عالم بيولوجيا الخلية. الخلية وتركيبها وخصائصها

(النووية). الخلايا بدائية النواة أبسط في البنية، ويبدو أنها نشأت في وقت مبكر من عملية التطور. الخلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وظهرت لاحقًا. الخلايا التي يتكون منها جسم الإنسان هي حقيقية النواة.

على الرغم من تنوع أشكالها، فإن تنظيم خلايا جميع الكائنات الحية يخضع لمبادئ هيكلية مشتركة.

خلية بدائية النواة

خلية حقيقية النواة

هيكل الخلية حقيقية النواة

المركب السطحي للخلية الحيوانية

يضم مركب السكر, أغشية البلازماوالطبقة القشرية من السيتوبلازم الموجودة تحتها. يُسمى الغشاء البلازمي أيضًا الغشاء البلازمي، وهو الغشاء الخارجي للخلية. هذا غشاء بيولوجي يبلغ سمكه حوالي 10 نانومتر. يوفر في المقام الأول وظيفة تحديد فيما يتعلق بالبيئة الخارجية للخلية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يؤدي وظيفة النقل. لا تهدر الخلية الطاقة للحفاظ على سلامة غشائها: يتم ربط الجزيئات معًا وفقًا لنفس المبدأ الذي يتم من خلاله ربط جزيئات الدهون معًا - ومن الأفضل من الناحية الديناميكية الحرارية أن تكون الأجزاء الكارهة للماء من الجزيئات موجودة على مقربة من بعضها البعض لبعضهم البعض. الكأس السكري عبارة عن جزيئات من السكريات قليلة السكاريد والسكريات والبروتينات السكرية والشحميات السكرية "الراسية" في البلازما. يؤدي الجليكوكليكس وظائف المستقبلات والعلامات. يتكون الغشاء البلازمي للخلايا الحيوانية بشكل رئيسي من الدهون الفوسفاتية والبروتينات الدهنية التي تتخللها جزيئات البروتين، وخاصة المستضدات السطحية والمستقبلات. في الطبقة القشرية (المجاورة للغشاء البلازمي) من السيتوبلازم توجد عناصر محددة من الهيكل الخلوي - خيوط دقيقة من الأكتين مرتبة بطريقة معينة. الوظيفة الرئيسية والأكثر أهمية للطبقة القشرية (القشرة) هي التفاعلات الكاذبة: القذف والارتباط والانكماش للأرجل الكاذبة. في هذه الحالة، يتم إعادة ترتيب الخيوط الدقيقة أو تطويلها أو تقصيرها. يعتمد شكل الخلية (على سبيل المثال، وجود الزغيبات الدقيقة) أيضًا على بنية الهيكل الخلوي للطبقة القشرية.

هيكل السيتوبلازم

ويسمى المكون السائل في السيتوبلازم أيضًا العصارة الخلوية. تحت المجهر الضوئي، بدا أن الخلية مملوءة بما يشبه البلازما السائلة أو المحلول السائل، حيث "تطفو" النواة والعضيات الأخرى. في الواقع، هذا ليس صحيحا. المساحة الداخلية للخلية حقيقية النواة مرتبة بدقة. يتم تنسيق حركة العضيات بمساعدة أنظمة نقل متخصصة، تسمى الأنابيب الدقيقة، والتي تعمل بمثابة "طرق" داخل الخلايا وبروتينات خاصة "داينين" و"كينيسين" تلعب دور "المحركات". كما أن جزيئات البروتين الفردية لا تنتشر بحرية في جميع أنحاء الفضاء داخل الخلايا، ولكنها يتم توجيهها إلى الأجزاء الضرورية باستخدام إشارات خاصة على سطحها، تتعرف عليها أنظمة النقل في الخلية.

الشبكة الأندوبلازمية

يوجد في الخلية حقيقية النواة نظام من الأجزاء الغشائية (الأنابيب والصهاريج) التي تمر ببعضها البعض، وهو ما يسمى الشبكة الإندوبلازمية (أو الشبكة الإندوبلازمية، ER أو EPS). ويشار إلى ذلك الجزء من الشبكة الإندوبلازمية، الذي ترتبط الريبوسومات بالأغشية به، باسم حبيبي(أو خشن) الشبكة الإندوبلازمية، يحدث تخليق البروتين على أغشيتها. يتم تصنيف تلك الأجزاء التي لا تحتوي على ريبوسومات على جدرانها على أنها سلس(أو غير محبب) ER، الذي يشارك في تخليق الدهون. المساحات الداخلية للشبكة ER الملساء والحبيبية ليست معزولة، ولكنها تمر ببعضها البعض وتتواصل مع تجويف الغلاف النووي.

جهاز جولجي

جوهر

الهيكل الخلوي

المريكزات

الميتوكوندريا

مقارنة الخلايا المؤيدة وحقيقية النواة

لطالما كان الاختلاف الأكثر أهمية بين حقيقيات النوى وبدائيات النوى هو وجود نواة متشكلة وعضيات غشائية. ومع ذلك، بحلول السبعينيات والثمانينيات. أصبح من الواضح أن هذا كان مجرد نتيجة للاختلافات الأعمق في تنظيم الهيكل الخلوي. لبعض الوقت كان يعتقد أن الهيكل الخلوي هو سمة من سمات حقيقيات النوى فقط، ولكن في منتصف التسعينيات. كما تم اكتشاف بروتينات متماثلة للبروتينات الرئيسية للهيكل الخلوي لحقيقيات النوى في البكتيريا.

إنه وجود هيكل خلوي منظم خصيصًا يسمح لحقيقيات النوى بإنشاء نظام من عضيات الغشاء الداخلي المحمول. بالإضافة إلى ذلك، يسمح الهيكل الخلوي بحدوث التسمم الداخلي والإخراج الخلوي (من المفترض أنه بفضل الالتقام الخلوي ظهرت المتكافلات داخل الخلايا، بما في ذلك الميتوكوندريا والبلاستيدات، في الخلايا حقيقية النواة). وظيفة أخرى مهمة للهيكل الخلوي حقيقي النواة هي ضمان انقسام النواة (الانقسام والانقسام الاختزالي) والجسم (بضع الخلايا) للخلية حقيقية النواة (يتم تنظيم تقسيم الخلايا بدائية النواة بشكل أكثر بساطة). تفسر الاختلافات في بنية الهيكل الخلوي أيضًا اختلافات أخرى بين الكائنات المؤيدة وحقيقيات النوى - على سبيل المثال، ثبات وبساطة أشكال الخلايا بدائية النواة والتنوع الكبير في الشكل والقدرة على تغييره في الخلايا حقيقية النواة، وكذلك حجم كبير نسبيا من هذا الأخير. وبالتالي، فإن أحجام الخلايا بدائية النواة في المتوسط ​​0.5-5 ميكرون، وأحجام الخلايا حقيقية النواة في المتوسط ​​من 10 إلى 50 ميكرون. بالإضافة إلى ذلك، فقط بين حقيقيات النوى توجد خلايا عملاقة حقًا، مثل البيض الضخم لأسماك القرش أو النعام (في بيضة الطيور، يكون صفار البيض بأكمله عبارة عن بيضة واحدة ضخمة)، وخلايا عصبية للثدييات الكبيرة، يتم تعزيز عملياتها بواسطة الهيكل الخلوي ، ويمكن أن يصل طوله إلى عشرات السنتيمترات.

فقد التمايز الخلوي

ويطلق على تدمير البنية الخلوية (على سبيل المثال، في الأورام الخبيثة) اسم أنابلاسيا.

تاريخ اكتشاف الخلايا

أول من رأى الخلايا هو العالم الإنجليزي روبرت هوك (المعروف لدينا بفضل قانون هوك). خلال العام، في محاولة لفهم سبب طفو شجرة الفلين بشكل جيد، بدأ هوك في فحص أجزاء رقيقة من الفلين باستخدام المجهر الذي قام بتحسينه. واكتشف أن الفلين مقسم إلى عدة خلايا صغيرة، مما ذكره بخلايا الدير، وقد أطلق على هذه الخلايا اسم الخلايا (باللغة الإنجليزية cell تعني "خلية، خلية، قفص"). وفي نفس العام، استخدم المعلم الهولندي أنطون فان ليفينهوك (-) المجهر لأول مرة لرؤية "الحيوانات" - الكائنات الحية المتحركة - في قطرة ماء. وهكذا، بحلول بداية القرن الثامن عشر، عرف العلماء أن النباتات لها بنية خلوية تحت التكبير العالي، ورأوا بعض الكائنات الحية التي سُميت فيما بعد أحادية الخلية. ومع ذلك، فإن النظرية الخلوية لبنية الكائنات الحية لم تتشكل إلا في منتصف القرن التاسع عشر، بعد ظهور مجاهر أكثر قوة وتطوير طرق تثبيت الخلايا وتلطيخها. وكان أحد مؤسسيها هو رودولف فيرشو، لكن أفكاره احتوت على عدد من الأخطاء: على سبيل المثال، افترض أن الخلايا كانت مرتبطة ببعضها البعض بشكل ضعيف وأن كل منها موجود "من تلقاء نفسه". في وقت لاحق فقط كان من الممكن إثبات سلامة النظام الخلوي.

