تركيب الخلية ووظائف أجزائها

تركيب الخلية من أهم الموضوعات في علم الأحياء، حيث تعتبر الخلية الوحدة الأساسية لبناء جميع الكائنات الحية. تتكون الخلية من أجزاء متعددة لكل منها وظيفة محددة تساعد في استمرار الحياة والقيام بالعمليات الحيوية المختلفة.

تعريف الخلية

الخلايا تُعَدُّ وحدات البناء الأساسية في الجسم، حيث تتشكل جميع الأنسجة والأعضاء من مليارات الخلايا المتنوعة. تتباين الخلايا البشرية في الحجم، إذ تكون جميعها صغيرة للغاية، وحتى أكبر خلية فيها وهي البويضة المخصبة، تظل صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.[1]

تعرف أيضًا على: أهم مهارات البحث العلمي

تركيب الخلية

حقيقة أساسية حول النواة هي أن جميع النوى تتشارك في التركيب الأساسي لها؛ إذ تحاط بغشاء وتمتلئ بالسيتوبلازم الذي يضم مجموعة متنوعة من العضيات، كلٌ محاط بأغشية تقوم بوظائف معينة. فيمَا يتعلق بالنواة الكبرى التي تحتوي على الحمض النووي “دي إن إيه”، فإن حجمها يعادل نحو واحد من كل ألف حجم خلية حقيقية، ويرى البعض أن تركيب الخلية بدائية النواة أبسط نسبيًا. على الرغم من ذلك، تحتوي البكتيريا على جوانب بنيوية وآليات تشبه تلك الموجودة في النوى. تعتمد غشاء البكتيريا على الطبقة المزدوجة الدهنية، وتعمل آليتها الجزيئية، مثل الريبوسومات التي تجمع البروتينات بطريقة مشابهة لحقيقيات النواة. على الرغم من ذلك، تحتوي البكتيريا على تراكيب خلوية خاصة بالحركة مثل السياط، وربما تكون لديها أغشية داخلية تساعدها على الطفو.

• غشاء الخلية

تركيب الغشاء البلازمي ودوره في العمليات الخلوية

على الرغم من أن الهيكل الأساسي للغشاء البلازمي رفيع جدًا، ويتكون من طبقة مزدوجة دهنية، فإنه قوي ومرن للغاية، ويسمح بالتبادل المستمر للجزيئات بين الخلية والبيئة المحيطة بها. الغشاء البلازمي يستطيع ابتلاع مواد خارجية كبيرة الحجم من خلال عملية تسمى البلعمة، ويمكن للخلية أيضًا إخراج محتوياتها إلى الخارج من خلال عملية تسمى الإيماس. وتتمثل الطبيعة الديناميكية للغشاء البلازمي في قدرته على التحول والاستبدال بالكامل كل ساعة.

تعرف أيضًا على: ممارسات كتابة البحث العلمي

دراسة الدهون وعلاقتها بالغشاء الخلوي

درسّت العالمة أجنيس بوكليس سلوك الزيت المصبوب على سطح الماء في طبق مسطح، محددة تأثير الشوائب على التوتر السطحي للسوائل. بعد ذلك، قامت بإرسال نتائجها إلى اللورد رايلي الذي أبدى إعجابه الشديد بها، وقام بنشرها في المجلة العلمية “نيتشر” في عام ١٨٩١. وفي عام ١٩٣٢، حصل العالم إرفينغ لانجموير على جائزة نوبل لإثباته أن الدهون المنتشرة على سطح الماء تشكل طبقة سمكها جزيء واحد، حيث يتميز الجزيء الدهني بخصائص فريدة تجعل أحد أطرافه مُحبًا للماء والآخر كارهًا له.

الطبقة المزدوجة للدهون والغشاء الخلوي

في عام ١٩٢٥، اكتشف إفيرت جورتر وجيمز جرينديل أن أغشية كرات الدم الحمراء تتألف من طبقة مزدوجة من الدهون؛ حيث تكون الأطراف المحبة للماء في الخارج والأطراف الكارهة للماء في الداخل. تم تأكيد هذا الترتيب باستخدام الميكروسكوبات الإلكترونية التي أظهرت تركيب الغشاء كبنية تتألف من خطين داكنين يفصل بينهما منطقة فاتحة.

النموذج الفسيفسائي السائل وحركة الدهون والبروتينات

بدقة في عام ١٩٧٠، كشف مايكل إديدين عن نشاط الدهون بوضوح باستخدام تقنيات وسم الفلورية، مما أظهر حركية عالية لجزيئات الدهون داخل الأغشية. هذه الحركية تجعل الغشاء مرنًا وسهل التكيف مع البيئة المحيطة.

تعرف أيضًا على: أساسيات البحث العلمي

دور البروتينات السطحية في التواصل الخلوي

جزيئات البروتينات السطحية تعمل كمستقبلات، ترسل إشارات إلى جزيئات خارج الخلية. تتفاعل الهرمونات مثل الأنسولين مع الغشاء. بالتالي يسمح بمرور السكر إلى الخلية. هذه العمليات تجعل الغشاء وحدة ديناميكية تؤثر في كل ما يدخل إلى الخلية أو يخرج منها.

