تعتبر نظرية الخلية من أهم المفاهيم البيولوجية. الأحكام الرئيسية لنظرية الخلية الحديثة هي:
الخلية هي أصغر وحدة في الحياة ، والوحدة الأساسية لتركيب وتطور جميع الكائنات الحية.
جميع الخلايا أحادية الخلية و الكائنات متعددة الخلايامماثلة في الهيكل التركيب الكيميائي، المظاهر الرئيسية للنشاط الحيوي والتمثيل الغذائي.
تتشكل كل خلية جديدة نتيجة لانقسام خلية الأم الأصلية.
الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا متخصصة وظائف مختلفةوتشكيل الأنسجة التي تتكون منها الأعضاء.
خلايا الكائنات متعددة الخلايا مكتملة النمو ، أي:
أ) متكافئة من حيث كمية المعلومات الجينية ولديها جميع القدرات لنوع معين من الكائنات الحية ؛
ب) تختلف عن بعضها البعض من خلال التعبير (النشاط) المختلف للجينات.
النظرية الخلوية هي فكرة عامة عن بنية الخلايا كوحدات حية ، وتكاثرها ودورها في تكوين الكائنات متعددة الخلايا.
سبق ظهور وصياغة الأحكام الفردية لنظرية الخلية فترة طويلة إلى حد ما (أكثر من ثلاثمائة عام) من الملاحظات المتراكمة حول بنية العديد من الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا للنباتات والحيوانات. ارتبطت هذه الفترة بتطوير التطبيق وتحسين طرق البحث البصري المختلفة.
كان روبرت هوك (1665) أول من لاحظ ، باستخدام العدسات المكبرة ، التقسيم الفرعي لنسيج الفلين إلى "خلايا" أو "خلايا". أعطت أوصافه الزخم لظهور دراسات منهجية لتشريح النبات (Malpighi ، 1671 ؛ Grew ، 1671) ، والتي أكدت ملاحظات روبرت هوك وأظهرت أن أجزاء مختلفة من النباتات تتكون من "حويصلات" أو "حويصلات" متقاربة. في وقت لاحق اكتشف A. Leeuwenhoek (1680) العالم الكائنات الحية وحيدة الخليةولأول مرة رأيت خلايا حيوانية (كريات الدم الحمراء). فيما بعد ، وصف فونتانا (1781) الخلايا الحيوانية ؛ لكن هذه وغيرها من الدراسات العديدة لم تؤد في ذلك الوقت إلى فهم العالمية البنية الخلوية، لتوضيح الأفكار حول ماهية الخلية. يرتبط التقدم في دراسة علم التشريح المجهري والخلايا بتطور الفحص المجهري في القرن التاسع عشر. بحلول هذا الوقت ، تغيرت الأفكار حول بنية الخلايا: لم يتم اعتبار الشيء الرئيسي في تنظيم الخلية جدار الخلية، ولكن في الواقع محتوياتها ، بروتوبلازم (بوركينيا ، 1830). تم اكتشاف المكون الدائم للخلية ، وهو النواة ، في البروتوبلازم (براون ، 1833). سمحت كل هذه الملاحظات العديدة لـ T. Schwann في عام 1838 بعمل عدد من التعميمات. أظهر أن الخلايا النباتية والحيوانية متشابهة بشكل أساسي مع بعضها البعض (متجانسة). "لم تكن ميزة T. Schwann أنه اكتشف الخلايا على هذا النحو ، ولكن أنه علم الباحثين أن يفهموا معناها" (Waldeyer ، 1909). تم تطوير هذه الأفكار بشكل أكبر في أعمال R.Virchow (1858). أصبح إنشاء نظرية الخلية حدثًا رئيسيًا في علم الأحياء ، وهو أحد الأدلة الحاسمة على وحدة كل الطبيعة الحية. كان لنظرية الخلية تأثير كبير على تطور علم الأحياء ، وكانت بمثابة الأساس الرئيسي لتطوير تخصصات مثل علم الأجنة وعلم الأنسجة وعلم وظائف الأعضاء. لقد وفرت الأسس لفهم الحياة ، لشرح العلاقة بين الكائنات الحية ، لفهم التطور الفردي.
احتفظت الأحكام الرئيسية لنظرية الخلية بأهميتها حتى يومنا هذا ، على الرغم من أنه تم الحصول على معلومات جديدة لأكثر من مائة وخمسين عامًا عن بنية الخلايا ونشاطها الحيوي وتطورها. حالياً نظرية الخليةالمسلمات:
الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة: - لا توجد حياة خارج الخلية.
خلية - نظام واحد، تتكون من مجموعة من العناصر المترابطة بشكل طبيعي ، والتي تمثل تكوينًا كليًا معينًا ، يتكون من مترافق وحدات وظيفية- عضيات أو عضيات.
الخلايا متشابهة - متجانسة - في التركيب والخصائص الأساسية.
يزداد عدد الخلايا بتقسيم الخلية الأصلية بعد مضاعفة مادتها الوراثية (DNA): خلية تلو الأخرى.
الكائن متعدد الخلايا نظام جديد، مجموعة معقدة من العديد من الخلايا ، متحدة ومتكاملة في أنظمة الأنسجة والأعضاء ، متصلة ببعضها البعض بمساعدة العوامل الكيميائية ، الخلطية والعصبية (التنظيم الجزيئي).
خلايا الكائنات متعددة الخلايا مكتملة النمو ، أي لديها القدرة الجينية لجميع الخلايا كائن معين، متكافئة في المعلومات الجينية ، ولكنها تختلف عن بعضها البعض من خلال التعبير (العمل) المختلف للجينات المختلفة ، مما يؤدي إلى تنوعها المورفولوجي والوظيفي - إلى التمايز.
1. الحياة موجودة فقط في شكل خلايا.
2. أساس استمرارية الحياة هو الخلية.
3. مبدأ التكامل (العلاقة بين الهيكل والوظيفة).
الخلية - الوحدة الأساسية للحياة
خليةهو هيكل منفصل ، أصغر ، متأصل في مجموع خصائص الحياة ويمكن ، في ظل ظروف مناسبة بيئةللحفاظ على هذه الخصائص في حد ذاتها ، وكذلك لنقلها إلى عدد من الأجيال. وهكذا تحمل الخلية وصف كاملحياة. خارج الخلية لا يوجد نشاط حقيقي في الحياة. لذلك ، في طبيعة الكوكب ، لها دور الوحدة الأولية الهيكلية والوظيفية والوراثية.
