درس التراكيب الخلويه والعضيات.

درس التراكيب الخلويه والعضيات.

اسم الصورة: الخلية البدائية النواة والخلية الحقيقية النواة

التراكيب الخلوية والعضيات
Cellular structures and organelles

الفكرة الرئيسة 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 والخلية الحقيقية النواة تركيب يحافظ على بيئتها الداخلية لها. وفي مدرستك يقوم المعلمون بتدريس المواد، 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.

الأهداف
تصف آلية عمل الغشاء البلازمي.
تحدد تركيب أجزاء خلية حقيقية النواة ووظيفتها.
تقارن بين تراكيب الخلايا النباتية والحيوانية.

مراجعة المفردات
التنظيم: التركيب المنتظم للخلايا في المخلوق الحي.

المفردات الجديدة
الغشاء البلازمي
العضيات
النفاذية الاختيارية
طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة
البروتين الناقل
النموذج الفسيفسائي السائل
الهيكل الخلوي
البلاستيدات الخضراء
الجدار الخلوي
الهدب
السوط

Basic Types of Cells
الأنواع الأساسية للخلايا

تعد الخلايا الوحدات الأساسية للمخلوقات الحية جميعها. وتوجد بأشكال وحجوم مختلفة. كما تختلف بناء على الوظيفة التي تؤديها في المخلوق الحي. فجميع الخلايا تشترك في صفة تشكيلها في الغشاء البلازمي، والغشاء البلازمي plasmamembrane كما في الشكل 4-1، هو حاجز خاص يساعد على ضبط ما يدخل إلى الخلية وما يخرج منها. وللخلايا عادة عدد من الوظائف المشتركة، فمثلا تحتوي جميع الخلايا مكونات تؤديها وتعطي معلومات وتعليمات للخلايا لإنتاج ما تحتاج إليها.

الشكل 4-1 حجم الخلية البدائية النواة على اليسار أصغر وأقل تعقيدًا من الخلية الحقيقية النواة عن اليمين. تم تكبير الخلية البدائية النواة لعرض المقارنة.

صورة ملتقطة بالمجهر الإلكتروني الماسح، التكبير 15,000 x
غشاء بلازمي
خلية بدائية النواة
صورة ملونة بالمجهر الإلكتروني النافذ، التكبير غير معروف
خلية حقيقية النواة

كما تحلل الخلايا الجزيئات لإنتاج الطاقة اللازمة للعمليات الأيضية. وقد قسم العلماء الخلايا إلى مجموعتين، هما: الخلايا البدائية النواة Prokaryotic cells، والخلايا الحقيقية النواة Eukaryotic cells. يبين الشكل 4-1 صورة بالمجهر الإلكتروني النافذ لخلية نباتية. وعادة ما تكون الخلايا الحقيقية النواة أكبر من الخلايا البدائية النواة، بل قد يزيد حجمها عليها مئة مرة.

ماذا قرأت؟ قارن بين أحجام الخلايا البدائية النواة والحقيقية النواة.

قارن بين أنواع الخلايا في الشكل 4-1. ستلاحظ أن هناك اختلافات بينهما في تراكيبهما الداخلية؛ ولذلك وضعها العلماء في مجموعتين مختلفتين، فكلتاهما تحوي غشاء بلازميًّا، إلا أن إحداهما تحتوي تراكيب داخلية مميزة تسمى العضيات organelles، وهي تراكيب خاصة تقوم بوظائف محددة.

تحتوي الخلايا الحقيقية النواة نواة وعضيات أخرى محاطة بأغشية، أما النواة فهي عضية مركزية مميزة تحتوي المادة الوراثية على شكل DNA. تسمح العضيات للخلية بالقيام بوظائفها في أجزاء مختلفة من الخلية في الوقت نفسه. وتكون 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.

تجربة استهلالية
مراجعة بناء على ما قرأته عن الخلية، كيف تغير الآن من أسئلتك للتحليل؟

Function of the Plasma Membrane
وظيفة الغشاء البلازمي

درست سابقًا أن خاصية 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 الغذائية إلى الخلية، وخروج الفضلات والمواد الأخرى. يحتوي جميع الخلايا البدائية والحقيقية النواة غشاء بلازميًّا 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، فالسمكة المبينة في الشكل 4-2.

