بحث جاهز عن مكونات الخلية الحيوانية
بحث جاهز عن مكونات الخلية الحيوانية
كلنا يعلم أن الخلية هي وحدة التركيب و الوظيفة في الكائنات الحية ، و يرتبط اكتشاف
الخلية باكتشاف المجهر أو الميكروسكوب الذي قام باختراعه ليفنهوك عام 1591 م .
و باستخدام هذا الميكروسكوب لاحظ العالم روبرت هوك ، في أثناء فحصه لقطعة من الفلين
عام 1665 م أنها تتكون من عديد من الحجرات الصغيرة التي تشبه إلى حد بعيد خلايا
النحل ، و لذا استخدم هوك كلمة خلية Cell للإشارة إلى كل هذه الحجرات . و منذ عهد
هوك أخذت طرق دراسة الخلايا تتقدم باضطراد لتعطي المزيد منم المعرفة عن التركيب
الخلوي ، ليس فقط كما يبدو في الخلايا غير الحية ، و إنما أيضا كما يبدو في الخلايا
الحية .
و من أمثلة هذه الطرق ، خاصة الطرق الحديثة ، طريقة زراعة الأنسجة Tissue Culture
التي تطورت تطورا كبيرا حتى أنه أمكن عن طريقها الإبقاء على مجموعة من الخلايا
الليفية المنزرعة لأكثر من ثلاثين عاما ، كذلك فإن تصميم جهاز التشريح الميكروسكوبي
الدقيق Micromanipulator قد جعل في الإمكان تشريح الخلايا أو أجزاء منها أو حقنها
بمواد أو صبغات خاصة و فحصها بالقوى الميكروسكوبية العليا .
و قد ظهرت أجهزة أخرى مثل ميكروسكوب التباين Phase Contrast Microscope و ميكروسكوب
الأشعة السينية الانحرافية X- ray Diffraction Microscope ، و ميكروسكوب الأشعة فوق
البنفسجية Ultraviolet Fluorescent Microscope ، و جميعها كانت لها فوائد جمة في
مجال فحص الخلايا و دراستها .
و لعل أهم اختراع ظهر في مجال دراسات الخلية و أحدث ثورة كبرى في علم الخلية هو
المجهر الإلكتروني Electron Microscope ، فقد أمكن بواسطة هذا الجهاز توضيح تراكيب
الخلية التي لم تكن معروفة من قبل ، و معرفة تفاصيل أدق للتراكيب المعروفة من قبل .
و يختلف الميكروسكوب الإلكتروني عن الميكروسكوب العادي في أنه لا يحتوي على عدسات
كما أنه يستخدم حزمة من الإلكترونات كمصدر للإضاءة ، و ذلك بدلا من أشعة الضوء
العادي ، و تخترق الإلكترونات العينة المراد فحصها ، ثم تستقبل على فيلم فوتوغرافي
بالغ الحساسية حيث تتكون صورة للعينة ، و عليه فإن فحص العينة لا يتم بواسطة العين
كما في الميكروسكوب العادي ، و إنما عن طريق فحص الصور الفوتغرافية التي يتم
تصويرها بواسطته .
و تتراوح قوة تكبيره ما بين 10.000 إلى 200.000 ضعف الحجم الأصلي للعينة .
مكونات الخلية الحيوانية
البروتو بلازم Protoplasm =
البروتوبلازم هو المادة الحية التي تتكون منها جميع الكائنات الحية نباتية كانت أم
حيوانية ، و يختلف البروتوبلازم من حيث تركيبه و خواصه الكيميائية و البيولوجية من
كائن إلى آخر ، كما تختلف هذه الخصائص في الأجزاء المختلفة في الكائن الحي الواحد ،
و مع ذلك فإن للبروتوبلازم خواصا عامة مميزة ، فهو يوجد على هيئة مادة رمادية
هلامية نصف شفافة قريبة الشبه من الجلاتين السائل
التركيب الكيميائي للبروتوبلازم =
البروتوبلازم مادة بالغة التعقيد لا يعرف تركيبها الكيميائي على وجه الدقة ، لأنه
لكي يتم تحليل هذه المادة الحية لابد من قتلها أولا ، مما يتسبب في حدوث بعض
التغيرات في ذلك التركيب . إلا أنه يمكن القول بصورة عامة أن البروتوبلازم يتركب من
مواد كيميائية عديدة يمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع رئيسة :
1. مواد عضوية .
