خلايا الكائنات الحية. الهيكل والوظائف الرئيسية للخلايا ما هي الوظائف الضرورية لحياة كل خلية

الخلية هي الوحدة الأساسية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، لذلك فهي تمتلك جميع خصائص الكائنات الحية: بنية عالية التنظيم ، والحصول على الطاقة من الخارج واستخدامها لأداء العمل والحفاظ على الانتظام ، والتمثيل الغذائي ، ورد الفعل النشط للتهيج ، نمو ، تطوير ، تكاثر ، مضاعفة ونقل المعلومات البيولوجية إلى المتحدرين ، التجديد (ترميم الهياكل التالفة) ، التكيف مع البيئة.

ابتكر العالم الألماني T. Schwann في منتصف القرن التاسع عشر نظرية خلوية ، أشارت أحكامها الرئيسية إلى أن جميع الأنسجة والأعضاء تتكون من خلايا ؛ تتشابه الخلايا النباتية والحيوانية بشكل أساسي مع بعضها البعض ، فكلها تنشأ بنفس الطريقة ؛ نشاط الكائنات الحية هو مجموع النشاط الحيوي للخلايا الفردية. كان للعالم الألماني العظيم R. Virchow تأثير كبير على التطوير الإضافي للنظرية الخلوية وعلى نظرية الخلية بشكل عام. فهو لم يجمع كل الحقائق المتباينة العديدة فحسب ، بل أظهر أيضًا بشكل مقنع أن الخلايا هي بنية دائمة ولا تنشأ إلا من خلال التكاثر.

تتضمن النظرية الخلوية في التفسير الحديث الأحكام الرئيسية التالية: الخلية هي الوحدة الأولية العالمية للمعيشة ؛ تتشابه خلايا جميع الكائنات الحية بشكل أساسي في التركيب والوظيفة والتركيب الكيميائي ؛ تتكاثر الخلايا فقط عن طريق تقسيم الخلية الأصلية ؛ الكائنات متعددة الخلايا عبارة عن مجموعات خلوية معقدة تشكل أنظمة متكاملة.

بفضل طرق البحث الحديثة ، نوعان رئيسيان من الخلايا: خلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا ومتمايزة للغاية (نباتات وحيوانات وبعض الأوليات والطحالب والفطريات والأشنات) وخلايا بدائية النواة أقل تعقيدًا (الطحالب الخضراء المزرقة ، الفطريات الشعاعية ، البكتيريا ، اللولبيات ، الميكوبلازما ، الريكتسيا ، الكلاميديا).

على عكس الخلية بدائية النواة ، تحتوي الخلية حقيقية النواة على نواة يحدها غشاء نووي مزدوج وعدد كبير من عضيات الغشاء.

انتباه!

الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية للكائنات الحية ، والتي تقوم بالنمو والتطور والتمثيل الغذائي والطاقة ، وتخزين ، وعمليات ، وتنفيذ المعلومات الجينية. من وجهة نظر علم التشكل ، الخلية عبارة عن نظام معقد من البوليمرات الحيوية ، مفصولة عن البيئة الخارجية بواسطة غشاء بلازما (بلازما ليما) وتتكون من نواة وسيتوبلازم ، حيث توجد العضيات والشوائب (الحبيبات).

ما هي الخلايا؟

تتنوع الخلايا في شكلها وبنيتها وتركيبها الكيميائي وطبيعة التمثيل الغذائي.

جميع الخلايا متجانسة ، أي لديها عدد من السمات الهيكلية المشتركة التي يعتمد عليها أداء الوظائف الأساسية. الخلايا متأصلة في وحدة البنية والتمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) والتركيب الكيميائي.

ومع ذلك ، فإن الخلايا المختلفة لها أيضًا هياكل محددة. هذا يرجع إلى أداء وظائفهم الخاصة.

هيكل الخلية

الهيكل فوق الميكروسكوب للخلية:

1 - الغشاء الخلوي (غشاء البلازما) ؛ 2 - حويصلات بينية. 3 - مركز الخلايا المركزية (cytocenter) ؛ 4 - الهيالوبلازم. 5 - الشبكة الإندوبلازمية: أ - غشاء الشبكة الحبيبية. ب - الريبوسومات. 6 - اتصال الفضاء حول النواة مع تجاويف الشبكة الإندوبلازمية ؛ 7 - النواة ؛ 8 - المسام النووية 9 - الشبكة الإندوبلازمية غير الحبيبية (الملساء) ؛ 10 - نواة. 11 - جهاز شبكي داخلي (مجمع جولجي) ؛ 12 - فجوات إفرازية. 13 - الميتوكوندريا ؛ 14 - الجسيمات الشحمية ؛ 15 - ثلاث مراحل متتالية من البلعمة ؛ 16- اتصال غشاء الخلية (السيتوليما) بأغشية الشبكة الإندوبلازمية.

التركيب الكيميائي للخلية

تحتوي الخلية على أكثر من 100 عنصر كيميائي ، أربعة منها تمثل حوالي 98٪ من الكتلة ، وهي من الكائنات العضوية: الأكسجين (65-75٪) ، الكربون (15-18٪) ، الهيدروجين (8-10٪) والنيتروجين (1 .5–3.0٪). تنقسم العناصر المتبقية إلى ثلاث مجموعات: المغذيات الكبيرة - محتواها في الجسم يتجاوز 0.01٪) ؛ العناصر الدقيقة (0.00001-0.01٪) والعناصر فائقة الصغر (أقل من 0.00001).

تشمل العناصر الكبيرة الكبريت والفوسفور والكلور والبوتاسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم.

تشمل العناصر الدقيقة الحديد والزنك والنحاس واليود والفلور والألمنيوم والنحاس والمنغنيز والكوبالت ، إلخ.

إلى العناصر فائقة الصغر - السيلينيوم والفاناديوم والسيليكون والنيكل والليثيوم والفضة وما فوق. على الرغم من المحتوى المنخفض جدًا ، تلعب العناصر الدقيقة والعناصر الدقيقة دورًا مهمًا للغاية. أنها تؤثر بشكل رئيسي على التمثيل الغذائي. بدونها ، يكون الأداء الطبيعي لكل خلية والكائن الحي ككل مستحيلًا.

تتكون الخلية من مواد عضوية وغير عضوية. من بين المواد غير العضوية ، أكبر كمية هي الماء. تتراوح الكمية النسبية للماء في الخلية من 70 إلى 80٪. الماء مذيب عالمي ؛ كل التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلية تحدث فيه. بمشاركة الماء ، يتم تنظيم الحرارة. المواد التي تذوب في الماء (الأملاح ، القواعد ، الأحماض ، البروتينات ، الكربوهيدرات ، الكحوليات ، إلخ) تسمى ماء. المواد الكارهة للماء (الدهون وما شابهها) لا تذوب في الماء. المواد غير العضوية الأخرى (الأملاح والأحماض والقواعد والأيونات الموجبة والسالبة) تتراوح من 1.0 إلى 1.5٪.

تهيمن البروتينات (10-20٪) والدهون أو الدهون (1-5٪) والكربوهيدرات (0.2-2.0٪) والأحماض النووية (1-2٪) على المواد العضوية. لا يتجاوز محتوى المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض 0.5٪.

جزيء البروتين عبارة عن بوليمر يتكون من عدد كبير من وحدات المونومرات المتكررة. مونومرات بروتين الأحماض الأمينية (هناك 20 منها) مترابطة ببعضها بواسطة روابط الببتيد ، وتشكل سلسلة متعددة الببتيد (الهيكل الأساسي للبروتين). يتحول إلى حلزوني ، ويشكل بدوره الهيكل الثانوي للبروتين. نظرًا لاتجاه مكاني معين لسلسلة البولي ببتيد ، تنشأ بنية بروتينية ثلاثية تحدد الخصوصية والنشاط البيولوجي لجزيء البروتين. تتحد العديد من الهياكل الثلاثية لتشكل هيكلًا رباعيًا.