اسم الصورة: النفاذية الاختيارية وشبكة الصيد

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 4-2 النفاذية الاختيارية للغشاء البلازمي، كما تميز الأسماك 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.

ماذا قرأت؟ وضح المقصود بالنفاذية الاختيارية.

الشكل 4-2
يبين: تحجز شبكة الصيد السمك، وتسمح بمرور الماء، وما فيه من سائر المواد. تميز هذه النفاذية المادية من مصفاة شبكة صيد السمك ـ المواد التي تدخل إلى الخلية أو تخرج منها.

اسم الصورة: تركيب الغشاء البلازمي

Structure of Plasma Membrane
تركيب الغشاء البلازمي

الربط مع الكيمياء معظم الجزيئات في الغشاء البلازمي دهون. والدهون جزيئات كبيرة مكونة من الجليسرول وثلاثة أحماض دهنية. فإذا حل مكان أحد الأحماض الدهنية مجموعة فوسفات تتكون الدهون الليبيدات المفسفرة.

والدهون المفسفرة جزيئات تتكون من سلسلة أساسية من الجليسرول وسلسلتين من الأحماض الدهنية ومجموعة فوسفات. ويتكون الغشاء البلازمي من طبقتين من الدهون المفسفرة المزدوجة phospholipid bilayer، تترتب ذيلاً مقابل ذيل، كما في الشكل 4-3، وبطريقة تسمح بأن يبقى الغشاء البلازمي قائمًا في بيئة سائلة.

الشكل 4-3
تبدو الطبقة المزدوجة من الدهون المفسفرة كالشطيرة، مع بقاء الرأس القطبي المحب للماء في الخارج، والذيل غير القطبي الكاره للماء في نحو الداخل.
استنتج كيف تمر المواد الكارهة للماء الغشاء البلازمي؟

اسم الصورة: طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة

The phospholipid bilayer
طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة

تلاحظ في الشكل 4-3 أن كل طبقة دهون مفسفرة رسمت على شكل رأس له ذيلان؛ حيث تكون مجموعة الفوسفات رأسًا قطبيًّا في كل طبقة من الدهون المفسفرة. وينجذب الرأس القطبي إلى الماء؛ لأن الماء قطبي أيضًا. أما ذيلا الأحماض الدهنية فهما غير قطبيين وينفران من الماء.

تشكل جزيئات طبقتي 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 4-3. وبما أن تركيب المزدوج مهم، قد تكون الناس أحيانًا يؤدي وظائفه. ترتب الدهون المفسفرة بطريقة تجعل الرؤوس القطبية هي الأقرب إلى جزيئات الماء، والذيول غير القطبية في الأبعد عنها. وعندما تتجمع جزيئات الدهون المفسفرة معًا بهذا النمط فإنها تشكل حاجزًا سطحه قطبي والوسط غير قطبي. ولذلك لا تمر المواد الذائبة في الماء بسهولة عبر الغشاء البلازمي، لأن وسط الغشاء غير القطبي يعيقها. وهكذا يستطيع الغشاء البلازمي فصل بيئة الخلية الداخلية عن بيئتها الخارجية.

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 شكلاً مميزًا. كما تحتوي في وتساعد أخرى الغشاء كلية تكون قنوات تدخل من خلالها بعض المواد إلى الخلية أو تخرج منها. وتنقل البروتينات الناقلة transport proteins المواد التي تحتاج إليها الخلية والفضلات 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 تركيب الطبقة المزدوج للغشاء البلازمي.

حدد موقع جزيئات الكولسترول في الشكل 4-3. يتنافر الماء والكولسترول غير القطبي ولهذا نجد الكولسترول بين الدهون المفسفرة.