هذا يعني أن الخلية هي الأساس المباني والحياةو تطويرجميع الأشكال الحية - أحادية الخلية ومتعددة الخلايا وحتى غير خلوية. بفضل الآليات الكامنة فيه ، تضمن الخلية التمثيل الغذائي ، واستخدام المعلومات البيولوجية ، والتكاثر ، وخصائص الوراثة والتنوع ، وبالتالي تحديد صفات الوحدة والتنوع المتأصل في العالم العضوي.
تحتل موقع وحدة أولية في عالم الكائنات الحية ، تختلف الخلية بنية معقدة. في الوقت نفسه ، توجد ميزات معينة في جميع الخلايا بدون استثناء ، تميز الجوانب الأكثر أهمية التنظيم الخلويكما.
نظرية الخلية
صاغ الباحث الألماني ، عالم الحيوان T. Schwann (1839) نظرية الخلية. نظرًا لأنه عند إنشاء هذه النظرية ، استخدم شوان على نطاق واسع أعمال عالم النبات M. Schleiden ، يعتبر الأخير بحق مؤلفًا مشاركًا لنظرية الخلية. بناءً على افتراض التشابه (التماثل) بين الخلايا النباتية والحيوانية ، والذي تم إثباته بنفس آلية أصلها ، لخص شوان العديد من البيانات في شكل نظرية وفقًا لها الخلايا هي الأساس البنيوي والوظيفي للكائنات الحية.
في نهاية القرن التاسع عشر ، قام عالم الأمراض الألماني ر. فيرشو بمراجعة نظرية الخلية على أساس حقائق جديدة. يمتلك الاستنتاج بأن يمكن أن تنشأ الخلية فقط من خلية موجودة مسبقًا.كما ابتكر مفهوم "الحالة الخلوية" ، والذي تسبب في النقد ، حيث يتكون الكائن متعدد الخلايا من وحدات مستقلة نسبيًا (خلايا) ، والتي تعتمد بشكل وثيق على بعضها البعض في نشاط حياتها.
نظرية الخلية في شكل حديثيتضمن ثلاثة أحكام رئيسية.
يتعلق الموضع الأول بالخلية بالطبيعة الحية للكوكب ككل. ينص على أن الحياة ، مهما كانت معقدة أو بسيطة (على سبيل المثال ، الفيروسات) تتشكل ، في حياتها يتم توفيرها هيكليا ووظيفيا ووراثيافي النهاية فقط خلية. يتم تحديد الدور المتميز للخلية كمصدر أساسي للحياة من خلال حقيقة أنها الوحدة البيولوجية التي يتم من خلالها الاستخراج منها بيئة خارجيةوتحويل واستخدام الطاقة والمواد من قبل الكائنات الحية. يتم تخزين المعلومات البيولوجية واستخدامها مباشرة في الخلية.
يشير الحكم الثاني إلى أنه في ظل الظروف الحالية فقط الطريق لظهور خلايا جديدة هو تقسيم الخلايا الموجودة مسبقًا.التبرير الطبيعة الخلويةالحياة على الأرض ، تلعب أطروحة توحيد الطرق التي تنشأ بها الخلايا دورًا خاصًا. كانت هذه الأطروحة التي استخدمها M. Schleiden و T. Schwan لإثبات مفهوم التنادد أنواع مختلفةالخلايا. علم الأحياء الحديثوسعت نطاق الأدلة على ذلك. بغض النظر عن السمات الهيكلية والوظيفية الفردية ، فإن جميع الخلايا بنفس الطريقة: أ) تخزين المعلومات البيولوجية ، ب) تكرار المادة الوراثية لغرض نقلها في عدد من الأجيال ، ج) استخدام المعلومات لتنفيذ وظائفها على أساس البروتين التوليف ، د) تخزين الطاقة ونقلها ، هـ) تحويل الطاقة إلى عمل ، و) تنظيم التمثيل الغذائي.
الموقف الثالث للنظرية الخلوية يربط الخلية بالكائنات متعددة الخلايا ، والتي تتميز بمبدأ النزاهة والتنظيم الجهازي. يتميز النظام بوجود صفات جديدة نتيجة للتأثير المتبادل والتفاعل بين الوحدات المكونة لهذا النظام. الوحدات الهيكلية والوظيفية للكائنات متعددة الخلايا هي خلايا.ومع ذلك ، فإن الكائن الحي متعدد الخلايا يتميز بعدد من خصائص خاصة، والتي لا يمكن اختزالها في خصائص وصفات الخلايا الفردية. في الموضع الثالث للنظرية الخلوية ، نواجه مشكلة العلاقة بين الجزء والكل.
نهج النظام مثل الاتجاه العلميمستعمل في البحث البيولوجيمنذ بداية القرن الماضي. إن الطبيعة المنهجية للتنظيم والأداء هي خاصية مميزة ليس فقط للجسم ، ولكن أيضًا للتكوينات البيولوجية الرئيسية الأخرى - الجينوم ، والخلية ، والسكان ، والتكاثر الحيوي ، والمحيط الحيوي.
9. الغشاء البيولوجي والتنظيم والوظائف الجزيئية. نقل المواد عبر الغشاء (نماذج النقل).
خلية- نظام من الأغشية التي تحدد مناطق الفراغ داخل الخلايا. تشارك الأغشية في عمليات مختلفة. أغشية الخلايا العصبية - توليد النبضات العصبية ، أغشية الجهاز الهضمي - امتصاص وهضم الطعام ، أغشية الخلاياعضلات الهيكل العظمي وخلايا عضلة القلب - الاسترخاء والتقلص ، أغشية خلايا أعضاء الإحساس - تحول نوع من التهيج إلى نوع آخر. بروتينات الأغشية الطبيعية ضعيفة الذوبان في الماء وتشكل معقدات مع الدهون. وظائفه: مستقبلات ، هيكلية ، نقل ، تحفيزية (معظم البروتينات - الإنزيمات - الغلوبولين المناعي - البروتينات ذات النشاط الأعلى). نموذج فسيفساء سائل لهيكل الغشاء (طبقة ثنائية للدهون ، بروتينات - محيطية ، مغمورة ، متكاملة). لا يحدث نقل المواد دائمًا بالانتشار أو التدرج. هناك بروتينات نقل.
