التراكيب الخلوية والعضيات
8-1 التراكيب الخلوية والعضيات
Cellular structures and organelles
الأهداف
- تستنتج أن الخلايا جميعها تشترك في صفات أساسية.
- تصف تركيب الغشاء البلازمي ووظيفته.
- تقارن بين تراكيب الخلايا الحقيقية النواة ووظائفها.
- تقارن بين الخلايا النباتية والخلايا الحيوانية.
مراجعة المفردات
التنظيم: التركيب المنتظم للخلايا في المخلوق الحي.
المفردات الجديدة
- الغشاء البلازمي.
- النفاذية الاختيارية.
- طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة.
- البروتين الناقل.
- النموذج الفسيفسائي السائل.
- السيتوبلازم.
- الهيكل الخلوي.
- النواة.
- العضية.
- الرايبوسومات.
- الشبكة الإندوبلازمية.
- جهاز جولجي.
- الفجوات.
- الأجسام المحللة.
- المريكزات.
- الميتوكندريا.
- البلاستيدات الخضراء.
- الجدار الخلوي.
- الأهداب.
- السوط.
الفكرة الرئيسية
يساعد الغشاء البلازمي على المحافظة على الاتزان الداخلي للخلية، كما تسمح العضيات الموجودة في الخلايا الحقيقية النواة بالقيام بوظائف متخصصة داخل الخلية.
الربط مع الحياة
عندما تدخل إلى مدرستك تمر عبر بوابة متصلة بسور يحيط بالمدرسة. يمنع هذا السور غير المعنيين من دخول المدرسة، في حين يسمح بدخول الطلاب والعاملين والآباء. ولكل من الخلية البدائية النواة والحقيقية النواة تركيب يحافظ على البيئة الداخلية لها.
وفي مدرستك يقوم المعلمون بتدريس كل بحسب تخصصه، مما يؤدي في النهاية إلى كيان تربوي متكامل يؤدي وظيفة واحدة هي التعليم. وكذلك تؤدي تراكيب الخلايا الحقيقية النواة مهام معينة كأعضاء المدرسة تمامًا.
الأنواع الأساسية للخلايا
Basic Types of Cells
تعد الخلايا الوحدات الأساسية للمخلوقات الحية جميعها. وتوجد بأشكال وحجوم مختلفة. كما تختلف بناءً على الوظيفة التي تؤديها في المخلوقات الحية.
تشترك جميع الخلايا في صفة شكلية هي الغشاء البلازمي plasma membrane في الشكل 8-1؛ فهو حاجز خاص يساعد على ضبط ما يدخل إلى الخلية وما يخرج منها.
وللخلايا جميعها عدد من الوظائف المشتركة؛ فمثلًا تحوي جميع الخلايا مادة وراثية تعطي معلومات وتعليمات للخلية لإنتاج مواد تحتاج إليها. كما تحلل الخلايا الجزيئات لإنتاج الطاقة اللازمة لعمليات الأيض.
وقد قسم العلماء الخلايا إلى مجموعتين، هما:
- الخلايا البدائية النواة Prokaryotic cells.
- الخلايا الحقيقية النواة Eukaryotic cells.
يبين الشكل 8-1 صورة بالمجهر الإلكتروني النافذ لهذه الخلايا. وعادة ما تكون الخلايا الحقيقية النواة أكبر من الخلايا البدائية النواة، بل قد يزيد حجمها عليها مئة مرة.
الشكل 8-1
حجم الخلية البدائية النواة على اليسار أصغر وأقل تعقيدًا من الخلية الحقيقية النواة عن اليمين. تم تكبير الخلية البدائية النواة لغرض المقارنة.
- خلية حقيقية النواة.
- خلية بدائية النواة.
ماذا قرأت؟
قارن بين أحجام الخلايا البدائية النواة والحقيقية النواة.
قارن بين أنواع الخلايا في الشكل 8-1، ستلاحظ أن هناك اختلافات بينهما في تراكيبهما الداخلية؛ ولذلك وضعها العلماء في مجموعتين مختلفتين.
فكلتاهما تحوي غشاء بلازميًا، إلا أن إحداهما تحوي تراكيب داخلية مميزة تسمى عضيات organelles، وهي تراكيب خاصة تقوم بوظائف محددة.
الخلايا الحقيقية النواة لها نواة وعضيات أخرى محاطة بأغشية؛ أما النواة فهي عضية مركزية مميزة تحوي المادة الوراثية على شكل DNA.