تؤدي البروتينات وظائف أساسية. الإنزيمات - المحفزات البيولوجية التي تزيد من معدل التفاعلات الكيميائية في الخلية بمئات الآلاف من الملايين من المرات ، هي بروتينات. تؤدي البروتينات ، باعتبارها جزءًا من جميع الهياكل الخلوية ، وظيفة (بناء) بلاستيكية. يتم تنفيذ حركات الخلايا أيضًا بواسطة البروتينات. إنها توفر نقل المواد إلى الخلية وخارجها وداخلها. الوظيفة الوقائية للبروتينات (الأجسام المضادة) مهمة. البروتينات هي أحد مصادر الطاقة ، وتنقسم الكربوهيدرات إلى السكريات الأحادية والسكريات المتعددة. هذه الأخيرة مبنية من السكريات الأحادية ، والتي هي ، مثل الأحماض الأمينية ، مونومرات. من بين السكريات الأحادية في الخلية ، أهمها الجلوكوز والفركتوز (الذي يحتوي على ست ذرات كربون) والبنتوز (خمس ذرات كربون). البنتوز هي جزء من الأحماض النووية. السكريات الأحادية شديدة الذوبان في الماء. السكريات ضعيفة الذوبان في الماء (الجليكوجين في الخلايا الحيوانية ، والنشا والسليلوز في الخلايا النباتية. الكربوهيدرات هي مصدر للطاقة ، والكربوهيدرات المعقدة مع البروتينات (البروتينات السكرية) ، والدهون (الجليكوجين) تشارك في تكوين أسطح الخلايا والتفاعلات الخلوية.

تشمل الدهون الدهون والمواد الشبيهة بالدهون. جزيئات الدهون مبنية من الجلسرين والأحماض الدهنية. تشمل المواد الشبيهة بالدهون الكوليسترول وبعض الهرمونات والليسيثين. وبالتالي تؤدي الدهون ، وهي المكون الرئيسي لأغشية الخلايا ، وظيفة بناء. تعتبر الدهون من أهم مصادر الطاقة. لذلك ، إذا كانت الأكسدة الكاملة لـ 1 غرام من البروتين أو الكربوهيدرات ، يتم تحرير 17.6 كيلو جول من الطاقة ، ثم مع أكسدة 1 غرام من الدهون - 38.9 كيلو جول. تقوم الدهون بالتنظيم الحراري وحماية الأعضاء (كبسولات الدهون).

DNA و RNA

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات بوليمرية تتكون من مونومرات النيوكليوتيدات. يتكون النيوكليوتيد من قاعدة البيورين أو بيريميدين ، والسكر (البنتوز) وبقايا حمض الفوسفوريك. يوجد في جميع الخلايا نوعان من الأحماض النووية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والنووي الريبي (RNA) ، والتي تختلف في تكوين القواعد والسكريات.

التركيب المكاني للأحماض النووية:

(وفقا ل B. Alberts وآخرون ، المعدل) I - RNA ؛ الثاني - الحمض النووي ؛ شرائط - العمود الفقري للسكر والفوسفات ؛ A ، C ، G ، T ، U - القواعد النيتروجينية ، المشابك بينها عبارة عن روابط هيدروجينية.

جزيء الحمض النووي

يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين من عديد النوكليوتيدات ملتوية إحداهما حول الأخرى في شكل حلزون مزدوج. ترتبط القواعد النيتروجينية لكلا السلاسل ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية مكملة. يتحد الأدينين فقط مع الثايمين ، والسيتوزين مع الجوانين (A - T ، G - C). يحتوي الحمض النووي على معلومات وراثية تحدد خصوصية البروتينات التي تصنعها الخلية ، أي تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد. يرث الحمض النووي جميع خصائص الخلية. تم العثور على الحمض النووي في النواة والميتوكوندريا.

جزيء RNA

يتكون جزيء الحمض النووي الريبي من سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات. هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي في الخلايا. المعلومات ، أو messenger RNA tRNA (من المرسال الإنجليزي - "الوسيط") ، والذي يحمل معلومات حول تسلسل نوكليوتيدات الحمض النووي إلى الريبوسومات (انظر أدناه). نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) ، الذي يحمل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. RNA Ribosomal RNA (الرنا الريباسي) ، والذي يشارك في تكوين الريبوسومات. تم العثور على الحمض النووي الريبي في النواة ، الريبوسومات ، السيتوبلازم ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء.

تكوين الأحماض النووية:

خليةهي أصغر وحدة هيكلية أساسية للكائنات الحية ، قادرة على التجديد الذاتي ، والتنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي.

أحجام الخلايا النموذجية:الخلايا البكتيرية - من 0.1 إلى 15 ميكرون ، خلايا الكائنات الحية الأخرى - من 1 إلى 100 ميكرون ، تصل أحيانًا إلى 1-10 مم ؛ بيض الطيور الكبيرة - حتى 10-20 سم ، عمليات الخلايا العصبية - حتى 1 متر.

شكل الخليةمتنوعة للغاية: هناك خلايا كروية (كوكي)، سلسلة (العقديات)ممدود (عصي أو عصيات)، منحن (اهتزازات)، ملتوية (سبريلا)، متعدد الأوجه ، مع سوط محرك ، إلخ.

أنواع الخلايا: بدائية النواة(غير نووي) وحقيقية النواة (لها نواة رسمية).

حقيقيات النوىتنقسم الخلايا إلى مزيد من الخلايا الحيوانات والنباتات والفطريات.

التنظيم الهيكلي للخلية حقيقية النواة

بروتوبلاستهو كل المحتوى الحي للخلية. تتكون البروتوبلاست لجميع الخلايا حقيقية النواة من السيتوبلازم (مع جميع العضيات) والنواة.

السيتوبلازم- هذه هي المحتويات الداخلية للخلية ، باستثناء النواة ، التي تتكون من الهيالوبلازم والعضيات المغمورة فيها و (في بعض أنواع الخلايا) شوائب داخل الخلايا (مغذيات احتياطية و / أو منتجات نهائية لعملية التمثيل الغذائي).

الهيالوبلازم- البلازما الرئيسية ، مصفوفة السيتوبلازم ، المادة الرئيسية ، وهي البيئة الداخلية للخلية وهي عبارة عن محلول غرواني لزج عديم اللون (محتوى مائي يصل إلى 85٪) من مواد مختلفة: بروتينات (10٪) ، سكريات ، الأحماض العضوية وغير العضوية ، والأحماض الأمينية ، والسكريات ، والحمض النووي الريبي ، والدهون ، والأملاح المعدنية ، إلخ.

■ الهيالوبلازم هو وسيط لتبادل تفاعلات الخلايا ووصلة بين عضيات الخلية. إنه قادر على التحولات العكسية من sol إلى هلام ، ويحدد تكوينه خصائص المخزن المؤقت والتناضحي للخلية. يحتوي السيتوبلازم على هيكل خلوي يتكون من أنابيب دقيقة وخيوط بروتينية قادرة على الانقباض.

■ يحدد الهيكل الخلوي شكل الخلية ويشارك في الحركة داخل الخلايا للعضيات والمواد الفردية. النواة هي أكبر عضية في خلية حقيقية النواة تحتوي على كروموسومات تخزن جميع المعلومات الوراثية (انظر أدناه لمزيد من التفاصيل).

المكونات الهيكلية لخلية حقيقية النواة:

■ غشاء البلازما (غشاء البلازما) ،
■ جدار الخلية (فقط في الخلايا النباتية والفطرية) ،
■ أغشية بيولوجية (أولية) ،
■ الأساسية ،
■ الشبكة الإندوبلازمية (الشبكة الإندوبلازمية) ،
■ الميتوكوندريا ،
■ مجمع جولجي ،
■ البلاستيدات الخضراء (فقط في الخلايا النباتية) ،
■ الجسيمات الحالة ، s
■ الريبوسومات ،
■ مركز الخلية ،
■ فجوات (فقط في الخلايا النباتية والفطرية) ،
■ الأنابيب الدقيقة ،
■ أهداب ، سوط.

فيما يلي المخططات الهيكلية للخلايا الحيوانية والنباتية:

الأغشية البيولوجية (الأولية)هي معقدات جزيئية نشطة تفصل بين العضيات والخلايا داخل الخلايا. جميع الأغشية لها هيكل مماثل.

هيكل وتكوين الأغشية:سمك 6-10 نانومتر ؛ تتكون بشكل أساسي من البروتينات والفوسفوليبيد.

■الفوسفوليبيدتشكل طبقة مزدوجة (ثنائية الجزيئية) ، حيث تتحول جزيئاتها مع نهاياتها المحبة للماء (القابلة للذوبان في الماء) إلى الخارج ، والنهايات الكارهة للماء (غير القابلة للذوبان في الماء) - داخل الغشاء.