ATP - ADP + F
النقل النشط - نقل المواد عبر الغشاء مع استهلاك ATP وبمشاركة بروتينات النقل. النقل المترافق النشط (نفس البروتينات - عدة مواد). يمكن أن يكون هناك نوعان من البروتينات الطرفية ، ويمكن أن تمر المواد عبر القناة ، أو 2-3 ناقلات ، ويمكن أن يكون النقل غير مترافق. هناك إفراز (كثرة الخلايا البلعمة). وجود انتشار التبادل (باستخدام تدرج التركيز) ،
في الخلايا حقيقية النواةالغشاء الإندوبلازمي جزء لا يتجزأ من الأغشية داخل الخلايا (الأغشية السيتوبلازمية). تشكل الأغشية السيتوبلازمية قناة بها شبكة معقدة من القنوات والحويصلات المتشابكة (1959 كارتر) ، تعد قنوات EPR أنظمة اتصال مؤقتة تشارك في حركة الحويصلات من الخلية إلى الخارج. تحتوي أغشية HREP على هياكل أنبوبية (نوع تطوري أصغر سنا). الدور البيولوجي: التحلل المائي للفوسفوليبيد ، التوليف هرمونات الستيرويد، تخليق الدهون ، إلخ. مثل غشاء البلازما ، يمر الغشاء السيتوبلازمي إلى المركب النووي و Golgi (1898. Golgi) الميزة الأساسية- غياب الريبوسومات. هذه دبابات موازية للطائرة ، فقاعات. المجمع متخصص في تخليق البروتين. البروتينات الخلوية الخاصة ، البروتينات الإفرازية يتم تصنيعها في معظم الخلايا. معظم البروتينات معقدة ، وتحتوي على أجزاء من الكربوهيدرات والبروتينات - البروتينات السكرية والبروتيوغليكان. يشارك مجمع جولجي في تخليق السكريات المعقدة من السكريات الأحادية البسيطة ، والتي ترتبط بعد ذلك بالبروتينات التي دخلت المجمع ، وتظهر البروتينات السكرية ، بعد أن تشكلت ، وتخللت ، ويحدث خروج الخلايا. تتشكل الجسيمات الحالة في مجمع جولجي. يوفر مجمع جولجي المواد اللازمة لتشكيل أخاديد الانقسام في الخلية الحيوانية.
يتم تحقيق الترتيب العالي للمحتويات الداخلية للخلية حقيقية النواة بواسطة تقسيمحجمها - تنقسم إلى "خلايا" ، تختلف في تفاصيل التركيب الكيميائي (الإنزيم). يساهم التقسيم (الشكل 2.3) في الفصل المكاني للمواد والعمليات في الخلية. يتم تمثيل الحجرة المنفصلة بواسطة عضية (ليسوسوم) أو جزء منها (المساحة المحددة بواسطة الغشاء الداخلي للميتوكوندريا).
أرز. 2.3 تقسيم حجم الخلية باستخدام الأغشية:
1 -جوهر، 2- السيتوبلازم الخام هو ، 3- ميتوكوندريا 4- نقل الحويصلة السيتوبلازمية ، 5- الايسوسوم، 6- مجمع رقائقي ، 7 - حبيبة سرية
أرز. 2.4 التنظيم الجزيئي الغشاء البيولوجي:
1 - طبقة ثنائية الجزيئية من الدهون ، 2 - السناجب
عدة مخططات للعلاقات في الغشاء الرئيسي مكونات كيميائية- البروتينات والدهون وكذلك المواد الموضوعة على سطح الغشاء. في الوقت الحاضر ، يتم قبول وجهة النظر التي يتكون منها الغشاء طبقة ثنائية الجزيئية من الدهون.تتجه المناطق الكارهة للماء من جزيئاتها تجاه بعضها البعض ، بينما توجد المناطق المحبة للماء على سطح الطبقة. متنوع جزيئات البروتينمضمنة في هذه الطبقة أو موضوعة على أسطحها (الشكل 2.4).
بسبب تقسيم حجم الخلية في خلية حقيقية النواة ، لوحظ تقسيم الوظائف بين الهياكل المختلفة. معًا هياكل مختلفةتتفاعل بشكل طبيعي مع بعضها البعض.
10. الأساسية. الهيكل والوظائف.
تحتوي الخلية على نواة وسيتوبلازم. نواة الخليةيتكون من غشاء وعصير نووي ونواة وكروماتين. الدور الوظيفي المغلف النووييتكون من فصل المادة الوراثية (الكروموسومات) للخلية حقيقية النواة من السيتوبلازم مع تفاعلاتها الأيضية العديدة ، وكذلك تنظيم التفاعلات الثنائية بين النواة والسيتوبلازم. يتكون الغلاف النووي من غشاءين يفصل بينهما فضاء حول النواة. يمكن لهذا الأخير التواصل مع أنابيب الشبكة السيتوبلازمية.
الغلاف النووي مثقوب بعتبة بقطر 80-90 نانومتر. منطقة المسام أو معقد المسام الذي يبلغ قطره حوالي 120 نانومتر له هيكل معين ، مما يدل على ذلك آلية معقدةتنظيم الحركات النووية السيتوبلازمية للمواد والهياكل. يعتمد عدد المسام على الحالة الوظيفيةالخلايا. الأعلى النشاط الاصطناعيفي الخلية ، زاد عددهم. تشير التقديرات إلى أنه في الفقاريات السفلية في أرومات الدم الحمراء ، حيث يتم تكوين وتراكم الهيموجلوبين بشكل مكثف ، يوجد حوالي 30 مسامًا لكل 1 ميكرومتر 2 من الغشاء النووي. في كريات الدم الحمراء الناضجة لهذه الحيوانات ، والتي تحتفظ بالنوى ، يبقى ما يصل إلى خمسة مسام لكل 1 ميكروغرام من الغشاء ، أي 6 مرات أقل.
في منطقة مجمع الريش ، ما يسمى ب صحن سميك -طبقة بروتينية تكمن وراء كامل طول الغشاء الداخلي للغشاء النووي. تؤدي هذه البنية في المقام الأول وظيفة داعمة ، حيث يتم الحفاظ على شكل النواة في وجودها حتى لو تم تدمير كلا أغشية الغلاف النووي. من المفترض أيضًا أن الاتصال المنتظم بمادة الصفيحة الكثيفة يساهم في الترتيب المنظم للكروموسومات في نواة الطور البيني.
أساس عصير نوويأو مصفوفة،تشكل البروتينات. أشكال العصير النووي البيئة الداخليةالأساسية ، فيما يتعلق باللعب معه دور مهمفي توفير الأداء الطبيعيالمادة الوراثية. يحتوي تكوين العصير النووي خيطيأو البروتينات الليفية ،التي يرتبط بها تنفيذ وظيفة الدعم: تحتوي المصفوفة أيضًا على المنتجات الأولية لنسخ المعلومات الوراثية - الحمض النووي الريبي غير المتجانس (hnRNA) ، والتي تتم معالجتها هنا ، وتتحول إلى mRNA (انظر 3.4.3.2).