تسمح العضيات للخلية بالقيام بوظائفها في أجزاء مختلفة من الخلية في الوقت نفسه. وتتكون معظم المخلوقات الحية من الخلايا الحقيقية النواة. كما أن بعض المخلوقات الحية الوحيدة الخلية، ومنها بعض الطلائعيات كالطحالب والفطريات كالخميرة، من المخلوقات حقيقية النواة.
أما الخلايا البدائية النواة فهي خلايا ليس لها نواة أو عضيات محاطة بغشاء. ومعظم المخلوقات الحية الوحيدة الخلية، ومنها البكتيريا، خلايا بدائية النواة؛ لذا سميت الخلايا البدائية النواة.
وظيفة الغشاء البلازمي
Function of the Plasma Membrane
درست سابقًا أن عملية المحافظة على اتزان البيئة الداخلية للمخلوقات الحية تسمى الاتزان الداخلي، وهي ضرورية لبقاء الخلية.
ويعد الغشاء البلازمي أحد التراكيب المسؤولة أساسًا عن الاتزان الداخلي؛ فهو حاجز فاصل رقيق مرن بين الخلية وبيئتها، يسمح بمرور المواد المغذية إلى الخلية، وخروج الفضلات والمواد الأخرى.
تحوي جميع الخلايا البدائية والحقيقية النواة غشاءً بلازميًا يفصلها عن البيئة السائلة التي توجد فيها.
تعد خاصية النفاذية الاختيارية selective permeability إحدى الصفات المهمة للغشاء البلازمي؛ إذ يسمح الغشاء البلازمي بمرور بعض المواد إلى الخلية، ويمنع مرور أخرى.
اعتبر أن شبكة الصيد تمثل النفاذية الاختيارية؛ فالشبكة المبينة في الشكل 8-2 تسمح للماء والمواد الأخرى بالمرور، ولكنها لا تسمح بمرور السمك من خلالها.
وبناءً على حجم الثقوب في الشبكة، فقد تمر بعض أنواع الأسماك من الثقوب، في حين لا تمر أنواع أخرى. ويوضح المخطط في الشكل 8-2 النفاذية الاختيارية للغشاء البلازمي، كما تبين الأسهم المواد التي تمر من الخلية وإليها عبر الغشاء البلازمي.
ويحدد تركيب الغشاء البلازمي السيطرة على كمية المواد التي تدخل إلى الخلية أو تخرج منها، ومتى تدخل أو تخرج، وطريقة انتقالها.
الشكل 8-2
يمين: تحجز شبكة الصيد السمك، وتسمح بمرور الماء وما فيه من سائر المواد.
يسار: يحدد الغشاء البلازمي بصورة مشابهة لشبكة صيد السمك المواد التي تدخل إلى الخلية أو تخرج منها.
ماذا قرأت؟
وضح المقصود بالنفاذية الاختيارية.
تركيب الغشاء البلازمي
Structure of Plasma Membrane
معظم الجزيئات في الغشاء البلازمي دهون. والدهون جزيئات مكونة من الجليسرول وثلاثة أحماض دهنية.
فإذا حل مكان أحد الأحماض الدهنية مجموعة فوسفات تتكون الدهون، الليبيدات، المفسفرة.
والدهون المفسفرة جزيئات تكونت من سلسلة أساسية من الجليسرول وسلسلتين من الأحماض الدهنية ومجموعة فوسفات.
الشكل 8-3
تبدو الطبقة المزدوجة من الدهون المفسفرة كالشطيرة؛ مع بقاء الرأس القطبي المحب للماء في اتجاه الخارج، والذيل غير القطبي الكاره للماء نحو الداخل.
استنتج: كيف تعبر المواد الكارهة للماء الغشاء البلازمي؟
طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة
The phospholipid bilayer
تلاحظ في الشكل 8-3 أن كل طبقة دهون مفسفرة رسمت على شكل رأس له ذيلان؛ حيث تكون مجموعة الفوسفات رأسًا قطبيًا في كل طبقة من الدهون المفسفرة. وينجذب الرأس القطبي إلى الماء؛ لأن الماء قطبي أيضًا.
أما ذيلا الأحماض الدهنية فهما غير قطبيين ويتنافران مع الماء.
تكون الدهون المفسفرة ما يشبه الشطيرة؛ حيث تكون فيها ذيول الأحماض الدهنية الجزء الداخلي الأوسط من الغشاء البلازمي، في حين تكون رؤوس الدهون المفسفرة مواجهة للبيئة السائلة داخل الخلية وخارجها، الشكل 8-3.
