الخلية (cell)

الخلية Cell

الخلية (Cell )

هي الوحدة الأساسية للحياة تعتمد صحتك على ما يحدث داخل أنواع مختلفة من الخلايا التي يتكون منها جسمك تعتمد صحة خلاياك بدورها على وظيفة الملايين من الجزيئات الحرجة.

في عام 1665 ، نظر الفيزيائي الإنجليزي روبرت هوك إلى قطعة من الفلين من خلال عدسة ميكروسكوب ولاحظ بعض المسام أو الخلايا التي يعتقد فيها هوك أن الخلايا كانت بمثابة حاويات للعصائر النبيلة أو الخيوط الليفية لشجرة الفلين التي كانت تعيش في الماضي. كانت موجودة فقط في النباتات حيث لاحظ هو ومعاصروه الهياكل في المواد النباتية فقط.

بعد قرنين تقريبًا ، بدأ العلماء في تطوير فكرة أن كل شيء حي يتكون من الخلايا في عام 1838 خلال محادثة عشاء شهيرة الآن عالمين ألمانيين عالم النبات ماتياس شلايدن اللذين كانا يدرسان الخلايا النباتية وطبيب الحيوان تيودور شوان الذي كان يفحص أنسجة عصبية .

جميع الكائنات الحية ، النباتية والحيوانية ، تتكون من خلايا. غالبًا ما تكون الخلية الواحدة كائنًا كاملاً في حد ذاته ، مثل البكتيريا أو الخميرة. تكتسب الخلايا الأخرى وظائف متخصصة عندما تنضج. تتعاون هذه الخلايا مع الخلايا المتخصصة الأخرى وتصبح اللبنات الأساسية للكائنات متعددة الخلايا الكبيرة ، مثل البشر والحيوانات الأخرى.

على الرغم من أن الخلايا أكبر بكثير من الذرات ، إلا أنها لا تزال صغيرة جدًا. أصغر الخلايا المعروفة هي مجموعة من البكتيريا الصغيرة تسمى mycoplasmas

تتكون هذه الخلايا في الغالب من مادة تشبه الهلام المائي تسمى السيتوبلازم(cytoplasm). يتم تثبيت كل خلية معًا بواسطة غشاء مرن رقيق جدًا ، مثل بالون مملوء بالماء. داخل الخلية ، يتم تنظيم السيتوبلازم في مناطق خاصة تسمى العضيات(organelles). تتحكم هذه في عمل الخلية ، على سبيل المثال ، إنتاج مواد أساسية تسمى البروتينات. العضيات الصغيرة التي تسمى الميتوكوندريا(mitochondria) تستخدم الأكسجين لتكسير الطعام وإطلاق الطاقة التي تشغل الخلية. تحتوي منطقة تسمى نواة(nucleus) الخلية على 46 كروموسوم شبيه بالخيط تتحكم في عمل الخلية. بعض الخلايا ، مثل تلك التي تبطن الأمعاء ، تعيش فقط لبضعة أيام ، في حين أن الخلايا العصبية الأخرى داخل الدماغ يمكنها البقاء على قيد الحياة طوال حياتك.

أبسط أشكال الحياة هي الخلايا الانفرادية التي تنتشر عن طريق التقسيم إلى قسمين. الكائنات الأعلى ، مثلنا ، تشبه المدن الخلوية التي تؤدي فيها مجموعات من الخلايا وظائف متخصصة وترتبط بأنظمة معقدة من الاتصالات. تتكون الخلية الحية من مجموعة محدودة من العناصر ، أربعة منها (C و H و N و O ) تشكل ما يقرب من 99 ٪ من وزنها.

الماء هو أكثر المواد وفرة في الخلية الحية. تمثل حوالي 70 ٪ من وزن الخلية ، وتحدث معظم التفاعلات داخل الخلايا في بيئة مائية. الجزيئات الصغيرة تصل إلى حوالي عُشر المادة العضوية الكلية في الخلية ، يتم تصنيع جميع الجزيئات البيولوجية من وتكسيرها إلى نفس مركبات بسيطة. يحدث كل من التوليف والانهيار من خلال سلاسل من التغييرات الكيميائية التي تكون محدودة النطاق وتتبع قواعد محددة. ونتيجة لذلك ، ترتبط المركبات في الخلية كيميائيًا ويمكن تصنيفها إلى عدد صغير من العائلات المتميزة. بما أن الجزيئات الكبيرة في الخلية ، يتم تجميعها من هذه الجزيئات الصغيرة ، فهي تنتمي إليها

 بشكل عام ، تحتوي الخلايا على أربع عائلات رئيسية فقط من الجزيئات العضوية الصغيرة: السكريات البسيطة والأحماض الدهنية والأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات. تحتوي كل واحدة من هذه العائلات على العديد من الأعضاء المختلفين ذوي الخصائص الكيميائية المشتركة. على الرغم من أن بعض المركبات الخلوية لا تتناسب مع هذه الفئات ، فإن العائلات الأربع ، وخاصة الجزيئات الكبيرة المصنوعة منها ، تمثل جزءًا كبيرًا بشكل مدهش من كتلة كل خلية.