نويةهو الهيكل الذي يحدث فيه التكوين والنضج الريبوسومالحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي). تشغل جينات الرنا الريباسي مناطق معينة (اعتمادًا على نوع الحيوان) لكروموسوم واحد أو أكثر (في البشر ، 13-15 و21-22 زوجًا) - المنظمون النوويون ، في المنطقة التي تتكون منها النواة. تبدو مثل هذه المناطق في الكروموسومات الطورية مثل انقباضات وتسمى امتدادات ثانوية. معباستخدام المجهر الإلكتروني ، يتم الكشف عن المكونات الخيطية والحبيبية في النواة. يتم تمثيل المكون الخيطي (الليفي) بمجمعات من البروتين وجزيئات طليعة الحمض النووي الريبي العملاقة ، والتي يتم بعد ذلك تكوين جزيئات أصغر من الرنا الريباسي الناضج. في عملية النضج ، يتم تحويل الألياف إلى حبيبات بروتين نووي (حبيبات) ، والتي تمثل المكون الحبيبي.
هياكل الكروماتين على شكل كتل ،المنتشرة في النيوكليوبلازم هي شكل الطور البيني لوجود كروموسومات الخلية (انظر 3.5.2.2).
11. السيتوبلازم. العضيات معنى عاموالخاصة ، هيكلها ووظائفها.
في السيتوبلازميميز بين المادة الرئيسية (المصفوفة ، الهيالوبلازم) ، الادراج والعضيات. المادة الرئيسية للسيتوبلازميملأ الفراغ بين غشاء البلازما ، المغلف النوويوغيرها من الهياكل داخل الخلايا. لا يكتشف المجهر الإلكتروني العادي أي شيء التنظيم الداخلي. تكوين البروتينالهيالوبلازم متنوع. أهم البروتينات تتمثل في إنزيمات انحلال الدم ، واستقلاب السكريات ، والقواعد النيتروجينية ، والأحماض الأمينية ، والدهون. يعمل عدد من البروتينات الهيالوبلازمية كوحدات فرعية يتم تجميع الهياكل مثل الأنابيب الدقيقة منها.
تشكل المادة الرئيسية للسيتوبلازم البيئة الداخلية الحقيقية للخلية ، والتي توحد جميع الهياكل داخل الخلايا وتضمن تفاعلها مع بعضها البعض. يمكن أن يرتبط إنجاز وظائف التوحيد والسقالات بواسطة المصفوفة بالشبكة الدقيقة الدقيقة المكتشفة باستخدام مجهر إلكتروني فائق القوة ، يتكون من ألياف رفيعة بسمك 2-3 نانومتر وتخترق السيتوبلازم بأكمله. من خلال الهيالوبلازم ، يتم إجراء قدر كبير من الحركات داخل الخلايا للمواد والهياكل. يجب النظر إلى المادة الرئيسية للسيتوبلازم بنفس طريقة النظام الغرواني المعقد القادر على الانتقال من الحالة الشبيهة بالحيوية (السائلة) إلى الحالة الشبيهة بالهلام. في عملية مثل هذه التحولات ، يتم العمل. للأهمية الوظيفية لمثل هذه التحولات ، انظر ثانية. 2.3.8.
الادراج(الشكل 2.5) تسمى مكونات غير مستقرة نسبيًا من السيتوبلازم ، والتي تعمل كقطع غيار العناصر الغذائية(دهون ، جليكوجين) ، منتجات يتم إزالتها من الخلية (حبيبات سرية) ، مواد صابورة (بعض الأصباغ).
عضيات -هذه هياكل دائمة من السيتوبلازم تؤدي وظائف حيوية في الخلية.
عزل العضيات معنى عامو خاص.الأحدث في كمية كبيرةموجودة في الخلايا المتخصصة لوظيفة معينة ، ولكن في كمية صغيرةيمكن العثور عليها أيضًا في أنواع الخلايا الأخرى. وتشمل هذه ، على سبيل المثال ، ميكروفيلي لسطح الشفط للخلية الظهارية المعوية ، وأهداب ظهارة القصبة الهوائية والشعب الهوائية ، والحويصلات المشبكية التي تنقل المواد - ناقلات الإثارة العصبيةواحد الخلايا العصبيةعلى خلية أخرى من العضو العامل ، اللييفات العضلية ، التي يعتمد عليها تقلص العضلات. يتم تضمين دراسة مفصلة للعضيات الخاصة في مهمة مسار الأنسجة.
تشمل العضيات ذات الأهمية العامة عناصر من النظام الأنبوبي والفجوي في شكل شبكة حشوية خشنة وسلسة ، ومركب صفائحي ، وميتوكوندريا ، وريبوزومات ، ومتعددة ، وليزوزومات ، وبيروكسيسومات ، وميكروفيبريلات وأنابيب دقيقة ، ومريكزات مركز الخلية. في زرع الخلاياكما أنها تفرز البلاستيدات الخضراء ، التي يحدث فيها التمثيل الضوئي.
أنبوبيو نظام الفراغتتشكل عن طريق توصيل أو فصل تجاويف أنبوبية أو مسطحة (صهريج) ، مقيدة بالأغشية وتنتشر في جميع أنحاء سيتوبلازم الخلية. في كثير من الأحيان ، تحتوي الدبابات على امتدادات تشبه الفقاعات. في هذا النظام يوجد خشنو الشبكة السيتوبلازمية الملساء(انظر الشكل 2.3). تتمثل إحدى سمات بنية الشبكة الخشنة في ربط polysomes بأغشيتها. وبسبب هذا ، فإنه يؤدي وظيفة تصنيع فئة معينة من البروتينات التي يتم إزالتها بشكل أساسي من الخلية ، على سبيل المثال ، التي تفرزها خلايا الغدة. في منطقة الشبكة الخشنة ، يحدث تكوين البروتينات والدهون. الأغشية السيتوبلازميةوتجمعهم. معبأة بكثافة في هيكل متعدد الطبقات ، فإن صهاريج الشبكة الخشنة هي مواقع تخليق البروتين الأكثر نشاطًا وتسمى إرغاستوبلازم.
أغشية الشبكة السيتوبلازمية الملساء خالية من polysomes. وظيفيًا ، ترتبط هذه الشبكة بعملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والدهون والمواد الأخرى غير البروتينية ، مثل هرمونات الستيرويد (في الغدد التناسلية ، قشرة الغدة الكظرية). من خلال الأنابيب والصهاريج ، تتحرك المواد ، على وجه الخصوص ، المادة التي تفرزها الخلية الغدية ، من موقع التوليف إلى منطقة التعبئة في حبيبات. في مناطق خلايا الكبد الغنية بالبنى الشبكية الملساء ، يتم تدمير المواد الضارة ومعادلتها. مواد سامةبعض الأدوية (الباربيتورات). في الحويصلات والأنابيب للشبكة الملساء للعضلات المخططة ، يتم تخزين أيونات الكالسيوم (المترسبة) ، والتي تلعب دورًا مهمًا في عملية الانكماش.