أنظر أيضا

• مقارنة تركيب خلايا البكتيريا والنباتات والحيوانات

روابط

• البيولوجيا الجزيئية للخلية، الطبعة الرابعة، 2002 - كتاب مدرسي عن البيولوجيا الجزيئية باللغة الإنجليزية
• علم الخلايا وعلم الوراثة (0564-3783) ينشر مقالات باللغات الروسية والأوكرانية والإنجليزية حسب اختيار المؤلف، مترجمة إلى الإنجليزية (0095-4527)

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

انظر ما هي "الخلية (علم الأحياء)" في القواميس الأخرى:

مادة الاحياء- مادة الاحياء. المحتويات: I. تاريخ علم الأحياء ............... 424 الحيوية والآلة. ظهور العلوم التجريبية في القرنين السادس عشر والثامن عشر. نشأة وتطور نظرية التطور. تطور علم وظائف الأعضاء في القرن التاسع عشر. تطور علم الخلية. نتائج القرن التاسع عشر... الموسوعة الطبية الكبرى

- (cellula، cytus)، الوحدة الهيكلية والوظيفية الأساسية لجميع الكائنات الحية، وهو نظام حي أولي. يمكن أن توجد كقسم. الكائنات الحية (البكتيريا والأوالي وبعض الطحالب والفطريات) أو في أنسجة الحيوانات متعددة الخلايا، ... ... القاموس الموسوعي البيولوجي

تكون خلايا البكتيريا الهوائية المكونة للأبواغ على شكل قضيب، وعادة ما تكون أكبر حجمًا بالمقارنة مع البكتيريا غير المكونة للأبواغ. الأشكال الخضرية من البكتيريا الحاملة للأبواغ لها حركة نشطة أضعف، على الرغم من أنها... ... الموسوعة البيولوجية

ولهذا المصطلح معاني أخرى، انظر الخلية (المعاني). خلايا الدم البشرية (HBC) ويكيبيديا

الخلية ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1

بنية الخلية …………………………………………………………………………………… 2

علم الخلايا …………………………………………….3

المجهر والخلية………………………………..4

رسم تخطيطي لبنية الخلية …………………………………………….6

انقسام الخلايا ……………………………………………………………………………………………………………………………… 10

مخطط انقسام الخلايا الانقسامية .......................... 12

خلية

الخلية هي جزء أساسي من الكائن الحي، قادر على الوجود المستقل والتكاثر الذاتي والتطور. الخلية هي أساس البنية والنشاط الحيوي لجميع الكائنات الحية والنباتات. يمكن أن توجد الخلايا ككائنات مستقلة أو كجزء من كائنات متعددة الخلايا (خلايا الأنسجة). تم اقتراح مصطلح "الخلية" من قبل عالم المجهر الإنجليزي ر. هوك (1665). الخلية هي موضوع دراسة فرع خاص من علم الأحياء - علم الخلايا. بدأت الدراسات الأكثر منهجية للخلايا في القرن التاسع عشر. واحدة من أكبر النظريات العلمية في ذلك الوقت كانت نظرية الخلية، التي أكدت على وحدة بنية كل الطبيعة الحية. إن دراسة جميع أشكال الحياة على المستوى الخلوي هي جوهر البحث البيولوجي الحديث.

وفي بنية كل خلية ووظائفها توجد علامات مشتركة بين جميع الخلايا، والتي تعكس وحدة أصلها من المواد العضوية الأولية. إن الخصائص الخاصة لمختلف الخلايا هي نتيجة تخصصها في عملية التطور. وهكذا فإن جميع الخلايا تنظم عملية التمثيل الغذائي بنفس الطريقة، وتضاعف وتستخدم مادتها الوراثية، وتتلقى الطاقة وتستخدمها. وفي الوقت نفسه، تختلف الكائنات وحيدة الخلية المختلفة (الأميبا، والنعال، والأهداب، وما إلى ذلك) اختلافًا كبيرًا في الحجم والشكل والسلوك. لا تختلف خلايا الكائنات متعددة الخلايا بشكل حاد. وهكذا، لدى الشخص خلايا لمفاوية - خلايا مستديرة صغيرة (قطرها حوالي 10 ميكرون) تشارك في التفاعلات المناعية، وخلايا عصبية، بعضها لديه عمليات يزيد طولها عن متر؛ تقوم هذه الخلايا بالوظائف التنظيمية الرئيسية في الجسم.

كانت أول طريقة للبحث الخلوي هي الفحص المجهري للخلايا الحية. الإصدارات الحديثة من المجهر الضوئي داخل الحياة - تباين الطور، التلألؤ، التداخل، وما إلى ذلك - تجعل من الممكن دراسة شكل الخلايا والبنية العامة لبعض بنياتها، وحركة الخلايا وانقسامها. يتم الكشف عن تفاصيل بنية الخلية فقط بعد إجراء تباين خاص، والذي يتم تحقيقه عن طريق تلطيخ الخلية المقتولة. المرحلة الجديدة في دراسة بنية الخلية هي المجهر الإلكتروني، الذي يتميز بدقة أعلى بكثير لبنية الخلية مقارنة بالمجهر الضوئي. تتم دراسة التركيب الكيميائي للخلايا عن طريق الطرق الخلوية والكيميائية النسيجية، والتي تجعل من الممكن تحديد توطين وتركيز المادة في الهياكل الخلوية، وكثافة تخليق المواد وحركتها في الخلايا. تتيح الطرق الفيزيولوجية الخلوية دراسة وظائف الخلية.

بنية الخلية

تمتلك خلايا جميع الكائنات الحية خطة هيكلية واحدة، مما يوضح بوضوح القواسم المشتركة لجميع عمليات الحياة. تشتمل كل خلية على جزأين مرتبطين بشكل لا ينفصم: السيتوبلازم والنواة. يتميز كل من السيتوبلازم والنواة بالتعقيد والبنية المنظمة بدقة، وهما بدورهما يشتملان على العديد من الوحدات الهيكلية المختلفة التي تؤدي وظائف محددة للغاية.

صدَفَة.يتفاعل بشكل مباشر مع البيئة الخارجية ويتفاعل مع الخلايا المجاورة (في الكائنات متعددة الخلايا).

القشرة هي عادة الخلية. إنها تتأكد بيقظة من عدم دخول المواد غير الضرورية حاليًا إلى الخلية؛ بل على العكس من ذلك، فإن المواد التي تحتاجها الخلية يمكن الاعتماد على أقصى قدر من المساعدة لها.

القشرة الأساسية مزدوجة. يتكون من أغشية نووية داخلية وخارجية. بين هذه الأغشية يوجد الفضاء المحيط بالنواة. عادة ما يرتبط الغشاء النووي الخارجي بقنوات الشبكة الإندوبلازمية.

تحتوي القشرة الأساسية على العديد من المسام. تتشكل عن طريق إغلاق الأغشية الخارجية والداخلية ولها أقطار مختلفة. تحتوي بعض النوى، مثل نواة البيضة، على العديد من المسام وتقع على فترات منتظمة على سطح النواة. يختلف عدد المسام الموجودة في الغلاف النووي باختلاف أنواع الخلايا. تقع المسام على مسافة متساوية من بعضها البعض. نظرًا لأن قطر المسام يمكن أن يختلف، وفي بعض الحالات يكون لجدرانه بنية معقدة إلى حد ما، يبدو أن المسام تتقلص أو تغلق أو تتوسع على العكس من ذلك. بفضل المسام، تتلامس الكاريوبلازم بشكل مباشر مع السيتوبلازم. تمر جزيئات كبيرة جدًا من النيوكليوسيدات والنيوكليوتيدات والأحماض الأمينية والبروتينات بسهولة عبر المسام، وبالتالي يحدث تبادل نشط بين السيتوبلازم والنواة.

علم الخلية

يسمى العلم الذي يدرس بنية ووظيفة الخلايا علم الخلايا.