زيادة مساحة السطح عبر الزغيبات

تحسِّ الخلايا بالبيئة المحيطة من خلال الزغيبات، الهياكل الدقيقة المتفرعة التي تزيد من مساحة السطح بشكل كبير. في الخلايا الطلائية التي تمتص المواد الغذائية، تتخذ الزغيبات شكل حافة فرشاة تزيد من قدرة الغشاء على التفاعل مع البيئة المحيطة.

الأهمية الحيوية للأغشية في الخلايا

على الرغم من تفاعل مكونات الخلية بشكل مترابط، إلا أن الغشاء يظل أساسيًا للحفاظ على الحياة الخلوية المستقلة، مما يجعله عنصرًا لا غنى عنه في البنية الخلوية.

تعرف أيضًا على: ماهي متطلبات البحث العلمي؟

• الأغشية داخل الخلايا

أهمية الأغشية في الخلايا

في الخلايا، تعتبر الأغشية ذات أهمية بالغة لسببين أساسيين: الأول هو توفير أسطح متاحة لحدوث التفاعلات الكيميائية، بينما الثاني يتمثل في إيجاد مناطق منفصلة داخل الخلية، وذلك للسماح بتنفيذ التفاعلات الكيميائية التي، لولا ذلك، ستتداخل مع بعضها.

الأغشية في البكتيريا ودورها التنظيمي

في سياق البكتيريا، يحدد السطح الداخلي للغشاء البلازمي مكان كل شيء داخل الخلية، ويوفر نقاط اتصال لمحتويات الخلية التي يجب أن تكون في مواضع محددة. باستخدام مقارنة بين الخلية والمصنع، يمكن وصف الأغشية الداخلية كوحدات توفر الطاولات والأرضيات والأسقف والجدران لأجزاء الخلية المختلفة. بينما تمثل النواة المكتب الذي يُخزن فيه المعلومات.

مقارنة بين الخلايا الصغيرة والحقيقية

في الخلايا الصغيرة مثل البكتيريا، يوفر الجزء الداخلي من الغشاء البلازمي مساحة سطحية كبيرة نسبيًا للحجم الداخلي للخلية. بالتالي يسمح لأي شيء يحتاج موضعًا ثابتًا بالاندماج في الداخل. من الجدير بالذكر أيضًا أن الحجم الداخلي للخلية الحقيقية يعادل الحجم الداخلي للبكتيريا بنسبة ألف مرة، نظرًا لضرورة وجود نظام أغشية داخلية كبير يعادل مساحة الغشاء البلازمي بمئة مرة.

تعرف أيضًا على: أهمية القيم وخصائصها وأنواعها

تقسيم الأنشطة الكيميائية في الخلايا

وتعتبر هذه التقسيمات الداخلية للأنشطة الكيميائية الحيوية أمرًا حيويًا، إذ تمنع تداخل المئات من التفاعلات الكيميائية بشكل خطير. تتغلب البكتيريا وكائنات أخرى بدائية النواة، التي لا تحتوي على أغشية داخلية (وبعضها حقيقيات النواة إلى حد ما)، على هذه المشكلة عن طريق تجميع مجموعات من الإنزيمات المحددة في تجمعات بروتينية تعمل ككيانات حرة داخل الخلية.

الشبكة الإندوبلازمية كجهاز داخلي

بالإضافة إلى ذلك، تحصر الكائنات ذات النواة الحقيقية عمليات أيضية مختلفة داخل أقسام محاطة بأغشية، وتشكل الجهاز الأغشيّ الداخلي الضخم في الكائنات ذات النواة الحقيقية الشبكة الإندوبلازمية التي تمتد عبر الخلية بأكملها.

• العضيات

الهياكل الغشائية المزدوجة للعضيات

في الخلية، العضيات في السيتوبلازم — الميتوكوندريات والبلاستيدات الخضراء (في النباتات) — يتمتعان بغشاءين مزدوجين بدلاً من غشاء واحد. يفتَرَض أن هذه الهياكل الغشائية المزدوجة تمثل إحدى السمات المتبقية من حقبة كانت فيها هاتان العضيتان كيانات مستقلة قبل اندماجهما في خلية أكبر.

تعرف أيضًا على: أهمية التفكير العلمي

أصول الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء

بعد الاندماج، أحاط الغشاء الخلوي بغشاء هذه العضيات. مما يوحي بأصولهما المستقلة. تحتوي الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء على حمض نووي DNA. بالتالي يشير إلى تاريخهما الأصلي ككيانات مستقلة.

