الخلية

الفصل الأول:

مقدمة في "علم الخلية الحية":- ما هو علم الخلية الحية أساساً ؟؟ هو دراسة بنية الخلية ووظائفها والتفاعلات في المستويات الجزئية فيها , وهذا النهج هو الذي سوف يساعدنا على فهم ومعرفة جميع الكائنات الحية , وأحد الأمثلة هم نحنُ البشر , وذلك نظراً لإعتمادنا على الأداء الجماعي والوظيفي للخلية.

-هناك ثلاث نظريات مهمة يستند عليها علم الخلية الحية "بيولوجيا الخلية":

1- نظرية التطور.

2- نظرية الخلية.

3- نظرية التوازن الديناميكا الحرارية.

منذ زمناً قد عرفنا عن علم الخلية الحية , وينبغي علينا أن نتعرف على الخلية بشكل أوسع , وحيث النظريات تنص على أن الكائنات الحية أساساً عبارة عن وحدات متشابهة ومتماثلة ومنظمة تُعرف بالخلايا.

ومع ذلك , فإن النظريات الخلوية الحديثة في وقتنا الحاضر تنص على التالي:

1-كل الكائنات الحية المعروفة تحتوي على خلايا.

2-ومن النقطة الأولى نستنتج أن الخلية وحدة بنيوية ووظيفية لجميع الكائنات الحية.

3-جميع الخلايا لها نفس التركيب الكيميائي.

4-جميع تدفقات الطاقة (عمليات الإيض , والكيمياء الحيوية) للحياة تحدث داخل الخلايا.

5-جميع الخلايا تأتي من خلايا موجودة مسبقاً عن طريق الانقسام.

6-جميع الخلايا تحتوي على معلومات وراثية التي تنتقل من خلية إلى أخرى خلال الانقسام.

- بنية الخلية:

لقد كنا نحاول وصف الخلية بشكلٍ دقيق , وحاولنا إجراء مقارنة معها بشيء مألوف من بيئتنا كي يسهل لنا فهمها , ومع ذلك فإن الخلية هي فريدة من نوعها , وهذا الشيء لا بد أن يكون حاضراً لدينا بمجرد أن يتم التعرف على الخلية ,و لابد أن نعرِف بأنه ليس شيئاً مهما أن يكون الإنسان مكوناً من بليون خلية أو أكثر من هذا العدد أو أقل من نوعٍ واحد فقط , والسبب أن الخلايا أساساً قد يختلفون فيما يقومون بهِ من وظائف , ولكن الخلايا سيكون لديهم نفس العناصر والمكونات الأساسية , وعلى سبيل التوضيح والمثال فنحنُ البشر لدينا نفس البنية الأساسية , ولكن الأعضاء في هذهِ البنية تختلف في الوظيفة فالعين تختلف وظيفتها عن الأذن والأنف يختلف عنهما في وظيفتهِ.

ومن العناصر والمكونات الأساسية التي تحتوي عليها الخلية هي:

1- الغشاء البلازمي "الغشاء الخلوي": ولتقريب الفكرة فإنهُ مشابه لجلد الإنسان , ويقوم بحماية الخلية من البيئة الخارجية , والأهم من ذلك , فإنه ينظم حركة المياه , والغِذاء والفضلات داخل الخلية وخارجها.

2- السيتوبلازم: وهو شبه سائل يتكون من الماء والجزئيات (الجزئيات الضخمة الذائبة فيه , وأجزاء السيتوبلازم تُصنع داخل الخلية وبعض الأجزاء تأتي من الخارج وتنتشر داخل الخلية , وعلى سبيل التوضيح , فإن شوربة الكاري في الأصل كانت ماء , ولكن عندما أختلط الماء بالتوابل والخضار والدجاج حصلنا على شوربة الكاري , وحتى لو قمنا بإزالة الدجاج وباقي المكونات من الماء , فإن الماء لن يعُد كما كان ماءاً , ولكنهُ أصبح مزيجاً من مكونات مختلفة ذائبة والناتج منها شوربة الكاري.