ويعد التركيب المزدوج مهمًا في تكوين الغشاء البلازمي وأدائه لوظيفته. تترتب الدهون المفسفرة بحيث تجعل الرؤوس القطبية هي الأقرب إلى جزيئات الماء، والذيول غير القطبية هي الأبعد عنها.
وعندما تتجمع جزيئات الدهون المفسفرة معًا بهذا النمط فإنها تشكل حاجزًا سطحه قطبي وأوسطه غير قطبي. ولذلك لا تمر المواد الذائبة في الماء بسهولة عبر الغشاء البلازمي.
المفردات
الاستعمال العلمي مقابل الاستعمال الشائع
Polar القطبي
الاستخدام العلمي: التوزيع غير المتساوي للشحنات.
يجذب الطرف الموجب للجزيء القطبي الطرف السالب لجزيء قطبي آخر.
الاستخدام العام: مرتبط جغرافيًا بالمنطقة القطبية.
يبلغ سمك الغطاء الجليدي القطبي في بعض المناطق 1.61 km تقريبًا.
مكونات الغشاء البلازمي الأخرى
Other components of plasma membrane
يوجد على السطح الخارجي للغشاء البلازمي بروتينات تسمى المستقبلات، ترسل إشارات إلى داخل الخلية. كما تقوم بروتينات الغشاء البلازمي الموجودة على السطح الداخلي له بربطه مع تراكيب الدعم الخلوية الداخلية، مما يعطي الخلية شكلًا مميزًا.
كما تخترق بروتينات أخرى الغشاء كله فتكون قنوات تدخل من خلالها بعض المواد إلى الخلية أو تخرج منها.
وتنقل البروتينات الناقلة transport proteins المواد التي تحتاج إليها الخلية أو الفضلات عبر الغشاء البلازمي.
ومن المواد التي تنتقل عبر طبقة الدهون المفسفرة في الغشاء البلازمي الكولسترول والبروتينات والكربوهيدرات. فتلاحظ أن البروتينات تسهم في خاصية النفاذية الاختيارية للغشاء البلازمي.
ماذا قرأت؟
صف فوائد التركيب الطبقي المزدوج للغشاء البلازمي.
حدد موقع جزيئات الكولسترول في الشكل 8-3. يتنافر الماء والكولسترول غير القطبي، ولهذا نجد الكولسترول بين الدهون المفسفرة.
يساعد الكولسترول على منع التصاق ذيول الأحماض الدهنية في طبقة الدهون المفسفرة بعضها مع بعض، مما يسهم في سيولة الغشاء البلازمي.
وعلى الرغم من التوصية بعدم تناول المواد الغنية بالكولسترول بكثرة، إلا أن الكولسترول يؤدي دورًا مهمًا في تركيب الغشاء البلازمي، ويعد مكونًا مهمًا أيضًا في الحفاظ على الاتزان الداخلي للخلية.
وهناك مواد أخرى في الغشاء البلازمي، ومنها الكربوهيدرات المرتبطة مع البروتينات لتحدد خصائص الخلية، وتساعدها على معرفة الإشارات الكيميائية.
تساعد الكربوهيدرات الموجودة على الغشاء البلازمي الخلايا المقاومة للمرض على تمييز الخلية الضارة وتهاجمها.
تكون الدهون المفسفرة المزدوجة "بحرًا" تعوم فيه الجزيئات. ومفهوم البحر هذا هو أساس النموذج الفسيفسائي السائل fluid mosaic model في الغشاء البلازمي.
وتتحرك الدهون المفسفرة بحرية داخل الغشاء البلازمي. وفي الوقت نفسه، تتحرك مكونات أخرى، ومنها البروتينات، خلال الدهون المفسفرة.
وبسبب وجود مواد مختلفة في الغشاء البلازمي يتكون نمط فسيفسائي على سطح الخلية، الشكل 8-4.
كما أن مكونات الغشاء البلازمي في حركة دائمة وثابتة، وينزلق بعضها فوق بعض.
الشكل 8-4
يشير النموذج الفسيفسائي السائل إلى غشاء بلازمي قادر على نقل المواد.
مختبر تحليل البيانات 8-1
بناءً على بيانات حقيقية
تفسير الشكل
كيف تسهم قنوات البروتين في موت الخلايا العصبية بعد السكتة الدماغية؟
يؤدي التدفق الكبير لحمض الجلوتاميت إلى تدمير مضخة الكالسيوم. ويؤثر هذا في حركة الكالسيوم داخل الخلية العصبية وخارجها. وعندما تحتوي الخلايا على فائض من الكالسيوم يحدث خلل في الاتزان الداخلي.
