الخلية هي أصغر وحدة هيكلية ووظيفية في الكائنات الحية. خلايا جميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، لها بنية مماثلة. إن دراسة بنية الخلايا ووظائفها وتفاعلها مع بعضها البعض هي الأساس لفهم مثل هذا الكائن المعقد كشخص. تتفاعل الخلية بنشاط مع التهيج، وتؤدي وظائف النمو والتكاثر؛ قادرة على التكاثر الذاتي ونقل المعلومات الوراثية إلى الأحفاد؛ للتجديد والتكيف مع البيئة.
بناء. يوجد في جسم الإنسان البالغ حوالي 200 نوع من الخلايا، تختلف في الشكل والبنية والتركيب الكيميائي والتمثيل الغذائي. وعلى الرغم من التنوع الكبير، فإن كل خلية في أي عضو تمثل نظاما حيا متكاملا. تنقسم الخلية إلى السيتوبلازم والسيتوبلازم والنواة (الشكل 5).
السيتوليما. تحتوي كل خلية على غشاء - السيلولما (غشاء الخلية)، الذي يفصل محتويات الخلية عن البيئة الخارجية (خارج الخلية). لا يقتصر تأثير السيلولما على الخلية من الخارج فحسب، بل يضمن أيضًا اتصالها المباشر بالبيئة الخارجية. تؤدي السيتيلما وظيفة الحماية والنقل
1 - السيلولما (غشاء البلازما)؛ 2 - الحويصلات بينوسيتوتيك. 3 - الجسيم المركزي (المركز الخلوي، المركز الخلوي)؛ 4 - الهيالوبلازم.
- - الشبكة الإندوبلازمية (أ - أغشية الشبكة الإندوبلازمية،
- - الريبوسومات)؛ 6 - النواة؛ 7 - اتصال الحيز المحيط بالنواة بتجويف الشبكة الإندوبلازمية. 8 - المسام النووية. 9 - النواة. 10 - جهاز شبكي داخل الخلايا (مجمع جولجي)؛ 11 - فجوات إفرازية. 12 - الميتوكوندريا. 13 - الليزوزومات. 14- ثلاث مراحل متتالية من البلعمة. 15- اتصال غشاء الخلية
- إدراك تأثيرات البيئة الخارجية. من خلال السيتيلما، تخترق جزيئات (جسيمات) مختلفة داخل الخلية وتخرج من الخلية إلى بيئتها.
يتكون السيلولما من جزيئات دهنية وبروتينية يتم تجميعها معًا من خلال تفاعلات معقدة بين الجزيئات. بفضلهم، يتم الحفاظ على السلامة الهيكلية للغشاء. يتكون أساس السيتوليما أيضًا من طبقات من الليثيوم
طبيعة متعددة البروتينات (الدهون مع البروتينات). يبلغ سُمك السيلولما حوالي 10 نانومتر، وهو أكثر الأغشية البيولوجية سمكًا. يتكون السيلولما، وهو غشاء بيولوجي شبه منفذ، من ثلاث طبقات (الشكل 6، انظر اللون أدناه). تتكون الطبقات الخارجية والداخلية المحبة للماء من جزيئات دهنية (طبقة ثنائية الدهون) ويبلغ سمكها 5-7 نانومتر. هذه الطبقات غير منفذة لمعظم الجزيئات القابلة للذوبان في الماء. بين الطبقات الخارجية والداخلية توجد طبقة متوسطة كارهة للماء من جزيئات الدهون. تشتمل الدهون الغشائية على مجموعة كبيرة من المواد العضوية قليلة الذوبان في الماء (كارهة للماء) وشديدة الذوبان في المذيبات العضوية. تحتوي أغشية الخلايا على الدهون الفوسفاتية (جليسيروفوسفاتيدات)، والدهون الستيرويدية (الكوليسترول)، وما إلى ذلك.
تشكل الدهون حوالي 50% من كتلة غشاء البلازما.
تحتوي جزيئات الدهون على رؤوس محبة للماء ونهايات كارهة للماء. توجد جزيئات الدهون في السيلولما بحيث تتشكل الطبقات الخارجية والداخلية (طبقة ثنائية الدهون) من رؤوس جزيئات الدهون، وتتشكل الطبقة المتوسطة من نهاياتها.
لا تشكل بروتينات الغشاء طبقة مستمرة في السيتيلما. توجد البروتينات في طبقات الدهون، وتغرق فيها إلى أعماق مختلفة. جزيئات البروتين لها شكل دائري غير منتظم وتتكون من حلزونات متعددة الببتيد. في هذه الحالة، يتم غمر الأجزاء غير القطبية من البروتينات (التي لا تحمل شحنات)، الغنية بالأحماض الأمينية غير القطبية (ألانين، فالين، جليكاين، ليوسين)، في ذلك الجزء من الغشاء الدهني حيث تكون الأطراف الكارهة للماء لجزيئات الدهون تقع. تتفاعل الأجزاء القطبية من البروتينات (الحاملة للشحنة)، الغنية أيضًا بالأحماض الأمينية، مع الرؤوس المحبة للماء لجزيئات الدهون.
في غشاء البلازما، تشكل البروتينات ما يقرب من نصف كتلتها. هناك بروتينات غشائية (متكاملة) وشبه متكاملة ومحيطية. توجد البروتينات المحيطية على سطح الغشاء. يتم تضمين البروتينات المتكاملة وشبه المتكاملة في طبقات الدهون. تخترق جزيئات البروتينات المتكاملة الطبقة الدهنية بأكملها من الغشاء، ويتم غمر البروتينات شبه المتكاملة جزئيًا في طبقات الغشاء. تنقسم البروتينات الغشائية، حسب دورها البيولوجي، إلى بروتينات حاملة (بروتينات ناقلة)، وبروتينات إنزيمية، وبروتينات مستقبلة.
يتم تمثيل الكربوهيدرات الغشائية بواسطة سلاسل السكاريد المرتبطة ببروتينات الغشاء والدهون. تسمى هذه الكربوهيدرات بالبروتينات السكرية والشحميات السكرية. كمية الكربوهيدرات في السيتيلوما والميمات البيولوجية الأخرى
الأغشية صغيرة. تتراوح كتلة الكربوهيدرات في الغشاء البلازمي من 2 إلى 10% من كتلة الغشاء. توجد الكربوهيدرات على السطح الخارجي لغشاء الخلية، وهو ليس على اتصال مع السيتوبلازم. تشكل الكربوهيدرات الموجودة على سطح الخلية طبقة فوق الغشاء - الكأس السكري، الذي يشارك في عمليات التعرف بين الخلايا. سمك الجليكوكليكس هو 3-4 نانومتر. كيميائيًا، الكأس السكري هو مركب بروتين سكري، والذي يتضمن العديد من الكربوهيدرات المرتبطة بالبروتينات والدهون.
وظائف الغشاء البلازمي. واحدة من أهم وظائف السيتوليما هي النقل. فهو يضمن دخول العناصر الغذائية والطاقة إلى الخلية، وإزالة المنتجات الأيضية والمواد النشطة بيولوجيا (الأسرار) من الخلية، وينظم مرور الأيونات المختلفة داخل وخارج الخلية، ويحافظ على الرقم الهيدروجيني المناسب في الخلية.
هناك عدة آليات للمواد التي تدخل الخلية وتخرج منها: الانتشار، والنقل النشط، والإخراج الخارجي أو الالتقام الخلوي.
الانتشار هو حركة الجزيئات أو الأيونات من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز أقل، أي. على طول تدرج التركيز. بسبب الانتشار، يتم نقل جزيئات الأكسجين (02) وثاني أكسيد الكربون (CO2) عبر الأغشية. تنتشر الأيونات وجزيئات الجلوكوز والأحماض الأمينية والأحماض الدهنية عبر الأغشية ببطء.
يتم تحديد اتجاه انتشار الأيونات بعاملين: أحد هذه العوامل هو تركيزها، والآخر هو الشحنة الكهربائية. تنتقل الأيونات عادةً إلى منطقة ذات شحنات متضادة، وتتنافر من منطقة ذات شحنة مماثلة، وتنتشر من منطقة ذات تركيز عالٍ إلى منطقة ذات تركيز منخفض.
النقل النشط هو حركة الجزيئات أو الأيونات عبر الأغشية باستخدام الطاقة مقابل تدرج التركيز. تعد الطاقة في شكل تحلل حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) ضرورية لضمان حركة المواد من بيئة ذات تركيز أقل إلى بيئة ذات محتوى أعلى. مثال على النقل الأيوني النشط هو مضخة الصوديوم والبوتاسيوم (مضخة Na+، K+). تدخل أيونات Na+ وATP إلى الغشاء من الداخل، وأيونات K+ من الخارج. لكل أيونات K+ تدخل الخلية، تتم إزالة ثلاثة أيونات Na+ من الخلية. ونتيجة لذلك، تصبح محتويات الخلية مشحونة سلباً بالنسبة للبيئة الخارجية. في هذه الحالة، ينشأ فرق محتمل بين سطحي الغشاء.
يتم نقل الجزيئات الكبيرة من النيوكليوتيدات والأحماض الأمينية وما إلى ذلك عبر الغشاء بواسطة بروتينات نقل الغشاء. هذه هي البروتينات الحاملة والبروتينات المكونة للقناة. تتحد البروتينات الحاملة مع جزيء المادة المنقولة وتنقلها عبر الغشاء. يمكن أن تكون هذه العملية سلبية أو نشطة. تشكل البروتينات المكونة للقناة مسام ضيقة مملوءة بسائل الأنسجة الذي يخترق الطبقة الدهنية الثنائية. تحتوي هذه القنوات على بوابات تفتح لفترة وجيزة استجابة لعمليات محددة تحدث على الغشاء.