3- النواة: وهي عادةً ما تكون في وسط الخلية , وتلعب دوراً هاماً , وهي تحتوي على الحمض النووي وهو الشفرة الوراثية التي تقوم بتجميع (صنع)البروتين (وإذا تسائلنا ما هي البروتينات , ولماذا هي مهمة هذا ما سوف نقوم بدراستهِ في الفصل المقبل , وفي الوقت الراهن علينا أن نعرف بأن البروتينات هي المسؤولة عن جميع الوظائف في الخلية) , وكل خلية مفردة تمتلك كل المعلومات الوراثية (DNA)التي لها القدرة على إنتاج جميع البروتينات , ومع ذلك فإن الخلايا عادة ما تكون متخصصة , وعلى سبيل التوضيح , فإنك عندما تستخدم جهاز الكمبيوتر وتقوم بفتح برنامج الكِتابة (word) فإنك قد استخدمت جهاز الكمبيوتر وكأنه "دفتر" , وعِندما تقوم بفتح لعبة في جهاز الكمبيوتر فإنك قد إستخدمته كوحدة ألعاب , وإذا قمت بتشغيل فلماً في جهاز الكمبيوتر فإنك قد إستخدمتهُ كجهاز الدي في دي , وبالتالي فإن جهاز الكمبيوتر لهُ القدرة على تشغيل كافة هذهِ التطبيقات ليعطيها أشخاصاً مختلفة , ولكن بخلاف جهاز الكمبيوتر فإن نواة الخلية بمجرد أن تقرر تجميع بروتيناً معيناً , فسوف تظل بدون تغيير وهذا يعني أنها سوف تكون متخصصة , ومثال ذلك , فإنه لو قررت نواة الخلية بتجميع بروتين العضلات , فإن الخلية سوف تكون خلية عضلية وسوف تبقى كذلك , وعندما تقرر الخلية تجميع بروتين الأمعاء ، فإنها سوف تصبح خلية معوية وسوف تبقى كذلك , وهكذا.. .

4- ريبوسوم: هي بروتينات تقوم بصناعة البروتينات وتشكيلها , وهي تُشابه مثال استخدام السندان "كتلة الحديد" لتشكيل المعادن وصناعتها.

5- الشبكة الإندوبلازمية "باطن الخلية"الخشنة: عضية تحتوي على العديد من الريبوسومات تمكنها من تكوين بروتينات كبيرة ومعقدة.

6- الشبكة الإندوبلازمية الناعمة: عضية لا تحتوي على الريبوسوم , وهي مسؤولة عن صنع الدهون (سوف نتحدث عنها في الفصل المقبل)

7- جهاز جولجي "مجمع جولجي" : هي عبارة عن مجموعة أكياس غشائية , وهي مسؤولة عن تغيير وتخزين ونقل المنتجات -البروتينات والدهون- من الشبكة الإندوبلازمية "كلا النوعين" إلى أجزاء داخل الخلية , وحتى إلى خارج الخلية , وهي مشابهة لتنظيم عمال المصانع منتجاتهم ونقلها.

8- المايتوكندريا: عضية تُتعبر بيت الطاقة , وعملها مشابهة لكيفية عمل مولد الكهرباء (سوف نأخذ تفاصيل أكثر في الفصل الخامس)

9- اللايسوسوم: عضية تحتوي على الإنزيمات "البروتينات" التي تهضم جزيئات المواد الغذائية بالإضافة للفضلات , وهي أساساً كمعدة للخلية.

10-بيروكسيسوم: عضية تقوم بتحليل الماء في الخلية.

11-الهيكل الخلوي: هو إطار الميكانيكية للخلية , وهو على غرار الهيكل العظمي لجسم الإنسان , وهو مصنوع من البروتينات.

12-سنتريول: مصنوعة من البروتين , وهي مسؤولة عن تجميع المغازل التي تقوم بسحب جزء الحمض النووي "DNA" خلال انقسام الخلية , وعادة ما تكون على مقربة من النواة.

وسوف ندرس ما سبق من هياكل وبنى الخلية بتفصيلٍ أكثر في الفصول المقبلة , وعلاوة على ذلك , فإن ما ذُكر تشكل الهيكل الأساسي للخلية الحيوانية , ويستثنى منها بعض البنى التي لا تظهر أحياناً مثل الأهداب , والأسواط ,والحويصلات الإفرازية , وغيرها التي سوف يتم دراستها لاحقاً.

دعُونا ننظر الآن في ثلاثةِ هياكل وبنى إضافية موجودة في الخلايا النباتية:

1- جدار الخلية: هيكل قوي يكون خارج غشاء الخلية (مصنوع أساساً مِن السليلوز "سكريات") يُعطي جدار الخلية النباتية بشكلٍ واضح شكلاً محدداً يدعم الخلية.

2- البلاستيدات الخضراء: تشابه المايتوكندريا في وظيفتها , وهي عبارة عن مصدر للطاقة , وتحصل -البلاستيدات الخضراء- على الطاقة من أشعة الشمس للتفاعلات الكيميائية في الخلية.

3- الفجوات العصارية: مستودع كبير للماء (مكان التخزين).