على مدى العقد الماضي، خطت خطوات كبيرة، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى تطوير أساليب جديدة لدراسة الخلايا.

"الأداة" الرئيسية لعلم الخلايا هي المجهر الذي يسمح بدراسة بنية الخلية بتكبير 2400-2500 مرة. تتم دراسة الخلايا في شكلها الحي، وكذلك بعد علاج خاص. هذا الأخير يأتي إلى مرحلتين رئيسيتين.

أولاً يتم تثبيت الخلايا، أي يتم قتلها بمواد سريعة المفعول تكون سامة للخلايا ولا تدمر بنياتها. المرحلة الثانية هي تلوين التحضير. يعتمد ذلك على حقيقة أن أجزاء مختلفة من الخلية تستقبل أصباغًا معينة بدرجات مختلفة من الشدة. بفضل هذا، من الممكن التعرف بوضوح على المكونات الهيكلية المختلفة للخلية، والتي لا يمكن رؤيتها دون تلطيخ بسبب معامل انكسارها المماثل. كثيرا ما تستخدم طريقة صنع الأقسام. للقيام بذلك، يتم وضع الأنسجة أو الخلايا الفردية، بعد معالجة خاصة، في وسط صلب (البارافين، السيلويدين)، وبعد ذلك، باستخدام جهاز خاص - مشراح مجهز بشفرة حلاقة حادة، يتم وضعها في أقسام رقيقة مع سمك 3 ميكرون (ميكرون = 0.001 مم).

1. ليس كل الكائنات الحية لديها بنية خلوية.

كان التنظيم الخلوي نتيجة لتطور طويل سبقته أشكال الحياة غير الخلوية (ما قبل الخلوية). قبل الفحص، توضع المستحضرات الثابتة والملونة في وسط ذي معامل انكسار مرتفع (الجليسرين، بلسم كندا، إلخ). وبفضل هذا تصبح شفافة، مما يسهل دراسة الدواء.

في علم الخلايا الحديث، تم تطوير عدد من الأساليب والتقنيات الجديدة، والتي أدى استخدامها إلى تعميق المعرفة بشكل كبير حول بنية الخلية وعلم وظائف الأعضاء.

يعد استخدام الطرق البيوكيميائية والكيميائية الخلوية مهمًا جدًا لدراسة الخلايا. حاليًا، لا يمكننا دراسة بنية الخلية فحسب، بل يمكننا أيضًا تحديد تركيبها الكيميائي وتغيراتها خلال حياة الخلية. وتعتمد العديد من هذه الطرق على استخدام التفاعلات اللونية للتمييز بين مواد كيميائية معينة أو مجموعات من المواد. تعتبر دراسة توزيع المواد ذات التركيبات الكيميائية المختلفة في الخلية عن طريق التفاعلات اللونية إحدى الطرق الكيميائية الخلوية. إنه ذو أهمية كبيرة لدراسة عملية التمثيل الغذائي والجوانب الأخرى لفسيولوجيا الخلية.

المجهر والخلية

يستخدم المجهر فوق البنفسجي على نطاق واسع في علم الخلايا الحديث. الأشعة فوق البنفسجية غير مرئية للعين البشرية، ولكن يتم رؤيتها من خلال لوحة فوتوغرافية. بعض المواد العضوية (الأحماض النووية) التي تلعب دورًا مهمًا بشكل خاص في حياة الخلية تمتص الأشعة فوق البنفسجية بشكل انتقائي. لذلك، من خلال الصور الملتقطة بالأشعة فوق البنفسجية، يمكن الحكم على توزيع المواد النووية في الخلية.

تم تطوير عدد من الأساليب المتطورة لدراسة تغلغل المواد المختلفة في الخلية من البيئة.

ولهذا الغرض، على وجه الخصوص، يتم استخدام الأصباغ الحيوية (الحيوية). هذه هي الأصباغ (على سبيل المثال، اللون الأحمر المحايد) التي تخترق الخلية دون قتلها. من خلال مراقبة خلية حية ملوثة بشكل حيوي، يمكن للمرء الحكم على طرق اختراق وتراكم المواد في الخلية.

لعب المجهر الإلكتروني دورًا مهمًا بشكل خاص في تطور علم الخلايا، وكذلك في دراسة البنية الدقيقة للأوالي.

يعتمد المجهر الإلكتروني على مبدأ مختلف عن المجهر الضوئي الضوئي. تتم دراسة الجسم في شعاع من الإلكترونات الطائرة بسرعة. الطول الموجي لأشعة الإلكترون أقل بآلاف المرات من الطول الموجي لأشعة الضوء. وهذا يسمح للمرء بالحصول على دقة أكبر بكثير، أي تكبير أكبر بكثير مما هو عليه في المجهر الضوئي. يمر شعاع من الإلكترونات عبر الجسم قيد الدراسة ثم يسقط على شاشة الفلورسنت، حيث يتم عرض صورة للجسم. لكي يكون الجسم شفافًا أمام شعاع الإلكترون، يجب أن يكون رقيقًا جدًا. المقاطع المشراح التقليدية التي يبلغ سمكها 3-5 ميكرون غير مناسبة تمامًا لهذا الغرض. سوف يمتصون شعاع الإلكترون بالكامل. تم إنشاء أجهزة خاصة - ميكروتومات فائقة الدقة، مما يجعل من الممكن الحصول على أجزاء ذات سماكة ضئيلة، في حدود 100-300 أنجستروم (الأنجستروم هي وحدة طول تساوي جزءًا من عشرة آلاف من الميكرون). إن الاختلافات في امتصاص الإلكترونات من قبل أجزاء مختلفة من الخلية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بدون معالجة خاصة على شاشة المجهر الإلكتروني. ولذلك فإن الأجسام قيد الدراسة يتم معالجتها مسبقاً بمواد غير منفذة أو يصعب اختراقها للإلكترونات. هذه المادة هي رابع أكسيد الأوزميوم (Os04). يتم امتصاصه بدرجات متفاوتة من قبل أجزاء مختلفة من الخلية، وبالتالي تحتفظ بالإلكترونات بطرق مختلفة.

باستخدام المجهر الإلكتروني، يمكن الحصول على تكبير يصل إلى 100000.

يفتح المجهر الإلكتروني آفاقًا جديدة في دراسة تنظيم الخلية.

مخطط هيكل الخلية

في التين. 15 والتين. 16 يقارن الرسم التخطيطي لبنية الخلية كما قدم في عشرينيات هذا القرن وكما يظهر في الوقت الحاضر.

من الخارج، يتم تحديد الخلية عن البيئة بواسطة غشاء خلية رقيق، والذي يلعب دورًا مهمًا في تنظيم دخول المواد إلى السيتوبلازم. المادة الرئيسية للسيتوبلازم لها تركيبة كيميائية معقدة.

يعتمد على البروتينات الموجودة في حالة المحلول الغروي. البروتينات هي مواد عضوية معقدة ذات جزيئات كبيرة (وزنها الجزيئي مرتفع للغاية، ويقاس بعشرات الآلاف بالنسبة لذرة الهيدروجين) وحركية كيميائية عالية. بالإضافة إلى البروتينات، يحتوي السيتوبلازم على العديد من المركبات العضوية الأخرى (الكربوهيدرات والدهون)، من بينها دور مهم بشكل خاص في حياة الخلية تلعب المواد العضوية المعقدة - الأحماض النووية. من بين المكونات غير العضوية للسيتوبلازم، من الضروري ذكر الماء أولا، والذي يشكل وزنه أكثر بكثير من نصف جميع المواد التي تتكون منها الخلية. الماء مهم كمذيب لأن التفاعلات الأيضية تحدث في وسط سائل. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الخلية على أيونات الملح (Ca2+، K+، Na+، Fe2+، Fe3+، إلخ).

توجد العضيات في المادة الرئيسية للسيتوبلازم - وهي هياكل موجودة باستمرار تؤدي وظائف معينة في حياة الخلية. ومن بينها، تلعب الميتوكوندريا دورًا مهمًا في عملية التمثيل الغذائي. وتظهر بالمجهر الضوئي على شكل قضبان وخيوط صغيرة وأحياناً حبيبات.

أظهر المجهر الإلكتروني أن بنية الميتوكوندريا معقدة للغاية. تحتوي كل ميتوكوندريا على غلاف يتكون من ثلاث طبقات وتجويف داخلي.