التفكير الناقد
- فسر كيف يدمر تدفق حمض الجلوتاميت مضخة الكالسيوم؟
- توقع ماذا يحدث إذا انخفضت مستويات الكالسيوم في خلية عصبية خلال السكتة الدماغية؟
أخذت البيانات في هذا المختبر من:
Choi, D-W. 2005. Neurodegeneration: cellular defence destroyed. Nature 433: 696-699.
السيتوبلازم والهيكل الخلوي
Cytoplasm and Cytoskeleton
تعرفت جزء الخلية الذي يعمل حاجزًا بين بيئة الخلية الداخلية والخارجية. فالبيئة داخل الخلية شبه سائلة وتسمى السيتوبلازم cytoplasm.
اكتشف علماء الأحياء أن العضيات لا تسبح في الخلية، ولكن تدعمها تراكيب داخل السيتوبلازم، كما في الشكل 8-5.
الهيكل الخلوي cytoskeleton شبكة مكونة من خيوط بروتينية طويلة تدعم الخلية وتعطيها شكلها، وتثبت العضيات داخل الخلايا.
كما يساعد الهيكل الخلوي على حركة الخلية وأنشطتها الأخرى.
الشكل 8-5
يتكون الهيكل الخلوي من الأنيبيبات الدقيقة والخيوط الدقيقة.
الخلايا
Cells
الشكل 8-6
قارن بين تراكيب الخلية الحيوانية والخلية النباتية والخلية البدائية النواة.
A: خلية حيوانية
تحتوي الخلية الحيوانية على:
- غشاء بلازمي.
- سيتوبلازم.
- نواة.
- نوية.
- غلاف نووي.
- شبكة إندوبلازمية.
- رايبوسومات.
- جهاز جولجي.
- ميتوكندريا.
- أجسام محللة.
- مريكزات.
- هيكل خلوي.
B: خلية نباتية
تحتوي الخلية النباتية على:
- جدار خلوي.
- غشاء بلازمي.
- فجوة مركزية.
- بلاستيدات خضراء.
- نواة.
- نوية.
- ميتوكندريا.
- شبكة إندوبلازمية.
- رايبوسومات.
- جهاز جولجي.
C: خلية بدائية النواة
تحتوي الخلية البدائية النواة على:
- DNA.
- غشاء بلازمي.
- جدار خلوي.
- محفظة.
- سيتوبلازم.
- رايبوسومات.
- أهداب.
- سوط.
كما لا توجد عضيات محاطة بغشاء في الخلايا البدائية النواة.
يتكون الهيكل الخلوي من تراكيب ثانوية تسمى الأنيبيبات الدقيقة والخيوط الدقيقة.
والأنيبيبات الدقيقة تراكيب أسطوانية طويلة مجوفة من البروتين، تكون هيكلًا صلبًا للخلية، وتساعد على حركة المواد داخل الخلية.
أما الخيوط الدقيقة فهي خيوط بروتينية رفيعة تساعد على إعطاء الخلية شكلها، وتمكن الخلية كاملة أو أجزاء منها من الحركة.
المفردات
أصل الكلمة
Cytoplasm السيتوبلازم
من كلمة cyto، وتعني الخلية، وكلمة plasma، وتعني الشكل.
تراكيب الخلية
Cell Structures
تحتوي الخلايا الحقيقية النواة على تراكيب داخلية متخصصة تسمى العضيات. تؤدي العضيات وظائف محددة داخل الخلية، كما تؤدي الأعضاء وظائف محددة داخل جسم المخلوق الحي.
وتشبه العضيات أقسامًا متخصصة داخل مصنع، فكل قسم يؤدي وظيفة معينة تساعد المصنع كله على العمل.
النواة
Nucleus
تحتاج الخلايا إلى شيء ينظم نشاطها. في الخلايا الحقيقية النواة تقوم النواة بهذه الوظيفة؛ إذ تعد النواة مركز التحكم في الخلية، وتحتوي على DNA الذي يخزن المعلومات الوراثية.
تحاط النواة بغشاء مزدوج يسمى الغلاف النووي، وينظم الغلاف النووي مرور المواد إلى النواة وخارجها.
وتوجد داخل الغلاف النووي ثقوب تسمى الثقوب النووية، تسمح بمرور بعض المواد بين النواة والسيتوبلازم.
وتحتوي النواة أيضًا على النوية، وهي تركيب داخل النواة يساعد على بناء الرايبوسومات.