2. مواد غير عضوية .
3. الماء .
أولا – المواد العضوية Organic Substances =
المواد العضوية هي تلك التي تحتوي على عنصر الكربون بصورة أساسية إلى جانب عنصر أو
أكثر من العناصر الأخرى ، و تشكل هذه المواد 9-10 % من بروتبلازم الخلية ، و أهم
المواد العضوية المكونة للبروتوبلازم =
أ. المواد الكربوهيدراتية Carbohydrates =
1. تتكون هذه المواد أساسا من الكربون و الهيدروجين و الأكسجين .
2. و يتواجد الهيدروجين و الأكسجين فيها بنسبة 1:2 .
3. تشمل هذه المواد على مجموعة كبيرة من السكريات و النشويات و السليلوز ، و غيرها
4. أبسط المواد الكربوهيدراتية هي السكريات الأحادية Mono Saccharides مثل الجلكوز
5. و من اتحاد جزيئان من السكريات الأحادية تتكون السكريات الثنائية Disaccharides
مثل سكر القصب .
6. أما اتحاد عدد أكبر من السكريات الأحادية فيكون عديدة التسكر Polysacchrides مثل
الجلايكوجين و النشا و السليلوز .
7. أهم وظيفة للمواد الكربوهيدراتية هي إمداد الجسم بالطاقة الحرارية اللازمة له .
ب. الليبيدات أو الدهون Lipids or Fats
1. تحتوي هذه المواد أيضا على الكربون و الهيدروجين و الأكسجين .
2. تختلف نسبة الهيدروجين و الأكسجين فيها عن الكربوهيدرات
3. من أمثلة اللبيدات زيت الزيتون ، الشمع ، و زيت كبد الحوت
4. تتكون اللبيدات من مواد أبسط تركيبا هي الأحماض الدهنية Fatty Acids و الجلسرين
Glycerine .
5. تستخدم اللبيدات أيضا كمصدر للطاقة .
ج. البروتينات Ptoteins
1. مواد عضوية تتكون من الكربون و الهيدروجين و الأكسجين و النيتروجين .
2. كما يوجد بعض العناصر الأخرى مثل : الكبريت و الفسفور و اليود و المغنيسيوم و
المنجنيز و الحديد و غيرها .
3. تتركب البروتينات من مواد أبسط تعرف بالأحماض الأمينية Amino Acids .
4. تعرف البروتينات بصفة عامة على أنها بانية أو بنائة للأنسجة .و ذلك لأنها تستخدم
أساسا في بناء أنسجة جديدة في الجسم أو في تجديد و تعويض ما يتلف من أنسجته .
5. كما أنها تدخل في بنيان تراكيب جسمية هائلة مثل : العضلات و الشعر و العظم و
الدم الخ .
د. الأحماض النووية Nucleic Acids
1. و هي مواد عضوية معقدة التركيب .
2. تتركب من وحدات أبسط تسمى النيوكليوتيدات Nucleotides .
3. يتكون كل منها من جزئ من سكر خماسي يرتبط به جزء من حامض الفوسفوريك من جهة ، و
جزيء من مادة نيتروجينية قاعدية من جانب آخر
4. تشتمل الأحماض النووية على نوعين رئيسين هما =
+ حامض دي أكسي ريبونيوكليك Deoxyribonucleic Acids ( D.N.A ) .
+ حامض ريبونيوكليك Ribonucleic Acids ( R.N.A ) .
5. يحتوي ( D.N.A ) على سكر يعرف باسم دي أكسي ريبوز ، بينما يشمل ( R.N.A ) على
سكر الريبوز .