من القشرة إلى هذا التجويف المليء بالمحتويات السائلة، تبرز أقسام عديدة، ولا تصل إلى الجدار المقابل، المسمى cristae. أظهرت الدراسات الفيزيولوجية الخلوية أن الميتوكوندريا هي عضيات ترتبط بها العمليات التنفسية للخلية (الأكسدة). في التجويف الداخلي، على القشرة والأعراف، يتم تحديد إنزيمات الجهاز التنفسي (المحفزات العضوية)، مما يوفر تحولات كيميائية معقدة تشكل عملية التنفس.

في السيتوبلازم، بالإضافة إلى الميتوكوندريا، هناك نظام معقد من الأغشية، والتي تشكل معًا الشبكة الإندوبلازمية (الشكل 16).

أظهرت الدراسات المجهرية الإلكترونية أن أغشية الشبكة الإندوبلازمية مزدوجة. على الجانب المواجه للمادة الرئيسية للسيتوبلازم، يحتوي كل غشاء على حبيبات عديدة (تسمى "أجسام بالاس" نسبة إلى العالم الذي اكتشفها). تحتوي هذه الحبيبات على أحماض نووية (أي حمض الريبونوكليك)، ولهذا تسمى أيضًا بالريبوسومات. على الشبكة الإندوبلازمية، بمشاركة الريبوسومات، يتم تنفيذ إحدى العمليات الرئيسية لحياة الخلية - تخليق البروتين.

تخلو بعض الأغشية السيتوبلازمية من الريبوسومات وتشكل نظامًا خاصًا يسمى جهاز جولجي.

تم اكتشاف هذا التكوين في الخلايا منذ فترة طويلة، لأنه يمكن اكتشافه باستخدام طرق خاصة عند فحصه تحت المجهر الضوئي. ومع ذلك، فإن البنية الدقيقة لجهاز جولجي أصبحت معروفة فقط نتيجة للدراسات المجهرية الإلكترونية. تتلخص الأهمية الوظيفية لهذه العضية في حقيقة أن المواد المختلفة التي يتم تصنيعها في الخلية تتركز في منطقة الجهاز، على سبيل المثال، حبيبات الإفراز في الخلايا الغدية، وما إلى ذلك. وترتبط أغشية جهاز جولجي بـ الشبكة الإندوبلازمية. من الممكن حدوث عدد من العمليات الاصطناعية على أغشية جهاز جولجي.

ترتبط الشبكة الإندوبلازمية بالغلاف الخارجي للنواة. يبدو أن هذا الارتباط يلعب دورًا مهمًا في التفاعل بين النواة والسيتوبلازم. ترتبط الشبكة الإندوبلازمية أيضًا بالغشاء الخارجي للخلية وفي بعض الأماكن تمر بها مباشرة.

باستخدام المجهر الإلكتروني، تم اكتشاف نوع آخر من العضيات في الخلايا - الليزوزومات (الشكل 16).

وهي تشبه الميتوكوندريا في الحجم والشكل، ولكن يمكن تمييزها عنها بسهولة من خلال عدم وجود بنية داخلية دقيقة مميزة ونموذجية للميتوكوندريا. وفقًا لمعظم علماء الخلايا المعاصرين، تحتوي الليزوزومات على إنزيمات هضمية مرتبطة بتحلل الجزيئات الكبيرة من المواد العضوية التي تدخل الخلية. وهي بمثابة خزانات للإنزيمات التي يتم استخدامها تدريجياً في حياة الخلية.

في سيتوبلازم الخلايا الحيوانية، عادة ما يقع الجسيم المركزي بجوار النواة. هذه العضية لها بنية دائمة. وهي تتألف من تسعة تشكيلات على شكل قضيب فائقة المجهر، محاطة بسيتوبلازم مضغوط متمايز بشكل خاص. الجسيم المركزي هو عضية مرتبطة بانقسام الخلايا.

أرز. 16. رسم تخطيطي لتركيب الخلية حسب المعطيات الحديثة مع مراعاة الدراسات المجهرية الإلكترونية:

1 - السيتوبلازم. 2 - جهاز جولجي، 3 - الجسيم المركزي؛ 4 - الميتوكوندريا. 5 - الشبكة الإندوبلازمية. 6 - النواة؛ 7 - النواة. 8 - الليزوزومات.

بالإضافة إلى العضيات السيتوبلازمية المدرجة في الخلية، قد تحتوي على العديد من الهياكل والشوائب الخاصة المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي وأداء الوظائف الخاصة المختلفة المميزة لخلية معينة. تحتوي الخلايا الحيوانية عادة على الجليكوجين، أو النشا الحيواني. وهي مادة احتياطية تستهلك في عملية التمثيل الغذائي باعتبارها المادة الرئيسية لعمليات الأكسدة. غالبًا ما تكون هناك شوائب دهنية على شكل قطرات صغيرة.

تحتوي الخلايا المتخصصة، مثل الخلايا العضلية، على ألياف مقلصة خاصة مرتبطة بالوظيفة الانقباضية لهذه الخلايا. يوجد عدد من العضيات والشوائب الخاصة في الخلايا النباتية. في الأجزاء الخضراء من النباتات، توجد البلاستيدات الخضراء دائمًا - وهي أجسام بروتينية تحتوي على صبغة الكلوروفيل الخضراء، والتي يتم من خلالها إجراء عملية التمثيل الضوئي - عملية التغذية الهوائية للنبات. عادة ما توجد هنا حبيبات النشا التي لا توجد في الحيوانات كمادة احتياطية. على عكس الحيوانات، تحتوي الخلايا النباتية، بالإضافة إلى الغشاء الخارجي، على أغلفة ليفية قوية، مما يجعل الأنسجة النباتية قوية بشكل خاص.

انقسام الخلية

تعتمد قدرة الخلايا على إعادة إنتاج نفسها على الخاصية الفريدة للحمض النووي للنسخ الذاتي والتقسيم المكافئ الدقيق للكروموسومات المتكاثرة أثناء عملية الانقسام. نتيجة للانقسام تتشكل خليتين متطابقتين مع الخلية الأصلية في الخصائص الوراثية وبتركيبة محدثة للنواة والسيتوبلازم. يتم فصل عمليات التكاثر الذاتي للكروموسومات وتقسيمها وتكوين نواتين وتقسيم السيتوبلازم بمرور الوقت، مما يشكل مجتمعة الدورة الانقسامية للخلية. إذا بدأت الخلية بعد الانقسام في الاستعداد للانقسام التالي، فإن الدورة الانقسامية تتزامن مع دورة حياة الخلية. ومع ذلك، في كثير من الحالات، بعد الانقسام (وأحيانًا قبل ذلك)، تترك الخلايا الدورة الانقسامية، وتتمايز وتؤدي وظيفة خاصة أو أخرى في الجسم. يمكن تحديث تكوين هذه الخلايا بسبب انقسامات الخلايا المتمايزة بشكل سيئ. في بعض الأنسجة، تكون الخلايا المتمايزة قادرة على إعادة الدخول إلى الدورة الانقسامية. في الأنسجة العصبية، لا تنقسم الخلايا المتمايزة؛ يعيش الكثير منهم ما دام الجسم ككل، أي في البشر - عدة عقود. وفي الوقت نفسه، لا تفقد نوى الخلايا العصبية قدرتها على الانقسام: عند زرعها في سيتوبلازم الخلايا السرطانية، تقوم نوى الخلايا العصبية بتوليف الحمض النووي والانقسام. تظهر التجارب على الخلايا الهجينة تأثير السيتوبلازم على ظهور الوظائف النووية. التحضير غير الكافي للانقسام يمنع الانقسام الفتيلي أو يشوه مساره. وهكذا، في بعض الحالات، لا يحدث انقسام السيتوبلازم وتتكون خلية ثنائية النواة. يؤدي الانقسام المتكرر للنواة في خلية غير مقسمة إلى ظهور خلايا متعددة النوى أو هياكل معقدة فوق خلوية (symplasts)، على سبيل المثال في العضلات المخططة. في بعض الأحيان يقتصر تكاثر الخلايا على تكاثر الكروموسومات، ويتم تشكيل خلية متعددة الصبغيات تحتوي على مجموعة مزدوجة (مقارنة بالخلية الأصلية) من الكروموسومات. يؤدي تعدد الصبغيات إلى زيادة النشاط الاصطناعي وزيادة حجم الخلية وكتلتها.

