضافتها .
3- تلعب البروتينات المكونة للغشاء أدواراً مهمةً ، فبعضها يعمل عمل الانزيمات والنواقل ، كما أن لبعضها دوراً في استقبال المعلومات الكيميائية مثل الهرمونات .
2- 4-يعود الاختلاف بين خلية وأخرى إلى التنوع في أنواع الكربوهيدرات المرتبطة بجزيئات البروتينات مثل فصائل الدم A,B,AB,O .
• إذا ارتبطت الكربوهيدرات بالأجزاء السطحية للبروتينات تكوِّن بروتينات سكرية ولها دور مهم في تمييز الخلايا لبعضها البعض . وبعض الخلايا مثل خلايا الدم البيضاء (WBC) تستطيع تمييز الأجسام الغريبة بواسطة هذه البروتينات
• وإذا ارتبطت الكربوهيدرات بالليبيدات تكوِّن الليبيدات السكرية .
* للبروتينات السكرية والليبيدات السكرية دور في اتصال الخلايا ببعضها واتصالها بالمحيط الخارجي .
3- السيتوبلازم (Cytoplaxm)
السيتوبلازم هو المادة الحية جميعها في الخلية ما عدا الغشاء البلازمي والنواة ويتكون من مجموعة من العضيات معلقة في سائل أساسي يسمى السيتوسول ويتألف السيتوسول في معظمه من الماء الذي يحتوي على أملاح معدنية ومواد عضوية ذائبة . وتلعب الأغشية الموجودة في السيتوبلازم على تقسيمه إلى وحدات وظيفية تسمى العضيات الخلوية حيث يختص كل منها بوظائف معينة ويسمح بحدوث تفاعلات كيميائية حدوثاً مستقلاً دون تداخل بينهما .
العضيات الخلوية
أ- الشبكة الاندوبلازمية : تتكون من قنوات وأكياس وحويصلات مملؤه بسائل ومحاطة بأغشية لها تركيب الغشاء البلازمي .
يتلاءم تركيب الشبكة الاندوبلازمية وموقعها مع وظائفها المختلفة إذ أن قنوات الشبكة المنتشرة في معظم أجزاء السيتوسول والمتصلة مع الغلاف النووي والغشاء البلازمي يجعلها قادرة على القيام بالوظائف التالية :
1- تعمل كجهاز نقل بين الاجزاء الخلوية في السيتوبلازم من جهة وبين الخلية والبيئة الخارجية من جهة اخرى .
2- تعطي هذه الشبكة الدعامة للخلية.
- تعمل على تقسيم الحيز الداخلي الى مناطق متخصصة بوطائف معينة
4- تزيد من مساحة السطح الداخلي للخلية وبالتالي زيادة التفاعلات الحيوية المختلفة
تتميز الشبكة الاندوبلازمية إلى نوعين يتصلات ببعضهما
الشبكة الاندوبلازمية الملساء الشبكة الاندوبلازمية الخشنة وجه المقارنة
قنوات واكياس وحويصلات مملوءة بسائل محاطة بأغشية لها نفس تركيب الغشاء البلازمي . قنوات وأكياس وحويصلات مملوءة بسائل محاطة بأغشية لها نفس تركيب الغشاء البلازمي وتقع على هذه الأغشية رايبوسومات . التركيب
1- بناء الليبيدات .
2- أيض الكربوهيدرات .
3- إزالة سمية بعض العقاقير والسموم .
4- تخزين الكالسيوم اللازم لانقباض العضلات . إفراز البروتينات . الوظيفة
ب- الرايبوسومات (Ribosomes)
عضيات كروية تبنى داخل النوية وتنقل الى السيتوسول لتبقى حرة فيه أو ترتبط بأغشية الشبكة الاندوبلازمية أو بالغشاء النووي. وللريبوسومات دوراً مهماً في بناء البروتين .
ج- أجسام جولجي (Golgi Bodies)
- أجسام جولجي عبارة عن تراكيب غشائية تشمل حزمة من أكياس منبسطة مرتبة ترتيباً متوازياً ومن حويصلات كروية ذات أغشية رقيقة تقع بالقرب من حافة الأكياس .