6. تلعب الأحماض النووية دورا رئيسيا في تخليق البروتينات و الخلايا ، و كذلك في
تحديد و انتقال الصفات الوراثية .
ثانيا – المواد غير العضوية Inorganic Substances
1. توجد هذه المواد على هيئة أيونات حرة لأملاح مذابة .
2. توجد أيضا متحدة بالمواد العضوية .
3. توجد هذه المواد بوفرة في أجزاء خاصة من الجسم مثل : الهيكل العظمي ، حيث توجد
على هيئة كربونات الكالسيوم أو فوسفات الكالسيوم .
4. كما توجد أملاح أخرى مثل : كلوريد الصوديوم ، و كلوريد البوتاسيوم .
5. و هذه لها أهمية قصوى بالنسبة لانتظام الخلايا في آداء وظائفها ، و خاصة فيما
يتعلق بنفاذية الأغشية الخلوية ، و الانقباضات العضلية ، و نباضات القلب .
ثالثا – الماء Water
1. يكون الماء الجزء الأكبر من البروتوبلازم ، إذ تتراوح نسبته ما بين 10 – 90 % من
وزن الجسم .
2. يشكل الماء جزءا أساسيا من سوائل الجسم كالدم و اللمف .
3. يعمل كمذيب للكثير من المواد غير العضوية ، و ابعض المواد العضوية .
4. و يمكن القول بصورة عامة أن الماء يلعب دورا هاما في الكثير من المناشط الجسمية
المختلفة ، مثل عمليات الهضم و الإفراز و الإخراج .
5. تختلف كمية الماء في الأنسجة الجسمية المختلفة .
6. كما أنها تختلف في نفس النسيج الواحد في الأعمار المختلفة ، فمثلا ترتفع نسبته
في الأنسجة الجنينية ، و تقل تدرجا مع تقدم العمر .
الخواص الطبيعية للبروتوبلازم *
تقسم المواد الكيميائية عادة إلى نوعين =
الأول
و هو يضم المواد التي تذوب في الماء و تمر من خلال الأغشية شبه المنفذة ، و عند
تبخير محاليلها تتخلف عنها بلورات ذات أشكال محددة ، مثل السكر ، و كلوريد الصوديوم
، و هذه يطلق عليها اسم المواد البلورية Crystalloids .
الثاني
و في هذا النوع يضم المواد التي ليس لها القدرة على النفاذ خلال الأغشية شبه
المنفذة ، و عند تبخيرها لا يبقى منا إلا كتل غير محدودة الشكل ، مثل النشا و
الجيلاتين و زلال البيض ، و هذه يطلق عليها اسم المواد الغروية Colloids .
البروتوبلازم مادة غروية مثالية من النوع المعروف باسم المستحلب Emulsoid .
و المستحلبات محاليل غروية يكون فيها كل من المادة المذابة و المادة المذيبة في
صورة سائلة ، كما هي الحال في اللبن الذي تكون فيه قطرات المادة الدهنية معلقة في
الماء .
و هناك نوع آخر من المواد الغروية يعرف باسم المعلقات Suspensoids ، تكون فيها
المادة المذابة صلبة و المادة المذيبة سائلة ، و ذلك مثل معلق ذرات الحبر الصيني في
الماء .
و البروتوبلازم كمستحلب يتكون من جزيئات بروتينية دقيقة معلقة في الماء الذي يحتوي
على مواد أخرى عديدة ذائبة فيه ، من بينها بعض المواد العضوية .
و تظهر في البروتوبلازم في الحالة الحية أحيانا حركة معينة داخل الخلية تحدث في
كثير من الأحيان بصورة اهتزازية و يطلق عليها الحركة البراونية Brownian Movement
و للمستحلبات عامة خاصية معينة هي القدرة على السيولة و الصلابة و الانعكاسية
Reversible Solation and Gelation التي يمكن توضيحها بالمثال التالي =
1. عند إذابة الجيلاتين في الماء يتكون محلول غروي .
2. يكون هذا المحلول في حالة شبه صلبة في درجة حرارة معينة حيث يمثل الجيلاتين فيه
المادة المذابة و يمثل الماء الوسط المذيب .
