التراكيب الخلوية للخلايا
الخلية هي المكون الرئيس لجميع الكائنات الحية ، حيث يتكون جسم الإنسان من عدد كبير من الخلايا، وتكمن وظيفتها بدعم بنية الجسم واستقبال العناصر الغذائية من الغذاء وتحويلها إلى طاقة يتم استخدامها لتأدية وظائف متخصصة، إضافةً لاحتوائها على المادة الوراثية DNA حيث يمكنها تصنيع نسخ من نفسها لتؤدي وظيفتها في الجسم.
تحتوي الخلايا بأنواعها المختلفة على أجزاء ومكونات كثيرة ومتعددة ، ولكل منها وظيفته المختلفة، نذكرها آتيًا:
النواة
تعد النواة (Nucleus) مركزًا لقيادة الخلية، حيث ترسل بدورها إشارات إلى مكونات الخلية الأخرى لتنمو ويحدث فيها الانقسام وتموت لاحقًا، إضافة لاحتوائها على المادة الوراثية أو ما يسمى بالحمض النووي DNA، وتحاط النواة بغشاء يسمى الغلاف النووي يفصلها عن بقية أجزاء الخلية.
الجدار الخلوي
يمكن القول بأن الجدار الخلوي (Cell wall) هو الطبقة الخارجية للخلايا ويكون في الغالب ذو بنية صلبة ويحيط بغشاء الخلية ومكوناتها الأخرى ليوفّر الشكل والدعم للخلايا وحمايتها من الصدمات والإصابات الخارجية التي يمكن أن تتعرض لها.
السيتوبلازم
يكون السيتوبلازم (Cytoplasm) على شكل مادة سميكة أشبه بالهلامية وشفافة توجد داخل غشاء الخلية حيث تحدث فيه معظم التفاعلات الكيميائية في الخلية، ويحتوي على مكونات الخلية الأخرى كالشبكة الإندوبلازمية، الفجوات، الميتوكوندريا والريبوسومات وغيرها الكثير.
الغشاء الخلوي
يعرف الغشاء الخلوي (Plasma Membrane) بأنه البطانة الخارجية للخلية، فهو غشاء رقيق يختصّ بأنه شبه نافذ ويحيط بسيتوبلازم الخلية ومحتوياتها ويقوم بفصل الخلية عن محيطها ويسمح بدخول وخروج المواد المختلفة منها.
الهيكل الخلوي
يحدد الهيكل الخلوي (Cytoskeleton) شكل الخلية، فهو عبارة عن شبكة من الألياف الطويلة التي تشكّل البناء العام للخلية نظرًا لدوره المهم في انقسام الخلية والسماح لها بالتحرك، فهو أيضًا يوفر نظامًا يوجه حركة مكونات الخلية الأخرى.
الريبوسومات
تعد الريبوسومات (Ribosomes) المواقع التي يتم فيها تصنيع جزيئات البروتين من الأحماض الأمينية، حيث تتكون من بروتينات وRNA، ويكون جزء منها مرتبطًا بالشبكة الإندوبلازمية والجزء الآخر يسبح حرًا في السيتوبلازم.
الأهداب والأسواط
يمكن تعريف الأهداب والأسواط (Cilia and flagella) بأنها زوائد خلوية متحركة توجد في الخلايا الحيوانية فقط ولا توجد في الخلايا النباتية وتساعد على حركة الخلية ونقل السوائل والمواد عبر الخلية، أما الأهداب فتتواجد وتكثر في الجهاز التنفسي عند البشر لتمنع استنشاق البخار والدخان والكائنات الضارة من دخول الرئتين وحمايتها ، إضافةً لوظيفتها في نقل الطعام والأكسجين في بعض الخلايا الحيوانية الأخرى.
الشبكة الإندوبلازمية
تعد الشبكة الإندوبلازمية (Endoplasmic Reticulum) شبكة من الأكياس المسطحة والأنابيب المفرغة التي تمتد عبر سيتوبلازم الخلية سواء كانت خلايا نباتية أم حيوانية، وتكون مرتبطة ببعضها بواسطة غشاء واحد متصل ببعضه البعض؛ بحيث يوفر لمكونات الخلية الأخرى تجويف داخلي كمساحة داخلية، وتشغل هذه الشبكة أكثر من 10% من الحجم الكلي للخلية، ويسمح بنقل الجزيئات المختلفة بشكل انتقائي من وإلى الخلية عبر السيتوبلازم.