المفردات
الاستخدام العلمي مقابل الاستخدام الشائع
القطبي polar
الاستخدام العلمي: التوزيع غير المتساوي للشحنات.
يجذب الطرف الموجب لجزيء القطبي الطرف السالب بجزيء قطبي آخر.
الاستخدام العام: يرتبط جغرافيًّا بالمنطقة القطبية.
يبلغ سمك الغطاء الجليدي القطبي في بعض المناطق 1.6 km تقريبًا.

إرشادات دراسية
مناقشة اطلب من الطلاب العمل في مجموعات ثنائية، وأن يسأل بعضهم بعضًا أسئلة تتعلق بالغشاء البلازمي، ويتناقشوا معًا في إجاباتهم، على أن يأخذ كل منهم دوره في المناقشة وطرح الأسئلة.

يساعد الكولسترول على منع التصاق ذيول الأحماض الدهنية في طبقة الدهون المفسفرة المزدوجة بعضها مع بعض، مما يسهم في سيولة الغشاء البلازمي. وعلى الرغم من التوصية بعدم تناول المواد الغنية بالكولسترول بكثرة، إلا أن الكولسترول يؤدي دورًا مهمًّا في تركيب الغشاء البلازمي، ويعد مكوّنًا مهمًّا 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. فمثلاً تساعد الكربوهيدرات الموجودة على الغشاء البلازمي الخلايا المناعية لتتعرف على مميز الخلية الضارة وتهاجمها. تكون الدهون المفسفرة المزدوجة “بحرًا” تعوم فيه الجزيئات. ومفهوم البحر هذا أساس النموذج الفسيفسائي السائل fluid mosaic model في الغشاء البلازمي، وتتحرك الدهون المفسفرة باستمرارًا خلال الدهون المفسفرة. وفي الوقت نفسه تتحرك مكونات أخرى ـ ومنها البروتينات خلال الدهون المفسفرة. ويسمى وجود مواد مختلفة في الغشاء البلازمي يتكون نمط فسيفسائي على سطح الخلية الشكل 4-4. كما أن مكونات الغشاء البلازمي في حركة دائمة وثابتة، وينزلق بعضها فوق بعض.

اسم الصورة: النموذج الفسيفسائي السائل للغشاء البلازمي

الشكل 4-4
يشير النموذج الفسيفسائي السائل إلى غشاء بلازمي قادر على نقل المكونات من خلاله.

اسم الصورة: مختبر تحليل البيانات 4-1 قنوات البروتين في الخلايا العصبية

مختبر تحليل البيانات 4-1

بناء على بيانات حقيقية

فسر الشكل

كيف تسهم قنوات البروتين في موت الخلايا العصبية بعد السكتة الدماغية؟

تحدث السكتة الدماغية عندما تسد خثرة دم تدفق الدم المؤكسج إلى جزء من الدماغ. ولأن الخلايا العصبية التي تطلق حمض الجلوتاميت حساسة لنقص الأكسجين، تطلق كمية كبيرة من حمض الجلوتاميت عندما يقل مستوى الأكسجين. ويؤدي 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:

اسم الصورة: السيتوبلازم والهيكل الخلوي

Cytoplasm and Cytoskeleton
السيتوبلازم والهيكل الخلوي

تعرفت جزء الخلية الذي يعمل حاجزًا بين بيئة الخلية الداخلية والخارجية. فالبيئة داخل الخلية تشبه سائلة وتسمى السيتوبلازم. اكتشف علماء الأحياء أن العضيات لا تسبح في الخلية، ولكن تدعمها تراكيب داخل السيتوبلازم، كما في الشكل 4-5، والهيكل 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 4-5 يتكون الهيكل الخلوي من الأنيبيبات الدقيقة، والخيوط الدقيقة.

الغشاء البلازمي
الأنيبيبات الدقيقة
الخيوط الدقيقة
الهيكل الخلوي

اسم الصورة: مكونات الخلية الحيوانية والنباتية والبدائية النواة

Cells
الخلايا

الشكل 4-6 قارن بين مكونات خلية حيوانية وخلية نباتية وخلية بدائية النواة في الرسوم أدناه. توجد بعض العضيات في الخلايا النباتية فقط، وتوجد عضيات أخرى في الخلايا الحيوانية فقط. كما لا توجد عضيات محاطة بغشاء في الخلايا البدائية النواة.