الشكل 8-7
يبين الشكل نواة خلية حقيقية النواة وتراكيبها، ومنها الغلاف النووي والنوية والمادة الوراثية.
ماذا قرأت؟
ما دور النواة في الخلية؟
الرايبوسومات
Ribosomes
تصنع الرايبوسومات البروتين. وتعد الرايبوسومات مواقع بناء البروتين في الخلية.
وتوجد الرايبوسومات حرة في السيتوبلازم، أو مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية. وتتكون الرايبوسومات من البروتين و RNA.
تعمل الرايبوسومات على ربط الأحماض الأمينية معًا لتكوين البروتينات اللازمة للخلية.
الشبكة الإندوبلازمية
Endoplasmic reticulum
الشبكة الإندوبلازمية تركيب غشائي كثير الطيات، ينتشر في السيتوبلازم، ويساعد على نقل المواد داخل الخلية.
وتوجد الشبكة الإندوبلازمية على صورتين:
- الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.
- الشبكة الإندوبلازمية الملساء.
تظهر الشبكة الإندوبلازمية الخشنة خشنة لوجود الرايبوسومات على سطحها. وتؤدي دورًا في بناء البروتين ونقله.
أما الشبكة الإندوبلازمية الملساء فلا توجد على سطحها رايبوسومات، وتساعد على بناء الدهون، وإزالة السموم، ومعالجة بعض المواد داخل الخلية.
الشكل 8-8
توجد الرايبوسومات على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، أما الشبكة الإندوبلازمية الملساء فلا توجد عليها رايبوسومات.
جهاز جولجي
Golgi apparatus
بعد تصنيع التلفاز في مصانع الأجهزة الكهربائية توضع كل قطعة مع ملحقاتها في صندوق ثم تشحن، ويقوم جهاز جولجي بعمل مشابه.
فبعد بناء بعض البروتينات بواسطة الرايبوسومات على سطح الشبكة الإندوبلازمية، تصل إلى جهاز جولجي.
وجهاز جولجي مكون من مجموعة من الأغشية المتراصة، تعدل البروتينات وترتبها وتغلفها داخل أكياس تسمى الحويصلات، ثم تنفصل الحويصلات عن جهاز جولجي، ثم تلتحم الحويصلات بالغشاء البلازمي لتحرر البروتينات إلى بيئة الخلية الخارجية.
الشكل 8-9
مجموعة من الأغشية التي تكون جهاز جولجي.
مختبر تحليل البيانات 8-2
بناءً على بيانات حقيقية
فسر البيانات
انتقال الحويصلات من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز جولجي
تصنع الرايبوسومات بعض البروتينات على سطح الشبكة الإندوبلازمية ER، وتغلف هذه البروتينات بحويصلات تنقلها بعد ذلك إلى جهاز جولجي لتعديلها.
ويدرس العلماء حاليًا الجزيئات التي تدخل في عملية التحام هذه الحويصلات الإندوبلازمية بجهاز جولجي.
التفكير الناقد
- فسر المخطط: سم مركبين موجودين على جهاز جولجي. ما دور كل منهما في عملية التحام الحويصلات الإندوبلازمية؟
- كون فرضية تفسر فيها انتقال الحويصلات الإندوبلازمية بناءً على ما قرأته عن السيتوبلازم والهيكل الخلوي.
أخذت البيانات في هذا المختبر من:
Brittle, E. E., and Waters, M. G. 2000. ER-to-Golgi traffic: this bud's for you. Science 288: 405-406.
الفجوات
Vacuoles
يوجد في الخلية حويصلات محاطة بغشاء، تسمى الفجوات، تقوم بتخزين المواد بصورة مؤقتة في السيتوبلازم.
والفجوة، كالموجودة في خلية النبات، كيس يستخدم في تخزين الغذاء والإنزيمات والمواد الأخرى التي تحتاج إليها الخلية، الشكل 8-10.
وتخزن بعض الفجوات الفضلات. ومن المثير للاهتمام أن الخلية الحيوانية عادة لا تحوي فجوات، وإذا حدث ذلك فإن الفجوات تكون أصغر كثيرًا مما هي عليه في الخلية النباتية.
الشكل 8-10
تحوي خلايا النبات فجوة كبيرة ممتلئة بالسائل تساعد على تخزين المواد المختلفة.
الأجسام المحللة، الليسوسومات
Lysosomes
يوجد في الخلية الحيوانية حويصلات تحوي مواد تهضم أو تحلل العضيات وجزيئات المواد المغذية الزائدة، تسمى الأجسام المحللة، الشكل 8-11.