وتشارك السيلولما أيضًا في امتصاص وإطلاق أنواع مختلفة من الجزيئات الكبيرة والجزيئات الكبيرة بواسطة الخلية. وتسمى عملية مرور هذه الجزيئات عبر الغشاء إلى الخلية بالالتقام الخلوي، وتسمى عملية إزالتها من الخلية بإخراج الخلايا. أثناء الالتقام الخلوي، يشكل غشاء البلازما نتوءات أو نتوءات، والتي تتحول إلى حويصلات عند ربطها. يتم نقل الجزيئات أو السوائل المحاصرة في الفقاعات إلى الخلية. هناك نوعان من الالتقام الخلوي - البلعمة واحتساء الخلايا. البلعمة (من الكلمة اليونانية phagos - الالتهام) هي امتصاص ونقل الجزيئات الكبيرة إلى داخل الخلية - على سبيل المثال، بقايا الخلايا الميتة والبكتيريا). Pinocytosis (من الكلمة اليونانية بينو - مشروب) هو امتصاص المواد السائلة والمركبات الجزيئية الكبيرة. تنتهي معظم الجزيئات أو الجزيئات التي تتناولها الخلية في الليزوزومات، حيث يتم هضم الجزيئات بواسطة الخلية. Exocytosis هو العملية العكسية للالتقام الخلوي. أثناء عملية خروج الخلايا، يتم إطلاق محتويات الحويصلات الناقلة أو المفرزة إلى الفضاء خارج الخلية. في هذه الحالة، تندمج الحويصلات مع الغشاء البلازمي، ثم تنفتح على سطحه وتطلق محتوياتها في البيئة خارج الخلية.
يتم تنفيذ وظائف المستقبلات لغشاء الخلية بفضل عدد كبير من التكوينات الحساسة - المستقبلات الموجودة على سطح السيلولما. المستقبلات قادرة على إدراك تأثيرات المحفزات الكيميائية والفيزيائية المختلفة. المستقبلات القادرة على التعرف على المنبهات هي البروتينات السكرية والشحميات السكرية في السيتيلما. يتم توزيع المستقبلات بالتساوي على سطح الخلية بأكمله أو يمكن تركيزها على أي جزء من غشاء الخلية. هناك مستقبلات تتعرف على الهرمونات والوسطاء والمستضدات والبروتينات المختلفة.
تتشكل الاتصالات بين الخلايا عن طريق اتصال وإغلاق الخلايا الخلوية للخلايا المجاورة. تضمن التوصيلات بين الخلايا نقل الإشارات الكيميائية والكهربائية من خلية إلى أخرى وتشارك في العلاقات
الخلايا. هناك اتصالات بسيطة وكثيفة ومتشابكة بين الخلايا. تتشكل اتصالات بسيطة عندما تكون الخلايا الخلوية لخليتين متجاورتين على اتصال ببساطة، متجاورة مع بعضها البعض. في أماكن الوصلات الضيقة بين الخلايا، تكون الخلية الخلوية لخليتين قريبة قدر الإمكان، وتندمج في الأماكن، وتشكل غشاءً واحدًا. عند الوصلات الفجوية (الوصلات)، توجد فجوة ضيقة جدًا (2-3 نانومتر) بين السيتوبلازمين. الوصلات المشبكية (المشابك العصبية) هي سمة من سمات اتصالات الخلايا العصبية مع بعضها البعض، عندما يمكن نقل الإشارة (النبض العصبي) من خلية عصبية إلى خلية عصبية أخرى في اتجاه واحد فقط.
من وجهة نظر وظيفية، يمكن تقسيم الاتصالات بين الخلايا إلى ثلاث مجموعات. هذه هي اتصالات القفل والمرفقات وجهات الاتصال. تربط الوصلات البوابية الخلايا بإحكام شديد، مما يجعل من المستحيل حتى للجزيئات الصغيرة أن تمر عبرها. تربط تقاطعات المرفقات الخلايا ميكانيكيًا بالخلايا المجاورة أو الهياكل خارج الخلية. تضمن اتصالات الاتصال بين الخلايا نقل الإشارات الكيميائية والكهربائية. الأنواع الرئيسية لجهات الاتصال هي الوصلات والمشابك العصبية.
- ما هي المركبات الكيميائية (الجزيئات) التي تتكون منها السيلولما؟ كيف تتواجد جزيئات هذه المركبات في الغشاء؟
- أين توجد البروتينات الغشائية، وما هو الدور الذي تلعبه في وظائف السيلولما؟
- تسمية ووصف أنواع نقل المواد عبر الغشاء.
- كيف يختلف النقل النشط للمواد عبر الأغشية عن النقل السلبي؟
- ما هو الالتقام والإخراج؟ كيف يختلفون عن بعضهم البعض؟
- ما هي أنواع الاتصالات (الاتصالات) للخلايا مع بعضها البعض التي تعرفها؟
الهيالوبلازم (من الكلمة اليونانية hyalmos - الشفاف) هو نظام غرواني معقد يملأ الفراغ بين العضيات الخلوية. يتم تصنيع البروتينات في الهيالوبلازم ويوجد فيه احتياطي الطاقة للخلية. الهيالوبلازم يوحد هياكل الخلايا المختلفة ويوفرها
يحدد تفاعلها الكيميائي، فهو يشكل المصفوفة - البيئة الداخلية للخلية. من الخارج، يتم تغطية الهيالوبلازم بغشاء الخلية - السيتوبلازم. يتضمن تكوين الهيالوبلازم الماء (حتى 90٪). يتم تصنيع البروتينات الضرورية لحياة الخلية وعملها في الهيالوبلازم. أنه يحتوي على احتياطيات الطاقة في شكل جزيئات ATP، شوائب دهنية، وترسب الجليكوجين. يحتوي الهيالوبلازم على هياكل ذات أغراض عامة - عضيات موجودة في جميع الخلايا، وتكوينات غير دائمة - شوائب السيتوبلازم. تشمل العضيات الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية وغير الحبيبية، وجهاز الشبكة الداخلية (مجمع جولجي)، ومركز الخلية (المركز الخلوي)، والريبوسومات، والليزوزومات. وتشمل الادراج الجليكوجين والبروتينات والدهون والفيتامينات والأصباغ وغيرها من المواد.
العضيات هي هياكل خلوية تؤدي وظائف حيوية معينة. هناك عضيات غشائية وغير غشائية. العضيات الغشائية عبارة عن أقسام مغلقة مفردة أو مترابطة من السيتوبلازم، مفصولة عن الهيالوبلازم بواسطة الأغشية. تشمل العضيات الغشائية الشبكة الإندوبلازمية، والجهاز الشبكي الداخلي (مجمع جولجي)، والميتوكوندريا، والجسيمات الحالة، والبيروكسيسومات.
تتكون الشبكة الإندوبلازمية من مجموعات من الصهاريج أو الحويصلات أو الأنابيب، يبلغ سمك جدرانها 6-7 نانومتر. مزيج هذه الهياكل يشبه الشبكة. الشبكة الإندوبلازمية غير متجانسة في البنية. هناك نوعان من الشبكة الإندوبلازمية - حبيبية وغير حبيبية (ناعمة).
تحتوي الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية على العديد من الأجسام المستديرة الصغيرة - الريبوسومات - على أغشية الأنبوب. لا تحتوي أغشية الشبكة الإندوبلازمية غير الحبيبية على ريبوسومات على سطحها. وتتمثل المهمة الرئيسية للشبكة الإندوبلازمية الحبيبية في المشاركة في تخليق البروتين. يحدث تخليق الدهون والسكريات على أغشية الشبكة الإندوبلازمية غير الحبيبية.
يقع الجهاز الشبكي الداخلي (مجمع جولجي) عادة بالقرب من نواة الخلية. وتتكون من خزانات مسطحة محاطة بغشاء. هناك العديد من الفقاعات الصغيرة بالقرب من مجموعات الدبابات. يشارك مجمع جولجي في تراكم المنتجات المصنعة في الشبكة الإندوبلازمية وإزالة المواد الناتجة خارج الخلية. بالإضافة إلى ذلك، يضمن مجمع جولجي تكوين الليزوزومات الخلوية والبيروكسيمات.
الليزوزومات عبارة عن أكياس غشائية كروية (قطرها 0.2-0.4 ميكرومتر) مملوءة بالمواد الكيميائية النشطة.
المواد البيولوجية والإنزيمات المائية (الهيدروليز) التي تحطم البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. الليزوزومات هي الهياكل التي تقوم بعملية الهضم داخل الخلايا للبوليمرات الحيوية.
البيروكسيسومات عبارة عن فجوات صغيرة بيضاوية الشكل يبلغ حجمها 0.3-1.5 ميكرون، تحتوي على إنزيم الكاتالاز، الذي يدمر بيروكسيد الهيدروجين، الذي يتشكل نتيجة للتأكسد للأحماض الأمينية.
الميتوكوندريا هي محطات الطاقة في الخلية. هذه عضيات بيضاوية أو كروية يبلغ قطرها حوالي 0.5 ميكرون وطولها 1 - 10 ميكرون. الميتوكوندريا، على عكس العضيات الأخرى، محدودة ليس بغشاء واحد، بل بغشاءين. يحتوي الغشاء الخارجي على خطوط ناعمة ويفصل الميتوكوندريا عن الهيالوبلازم. يحد الغشاء الداخلي من محتويات الميتوكوندريا ومصفوفتها الدقيقة الحبيبات ويشكل طيات عديدة - نتوءات (أعراف). وتتمثل المهمة الرئيسية للميتوكوندريا في أكسدة المركبات العضوية واستخدام الطاقة المنطلقة لتخليق ATP. يحدث تخليق ATP مع استهلاك الأكسجين ويحدث على أغشية الميتوكوندريا وعلى أغشية أعرافها. يتم استخدام الطاقة المنطلقة في فسفرة جزيئات ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) وتحويلها إلى ATP.
تشتمل العضيات غير الغشائية للخلية على الأجهزة الداعمة للخلية، بما في ذلك الخيوط الدقيقة والأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة ومركز الخلية والريبوسومات.