أنواع الخلايا المختلفة

هناك ثلاثة أنواع من الخلايا: بدائية النواة(prokaryotic) ، وحقيقية النواة(eukaryotic) ، وخلوية النواة (mesokaryotic).

خلايا بدائية النواة (prokaryotic cells)

كلمة " prokaryote " تعني "قبل النواة" ، ويعتقد العلماء أنها كانت أولى الخلايا التي تعيش في عالمنا. وهي أصغر بكثير من خلايا حقيقيات النوى ، لأنها تفتقر إلى نواة محددة ومعظم العضيات الأخرى الموجودة في حقيقيات النوى. الريبوسومات هي نوعها الوحيد من العضيات. تكون مادتهم الجينية عارية داخل السيتوبلازم ، وقد تحتوي الخلايا بدائية النوى أيضًا على DNA خارج الصبغيات ، أو DNA ليس جزءًا من الكروموسوم. تم العثور على هذا الحمض النووي خارج الصبغيات في البلازميدات ، وهي جزيئات DNA صغيرة دائرية ومزدوجة الخيوط ، وغالبًا ما تحمل البلازميدات جينات تمنح سمات مفيدة مثل مقاومة المضادات الحيوية. تحتوي الخلايا بدائية النوى على غشاء الخلية وطبقة واحدة أو أكثر من الحماية الإضافية من البيئة الخارجية. تحتوي العديد من بدائيات النوى على غشاء خلية مصنوع من الفسفوليبيدات ، محاطة بجدار خلوي مصنوع من السكر الصلب. قد يكون جدار الخلية محاطًا بـ "كبسولة" سميكة أخرى مصنوعة من السكريات. من ناحية أخرى ، فإن بدائيات النوى هذه متنوعة بشكل رائع من حيث علم التشكل واستخدامها لمجموعة واسعة من مصادر الطاقة.

(Procaryotes) هي أكثر الخلايا تنوعًا تعيش معظمها في كائنات وحيدة الخلية ، على الرغم من أن بعضها يتحد معًا لتشكيل السلاسل أو التكتلات أو غيرها من الهياكل متعددة الخلايا المنظمة. قد تبدو النتوءات في الشكل والبنية بسيطة ومحدودة ، ولكن في مجالات الكيمياء فهي الطبقة الأكثر تنوعًا وابتكارًا من الخلايا. تستغل هذه المخلوقات مجموعة هائلة من المساكن الطبيعية، من البرك الساخنة من الطين البركاني إلى الأجزاء الداخلية من الخلايا الحية الأخرى ، وتفوق عدد الكائنات الحية الأخرى على الأرض بشكل كبير. بعضها هوائي ، يستخدم الأكسجين لأكسدة جزيئات الطعام ؛ البعض لا هوائي تمامًا ويقتلون عند أدنى تعرض للأكسجين. يعتقد أن الميتوكوندريا - وهي الكائنات العضوية التي تولد الطاقة للخلية حقيقية النواة - قد تطورت من البكتيريا الهوائية التي عاشت داخل الأسلاف اللاهوائية للخلايا حقيقية النواة. وبالتالي يمكن اعتبار التمثيل الغذائي المعتمد على الأكسجين الخاص بنا نتاجًا لأنشطة الخلايا البكتيرية. يمكن استخدام أي مادة عضوية تقريبًا ، من الخشب إلى البترول ، كغذاء بواسطة نوع واحد من البكتيريا أو أخرى.

حقيقيات النواة (Eukaryotes)

عادة ما تكون الخلايا حقيقية النواة أكبر في الحجم من الخلايا بدائية النواة(procaryotic)، وتحمل كمية أكبر نسبيًا من معظم المواد الخلوية ؛ على سبيل المثال ، تحتوي الخلية البشرية على حوالي 1000 مرة من الحمض النووي مثل البكتيريا النموذجية. هذا الحجم الكبير يخلق مشاكل. نظرًا لأن جميع المواد الخام لتفاعلات التخليق الحيوي التي تحدث في داخل الخلية يجب أن تدخل وتغادر في النهاية من خلال المرور عبر غشاء البلازما الذي يغطي سطحها ، وبما أن الغشاء هو أيضًا موقع العديد من التفاعلات المهمة ، فإن زيادة حجم الخلية تتطلب زيادة في سطح الخلية. ولكن من حقيقة الهندسة أن توسيع بنية يزيد ببساطة حجم مكعب البعد الخطي بينما تزيد مساحة السطح فقط مثل المربع. لذلك ، إذا أرادت الخلية حقيقية النواة أن تحافظ على نسبة عالية من السطح إلى الحجم مثل الخلية بدائية النواة ، فيجب أن تكمل مساحة سطحها عن طريق الالتواءات والدفعات وغيرها  لغشاءها.