تهضم الأجسام المحللة أيضًا البكتيريا والفيروسات التي تدخل الخلية.
ويمنع الغشاء المحيط بالأجسام المحللة الإنزيمات الهاضمة داخلها من تحليل الخلية.
وقد تلتحم الأجسام المحللة مع الفجوات، ثم تطرح إنزيماتها في هذه الفجوات لتهضم الفضلات داخلها.
الشكل 8-11
تحوي الأجسام المحللة إنزيمات هاضمة تحلل الفضلات في الفجوات.
المريكزات
Centrioles
يتكون المريكز من مجموعة من الأنيبيبات الدقيقة، كما في الشكل 8-12، تعمل في أثناء انقسام الخلية.
وتوجد المريكزات في سيتوبلازم الخلايا الحيوانية ومعظم الطلائعيات، وهي قريبة من النواة.
الشكل 8-12
تتكون المريكزات من الأنيبيبات الدقيقة وتؤدي دورًا مهمًا في أثناء انقسام الخلية.
الميتوكندريا
Mitochondria
تحتوي الخلايا على عضيات تنتج الطاقة تسمى الميتوكندريا، وهي تحول جزيئات المواد المغذية، وخصوصًا السكريات، إلى طاقة قابلة للاستخدام.
ويبين الشكل 8-13 أن للميتوكندريون، مفرد ميتوكندريا، غشاءً خارجيًا وغشاءً داخليًا كثير الطيات والانثناءات ليزودا الميتوكندريون بمساحة سطح كبيرة تساعده على تكسير الروابط بين جزيئات السكر.
وتخزن الطاقة الناتجة ضمن روابط جزيئات أخرى لتستخدمها الخلية في العمليات التي تحتاج إلى طاقة.
ولهذا السبب، غالبًا ما تسمى الميتوكندريا "مصانع الطاقة" في الخلايا.
الشكل 8-13
تنتج الميتوكندريا الطاقة وتجعلها متوافرة للخلية.
صف: تركيب الغشاء في الميتوكندريون.
البلاستيدات الخضراء
Chloroplasts
للخلايا النباتية طريقتها الخاصة في استخدام الطاقة الشمسية. فبالإضافة إلى الميتوكندريا تحوي خلايا النباتات وبعض الخلايا الأخرى الحقيقية النواة على البلاستيدات الخضراء chloroplasts، وهي عضيات تمتص الطاقة الضوئية وتحولها إلى طاقة كيميائية بواسطة عملية البناء الضوئي.
تفحص الشكل 8-14؛ تلاحظ وجود حجرات صغيرة وعديدة على شكل أقراص تسمى الثايلاكويدات داخل الغشاء الداخلي، حيث يتم امتصاص الطاقة الشمسية وتجميعها في الثايلاكويدات بواسطة صبغة الكلوروفيل التي تعطي الأوراق والسيقان اللون الأخضر.
وقد تؤدي البلاستيدات الخضراء في النبات عدة وظائف، ومنها التخزين؛ إذ يخزن بعض البلاستيدات النشا والدهون.
كما يحوي بعضها الآخر، ومنها البلاستيدات الملونة، أصباغًا حمراء أو برتقالية أو صفراء تمتص أطوالًا موجية مختلفة من الضوء، وتعطي الألوان المميزة لتراكيب النبات ومنها الأزهار والأوراق.
الشكل 8-14
تمتص البلاستيدات الخضراء في النبات الطاقة الضوئية وتحولها إلى طاقة كيميائية.
الجدار الخلوي
Cell wall
تركيب آخر يوجد في الخلايا النباتية، الشكل 8-15، وهو الجدار الخلوي cell wall.
والجدار الخلوي شبكة من الألياف السميكة الصلبة تحيط بالغشاء البلازمي من الخارج لتحمي الخلية وتوفر لها الدعامة.
ويساعد الجدار الخلوي الصلب النباتات على الوصول إلى ارتفاعات مختلفة، تتراوح بين أنصال الحشائش وغابات الشجر الأحمر.
كما تتكون الجدران الخلوية في النباتات من كربوهيدرات معقدة تسمى السيليلوز، الذي يعطي الجدار خاصية الصلابة.
الشكل 8-15
يبين الشكل خلايا نباتية وجدرانها الخلوية.
الأهداب والأسواط
Cilia and flagella
يغطي سطوح بعض الخلايا الحقيقية النواة تراكيب خاصة تسمى الأهداب والأسواط، تمتد خارج الغشاء البلازمي.