- تعمل أجسام جولجي على تعديل تركيب البروتينات المصنعة في الرايبوسومات وتصنيفها وإعدادها بشكلها النهائي لتستخدم في داخل الخلية او لتفرز خارجها كما تعمل على تصنيع بعض جزيئات الكربوهيدرات عديدة التسكر .
د‌- الأجسام الحالة ( Lysosomes )
- عبارة عن تراكيب مختلف الأشكال محاطة بغشاء مفرد رقيق تنشأ عن حويصلات تنفصل من أجسام جولجي .
- تحتوي الأجسام الحالة على أنزيمات التحليل المائي التي تحلل المركبات العضوية المعقدة إلى مواد بسيطة بمعزل عن السيتوبلازم لهذا توصف هذه الأجسام بأنها (جهاز هضمي في الخلية) .
- آلية عمل الجسم الحال : يتحد الجسم الحال مع الفجوات الغذائية التي تدخل بعملية البلعمة وتقوم الأنزيمات الموجودة فيه على تحليل المواد المعقدة الى مواد بسيطة تخرج للسيتوبلازم ليستفاد منها .
هـ- الميتوكندريا
- توجد هذه العضيات في معظم الخلايا حقيقة النوى .
- تتنوع في أشكالها (كروية ، خيطية ، وغالباً أسطوانية) .
- عددها وحجمها وتوزيعها في الخلية يختلف باختلاف الحالة الفسيولوجية للخلية .
- تكثر هذه العضيات في الخلايا ذات النشاط الحيوي العالي .
- تقوم هذه العضيات بوظيفة مهمة إذ تعمل كمحطات لإنتاج الطاقة
هـ- البلاستيدات ( Plastids )
- توجد في الطحالب وبعض الخلايا النباتية .
- تصنف حسب وجود الصبغة إلى :
1- بلاستيدات خضراء : تحتوي على صبغة الكلوروفيل الخضراء وهي الأكثر انتشاراً .
2- بلاستيدات ملونة : تحتوي على أصباغ ملونة بالإضافة إلى صبغة الكلوروفيل .
3- بلاستيدات عديمة اللون : تخلو من الأصباغ ، وتعمل على تخزين المواد الغذائية كالنشا والدهون والبروتينات .
ز‌- الفجوات الخلوية ( Vacuoles )
فجوات مملوءة بمحلول مائي وتوجد في معظم الخلايا وتصنف حسب وظائفها إلى :
1- فجوات منقبضة
2- فجوات غذائية
3- فجوات عصارية
ح - البيروكسيسومات ( Peroxisomes )
- عضيات كروية صغيرة محاطة بغشاء مفرد تحتوي على أنزيمات و تعمل هذه الأنزيمات على نزع ذرات الهيدروجين من جزيئات مواد مختلفة وتربطها بالأكسجين منتجة فوق أكسيد الهيدوجين (H2O2) وهذا المركب سام لذا تعمل هذه الأنزيمات عل تحويل هذا المركب الى ماء بنزع ذرة اكسجين .
ط- الهيكل الخلوي ( The Cytoskeleton )
- يشكل الهيكل الخلوي شبكة معقدة من أنيبيبات وألياف وخيوط تثبت فيها وترتبط معها كثير من العضيات الخلوية .
- يمكن تمييز ثلاثة مكونات للهيكل الخلوي
1) الأنيبيبات الدقيقة 2) الخيوط الدقيقة 3) الخيوط الوسطية
مقارنة بين الأنيبيبات الدقيقة والخيوط الدقيقة والخيوط الوسيطة من حيث التركيب والوظيفة
الأنيبيبات الدقيقة الخيوط الدقيقة الخيوط الوسيطة
التركيبات - انيبيبات جوفاء يتركب جدارها من بروتين يسمى توبيولين - تتألف من خيطين من بروتين الاكتين يلتفان حول بعضهما البعض - تتألف من بروتينات تلتف حول بعضها لتشكل ما يشبه الحبل وتختلف البروتيينات المكونة لها باختلاف الخلية .