إحدى العمليات البيولوجية الرئيسية التي تضمن استمرارية أشكال الحياة وتكمن وراء جميع أشكال التكاثر هي عملية انقسام الخلايا. تحدث هذه العملية، المعروفة باسم الحركية النووية، أو الانقسام الفتيلي، بتناسق مذهل، مع بعض الاختلافات فقط في التفاصيل، في خلايا جميع النباتات والحيوانات، بما في ذلك الأوليات. أثناء الانقسام، يتم توزيع الكروموسومات بالتساوي وتخضع للازدواج بين الخلايا الوليدة. من أي جزء من كل كروموسوم، تتلقى الخلايا الابنة النصف. دون الخوض في وصف تفصيلي للانقسام الفتيلي، سنلاحظ فقط نقاطه الرئيسية (الشكل).

في المرحلة الأولى من الانقسام الفتيلي، والتي تسمى الطور التمهيدي، تصبح الكروموسومات على شكل خيوط مرئية بوضوح في النواة.

أرز. مخطط انقسام الخلايا الانقسامية:

1 - قلب غير انشطاري؛

2-6 - المراحل المتعاقبة للتغير النووي في الطور التمهيدي؛

7-9 - الطورية.

10 - الطور الانفصالي.

11-13 - الطور النهائي. أطوال مختلفة.

في النواة غير المنقسمة، كما رأينا، تبدو الكروموسومات وكأنها خيوط رفيعة غير منتظمة الشكل ومتشابكة مع بعضها البعض. في الطور التمهيدي، فإنها تقصر وتكثف. في الوقت نفسه، يتحول كل كروموسوم إلى مزدوج. تمتد الفجوة على طوله، وتقسم الكروموسوم إلى نصفين متجاورين ومتشابهين تمامًا.

في المرحلة التالية من الانقسام الفتيلي - الطور الاستوائي - يتم تدمير الغشاء النووي، وتذوب النواة وتجد الكروموسومات نفسها ملقاة في السيتوبلازم. يتم ترتيب جميع الكروموسومات في صف واحد، وتشكل ما يسمى باللوحة الاستوائية. يخضع الجسيم المركزي لتغيرات كبيرة. وهي مقسمة إلى قسمين، يتباعدان، وتتشكل بينهما خيوط، لتشكل مغزلاً لالونياً. تقع اللوحة الاستوائية للكروموسومات على طول خط استواء هذا المغزل.

في مرحلة الطور الانفصالي، تحدث عملية التباعد إلى أقطاب متقابلة لكروموسومات الابنة، والتي تشكلت، كما رأينا، نتيجة للانقسام الطولي لكروموسومات الأم. تنزلق الكروموسومات المتباعدة في الطور الانفصالي على طول خيوط مغزل الكروماتين وتتجمع في النهاية في مجموعتين في المنطقة المركزية.

خلال المرحلة الأخيرة من الانقسام الفتيلي - الطور النهائي - تتم استعادة بنية النواة غير المنقسمة. ويتكون غلاف نووي حول كل مجموعة من الكروموسومات. تتمدد الكروموسومات وتصبح رفيعة، وتتحول إلى خيوط رفيعة طويلة ومرتبة بشكل عشوائي. يتم تحرير النسغ النووي، حيث تظهر النواة.

بالتزامن مع مراحل الطور الانفصالي والطور النهائي، ينقسم السيتوبلازم الخلوي إلى نصفين، والذي يتم عادة عن طريق انقباض بسيط.

كما يتبين من وصفنا الموجز، فإن عملية الانقسام ترجع في المقام الأول إلى التوزيع الصحيح للكروموسومات بين النوى الوليدة. تتكون الكروموسومات من حزم من جزيئات DNA الشبيهة بالخيط والموجودة على طول المحور الطولي للكروموسوم. يسبق البداية الواضحة للانقسام الفتيلي، كما تم إثباته الآن من خلال قياسات كمية دقيقة، من خلال مضاعفة الحمض النووي، وهي الآلية الجزيئية التي ناقشناها بالفعل أعلاه.

وبالتالي، فإن الانقسام وتقسيم الكروموسومات أثناءه ليس سوى تعبير واضح عن عمليات الازدواجية (التكاثر الذاتي) لجزيئات الحمض النووي، التي تتم على المستوى الجزيئي. يحدد الحمض النووي تخليق البروتين من خلال الحمض النووي الريبي (RNA). يتم "تشفير" السمات النوعية للبروتينات في بنية الحمض النووي. ولذلك، فمن الواضح أن التقسيم الدقيق للكروموسومات في الانقسام، على أساس التكاثر (التكاثر الذاتي) لجزيئات الحمض النووي، يكمن وراء "المعلومات الوراثية" في عدد من الأجيال المتعاقبة من الخلايا والكائنات الحية.

يعد عدد الكروموسومات، وكذلك شكلها وحجمها وما إلى ذلك، سمة مميزة لكل نوع من الكائنات الحية. البشر، على سبيل المثال، لديهم 46 كروموسومًا، وسمك الفرخ - 28، والقمح الشائع - 42، وما إلى ذلك.

تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا - تجاويف صغيرة محاطة بغشاء مملوءة بمحلول مائي مركز من المواد الكيميائية. خلية- وحدة أولية من البنية والنشاط الحيوي لجميع الكائنات الحية (باستثناء الفيروسات، والتي يشار إليها غالبًا بأشكال الحياة غير الخلوية)، ولها عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها، وقادرة على الوجود المستقل والتكاثر الذاتي والتطور. جميع الكائنات الحية إما، مثل الحيوانات متعددة الخلايا والنباتات والفطريات، تتكون من العديد من الخلايا، أو، مثل العديد من الأوليات والبكتيريا، هي كائنات وحيدة الخلية. يسمى فرع علم الأحياء الذي يدرس بنية الخلايا وعملها علم الخلايا. ويعتقد أن جميع الكائنات الحية وجميع الخلايا المكونة لها تطورت من خلية مشتركة ما قبل الحمض النووي.

التاريخ التقريبي للخلية

في البداية، تحت تأثير العوامل الطبيعية المختلفة (الحرارة، الأشعة فوق البنفسجية، التصريفات الكهربائية)، ظهرت المركبات العضوية الأولى، والتي كانت بمثابة مادة لبناء الخلايا الحية.

يبدو أن اللحظة الحاسمة في تاريخ تطور الحياة كانت ظهور الجزيئات المكررة الأولى. المكرر هو نوع من الجزيء الذي يعمل كمحفز لتخليق نسخه أو مصفوفاته، وهو نظير بدائي للتكاثر في عالم الحيوان. من بين الجزيئات الأكثر شيوعًا حاليًا، المتضاعفات هي DNA وRNA. على سبيل المثال، يبدأ جزيء الحمض النووي الموجود في كوب مع المكونات الضرورية تلقائيًا في إنشاء نسخه الخاصة (وإن كان ذلك أبطأ بكثير من الخلية تحت تأثير إنزيمات خاصة).

أدى ظهور الجزيئات المكررة إلى إطلاق آلية التطور الكيميائي (ما قبل البيولوجي). كانت المواد الأولى للتطور على الأرجح عبارة عن جزيئات RNA بدائية، تتكون من عدد قليل فقط من النيوكليوتيدات. وتتميز هذه المرحلة (وإن كان في شكل بدائي للغاية) بجميع السمات الرئيسية للتطور البيولوجي: التكاثر، والطفرة، والموت، والصراع من أجل البقاء، والانتقاء الطبيعي.

تم تسهيل التطور الكيميائي من خلال حقيقة أن الحمض النووي الريبي (RNA) هو جزيء عالمي. بالإضافة إلى كونها ناسخة (أي حاملة للمعلومات الوراثية)، يمكنها أداء وظائف الإنزيمات (على سبيل المثال، الإنزيمات التي تسرع التكاثر أو الإنزيمات التي تحلل الجزيئات المنافسة).

في مرحلة ما من التطور، ظهرت إنزيمات الحمض النووي الريبوزي (RNA) التي تحفز تخليق جزيئات الدهون (أي الدهون). تتمتع جزيئات الدهون بخاصية واحدة مميزة: فهي قطبية ولها بنية خطية، حيث يكون سمك أحد طرفي الجزيء أكبر من سمك الطرف الآخر. لذلك، تتجمع جزيئات الدهون المعلقة تلقائيًا في أغلفة قريبة الشكل من الشكل الكروي. لذا فإن جزيئات الـ RNA التي تصنع الدهون كانت قادرة على إحاطة نفسها بغلاف دهني، مما أدى إلى تحسين مقاومة الـ RNA للعوامل الخارجية بشكل كبير.

أدت الزيادة التدريجية في طول الحمض النووي الريبي (RNA) إلى ظهور RNAs متعدد الوظائف، والتي تؤدي الأجزاء الفردية منها وظائف مختلفة.

