الخلايا كوحدة أساسية للكائنات الحية - الجلسة 3

العضيات هي هياكل متخصصة داخل الخلايا تؤدي وظائف محددة ضرورية لبقاء الخلية وعملها بشكل عام. كل عضو عادة ما يكون محاطًا بغشاء يفصل محتوياته عن بقية الخلية، وله بنية مميزة ومجموعة من الوظائف. تتضمن بعض أمثلة organelles النواة التي تحتوي على المادة الوراثية للخلية والميتوكوندريا التي تنتج الطاقة للخلية.

النواة هي عضية متخصصة للغاية توجد في معظم الخلايا حقيقية النواة. فهو المسؤول عن احتواء وحماية المادة الوراثية للخلية. المادة الوراثية الموجودة داخل النواة تتكون من DNA والبروتينات المرتبطة به. يتضمن هيكل النواة غلافًا نوويًا، وهو غشاء مزدوج يحيط بمحتويات النواة. الغلاف النووي مثقوب بالمسام النووية. تسمح هذه المسام للجزيئات بالتحرك داخل وخارج النواة.

النوية هي منطقة مميزة داخل النواة مسؤولة عن إنتاج الريبوسومات، التي تشارك في تخليق البروتين. يتم تنظيم DNA داخل النواة في وحدات متميزة تسمى الجينات، والتي تقوم بتشفير إنتاج بروتينات محددة. يمكن أن تؤدي التشوهات في بنية أو وظيفة النواة إلى مجموعة متنوعة من الأمراض، بما في ذلك السرطان، واضطرابات النمو، والاضطرابات الوراثية.

الميتوكوندريا هي organelles موجودة في معظم الخلايا حقيقية النواة. وهي مسؤولة عن توليد الطاقة على شكل ATP. ATP تعني أدينوسين ثلاثي الفوسفات. تتمتع الميتوكوندريا ببنية فريدة من نوعها، حيث تحتوي على غشاء داخلي وخارجي وحمضها DNA الخاص. لقد تم ربط خلل الميتوكوندريا بمجموعة من الأمراض، بما في ذلك الاضطرابات الأيضية والأمراض العصبية التنكسية.

الريبوسومات هي هياكل صغيرة ومعقدة موجودة في جميع الخلايا الحية وهي مسؤولة عن صنع البروتينات. وهي تتكون من جزأين، الوحدة الفرعية الكبيرة والوحدة الفرعية الصغيرة، اللتين تتحدان معًا لتكوين ريبوسوم وظيفي. يمكن العثور على الريبوسومات في cytoplasm الخلية، وكذلك على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، حيث تشارك في تخليق البروتين ونقله. الريبوسومات ضرورية لعمل جميع الخلايا الحية وتوجد في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. تعمل الريبوسومات عن طريق فك شفرة المعلومات الموجودة داخل جزيئات الحمض النووي الريبوزي الرسول. ومن ثم يستخدمون هذه المعلومات لتجميع الأحماض الأمينية في تسلسل محدد سيشكل في النهاية البروتين.

الشبكة الإندوبلازمية عبارة عن شبكة معقدة من الأنابيب المرتبطة بالغشاء والأكياس المسطحة. توجد في الخلايا حقيقية النواة. هناك نوعان من الشبكة الإندوبلازمية. الشبكة الإندوبلازمية الخشنة والشبكة الإندوبلازمية الملساء. الشبكة الإندوبلازمية الخشنة مليئة بالريبوسومات التي تقوم بتصنيع البروتينات. يتم نقل البروتينات المصنعة حديثًا إلى تجويف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة للطي والتعديل والنقل إلى أجزاء أخرى من الخلية. تفتقر الشبكة الإندوبلازمية الملساء إلى الريبوسومات وتشارك في عملية التمثيل الغذائي للدهون وإزالة السموم وتخزين أيونات الكالسيوم وإطلاقها.

يعد جهاز جولجي جزءًا مهمًا من الخلايا حقيقية النواة والذي يعمل كمركز للتعبئة والتوزيع. يأخذ البروتينات والدهون ويعدلها ويرسلها إلى وجهتها النهائية. يتكون جهاز جولجي من مجموعة من الأغشية المسطحة تسمى الصهاريج. كل صهريج لديه وظيفة محددة في معالجة وتعديل الجزيئات التي تمر من خلاله. جهاز جولجي هو المسؤول عن فرز وتعبئة البروتينات والدهون في حويصلات، والتي تعمل مثل شاحنات التوصيل للخلية. يساعد جهاز جولجي في صنع بعض الكربوهيدرات المعقدة الموجودة في المصفوفة خارج الخلية. بدون جهاز جولجي، لن تكون الخلية قادرة على العمل بشكل سليم.

الهيكل الخلوي عبارة عن شبكة معقدة من خيوط البروتين الموجودة في الخلايا حقيقية النواة. ويوفر الدعم الهيكلي والشكل للخلية. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الخيوط في الهيكل الخلوي. وهي عبارة عن خيوط دقيقة، وخيوط متوسطة، وأنابيب دقيقة. الخيوط الدقيقة هي الخيوط الأكثر رقة وتتكون من بروتين الأكتين. تساعد الخلية على الحفاظ على شكلها وتشارك في حركة الخلية وانقسامها. الخيوط المتوسطة أقوى وتوفر الدعم الميكانيكي للخلية. وهي تتكون من بروتينات مختلفة اعتمادًا على نوع الخلية.