3. عند رفع درجة الحرارة يتحول هذا المخلوط إلى الحالة السائلة
4. تعرف الحالة الأولى شبه الصلبة باسم الحالة الهلامية أو شبه الصلبة Gel Phase ،
بينما تعرف الحالة الثانية بحالة السيولة Sol Phase .
5. عند تبريد المخلوط يعود إلى الحالة شبه الصلبة مرة ثانية .
6. يتم هذا التحول الانعكاسي ( سائلة < = > هلامية ) تحت تأثير عدة عوامل منها
الحرارة ، و الضغط و غيرها .
7. لعملية التحول الانعكاسي هذه أهمية بالغة في قيام الخلايا بنشاطها الحيوي
المختلف .
8. و يتضح ذلك بجلاء أثناء عملية انقسام الخلية ، حيث يحدث الكثير من التغيرات
المستمرة في كثافة البروتوبلازم .
9. أيضا هذا التغير يساعد على الحركة في بعض الأوليات الحيوانية كما في حالة
الأميبا .
محتويات الخلية
1. تتميز الكتلة البروتوبلازمية للخلية إلى جزئيين رئيسين =
جزء في النواة يسمى النيوكلوبلازم Nucleoplasm .
و الآخر يحيط بالنواة و يسمى السيتوبلازم Cytoplasm .
2. تحاط النواة بغشاء رقيق ، هو الغشاء النووي Nuclear Membrane .
3. كما تحاط الخلية بأكملها بغشاء آخر هو غشاء الخلية Plasmalemma or Cell Membrane
، و مثل هذه الأغشية لا تعمل فقط على الحماية ، و لكنها تعمل أيضا على تنظيم تبادل
المواد بين الخلية و النواة من جهة ، و بين الخلية و الوسط المحيط بها من جهة أخرى
4. يحتوي السيتوبلازم على عدة تراكيب حية تسمى العضيات السيتوبلازمية Cytoplasmic
Organelles .
5. كما تحتوي أيضا على مواد غير حية تسمى الميتابلازمة أو الديوتوبلازمة Metaplasm
or Deutoplasm .
6. من أمثلة العضيات الحية =
الميتوكندريا .
جهاز جولجي .
البلاستيدات .
7. أما عن الميتابلازمة فمن أمثلتها =
الجليكوجين .
النشا
الحبيبات الدهنية .
القطرات الزيتية .
بعض المواد الأخرى مثل : الصبغيات ، و المواد الإفرازية ، و النواتج الإخراجية ،
و غيرها .
أولا – غشاء الخلية The Cell Membrane =
أ. البنيان Structure =
أوضحت الدراسات التجريبية التي أجريت على أنواع مختلفة من الخلايا أن كل خلية محاطة
بغشاء رقيق جدا يتركب من بعض الدهون و البروتينات ، و قد أمكن استنتاج ذلك عندما
لوحظ أن المواد الدهنية و كذلك المواد التي تذوب في الدهون تنتشر بسهولة إلى داخل و
خارج الخلايا مما يدل على وجود طبقة من مادة دهنية في الغشاء الخلوي ، و تبعا لذلك
فإنه كلما كانت المواد أكثر قابلية للذوبان في الدهون كلما كان معدل انتشارها أسرع
خلال الأغشية الخلوية .
مثال ذلك مادتي البولينا و الإيثير ، و هما من المواد سريعة الذوبان في الدهون ، و
هاتان المادتان تنتشران خلال أغشية الخلايا أسرع من انتشار الجلسرين الذي هو أقل
منها قابلية للذوبان في الدهون .
كذلك أظهرت بعض المشاهدات و التجارب الأخرى و جود طبقة بروتينية في غشاء الخلية .
ب. التركيب الجزيئي Molecular Organization =
1. تنتظم طبقات البروتين و الدهون بطريقة معينة في غشاء الخلية .