■ جزيئات البروتينتقع على كلا السطحين من طبقة ثنائية الدهون البروتينات المحيطية) ، تخترق كلا طبقتين من جزيئات الدهون ( أساسيالبروتينات ، ومعظمها عبارة عن إنزيمات) أو طبقة واحدة فقط من طبقاتها (بروتينات شبه متكاملة).

خصائص الغشاء: اللدونة وعدم التناسق(يختلف تكوين الطبقات الخارجية والداخلية لكل من الدهون والبروتينات) ، القطبية (الطبقة الخارجية مشحونة إيجابياً ، والداخلية سلبية) ، والقدرة على الإغلاق الذاتي ، والنفاذية الانتقائية (في هذه الحالة ، تمر المواد الكارهة للماء من خلال طبقة الدهون المزدوجة ، وتمر المواد المحبة للماء عبر المسام في بروتينات متكاملة).

وظائف الغشاء:حاجز (يفصل محتويات العضو العضوي أو الخلية عن البيئة) ، هيكلي (يوفر شكلًا معينًا وحجمًا واستقرارًا للعضو العضوي أو الخلية) ، النقل (يوفر نقل المواد داخل وخارج العضو العضوي أو الخلية) ، محفز (يوفر عمليات كيميائية حيوية بالقرب من الغشاء) ، تنظيمي (يشارك في تنظيم التمثيل الغذائي والطاقة بين العضو العضوي أو الخلية والبيئة الخارجية) ، ويشارك في تحويل الطاقة والحفاظ على الإمكانات الكهربائية عبر الغشاء.

غشاء البلازما (غشاء البلازما)

غشاء بلازمي، أو غشاء البلازما ، هو غشاء بيولوجي أو مجموعة أغشية بيولوجية متجاورة بإحكام مع بعضها البعض ، وتغطي الخلية من الخارج.

هيكل وخصائص ووظائف البلازما هي في الأساس نفس تلك الموجودة في الأغشية البيولوجية الأولية.

❖ ميزات البناء:

■ يحتوي السطح الخارجي لبلازما الدم على جلايكوكاليكس - طبقة عديد السكاريد من جزيئات بروتين سكري وبروتين سكري تعمل كمستقبلات "للتعرف" على مواد كيميائية معينة ؛ في الخلايا الحيوانية ، يمكن تغطيتها بالمخاط أو الكيتين ، وفي الخلايا النباتية بمواد السليلوز أو البكتين ؛

تشكل البلازما ليما نواتج ، انغالات ، طيات ، ميكروفيلي ، وما إلى ذلك ، مما يزيد من سطح الخلية.

■ وظائف اضافيه:مستقبلات (تشارك في "التعرف" على المواد وفي إدراك الإشارات من البيئة ونقلها إلى الخلية) ، وتوفير الاتصال بين الخلايا في أنسجة كائن حي متعدد الخلايا ، والمشاركة في بناء هياكل خلوية خاصة (سوط ، أهداب ، إلخ).

جدار الخلية (قذيفة)

جدار الخلية- هذا هيكل صلب يقع خارج غشاء البلازما ويمثل الغطاء الخارجي للخلية. وهو موجود في الخلايا بدائية النواة وخلايا الفطريات والنباتات.

❖تكوين جدار الخلية:السليلوز في الخلايا النباتية والكيتين في الخلايا الفطرية (المكونات الهيكلية) ، والبروتينات ، والبكتين (التي تشارك في تكوين الصفائح التي تربط جدران خليتين متجاورتين) ، اللجنين (الذي يثبت ألياف السليلوز في إطار قوي جدًا) ، السوبرين (يترسب على القشرة من الداخل ويجعلها غير منفذة للماء والمحاليل عمليًا) ، إلخ. يحتوي السطح الخارجي لجدار خلية خلايا البشرة للنباتات على كمية كبيرة من كربونات الكالسيوم والسيليكا (تمعدن) وهو مغطاة بمواد كارهة للماء والشموع والبشرة (طبقة من مادة كوتين يخترقها السليلوز والبكتين).

❖ وظائف جدار الخلية:يعمل كإطار خارجي ، ويدعم تورم الخلايا ، ويؤدي وظائف الحماية والنقل.

عضيات الخلية

العضيات (أو العضيات)- هذه هياكل دائمة عالية التخصص داخل الخلايا لها بنية معينة وتؤدي الوظائف المقابلة.

❖ بالميعاد تنقسم العضيات إلى:
■ عضيات الأغراض العامة (الميتوكوندريا ، مجمع جولجي ، الشبكة الإندوبلازمية ، الريبوسومات ، المريكزات ، الجسيمات الحالة ، البلاستيدات) و
■ العضيات ذات الأغراض الخاصة (اللييفات ، الأسواط ، الأهداب ، الفجوات).
❖ من خلال وجود غشاء تنقسم العضيات إلى:
■ غشاءان (ميتوكوندريا ، بلاستيدات ، نواة الخلية) ،
■ غشاء واحد (شبكية إندوبلازمية ، مجمع جولجي ، ليسوسومات ، فجوات) و
■ غير غشاء (الريبوسومات ، مركز الخلية).
يختلف المحتوى الداخلي للعضيات الغشائية دائمًا عن الهيالوبلازم المحيط بها.

الميتوكوندريا- عضيات ثنائية الغشاء من الخلايا حقيقية النواة التي تقوم بأكسدة المواد العضوية إلى المنتجات النهائية مع إطلاق الطاقة المخزنة في جزيئات ATP.

■ بناء:أشكال كروية وخيطية على شكل قضيب ، سمك 0.5-1 ميكرون ، طول 2-7 ميكرون ؛ غشاءان ، الغشاء الخارجي أملس وله نفاذية عالية ، ويشكل الغشاء الداخلي طيات - cristae ، حيث توجد أجسام كروية - ATP-somes. في الفراغ بين الأغشية تتراكم أيونات الهيدروجين 11 تشارك في تنفس الأكسجين.

■ المحتوى الداخلي (المصفوفة):الريبوسومات ، الدنا الدائري ، الحمض النووي الريبي ، الأحماض الأمينية ، البروتينات ، إنزيمات دورة كريبس ، إنزيمات تنفس الأنسجة (الموجودة على cristae).

■ المهام:أكسدة المواد إلى CO 2 و H 2 O ؛ تخليق ATP وبروتينات معينة ؛ تشكيل الميتوكوندريا الجديدة نتيجة الانشطار في اثنين.

البلاستيدات(متوفر فقط في الخلايا النباتية والطلائعيات ذاتية التغذية).

■ أنواع البلاستيدات: البلاستيدات الخضراء (أخضر) leucoplasts (شكل دائري عديم اللون) ، الكروموبلاستس (أصفر أو برتقالي) ؛ يمكن أن تتغير البلاستيدات من نوع إلى آخر.

■هيكل البلاستيدات الخضراء:هم عبارة عن غشاءين ، مستدير أو بيضاوي ، طول 4-12 ميكرون ، سمك 1-4 ميكرون. الغشاء الخارجي أملس ، والغشاء الداخلي له ثايلاكويدات - الطيات التي تشكل نتوءات مغلقة على شكل قرص ، يوجد بينها سدى (انظر أدناه). في النباتات العليا ، يتم تكديس الثايلاكويدات (مثل عمود من العملات المعدنية) بقوليات التي ترتبط ببعضها البعض صفائح (أغشية مفردة).

■ تكوين البلاستيدات الخضراء:في أغشية الثايلاكويدات والحبيبات - حبيبات الكلوروفيل والأصباغ الأخرى ؛ المحتويات الداخلية (السدى): البروتينات ، والدهون ، والريبوزومات ، والحمض النووي الدائري ، والحمض النووي الريبي ، والإنزيمات المشاركة في تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، والمواد الاحتياطية.

■وظائف البلاستيدات:التمثيل الضوئي (البلاستيدات الخضراء الموجودة في الأعضاء الخضراء للنباتات) ، وتخليق بروتينات معينة وتراكم العناصر الغذائية الاحتياطية: النشا والبروتينات والدهون (الخلايا البيضاء) ، وإعطاء لون للأنسجة النباتية لجذب الملقحات الحشرية وموزعي الفواكه والبذور (كروموبلاستس).

