الخلية: البنية والوظيفة

لا تحتوي الخلايا بدائية النوى على نواة ، ولكنها خيوط أحماض نووية واحدة لا يحيط بها غشاء. تحتوي هذه الخلايا على عضيات قليلة. يحيط جدار خلوي جامد أو شبه جامد بغشاء الخلية (البلازما) ويعطي شكلًا للخلية. البكتيريا هي كائنات بدائية النواى أحادية الخلية.

تحتوي الخلايا حقيقيات النوى على نواة تحتوي على عدة كروموسومات. كما أنها تقدم عدة أنواع من العضيات المتخصصة. مثل الخلايا بدائية النوى ، تحدد خلايا حقيقيات النوى بغشاء الخلية (البلازما). بما أن جميع الخلايا البشرية هي خلايا حقيقيات النوى ، فإن هذا الفصل سيتناول أساسًا هذا النوع من الخلايا ووظائفها. البروتوزوا والفطريات والطحالب والنباتات والحيوانات الفقارية واللافقاريات هي كائنات حقيقيات النوى.

هياكل الخلية

تحتوي جميع الخلايا على الهياكل التالية :

غشاء الخلية (البلازما). يتم تحديد خلايا بدائية النوى وحقيقيات النوى بواسطة غشاء البلازما. نفاذية غشاء البلازما انتقائية ، وهذا يعني أن بعض المركبات يمكن أن تتقاطع والبعض الآخر لا. يمكن للماء والكحول والغازات مثلا عبور هذا الغشاء بسهولة ، في حين أن الأيونات والبروتينات الكبيرة والكربوهيدرات لا يمكن فعل ذلك. يتضمن مرور المواد عبر غشاء البلازما الآليات التالية :

  • الانتشار : حركة عفوية من المواد من منطقة حيث تركيزها مرتفع نحو منطقة حيث تركيزها أقل. 
  • التناضح : انتشار بسيط للماء من خلال غشاء شبه نفاذي.
  • سهولة النقل: تتحقق بواسطة بروتينات غشائية متخصصة تسمح بمرور جزيئات محددة.
  •  الالتقام : عملية تسمح بإدخال المادة في الخلية.

– البلعمة : يتضمن الغشاء مادة أو جسم غريب.

– الإحتساء : الغشاء "يشمل" قطرات صغيرة من الماء.

  •  الإيماس أو الإخراج الخلوي : إفراز المواد خارج الخلية ، عن طريق الحويصلات.

السيتوبلازم. السيتوبلازم هو المصفوفة السائلة داخل الخلية. وتتألف أساسا من الماء والمواد المذابة مثل O2 ، CO2 ، والنفايات الخلوية (اليوريا) ، الجلوكوز و الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).

 الريبوسومات. الريبوسومات هي مواقع إنتاج البروتين في الخلية. حيث تتم عملية الترجمة ، أي تركيب البروتينات وفقًا للحمض النووي الريبوزي الرسول (ARNm) الناتج عن الحمض النووي في النواة.

جدار الخلية (الذي نجده في بعض الخلايا بدائية النوى والخلايا حقيقيات النوى) .في الخلايا حقيقيات النوى ،وحدها الخلايا النباتية تحتوي على جدار خلوي يمنحها شكلها. هناك أيضا بعض البكتيريا التي لديها جدار الخلية.

العضية هي بنية تحت خلوية متخصصة في وظيفة معينة. الخلايا حقيقية النواة تشمل العضيات التالية :

  • المنظمة : الهيكل والوظيفة. 
  • النواة : يحتوي على كروموسومات ونواة. تخزين المواد الجينية والتحكم في جميع الأنشطة الخلوية.
  • نوية : كتلة من الحمض النووي الريبوزي (ARN) مموضعة في النواة حيث مركز تجميع هذا الأخير لتطوير الريبوسومات أو غيرها من الهياكل.
  • الريبوسومات : هي جسيمات حبيبية من الحمض النووي الريبوزي والبروتينات ، تشارك في تركيب البروتينات.
  • الشبكة الإندوبلازمية: هي شبكة غشائية متعلق بغشاء البلازما والغشاء النووي، وتنقسم إلى نوعين : 

– شبكة إندوبلازمية خشنة : وظيفتها تركيب البروتين في الخلية، إدخال التعديلات علي البروتين الذي تفرزه الريبوسومات و تصنيع الأغشية الجديدة بالخلية.

– شبكة إندوبلازمية ملساء : وظيفتها تركيب الليبيدات في الخلية، تحويل الكربوهيدرات إلي جليكوجين و تعديل طبيعة بعض المواد الكيميائية السامة للخلية لتقليل سميتها.