يوفر الجهاز الداعم، أو الهيكل الخلوي للخلية، للخلية القدرة على الحفاظ على شكل معين والقيام أيضًا بحركات موجهة. يتكون الهيكل الخلوي من خيوط البروتين التي تخترق السيتوبلازم بأكمله في الخلية، وتملأ الفراغ بين النواة والسيتوبلازم.
الخيوط الدقيقة هي أيضًا خيوط بروتينية يبلغ سمكها 5-7 نانومتر، وتقع بشكل رئيسي في الأجزاء الطرفية من السيتوبلازم. تشتمل الألياف الدقيقة على بروتينات مقلصة - الأكتين والميوسين والتروبوميوزين. تسمى الخيوط الدقيقة السميكة، التي يبلغ سمكها حوالي 10 نانومتر، بالخيوط المتوسطة، أو الألياف الدقيقة. يتم ترتيب الخيوط المتوسطة في حزم ولها تركيبات مختلفة في خلايا مختلفة. في الخلايا العضلية يتم بناؤها من بروتين ديمين، في الخلايا الظهارية - من بروتينات الكيراتين، في الخلايا العصبية يتم بناؤها من البروتينات التي تشكل اللييفات العصبية.
الأنابيب الدقيقة عبارة عن أسطوانات مجوفة يبلغ قطرها حوالي 24 نانومتر، وتتكون من بروتين توبولين. وهي العناصر الهيكلية والوظيفية الرئيسية للدقة
المتخصصة والسوط، والأساس الذي هو ثمرة السيتوبلازم. وتتمثل المهمة الرئيسية لهذه العضيات في الدعم. تضمن الأنابيب الدقيقة حركة الخلايا نفسها، وكذلك حركة الأهداب والسوط، وهي ثمرات لبعض الخلايا (ظهارة الجهاز التنفسي والأعضاء الأخرى). الأنابيب الدقيقة هي جزء من مركز الخلية.
المركز الخلوي (المركز الخلوي) عبارة عن مجموعة من المريكزات والمادة الكثيفة المحيطة بها - الغلاف المركزي. يقع مركز الخلية بالقرب من نواة الخلية. المريكزات لها شكل أسطوانات مجوفة يبلغ قطرها حوالي
- 25 ميكرون وطول يصل إلى 0.5 ميكرون. الجدران المركزية مبنية من الأنابيب الدقيقة، والتي تشكل 9 توائم ثلاثية (أنابيب دقيقة ثلاثية - 9x3).
الريبوسومات عبارة عن حبيبات يتراوح حجمها بين 15 و35 نانومتر. أنها تحتوي على البروتينات وجزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) بنسب وزن متساوية تقريبًا. توجد الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم أو يتم تثبيتها على أغشية الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية. وتشارك الريبوسومات في تركيب جزيئات البروتين. يقومون بترتيب الأحماض الأمينية في سلاسل بما يتفق بدقة مع المعلومات الوراثية الموجودة في الحمض النووي. جنبا إلى جنب مع الريبوسومات المفردة، تحتوي الخلايا على مجموعات من الريبوسومات التي تشكل polysomes، polyribosomes.
تعتبر الادراج السيتوبلازمية مكونات اختيارية للخلية. تظهر وتختفي حسب الحالة الوظيفية للخلية. الموقع الرئيسي للادراج هو السيتوبلازم. تتراكم فيه شوائب على شكل قطرات وحبيبات وبلورات. هناك شوائب غذائية وإفرازية وصبغية. تشمل الادراج الغذائية حبيبات الجليكوجين في خلايا الكبد، وحبيبات البروتين في البيض، وقطرات الدهون في الخلايا الدهنية، وما إلى ذلك. وهي بمثابة احتياطيات من العناصر الغذائية التي تتراكمها الخلية. تتشكل شوائب إفرازية في الخلايا الظهارية الغدية خلال حياتها. تحتوي الشوائب على مواد نشطة بيولوجيا متراكمة على شكل حبيبات إفرازية. الادراج الصباغ
يمكن أن تكون داخلية المنشأ (إذا تشكلت في الجسم نفسه - الهيموجلوبين، الليبوفوسين، الميلانين) أو خارجية المنشأ (الأصباغ، وما إلى ذلك).
أسئلة للتكرار وضبط النفس:
- تسمية العناصر الهيكلية الرئيسية للخلية.
- ما هي خصائص الخلية كوحدة أولية للكائنات الحية؟
- ما هي عضيات الخلية؟ أخبرنا عن تصنيف العضيات.
- ما هي العضيات التي تشارك في تركيب ونقل المواد في الخلية؟
- اشرح البنية والأهمية الوظيفية لمجمع جولجي.
- وصف هيكل ووظائف الميتوكوندريا.
- قم بتسمية عضيات الخلايا غير الغشائية.
- تحديد الادراج. أعط أمثلة.
عادة ما تكون النواة كروية أو بيضاوية الشكل. تحتوي بعض الخلايا (الكريات البيض، على سبيل المثال) على نواة على شكل حبة الفول أو على شكل قضيب أو نواة مجزأة. تتكون نواة الخلية غير المنقسمة (الطور البيني) من غلاف، وبلازمة نووية (karyoplasm)، وكروماتين، ونواة.
يفصل الغلاف النووي (الكاريوت) محتويات النواة عن سيتوبلازم الخلية وينظم نقل المواد بين النواة والسيتوبلازم. تتكون الكاريوتيكا من أغشية خارجية وداخلية مفصولة بمساحة ضيقة حول النواة. يكون الغشاء النووي الخارجي على اتصال مباشر مع سيتوبلازم الخلية، ومع أغشية صهاريج الشبكة الإندوبلازمية. يوجد على سطح الغشاء النووي المواجه للسيتوبلازم العديد من الريبوسومات. يحتوي الغلاف النووي على مسام نووية مغلقة بواسطة غشاء معقد يتكون من حبيبات بروتينية مترابطة. يحدث التمثيل الغذائي من خلال المسام النووية
بين النواة والسيتوبلازم في الخلية. تترك جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) ووحدات الريبوسوم الفرعية النواة إلى السيتوبلازم، وتدخل البروتينات والنيوكليوتيدات إلى النواة.
يوجد تحت الغلاف النووي نواة متجانسة (جسيم نووي) ونواة. في النواة غير المنقسمة، في مصفوفة البروتين النووي، هناك حبيبات (كتل) مما يسمى الهيتروكروماتين. تسمى مناطق الكروماتين الفضفاضة الموجودة بين الحبيبات بالكروماتين الحقيقي. يُطلق على الكروماتين السائب اسم الكروماتين غير المكثف؛ وتحدث فيه العمليات الاصطناعية بشكل مكثف. أثناء انقسام الخلايا، يضغط الكروماتين ويتكثف ويشكل الكروموسومات.
إن كروماتين النواة غير المنقسمة وكروموسومات النواة المنقسمة لهما نفس التركيب الكيميائي. يتكون كل من الكروماتين والكروموسومات من جزيئات الحمض النووي المرتبطة بالحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات (الهستونات وغير الهستونات). يتكون كل جزيء DNA من سلسلتين طويلتين من متعدد النوكليوتيدات (حلزون مزدوج). يتكون كل نيوكليوتيد من قاعدة نيتروجينية وسكر وبقايا حمض الفوسفوريك. علاوة على ذلك، فإن القاعدة تقع داخل الحلزون المزدوج، والهيكل العظمي للسكر والفوسفات يقع في الخارج.
يتم تسجيل المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي في التسلسل الخطي لترتيب النيوكليوتيدات. الجسيم الأولي للوراثة هو الجين. الجين هو جزء من الحمض النووي يحتوي على تسلسل محدد من النيوكليوتيدات المسؤولة عن تخليق بروتين محدد واحد.
تكون جزيئات الحمض النووي الموجودة في كروموسوم النواة المنقسمة معبأة بشكل مضغوط. وبالتالي، فإن جزيء DNA الذي يحتوي على مليون نيوكليوتيدات في ترتيب خطي يبلغ طوله 0.34 ملم. يبلغ طول الكروموسوم البشري الواحد عند تمديده حوالي 5 سم، وتشكل جزيئات الحمض النووي المرتبطة ببروتينات الهيستون النيوكليوزومات، وهي الوحدات الهيكلية للكروماتين. تبدو النيوكليوسومات مثل الخرز بقطر 10 نانومتر. يتكون كل نيوكليوسوم من هيستونات، يلتف حولها جزء من الحمض النووي، بما في ذلك 146 زوجًا من النيوكليوتيدات. يوجد بين النيوكليوسومات أقسام خطية من الحمض النووي تتكون من 60 زوجًا من النيوكليوتيدات. يتم تمثيل الكروماتين بواسطة ألياف ليفية تشكل حلقات يبلغ طولها حوالي 0.4 ميكرومتر، وتحتوي على من 20.000 إلى 300.000 زوج من النيوكليوتيدات.
نتيجة لضغط (التكثيف) والالتواء (اللف الفائق) للبروتينات النووية منزوعة الأكسجين (DNPs) في النواة المنقسمة، تكون الكروموسومات عبارة عن تكوينات ممدودة على شكل قضيب لها ذراعان مقسمتان بحيث
يسمى الانقباض - السنترومير. اعتمادًا على موقع السنترومير وطول الذراعين (الساقين)، يتم التمييز بين ثلاثة أنواع من الكروموسومات: الكروموسومات المركزية، والتي لها أذرع متطابقة تقريبًا، وتحت المركزية، حيث يكون طول الذراعين (الساقين) مختلفًا، والكروموسومات اللامركزية. حيث تكون إحدى الذراعين طويلة والأخرى طويلة جدًا، بالكاد يمكن ملاحظتها.