الشبكة الأندوبلازمية (EPS)، أو إندوبلازميةوجدت شبكية في جميع الخلايا حقيقية النواة.

■بناء:هو نظام من الأنابيب المترابطة والأنابيب والصهاريج والتجاويف من مختلف الأشكال والأحجام ، وتتكون جدرانها من أغشية بيولوجية أولية (مفردة). هناك نوعان من EPS: حبيبي (أو خشن) ، يحتوي على ريبوسومات على سطح القنوات والتجاويف ، وحبيبي (أو أملس) ، لا يحتوي على ريبوسومات.

■المهام:تقسيم سيتوبلازم الخلية إلى مقصورات تمنع اختلاط العمليات الكيميائية التي تحدث فيها ؛ يتراكم ER الخام ، ويعزل للنضج وينقل ، والبروتينات التي يتم توليفها بواسطة الريبوسومات على سطحه ، وتوليف أغشية الخلايا ؛ EPS سلسيصنع وينقل الدهون والكربوهيدرات المعقدة وهرمونات الستيرويد ويزيل المواد السامة من الخلية.

مجمع جولجي (أو جهاز) - عضية غشائية لخلية حقيقية النواة ، تقع بالقرب من نواة الخلية ، وهي عبارة عن نظام من الخزانات والحويصلات وتشارك في تراكم المواد وتخزينها ونقلها ، وبناء غشاء الخلية وتكوين الجسيمات الحالة.

■بناء:المعقد عبارة عن دكتوسوم ، وهو عبارة عن كومة من أكياس مسطحة على شكل قرص محدود الغشاء (صهريج) ، والتي تتبرعم منها الحويصلات ، ونظام من الأنابيب الغشائية التي تربط المجمع بقنوات وتجاويف ER الملساء.

■المهام:تكوين الجسيمات الحالة ، الفجوات ، غشاء البلازما وجدار الخلية النباتية (بعد انقسامها) ، إفراز عدد من المواد العضوية المعقدة (المواد البكتيرية ، السليلوز ، إلخ في النباتات ؛ البروتينات السكرية ، الجليكوليبيدات ، الكولاجين ، بروتينات الحليب ، والصفراء ، وعدد من الهرمونات ، وما إلى ذلك في الحيوانات) ؛ تراكم وجفاف الدهون المنقولة على طول ER (من ER السلس) ، صقل وتراكم البروتينات (من ER الحبيبي والريبوزومات الحرة من السيتوبلازم) والكربوهيدرات ، وإزالة المواد من الخلية.

تنفصل الصهاريج الناضجة للديكتوسومات عن الحويصلات (فجوات جولجي)، مملوءة بسر ، ثم تستخدمه الخلية نفسها أو تخرج منها.

❖ الجسيمات المحللة- عضيات الخلية التي تضمن تكسير الجزيئات المعقدة للمواد العضوية ؛ تتشكل من حويصلات منفصلة عن مركب جولجي أو ER أملس وموجودة في جميع الخلايا حقيقية النواة.

■ الهيكل والتكوين:الليزوزومات عبارة عن حويصلات دائرية صغيرة أحادية الغشاء يبلغ قطرها 0.2-2 ميكرون ؛ مليء بالإنزيمات المائي (الهضمي) (~ 40) القادرة على تكسير البروتينات (إلى الأحماض الأمينية) ، والدهون (إلى الجلسرين والأحماض الكربوكسيلية الأعلى) ، والسكريات (إلى السكريات الأحادية) والأحماض النووية (إلى النيوكليوتيدات).

الاندماج مع الحويصلات الداخلية ، تشكل الليزوزومات فجوة هضمية (أو ليسوسوم ثانوي) ، حيث يتم تكسير المواد العضوية المعقدة ؛ تدخل المونومرات الناتجة إلى سيتوبلازم الخلية من خلال غشاء الليزوزوم الثانوي ، بينما تبقى المواد غير المهضومة (غير القابلة للتحلل بالماء) في الليزوزوم الثانوي ثم تفرز ، كقاعدة عامة ، خارج الخلية.

■ المهام: التغاير- تقسيم المواد الغريبة التي دخلت الخلية عن طريق الالتقام ، الالتهام الذاتي - تدمير الهياكل غير الضرورية للخلية ؛ التحلل الذاتي - التدمير الذاتي للخلية ، والذي يحدث نتيجة إطلاق محتويات الجسيمات الحالة أثناء موت الخلية أو ولادة جديدة.

❖ فجوات- حويصلات كبيرة أو تجاويف في السيتوبلازم ، تتشكل في خلايا النباتات والفطريات وغيرها وحيد الخليةومحدودة بغشاء أولي - البلاستيدات.

■ فجوات وحيد الخليةينقسم إلى هضمي ومقلص (يحتوي على حزم من الألياف المرنة في الأغشية ويعمل على التنظيم التناضحي لتوازن الماء في الخلية).

■ فجوات زرع الخلايامليئة بالنسغ الخلوي - محلول مائي من مختلف المواد العضوية وغير العضوية. يمكن أن تحتوي أيضًا على المواد السامة والعفص والمنتجات النهائية للنشاط الحيوي للخلية.

■ يمكن أن تندمج فجوات الخلايا النباتية في فجوة مركزية ، والتي تحتل ما يصل إلى 70-90٪ من حجم الخلية ويمكن اختراقها بواسطة خيوط السيتوبلازم.

المهام:تراكم وعزل المواد الاحتياطية والمواد المعدة للإخراج ؛ الحفاظ على ضغط التورجر ضمان نمو الخلايا بسبب التمدد ؛ تنظيم توازن الماء في الخلية.

♦ الريبوسوم- عضيات الخلية الموجودة في جميع الخلايا (بكمية تصل إلى عدة عشرات الآلاف) ، وتقع على أغشية EPS الحبيبية ، في الميتوكوندريا ، والبلاستيدات الخضراء ، والسيتوبلازم ، والغشاء النووي الخارجي ، وتقوم بعملية التخليق الحيوي للبروتين ؛ تتشكل وحدات الريبوسوم الفرعية في النواة.

■ الهيكل والتكوين:الريبوسومات - أصغر حبيبات غير غشائية (15-35 نانومتر) ذات شكل دائري وفطر ؛ لها مركزان نشطان (aminoacyl و peptidyl) ؛ تتكون من وحدتين فرعيتين غير متكافئين - واحدة كبيرة (على شكل نصف كرة مع ثلاث نتوءات وقناة) ، والتي تحتوي على ثلاثة جزيئات RNA وبروتين ، وواحدة صغيرة (تحتوي على جزيء RNA واحد وبروتين) ؛ ترتبط الوحدات الفرعية بواسطة Mg + ion.

■ الوظيفة:تخليق البروتينات من الأحماض الأمينية.

❖ مركز الخلية- عضية من معظم الخلايا الحيوانية ، بعض الفطريات ، الطحالب ، الطحالب والسراخس ، تقع (في الطور البيني) في وسط الخلية بالقرب من النواة وتعمل كمركز بدء التجميع أنابيب مجهرية .

■ بناء:يتكون مركز الخلية من مركزين وجزء مركزي. كل مريكز (الشكل 1.12) له شكل أسطوانة يبلغ طولها 0.3-0.5 ميكرومتر وقطرها 0.15 ميكرومتر ، وتتكون جدرانها من تسعة ثلاثة توائم من الأنابيب الدقيقة ، ويمتلئ الوسط بمادة متجانسة. تقع المريكزات بشكل عمودي على بعضها البعض وتحيط بها طبقة كثيفة من السيتوبلازم مع أنابيب دقيقة متباعدة شعاعيًا تشكل طبقة مركزية مشعة. أثناء انقسام الخلية ، تتباعد المريكزات نحو القطبين.

■ الوظائف الرئيسية: تكوين أقطاب انقسام الخلية وخيوط لونية لمغزل الانقسام (أو المغزل الانقسامي) ، مما يضمن التوزيع المتساوي للمادة الوراثية بين الخلايا الوليدة ؛ في الطور البيني يوجه حركة العضيات في السيتوبلازم.

خلايا السيتوسيلست هو نظام الميكروفيلامين و أنابيب مجهرية ، تخترق سيتوبلازم الخلية ، المرتبطة بالغشاء السيتوبلازمي الخارجي والغشاء النووي وتحافظ على شكل الخلية.