خلية حيوانية

نواة
أنيبيب دقيق
نوية
سيتوبلازم
ميتوكندريا
فجوة
حويصلة
ثقب نووي
مركز
شبكة إندوبلازمية خشنة
جسم محلل
شبكة إندوبلازمية ملساء
غشاء بلازمي
رايبوسومات
جهاز جولجي

خلية نباتية

قضيب نووي
نواة
نوية
فجوة
جدار خلوي
سليلوز
ميتوكندريا
بلاستيدة خضراء
سيتوبلازم
أنيبيبات دقيقة
شبكة إندوبلازمية خشنة
شبكة إندوبلازمية ملساء
رايبوسومات
غشاء بلازمي
جهاز جولجي

خلية بدائية النواة

سيتوبلازم
DNA
أهداب
أسواط
محفظة
جدار خلوي
ببتيدوجلايكان
غشاء بلازمي
رايبوسومات

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 جزءًا منها من الحركة. وتتجمع الأنيبيبات والخيوط الدقيقة أو تنزلق بعضها فوق بعض، مما يسهم في حركة الخلية.

المفردات

أصل الكلمة

Cytoplasm سيتوبلازم
Cytoskeleton هيكل خلوي
يرجع أصل مقطع - Cyte إلى اللغة اليونانية، ويعني الخلية.

Cell Structures
تراكيب الخلية

هناك مناطق منفصلة في المصانع مخصصة لأداء مهام مختلفة. وكذلك الخلية الحقيقية النواة لها مناطق مختلفة للقيام بالمهام. ويؤدي وجود العضيات المحاطة بالغشاء إلى القيام بعمليات كيميائية مختلفة في الوقت نفسه وفي أجزاء مختلفة من السيتوبلازم. كما تقوم العضيات بالعمليات الخلوية الضرورية، ومنها بناء البروتين، وتحويل الطاقة، وهضم الغذاء، وإخراج الفضلات، وانقسام الخلية. ولكل عضية تركيب ووظيفة مميزان. ويمكنك مقارنة العضيات بمكاتب المصنع، وخطوط التجميع، ومناطق أخرى مهمة تحافظ على استمرار الإنتاج. ارجع إلى مخططات الخلايا النباتية والحيوانية في الشكل 4-6 عند دراسة كل من هذه العضيات.

النواة Nucleus تحتاج الخلية إلى عضية لتنظيم عملياتها؛ فالنواة، في الشكل 4-7، هي التركيب الذي ينظم عمليات الخلية. وتحتوي النواة معظم DNA الخلية الذي يخزن المعلومات التي تستخدم في بناء البروتينات اللازمة لنموها، ووظائفها وتكاثرها. تحاط النواة بغشاء مزدوج يسمى الغلاف النووي، وهو مشابه للغشاء البلازمي، إلا أن للغلاف النووي ثقوبًا تسمح للمواد الأكبر حجمًا بدخول النواة والخروج منها. كما تنتشر المادة الكروماتينية داخل النواة، وهي عبارة عن DNA معقد يرتبط ببروتين.

ماذا قرأت؟ صف دور النواة.

اسم الصورة: شكل نواة الخلية

الشكل 4-7 يبين شكل نواة الخلية ثلاثي الأبعاد. وتبين الصورة يسارًا مقطعًا عرضيًّا في النواة.
استنتج لماذا لا تتشابه جميع المقاطع العرضية للنواة؟