الريبوسوم -وهو عبارة عن جسيم دائري من البروتين النووي يبلغ قطره 20-30 نانومتر. يتكون من وحدات فرعية صغيرة وكبيرة ، يحدث الجمع بينهما في وجود رسول (رسول) RNA (مرنا). عادةً ما يجمع جزيء mRNA عدة ريبوسومات مثل سلسلة من الخرزات. يسمى هذا الهيكل متعدد الروح.توجد Polysomes بحرية في المادة الأرضية من السيتوبلازم أو متصلة بأغشية الشبكة السيتوبلازمية الخشنة. في كلتا الحالتين ، فإنها تعمل كموقع لتخليق البروتين النشط. مقارنة بين نسبة عدد polysomes الحرة والمرتبطة بالغشاء في الجنين غير المتمايز و خلايا سرطانية، من ناحية ، وفي الخلايا المتخصصة لكائن بالغ ، من ناحية أخرى ، أدى إلى استنتاج مفاده أن البروتينات تتشكل في تعدد الجسيمات في الهيالوبلازم لتلبية احتياجاتهم الخاصة (للاستخدام "المنزلي") لهذه الخلية ، أثناء تعدد الجسيمات للشبكة الحبيبية ، يتم تصنيع البروتينات التي تفرز من الخلية وتستخدم لاحتياجات الجسم (على سبيل المثال ، الانزيمات الهاضمةوبروتينات حليب الأم).
مجمع جولجي لاميلارتتكون من مجموعة من الديكتوسومات تتراوح من عدة عشرات (عادة حوالي 20) إلى عدة مئات وحتى آلاف لكل خلية.
ديكتيوسوم(الشكل 2.6 ، أ) يمثلها كومة من 3-12 صهريجًا مسطحًا على شكل قرص ، من حوافها حويصلات (حويصلات). يقتصر توسع الخزانات على منطقة معينة (محلي) مما يعطي فقاعات أكبر (فجوات). في الخلايا المتمايزة للفقاريات والبشر ، عادة ما يتم تجميع الديكتوسومات في المنطقة المحيطة بالنواة من السيتوبلازم. في المركب الرقائقي ، تتشكل حويصلات أو فجوات إفرازية ، ومحتوياتها عبارة عن بروتينات ومركبات أخرى يتم إزالتها من الخلية. في الوقت نفسه ، يخضع سلف السر (prosecret) ، الذي يدخل الديكتوسوم من منطقة التوليف ، لبعض التحولات الكيميائية فيه. كما أنها معزولة (منفصلة) على شكل "أجزاء" ، والتي تلبس هنا غمدًا غشائيًا. تتشكل الجسيمات الحالة في المركب الرقائقي. في الدكتاتوزومات ، يتم تصنيع السكريات ، وكذلك معقداتها بالبروتينات (البروتينات السكرية) والدهون (الدهون السكرية) ، والتي يمكن العثور عليها بعد ذلك في غشاء الخلية السكرية.
تتكون قشرة الميتوكوندريا من غشاءين يختلفان في التركيب الكيميائي ، ومجموعة من الإنزيمات والوظائف. يشكل الغشاء الداخلي غزوات على شكل ورقة (cristae) أو أنبوبي (أنابيب). المساحة التي يحدها الغشاء الداخلي هي مصفوفةالعضيات. باستخدام المجهر الإلكتروني ، يتم اكتشاف الحبوب التي يبلغ قطرها 20-40 نانومتر فيها. تتراكم أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم ، وكذلك السكريات ، مثل الجليكوجين.
تحتوي المصفوفة على جهاز تخليق البروتين العضوي الخاص بها. يتم تمثيله بنسختين من جزيء DNA دائري وخالي من الهيستون (كما هو الحال في بدائيات النوى) ، الريبوسومات ، مجموعة من RNA للنقل (tRNA) ، إنزيمات لتكرار الحمض النووي ، نسخ وترجمة المعلومات الوراثية. من حيث خصائصه الرئيسية: حجم وهيكل الريبوسومات ، وتنظيم المواد الوراثية الخاصة به ، فإن هذا الجهاز مشابه لتلك الموجودة في بدائيات النوى ويختلف عن جهاز التخليق الحيوي للبروتين في سيتوبلازم الخلية حقيقية النواة (التي تؤكد التكافلية التكافلية). فرضية أصل الميتوكوندريا ؛ انظر § 1.5). تقوم جينات الدنا الذاتي بترميز متواليات النوكليوتيدات للرنا الريباسي المتقدري و الرنا الريباسي ، بالإضافة إلى تسلسل الأحماض الأمينية لبعض بروتينات العضية ، وخاصة الغشاء الداخلي. يتم ترميز متواليات الأحماض الأمينية (البنية الأساسية) لمعظم بروتينات الميتوكوندريا في الحمض النووي نواة الخليةوتتكون خارج العضية في السيتوبلازم.
الوظيفة الأساسيةتتكون الميتوكوندريا في الاستخراج الأنزيمي من بعض مواد كيميائيةالطاقة (من خلال الأكسدة) وتراكم الطاقة في شكل صالح للاستخدام بيولوجيًا (من خلال تخليق جزيئات الأدينوزين ثلاثي الفوسفات -ATP). بشكل عام ، هذه العملية تسمى مؤكسد(حل.تشارك مكونات المصفوفة والغشاء الداخلي بنشاط في وظيفة الطاقة في الميتوكوندريا. باستخدام هذا الغشاء ، يتم توصيل سلسلة نقل الإلكترون (الأكسدة) وتخليق ATP ، مما يؤدي إلى تحفيز الفسفرة المرتبطة بالأكسدة لـ ADP إلى ATP. ضمن وظائف جانبيةيمكن استدعاء الميتوكوندريا بالمشاركة في تخليق هرمونات الستيرويد وبعض الأحماض الأمينية (الجلوتامين).
الجسيمات المحللة(الشكل 2.6 ، في) عبارة عن فقاعات يبلغ قطرها عادة 0.2-0.4 ميكرومتر ، والتي تحتوي على مجموعة من إنزيمات هيدرولاز الحمضية التي تحفز التحلل المائي (في البيئة المائية) انقسام الأحماض النووية والبروتينات والدهون والسكريات. يتكون غلافها من غشاء واحد ، أحيانًا مغطى من الخارج بطبقة بروتينية ليفية (على أنماط حيود الإلكترون "الحويصلات"). وظيفة الجسيمات الحالة هي الهضم داخل الخلايا المختلفة مركبات كيميائيةوالهياكل.