يبدو أن الانقسامات الخلوية الأولى حدثت تحت تأثير العوامل الخارجية. أدى تركيب الدهون داخل الخلية إلى زيادة حجمها وفقدان قوتها، بحيث انقسم الغشاء غير المتبلور الكبير إلى أجزاء تحت تأثير الإجهاد الميكانيكي. وفي وقت لاحق، ظهر إنزيم ينظم هذه العملية.

بنية الخلية

يمكن تقسيم جميع أشكال الحياة الخلوية على الأرض إلى مملكتين خارقتين بناءً على بنية الخلايا المكونة لها - بدائيات النوى (ما قبل النووية) وحقيقيات النوى (نووية). الخلايا بدائية النواة أبسط في البنية، ويبدو أنها نشأت في وقت مبكر من عملية التطور. الخلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وظهرت لاحقًا. الخلايا التي يتكون منها جسم الإنسان هي حقيقية النواة. على الرغم من تنوع أشكالها، فإن تنظيم خلايا جميع الكائنات الحية يخضع لمبادئ هيكلية مشتركة.

يتم فصل المحتويات الحية للخلية - البروتوبلاست - عن البيئة بواسطة غشاء بلازمي، أو البلازما. داخل الخلية مليئة السيتوبلازم، حيث توجد العديد من العضيات والشوائب الخلوية، وكذلك المواد الوراثية في شكل جزيء الحمض النووي. تؤدي كل عضية من عضيات الخلية وظيفتها الخاصة، وتحدد جميعها معًا النشاط الحيوي للخلية ككل.

خلية بدائية النواة

بدائيات النوى(من اللاتينية pro - قبل وقبل واليونانية κάρῠον - النواة والجوز) - الكائنات الحية التي، على عكس حقيقيات النوى، لا تحتوي على نواة خلية مشكلة وعضيات غشائية داخلية أخرى (باستثناء الخزانات المسطحة في الأنواع التي تقوم بالتمثيل الضوئي، على سبيل المثال، في البكتيريا الزرقاء). إن جزيء الحمض النووي الدائري الكبير الوحيد (في بعض الأنواع - الخطي) مزدوج الجديلة، والذي يحتوي على الجزء الأكبر من المادة الوراثية للخلية (ما يسمى بالنواة)، لا يشكل مجمعًا مع بروتينات هيستون (ما يسمى بالكروماتين) ). تشمل بدائيات النوى البكتيريا، بما في ذلك البكتيريا الزرقاء (الطحالب الخضراء المزرقة)، والعتائق. أحفاد الخلايا بدائية النواة هم عضيات الخلايا حقيقية النواة - الميتوكوندريا والبلاستيدات.

تحتوي الخلايا بدائية النواة على غشاء السيتوبلازم، تمامًا مثل الخلايا حقيقية النواة. تحتوي البكتيريا على غشاء مكون من طبقتين (طبقة ثنائية الدهون)، في حين أن العتائق غالبًا ما تحتوي على غشاء أحادي الطبقة. يتكون الغشاء العتائي من مواد مختلفة عن تلك التي يتكون منها الغشاء البكتيري. قد يتم تغطية سطح الخلايا بكبسولة أو غمد أو مخاط. قد يكون لديهم الأسواط والزغب.

رسم بياني 1. هيكل خلية بدائية النواة نموذجية

لا تحتوي بدائيات النوى على نواة خلية، كما هو الحال في حقيقيات النوى. تم العثور على الحمض النووي داخل الخلية، مطويًا بطريقة منظمة ومدعومًا بالبروتينات. يسمى مجمع بروتين الحمض النووي هذا بالنواة. في حقيقيات النوى، تختلف البروتينات التي تدعم الحمض النووي عن الهستونات التي تشكل النيوكليوسومات (في حقيقيات النوى). لكن البكتيريا الأركية تحتوي على هيستونات، وهي بهذه الطريقة تشبه حقيقيات النوى. تحدث عمليات الطاقة في بدائيات النوى في السيتوبلازم وعلى هياكل خاصة - الجسيمات المتوسطة (نواتج غشاء الخلية الملتوية في دوامة لزيادة مساحة السطح التي يحدث فيها تخليق ATP). قد توجد داخل الخلية فقاعات غازية ومواد احتياطية على شكل حبيبات متعدد الفوسفات وحبيبات كربوهيدرات وقطرات دهنية. قد تكون هناك شوائب من الكبريت (التي تكونت، على سبيل المثال، نتيجة لعملية التمثيل الضوئي غير المؤكسدة). تحتوي البكتيريا الضوئية على هياكل مطوية تسمى الثايلاكويدات التي يحدث فيها التمثيل الضوئي. وبالتالي، فإن بدائيات النوى، من حيث المبدأ، لديها نفس العناصر، ولكن بدون أقسام، بدون أغشية داخلية. تلك الأقسام الموجودة هي ثمرات غشاء الخلية.

شكل الخلايا بدائية النواة ليس متنوعًا جدًا. تسمى الخلايا المستديرة بالمكورات. كل من العتائق و eubacteria يمكن أن يكون لها هذا النموذج. العقديات هي مكورات ممدودة في سلسلة. المكورات العنقودية هي "مجموعات" من المكورات، والمكورات المزدوجة هي مكورات متحدة في خليتين، ورباعيات أربعة، وسارسينا ثمانية. تسمى البكتيريا على شكل قضيب العصيات. اثنين من القضبان - ديبلوباكيللوس، ممدود في سلسلة - العقدية. وتشمل الأنواع الأخرى البكتيريا الوتدية (مع امتداد يشبه المضرب في الأطراف)، والحلزونية (خلايا ملتفة طويلة)، والضمات (الخلايا المنحنية القصيرة)، واللولبيات (تجعد بشكل مختلف عن الحلزونية). تم توضيح كل ما سبق أدناه وتم تقديم ممثلين للبكتيريا الأثرية. على الرغم من أن كلا من العتائق والبكتيريا كائنات حية بدائية النواة (خالية من الأسلحة النووية)، إلا أن بنية خلاياها بها بعض الاختلافات المهمة. كما هو مذكور أعلاه، تحتوي البكتيريا على طبقة دهنية ثنائية (عندما تكون الأطراف الكارهة للماء مغمورة في الغشاء، وتبرز الرؤوس المشحونة على كلا الجانبين)، ويمكن أن تحتوي البكتيريا العتيقة على غشاء أحادي الطبقة (توجد الرؤوس المشحونة على كلا الجانبين، وفي الداخل هناك هو جزيء واحد كامل، وقد يكون هذا الهيكل أكثر صلابة من الطبقة الثنائية). يوجد أدناه هيكل غشاء الخلية للبكتيريا العتيقة.

حقيقيات النواة(حقيقيات النوى) (من اليونانية ευ - جيد، كامل و κάρῠον - النواة، الجوز) - الكائنات الحية التي، على عكس بدائيات النوى، لديها نواة خلية مشكلة، محددة من السيتوبلازم بواسطة غشاء نووي. يتم احتواء المادة الوراثية في عدة جزيئات خطية مزدوجة من الحمض النووي (اعتمادًا على نوع الكائن الحي، يمكن أن يتراوح عددها في النواة من اثنين إلى عدة مئات)، متصلة من الداخل بغشاء نواة الخلية وتتشكل في الفضاء الواسع. الأغلبية (باستثناء الدينوفلاجيلات) مركب يحتوي على بروتينات هيستون تسمى الكروماتين. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على نظام من الأغشية الداخلية التي تشكل، بالإضافة إلى النواة، عددًا من العضيات الأخرى (الشبكة الإندوبلازمية، جهاز جولجي، إلخ). بالإضافة إلى ذلك، فإن الغالبية العظمى لديها تعايش دائم داخل الخلايا - بدائيات النوى - الميتوكوندريا، كما تحتوي الطحالب والنباتات أيضًا على بلاستيدات.