  • جهاز جولجي : هو عبارة عن عضية من الخلايا حقيقيات النوى. يلعب دور الوسيط بين نضج وإفراز البروتينات المفصلة في الشبكة ، و ينظم النقل الحويصلي وهو مسؤول عن تعديل البروتينات بالجليكوزيل ، الكبريتات ، إلخ.
  •  الميتوكوندريا : حيث الأعضاء البويضية التي في طياتها تساهم في إنتاج الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) بواسطة الفسفرة المؤكسدة عبر دورة كريبس.
  • الليزوزومات : حويصلات تحتوي على إنزيمات تحلل هياكل الخلايا المتقادمة أو الجسيمات المبتلعة.
  • الحويصلات السريرية: حويصلات غشائية لتخزين البروتينات الإفرازية.
  • الأنيبيبات الدقيقة ضرورية لمجموعة من واسعة من الوظائف الخلوية، فهي تشارك في الحفاظ على بنية الخلية جنبا إلى جنب مع الخيوط الدقيقة و الخيوط المتوسطة التي تشكل معاً الهيكل الخلوي.
  • المريكز هو عضية خلوية أسطوانية الشكل تظهر على شكل ازواج،[1] تتكون أساسا من بروتين يسمى تيوبيولين. توجد المريكزات في معظم الخلايا حقيقيات النوى. في العادة يتواجد زوج من المريكزات داخل كل خلية وتحيط بهما كتلة عديمة الشكل من مادة كثيفة تشكل هيكل ما يُسمى بالجسيم المركزي.

النسخ، الترجمة والطفرة

النسخ المتماثل هو العملية التي يتم من خلالها تشكيل نسخة مماثلة لالحمض النووي الصبغي (ADN) الأصلي قبل انقسام الخلية.

النسخ هو إنتاج الحمض النووي الريبوزي (ARN) من قالب الحمض النووي الصبغي (ADN).

الطفرة هي تغير يحدث أثناء عملية النسخ المتماثل. تحدث بعض الطفرات بشكل عفوي ، في حين يتم تحفيز العديد من العوامل المختلفة بعوامل مختلفة تسمى المطفرات. هناك طفرات غير مرئية وغير خطيرة في حين قد يكون بعضها خطيراً أو قاتلاً ، وقد يكون البعض الآخر مفيداً للجسم. تلعب الطفرات دورًا مهمًا في تنويع مجموعة الجينات. 

الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي 

الانقسام هو عملية الانقسام الخلوي الطبيعي (الشكل 3.1). يحدث عندما يحتاج الجسم إلى مزيد من الخلايا للنمو ، للإصلاح أو لاستبدال الخلايا. وينتج الانقسام الخلوي خليتين متشابهتين لهما نفس المحتوى الكروموسومي مثل الخلية الأم.

مهم !

يجب التفريق بين :

  • الانقسام المتساوي : هو انقسام خلوي ينتج عنه خلية ابن بنفس محتوى الكروموسومات مقارنة بخلية الأم.
  • الانقسام الاختزالي: هو انقسام خلوي ينتج عنه خلية ابن بنصف محتوى الكروموسومات مقارنة بخلية الأم حيث تشارك فقط في إنتاج الأمشاج.

الانقسام الاختزالي هو عملية تكوين الأمشاج (الخلايا الجنسية). وهو يشبه الانقسام المتساوي بطرق عديدة ، لكن ينتج عنه تكوين 4 خلايا ابنة تحتوي كل منها على نصف المحتوى الكروموسومي للخلية الرئيسية (الشكل 3.1). في الأنواع البشرية ، تحتوي الخلايا الجسدية (الجسم) على 46 صبغية ، أو 23 زوجا من الكروموسومات (ثنائي الكروموسومات). في نهاية الانقسام الاختزالي ، تحتوي الأمشاج على  صبغيان إثنان، وهي عبارة عن كروموسومات أقل بمرتين.

 

الشكل 3.1 مراحل الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي

 

التواصل الخلوي

الاتصال بين الخلايا المجاورة أو البعيدة عن بعضها البعض ضروري للعمل العادي للجسم. يتم إجراء هذا الاتصال وفقًا لعمليات مختلفة. يمكن للرسائل الكيميائية ، مثل الهرمونات ، التي يتم إفرازها في الدم ، أو الناقلات العصبية ، التي تطلقها الخلايا العصبية ، تنشيط أو منع عمل خلايا معينة. الاتصال الجسدي بين خليتين يمكن أن يسبب تثبيط الاتصال الذي غالبا ما يؤدي إلى توقف الانقسام عند الخليتين. في حالة السرطان مثلا، لا تستجيب الخلايا لتثبيط الاتصال وتباشر الإنقسام بطريقة فوضية.