الخلية

كلنا نعلم 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 اخر ، 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 الأ**جين .
2. و يتواجد الهيدروجين و الأ**جين 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 الأ**جين .
2. تختلف نسبة الهيدروجين و الأ**جين 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 الأ**جين 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 اخر
4. تشتمل الأحماض النووية على نوعين رئيسين هما :-
+ حامض دي أ**ي ريبونيوكليك Deoxyribonucleic Acids ( D.N.A ) .
+ حامض ريبونيوكليك Ribonucleic Acids ( R.N.A ) .
5. يحتوي ( D.N.A ) على سكر يعرف باسم دي أ**ي 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 اداء 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 اخر 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 ( سائل الهلامية ) 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 الاخر يحيط بالنواة و يسمى السيتوبلازم Cytoplasm .

2. تحاط النواة بغشاء رقيق ، هو الغشاء النووي Nuclear Membrane .

3. كما تحاط الخلية بأكملها بغشاء اخر 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 ****plasm or Deutoplasm .

6. من أمثلة العضيات الحية :-

+ الميتوكندريا .

+ جهاز جولجي .

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 د*** 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 ****bolism :-

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 #
الأ**جين 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 .