■الميكروفيلم- رقيق قادر على تقلص الخيوط بسمك 5-10 نانومتر ويتكون من بروتينات ( الأكتين والميوسين وإلخ.). توجد في السيتوبلازم لجميع الخلايا والأرجل الكاذبة للخلايا المتحركة.

المهام:توفر الميكروفيلم النشاط الحركي للهيالوبلازم ، وتشارك بشكل مباشر في تغيير شكل الخلية أثناء الانتشار والحركة الأميبية للخلايا الأولية ، وتشارك في تكوين انقباض أثناء انقسام الخلايا الحيوانية ؛ أحد العناصر الرئيسية للهيكل الخلوي للخلية.

■ أنابيب مجهرية- أسطوانات مجوفة رفيعة (قطرها 25 نانومتر) ، تتكون من جزيئات بروتين التوبولين ، مرتبة في صفوف لولبية أو مستقيمة في سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة.

المهام:تشكل الأنابيب الدقيقة ألياف المغزل ، وهي جزء من المريكزات ، والأهداب ، والسوط ، والمشاركة في النقل داخل الخلايا ؛ أحد العناصر الرئيسية للهيكل الخلوي للخلية.

عضيات الحركة — سوط وأهداب ، موجودة في العديد من الخلايا ، ولكنها أكثر شيوعًا في الكائنات أحادية الخلية.

■ أهداب- العديد من النتوءات السيتوبلازمية القصيرة (5-20 ميكرون) على سطح غشاء البلازما. توجد على سطح أنواع مختلفة من الحيوانات وبعض الخلايا النباتية.

■ الأسواط- النواتج السيتوبلازمية المفردة على سطح خلايا العديد من الطلائعيات والأبواغ الحيوانية والحيوانات المنوية ؛ ~ 10 مرات أطول من الأهداب ؛ يخدم في النقل.

■ بناء:الأهداب والسوط (الشكل 1.14) تتكون منهم أنابيب مجهريةمرتبة في نظام 9 × 2 + 2 (تسعة أنابيب دقيقة مزدوجة - تشكل أزواجًا جدارًا ، ويوجد أنبوبان صغيران منفردان في الوسط). يمكن أن ينزلق الزوجان بالنسبة لبعضهما البعض ، مما يؤدي إلى ثني الهدب أو السوط. في قاعدة السوط والأهداب توجد أجسام قاعدية ، متطابقة في هيكلها مع المريكزات.

■ الوظائف: تضمن الأهداب والسوط حركة الخلايا نفسها أو السائل المحيط بها والجسيمات العالقة فيها.

الادراج

الادراج- المكونات غير الدائمة (الموجودة مؤقتًا) للسيتوبلازم في الخلية ، والتي يختلف محتواها اعتمادًا على الحالة الوظيفية للخلية. هناك شوائب غذائية وإفرازية وإفرازية.

■ الادراج الغذائية- هذه هي احتياطيات المغذيات (الدهون والنشا وحبوب البروتين والجليكوجين).

■ شوائب إفرازية- هذه هي نفايات غدد الإفراز الداخلي والخارجي (هرمونات ، إنزيمات).

■ شوائب مطرحهي منتجات التمثيل الغذائي في الخلية التي يجب إزالتها من الخلية.

النواة والكروموسومات

جوهر- أكبر عضية هو مكون أساسي لجميع الخلايا حقيقية النواة (باستثناء خلايا الأنبوب الغربالي من لحاء النباتات العليا وكريات الدم الحمراء الناضجة في الثدييات). تحتوي معظم الخلايا على نواة واحدة ، ولكن هناك خليتان ومتعددة النواة. هناك حالتان للنواة: الطور البيني والانشطار

نواة الطور البينييشمل المغلف النووي(فصل المحتويات الداخلية للنواة عن السيتوبلازم) ، المصفوفة النووية (karyoplasm) ، الكروماتين والنواة. يعتمد شكل وحجم النواة على نوع الكائن الحي والنوع والعمر والحالة الوظيفية للخلية. يحتوي على نسبة عالية من DNA (15-30٪) و RNA (12٪).

■ وظائف Kernel:تخزين ونقل المعلومات الوراثية في شكل بنية DNA غير متغيرة ؛ تنظيم (من خلال نظام تخليق البروتين) لجميع عمليات النشاط الحيوي للخلية.

❖ المغلف النووي(أو karyolemma) يتكون من أغشية بيولوجية خارجية وداخلية ، بينهما الفضاء المحيط بالنووية. يوجد على الغشاء الداخلي صفيحة بروتينية تعطي شكلًا للنواة. الغشاء الخارجي متصل بـ ER ويحمل الريبوسومات. يتخلل الغشاء المسام النووية التي يتم من خلالها تبادل المواد بين النواة والسيتوبلازم. عدد المسام ليس ثابتًا ويعتمد على حجم النواة ونشاطها الوظيفي.

■ وظائف الغلاف النووي:يفصل النواة عن سيتوبلازم الخلية ، وينظم نقل المواد من النواة إلى السيتوبلازم (RNA ، وحدات الريبوسوم الفرعية) ومن السيتوبلازم إلى النواة (البروتينات ، الدهون ، الكربوهيدرات ، ATP ، الماء ، الأيونات).

❖ كروموسوم- أهم عضية النواة ، وتحتوي على جزيء DNA واحد مع بروتينات وهستونات معينة وبعض المواد الأخرى ، ومعظمها يقع على سطح الكروموسوم.

اعتمادًا على مرحلة دورة حياة الخلية ، يمكن أن تكون الكروموسومات دولتين — غير متصاعدة ولولبية.

»في حالة غير متصاعدة ، تكون الكروموسومات في هذه الفترة الطور البيني دورة الخلية ، وتشكيل خيوط غير مرئية في المجهر الضوئي ، والتي تشكل الأساس الكروماتينية .

■ يحدث في هذه العملية تصاعد ، مصحوبًا بتقصير وضغط (100-500 مرة) لخيوط الحمض النووي انقسام الخلية ؛ بينما الكروموسومات تأخذ شكل مضغوط. وتصبح مرئية في المجهر الضوئي.

الكروماتينية- أحد مكونات المادة النووية خلال فترة الطور البيني الذي يعتمد عليه الكروموسومات غير الملفوفة في شكل شبكة من الخيوط الطويلة الرفيعة من جزيئات الحمض النووي مع الهستونات والمواد الأخرى (الحمض النووي الريبي ، بوليميريز الحمض النووي ، الدهون ، المعادن ، إلخ) ؛ ملطخة جيدا بالأصباغ المستخدمة في الممارسة النسيجية.

■ في الكروماتين ، تلتف أجزاء من جزيء الحمض النووي حول الهيستونات ، مكونة نيوكليوسومات (تبدو مثل الخرز).

كروماتيد- هذا عنصر هيكلي للكروموسوم ، وهو عبارة عن خيط من جزيء DNA في مركب يحتوي على بروتينات وهستونات ومواد أخرى ، يتم طيها مرارًا وتكرارًا مثل ملف فائق ومعبأة في شكل جسم على شكل قضيب.

■ أثناء التفريغ والتعبئة ، تتلاءم الأقسام الفردية من الحمض النووي بطريقة منتظمة بحيث تتشكل العصابات المستعرضة المتناوبة على الكروماتيدات.

❖ تركيب الكروموسوم (الشكل 1.16). في الحالة الحلزونية ، يكون الكروموسوم عبارة عن هيكل على شكل قضيب يبلغ حجمه حوالي 0.2-20 ميكرومتر ، ويتألف من كروماتيدين ومقسما إلى ذراعين بواسطة انقباض أولي يسمى السنترومير. قد يكون للكروموسومات انقباض ثانوي يفصل منطقة تسمى القمر الصناعي. بعض الكروموسومات لها منطقة ( منظم نووي ) ، الذي يشفر بنية الحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي).

أنواع الكروموسوماتحسب شكلها: أذرع متساوية , التفاوت (يتم إزاحة Centromere من منتصف الكروموسوم) على شكل قضيب (يقع السنترومير بالقرب من نهاية الكروموسوم).