بالإضافة للمذكور أعلاه فإن الخلية النباتية مقارنة بالخلية الحيوانية تفتقر من السنتريول والأهداب والأسواط.

- المجهر:

يعتبر المجهر من الأمور المهمة لمشاهدة الخلية , فإن صغر حجم الخلايا يجعل من الضروري استخدام المجهر لرؤيتها , وإذا كان هناك كائنين قريبين من بعضهما البعض , فسوف يبدواْ المظهر وكأنهما كائن واحد , ولكن إن أمكنك التمييز , فأنه يقال أنك حللت منهما , ومع طبيعة رؤية الإنسان , وأصغر الكائنات التي يمكن أن تنظر وتُحلل "تميز عن بعضها البعض" تقع ما بين 200ميكرون"(0.2 ملم في الحجم) , وهناك نوعين هما الأكثر نوعين شيوعاً هما "المجهر الضوئي" و "المجهر الإلكتروني".

ويستخدم الضوء كمصدر للإشعاع والطاقة التي يمتلكها هذا المجهر تُعطي القدرة مشاهدة الكائن من 0.2 ميكرون "200 نانومتر" , وأفضل مقارنة بعين الإنسان بحوالي 1000 مرة.

المجهر الإلكتروني:يُستخدم كمصدر للإشعاع بدلاً من الضوء , ولديها المغناطيس بدلاً من العدسات الزجاجية لتركيز الشعاع الإلكتروني , وطول موجة الإلكترون أقصر بكثير من الضوء , والنتيجة دقة ووضوح الصورة بشكل كبير , وكذلك صناعة وتصميم الشاشة الفلورية في الوضوح 0.5 نانومتر , 400 ألف مرة أفضل من العين البشرية.

- تصنيف الكائنات الحية:

ويمكن تصنيف الكائنات الحية في واحد من القسمين الرئيسيين على أساس خصائصهم الخلوية.

1- بدائيات النواة: الخلية ليس لها نواة أو غشاء يُحيط بالأجزاء (العضيات) الأخرى.

2- حقيقيات النواة: الخلية لديها نواة و غشاء يُحيط بالعضيات الأخرى.

وفي الإنسان ربما قد يفوق عدد الخلايا 75 تريليون تنقسم إلى أكثر من 200 نوع.

- هناك ثلاث تدفقات داخل الخلية:

1- تدفق المعلومات: النواة في الخلية تحتوي على الجينات المصممة من صنع البروتينات , والتفاصيل حول هذا الأمر في الفصل الثامن , وحيث أن الجينات لها لغة خاصة تتكون في الرموز , وهي تماماً تشابه فكرة رموز الكمبيوتر , فعندما نقرأها لا نفهمها , ولكن بمجرد أن يتم تشغيلها نعلم مدى صلاحية استعمال هذهِ التطبيقات.

2- تدفق الكتل: تُدمج الجزيئات البسيطة التي تمتصها الخلية وتصبح جزيئات كبيرة وتستخدم لصنع الجزيئات الأخرى "المزيد من التفاصيل سوف ندرسها في الفصل الثاني".

3- تدفق الطاقة: العمليات الأيضية للخلية تتطلب الطاقة , وتستخدم الخلية وسطاء لتوفير الطاقة مثل ATP "سوف يتم توضيح التالي في الفصل الخامس".

- لمعلوماتِك:

1- الجِينات: هي عبارة عن سلسلة كاملة من الحمض النووي "DNA".

2- البروتيوميات:الدراسة الشاملة لجميع أصناف وأنواع البروتينات، خاصة ما يتعلق ببنية البروتين ووظائفها.

3- هناك ثلاثة أمور تفصل الخلية عن النظام الغير خلوي.

أ‌- القدرة على النسخ المتماثل من جيل إلى آخر.

ب‌- وجود الإنزيمات والجزيئات البروتينية بالإضافة للأجزاء المعقدة الأخرى.

ت‌- الغشاء الذي يفصل بين المواد الكيميائية الداخلية عن المواد الكيميائية خارج الخلية.

- المجهر الإلكتروني:

الخلايا يجب أن توضع في الفراغ من أجل تجنب رؤية الغازات الموجودة في الغلاف الجوي , والمشكلة إذا لم توضع في الفراغ سوف نرى أن الماء يغلي عند درجة حرارة الغرفة , وبالتالي فأنه يجب أن تكون الخلية مجففة , وذلك الأمر يؤدي في العادة إلى قتل الخلايا التي يتم عرضها في المجهر الإلكتروني , وذلك بسبب الجفاف , وبالإضافة لذلك , فإن مكونات الخلية عديمة اللون , وتحتاج إلى ملون من أجل عرضها.