البلاستيدات الخضراء
تعد البلاستيدات الخضراء (Plastids) من المكونات المميزة للخلايا النباتية وهي أجسام صغيرة تساهم في تصنيع وتخزين المواد الغذائية في الخلية، إذ تقوم بحبس الطاقة المستمدة من ضوء الشمس أثناء حدوث عملية التمثيل الضوئي في النباتات لإنتاج الغذاء، وتكون على شكل أقراص مرتبة أشبه بالصفائح المرصوصة فوق بعضها البعض.
الجسيمات الحالة
إن الجسيمات الحالة (Lysosome) توجد تقريبًا في جميع أنواع الخلايا حقيقية النواة، سواء كانت نباتية أو حيوانية، وهي المسؤولة عادةً عن هضم الأجزاء الكبيرة وأجزاء وبقايا الخلايا القديمة والكائنات الحية الدقيقة للتخلص منها، إذ يحيط بكل جسم حال غشاء ليحافظ على بنيته ذات الطبيعة الحمضية عبر مضخة بروتون، وتحتوي أيضًا على مجموعة كبيرة من الأنزيمات المتحللة للماء لتكسير الجزيئات الكبيرة كالأحماض النووية والسكريات والبروتينات.
الميتوكندريا
تتواجد الميتوكندريا (Mitochondria) عادةً في السيتوبلازم وترتبط فيه بغشاء في أغلبية أنواع الخلايا حقيقية النواة، وتتمثل وظيفتها الأساسية بتوليد كميات كبيرة من الطاقة تتمثل على شكل مركب ثلاثي فوسفات الأدينوسين ATP وتتخذ شكلًا مستديرًا إلى بيضاوي، وتتميز بوظيفتها بتخزين الكاليسوم للقيام بأنشطة إطلاق الإشارات من وإلى الخلايا وتوليد الحرارة ونمو الخلية وانقسامها وموتها، وتتواجد في مختلف خلايا الجسم، فمثلًا؛ تكثر في خلايا الكبد والعضلات عند الإنسان.
جهاز غولجي
يرتبط جهاز غولجي (Golgi apparatus) بغشاء من الخلايا حقيقية النواة وتكون عبارة عن سلسة من الأكياس المفلطحة الشكل والمكدّسة فوق بعضها البعض، وهي مسؤولة عن نقل وتعديل وتعبئة البروتينات والدهون في حويصلات متخصصة تقوم بنقلها للخلايا المحددة، تتواجد أجهزة غولجي تحديدًا في السيتوبلازم بجوار الشبكة الإندوبلازمية وبالقرب من نواة الخلية.
الأنيبيبات الدقيقة
تتكون الأنيبيبات الدقيقة (Microtubules) من هيكل أنبوبي الشكل غير محدد الطول، يتكون بشكل أساسي من بروتينات كروية الشكل تسمى توبولين، وتوجد فقط في الخلايا حقيقية النواة وتتمثل وظيفتها بتوفير المكونات الصلبة والمنظمة للهيكل الخلوي لإعطاء الخلية شكلها، إضافةً بأنها تعد من المكونات الرئيسة للأهداب والأسواط في الخلايا الحيوانية وتساهم أيضًا في انقسام الخلايا وتكاثرها وتساعد عادةً في حركة عضيات الخلية داخلها وحركة الحويصلات في الخلايا العصبية.
المريكزات
تتكون المريكزات (Centrioles) من أنابيب قصيرة مرتبة على شكل اسطوانة مفتوحة من الطرف وتجتمع في 9 مجموعات من الحزم تتكون كل منها من 3 أنابيب دقيقة وتتواجد غالبًا في قاعدة الهيكل للأهداب والأسواط وتسمى أجسامًا قاعدية، وتكون عادةً على شكل أزواج تترتب بزوايا قائمة فوق بعضها البعض، وتقوم بتكوين سحابة من البروتين حول نفسها وتعمل كأزواج في معظم الخلايا الحيوانية وكجسم واحد في الأهداب والأسواط.