الوظيفة - تلعب دورراً مهما ًفي حركة الكروموسومات أثناء انقسام الخلية إذ تتكون منها الخيوط المغزلية ..
- تلعب دوراً في حركة العضيات الخلوية .
- تعطي للخلية الدعامة والشكل الثابت - لها دور مهم في انقباض العضلات .
- تخصر الخلية الحيوانية في أثناء الانقسام .
- تكوين الأقدام الكاذبة - له دور في الدعامة واعطاء الخلية شكلاً ثابتاً
ي- الأسواط والأهداب ( Flagella & Cilia )
- عبارة عن زوائد شعرية تمثل امتدادات للغشاء البلازمي ولها دور في إحداث الحركة.
- التركيب - المقطع العرضي في الهدب او السوط يبين مجموعة من الأنيبيبات الدقيقة المحاطة بغمد غشائي وتترتب هذه الأنيبيبات الدقيقة على شكل محيط دائرة يحتوي على تسع مجموعات مزدوجة من الأنيبيبات وعلى أنيبيبين منفردين في المركز ، ويعرف هذا النمط التركيبي بالنمط (9 + 2) .
- يخرج من الأنيبيبات المزدوجة خيوط بروتينية تسمى أذرع داينين ولها دور في آلية حركة السوط والهدب .
- يتصل الهدب أو السوط في السيتوسول بالجسم القاعدي الذي يشبه في تركيبه المريكز .
ك - المريكزات ( Centrioles)
- عضيات أسطوانية على شكل أزواج توجد في الخلايا الحيوانية ذات القدرة على الانقسام وفي بعض خلايا الطحالب والفطريات .
التركيب :
يتكون المريكز من أسطوانة جوفاء يتألف جدارها من تسع مجموعات متوازية من الأنيبيبات الدقيقة وتضم كل مجموعة ثلاثة أنيبيبات دقيقة متصلة معاً ويعرف هذا النمط (9 + صفر) .
تلعب المريكزات دوراً مهماً في عملية الانقسام الخلوي ، إذ تكون الخيوط المغزلية والأجسام القاعدية.

4- النواة ( Nucleus )
تعمل النواة على تنظيم الأنشطة الحيوية في الخلية وتلعب دوراً مهماً في عملية الانقسام الخلوي كما أنها مستودع المادة الوراثية التي تحدد صفات الكائن الحي .
- سطح الخلية ( Cell Surface )
- الغشاء البلازمي يمثل الحدود الخارجية للمادة الحية إذ أن معظم الخلايا تصنع وتفرز مواداً خارجية تحيط بالغشاء البلازمي ، وتشكل سطح الخلية ، ومن أمثلة هذه المكونات الجدار الخلوي في الخلايا النباتية والغلاف الخلوي في الخلايا الحيوانية .
أ- الجدار الخلوي : يحيط بالغشاء البلازمي لخلايا النبات والفطريات والطحالب والبكتيريا .
- تركيبه : يتكون الجدار الخلوي في النبات من السيليلوز وهو مادة كربوهيدراتية عديدة السكر تأخذ شكل ألياف بينها فراغات تسمح بمرور الماء وبعض المواد الذائبة ، وتكون مغمورة داخل مادة خلالية Matrix تتكون من مزيج من مواد بروتينية ودهنية ومواد كربوهيدراتية عديدة التسكر تشمل الليغنين والهميسليلوز والبكتين .
- ب- الغلاف الخلوي : تحاط الخلايا الحيوانية بغلاف خلوي يتكون من مواد عضوية تشمل مواد كربوهيدراتية لزجة وبروتينات سكرية وتعمل هذه المواد على التصاق الخلايا ببعضها وعلى تقوية سطوحها ، كما تسهم في تمييز الخلايا لبعضها .
آليات نقل المواد عبر غشاء الخلية
- الطرق التي يتم بها نقل المواد عبر غشاء الخلية
- 1- الانتشار البسيط : الحركة العشوائية لذرات وجزئيات المادة ذات االتركيز العالي إلى المنطقة ذات التركيز المنخفض .