يتم تغطية سطح الكروموسومات بجزيئات مختلفة، وخاصة الريبونوكليوبروجيدات (RNPs). تحتوي الخلايا الجسدية على نسختين من كل كروموسوم. وتسمى بالكروموسومات المتماثلة؛ فهي متطابقة في الطول والشكل والبنية وتحمل نفس الجينات الموجودة بنفس الطريقة. تسمى السمات الهيكلية وعدد وحجم الكروموسومات بالنمط النووي. يشتمل النمط النووي البشري الطبيعي على 22 زوجًا من الكروموسومات الجسدية (الكروموسومات الجسدية) وزوجًا واحدًا من الكروموسومات الجنسية (XX أو XY). تحتوي الخلايا الجسدية البشرية (ثنائية الصيغة الصبغية) على عدد مزدوج من الكروموسومات - 46. تحتوي الخلايا الجنسية على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية (مفردة) - 23 كروموسومات. لذلك، يوجد في الخلايا الجرثومية حمض نووي أقل مرتين من الخلايا الجسدية ثنائية الصيغة الصبغية.
توجد نواة واحدة أو أكثر في جميع الخلايا غير المنقسمة. إنه ذو مظهر جسم مستدير ملطخ بشكل مكثف، ويتناسب حجمه مع كثافة تخليق البروتين. تتكون النواة من نووية كثيفة الإلكترون (من الكلمة اليونانية نيمان - خيط)، حيث يتم تمييز الأجزاء الخيطية (الليفية) والحبيبية. يتكون الجزء الخيطي من عدة خيوط متشابكة من الحمض النووي الريبي (RNA) يبلغ سمكها حوالي 5 نانومتر. يتكون الجزء الحبيبي (الحبيبي) من حبيبات يبلغ قطرها حوالي 15 نانومتر، وهي عبارة عن جزيئات من البروتينات النووية الريبية - سلائف الوحدات الفرعية الريبوسومية. تتشكل الريبوسومات في النواة.
التركيب الكيميائي للخلية. تتشابه جميع خلايا جسم الإنسان في التركيب الكيميائي، فهي تحتوي على مواد عضوية وغير عضوية.
المواد غير العضوية. يوجد أكثر من 80 عنصرًا كيميائيًا في تكوين الخلية. علاوة على ذلك، ستة منها - الكربون والهيدروجين والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت - تمثل حوالي 99٪ من الكتلة الإجمالية للخلية. توجد العناصر الكيميائية في الخلية على شكل مركبات مختلفة.
يحتل الماء المرتبة الأولى بين مواد الخلية. يشكل حوالي 70٪ من كتلة الخلية. معظم التفاعلات التي تحدث في الخلية لا يمكن أن تحدث إلا في بيئة مائية. تدخل العديد من المواد إلى الخلية في محلول مائي. تتم أيضًا إزالة المنتجات الأيضية من الخلية في محلول مائي. شكرا ل
وفي وجود الماء، تحتفظ الخلية بحجمها ومرونتها. وتشمل المواد غير العضوية في الخلية، بالإضافة إلى الماء، الأملاح. بالنسبة للعمليات الحيوية في الخلية، فإن الكاتيونات الأكثر أهمية هي K+، Na+، Mg2+، Ca2+، وكذلك الأنيونات - H2PO~، C1، HCO. يختلف تركيز الكاتيونات والأنيونات داخل الخلية وخارجها. لذلك، يوجد دائمًا داخل الخلية تركيز عالٍ إلى حد ما من أيونات البوتاسيوم وتركيز منخفض من أيونات الصوديوم. على العكس من ذلك، في البيئة المحيطة بالخلية، في سائل الأنسجة، يوجد عدد أقل من أيونات البوتاسيوم وأيونات الصوديوم أكثر. في الخلية الحية، تظل هذه الاختلافات في تركيزات أيونات البوتاسيوم والصوديوم بين البيئات داخل الخلايا وخارجها ثابتة.
مواد عضوية. تقريبا جميع جزيئات الخلية هي مركبات الكربون. مع وجود أربعة إلكترونات في غلافها الخارجي، يمكن لذرة الكربون أن تشكل أربع روابط تساهمية قوية مع ذرات أخرى، مما يؤدي إلى تكوين جزيئات كبيرة ومعقدة. الذرات الأخرى الموجودة على نطاق واسع في الخلية والتي تتحد معها ذرات الكربون بسهولة هي ذرات الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين. وهي، مثل الكربون، صغيرة الحجم وقادرة على تكوين روابط تساهمية قوية جدًا.
تشكل معظم المركبات العضوية جزيئات كبيرة تسمى الجزيئات الكبيرة (باليونانية makros - كبيرة). تتكون هذه الجزيئات من مركبات متكررة متشابهة في البنية ومترابطة - مونومرات (أحادية يونانية - واحد). يُطلق على الجزيء الكبير الذي يتكون من المونومرات اسم البوليمر (بولي يوناني - كثير).
يتكون الجزء الأكبر من السيتوبلازم ونواة الخلية من البروتينات. تحتوي جميع البروتينات على ذرات الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. تحتوي العديد من البروتينات أيضًا على ذرات الكبريت والفوسفور. يتكون كل جزيء بروتين من آلاف الذرات. هناك عدد كبير من البروتينات المختلفة المبنية من الأحماض الأمينية.
يوجد أكثر من 170 حمضًا أمينيًا في خلايا وأنسجة الكائنات الحيوانية والنباتية. يحتوي كل حمض أميني على مجموعة كربوكسيل (COOH)، التي لها خصائص حمضية، ومجموعة أمينية (-NH2)، التي لها خصائص أساسية. تسمى مناطق الجزيئات التي لا تشغلها مجموعات الكربوكسي والأمينو بالجذور (R). في أبسط الحالات، يتكون الجذر من ذرة هيدروجين واحدة، ولكن في الأحماض الأمينية الأكثر تعقيدًا يمكن أن يكون بنية معقدة تتكون من العديد من ذرات الكربون.
وتشمل أهم الأحماض الأمينية ألانين، وأحماض الجلوتاميك والأسبارتيك، والبرولين، والليوسين، والسيستين. تسمى اتصالات الأحماض الأمينية مع بعضها البعض بالروابط الببتيدية. تسمى مركبات الأحماض الأمينية الناتجة الببتيدات. يسمى الببتيد المكون من اثنين من الأحماض الأمينية ثنائي الببتيد.
من ثلاثة أحماض أمينية - ثلاثي الببتيد، من العديد من الأحماض الأمينية - متعدد الببتيد. تحتوي معظم البروتينات على 300-500 حمض أميني. هناك أيضًا جزيئات بروتينية أكبر تتكون من 1500 حمض أميني أو أكثر. تختلف البروتينات في التركيب والعدد وترتيب تناوب الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد. إن تسلسل تناوب الأحماض الأمينية له أهمية قصوى في التنوع الحالي للبروتينات. العديد من جزيئات البروتين طويلة ولها وزن جزيئي مرتفع. وبذلك يكون الوزن الجزيئي للأنسولين 5700، والهيموجلوبين 65000، والوزن الجزيئي للماء 18 فقط.
لا تكون سلاسل البروتينات متعددة الببتيد ممدودة دائمًا. على العكس من ذلك، يمكنها الالتواء أو الانحناء أو الطي بعدة طرق. يوفر تنوع الخصائص الفيزيائية والكيميائية للبروتينات خصائص الوظائف التي تؤديها: البناء، والحركة، والنقل، والحماية، والطاقة.
الكربوهيدرات الموجودة في الخلايا هي أيضًا مواد عضوية. تحتوي الكربوهيدرات على ذرات الكربون والأكسجين والهيدروجين. هناك الكربوهيدرات البسيطة والمعقدة. تسمى الكربوهيدرات البسيطة السكريات الأحادية. الكربوهيدرات المعقدة هي بوليمرات تعمل فيها السكريات الأحادية كمونومرات. اثنان من المونومرات يشكلان ثنائي السكاريد، وثلاثة يشكلون ثلاثي السكاريد، والعديد منها يشكل متعدد السكاريد. جميع السكريات الأحادية هي مواد عديمة اللون، قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء. السكريات الأحادية الأكثر شيوعًا في الخلايا الحيوانية هي الجلوكوز والريبوز وديوكسيريبوز.
الجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة للخلية. عند الانقسام يتحول إلى أول أكسيد الكربون وماء (C02 + + H20). خلال هذا التفاعل، يتم إطلاق الطاقة (عندما يتم تكسير 1 جم من الجلوكوز، يتم إطلاق 17.6 كيلوجول من الطاقة). الريبوز وديوكسيريبوز هما مكونات الأحماض النووية وATP.
تتكون الدهون من نفس العناصر الكيميائية التي تتكون منها الكربوهيدرات - الكربون والهيدروجين والأكسجين. الدهون لا تذوب في الماء. الدهون الأكثر شيوعًا والمعروفة هي دهون الأنا، وهي مصدر للطاقة. عندما يتم تحطيم الدهون، يتم إطلاق طاقة تعادل ضعف ما يتم إطلاقه عند تحطيم الكربوهيدرات. الدهون كارهة للماء وبالتالي فهي جزء من أغشية الخلايا.
تحتوي الخلايا على أحماض نووية - DNA و RNA. اسم "الأحماض النووية" يأتي من الكلمة اللاتينية "النواة"، تلك. جوهر حيث تم اكتشافها لأول مرة. الأحماض النووية هي نيوكليوتيدات متصلة ببعضها البعض على التوالي. النوكليوتيدات مادة كيميائية
مركب يتكون من جزيء سكر واحد وجزيء أساسي عضوي واحد. القواعد العضوية، عندما تتفاعل مع الأحماض، يمكن أن تشكل الأملاح.