الوظائف العامة للخلايا
تختلف وظيفة الخلية تبعًا للخصائص الهيكلية والوظيفية لها اعتمادًا على طبيعة البروتينات والمواد الأخرى الموجودة فيها، حيث تتطلب الخلايا التي تحمي الجسم كخلايا الجلد مثلًا بأن تكون سميكة وقوية، فتختلف كل خلية في وظيفتها فعلى سبيل المثال؛ إن الخلايا المكونة للعظام لا تتناسب لتحل محل الخلايا العصبية وتؤدي وظيفتها لاختلاف تركيبها، لذلك تشمل وظائف الخلية على ما يأتي:
تُشكّل هيكل المخلوقات الحية
تدعم الخلايا الهيكل والشكل العام لأجسامنا وتكوينها، فعلى سبيل المثال يتكوّن الجلد من عدة طبقات من الخلايا الجلدية التي تتكون من أنسجة تحتوي على العديد من الخلايا، وتتكون النباتات من نسيج الخشب حيث يتكون من أوعية على شكل مادة خشبية، كل هذه الأنواع من الخلايا المختلفة توفرالدعم الهيكلي والشكل السليم للكائن الحي.
تساعد على نمو المخلوقات الحية وتطوّرها
تنمو الأنسجة التي تتكون من الخلايا عن طريق عملية الانقسام البسيط للخلايا وتحديدًا ما يسمى بعملية الانقسام الخلوي، حيث تتفكك الخلية الأم وتنقسم لتكون خليتين ابنتين متطابقتين معها، أما الانقسام المتساوي فهو العملية التي تتكاثر من خلالها الكائنات الحية الأبسط وتؤدي إلى ظهور كائنات جديدة.
يمكن تعريف عملية الانقسام الخلوي Mitosis بأنها عملية تكرار للخلايا وتكاثرها؛ إذ أن الكروموسومات المكونة للخلية الأم تتكاثر، ويتم تصنيع البروتينات ومن ثم يبدأ الانقسام المتساوي في الطور الأولي مع حدوث سماكة في الكروموسومات، ويستمر إلى أن تتقلص وتختفي النواة الأم، وأخيرًا وصولًا إلى اصطفاف الكروموسومات على شكل أزواج وسط الخلية وتستمر في الانقسام حتى ينقسم السيتوبلازم ليشكّل خليتين جديدتين تحتوي كل منها على نفس عدد ونوع الكروموسومات الخلية الأم.
تسمح بتبادل المواد عبر الغشاء الخلوي
تقوم الخلايا باستقبال المواد الغذائية لاستخدامها في العمليات الكيميائية المختلفة التي تجري داخلها، إذ تمر الجزيئات الصغيرة كالأكسجين وثاني أكيد الكربون والإيثانول عبر الغشاء الخلوي بعملية تسمى الإنتشار البسيط simple diffusion، أو عن طريق تدرج التركيز عبر غشاء الخلية وهو ما يعرف بالانتقال السلبي passive transport، أما الجزيئات الكبيرة كالبروتينات والسكريات تدخل وتخرج من الخلية عن طريق عملية تسمى بالنقل النشط active transport التي تعتمد على الحويصلات لإفراز وامتصاص الجزيئات الكبيرة.
تُنتج الطاقة
يتطلب حدوث التفاعلات الكيميائية داخل الخلية وجود طاقة، حيث تختلف الخلايا في طريقة الحصول عليها باختلاف أنواعها كعملية التنفس في الخلايا الحيوانية respiration أو التمثيل الضوئي في الخلايا النباتية photosynthesis.
إذ تستخدم هذه العملية طاقة الشمس لدمج ثاني أكسيد الكربون والماء لتكوين سكر الجلوكوز ثم يدخل ثاني أكسيد الكربون عبر مسامات صغيرة إلى الخلايا النباتية، لتجمع هذه الجزيئات ويتم التفاعل بمساعدة مادة الكلوروفيل الكيميائية وإنتاج الأكسجين، يتم تخزين الجلوكوز في الثمار والجذور والسيقان عن طريق عملية التنفس العكسي وذلك لإنتاج الطاقة لتغذية النباتات.