ـ تلعب خاصية الانتشار دوراً مهماً في تبادل المواد بين الخلية والوسط المحيط بها ، ومن هذه المواد الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والمواد التي تذوب في الليبيدات .
2- الخاصية الأسموزية : عملية انتقال جزيئات الماء ( المذيب ) من المحلول ذي التركيز الأقل في المادة المذابة إلى المحلول الأكثر تركيزاً فيها عبر غشاء شبه منفذ .
- خلايا موضوعة في محاليل مختلفة التركيز
- 3- الانتشار المسهل : عملية انتقال الجزيئات الذائبة في الماء من المحلول ذي التركيز العالي للمادة إلى التركيز المنخفض عبر الغشاء البلازمي للخلية ( مع تدرج التركيز ) .
- سرعة دخول بعض الجزيئات الذائبة في الماء خلال الاغشية الخلوية أكثر من سرعتها المتوقعة عن طريق خاصية الانتشار ؟
تلعب بعض بروتينات الغشاء البلازمي دوراً مهماً في دخول المواد الى الخلية وتسمى البروتينات الناقلة وهناك نوعان من هذه البروتينات هما :
- 1- النوع الاول يشكل قنوات يمكن لبعض أنواع الأيونات الدخول منها بخاصية الانتشار البسيط .
2- النوع الثاني يرتبط مع الجزئ المراد نقله ، لينتقل عبر الغشاء البلازمي ثم ينفصل عنه بعد دخوله الخلية . ويرافق ذلك تغييرات مؤقتة في شكل البروتين ، وتتم عملية النقل مع اتجاه تدرج التركيز .
امثلة على الانتشار المسهل : الحركلة السريعة لجزيئات غلوكوز وفركتوز عبر خلايا الأمعاء الدقيقة وخلايا الكبد والعضلات .
4- النقل النشط : عملية انتقال بعض الايونات من منطقة التركيز المنخفض الى منطقة التركيز المرتفع بمساعدة البروتينات الناقلة ، وفي هذه الحالة يتم استهلاك جزيئات الطاقة ATP لتنشيط الناقل للقيام بعمله .
- - في الخلايا النباتية يكون تركيز ( NO3- , K +1 ) أعلى من تركيزها في محلول التربة ومع ذلك تحتاج النباتات إلى هذه الأيونات باستمرار لذا تدخل هذه الايونات ضد تدرج التركيز أي من منطقة التركيز المنخفض الى منطقة التركيز العالي .
- - البلعمة (Phagocytosis) والاخراج الخلوي (Exocytosis ) :
البلعمة هي قدرة الغشاء البلازمي على الانثناء إلى الداخل في المنطقة التي يلامس بها الأجسام الكبيرة ، بحيث تصبح هذه الاجسام داخل الانغماد الذي يتحول إلى فجوة ضمن السيتوسول
عملية البلعمة عملية الإخراج الخلوي
-
أهمية البلعمة
1- تغذية الكائنات وحيدة الخلية مثل الاميبا .
2- إدخال الجزيئات الكبيرة والمواد الصلبة الى داخل الخلية .
3- ابتلاع الاجسام الغريبة بوساطة خلايا الدم البيضاء .
- أنواع البلعمة :
1- أكل خلوي : في حالة كون المواد التي ابتلعتها الخلية صلبة
2- شرب خلوي : في حالة المواد التي ابتلعتها الخلية سائلة
الاخراج الخلوي ( Exocytosis ):
قدرة الخلية على طرح المواد خارجها بتكوين أكياس خاصة او فجوات داخل الخلية ، ثم تتحد مع الغشاء البلازمي وتقذف محتوياتها خارج الخلية .
سؤال : ما الفرق بين الانتشار البسيط ، الانتشار المسهل ، النقل النشط ؟
الانتشار البسيط : تنتقل الجزيئات مع تدرج التركيز من الأعلى تركيزاً إلى الأقل تركيزاً بدون نواقل وبدون طاقة .
الانتشار المسهل : تنتقل الجزيئات مع تدرج التركيز ولكن عن طريق نواقل ولا يحتاج الى طاقة .
النقل لنشط : يحتاج الى طاقة وتنقل الجزيئات ضد تدرج التركيز .