بعد طور الانقسام وطور الانقسام الاختزالي الثاني ، تتكون الكروموسومات من كروميتيد واحد ، وبعد تكرار الحمض النووي (مضاعفة) في المرحلة الاصطناعية (S) من الطور البيني ، تتكون الكروموسومات من شقيقتين متصلين ببعضهما البعض في منطقة السنترومير. أثناء انقسام الخلية ، تلتصق الأنابيب الدقيقة للمغزل بالسنترومير.

❖ وظائف الكروموسومات:
■ تحتوي المادة الوراثية - جزيئات الحمض النووي ؛
■ تنفيذ تخليق الحمض النووي (مع مضاعفة الكروموسومات في فترة S من دورة الخلية) و i-RNA ؛
■ تنظيم تخليق البروتين.
■ نشاط خلية التحكم.

صبغيات متشابهة- الكروموسومات التي تنتمي إلى نفس الزوج ، متطابقة في الشكل والحجم وموقع السنتروميرات ، وتحمل نفس الجينات وتحدد تطور نفس الصفات. يمكن أن تختلف الكروموسومات المتجانسة في أليلات الجينات التي تحتويها وتتبادل المناطق أثناء الانقسام الاختزالي (العبور).

جسيمات جسميةالكروموسومات في خلايا الكائنات الحية ثنائية المسكن ، نفس الشيء عند الذكور والإناث من نفس النوع (هذه كلها كروموسومات خلية باستثناء الكروموسومات الجنسية).

الكروموسومات الجنسية(أو غير المتجانسة ) هي الكروموسومات التي تحمل الجينات التي تحدد جنس الكائن الحي.

مجموعة ثنائية الصيغة الصبغية(يرمز لها 2n) - مجموعة الكروموسوم جسدي الخلايا التي يوجد فيها كل كروموسوم كروموسومها المتماثل المقترن . يتلقى الكائن الحي أحد كروموسومات المجموعة ثنائية الصبغيات من الأب ، والآخر من الأم.

■ مجموعة مضاعفات بشر يتكون من 46 كروموسومًا (منها 22 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة واثنين من الكروموسومات الجنسية: لدى النساء اثنان من الكروموسومات X ، والرجال لديهم كروموسوم X واحد وكروموسوم Y واحد لكل منهما).

مجموعة أحادية العدد(مشار إليه بـ 1 لتر) - أعزب مجموعة الكروموسوم جنسي خلايا ( الأمشاج ) ، وفيها الكروموسومات لا تحتوي على كروموسومات متجانسة مقترنة . تتشكل المجموعة أحادية الصيغة الصبغية أثناء تكوين الأمشاج نتيجة للانقسام الاختزالي ، عندما يدخل واحد فقط من كل زوج من الكروموسومات المتجانسة إلى الأمشاج.

النمط النووي- هذه مجموعة من السمات المورفولوجية الكمية والنوعية الثابتة المميزة لكروموسومات الخلايا الجسدية للكائنات الحية من نوع معين (عددها وحجمها وشكلها) ، والتي يمكن من خلالها تحديد مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات بشكل فريد.

نوية- مدور ، مضغوط بشدة ، غير محدود

جسم الغشاء بحجم 1-2 ميكرون. تحتوي النواة على نواة واحدة أو أكثر. تتكون النواة حول المنظمين النوويين للعديد من الكروموسومات التي تنجذب إلى بعضها البعض. أثناء الانقسام النووي ، يتم تدمير النوى وإعادة تشكيلها في نهاية الانقسام.

■ التركيب: بروتين 70-80٪ ، RNA 10-15٪ ، DNA 2-10٪.
■ الوظائف: توليف r-RNA و t-RNA ؛ تجميع وحدات فرعية الريبوسوم.

كاريوبلازم (أو nucleoplasm ، karyolymph ، النسغ النووي ) عبارة عن كتلة غير هيكلية تملأ الفراغ بين هياكل النواة ، حيث يتم غمر الكروماتين والنوى والعديد من الحبيبات داخل النواة. يحتوي على الماء ، والنيوكليوتيدات ، والأحماض الأمينية ، و ATP ، و RNA ، وبروتينات الإنزيم.

المهام:يوفر الترابط بين الهياكل النووية ؛ يشارك في نقل المواد من النواة إلى السيتوبلازم ومن السيتوبلازم إلى النواة ؛ ينظم تخليق الحمض النووي أثناء النسخ المتماثل ، تخليق i-RNA أثناء النسخ.

الخصائص المقارنة للخلايا حقيقية النواة

ملامح هيكل الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة

نقل المواد

نقل المواد- هي عملية نقل المواد الضرورية في جميع أنحاء الجسم إلى الخلايا وداخل الخلية وداخلها وكذلك إزالة الفضلات من الخلية والجسم.

يتم توفير النقل داخل الخلايا للمواد عن طريق الهيالوبلازم و (في الخلايا حقيقية النواة) الشبكة الإندوبلازمية (ER) ومركب جولجي والأنابيب الدقيقة. سيتم وصف نقل المواد لاحقًا على هذا الموقع.

طرق نقل المواد عبر الأغشية البيولوجية:

■ النقل السلبي (التناضح ، الانتشار ، الانتشار السلبي) ،
■ النقل النشط ،
■ الالتقام الخلوي ،
■ إفراز الخلايا.

النقل السلبيلا يحتاج إلى طاقة ويحدث على طول التدرج التركيز أو الكثافة أو الجهد الكهروكيميائي.

التنافذ- هذا هو تغلغل الماء (أو مذيب آخر) عبر غشاء شبه منفذ من محلول أقل تركيزًا إلى محلول أكثر تركيزًا.

انتشار- اختراق مواد عبر الغشاء على طول التدرج التركيز (من منطقة ذات تركيز أعلى من مادة إلى منطقة ذات تركيز أقل).

انتشاريتم تنفيذ الماء والأيونات بمشاركة بروتينات الغشاء المتكاملة مع المسام (القنوات) ، ويحدث انتشار المواد القابلة للذوبان في الدهون بمشاركة المرحلة الدهنية من الغشاء.

نشر الميسرمن خلال الغشاء يحدث بمساعدة بروتينات حاملة غشاء خاصة ، انظر الصورة.

النقل النشطيتطلب إنفاق الطاقة المنبعثة أثناء انهيار ATP ، ويعمل على نقل المواد (الأيونات والسكريات الأحادية والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات) مقابل الانحدار تركيزهم أو جهدهم الكهروكيميائي. يتم تنفيذها بواسطة بروتينات حاملة متخصصة permyases وجود قنوات أيونية وتشكيلها مضخات الأيونات .

الالتقام- التقاط وتغليف غشاء الخلية للجزيئات الكبيرة (البروتينات والأحماض النووية ، وما إلى ذلك) وجزيئات الطعام الصلبة المجهرية ( البلعمة ) أو قطرات سائل بها مواد مذابة ( كثرة الخلايا ) وإرفاقها في فجوة غشائية يتم سحبها "داخل الخلية. ثم تندمج الفجوة مع الليزوزوم ، الذي تقوم إنزيماته بتفكيك الجزيئات المحاصرة إلى مونومرات.

طرد خلويهي العملية العكسية للالتقام الخلوي. من خلال الإفراز الخلوي ، تزيل الخلية المنتجات داخل الخلايا أو البقايا غير المهضومة المحاطة بالفجوات أو الحويصلات.

إن بيولوجيا الخلية بشكل عام معروفة للجميع من المناهج المدرسية. ندعوك لتذكر ما درسته مرة واحدة ، وكذلك اكتشاف شيء جديد عنه. تم اقتراح اسم "الخلية" منذ عام 1665 من قبل الإنجليزي ر. هوك. ومع ذلك ، لم تبدأ دراستها بشكل منهجي إلا في القرن التاسع عشر. كان العلماء مهتمين ، من بين أمور أخرى ، بدور الخلية في الجسم. يمكن أن تكون جزءًا من العديد من الأعضاء والكائنات المختلفة (البيض ، والبكتيريا ، والأعصاب ، وكريات الدم الحمراء) أو أن تكون كائنات حية مستقلة (البروتوزوا). على الرغم من كل تنوعها ، هناك الكثير من الأشياء المشتركة في وظائفها وهيكلها.