ثقب نووي
النوية
الغلاف النووي
مادة كروماتينية
النواة

اسم الصورة: الريبوسومات والشبكة الإندوبلازمية

الرايبوسومات Ribosomes من وظائف الخلية إنتاج البروتين. وتسمى العضيات التي تساعد الخلية على صنع البروتين الرايبوسومات. تتكون الرايبوسومات من مكونين رئيسين، هما RNA والبروتين، ولا تحاط الرايبوسومات بغشاء كباقي العضيات في الخلية. ويتم إنتاج الرايبوسومات في النوية داخل النواة، الشكل 4-7. تحتوي الخلايا الكثير من الرايبوسومات التي تنتج بروتينات مختلفة تستخدمها الخلية أو تنتقل إلى خارج الخلية لتستخدمها خلايا أخرى. كما تسبح بعض الرايبوسومات بحرية في السيتوبلازم، في حين يرتبط بعضها الآخر مع عضيات أخرى تسمى الشبكة الإندوبلازمية. وتنتج الرايبوسومات الحرة بروتينات تستخدم داخل سيتوبلازم الخلية. أما الرايبوسومات المرتبطة فتنتج بروتينات يتم إحاطتها بغشاء أو تستخدمها خلايا أخرى.

الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic reticulum هي نظام يتكون من قنوات متصلة ومتداخلة محاطة بغشاء مزدوج تعمل بوصفها مواقع لبناء البروتين والدهون؛ حيث تزودها الانثناءات والصفائح التي داخلها بمساحة سطح أكبر لكي تنجز الوظائف الخلوية. وعندما ترتبط الرايبوسومات مع منطقة على الشبكة الإندوبلازمية فإن هذه المنطقة تسمى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة. لاحظ الشكل 4-8 حيث تبدو الشبكة الإندوبلازمية الخشنة كثيرة النتوءات والبروزات. وهذه البروزات هي الرايبوسومات التي تنتج البروتين تمهيدًا لنقله إلى الخلايا الأخرى. يبين الشكل 4-8 أيضًا وجود مناطق على الشبكة الإندوبلازمية لا ترتبط بها رايبوسومات. والأجزاء من الشبكة الإندوبلازمية التي لا ترتبط معها رايبوسومات تسمى الشبكة الإندوبلازمية الملساء. وعلى الرغم من عدم وجود رايبوسومات في الشبكة الإندوبلازمية الملساء إلا أنها تقوم بوظائف مهمة في الخلية. منها بناء الكربوهيدرات والدهون المعقدة، ومنها الدهون المفسفرة. كما تعمل الشبكة الإندوبلازمية الملساء في الكبد على إزالة السموم الضارة من الجسم.

الشكل 4-7 الرايبوسومات تراكيب بسيطة تتكون من RNA وبروتين، وقد ترتبط مع سطح الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، حيث تشبه الرايبوسومات البروزات على سطح الشبكة الإندوبلازمية.

شبكة إندوبلازمية خشنة
رايبوسوم
شبكة إندوبلازمية ملساء

اسم الصورة: جهاز جولجي

صورة محسنّة بالمجهر الإلكتروني النافذ، التكبير x 5505

حويصلات تنفصل عن جهاز جولجي
جهاز جولجي

الشكل 4-8 مجموعة من الأغشية التي تكون جهاز جولجي.

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 ينتقل بعضه بواسطة حويصلات تنفصل عن الشبكة الإندوبلازمية لتصل إلى جهاز جولجي، الشكل 4-9. وجهاز جولجي مكون من مجموعة من الأغشية المتراصة تعدل البروتينات وترتبها وتغلفها داخل أكياس تسمى الحويصلات تنشق عن جهاز جولجي، ثم تلتحم الحويصلات بالغشاء البلازمي لتحرر البروتينات إلى بيئة الخلية الخارجية، انظر الشكل 4-9.

اسم الصورة: مختبر تحليل البيانات 4-2 انتقال الحويصلات من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز جولجي

مختبر تحليل البيانات 4-2

بناء على بيانات حقيقية

فسر البيانات

كيف يتم تنظيم انتقال الحويصلات من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز جولجي؟ تُصنع الرايبوسومات بعض البروتينات على سطح الشبكة الإندوبلازمية (ER)، وتغلف هذه البروتينات بحويصلات تنقلها بعد ذلك إلى جهاز جولجي. لتعديلها ويدرس العلماء حاليًّا الجزيئات التي تدخل في عملية التحام هذه الحويصلات الإندوبلازمية بجهاز جولجي.