خلية حيوانية

يعتمد هيكل الخلية الحيوانية على ثلاثة مكونات رئيسية - النواة والسيتوبلازم وغشاء الخلية. جنبا إلى جنب مع النواة، يشكل السيتوبلازم البروتوبلازم. غشاء الخلية هو غشاء بيولوجي (الحاجز) يفصل الخلية عن البيئة الخارجية، ويعمل بمثابة غلاف لعضيات الخلية والنواة، ويشكل حجرات السيتوبلازم. إذا وضعت المستحضر تحت المجهر، يمكنك بسهولة رؤية بنية الخلية الحيوانية. يحتوي غشاء الخلية على ثلاث طبقات. الطبقات الخارجية والداخلية هي البروتين، والطبقة المتوسطة هي الدهون. في هذه الحالة، تنقسم الطبقة الدهنية إلى طبقتين أخريين - طبقة من الجزيئات الكارهة للماء وطبقة من الجزيئات المحبة للماء، والتي يتم ترتيبها بترتيب معين. يوجد على سطح غشاء الخلية هيكل خاص - الكأس السكري، الذي يوفر القدرة الانتقائية للغشاء. تسمح القشرة بمرور المواد الضرورية وتحتفظ بالمواد التي تسبب الضرر.

الصورة 2. هيكل الخلية الحيوانية

يهدف هيكل الخلية الحيوانية إلى ضمان وظيفة الحماية الموجودة بالفعل على هذا المستوى. يحدث اختراق المواد عبر الغشاء بمشاركة مباشرة من الغشاء السيتوبلازمي. يعد سطح هذا الغشاء مهمًا جدًا بسبب الانحناءات والنمو والطيات والزغابات. يسمح الغشاء السيتوبلازمي بمرور الجزيئات الصغيرة والكبيرة. يتميز تركيب الخلية الحيوانية بوجود السيتوبلازم الذي يتكون معظمه من الماء. السيتوبلازم عبارة عن حاوية للعضيات والشوائب.

بالإضافة إلى ذلك، يحتوي السيتوبلازم أيضًا على الهيكل الخلوي - خيوط البروتين التي تشارك في عملية انقسام الخلايا، وتحدد المساحة داخل الخلايا وتحافظ على شكل الخلية وقدرتها على الانقباض. أحد العناصر المهمة في السيتوبلازم هو الهيالوبلازم، الذي يحدد لزوجة ومرونة البنية الخلوية. اعتمادًا على العوامل الخارجية والداخلية، يمكن أن يغير الهيالوبلازم لزوجته - ليصبح سائلًا أو هلاميًا. عند دراسة بنية الخلية الحيوانية، لا يسع المرء إلا أن ينتبه إلى الجهاز الخلوي - العضيات الموجودة في الخلية. جميع العضيات لها هيكلها الخاص، والذي يتم تحديده من خلال الوظائف التي تؤديها.

النواة هي الوحدة الخلوية المركزية، التي تحتوي على معلومات وراثية وتشارك في عملية التمثيل الغذائي في الخلية نفسها. تشمل العضيات الخلوية الشبكة الإندوبلازمية، مركز الخلية، الميتوكوندريا، الريبوسومات، مجمع جولجي، البلاستيدات، الجسيمات الحالة، الفجوات. توجد عضيات مماثلة في أي خلية، ولكن اعتمادًا على الوظيفة، قد يختلف هيكل الخلية الحيوانية في وجود هياكل محددة.

وظائف العضيات الخلوية: - تعمل الميتوكوندريا على أكسدة المركبات العضوية وتجميع الطاقة الكيميائية. - الشبكة الإندوبلازمية، بسبب وجود إنزيمات خاصة، تقوم بتركيب الدهون والكربوهيدرات، وقنواتها تسهل نقل المواد داخل الخلية؛ - الريبوسومات تصنع البروتين. - مجمع جولجي يركز البروتين، ويضغط الدهون المركبة، والسكريات، ويشكل الليزوزومات ويجهز المواد لإزالتها من الخلية أو استخدامها مباشرة داخلها؛ - تقوم الليزوزومات بتكسير الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية والدهون، وهضم العناصر الغذائية التي تدخل الخلية بشكل أساسي؛ - يشارك مركز الخلية في عملية انقسام الخلايا؛ - الفجوات بسبب محتوى عصارة الخلية تحافظ على تورم الخلية (الضغط الداخلي).

إن بنية الخلية الحية معقدة للغاية - حيث تحدث العديد من العمليات البيوكيميائية على المستوى الخلوي، والتي تضمن معًا الوظائف الحيوية للجسم.



تعتمد جميع الكائنات الحية تقريبًا على أبسط وحدة - الخلية. يمكن العثور على صور لهذا النظام الحيوي الصغير، بالإضافة إلى الإجابات على الأسئلة الأكثر إثارة للاهتمام، في هذه المقالة. ما هو هيكل وحجم الخلية؟ ما هي الوظائف التي يؤديها في الجسم؟

خلية هي...

لا يعرف العلماء الوقت المحدد لظهور الخلايا الحية الأولى على كوكبنا. وتم العثور على بقاياهم التي يبلغ عمرها 3.5 مليار سنة في أستراليا. ومع ذلك، لم يكن من الممكن تحديد نشوئها الحيوي بدقة.

الخلية هي أبسط وحدة في بنية جميع الكائنات الحية تقريبًا. والاستثناءات الوحيدة هي الفيروسات وأشباه الفيروسات، التي تنتمي إلى أشكال الحياة غير الخلوية.

الخلية هي بنية قادرة على الوجود بشكل مستقل والتكاثر الذاتي. يمكن أن تكون أبعادها مختلفة - من 0.1 إلى 100 ميكرون أو أكثر. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن بيض الطيور غير المخصب يمكن أيضًا اعتباره خلايا. وهكذا يمكن اعتبار بيضة النعامة أكبر خلية على وجه الأرض. يمكن أن يصل قطرها إلى 15 سم.

يسمى العلم الذي يدرس الوظائف الحيوية وبنية خلية الكائن الحي علم الخلايا (أو بيولوجيا الخلية).

اكتشاف وأبحاث الخلية

روبرت هوك هو عالم إنجليزي معروف لنا جميعًا من خلال دورة الفيزياء المدرسية (هو الذي اكتشف قانون تشوه الأجسام المرنة الذي سمي باسمه). بالإضافة إلى ذلك، كان هو أول من رأى الخلايا الحية، حيث فحص أجزاء من خشب البلسا من خلال مجهره. ذكروه بقرص العسل، فسماهم خلية، والتي تعني "خلية" باللغة الإنجليزية.

تم تأكيد التركيب الخلوي للنباتات لاحقًا (في نهاية القرن السابع عشر) من قبل العديد من الباحثين. لكن نظرية الخلية لم تمتد إلى الكائنات الحيوانية إلا في بداية القرن التاسع عشر. في نفس الوقت تقريبًا، أصبح العلماء مهتمين جديًا بمحتويات (بنية) الخلايا.

أتاحت لنا المجاهر الضوئية القوية فحص الخلية وبنيتها بالتفصيل. لا تزال الأداة الرئيسية في دراسة هذه الأنظمة. وقد أتاح ظهور المجاهر الإلكترونية في القرن الماضي لعلماء الأحياء دراسة البنية التحتية للخلايا. من بين طرق أبحاثهم يمكن التمييز أيضا بين الكيمياء الحيوية والتحليلية والتحضيرية. يمكنك أيضًا معرفة شكل الخلية الحية - الصورة مذكورة في المقالة.

التركيب الكيميائي للخلية

تحتوي الخلية على العديد من المواد المختلفة:

• الكائنات العضوية.
• العناصر الكبيرة.
• العناصر الدقيقة والصغرى للغاية؛
• ماء.

يتكون حوالي 98% من التركيب الكيميائي للخلية مما يسمى بالعناصر العضوية (الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين)، و2% أخرى عبارة عن عناصر كبيرة (المغنيسيوم والحديد والكالسيوم وغيرها). العناصر الدقيقة والصغرى جدًا (الزنك والمنغنيز واليورانيوم واليود وما إلى ذلك) - لا تزيد عن 0.01٪ من الخلية بأكملها.

بدائيات النوى وحقيقيات النوى: الاختلافات الرئيسية

بناءً على خصائص بنية الخلية، تنقسم جميع الكائنات الحية على الأرض إلى مملكتين عظيمتين:

• بدائيات النوى - كائنات أكثر بدائية تشكلت عن طريق التطور؛
• حقيقيات النوى هي كائنات حية تتشكل نواة خليتها بالكامل (ينتمي جسم الإنسان أيضًا إلى حقيقيات النوى).

الاختلافات الرئيسية بين الخلايا حقيقية النواة وبدائيات النوى:

• أحجام أكبر (10-100 ميكرون)؛
• طريقة الانقسام (الانقسام الاختزالي أو الانقسام الفتيلي) ؛
• نوع الريبوسوم (ريبوسومات 80S) ؛
• نوع السوط (في خلايا الكائنات حقيقية النواة، تتكون السوط من أنابيب دقيقة محاطة بغشاء).