2. توجد الدهون على هيئة صف مزدوج من الجزيئات محصورة بين طبقتين من جزيئات
البروتين إحداهما للخارج و الأخرى للداخل منها .
3. و قد لاحظ العالم دانيللي في عام 1954 م وجود ثقوب دقيقة في غشاء الخلية ، و
تأكد وجودها بعد اكتشاف الميكروسكوب الإلكتروني .
4. كما ثبت مؤخرا أن بعض هذه الثقوب يحمل شحنات كهربائية موجبة و البعض الأخر يحمل
شحنة سالبة ، مما يجعلها تلعب دورا هاما في ضبط و تنظيم مرور أيونات المواد الذائبة
المختلفة إلى الداخل و إلى الخارج من الخلايا .
ج. الوظائف Functions =
1. يقوم غشاء الخلية بدور أساسي و مهم في عملية تنظيم مرور المواد الذائبة بين
الخلايا و الوسط المحيط بها ، و يطلق على هذه الخاصية اسم النفاذية Permeability .
2. تعرف هذه الخاصية على أنها معدل حركة مادة ما خلال غشاء منفذ تحت تأثير قوى
دافعة معينة .
3. و لنفاذية الخلايا أهمية خاصة ، فهي الوسيلة التي تعمل على تنظيم دخول مواد
معينة للخلية تعمل على بناء المادة الحية للخلية .
4. كما يقوم الغشاء بتنظيم خروج النواتج التالفة و المواد الإفرازية ، بالإضافة إلى
الماء الزائد عن حاجة الخلية .
هناك عوامل تعتمد عليها نفاذية الخلية مثل =
الحالة الفسيولوجية للخلية .
درجة تركيز الأملاح في الوسط المحيط بالخلية .
درجة الحرارة
د. نفاذية الخلية و علاقتها بأيض الخلية Cellular Permeability and Cellular
Metabolism =
هناك علاقة وثيقة بين نفاذية الخلية و عمليات الأيض التي تتم في الخلية ، فمن
الملاحظ =
1. أن المواد تحتاجها الخلية للقيام بأنشطتها الأيض المختلفة يكون معدل نفاذها أسرع
إلى داخل الخلية .
مثال 1 =
الأحماض الأمينية التي تحتاجها الخلية لبناء بروتيناتها تنتشر بسرعة و سهولة إلى
داخل الخلية ، و يقل معدل هذا الانتشار في الخلايا التي تقل حاجتها لمثل هذه
الأحماض .
مثال 2 =
في حالة السكريات تنتشر جزيئات الجلوكوز إلى داخل الخلية بمعدل أسرع من بقية
السكريات ، و ذلك لأن الخلية تحتاج إلى الجلوكوز بصورة مستمرة ، و يتم استهلاكه
بمجرد الوصول إليها .
مثال 3 =
الأكسجين تحتاجه الخلايا بكميات كبيرة دائما ، فعليه ينتشر إلى داخل الخلايا بمعدل
مرتفع .
2. و تلعب نفاذية غشاء الخلية من ناحية أخرى دورا هاما في التحكم في خروج نواتج
أنشطة الأيض المختلفة من الخلية .
مثال 1 =
أثناء انقباض الخلايا العضلية ينتج عن هدم الجلوكوز في أول الأمر بعض مشتقات
الجلسرين ذات القيمة بالنسبة للخلية ، و مثل هذه المواد لا تتركها الخلايا لتتسرب
إلى الخارج ، و إنما تحتفظ بها و لا تتركها تنفذ بسهولة .
مثال 2 =
و في مرحلة متقدمة من انقباض الخلايا العضلية يتكون حامض اللب*** الذي تنجم عن
تراكمه في الخلايا أثار ضارة ، و هنا تتركه الخلية لينفذ بسرعة و سهولة إلى الأوعية
الدموية المحيطة .
ه . تحلل غشاء الخلية Lysis of Cell Membrane =
يتأثر غشاء الخلية بعوالمل معينة تعمل على تحلله و تفككه ، مثل
الأجسام المضادة .
المعادن الثقيلة .
الأشعة السينية .
مذيبات الدهون .