الجسيمات الأولية(قطرها 100 نانومتر) تسمى عضيات غير نشطة ، ثانوي -العضيات التي يحدث فيها الهضم. تتكون الجسيمات الحالة الثانوية من الجسيمات الأولية. هم مقسمون إلى غير المتجانسة(البلعمة) و الجسيمات الذاتية(الجسيمات الخلوية). في الأول (الشكل 2.6 ، جي) يتم هضم المادة التي تدخل الخلية من الخارج عن طريق كثرة الخلايا البلعمية ، وثانيًا ، يتم تدمير هياكل الخلية نفسها التي أكملت وظيفتها. تسمى الجسيمات الحالة الثانوية ، والتي تكتمل فيها عملية الهضم الجثث المتبقية(تيلوليسوسوميس). أنها تفتقر إلى hydrolases وتحتوي على مواد غير مهضومة.
تشكل الأجسام الدقيقة مجموعة من العضيات. هذه الحويصلات محدودة بغشاء واحد بقطر 0.1-1.5 ميكرون مع مصفوفة دقيقة الحبيبات وغالبًا ما تحتوي على شوائب بلورية أو بروتينية غير متبلورة. تشمل هذه المجموعة ، على وجه الخصوص ، بيروكسيسومات.أنها تحتوي على إنزيمات أوكسيديز التي تحفز تكوين بيروكسيد الهيدروجين ، والتي ، كونها سامة ، يتم تدميرها بعد ذلك بفعل عمل إنزيم البيروكسيداز. يتم تضمين هذه التفاعلات في دورات التمثيل الغذائي المختلفة ، على سبيل المثال ، في التبادل حمض البوليكفي خلايا الكبد والكلى. في خلية الكبد ، يصل عدد البيروكسيسومات إلى 70-100.
تشمل العضيات ذات الأهمية العامة أيضًا بعض الهياكل الدائمة للسيتوبلازم ، الخالية من الأغشية. أنابيب مجهرية(الشكل 2.6 ، د) - تشكيلات أنبوبية ذات أطوال مختلفة بقطر خارجي 24 نانومتر وعرض لومن 15 نانومتر وسمك جدار حوالي 5 نانومتر. توجد في الحالة الحرة في سيتوبلازم الخلايا أو في شكلها العناصر الهيكليةالأسواط ، الأهداب ، المغزل الانقسامي ، المريكزات. الأنابيب الدقيقة والأنابيب الدقيقة من الأهداب والسوط والمريكزات لها مقاومة مختلفة للتأثيرات الضارة ، مثل المواد الكيميائية (الكولشيسين). يتم إنشاء الأنابيب الدقيقة من وحدات فرعية بروتينية نمطية عن طريق البلمرة. في الخلية الحية ، تستمر عمليات البلمرة بالتزامن مع عمليات إزالة البلمرة. تحدد نسبة هذه العمليات عدد الأنابيب الدقيقة. في الحالة الحرة ، تؤدي الأنابيب الدقيقة وظيفة داعمة ، وتحدد شكل الخلايا ، وهي أيضًا عوامل في الحركة الموجهة للمكونات داخل الخلايا.
الميكروفيلامين(الشكل 2.6 ، ه) تسمى التكوينات الطويلة الرفيعة ، وتشكل أحيانًا حزمًا وتوجد في جميع أنحاء السيتوبلازم. هناك عدة أنواع مختلفة من الميكروفيلامين. الأكتين الدقيقةنظرًا لوجود بروتينات مقلصة (أكتين) فيها ، فإنها تعتبر هياكل توفر أشكال الخلاياحركات مثل الأميبويد. يُنسب إليهم أيضًا دور الإطار والمشاركة في تنظيم الحركات داخل الخلايا للعضيات وأقسام الهيالوبلازم.
على طول محيط الخلايا تحت غشاء البلازما ، وكذلك في المنطقة المحيطة بالنواة ، توجد حزم من الألياف الدقيقة بسمك 10 نانومتر - مرشحات وسيطة.في الظهارية ، العصبية ، الدبقية ، خلايا العضلات، الأرومات الليفية وهي مبنية من بروتينات مختلفة. يبدو أن الخيوط الوسيطة تؤدي وظيفة ميكانيكية للإطار.
يتم بناء الألياف الدقيقة للأكتين والخيوط الوسيطة ، مثل الأنابيب الدقيقة ، من الوحدات الفرعية. وبسبب هذا ، يعتمد عددها على نسبة عمليات البلمرة وإزالة البلمرة.
للخلايا الحيوانية وأجزاء من الخلايا النباتية والفطريات والطحالب ، مركز الخلية, الذي يحتوي على مريكزات. سنتريول(تحت ميكروسكوب الكتروني) على شكل أسطوانة "مجوفة" يبلغ قطرها حوالي 150 نانومتر وطولها 300-500 نانومتر. يتكون جداره من 27 أنبوبًا صغيرًا مجمعة في 9 ثلاثة توائم. وظيفة المريكزات هي تكوين خيوط المغزل الانقسامية ، والتي تتشكل أيضًا بواسطة الأنابيب الدقيقة. تستقطب Centrioles عملية انقسام الخلايا ، مما يضمن فصل الكروماتيدات الشقيقة (الكروموسومات) في طور طور الانقسام.
تحتوي الخلية حقيقية النواة على هيكل خلوي (هيكل خلوي) من ألياف داخل الخلايا (Koltsov) - في بداية القرن العشرين ، تم اكتشافها في نهاية عام 1970. تسمح هذه البنية للخلية أن يكون لها شكلها ، وتغييرها في بعض الأحيان. السيتوبلازم في حالة حركة. يشارك الهيكل الخلوي في عملية نقل العضيات ، ويشارك في تجديد الخلايا.
الميتوكوندريا هي تكوينات معقدة ذات غشاء مزدوج (0.2-0.7 ميكرون) و شكل مختلف. يحتوي الغشاء الداخلي على كرستيات. الغشاء الخارجيقابل للاختراق لجميع المواد الكيميائية تقريبًا ، داخليًا - النقل النشط فقط. بين الأغشية هي المصفوفة. توجد الميتوكوندريا حيث تحتاج الطاقة. الميتوكوندريا لديها نظام الريبوسومات ، جزيء DNA. قد تحدث طفرات (أكثر من 66 مرضًا). كقاعدة عامة ، ترتبط مع طاقة ATP غير كافية ، وغالبًا ما ترتبط بـ قصور القلب والأوعية الدموية، الأمراض. يختلف عدد الميتوكوندريا (في خلية المثقبيات - 1 ميتوكوندريا). الكمية تعتمد على العمر والوظيفة ونشاط الأنسجة (الكبد - أكثر من 1000).