يتكون كل جزيء DNA من شريطين ملتويين بشكل حلزوني حول بعضهما البعض. كل سلسلة عبارة عن بوليمر تكون مونومراته عبارة عن نيوكليوتيدات. يحتوي كل نيوكليوتيد على واحدة من أربع قواعد - الأدينين أو السيتوزين أو الجوانين أو الثايمين. عندما يتم تشكيل الحلزون المزدوج، فإن القواعد النيتروجينية لسلسلة واحدة "تنضم" إلى القواعد النيتروجينية للأخرى. تقترب القواعد من بعضها البعض بحيث تنشأ روابط هيدروجينية بينهما. هناك نمط مهم في ترتيب ربط النيوكليوتيدات، وهو: ضد الأدينين (A) من سلسلة واحدة يوجد دائمًا ثايمين (T) من سلسلة أخرى، وضد الجوانين (G) من سلسلة واحدة - السيتوزين (C). وفي كل من هذه المجموعات، يبدو أن كلا النيوكليوتيدات يكمل كل منهما الآخر. كلمة "مكمل" في اللاتينية تعني "مكمل". ولذلك، فمن المعتاد أن نقول أن الجوانين مكمل للسيتوزين، والثايمين مكمل للأدينين. وبالتالي، إذا كان ترتيب النيوكليوتيدات في سلسلة واحدة معروفًا، فإن المبدأ التكميلي يحدد على الفور ترتيب النيوكليوتيدات في السلسلة الأخرى.
في سلاسل الحمض النووي متعددة النوكليوتيدات، تشكل كل ثلاث نيوكليوتيدات متتالية ثلاثية (مجموعة من ثلاثة مكونات). كل ثلاثية ليست مجرد مجموعة عشوائية من ثلاثة نيوكليوتيدات، ولكنها كوداجين (في اليونانية، كوداجين هي المنطقة التي تشكل الكودون). يقوم كل كودون بتشفير (تشفير) حمض أميني واحد فقط. يحتوي تسلسل مولدات الكود على معلومات أولية (مسجلة) حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات. يتمتع الحمض النووي بخاصية فريدة - وهي القدرة على التكرار، والتي لا يمتلكها أي جزيء آخر معروف.
جزيء RNA هو أيضًا بوليمر. مونومراتها هي النيوكليوتيدات. الحمض النووي الريبي (RNA) هو جزيء واحد تقطعت به السبل. يتم بناء هذا الجزيء بنفس طريقة بناء أحد خيوط الحمض النووي. يحتوي الحمض النووي الريبي، مثل الحمض النووي، على ثلاثة توائم - مجموعات من ثلاث نيوكليوتيدات، أو وحدات معلومات. يتحكم كل ثلاثي في إدراج حمض أميني محدد جدًا في البروتين. يتم تحديد ترتيب تناوب الأحماض الأمينية التي يتم بناؤها من خلال تسلسل ثلاثيات الحمض النووي الريبي (RNA). المعلومات الموجودة في الحمض النووي الريبي هي المعلومات التي تم الحصول عليها من الحمض النووي. يعتمد نقل المعلومات على مبدأ التكامل المعروف بالفعل.
يتم إقران كل ثلاثي DNA مع ثلاثية RNA التكميلية. ويسمى ثلاثي الحمض النووي الريبي كودون. يحتوي تسلسل الكودون على معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات. يتم نسخ هذه المعلومات من المعلومات المسجلة في تسلسل الكودوجين في جزيء الحمض النووي.
على عكس الحمض النووي، الذي يكون محتواه في خلايا كائنات معينة ثابتًا نسبيًا، فإن محتوى الحمض النووي الريبي (RNA) يتقلب ويعتمد على العمليات الاصطناعية في الخلية.
بناءً على وظائفها، هناك عدة أنواع من الحمض النووي الريبي. تم العثور على نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) بشكل رئيسي في السيتوبلازم في الخلية. يشكل الريبوسوم RNA (rRNA) جزءًا أساسيًا من بنية الريبوسومات. يوجد Messenger RNA (mRNA)، أو Matrix RNA (mRNA)، في نواة الخلية والسيتوبلازم ويحمل معلومات حول بنية البروتين من DNA إلى موقع تخليق البروتين في الريبوسومات. يتم تصنيع جميع أنواع الحمض النووي الريبي (RNA) على الحمض النووي (DNA)، والذي يعمل كنوع من القالب.
تم العثور على حمض الأدينوسين ثلاثي الفوسفوريك (ATP) في كل خلية. وفقا لتركيبه الكيميائي، يتم تصنيف ATP على أنه نيوكليوتيدات. ويحتوي كل نيوكليوتيد على جزيء واحد من القاعدة العضوية (الأدينين)، وجزيء واحد من الكربوهيدرات (الريبوز)، وثلاثة جزيئات من حمض الفوسفوريك. يختلف ATP بشكل كبير عن النيوكليوتيدات العادية من خلال عدم وجود جزيئات واحدة من حمض الفوسفوريك، بل ثلاثة.
حمض الأدينوزين أحادي الفوسفوريك (AMP) هو جزء من كل الحمض النووي الريبي (RNA). عند إضافة جزيئين آخرين من حمض الفوسفوريك (H3P04)، فإنه يتحول إلى ATP ويصبح مصدرًا للطاقة. وهو الرابط بين الثاني والثالث
خلية- الوحدة الأساسية للحياة على الأرض. وهو يتمتع بجميع خصائص الكائن الحي: فهو ينمو، ويتكاثر، ويتبادل المواد والطاقة مع البيئة، ويتفاعل مع المحفزات الخارجية. ترتبط بداية التطور البيولوجي بظهور أشكال الحياة الخلوية على الأرض. الكائنات وحيدة الخلية هي خلايا توجد بشكل منفصل عن بعضها البعض. يتكون جسم جميع الكائنات متعددة الخلايا - الحيوانات والنباتات - من عدد أكبر أو أقل من الخلايا، وهي نوع من الكتل التي تشكل كائنًا معقدًا. وبغض النظر عما إذا كانت الخلية نظاما حيا متكاملا - كائنا منفصلا أو تشكل جزءا منه فقط، فإنها تتمتع بمجموعة من الخصائص والخصائص المشتركة بين جميع الخلايا.
التركيب الكيميائي للخلية
تم العثور على حوالي 60 عنصرًا من الجدول الدوري لمندليف، والتي توجد أيضًا في الطبيعة غير الحية، في الخلايا. وهذا من الأدلة على مشترك الطبيعة الحية وغير الحية. الأكثر شيوعا في الكائنات الحية هيدروجين, الأكسجين, كربونو نتروجينوالتي تشكل حوالي 98% من كتلة الخلية. ويرجع ذلك إلى الخصائص الكيميائية المميزة للهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين، ونتيجة لذلك تبين أنها الأكثر ملاءمة لتكوين الجزيئات التي تؤدي وظائف بيولوجية. هذه العناصر الأربعة قادرة على تكوين روابط تساهمية قوية جدًا عن طريق اقتران الإلكترونات التي تنتمي إلى ذرتين. يمكن لذرات الكربون المترابطة تساهميًا أن تشكل أطرًا لعدد لا يحصى من الجزيئات العضوية المختلفة. وبما أن ذرات الكربون تشكل بسهولة روابط تساهمية مع الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والكبريت، فإن الجزيئات العضوية تحقق تعقيدًا استثنائيًا وتنوعًا بنيويًا.
بالإضافة إلى العناصر الأربعة الرئيسية تحتوي الخلية على كميات ملحوظة (الكسر العاشر والجزء المائة من النسبة المئوية) حديد, البوتاسيوم, صوديوم, الكالسيوم, المغنيسيوم, الكلور, الفوسفورو الكبريت. جميع العناصر الأخرى ( الزنك, نحاس, اليود, الفلور, الكوبالت, المنغنيزإلخ) موجودة في الخلية بكميات صغيرة جدًا ولذلك تسمى بالعناصر الدقيقة.
العناصر الكيميائية هي جزء من المركبات غير العضوية والعضوية. وتشمل المركبات غير العضوية الماء والأملاح المعدنية وثاني أكسيد الكربون والأحماض والقواعد. المركبات العضوية هي السناجب, احماض نووية, الكربوهيدرات, الدهون(الدهون) و الدهون.
تحتوي على بعض البروتينات الكبريت. أحد مكونات الأحماض النووية الفوسفور. يحتوي على جزيء الهيموجلوبين حديد, المغنيسيوميشارك في بناء الجزيء الكلوروفيل. تلعب العناصر الدقيقة، على الرغم من محتواها المنخفض للغاية في الكائنات الحية، دورًا مهمًا في العمليات الحيوية. اليودهو جزء من هرمون الغدة الدرقية - هرمون الغدة الدرقية، الكوبالت– فيتامين ب12 يحتوي على هرمون الجزء الجزري من البنكرياس – الأنسولين – الزنك. وفي بعض الأسماك، يحل النحاس محل الحديد في جزيئات الصباغ الحاملة للأكسجين.
المواد غير العضوية
ماء
H2O هو المركب الأكثر شيوعا في الكائنات الحية. ويختلف محتواه في الخلايا المختلفة على نطاق واسع: من 10% في مينا الأسنان إلى 98% في جسم قنديل البحر، ولكنه يشكل في المتوسط حوالي 80% من وزن الجسم. يرجع الدور المهم للغاية للمياه في دعم العمليات الحيوية إلى خصائصها الفيزيائية والكيميائية. إن قطبية الجزيئات والقدرة على تكوين روابط هيدروجينية تجعل الماء مذيبًا جيدًا لعدد كبير من المواد. معظم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية لا يمكن أن تحدث إلا في محلول مائي. ويشارك الماء أيضًا في العديد من التحولات الكيميائية.
يختلف العدد الإجمالي للروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء اعتمادًا على t °. في ر ° عندما يذوب الجليد، يتم تدمير ما يقرب من 15٪ من الروابط الهيدروجينية عند درجة حرارة 40 درجة مئوية - النصف. عند التحول إلى الحالة الغازية، يتم تدمير جميع الروابط الهيدروجينية. وهذا ما يفسر السعة الحرارية النوعية العالية للمياه. عندما تتغير درجة حرارة البيئة الخارجية، يمتص الماء الحرارة أو يطلقها بسبب تمزق الروابط الهيدروجينية أو تكوينها الجديد. وبهذه الطريقة، تصبح التقلبات في درجة الحرارة داخل الخلية أقل مما هي عليه في البيئة. تكمن حرارة التبخر العالية في الآلية الفعالة لنقل الحرارة في النباتات والحيوانات.