وظائف الخلية

كلهم مختلفون في الشكل وغالبًا في الوظيفة. يمكن أن تختلف خلايا أنسجة وأعضاء كائن حي بشدة أيضًا. ومع ذلك ، فإن بيولوجيا الخلية تسلط الضوء على الوظائف المتأصلة في جميع أنواعها. هذا هو المكان الذي يحدث فيه تخليق البروتين دائمًا. يتم التحكم في هذه العملية ، فالخلية التي لا تصنع البروتينات ميتة أساسًا. الخلية الحية هي الخلية التي تتغير مكوناتها طوال الوقت. ومع ذلك ، تبقى الفئات الرئيسية للمواد دون تغيير.

تتم جميع العمليات في الخلية باستخدام الطاقة. هذه هي التغذية ، التنفس ، التكاثر ، التمثيل الغذائي. لذلك ، تتميز الخلية الحية بحقيقة أن تبادل الطاقة يحدث فيها طوال الوقت. كل واحد منهم لديه خاصية مشتركة الأكثر أهمية - القدرة على تخزين الطاقة وإنفاقها. وتشمل الوظائف الأخرى الانقسام والتهيج.

يمكن لجميع الخلايا الحية الاستجابة للتغيرات الكيميائية أو الفيزيائية في بيئتها. هذه الخاصية تسمى استثارة أو التهيج. في الخلايا ، عند الإثارة ، يتغير معدل تحلل المواد والتخليق الحيوي ودرجة الحرارة واستهلاك الأكسجين. في هذه الحالة ، يؤدون الوظائف الخاصة بهم.

هيكل الخلية

هيكلها معقد للغاية ، على الرغم من أنه يعتبر أبسط أشكال الحياة في علم مثل علم الأحياء. توجد الخلايا في المادة بين الخلايا. يوفر لهم التنفس والتغذية والقوة الميكانيكية. النواة والسيتوبلازم هي المكونات الرئيسية لكل خلية. كل واحد منهم مغطى بغشاء ، عنصر البناء الذي هو جزيء. أثبت علم الأحياء أن الغشاء يتكون من العديد من الجزيئات. يتم ترتيبها في عدة طبقات. بفضل الغشاء ، تخترق المواد بشكل انتقائي. في السيتوبلازم توجد عضيات - أصغر الهياكل. هذه هي الشبكة الإندوبلازمية ، الميتوكوندريا ، الريبوسومات ، مركز الخلية ، مجمع جولجي ، الجسيمات الحالة. ستفهم بشكل أفضل شكل الخلايا من خلال دراسة الرسومات المقدمة في هذه المقالة.

غشاء

الشبكة الأندوبلازمية

تم تسمية هذا العضو العضوي بهذا الاسم لأنه يقع في الجزء المركزي من السيتوبلازم (من اليونانية تُرجمت كلمة "إندون" على أنها "داخل"). EPS هو نظام متفرع جدًا من الحويصلات والأنابيب والأنابيب ذات الأشكال والأحجام المختلفة. يتم فصلها عن الأغشية.

هناك نوعان من EPS. الأول عبارة عن حبيبات ، ويتكون من خزانات وأنابيب ، يتخلل سطحها حبيبات (حبيبات). النوع الثاني من EPS هو حبيبي ، أي سلس. غرام هي ريبوسومات. من الغريب أن EPS الحبيبي يُلاحظ بشكل أساسي في خلايا الأجنة الحيوانية ، بينما في الأشكال البالغة عادة ما يكون حبيبيًا. من المعروف أن الريبوسومات هي موقع تخليق البروتين في السيتوبلازم. بناءً على ذلك ، يمكن افتراض أن EPS الحبيبي يحدث بشكل رئيسي في الخلايا التي يحدث فيها تخليق البروتين النشط. يُعتقد أن الشبكة الحبيبية يتم تمثيلها بشكل أساسي في تلك الخلايا التي يحدث فيها تخليق دهني نشط ، أي الدهون والمواد المختلفة الشبيهة بالدهون.

لا يشارك كلا النوعين من EPS في تصنيع المواد العضوية فقط. هنا تتراكم هذه المواد ويتم نقلها أيضًا إلى الأماكن الضرورية. ينظم EPS أيضًا تبادل المواد الذي يحدث بين البيئة والخلية.

الريبوسومات

الميتوكوندريا

تشمل عضيات الطاقة الميتوكوندريا (في الصورة أعلاه) والبلاستيدات الخضراء. الميتوكوندريا هي القوى الأصلية لكل خلية. في نفوسهم يتم استخراج الطاقة من العناصر الغذائية. الميتوكوندريا لها شكل متغير ، ولكن في أغلب الأحيان تكون حبيبات أو خيوط. عددهم وحجمهم ليسا ثابتين. يعتمد ذلك على النشاط الوظيفي لخلية معينة.

إذا أخذنا في الاعتبار صورة مجهرية إلكترونية ، يمكننا أن نرى أن الميتوكوندريا لها غشاءان: داخلي وخارجي. يشكل الجزء الداخلي نواتج (كرستاي) مغطاة بالإنزيمات. بسبب وجود cristae ، يزداد السطح الكلي للميتوكوندريا. هذا مهم لنشاط الإنزيمات للمضي قدمًا بنشاط.

في الميتوكوندريا ، وجد العلماء ريبوسومات معينة و DNA. هذا يسمح لهذه العضيات بالتكاثر من تلقاء نفسها أثناء انقسام الخلايا.

البلاستيدات الخضراء

أما بالنسبة للبلاستيدات الخضراء ، فهي في الشكل عبارة عن قرص أو كرة ذات غلاف مزدوج (داخلي وخارجي). يوجد داخل هذا العضو العضوي أيضًا الريبوسومات والحمض النووي والجرانا - تكوينات غشائية خاصة مرتبطة بكل من الغشاء الداخلي ومع بعضها البعض. تم العثور على الكلوروفيل في أغشية الحبيبات. بفضله ، يتم تحويل طاقة ضوء الشمس إلى الطاقة الكيميائية للأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). في البلاستيدات الخضراء ، يتم استخدامه لتخليق الكربوهيدرات (المكونة من الماء وثاني أكسيد الكربون).

موافق ، تحتاج إلى معرفة المعلومات المقدمة أعلاه ليس فقط من أجل اجتياز اختبار الأحياء. الخلية هي مادة البناء التي يتكون منها جسمنا. وكل الطبيعة الحية عبارة عن مجموعة معقدة من الخلايا. كما ترون ، لديهم العديد من المكونات. للوهلة الأولى ، قد يبدو أن دراسة بنية الخلية ليست مهمة سهلة. ومع ذلك ، إذا نظرت ، فإن هذا الموضوع ليس معقدًا للغاية. من الضروري معرفته حتى تكون على دراية جيدة بعلم مثل علم الأحياء. يعد تكوين الخلية أحد موضوعاتها الأساسية.

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

القفص ...

لا يعرف العلماء الوقت الدقيق لظهور الخلايا الحية الأولى على كوكبنا. في أستراليا ، تم العثور على رفاتهم 3.5 مليار سنة. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن تحديد التولد البيولوجي بدقة.

الخلية هي أبسط وحدة في بنية جميع الكائنات الحية تقريبًا. الاستثناءات الوحيدة هي الفيروسات وأشباه الفيروسات ، وهي أشكال حياة غير خلوية.

الخلية هي بنية يمكن أن توجد بشكل مستقل وتتكاثر. يمكن أن تكون أبعادها مختلفة - من 0.1 إلى 100 ميكرون أو أكثر. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه يمكن أيضًا اعتبار البويضات المصقولة بالريش غير المخصبة خلايا. وبالتالي ، يمكن اعتبار أكبر خلية على وجه الأرض بيضة نعام. يمكن أن يصل قطرها إلى 15 سم.

يُطلق على العلم الذي يدرس خصائص الحياة وهيكل خلية الجسم علم الخلايا (أو بيولوجيا الخلية).

اكتشاف واستكشاف الخلية

روبرت هوك هو عالم إنجليزي معروف لنا جميعًا من دورة فيزياء مدرسية (كان هو الذي اكتشف قانون تشوه الأجسام المرنة ، والذي سمي باسمه). بالإضافة إلى ذلك ، كان هو أول من رأى الخلايا الحية ، وهو يفحص أقسامًا من شجرة الفلين من خلال مجهره. ذكروه بقرص العسل ، فدعاهم بالخلية التي تعني "خلية" بالإنجليزية.