الجسيمات الحالة هي أجسام محاطة بغشاء أولي. تحتوي على 60 إنزيم (40 جسيم حل مائي). يوجد داخل الليزوزوم بيئة محايدة. يتم تنشيطها بقيم الأس الهيدروجيني المنخفضة ، تاركة السيتوبلازم (الهضم الذاتي). تحمي أغشية الليزوزوم السيتوبلازم والخلايا من التدمير. تتشكل في مجمع جولجي (معدة داخل الخلايا ، يمكنها معالجة الخلايا التي عملت على تكوين هياكلها). هناك 4 أنواع. 1 - ابتدائي ، 2-4 - ثانوي. مادة تدخل الخلية عن طريق الالتقام. يمتص الليزوزوم الأولي (حبيبات التخزين) مع مجموعة من الإنزيمات المادة وتتشكل فجوة هضمية (مع الهضم الكامل ، ينتقل الانقسام إلى المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض). بقايا الطعام غير المهضومةالبقاء في الأجسام المتبقية التي يمكن أن تتراكم (أمراض التخزين الليزوزومية). الأجسام المتبقية التي تتراكم في الفترة الجنينية تؤدي إلى الغرغرة والتشوهات وعديدات السكاريد المخاطية. تدمر الجسيمات اللاهوائية الذاتية التراكيب الخاصة بالخلية (الهياكل غير الضرورية). قد تحتوي على الميتوكوندريا ، أجزاء من مجمع جولجي. غالبا ما تتشكل أثناء الجوع. قد يحدث عند التعرض لخلايا أخرى (كريات الدم الحمراء).
12. تدفق المعلومات والطاقة والمادة في الخلية.
يتم ضمان النشاط الحيوي للخلية كوحدة من النشاط البيولوجي من خلال مجموعة من عمليات التبادل (الأيضية) المترابطة المحصورة في بعض الهياكل داخل الخلايا ، مرتبة في الزمان والمكان. تشكل هذه العمليات ثلاثة تيارات: المعلومات والطاقة والمواد.
بفضل الحضور سيل من المعلوماتعلى أساس التجربة التطورية التي امتدت لقرون من الأسلاف ، تكتسب الخلية بنية تلبي معايير الأحياء وتحافظ عليها في الوقت المناسب ، وتمررها أيضًا إلى عدد من الأجيال.
النواة (على وجه التحديد الحمض النووي للكروموسومات) ، الجزيئات الكبيرة التي تنقل المعلومات إلى السيتوبلازم (mRNA) ، جهاز الترجمة السيتوبلازمي (الريبوسومات والبوليزومات ، الحمض النووي الريبي ، إنزيمات تنشيط الأحماض الأمينية) تشارك في تدفق المعلومات. في المرحلة النهائية من هذا التدفق ، تكتسب عديد الببتيدات المركبة على polysomes بنى ثلاثية ورباعية وتستخدم كمحفزات أو بروتينات هيكلية (الشكل 2.7). بالإضافة إلى الجينوم النووي ، وهو المعلومات الرئيسية الموجودة في المجلد ، تعمل جينومات الميتوكوندريا أيضًا في الخلايا حقيقية النواة ، والبلاستيدات الخضراء في النباتات الخضراء.
أرز. 2.7. تدفق المعلومات البيولوجية في الخلية
في عام 1801 ، قدم فيجيا مفهوم الأنسجة الحيوانية ، لكنه عزل الأنسجة على أساس التحضير التشريحي ولم يستخدم المجهر. يرتبط تطوير الأفكار حول التركيب المجهري للأنسجة الحيوانية في المقام الأول ببحث بوركينجي ، الذي أسس مدرسته في بريسلاو.
تم الكشف عن Purkinje وطلابه (وخاصة G. Valentin) في الأول والأكثر نظرة عامةالتركيب المجهري لأنسجة وأعضاء الثدييات (بما في ذلك البشر). قارن بوركينجي وفالنتين خلايا نباتية فردية بهياكل نسيج حيوانية مجهرية معينة ، والتي غالبًا ما يطلق عليها بوركيني "البذور" (بالنسبة لبعض الهياكل الحيوانية ، تم استخدام مصطلح "خلية" في مدرسته).
في عام 1837 ، قدم بوركيني سلسلة من التقارير في براغ. في نفوسهم ، تحدث عن ملاحظاته حول بنية الغدد المعدية ، الجهاز العصبيفي الجدول المرفق بتقريره ، تم تقديم صور واضحة لبعض خلايا الأنسجة الحيوانية. ومع ذلك ، لم يستطع بوركينجي إثبات تماثل الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية:
أولاً ، بواسطة الحبوب فهم إما الخلايا أو نواة الخلية ؛
ثانيًا ، فُهم مصطلح "خلية" حرفيًا على أنه "مساحة تحدها الجدران". 3
قارن بوركيني بين الخلايا النباتية و "البذور" الحيوانية من حيث القياس ، وليس التماثل بين هذه الهياكل (فهم المصطلحين "التناظر" و "التماثل" بالمعنى الحديث).
مدرسة مولر وعمل شوان
كانت المدرسة الثانية التي تم فيها دراسة التركيب المجهري للأنسجة الحيوانية هي مختبر يوهانس مولر في برلين. درس مولر التركيب المجهري للوتر الظهري (وتر). نشر تلميذه Henle دراسة عن ظهارة الأمعاء ، حيث قدم وصفًا لأنواعها المختلفة وبنيتها الخلوية.
صاغ ثيودور شوان مبادئ نظرية الخلية. هنا تم إجراء الدراسات الكلاسيكية لثيودور شوان ، ووضع الأساس لنظرية الخلية. تأثر عمل شوان بشدة بمدرسة بوركينجي وهينلي. وجدت شوان المبدأ الصحيحمقارنة الخلايا النباتية والتركيبات المجهرية الأولية للحيوانات. كان شوان قادرًا على تأسيس التنادد وإثبات التوافق في بنية ونمو الهياكل المجهرية الأولية للنباتات والحيوانات.