وكما في الشكل 8-16، الأهداب cilia زوائد قصيرة كثيرة العدد تشبه الشعر، وحركتها تشبه حركة المجاديف في القارب.
أما السوط flagellum فهو أطول من الأهداب وأقل عددًا.
وتتكون الأهداب والأسواط من الأنيبيبات الدقيقة، التي تترتب في صورة محيط دائرة؛ أي أن تسع مجموعات مزدوجة من الأنيبيبات تحيط بأنيبيبين منفردين في المركز، ويعرف هذا النمط التركيبي بالنمط 9+2.
وعادة ما يكون للخلية سوط أو اثنان فقط.
وتحوي الهديبات Pili والأسواط في الخلايا البدائية النواة سيتوبلازمًا محاطًا بغشاء بلازمي، ويتكون كل منها من وحدات من البروتين.
وعلى الرغم من أن الأهداب والأسواط تستخدم في حركة الخلية، إلا أن الأهداب توجد أيضًا في خلايا ثابتة وغير متحركة، ومنها الخلايا المبطنة للجهاز التنفسي في الإنسان، والتي تغطيها الأهداب، الشكل 8-16.
الشكل 8-16
التراكيب الشعرية القصيرة في الصورة هي الأهداب، والتراكيب التي تشبه الذيل هي الأسواط.
توقع: أين تجد الأهداب في أجسام الحيوانات؟
الجدول 8-1
خلاصة تراكيب الخلية
| تركيب الخلية | مثال | الوظيفة | موقعه |
| ---------------------------- | ---- | ------------------------------------------------------------------------------------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------- |
| الجدار الخلوي | — | حاجز غير مرن يعطي الدعامة والحماية للخلية. | الخلايا النباتية وبعض الخلايا بدائية النوى، وأيضًا في الطلائعيات الشبيهة بالنباتات. |
| المريكزات | — | تظهر على شكل أزواج تؤدي دورًا في انقسام الخلية. | الخلايا الحيوانية ومعظم خلايا الطلائعيات. |
| البلاستيدات الخضراء | — | عضيات لها غشاء مزدوج وثايلاكويدات موجودة في الغشاء، بها صبغة الكلوروفيل، ويتم فيها البناء الضوئي. | الخلايا النباتية. |
| الأهداب | — | امتدادات من سطح الخلية تسهم في الحركة والتغذي، وسحب المواد نحو سطح الخلية. | بعض الخلايا الحيوانية وبعض الخلايا الحقيقية النوى. |
| الهيكل الخلوي | — | شبكة في الخلية توجد خلال السيتوبلازم. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الشبكة الإندوبلازمية | — | غشاء كثير الطيات يساعد على بناء البروتين. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الأسواط | — | امتدادات تسهم في الحركة والتغذي. | بعض الخلايا الحيوانية وبعض الخلايا النباتية والخلايا البدائية النواة. |
| جهاز جولجي | — | تراكيب أنبوبية متراصة تقوم بتغليف البروتين وتعديله لنقله خارج الخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الأجسام المحللة، الليسوسومات | — | حويصلة تحتوي على إنزيمات هاضمة تحلل الفضلات الخلوية الزائدة. | بعض الخلايا الحيوانية. |
| الميتوكندريون | — | عضية محاطة بغشاء توفر الطاقة للخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| النواة | — | مركز السيطرة في الخلية وتحوي على تعليمات مشفرة لإنتاج البروتينات وانقسام الخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الغشاء البلازمي | — | غشاء مرن ينظم حركة مواد من الخلية وإليها. | جميع الخلايا الحقيقية النواة والخلايا البدائية النواة. |
| الرايبوسومات | — | توفر موقعًا لبناء البروتينات. | جميع الخلايا. |
| الفجوات | — | حويصلة محاطة بغشاء لتخزين مؤقت للمواد. | الخلايا النباتية وبعض الخلايا الأخرى. |
العضيات عندما تعمل
Organelles at Work
في ضوء الفهم الأساسي للتراكيب الموجودة في الخلية يصبح فهم كيفية عمل هذه التراكيب معًا، وكيفية قيامها بوظيفتها الخلوية أسهل.
فلو أخذنا مثلًا بناء البروتين، فإنه يبدأ في النواة بحسب المعلومات التي يحويها DNA، حيث يتم نسخ هذه المعلومات الوراثية ونقلها إلى جزيء وراثي آخر يسمى الحمض النووي الرايبوزي RNA.