تم تأكيد التركيب الخلوي للنباتات لاحقًا (في نهاية القرن السابع عشر) من قبل العديد من الباحثين. لكن نظرية الخلية امتدت لتشمل الكائنات الحية فقط في بداية القرن التاسع عشر. في نفس الوقت تقريبًا ، أصبح العلماء مهتمين بجدية بمحتويات (بنية) الخلايا.

مكنت المجاهر الضوئية القوية من فحص الخلية وهيكلها بالتفصيل. لا يزالون الأداة الرئيسية في دراسة هذه الأنظمة. وقد أتاح ظهور المجاهر الإلكترونية في القرن الماضي لعلماء الأحياء دراسة البنية التحتية للخلايا. من بين طرق دراستهم ، يمكن أيضًا تمييز الكيمياء الحيوية والتحليلية والإعدادية. يمكنك أيضًا معرفة شكل الخلية الحية - الصورة معطاة في المقالة.

التركيب الكيميائي للخلية

تحتوي الخلية على العديد من المواد المختلفة:

• الكائنات العضوية.
• المغذيات الكبيرة.
• العناصر الدقيقة والفائقة الصغر ؛
• ماء.

حوالي 98 ٪ من التركيب الكيميائي للخلية هي ما يسمى بالمواد العضوية (الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين) ، و 2 ٪ أخرى من المغذيات الكبيرة (المغنيسيوم والحديد والكالسيوم وغيرها). العناصر الدقيقة والفائقة الصغر (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 ، يتم تقسيم جميع الكائنات الحية على الأرض إلى مملكتين:

• بدائيات النوى هي كائنات أكثر بدائية تطورت ؛
• حقيقيات النوى - الكائنات الحية التي تشكلت نواة خليتها بالكامل (ينتمي جسم الإنسان أيضًا إلى حقيقيات النوى).

الاختلافات الرئيسية بين الخلايا حقيقية النواة وبدائيات النوى:

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

هيكل خلية حقيقيات النوى

يتضمن هيكل الخلية حقيقية النواة العضيات التالية:

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

النواة هي العنصر الهيكلي الرئيسي للخلية حقيقية النواة. يتم فيه تخزين جميع المعلومات الجينية حول كائن حي 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 عبارة عن أجسام صغيرة ذات غشاء واحد ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تحطيم عضيات الخلية الفردية.

الريبوسومات هي عضيات عالمية فائقة الدقة ، والغرض منها هو تخليق البروتينات.

الميتوكوندريا هي نوع من الخلايا "الخفيفة" ، وكذلك مصدرها الرئيسي للطاقة.

الوظائف الأساسية للخلية

تم تصميم خلية الكائن الحي لأداء العديد من الوظائف المهمة التي تضمن النشاط الحيوي لهذا الكائن الحي.

أهم وظيفة للخلية هي التمثيل الغذائي. لذلك ، هي التي تكسر المواد المعقدة وتحولها إلى مواد بسيطة ، كما تصنع مركبات أكثر تعقيدًا.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن جميع الخلايا قادرة على الاستجابة للمنبهات الخارجية (درجة الحرارة والضوء وما إلى ذلك). معظمهم أيضًا لديهم القدرة على التجدد (الشفاء الذاتي) من خلال الانشطار.

يمكن أن تستجيب الخلايا العصبية أيضًا للمنبهات الخارجية من خلال تكوين نبضات كهربائية حيوية.

تضمن جميع وظائف الخلية المذكورة أعلاه النشاط الحيوي للكائن الحي.

خاتمة

إذن ، الخلية هي أصغر نظام حي أولي ، وهي الوحدة الأساسية في بنية أي كائن حي (حيوان ، نبات ، بكتيريا). تتميز النواة والسيتوبلازم في بنيتها ، والتي تحتوي على جميع العضيات (الهياكل الخلوية). كل منهم يؤدي وظائفه المحددة.

يختلف حجم الخلية على نطاق واسع - من 0.1 إلى 100 ميكرومتر. تتم دراسة ميزات التركيب والنشاط الحيوي للخلايا بواسطة علم خاص - علم الخلايا.

تتنوع خلايا الجسم في التركيب والوظيفة. تختلف خلايا الدم والعظام والأعصاب والعضلات والأنسجة الأخرى خارجيًا وداخليًا اختلافًا كبيرًا. ومع ذلك ، فإن جميعها تقريبًا لها سمات مشتركة مميزة للخلايا الحيوانية.

تنظيم الغشاء للخلية

الغشاء هو قلب الخلية البشرية. إنه ، مثل المُنشئ ، يشكل العضيات الغشائية للخلية والغشاء النووي ، ويحد أيضًا من الحجم الكامل للخلية.

يتكون الغشاء من طبقة مزدوجة من الدهون. من خارج الخلية ، يتم وضع جزيئات البروتين بشكل فسيفسائي على الدهون.

النفاذية الانتقائية هي الخاصية الرئيسية للغشاء. هذا يعني أن بعض المواد تمر عبر الغشاء بينما البعض الآخر لا يمر.

أرز. 1. مخطط هيكل الغشاء السيتوبلازمي.

وظائف الغشاء السيتوبلازمي:

• محمي؛
• تنظيم التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة ؛
• الحفاظ على شكل الخلايا.

السيتوبلازم

السيتوبلازم هو الوسط السائل للخلية. توجد العضيات والشوائب في السيتوبلازم.

أعلى 4 مقالاتالذين قرأوا مع هذا

وظائف السيتوبلازم:

• خزان مياه للتفاعلات الكيميائية ؛
• يوحد جميع أجزاء الخلية ويوفر التفاعل بينها.

أرز. 2. مخطط بنية الخلية البشرية.

العضيات

• الشبكة الإندوبلازمية (ER)

نظام القنوات التي تخترق السيتوبلازم. يشارك في عملية التمثيل الغذائي للبروتينات والدهون.

• جهاز جولجي

تقع حول القلب ، تبدو وكأنها دبابات مسطحة. الوظيفة: نقل وفرز وتراكم البروتينات والدهون والسكريات وكذلك تكوين الجسيمات الحالة.

• الجسيمات المحللة

تبدو مثل الفقاعات. تحتوي على إنزيمات هضمية وتقوم بوظائف الحماية والجهاز الهضمي.

• الميتوكوندريا

توليف ATP ، وهي مادة تعتبر مصدرًا للطاقة.

• الريبوسومات

إجراء تخليق البروتين.

• جوهر

المكونات الرئيسية:

• الغشاء النووي؛
• نوية؛
• كريوبلازم.
• الكروموسومات.

يفصل الغشاء النووي النواة عن السيتوبلازم. العصير النووي (karyoplasm) هو البيئة الداخلية السائلة للنواة.

لا يشير عدد الكروموسومات إلى مستوى تنظيم الأنواع. إذن ، لدى الإنسان 46 كروموسومًا ، والشمبانزي لديه 48 ، والكلب لديه 78 ، والديك الرومي لديه 82 ، والأرنب لديه 44 ، والقط لديه 38.

وظائف Kernel:

• الحفاظ على المعلومات الوراثية عن الخلية ؛
• نقل المعلومات الوراثية إلى الخلايا الوليدة أثناء الانقسام ؛
• تنفيذ المعلومات الوراثية من خلال تخليق البروتينات المميزة لهذه الخلية.

عضيات الغرض الخاص

هذه عضيات ليست مميزة لجميع الخلايا البشرية ، ولكن خلايا الأنسجة الفردية أو مجموعات الخلايا. على سبيل المثال:

• سوط الخلايا الجرثومية الذكرية ، وتوفير حركتهم ؛
• اللييفات العضلية للخلايا العضلية ، توفير تخفيضها ؛
• اللييفات العصبية للخلايا العصبية - الخيوط التي تضمن انتقال النبضات العصبية ؛
• مستقبلات الضوء عيون ، إلخ.

الادراج

الادراج هي مواد مختلفة موجودة بشكل مؤقت أو دائم في الخلية. هذا:

• شوائب الصباغ التي تعطي اللون (على سبيل المثال ، الميلانين - صبغة بنية تحمي من الأشعة فوق البنفسجية) ؛
• الادراج الغذائية ، وهي مخزن للطاقة ؛
• شوائب إفرازية تقع في خلايا الغدد.
• شوائب مطرح ، على سبيل المثال ، قطرات العرق في خلايا الغدد العرقية.

. مجموع التصنيفات المستلمة: 317.