تُصنّع البروتين
في الغالب تركز عملية تصنيع البروتين على تصنيع الأحماض الأمينية ونسخها وترجمتها عن طريق عمليات بيوكيميائية، تُنتج هذه الأحماض من مصادر الكربون مثل سكر الجلوكوز، فهي لا تنتج في الجسم وإنما يتم الحصول عليها من الغذاء، فيتم إنشاء البروتينات عن طريق عملية النسخ للحمض النووي ومن ثم الترجمة حيث ترتبط الأحماض الأمينية معًا بترتيب معين بناءً على كود جيني ثم يخضع البروتين لعمليات معالجة ومن ثم يتحلل وتُعاد معالجته وطيّه في الخلية ليستخدم في العمليات الحيوية.
تحدث فيها عمليات الأيض
تشمل عملية الأيض جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الكائن الحي لإبقائه على قيد الحياة، حيث تستخدم الجزيئات أو الطاقة للقيام بالتفاعلات الكيميائية الحيوية لحدوث عملية التكاثر، فيمكن تقسيم العمليات الأيضية إلى نوعين هما: عمليات البناء حيث يتم فيها بناء جزيئات جديدة، أو عمليات الهدم والتي تتمثل بالتخلص من الجزيئات الموجودة وتفكيكها.
ويتم ذلك عن طريق تحفيز جزيئات بروتين كروية خاصة تسمى الإنزيمات التي تقوم بدورها بتسريع التفاعلات وتحفيزها، إضافةً لاستخدام جزيئات الطاقة في تلك التفاعلات إما داخلة وتستهلك في التفاعل أو طاردة ومنتجة للطاقة ليتم استخدامها في الجسم في العمليات الحيوية.
الفرق بين أنواع الخلايا في التركيب
تقسم الكائنات الحية حسب نوعية الخلايا إلى حقيقيات النوى eukaryotes وبدائيات النوى prokaryotes حيث تحدد البنية الخلوية المجموعة التي ينتمي إليها الكائن الحي، يكمن الفرق الأساسي بين هذين النوعين من خلايا الكائنات الحية هو أن الخلايا حقيقية النواة لها نواة مرتبطة بالغشاء بينما الخلايا بدائية النواة لا تمتلكها، فتعد النواة المكان الذي تخزن فيه حقيقيات النوى معلوماتها الجينية، أما في بدائيات النوى ، يتم تجميع الحمض النووي معًا في المنطقة النووية، ولكن لا يتم تخزينه داخل نواة مرتبطة بالغشاء.
ما هي بدائيات النوى؟ يمكن تعريفها بأنها كائنات حية وحيدة الخلية لا تحتوي على هياكل ترتبط بغشاء الخلية، وأبرزها النواة وتكون صغيرة وبسيطة التركيب كالبكتيريا وبعض أنواع العتائق، حيث تتكون هذه الخلايا من عدة عضيات تكون موجودة بداخلها وهي:
- النوكليويد.
- الريبوسوم.
- جدار الخلية.
- غشاء الخلية.
- الكبسولة.
- الأسواط.
ماذا عن حقيقيات النوى؟ تتصفّ الكائنات الحية حقيقية النوى باحتواء خلاياها على نواة وعضيات أخرى محاطة بغشاء بلازمي، وتكمن وظيفتها بإنتاج الطاقة والبروتين، كالحيوانات والنباتات والفطريات والطحالب، وفيما يأتي ذكر لأهم مكونات الخلايا حقيقية النوى:
- النواة.
- غشاء البلازما.
- جدار الخلية.
- الريبوسومات.
- الميتوكوندريا.
- السيتوبلازم.
- الشبكة الإندوبلازمية.
- جهاز جولجي.
- الجسيمات الحالة.
ملخص
تعد الخلية المكون الأساسي للكائنات الحية، إذ تختلف الخلية في تركبيها ومكوناتها ووظيفتها باختلاف نوع الكائن الحي، ووظيفته التي يقوم بها، فتحتوي الخلايا على أجزاء كثيرة ومتعددة، إذ يقوم كل من هذه الأجزاء بوظيفته للتكامل سوية وتقوم الخلية بوظيفتها على أكمل وجه، بإعطاء الجسم هيكلاً ودعامة وتوفير النمو والتطور للكائنات الحية، إضافة لدورها بأنها المكان الذي تحدث فيه عمليات الأيض لإنتاج الطاقة التي يحتاجها الجسم للقيام بالوظائف الحيوية المختلفة.