التفكير الناقد

• فسر المخطط سم مركبين موجودين على جهاز جولجي لها دور في عملية التحام الحويصلات الإندوبلازمية.

• كون فرضية تفسر فيها انتقال الحويصلات الإندوبلازمية، بناء على ما قرأته عن السيتوبلازم والهيكل الخلوي.

اسم الصورة: الفجوة في الخلية النباتية

فجوة

صورة محسنة بالمجهر الإلكتروني النافذ، التكبير x 11,000

الشكل 4-10 تحوي خلايا النبات حويصلات خزن كبيرة محاطة بغشاء، تسمى الفجوات.

الفجوات Vacuoles يوجد في الخلية حويصلات محاطة بغشاء، تسمى الفجوات، تقوم بتخزين المواد بصورة مؤقتة في السيتوبلازم. والفجوة - الموجودة في خلية النبات - كيس يستخدم في تخزين الغذاء والإنزيمات والمواد الأخرى التي تحتاج إليها الخلية، الشكل 4-10. 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.

اسم الصورة: الأجسام المحللة الليسوسومات

الأجسام المحللة (الليسوسومات) Lysosomes يوجد في الخلية الحيوانية حويصلات تحوي مواد تهضم، أو تحلل العضيات وجزيئات المواد المغذية الزائدة، تسمى الأجسام المحللة، الشكل 4-11. 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 لهضم الفضلات داخلها.

الشكل 4-11 تحوي الأجسام المحللة إنزيمات هاضمة تحلل الفضلات في الفجوات.

الجسم المحلل (الليسوسوم)

اسم الصورة: المريكزات

المريكزات Centrioles يتكون المريكز من مجموعة من الأنيبيبات الدقيقة، كما في الشكل 4-12، تعمل في أثناء انقسام الخلية. وتوجد المريكزات في سيتوبلازم الخلايا الحيوانية ومعظم الطلائعيات، وهي قريبة من النواة.

الشكل 4-12 تتكون المريكزات من الأنيبيبات الدقيقة، وتؤدي دورًا مهمًّا في انقسام الخلية.

اسم الصورة: الميتوكندريون

الميتوكندريا Mitochondria تحتوي الخلايا على عضيات تنتج الطاقة تسمى الميتوكندريا، وهي تحول جزيئات المواد المغذية وخصوصًا السكريات، إلى طاقة قابلة للاستخدام. ويبين الشكل 4-13 أن للميتوكندريون (مفرد ميتوكندريا) غشاءً خارجيًّا وغشاءً داخليًّا كثير الطيات والانثناءات ليزودا الميتوكندريون بمساحة سطح كبيرة تساعده على تكسير الروابط بين جزيئات السكر، وتخزن الطاقة الناتجة ضمن روابط كيميائية في جزيئات أخرى لتستخدمها الخلية لاحقًا. ولهذا السبب، غالبًا ما تسمى الميتوكندريا "مصانع الطاقة" في الخلايا.

الشكل 4-13 تنتج الميتوكندريا الطاقة وتحولها لمواد الخلية.
صف تركيب الغشاء في الميتوكندريون.

اسم الصورة: البلاستيدات الخضراء

البلاستيدات الخضراء Chloroplasts للخلايا النباتية طريقتها الخاصة في استخدام الطاقة الشمسية. فبالإضافة إلى الميتوكندريا تحتوي 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 4-14. لاحظ وجود حجرات صغيرة ومتعددة على شكل أقراص تسمى الثايلاكويدات داخل الغشاء الداخلي للبلاستيدة الخضراء، 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 تخزن بعض البلاستيدات الغذاء الموجود في خلايا جذر، ومعظمها الآخر - ومنها البلاستيدات الملونة - أصباغًا حمراء أو برتقالية أو صفراء تمتص طاقة الضوء، وتعطي الألوان المميزة لتراكيب النبات ومنها الأزهار والأوراق.

الشكل 4-14 تمتص البلاستيدات الخضراء في النبات الطاقة الضوئية وتحولها إلى طاقة كيميائية.