ويشارك الماء كمذيب في ظاهرة التناضح التي تلعب دورا هاما في حياة خلايا الجسم. التناضح هو اختراق جزيئات المذيبات من خلال غشاء شبه منفذ إلى محلول مادة ما. الأغشية شبه المنفذة هي تلك التي تسمح لجزيئات المذيب بالمرور، ولكنها لا تسمح للجزيئات المذابة (أو الأيونات) بالمرور. ولذلك فإن التناضح هو انتشار جزيئات الماء في اتجاه واحد في اتجاه المحلول.
املاح معدنية
معظم المواد غير العضوية الموجودة في الخلايا تكون على شكل أملاح في الحالة الصلبة أو المنفصلة. تركيز الكاتيونات والأنيونات في الخلية وفي بيئتها ليس هو نفسه. تحتوي الخلية على كمية كبيرة جدًا من K والكثير من Na. في البيئة خارج الخلية، على سبيل المثال، في بلازما الدم، في مياه البحر، على العكس من ذلك، يوجد الكثير من الصوديوم وقليل من البوتاسيوم. يعتمد تهيج الخلية على نسبة تركيزات أيونات Na +، K +، Ca 2+، Mg 2+. في أنسجة الحيوانات متعددة الخلايا، يعتبر K جزءًا من المادة متعددة الخلايا التي تضمن تماسك الخلايا وترتيبها المنظم. يعتمد الضغط الأسموزي في الخلية وخصائصه المؤقتة إلى حد كبير على تركيز الأملاح. التخزين المؤقت هو قدرة الخلية على الحفاظ على التفاعل القلوي قليلاً لمحتوياتها عند مستوى ثابت. يتم توفير التخزين المؤقت داخل الخلية بشكل رئيسي بواسطة أيونات H 2 PO 4 و H PO 4 2-. في السوائل خارج الخلية وفي الدم، يتم لعب دور المخزن المؤقت بواسطة H 2 CO 3 وHCO 3 -. تربط الأنيونات أيونات H وأيونات الهيدروكسيد (OH -)، مما يجعل التفاعل داخل الخلية للسوائل خارج الخلية دون تغيير تقريبًا. توفر الأملاح المعدنية غير القابلة للذوبان (على سبيل المثال، فوسفات الكالسيوم) القوة للأنسجة العظمية للفقاريات وأصداف الرخويات.
مادة الخلية العضوية
السناجب
من بين المواد العضوية للخلية، تحتل البروتينات المرتبة الأولى من حيث الكمية (10-12٪ من الكتلة الإجمالية للخلية) ومن حيث الأهمية. البروتينات عبارة عن بوليمرات عالية الجزيئية (بوزن جزيئي من 6000 إلى 1 مليون وما فوق)، ومونومراتها عبارة عن أحماض أمينية. تستخدم الكائنات الحية 20 حمضًا أمينيًا، على الرغم من وجود عدد أكبر بكثير. تشتمل تركيبة أي حمض أميني على المجموعة الأمينية (-NH 2)، التي لها خصائص أساسية، ومجموعة الكربوكسيل (-COOH)، التي لها خصائص حمضية. يتم دمج اثنين من الأحماض الأمينية في جزيء واحد عن طريق إنشاء رابطة HN-CO، وإطلاق جزيء الماء. تسمى الرابطة بين المجموعة الأمينية لأحد الأحماض الأمينية ومجموعة الكربوكسيل من حمض أميني آخر رابطة الببتيد. البروتينات عبارة عن عديدات ببتيد تحتوي على عشرات ومئات من الأحماض الأمينية. تختلف جزيئات البروتينات المختلفة عن بعضها البعض في الوزن الجزيئي وعدد وتكوين الأحماض الأمينية وتسلسل موقعها في سلسلة البولي ببتيد. ومن الواضح إذن أن البروتينات شديدة التنوع، ويقدر عددها في جميع أنواع الكائنات الحية بـ 10 10 – 10 12؛
تسمى سلسلة وحدات الأحماض الأمينية المرتبطة تساهميًا بواسطة روابط الببتيد في تسلسل محدد بالبنية الأساسية للبروتين. تبدو البروتينات في الخلايا مثل ألياف أو كرات (كريات) ملتوية حلزونيًا. ويفسر ذلك حقيقة أن سلسلة البولي ببتيد في البروتين الطبيعي يتم وضعها بطريقة محددة بدقة، اعتمادًا على التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية المكونة لها.
أولاً، تطوى سلسلة البولي ببتيد إلى شكل حلزوني. يحدث التجاذب بين ذرات المنعطفات المتجاورة وتتشكل الروابط الهيدروجينية، على وجه الخصوص، بين مجموعات NH وCO الموجودة على المنعطفات المتجاورة. تشكل سلسلة من الأحماض الأمينية، الملتوية على شكل حلزوني، البنية الثانوية للبروتين. نتيجة لمزيد من طي الحلزون، ينشأ تكوين خاص بكل بروتين، يسمى البنية الثلاثية. يرجع الهيكل الثالث إلى عمل القوى المتماسكة بين الجذور الكارهة للماء الموجودة في بعض الأحماض الأمينية والروابط التساهمية بين مجموعات SH من الأحماض الأمينية السيستين (روابط SS). إن عدد الأحماض الأمينية ذات الجذور الكارهة للماء والسيستين، وكذلك ترتيب ترتيبها في سلسلة البولي ببتيد، خاص بكل بروتين. وبالتالي، يتم تحديد ميزات البنية الثلاثية للبروتين من خلال بنيته الأولية. يُظهر البروتين نشاطًا بيولوجيًا فقط في شكل بنية ثلاثية. ولذلك، فإن استبدال حمض أميني واحد في سلسلة بولي ببتيد يمكن أن يؤدي إلى تغيير في تكوين البروتين وإلى انخفاض أو فقدان نشاطه البيولوجي.
في بعض الحالات، تتحد جزيئات البروتين مع بعضها البعض ولا يمكنها أداء وظيفتها إلا على شكل معقدات. وبالتالي، فإن الهيموجلوبين عبارة عن مركب من أربعة جزيئات وفي هذا الشكل فقط يكون قادرًا على ربط ونقل الأكسجين. تمثل هذه التجمعات البنية الرباعية للبروتين. بناءً على تركيبها، تنقسم البروتينات إلى فئتين رئيسيتين - بسيطة ومعقدة. تتكون البروتينات البسيطة فقط من الأحماض الأمينية، الأحماض النووية (النيوكليوتيدات)، الدهون (البروتينات الدهنية)، Me (البروتينات المعدنية)، P (البروتينات الفسفورية).
وظائف البروتينات في الخلية متنوعة للغاية. واحدة من أهمها هي وظيفة البناء: تشارك البروتينات في تكوين جميع أغشية الخلايا وعضيات الخلية، وكذلك الهياكل داخل الخلايا. الدور الأنزيمي (الحفاز) للبروتينات مهم للغاية. تعمل الإنزيمات على تسريع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية بمقدار 10 و 100 مليون مرة. يتم توفير الوظيفة الحركية بواسطة بروتينات مقلصة خاصة. وتشارك هذه البروتينات في جميع أنواع الحركات التي تكون الخلايا والكائنات قادرة على القيام بها: وميض الأهداب وضرب الأسواط في الأوليات، وتقلص العضلات في الحيوانات، وحركة الأوراق في النباتات، وما إلى ذلك. وتتمثل وظيفة النقل للبروتينات في ربط العناصر الكيميائية (على سبيل المثال، يضيف الهيموجلوبين O) أو المواد النشطة بيولوجيا (الهرمونات) ونقلها إلى أنسجة وأعضاء الجسم. يتم التعبير عن وظيفة الحماية في شكل إنتاج بروتينات خاصة تسمى الأجسام المضادة، استجابة لاختراق البروتينات أو الخلايا الأجنبية إلى الجسم. الأجسام المضادة تربط وتحييد المواد الغريبة. تلعب البروتينات دورًا مهمًا كمصادر للطاقة. مع تقسيم كامل 1 جرام. يتم إطلاق 17.6 كيلوجول (~4.2 كيلو كالوري) من البروتينات.
الكربوهيدرات
الكربوهيدرات أو السكريات هي مواد عضوية لها الصيغة العامة (CH 2 O) n. تحتوي معظم الكربوهيدرات على ضعف عدد ذرات H مقارنة بعدد ذرات O، كما هو الحال في جزيئات الماء. ولهذا سميت هذه المواد بالكربوهيدرات. توجد الكربوهيدرات في الخلية الحية بكميات لا تتجاوز 1-2، وأحياناً 5% (في الكبد، في العضلات). تعتبر الخلايا النباتية هي الأغنى بالكربوهيدرات حيث يصل محتواها في بعض الأحيان إلى 90% من كتلة المادة الجافة (البذور ودرنات البطاطس وغيرها).
الكربوهيدرات بسيطة ومعقدة. تسمى الكربوهيدرات البسيطة السكريات الأحادية. اعتمادًا على عدد ذرات الكربوهيدرات في الجزيء، تسمى السكريات الأحادية بالثلاثيات أو الرباعيات أو البنتوسات أو السداسيات. من بين السكريات الأحادية الكربونية الستة - السداسية - أهمها الجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز. يوجد الجلوكوز في الدم (0.1-0.12٪). تم العثور على البنتوز الريبوز وديوكسيريبوز في الأحماض النووية وATP. إذا تم دمج اثنين من السكريات الأحادية في جزيء واحد، يسمى المركب ثنائي السكاريد. يتكون سكر المائدة الذي يتم الحصول عليه من قصب السكر أو بنجر السكر من جزيء واحد من الجلوكوز وجزيء واحد من الفركتوز وسكر الحليب - من الجلوكوز والجلاكتوز.