تتكون حقيقيات النوى من العديد من الكائنات وحيدة الخلية ، والطحالب ، والنباتات ، والأميبا ، والفطريات ، والحيوانات التي تختلف عن بدائيات النوى في وجود سيتوبلازم مجزأ مع عضيات مقيدة بالأغشية بما في ذلك النواة. يفصل الغلاف النووي بين الحجرتين الرئيسيتين: البلازما النووية(nucleoplasm) والسيتوبلازم(cytoplasm). توجد الكروموسومات (Chromosomes) التي تحمل جينات الخلية والآلات للتعبير عن تلك الجينات الموجودة داخل النواة. تحتوي معظم الخلايا حقيقية النواة على ER (موقع البروتين وتوليف الفوسفوليبيد) ، جهاز كولجي(Golgi apparatus) (يضيف السكريات إلى بروتينات الأغشية ، وبروتينات الليزوزومات ، والبروتينات الإفرازية) ، والليزوزومات(lysosomes) (الأجزاء التي تحتوي على إنزيمات هضمية) ، وبيروكسيومات(peroxisomes) (حاويات لـ الإنزيمات المشاركة في التفاعلات المؤكسدة). لدى معظمها أيضًا الميتوكوندريا (mitochondria) التي تحول الطاقة المخزنة في الروابط الكيميائية للمغذيات إلى ATP.

الأهداب(Cilia) والسوط (flagella) هي تخصصات حقيقية النواة تستخدم للتنقل أو الاستشعار عن البيئة. توفر المقصورات التي يحدها الغشاء للخلايا النواة عددًا من المزايا. توفر الأغشية حاجزًا يسمح لكل نوع من العضيات بالحفاظ على بيئات داخلية أيونية وإنزيمية جديدة. كل من هذه البيئات الخاصة تفضل مجموعة فرعية من التفاعلات الكيميائية الحيوية المطلوبة للحياة. يفصل الغلاف النووي (nuclear envelope) تخليق ومعالجة RNA في النواة من ترجمة mRNAS الناضجة إلى بروتينات في السيتوبلازم. يمنع فصل الإنزيمات الهاضمة في الليزومات من تدمير المكونات الخلوية الأخرى. يعتمد تخليق ATP على الغشاء غير النافذ (impermeable membrane) حول الميتوكوندريا. تنتج التفاعلات التي تطلق الطاقة تدرجًا بروتونيًا (proton gradient  )عبر الغشاء يدفع الإنزيمات في الغشاء إلى تركيب ATP.

Mesokaryotic

الجزء الأول من الكلمة ، "meso" ، يعني بين (in between ) ، بينما "karyon" تعني نواة (nucleus).

تلك الكائنات ذات تنظيم خلوي وسيط بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى. تحتوي Mesokaryotes على نواة منظمة جيدًا مثل حقيقيات النوى لكن نواتها تنقسم خلال عملية (mitosis) التي تشبه بدائيات النوى.

Dinoflagellates ، الطحالب البحرية (Gymnodium ، Peridinium) ، protozoa (Noctiulea) وبعض العوالق (planktons) هي بعض الأمثلة على الكائنات الحية المتوسطة (mesokaryotic organisms.).

المراجع (References)

• What is inside animal cell?Retrived(2020-july-17).Retrived from 'busy' ttps://busy.org/@lapilipinas/what-is-inside-animal-cell.
•        Bruce , Dennis B., et al.Molecular Biology of the cell E-Book. Garland Science 1994.
•   Bruce , Dennis ., et al.Essential Cell Biology E-Book. Garland Science 2004.

• Cell biology.Retrived(2020-july-17).Retrived from 'britannica'

                        https://www.britannica.com/science/cell-biology.

•   CELL TYPES - THE THREE MAJOR CELL TYPES.Retrievd (2020-july-17).Retrived from ' bellaonline' http://www.bellaonline.com/articles/art18244.asp.
• Prokaryotic & Eukaryotic: Two Types of Biological Cells. Rrtrievd(2020-july-17). Retrievd from ' scienceprofonline' http://www.scienceprofonline.com/cell-biology/prokaryotic-and-eukaryotic-two-types-of-biological-cells.html.
•   Cell |Prokaryotes .Retrievd(2020-july-17).Retrievd from 'biologydictionary'  https://biologydictionary.net/cell/
•     Pollard, T. D., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). Cell Biology E-Book. Elsevier Health Sciences.‏
•     Unique Characteristics of Prokaryotic Cells| Plasmids. Retrievd(2020-july-17). Retrievd from ' oregonstate University'
•       https://open.oregonstate.education/microbiology/chapter/3-3unique-        characteristics-of-prokaryotic-cells/.
•       Mesokaryotic.Retrieved(2020-july-17).Retrieved from 'biologyonline' https://www.biologyonline.com/dictionary/mesokaryotic.
•       What are some examples of mesokaryotic organisms?Retrieved(2020-july-17).Retrieved from' socratic Q&A'
•     https://socratic.org/questions/58f2d6aa7c0149726f4c1597.