العلاقة التعاونية بين العضيات والخلية الأم

هناك اثنتان من النظريات حول كيفية تضمين البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا في النواة: قد تكون الخلية الحقيقية للنواة. قد استوعبت هذه العضيات أو ابتلعتها خلية أكبر. مما أدى إلى تطوير علاقة تعاونية بينهما. من خلال توفير بيئة آمنة، قدمت النواة الحقيقية مساحة لتوليد الطاقة من قبل الميتوكوندريا لاستخدامها من قبل الخلية الأم. بينما قامت البلاستيدات الخضراء (في النباتات) بتوليد الجلوكوز من خلال التمثيل الضوئي.

إنتاج الطاقة والتنفس الخلوي

في الميتوكوندريا، يتم إنتاج الطاقة من الجلوكوز من خلال عملية يطلق عليها التنفس الخلوي، التي تحدث على سطح الأغشية الداخلية المعروفة باسم الأعراف..[2]

تعرف أيضًا على: أهمية مناهج البحث العلمي

وظائف أجزاء الخلية

تحدد الخصائص البنيوية والوظيفية لأنواع مختلفة من الخلايا بوساطة طبيعة البروتينات المتواجدة فيها. تتمتع الخلايا من أصناف متعددة بوظائف مُتباينة نظرًا لارتباط البنية الخلوية بوظيفتها بشكل متين.

يظهر بوضوح أن الخلية الرقيقة جدًا ليست مناسبة لأغراض وقائية. لا تمتلك خلايا العظام التركيب الصحيح الذي يمكِّنها من نقل الإشارات العصبية. وبما أن هناك تنوعٌ كبير في أنواع الخلايا، فإن هناك تنوعًا كبيرًا في وظائفها. تتضمن وظائف الخلايا بشكل عام نقل المواد عبر الغشاء الخلوي، وانقسام الخلايا لتكوين خلايا جديدة، وتخليق البروتينات.

يتوقف استمرارية الخلية على الحفاظ على التباين بين المحتوى الخلوي والمحيط الخلوي. تتضمن آليات النقل عبر غشاء الخلية عدة عمليات مثل الانتشار البسيط، والتناضح، والترشيح، والنقل النشط، والبلعمة الخلوية، والإخراج الخلوي.[3]

 الفرق الخلية النباتية والحيوانية

• الخلية النباتية تتميز بوجود البلاستيدات والفجوة الوسطية والجدار الخلوي، بينما تفتقر الخلية الحيوانية إلى هذه الهياكل.
• الخلايا الحيوانية تشكل وحدات متصلة تمكّن من حركة السوائل بشكل أكبر من الخلايا النباتية، وهي تترابط بشكل قوي مع الخلايا النباتية الأخرى عن طريق جدران الخلايا.
• تتحرك الخلايا الحيوانية كوحدات فردية في الكائن الحي، أما في الخلايا النباتية فهي ثابتة.
• تعتمد الخلايا النباتية على عمليات البناء الضوئي للحصول على االغذاء، بواسطةالبلاستيدات الخضراء.
• الخلايا النباتية لها شكل بيضاوي، بينما الخلايا الحيوانية لها شكل مستطيل.
• الفجوة المركزية في الخلية النباتية تشكل حوالي 90٪ من حجم الخلية. بينما الخلية الحيوانية تحتوي على فجوتين أو ثلاث فجوات.
• العضيات المركزية موجودة في أنواع محددة من الخلايا النباتية. بينما توجد في كل الخلايا الحيوانية.
• توجد الليسوسومات في الخلايا الحيوانية وغير موجودة في الخلايا النباتية.
• ليست جميع الخلايا النباتية تحتوي على أهداب كما هو الحال في الخلايا الحيوانية.[4]

تعرف أيضًا على: أهمية الوقت في حياة الفرد والمجتمع

في النهاية، يساعد فهم تركيب الخلية على إدراك كيفية عمل الكائنات الحية وتفاعلها مع البيئة. إن دراسة تركيب الخلية تعد أساسًا مهمًا لفهم الكثير من المفاهيم البيولوجية والعلمية.

الأسئلة الشائعة

1) ما هي الخلية؟

هي الوحدة الأساسية التي يتكون منها جسم الكائن الحي.

2) ما أهم أجزاء الخلية؟

النواة، الغشاء الخلوي، والسيتوبلازم.

3) ما وظيفة النواة؟

التحكم في أنشطة الخلية وحفظ المادة الوراثية.

4) هل تختلف الخلية النباتية عن الحيوانية؟

نعم، تختلف في بعض العضيات مثل الجدار الخلوي والبلاستيدات.

5) لماذا دراسة الخلية مهمة؟

لفهم كيفية عمل الكائنات الحية والعمليات الحيوية.

• حنان عبد الباسط محمود متولي، تعريف الخليهتعريف الخلية -بتصرف
• مؤسسة هنداوي، تركيب الخلايا، تركيب الخلية -بتصرف
• National Cancer Institute, Cell Function, وظائف أجزاء الخلية -بتصرف
• هاجر قصبي، الفرق بين الخلية الحيوانية والنباتية، الفرق الخلية النباتية والحيوانية -بتصرف

مشاركة المقال