اسم الصورة: الجدار الخلوي في الخلايا النباتية

الجدار الخلوي Cell wall تركيب آخر يوجد في الخلايا النباتية، الشكل 4-15. الجدار الخلوي cell wall 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 تكون الجدران الخلوية في النباتات من كربوهيدرات معقدة تسمى السليلوز الذي يعطي الجدار خاصية الصلابة.

اسم الصورة: الجدران الخلوية للخلايا النباتية

الشكل 4-15 يبين الشكل خلايا نباتية وجدرانها الخلوية. قارن هذه الصورة بالمجهر الإلكتروني النافذ التي تبين الجدران الخلوية للخلايا النباتية المتلاصقة.

الأهداب والأسواط Cilia and flagella يغطي سطح بعض الخلايا الحقيقية النواة تراكيب خاصة تسمى الأهداب والأسواط تمتد خارج الغشاء البلازمي. وكما في الشكل 4-16 فالأهداب cilia زوائد قصيرة كثيرة تشبه الشعر، وحركتها تشبه حركة المجاديف في القارب. أما الأسواط flagella فهي أطول من الأهداب وأقل عددًا. وتتكون الأهداب والأسواط من الأنيبيبات الدقيقة، حيث تترتب في صورة محيط دائرة، أي أن تسعة مجموعات مزدوجة من الأنيبيبات الدقيقة تنتظم في محيط، أو المركز، ويسفر هذا النمط التركيبي النمط (9+2). وعادة ما يكون للخلية سوط أو اثنان فقط.

وتحوي الثدييات Pili والأسواط في الخلايا البدائية النواة سيتوبلازمًا محاطًا بغشاء بلازمي. وتتكون كل منها من وحدات بنائية 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 للمجاري التنفسية في الإنسان والتي تغطيها الأهداب، الشكل 4-16. ويبين الجدول 4-1 قائمة تضم التراكيب الخلوية.

اسم الصورة: أهداب في أنف الإنسان وبكتيريا لها أسواط

الشكل 4-16 التراكيب الشعرية الدقيقة في الصورة هي الأهداب، والتراكيب الحركية الأخرى هي الأسواط.
استنتج أين تتوقع أن تجد الأهداب في أجسام الحيوانات؟

أهداب في أنف الإنسان

بكتيريا لها أسواط

اسم الصورة: خلاصة تراكيب الخلية

الجدول 4-1

خلاصة تراكيب الخلية

| تركيب الخلية | مثال | الوظيفة | نوع الخلية |
| ----------------------------- | ---- | ------------------------------------------------------------------------------------------------------ | --------------------------------------------------------------------------------------------- |
| الجدار الخلوي | | حاجز غير مرن يعطي الدعامة والحماية للخلية النباتية. | الخلايا النباتية وخلايا الفطريات وبعض الخلايا البدائية النواة. |
| المريكزات | | أنيبيبات تظهر على شكل أزواج، تؤدي دورًا في انقسام الخلية. | الخلايا الحيوانية ومعظم خلايا الطلائعيات. |
| البلاستيدات الخضراء | | عضيات لها غشاء مزدوج وثايلاكويدات موجودة في الغشاء لها صبغة الكلوروفيل، ويتم فيها عملية البناء الضوئي. | الخلايا النباتية فقط. |
| 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 داخل 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 | | أغشية أنبوبية متراصة ومسطحة تقوم بتغليف البروتين وتعديله لتنتقل خارج الخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الأجسام المحللة (الليسوسومات) | | حويصلة تحتوي على إنزيمات هاضمة تحلل المواد الخلوية الزائدة. | الخلايا الحيوانية فقط. |
| الميتوكندريون | | عضية محاطة بغشاء يوفر الطاقة للخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| النواة | | مركز السيطرة في الخلية، وتحتوي على تعليمات مشفرة لإنتاج البروتينات وانقسام الخلية. | جميع الخلايا الحقيقية النواة. |
| الغشاء البلازمي | | حاجز مرن ينظم حركة المواد من الخلية وإليها. | جميع الخلايا الحقيقية النواة والخلايا البدائية النواة. |
| الرايبوسومات | | عضيات تعد موقعًا لبناء البروتينات. | جميع الخلايا. |
| الفجوات | | حويصلة محاطة بغشاء لتخزين مؤقت للمواد. | الخلايا النباتية تحوي فجوة كبيرة أما الخلايا الحيوانية فتحوي القليل من الفجوات الصغيرة الحجم. |