ينتقل RNA وكذلك الرايبوسومات التي تنتج في النوية، من خلال ثقوب في الغلاف النووي إلى السيتوبلازم.
وتسهم كل من الرايبوسومات و RNA في إنتاج البروتينات. ولكل بروتين يتكون على سطح الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وظيفة محددة؛ فربما يكون جزءًا من الغشاء البلازمي، أو بروتينًا يفرز إلى خارج الخلية، أو ينقل إلى عضيات أخرى.
وتعمل الرايبوسومات الأخرى الحرة في السيتوبلازم على بناء البروتينات أيضًا.
تنتقل معظم البروتينات التي تصنع على سطح الشبكة الإندوبلازمية الخشنة إلى جهاز جولجي؛ حيث تغلف البروتينات في حويصلات لنقلها إلى العضيات الأخرى أو إلى خارج الخلية.
وتستخدم العضيات الأخرى البروتينات للقيام بالعمليات الخلوية. فمثلًا تستخدم الأجسام المحللة، الليسوسومات، البروتينات، وخصوصًا الإنزيمات، لتهضم الغذاء والفضلات.
وتستخدم الميتوكندريا الإنزيمات لإنتاج الطاقة اللازمة للخلية.
مهن مرتبطة مع علم الأحياء
اختصاصي التواصل العلمي
Science Communications Specialist
يوظف الكثير من المنظمات في مجال العلوم أشخاصًا يختصون بالكتابة والتواصل العلمي. ويعملون على إعداد الأخبار والتقارير والإعلانات والكتيبات والبريد الموجه.
التقويم 8-1
الخلاصة
- هناك نوعان رئيسان من الخلايا، هما: الخلايا البدائية النواة والخلايا الحقيقية النواة.
- تشترك الخلايا جميعها في الغشاء البلازمي والمادة الوراثية.
- يساعد الغشاء البلازمي الخلية على المحافظة على الاتزان الداخلي.
- يتكون الغشاء البلازمي من طبقة مزدوجة من الدهون المفسفرة وبروتينات وكولسترول وكربوهيدرات.
- يصف النموذج الفسيفسائي السائل تركيب الغشاء البلازمي.
- تحتوي الخلايا الحقيقية النواة على عضيات محاطة بغشاء.
- تؤدي العضيات وظائف متخصصة داخل الخلية.
- تختلف الخلايا النباتية عن الحيوانية بوجود الجدار الخلوي والبلاستيدات الخضراء والفجوة المركزية الكبيرة.
فهم الأفكار الرئيسة
- الفكرة الرئيسة: صف كيف يساعد الغشاء البلازمي على الحفاظ على الاتزان الداخلي للخلية؟
- ميز بين الغشاء البلازمي والعضيات.
- وضح كيف يبقى داخل الخلية منفصلًا عن خارجها؟
- ارسم مخططًا للغشاء البلازمي، وحدد عليه الأجزاء.
- صف جزيئات الغشاء البلازمي التي تشكل التركيب الأساسي، وتسهم في تمييز الخلايا.
- حدد دور النواة في الخلية الحقيقية النواة.
- لخص دور الشبكة الإندوبلازمية.
- استنتج لماذا لا يعد بعض العلماء الرايبوسومات عضيات؟
التفكير الناقد
- صف كيف تحدد ما إذا كانت خلايا مخلوق حي اكتشف حديثًا بدائية أم حقيقية النواة؟
- فسر أهمية وجود كميات كبيرة من الكولسترول على الغشاء البلازمي بدلًا من وجوده داخله؟
- كوّن فرضية توضح كيف تعمل الأجسام المحللة على تحويل اليرقة إلى فراشة.
- الكتابة في علم الأحياء: بناءً على ما تعرفه عن مصطلح "فسيفسائي"، اكتب فقرة تصف فيها تركيبًا حيويًا فسيفسائيًا.
- رتب التراكيب والعضيات في الجدول 8-1 في قائمة تعتمد على نوع الخلية، ثم ارسم خريطة مفاهيمية توضح هذا التنظيم.
جاري تحضير الدرس المعاد صياغته وبناء الأنماط
نحافظ على المعنى العلمي ونربط كل فقرة بنواتجها ومفاهيمها.
إعادة إنتاج الدرس حسب نمط التعلم
طلب واحد ينتج المسارات البصري والسمعي والحركي والقرائي معًا، بصياغة تراعي سياق المناهج السعودية.
اختر نمط التعلم
تُنتج الأنماط الأربعة دفعة واحدة، ثم تُستدعى الحزمة المحفوظة في الزيارات التالية.