الأنابيب الدقيقة هي الخيوط الأكثر سمكًا وتتكون من بروتين التوبيولين. وتشارك في العديد من العمليات الخلوية، بما في ذلك انقسام الخلايا والنقل داخل الخلايا. الهيكل الخلوي هو بنية ديناميكية يمكن إعادة تشكيلها استجابة لمحفزات مختلفة.

الفجوات هي organelles محاطة بغشاء توجد في خلايا العديد من الكائنات الحية. وهي المسؤولة في المقام الأول عن تخزين وصيانة المواد المختلفة داخل الخلية. الفجوات شائعة في الخلايا النباتية، حيث تشارك في الحفاظ على ضغط التورجو وتنظيم درجة الحموضة في الخلية. يمكن أن تعمل الفجوات أيضًا كجسيمات تحلل النفايات الخلوية وتعيد تدويرها. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على فجوات، ولكنها أصغر حجمًا وتخدم وظائف مختلفة.

في بعض الكائنات الحية، مثل الأميبا، تُستخدم الفجوات لإخراج الفضلات والتخلص منها. تحتوي بعض الفجوات على صبغات تعطي اللون للزهور والفواكه وأجزاء أخرى من النباتات. وأخيرا، في بعض الأنواع، يمكن أن تعمل الفجوات كآلية دفاع عن طريق تخزين السموم أو المركبات الضارة الأخرى.

البيروكسيسومات هي organelles صغيرة محاطة بغشاء وتوجد في الخلايا حقيقية النواة. وتشارك في عملية التمثيل الغذائي للخلايا، وخاصة في تحلل الأحماض الدهنية وإزالة السموم من المواد الضارة. تحتوي البيروكسيسومات على إنزيمات تشارك في أكسدة مواد مختلفة، مما ينتج بيروكسيد الهيدروجين كمنتج ثانوي. الأنزيمات هي جزيئات بروتينية تعمل على تسريع معدل التفاعل.

ومع ذلك، تحتوي البيروكسيسومات أيضًا على إنزيم يسمى الكاتالاز، والذي يقوم بتحليل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين. يساعد هذا على منع تلف الخلية بسبب تراكم بيروكسيد الهيدروجين. تتواجد البيروكسيسومات بكثرة بشكل خاص في خلايا الكبد والكلى. وتشارك في إزالة السموم من المخدرات والمواد الضارة الأخرى. في بعض النباتات، تشارك البيروكسيسومات أيضًا في عملية التنفس الضوئي، وهي العملية التي تساعد على تقليل مستويات المركبات السامة المنتجة أثناء عملية التمثيل الضوئي.

الأهداب والأسواط هي هياكل رفيعة تشبه الشعر وتوجد على سطح العديد من أنواع الخلايا. وهي تشارك في حركة الخلايا والاستشعار. كلاهما لهما بنية مماثلةالأهداب عادة ما تكون أقصر وأكثر عددا، في حين أن الأسواط تكون أطول وعادة ما توجد في نسخة واحدة أو بضع نسخ. تتواجد الأهداب على سطح الخلايا المبطنة للجهاز التنفسي والجهاز التناسلي والسطح القمي لخلايا ظهارية معينة.

تساعد الأهداب على نقل السوائل والجسيمات عبر السطح. تتواجد الأسواط عادة على الخلايا التي تحتاج إلى تحريك نفسها، مثل خلايا الحيوانات المنوية أو أنواع معينة من البكتيريا. تشارك كل من الأهداب والأسواط في أدوار مهمة في الجسم، حيث تساعد في الحفاظ على الوظيفة الفسيولوجية الطبيعية.

ATP هو أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يشارك في عملية التمثيل الغذائي للطاقة في الخلايا. يُشار إليه غالبًا باسم عملة الطاقة للخلية. يتكون ATP من قاعدة نيتروجينية وهي الأدينين، وسكر وهو الريبوز، وثلاث مجموعات فوسفات. تخزن الروابط بين مجموعات الفوسفات الطاقة التي يمكن استخدامها في عمل الخلية. عندما تتم إزالة مجموعة فوسفات واحدة من ATP، يتم إطلاق الطاقة، والتي يمكن للخلية استخدامها في عمليات مختلفة.

تسمى عملية إزالة مجموعة الفوسفات من ATP بالتحلل المائي. يتم تصنيع ATP باستمرار وتكسيره إلى الأسفل في الخلايا، اعتمادًا على احتياجات الخلية من الطاقة. إن إنتاج ATP عملية معقدة تتضمن العديد من المسارات الأيضية في الخلايا. يعد تحلل الجلوكوز أثناء التنفس الخلوي أحد الطرق الأساسية التي تستخدمها الخلايا لإنتاج ATP. باختصار، ATP هو جزيء أساسي في الخلية يوفر الطاقة لمجموعة واسعة من العمليات الخلوية. سوف نناقش المزيد عن ATP في الدروس القادمة.