تسمى الكربوهيدرات المعقدة المتكونة من العديد من السكريات الأحادية بالسكريات المتعددة. مونومر السكريات مثل النشا والجليكوجين والسليلوز هو الجلوكوز. تؤدي الكربوهيدرات وظيفتين رئيسيتين: البناء والطاقة. يشكل السليلوز جدران الخلايا النباتية. يعمل مركب الكيتين متعدد السكاريد كمكون هيكلي رئيسي للهيكل الخارجي للمفصليات. يؤدي الكيتين أيضًا وظيفة بناء في الفطريات. تلعب الكربوهيدرات دور المصدر الرئيسي للطاقة في الخلية. أثناء أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات، يتم إطلاق 17.6 كيلوجول (~4.2 كيلو كالوري). يتم ترسيب النشا الموجود في النباتات والجليكوجين الموجود في الحيوانات في الخلايا ويعمل كاحتياطي للطاقة.
احماض نووية
أهمية الأحماض النووية في الخلية كبيرة جدًا. توفر خصوصيات تركيبها الكيميائي إمكانية تخزين ونقل ووراثة معلومات الخلايا الابنة حول بنية جزيئات البروتين التي يتم تصنيعها في كل نسيج في مرحلة معينة من التطور الفردي. وبما أن معظم خصائص وخصائص الخلايا تحددها البروتينات، فمن الواضح أن استقرار الأحماض النووية هو الشرط الأكثر أهمية للعمل الطبيعي للخلايا والكائنات الحية بأكملها. أي تغيرات في بنية الخلايا أو نشاط العمليات الفسيولوجية فيها، مما يؤثر على النشاط الحيوي. تعد دراسة بنية الأحماض النووية مهمة للغاية لفهم وراثة السمات في الكائنات الحية وأنماط عمل كل من الخلايا الفردية والأنظمة الخلوية - الأنسجة والأعضاء.
هناك نوعان من الأحماض النووية – DNA و RNA. الحمض النووي عبارة عن بوليمر يتكون من حلزونين من النيوكليوتيدات مرتبة لتشكل حلزونًا مزدوجًا. مونومرات جزيئات الحمض النووي هي نيوكليوتيدات تتكون من قاعدة نيتروجينية (الأدينين، الثيمين، الجوانين أو السيتوزين)، والكربوهيدرات (ديوكسيريبوز) وبقايا حمض الفوسفوريك. ترتبط القواعد النيتروجينية في جزيء الحمض النووي ببعضها البعض بواسطة عدد غير متساو من الروابط H ويتم ترتيبها في أزواج: الأدينين (A) دائمًا ضد الثايمين (T)، والجوانين (G) ضد السيتوزين (C).
ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض ليس بشكل عشوائي، ولكن بشكل انتقائي. تسمى القدرة على التفاعل الانتقائي للأدينين مع الثايمين والجوانين مع السيتوزين بالتكامل. يتم تفسير التفاعل التكميلي لبعض النيوكليوتيدات من خلال خصائص الترتيب المكاني للذرات في جزيئاتها، مما يسمح لها بالاقتراب وتكوين روابط H. في سلسلة متعدد النوكليوتيدات، ترتبط النيوكليوتيدات المجاورة ببعضها البعض من خلال السكر (ديوكسيريبوز) وبقايا حمض الفوسفوريك. الحمض النووي الريبي (RNA)، مثل الحمض النووي (DNA)، عبارة عن بوليمر تكون مونومراته عبارة عن نيوكليوتيدات. القواعد النيتروجينية لثلاث نيوكليوتيدات هي نفس القواعد التي يتكون منها الحمض النووي (A، G، C)؛ الرابع - اليوراسيل (U) - موجود في جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) بدلاً من الثايمين. تختلف نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (RNA) عن نيوكليوتيدات الحمض النووي (DNA) في بنية الكربوهيدرات التي تحتوي عليها (الريبوز بدلاً من الديوكسي ريبوز).
في سلسلة من الحمض النووي الريبوزي (RNA)، ترتبط النيوكليوتيدات بتكوين روابط تساهمية بين ريبوز أحد النيوكليوتيدات وبقايا حمض الفوسفوريك في آخر. يختلف الهيكل بين الحمض النووي الريبي ثنائي السلسلة. إن الرنا المزدوج الجديلة هو حارس المعلومات الجينية في عدد من الفيروسات، مثل الفيروسات. يؤدون وظائف الكروموسومات. ينقل الحمض النووي الريبي (RNA) المفرد الذين تقطعت بهم السبل المعلومات حول بنية البروتينات من الكروموسوم إلى مكان تركيبها ويشارك في تخليق البروتين.
هناك عدة أنواع من الحمض النووي الريبي المفرد الذين تقطعت بهم السبل. يتم تحديد أسمائهم حسب وظيفتهم أو موقعهم في الخلية. معظم الحمض النووي الريبي (RNA) في السيتوبلازم (ما يصل إلى 80-90٪) هو الحمض النووي الريبي (rRNA) الموجود في الريبوسومات. جزيئات الرنا الريباسي (rRNA) صغيرة نسبيًا وتتكون من 10 نيوكليوتيدات في المتوسط. نوع آخر من الحمض النووي الريبوزي (mRNA) يحمل معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات التي يجب تصنيعها إلى الريبوسومات. يعتمد حجم هذه الـ RNA على طول منطقة الحمض النووي التي تم تصنيعها منها. يؤدي نقل RNAs عدة وظائف. إنها توصل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين، و"تتعرف" (بمبدأ التكامل) على الثلاثي والحمض النووي الريبي (RNA) المقابل للحمض الأميني المنقول، وتنفذ التوجيه الدقيق للحمض الأميني على الريبوسوم.
الدهون والدهون
الدهون هي مركبات من الأحماض الدهنية عالية الجزيئية والجلسرين الكحول ثلاثي الهيدريك. الدهون لا تذوب في الماء - فهي كارهة للماء. توجد دائمًا مواد معقدة أخرى شبيهة بالدهون الكارهة للماء تسمى الدهون في الخلية. إحدى الوظائف الرئيسية للدهون هي الطاقة. أثناء تحلل 1 جرام من الدهون إلى ثاني أكسيد الكربون وH2O، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة - 38.9 كيلوجول (~ 9.3 كيلو كالوري). يتراوح محتوى الدهن في الخلية من 5-15% من وزن المادة الجافة. في خلايا الأنسجة الحية، تزيد كمية الدهون إلى 90٪. الوظيفة الرئيسية للدهون في عالم الحيوان (والنبات جزئيًا) هي التخزين.
عندما يتأكسد 1 جرام من الدهون بالكامل (إلى ثاني أكسيد الكربون والماء)، يتم إطلاق حوالي 9 سعرة حرارية من الطاقة. (1 كيلو كالوري = 1000 كالوري؛ السعرات الحرارية (كالوري) هي وحدة نظامية إضافية لكمية الشغل والطاقة، تساوي كمية الحرارة اللازمة لتسخين 1 مل من الماء بمقدار 1 درجة مئوية عند ضغط جوي قياسي 101.325 كيلو باسكال؛ 1 سعرة حرارية = 4.19 كيلوجول). عندما يتأكسد 1 جرام من البروتينات أو الكربوهيدرات (في الجسم)، يتم إطلاق حوالي 4 سعرة حرارية/جرام فقط. في مجموعة متنوعة من الكائنات المائية - من الدياتومات وحيدة الخلية إلى أسماك القرش المتشمسة - سوف "تطفو" الدهون، مما يقلل من متوسط كثافة الجسم. تبلغ كثافة الدهون الحيوانية حوالي 0.91-0.95 جم / سم مكعب. كثافة الأنسجة العظمية للفقاريات تقترب من 1.7-1.8 جم/سم3، ومتوسط كثافة معظم الأنسجة الأخرى يقترب من 1 جم/سم3. من الواضح أنك تحتاج إلى الكثير من الدهون من أجل "موازنة" الهيكل العظمي الثقيل.
تؤدي الدهون والدهون أيضًا وظيفة بناء: فهي جزء من أغشية الخلايا. بسبب التوصيل الحراري الضعيف، فإن الدهون قادرة على القيام بوظيفة وقائية. في بعض الحيوانات (الأختام والحيتان) تترسب في الأنسجة الدهنية تحت الجلد، وتشكل طبقة يصل سمكها إلى متر واحد، ويسبق تكوين بعض الدهون تخليق عدد من الهرمونات. وبالتالي، فإن لهذه المواد أيضًا وظيفة تنظيم عمليات التمثيل الغذائي.
يرتبط التركيب الكيميائي للخلية ارتباطًا وثيقًا بالسمات الهيكلية وعمل هذه الوحدة الأولية والوظيفية للكائنات الحية. كما هو الحال من الناحية المورفولوجية، فإن التركيب الكيميائي للبروتوبلاست هو الأكثر شيوعًا وعالميًا بالنسبة لخلايا ممثلي جميع الممالك. ويحتوي الأخير على حوالي 80% ماء، و10% مواد عضوية، و1% أملاح. من بينها، تلعب البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات دورًا رائدًا في تكوين البروتوبلاست.
تكوين العناصر الكيميائية للبروتوبلاست معقد للغاية. يحتوي على مواد ذات وزن جزيئي صغير ومواد ذات جزيئات كبيرة. يتكون 80% من وزن البروتوبلاست من مواد ذات وزن جزيئي مرتفع و30% فقط عبارة عن مركبات ذات وزن جزيئي منخفض. وفي الوقت نفسه، يوجد لكل جزيء كبير المئات، ولكل جزيء كبير هناك آلاف وعشرات الآلاف من الجزيئات.
يتضمن تكوين أي خلية أكثر من 60 عنصرًا من عناصر الجدول الدوري.
بناءً على تكرار حدوثها، يمكن تقسيم العناصر إلى ثلاث مجموعات:
المواد غير العضوية لها وزن جزيئي منخفض ويتم العثور عليها وتصنيعها في الخلايا الحية وفي الطبيعة غير الحية. وتتمثل هذه المواد في الخلية بشكل رئيسي بالمياه والأملاح الذائبة فيها.