كانت أهمية النواة في خلية شوان مدفوعة بدراسات شلايدن ، الذي نشر في عام 1838 عمل "مواد عن تكوين النبات". لذلك ، غالبًا ما يُطلق على شلايدن اسم مؤلف مشارك في نظرية الخلية. كانت الفكرة الأساسية لنظرية الخلية - المراسلات بين الخلايا النباتية والتركيبات الأولية للحيوانات - غريبة على شلايدن. لقد صاغ نظرية تكوين خلية جديدة من مادة غير هيكلية ، والتي بموجبها ، أولاً ، تتكثف النواة من أصغر حبيبات ، وتتشكل نواة حولها ، وهي الخلية السابقة (الأرومة الخلوية). ومع ذلك ، استندت هذه النظرية على حقائق غير صحيحة. 4
في عام 1838 ، نشر شوان 3 تقارير أولية ، وفي عام 1839 ظهر عمله الكلاسيكي "دراسات ميكروسكوبية حول التطابق في بنية ونمو الحيوانات والنباتات" ، وفي العنوان ذاته تم التعبير عن الفكرة الرئيسية لنظرية الخلية :
في الجزء الأول من الكتاب ، تم النظر في بنية الحبل الظهري والغضاريف ، مما يدل على أن بنيتها الأولية - الخلايا تتطور بنفس الطريقة. علاوة على ذلك ، يثبت أن الهياكل المجهرية للأنسجة والأعضاء الأخرى للكائن الحي هي أيضًا خلايا ، يمكن مقارنتها تمامًا بخلايا الغضروف والوتر.
الجزء الثاني من الكتاب يقارن الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية ويظهر تطابقها.
الجزء الثالث يطور الأحكام النظرية ويصوغ مبادئ نظرية الخلية. كان بحث شوان هو الذي صاغ النظرية الخلوية وأثبت (على مستوى المعرفة في ذلك الوقت ومع وجود العديد من الأخطاء) وحدة التركيب الأولي للحيوانات والنباتات.
صاغ العالم T. Schwann نظرية الخلية في عام 1839. واستكملت نظرية الخلية الحديثة بشكل كبير بواسطة R.Birzhev وآخرون ، والتنظيم الذاتي والتجديد الذاتي. 2. خلايا جميع الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا متشابهة (متجانسة) في تركيبها ، وتركيبها الكيميائي ، والمظاهر الرئيسية للنشاط الحيوي والتمثيل الغذائي ؛ 3. يحدث تكاثر الخلايا من خلال انقسامها ، حيث تتكون كل خلية جديدة نتيجة لانقسام الخلية الأصلية (الأم) ؛ 3. في الكائنات المعقدة متعددة الخلايا ، تتخصص الخلايا في وظائفها وتشكيل الأنسجة ؛ تتكون الأنسجة من أعضاء مترابطة بشكل وثيق وتخضع للتنظيم العصبي والخلطي. تخصيص أنواع بدائية النواة وحقيقية النواة للتنظيم الخلوي. تتميز الخلايا بدائية النواة بالحجم الصغير ، وعدم وجود نواة منفصلة ، بحيث لا يتم فصل المادة الوراثية في شكل DNA عن السيتوبلازم بواسطة غشاء. يتم تمثيل الجهاز الجيني بالحمض النووي لكروموسوم ذو حلقة واحدة ، والذي يخلو من البروتينات الرئيسية - الهيستونات (الهيستونات هي بروتينات نواة الخلية). تشير الاختلافات في وجود الهستونات في الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة إلى آليات مختلفة لتنظيم وظيفة المادة الوراثية. تفتقر الخلايا بدائية النواة إلى مركز الخلية. الوقت اللازم لتكوين خليتين ابنتيتين من الأم (وقت التوليد) صغير نسبيًا ويصل إلى عشرات الدقائق. يشمل نوع الخلية بدائية النواة البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. يتم تمثيل نوع حقيقيات النوى للتنظيم الخلوي بنوعين فرعيين. تتمثل إحدى سمات الكائنات الأولية في أنها (باستثناء الأشكال الاستعمارية) تتوافق هيكليًا مع مستوى خلية واحدة ، ومن الناحية الفسيولوجية مع فرد كامل الأهلية. في العرض التقديمي التقليدي ، يتم وصف خلية كائن نباتي أو حيواني ككائن ، محدد بواسطة قشرة ، حيث يتم عزل النواة والسيتوبلازم.
4. الخلية كنظام مفتوح. تدفق المعلومات والطاقة والمادة في الخلية. دور الهياكل داخل الخلايا في استقلاب الطاقة والبلاستيك.
الخلية نظام حي أولي. على مستوى الخلية ، تتجلى معظم الخصائص الأساسية للمادة الحية - التمثيل الغذائي والطاقة ، والنمو ، والتطور ، والتهيج ، والتكاثر الذاتي. الخلية ليست فقط وحدة هيكل ، ولكنها أيضًا وحدة عمل. جميع أنظمتها مترابطة وتعمل ككل. وبالتالي ، فإن الخلية هي نظام بيولوجي مفتوح ، وهي أصغر وحدة من وحدات الحياة - وحدة من بنية الأداء وتكاثر الكائنات الحية وعلاقتها بالبيئة. نظرًا لوجود تدفق للمعلومات ، تكتسب الخلية بنية تلبي معايير كائن حي ، وتحافظ عليها في الوقت المناسب ، وتنقلها في عدد من الأجيال. يتضمن هذا التدفق النواة والجزيئات الكبيرة التي تحمل المعلومات إلى السيتوبلازم (mRNA) ، وجهاز النسخ السيتوبلازمي (الريبوسومات والبوليزومات ، الحمض النووي الريبي ، إنزيمات تنشيط الأحماض الأمينية). في وقت لاحق ، تكتسب polypeptides المركبة على polysomes بنية ثالثة ورباعية وتستخدم كمحفزات أو بروتينات هيكلية. تعمل جينومات الميتوكوندريا أيضًا ، وفي النباتات الخضراء - من البلاستيدات الخضراء. يتم توفير تدفق الطاقة من خلال آليات إمداد الطاقة - التخمير ، الصورة - أو التخليق الكيميائي ، التنفس. التمثيل الغذائي التنفسي يشمل تفاعلات انقسام "الوقود" العضوي منخفض السعرات على شكل جلوكوز ، أحماض دهنية ، أحماض أمينية ، استخدام الطاقة المحررة لتكوين "وقود" خلوي عالي السعرات الحرارية على شكل أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). يتم تحويل طاقة ATP في العمليات المختلفة إلى نوع واحد أو آخر من العمل - كيميائي (تخليقي) ، تناضحي (الحفاظ على الاختلافات في تركيز المواد) ، كهربائي ، ميكانيكي ، تنظيمي. التحلل اللاهوائي هو عملية تفكك نقص الأكسجين للجلوكوز. التمثيل الضوئي - آلية تحويل الطاقة ضوء الشمسفي طاقة الروابط الكيميائية للمواد العضوية. يشكل التمثيل الغذائي في الجهاز التنفسي في وقت واحد الرابط الرئيسي في تدفق المواد التي تجمع بين المسارات الأيضية لتفكيك وتشكيل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والأحماض النووية.