ثانيا – الشبكة الإندوبلازمية و الريبوسومات The Endoplasmic Recticulum and The
Ribosomes =
أ. كيفية اكتشافها =
أثناء قيام العالم بورتر عام 1945 م بفحص بعض الخلايا بواسطة ميكروسكوب التباين ، و
جد أن أرضية الخلية أو ما يسمى بالهيالوبلازمة Hyaloplasm أنها تحتوي على جهاز من
التجاويف المتفرعة الدقيقة المحاطة بأغشير رقيقة أطلق عليها اسم الشبكة
الإندوبلازمية Endoplasmic Recticulum .
و قد تأكد من وجود هذه الشبكة فيما بعد بواسطة الميكروسكوب الإلكتروني ، كما تأكد
أنها موجودة في جميع أنواع الخلايا ذات الأنوية تقريبا .
ب. تركيب الشبكة الإندوبلازمية و مظهرها =
1. على الرغم من أن الشبكة الإندوبلازمية تختلف بعض الشئ من خلية إلى أخرى في
مظهرها و تركيبها ، إلا أنها تتكون دائما من مجموعة من التجاويف المحاطة بأغشية
رقيقة و التي يتصل بعضها ببعض لتكون شبكة متصلة داخل الخلية .
2. تسمى هذه التجاويف بالصهاريج Cisternae ، و هي أنبوبية الشكل أو غير منتظمة ،
إلا أنها عادة ما تظهر كمجموعة تجاويف منفصلة مستديرة الشكل أو بيضاوية أو ممدودة
في تحضير المجهر الإلكتروني .
3. و يفترض أن أغشية هذه الشبكة الإندوبلازمية تقسم سيتوبلازم الخلية إلى قسمين ،
أحدهما هو الجزء الذي تحيط به هذه الأغشية . و الآخر هو الموجود خارج هذه الأغشية و
الذي يطلق عليه اسم السيتوبلازمة الخلالية Cytoplasmic Matrix
4. هناك نوعان من الشبكة الإندوبلازمية =
أ. الشبكة الإندوبلازمية الخشنة أو المحببة .
ب. الشبكة الإندوبلازمية الملساء أو غير المحببة .
الشبكة الإندوبلازمية الخشنة أو المحببة Granular or Rough Endoplasmic
Reticulum =
1. يتميز هذا النوع بوجود عدد كبير من الحبيبات الدقيقة على السطح الخارجي للشبكة .
2. هذه الحبيبات تكون غنية بحامض الريبونيوكليك و البروتينات ، لذا تسمى
الريبونيوكليوبروتين ( ح ر ب ) ( R N P ) Ribonucleoprotein Particles أو
الرايبوسومات Ribosomes .
3. لا يقتصر وجود هذه الحبيبات على أسطح الأغشية الإندوبلازمية فقط ، و إنما توجد
أيضا على شكل تجمعات أو كتل موزعة بين أجزاء الشبكة الإندوبلازمية .
4. تمثل الرايبوسومات مواقع تصنيع البروتين في الخلية .لذا فهي تتوافر بكثرة في
الخلايا ذات الأنشطة مثل الكبد و البنكرياس .
5. في الخلايا الإفرازية يلاخظ الشبكة الإندوبلازمية تتركز في قواعد هذه الخلايا ،
و تتجمع داخل تجاويفها مواد خاصة تعرف بالمحتويات داخل الصهاريج Intracisternal
Inclusions .
الشبكة الإندوبلازمية الملساء أو غير المحببة Agranular or Smooth Endoplasmic
Reticulum
1. يتميز هذا النوع بخلوه من الرايبو سومات.
2. يقتصر وجوده على أنواع قليلة من الخلايا ، مثل الخلايا الصبغية الطلائية لشبكة
العين ، و الخلايا العضلية الإرادية .و يبدو أن الشبكة هنا تقوم بدور حسي في مثل
هذه الخلايا
بحث جاهز عن مكونات الخلية الحيوانية
بحث جاهز عن مكونات الخلية الحيوانية