يشكل الماء حوالي 70% من الخلية. نظرًا لخاصية الاستقطاب الجزيئي، يلعب الماء دورًا كبيرًا في حياة الخلية.
يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين واحدة.
التركيب الكهروكيميائي للجزيء هو أن الأكسجين لديه زيادة طفيفة في الشحنة السالبة، وذرات الهيدروجين لها شحنة موجبة، أي أن جزيء الماء يتكون من جزأين يجذبان جزيئات الماء الأخرى ذات الأجزاء المشحونة بشكل معاكس. وهذا يؤدي إلى زيادة الاتصال بين الجزيئات، والذي بدوره يحدد الحالة السائلة للتجمع عند درجات حرارة من 0 إلى 1000 درجة مئوية، على الرغم من الوزن الجزيئي المنخفض نسبيا. وفي الوقت نفسه، توفر جزيئات الماء المستقطبة ذوبانًا أفضل للأملاح.
دور الماء في الخلية:
· الماء هو وسط الخلية حيث تتم فيه كافة التفاعلات البيوكيميائية.
· يقوم الماء بوظيفة النقل.
· الماء مذيب للمواد غير العضوية وبعض المواد العضوية.
· يشارك الماء نفسه في بعض التفاعلات (مثل التحلل الضوئي للماء).
توجد الأملاح في الخلية، عادة في صورة مذابة، أي على شكل أنيونات (أيونات سالبة الشحنة) وكاتيونات (أيونات موجبة الشحنة).
أهم الأنيونات في الخلية هي الهيدروسكيد (OH -)، الكربونات (CO 3 2-)، البيكربونات (CO 3 -)، الفوسفات (PO 4 3-)، الهيدروفوسفات (HPO 4 -)، فوسفات ثنائي الهيدروجين (H 2 PO 4 -). دور الأنيونات هائل. يضمن الفوسفات تكوين روابط عالية الطاقة (روابط كيميائية ذات طاقة عالية). توفر الكربونات خصائص التخزين المؤقت للسيتوبلازم. سعة المخزن المؤقت هي القدرة على الحفاظ على حموضة ثابتة للحل.
وتشمل الكاتيونات الأكثر أهمية البروتون (H +)، البوتاسيوم (K +)، الصوديوم (Na +). ويشارك البروتون في العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية، ويحدد تركيزه أيضًا خاصية مهمة للسيتوبلازم مثل حموضته. توفر أيونات البوتاسيوم والصوديوم خاصية مهمة لغشاء الخلية مثل توصيل النبضات الكهربائية.
الخلية هي البنية الأولية التي تتم فيها جميع المراحل الرئيسية لعملية التمثيل الغذائي البيولوجي وتحتوي على جميع المكونات الكيميائية الرئيسية للمادة الحية. يتكون 80٪ من وزن البروتوبلاست من مواد جزيئية عالية - البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية وATP. يتم تمثيل المواد العضوية للخلية بمختلف البوليمرات البيوكيميائية، أي الجزيئات التي تتكون من تكرارات عديدة لأقسام أبسط ومتشابهة هيكليا (المونومرات).
2. المواد العضوية وبنيتها ودورها في حياة الخلية.
بيولوجيا الخلية معروفة بشكل عام للجميع من المناهج الدراسية. نحن ندعوك لتذكر ما تعلمته من قبل، واكتشاف شيء جديد عنه أيضًا. تم اقتراح اسم "الخلية" في 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 الخلايا في الجسم. ويمكن أن تكون جزءًا من العديد من الأعضاء والكائنات الحية المختلفة (البيض والبكتيريا والأعصاب وخلايا الدم الحمراء) أو أن تكون كائنات حية مستقلة (الكائنات الأولية). وعلى الرغم من كل تنوعها، إلا أن هناك الكثير من القواسم المشتركة في وظائفها وبنيتها.
وظائف الخلية
وكلها مختلفة في الشكل وفي كثير من الأحيان في الوظيفة. يمكن أن تختلف خلايا الأنسجة والأعضاء في نفس الكائن الحي بشكل كبير. ومع ذلك، تسلط بيولوجيا الخلية الضوء على الوظائف المشتركة بين جميع أصنافها. هذا هو المكان الذي يحدث فيه تخليق البروتين دائمًا. يتم التحكم في هذه العملية، فالخلية التي لا تصنع البروتينات تكون ميتة بشكل أساسي. الخلية الحية هي الخلية التي تتغير مكوناتها باستمرار. ومع ذلك، فإن الفئات الرئيسية من المواد تبقى دون تغيير.
يتم تنفيذ جميع العمليات في الخلية باستخدام الطاقة. هذه هي التغذية والتنفس والتكاثر والتمثيل الغذائي. لذلك تتميز الخلية الحية بأن تبادل الطاقة يحدث فيها طوال الوقت. كل واحد منهم لديه الخاصية الأكثر أهمية - القدرة على تخزين الطاقة وإنفاقها. وتشمل الوظائف الأخرى الانقسام والتهيج.
يمكن لجميع الخلايا الحية الاستجابة للتغيرات الكيميائية أو الفيزيائية في بيئتها. تسمى هذه الخاصية بالإثارة أو التهيج. في الخلايا، عند الإثارة، يتغير معدل تحلل المواد والتخليق الحيوي ودرجة الحرارة واستهلاك الأكسجين. في هذه الحالة، يقومون بالوظائف الملازمة لهم.
بنية الخلية
هيكلها معقد للغاية، على الرغم من أنها تعتبر أبسط أشكال الحياة في علم مثل علم الأحياء. تقع الخلايا في المادة بين الخلايا. فهو يوفر لهم التنفس والتغذية والقوة الميكانيكية. النواة والسيتوبلازم هما المكونان الرئيسيان لكل خلية. كل واحد منهم مغطى بغشاء يكون عنصر البناء فيه جزيءًا. أثبت علم الأحياء أن الغشاء يتكون من العديد من الجزيئات. يتم ترتيبها في عدة طبقات. بفضل الغشاء، تخترق المواد بشكل انتقائي. توجد في السيتوبلازم عضيات - أصغر الهياكل. هذه هي الشبكة الإندوبلازمية، الميتوكوندريا، الريبوسومات، مركز الخلية، مجمع جولجي، الليزوزومات. سوف تفهم بشكل أفضل كيف تبدو الخلايا من خلال دراسة الصور المعروضة في هذه المقالة.
غشاء
الشبكة الأندوبلازمية
تم تسمية هذه العضية بهذا الاسم لأنها تقع في الجزء المركزي من السيتوبلازم (من الكلمة اليونانية تُترجم كلمة "endon" على أنها "داخل"). EPS عبارة عن نظام متفرع للغاية من الحويصلات والأنابيب والأنابيب ذات الأشكال والأحجام المختلفة. وهي محددة بالأغشية.
هناك نوعان من EPS. الأول حبيبي، ويتكون من صهاريج وأنابيب، يتناثر سطحها بالحبيبات. النوع الثاني من EPS هو محبب، أي ناعم. الريبوسومات هي جرانا. من الغريب أن يتم ملاحظة EPS الحبيبي بشكل رئيسي في خلايا الأجنة الحيوانية، بينما في الأشكال البالغة عادة ما يكون حبيبيًا. كما تعلمون، الريبوسومات هي موقع تخليق البروتين في السيتوبلازم. وبناء على ذلك، يمكننا أن نفترض أن EPS الحبيبي يحدث في الغالب في الخلايا التي يحدث فيها تخليق البروتين النشط. ويعتقد أن الشبكة الحبيبية ممثلة بشكل رئيسي في تلك الخلايا التي يحدث فيها التوليف النشط للدهون، أي الدهون والمواد الشبيهة بالدهون المختلفة.
كلا النوعين من EPS لا يشاركان فقط في تركيب المواد العضوية. وهنا تتراكم هذه المواد ويتم نقلها أيضًا إلى الأماكن الضرورية. ينظم EPS أيضًا عملية التمثيل الغذائي التي تحدث بين البيئة والخلية.
الريبوسومات
الميتوكوندريا
تشمل عضيات الطاقة الميتوكوندريا (في الصورة أعلاه) والبلاستيدات الخضراء. الميتوكوندريا هي نوع من محطة الطاقة لكل خلية. وفيها يتم استخراج الطاقة من العناصر الغذائية. تختلف الميتوكوندريا في الشكل، ولكنها غالبًا ما تكون حبيبات أو خيوط. عددهم وحجمهم ليسا ثابتين. ذلك يعتمد على النشاط الوظيفي لخلية معينة.
إذا نظرت إلى صورة مجهرية إلكترونية، ستلاحظ أن الميتوكوندريا لها غشاءان: داخلي وخارجي. يشكل الجزء الداخلي نتوءات (cristae) مغطاة بالإنزيمات. بسبب وجود الأعراف، تزداد المساحة السطحية الإجمالية للميتوكوندريا. هذا مهم لكي يستمر نشاط الإنزيم بشكل نشط.
اكتشف العلماء ريبوسومات وحمضًا نوويًا محددًا في الميتوكوندريا. وهذا يسمح لهذه العضيات بالتكاثر بشكل مستقل أثناء انقسام الخلايا.
البلاستيدات الخضراء
أما البلاستيدات الخضراء فيكون شكلها على شكل قرص أو كرة ذات غلاف مزدوج (داخلي وخارجي). يوجد داخل هذه العضية أيضًا ريبوسومات وحمض نووي وجرانيا - وهي تكوينات غشائية خاصة متصلة بالغشاء الداخلي وببعضها البعض. يقع الكلوروفيل على وجه التحديد في أغشية الحبوب. بفضله، يتم تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP). في البلاستيدات الخضراء يتم استخدامه لتخليق الكربوهيدرات (المتكونة من الماء وثاني أكسيد الكربون).
موافق، أنت بحاجة 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 إليه، فإن هذا الموضوع ليس معقدا للغاية. من الضروري معرفة ذلك حتى تكون على دراية جيدة بعلم مثل علم الأحياء. يعد تكوين الخلية أحد موضوعاتها الأساسية.