اسم الصورة: العضيات عندما تعمل

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 مثلاً 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 يصبح بروتينًا يكون جزءًا من الغشاء البلازمي، أو بروتينًا ينتقل خارج الخلية، أو بروتينًا ينتقل 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 تنفصل إلى العضيات الأخرى أو إلى خارج الخلية. وتستخدم العضيات الأخرى البروتينات للقيام بالعمليات الخلوية. فمثلاً، تستخدم الأجسام المحللة (الليسوسومات) البروتينات، وخصوصًا الإنزيمات؛ لهضم الغذاء والفضلات. وتستخدم الميتوكندريا الإنزيمات لإنتاج الطاقة اللازمة للخلية.

مهن مرتبطة مع علم الأحياء

اختصاصي التواصل العلمي
Science Communications Specialist

يوظف الكثير من المختصين في مجال العلوم أشخاصًا متخصصين للكتابة حول البحوث وأهميتها للرأي العام. ويمكنك البحث عن ذلك خلال الإعلام والإعلانات والكتيبات والبريد الإلكتروني.

اسم الصورة: التقويم 4-1

التقويم 4-1

الخلاصة

• هناك نوعان رئيسان من الخلايا هما: الخلايا البدائية النواة والخلايا الحقيقية النواة.
• تحتوي الخلايا الحقيقية النواة على النواة والعضيات.
• النفاذية الاختيارية خاصية الغشاء البلازمي التي تسمح للخلية بالسيطرة على ما يدخل إليها أو يخرج منها.
• يتكون الغشاء البلازمي من طبقة مزدوجة من جزيئات الدهون المفسفرة.
• يسهم الكولسترول والبروتينات الناقلة في وظيفة الغشاء البلازمي.
• يصف النموذج الفسيفسائي السائل الغشاء البلازمي.
• تحتوي الخلايا الحقيقية النواة عضيات محاطة بغشاء في السيتوبلازم، تؤدي وظائف الخلية.
• الرايبوسومات مواقع لبناء البروتين.
• الميتوكندريا مصانع الطاقة في الخلية.

فهم الأفكار الرئيسة

• الفكرة الرئيسة صف كيف يساعد الغشاء البلازمي على الحفاظ على الاتزان الداخلي للخلية؟

• ميز بين الغشاء البلازمي والعضيات.

• وضح كيف تبقى داخل الخلية منفصلاً عن خارجها؟

• ارسم مخططًا للغشاء البلازمي، وحدد عليه الأجزاء.

• حدد جزيئات الغشاء البلازمي التي تشكل التركيب الأساسي للغشاء، وتسهم في تمييز الخلية، وسيولة الغشاء.

• حدد دور النواة في الخلية الحقيقية النواة.

• لخص دور الشبكة الإندوبلازمية.

• استنتج لماذا لا يعد بعض العلماء الرايبوسومات من عضيات الخلية.

التفكير الناقد

• صف كيف تحدد ما إذا كانت خلايا مخلوق حي اكتشف حديثًا بدائية أم حقيقية النواة؟

• فسر ما أثر وجود كميات كبيرة من الكولسترول على الغشاء البلازمي بدلاً من وجوده داخله؟

• كون فرضية وضح كيف تعمل الأجسام المحللة على تحويل اليرقة إلى فراشة.

• الكتابة في علم الأحياء بناء على ما تعرفه عن مصطلح "فسيفسائي"، اكتب فقرة تصف فيها تركيبًا حيويًّا فسيفسائيًّا آخر.

• رتب التراكيب والعضيات في الجدول 4-1 في قائمة تعتمد على نوع الخلية، ثم ارسم خريطة مفاهيمية توضح هذا التنظيم.