هيكل الخلية حقيقية النواة

يتضمن هيكل الخلية حقيقية النواة العضيات التالية:

• جوهر؛
• السيتوبلازم؛
• جهاز جولجي؛
• الجسيمات المحللة؛
• المريكزات.
• الميتوكوندريا؛
• الريبوسومات.
• الحويصلات.

النواة هي العنصر الهيكلي الرئيسي للخلية حقيقية النواة. وفيه يتم تخزين جميع المعلومات الوراثية حول كائن معين (في جزيئات الحمض النووي).

السيتوبلازم مادة خاصة تحتوي على النواة وجميع العضيات الأخرى. بفضل شبكة خاصة من الأنابيب الدقيقة، فإنه يضمن حركة المواد داخل الخلية.

جهاز جولجي هو نظام من الخزانات المسطحة التي تنضج فيها البروتينات باستمرار.

الليزوزومات هي أجسام صغيرة ذات غشاء واحد، وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحطيم عضيات الخلية الفردية.

الريبوسومات هي عضيات عالمية متناهية الصغر هدفها تخليق البروتينات.

الميتوكوندريا هي نوع من الخلايا "الخفيفة"، كما أنها المصدر الرئيسي للطاقة.

الوظائف الأساسية للخلية

إن خلية الكائن الحي مدعوة لأداء العديد من الوظائف المهمة التي تضمن النشاط الحيوي لهذا الكائن بالذات.

أهم وظيفة للخلية هي عملية التمثيل الغذائي. لذا، فهي التي تقوم بتفكيك المواد المعقدة، وتحولها إلى مواد بسيطة، وتقوم أيضًا بتصنيع مركبات أكثر تعقيدًا.

بالإضافة إلى ذلك، جميع الخلايا قادرة على الاستجابة للعوامل الخارجية المهيجة (درجة الحرارة، الضوء، إلخ). يتمتع معظمها أيضًا بالقدرة على التجدد (الشفاء الذاتي) من خلال الانشطار.

يمكن للخلايا العصبية أيضًا الاستجابة للمنبهات الخارجية عن طريق إنتاج نبضات كهربائية حيوية.

جميع وظائف الخلية المذكورة أعلاه تضمن الوظائف الحيوية للجسم.

خاتمة

إذن، الخلية هي أصغر نظام حي أولي، وهي الوحدة الأساسية في تركيب أي كائن حي (حيوان، نبات، بكتيريا). يتكون هيكلها من نواة وسيتوبلازم يحتوي على جميع العضيات (الهياكل الخلوية). كل واحد منهم يؤدي وظائفه المحددة.

يختلف حجم الخلية بشكل كبير - من 0.1 إلى 100 ميكرومتر. تتم دراسة السمات الهيكلية وعمل الخلايا من خلال علم خاص - علم الخلايا.

يسمى العلم الذي يدرس تركيب الخلايا ووظيفتها علم الخلية.

خلية- وحدة هيكلية ووظيفية أولية للكائنات الحية.

الخلايا، على الرغم من صغر حجمها، معقدة للغاية. تسمى المحتويات الداخلية شبه السائلة للخلية السيتوبلازم.

السيتوبلازم هو البيئة الداخلية للخلية، حيث تحدث عمليات مختلفة وتقع مكونات الخلية - العضيات (العضيات).

نواة الخلية

نواة الخلية هي الجزء الأكثر أهمية في الخلية.
يتم فصل النواة عن السيتوبلازم بواسطة غلاف يتكون من غشائين. يحتوي الغشاء النووي على العديد من المسام بحيث يمكن للمواد المختلفة أن تدخل النواة من السيتوبلازم والعكس.
يتم استدعاء المحتويات الداخلية للنواة الكاريوبلازماأو عصير نووي. يقع في العصير النووي الكروماتينيةو نوية.
الكروماتينيةهو حبلا من الحمض النووي. إذا بدأت الخلية في الانقسام، فسيتم لف خيوط الكروماتين بإحكام في دوامة حول بروتينات خاصة، مثل الخيوط الموجودة على البكرة. تظهر هذه التكوينات الكثيفة بوضوح تحت المجهر وتسمى الكروموسومات.

جوهريحتوي على معلومات وراثية ويتحكم في حياة الخلية.

نويةهو جسم مستدير كثيف داخل القلب. عادة، هناك من واحد إلى سبعة نواة في نواة الخلية. تظهر بوضوح بين انقسامات الخلايا، وأثناء الانقسام يتم تدميرها.

وظيفة النواة هي تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات، والتي تتشكل منها عضيات خاصة - الريبوسومات.
الريبوسوماتالمشاركة في التخليق الحيوي للبروتين. في السيتوبلازم، غالبا ما توجد الريبوسومات الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. وفي حالات أقل شيوعًا، يتم تعليقها بحرية في سيتوبلازم الخلية.

الشبكة الإندوبلازمية (ER) يشارك في تركيب بروتينات الخلية ونقل المواد داخل الخلية.

لا يتم استهلاك جزء كبير من المواد التي تصنعها الخلية (البروتينات والدهون والكربوهيدرات) على الفور، ولكن من خلال قنوات EPS تدخل للتخزين في تجاويف خاصة موضوعة في أكوام خاصة، "صهاريج"، ومحددة من السيتوبلازم بواسطة غشاء . وتسمى هذه التجاويف جهاز جولجي (معقد). في أغلب الأحيان، تقع صهاريج جهاز جولجي بالقرب من نواة الخلية.
جهاز جولجييشارك في تحويل بروتينات الخلية وتوليفها الجسيمات المحللة- العضيات الهضمية للخلية.
الجسيمات المحللةوهي عبارة عن إنزيمات هضمية، "معبأة" في حويصلات غشائية، تتبرعم وتوزع في جميع أنحاء السيتوبلازم.
يقوم مجمع جولجي أيضًا بتجميع المواد التي تصنعها الخلية لتلبية احتياجات الكائن الحي بأكمله والتي يتم إزالتها من الخلية إلى الخارج.

الميتوكوندريا- عضيات الطاقة للخلايا. يقومون بتحويل العناصر الغذائية إلى طاقة (ATP) والمشاركة في تنفس الخلايا.

الميتوكوندريا مغطاة بغشاءين: الغشاء الخارجي أملس، والداخلي به طيات ونتوءات عديدة - أعراف.

غشاء بلازمي

لكي تكون الخلية نظامًا واحدًا، من الضروري أن تكون جميع أجزائها (السيتوبلازم، النواة، العضيات) متماسكة معًا. ولهذا الغرض، تطورت في عملية التطور غشاء بلازميالتي تحيط بكل خلية وتفصلها عن البيئة الخارجية. يحمي الغشاء الخارجي المحتويات الداخلية للخلية - السيتوبلازم والنواة - من التلف، ويحافظ على شكل ثابت للخلية، ويضمن الاتصال بين الخلايا، ويسمح بشكل انتقائي للمواد الضرورية بالدخول إلى الخلية ويزيل المنتجات الأيضية من الخلية.

هيكل الغشاء هو نفسه في جميع الخلايا. أساس الغشاء هو طبقة مزدوجة من جزيئات الدهون، والتي توجد فيها العديد من جزيئات البروتين. توجد بعض البروتينات على سطح الطبقة الدهنية، والبعض الآخر يخترق طبقتي الدهون من خلالها.

تشكل البروتينات الخاصة أرقى القنوات التي يمكن من خلالها دخول أيونات البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم وبعض الأيونات الأخرى ذات القطر الصغير إلى داخل الخلية أو خارجها. ومع ذلك، فإن الجزيئات الأكبر حجمًا (جزيئات المغذيات - البروتينات والكربوهيدرات والدهون) لا يمكنها المرور عبر القنوات الغشائية ودخول الخلية باستخدامها البلعمةأو احتساء الخلايا:

• عند النقطة التي يلامس فيها جسيم الطعام الغشاء الخارجي للخلية، يتكون غزو، ويدخل الجسيم إلى الخلية، محاطًا بغشاء. هذه العملية تسمى البلعمة (الخلايا النباتية مغطاة بطبقة كثيفة من الألياف (غشاء الخلية) أعلى غشاء الخلية الخارجي ولا يمكنها التقاط المواد عن طريق البلعمة).
• كثرة الخلايايختلف عن البلعمة فقط في أنه في هذه الحالة لا يلتقط غزو الغشاء الخارجي جزيئات صلبة، بل قطرات من السائل مع مواد مذابة فيه. هذه هي إحدى الآليات الرئيسية لاختراق المواد إلى الخلية.