بحث لمادة الاحياء

هنالك علماء لهم الفضل في اكتشاف الخلية وأجزائها منهم :

روبرت براون :

 أول من شاهد كرة صغيرة داخل الخلية النباتية و اطلق عليها اسم النواة.

شتان :

لاحظ أن كل نواة محاطة بسائل سمي بعد ذلك بالسيتوبلازم و لاحظ الجدار الخلوي في الخلية النباتية واقترح فرضية أساسية للخلية.

فيرشو :

 اثبت أن الخلايا تأتي من الانقسام الغير مباشر للخلايا.

كاميلو جولجي:

أكتشف جهاز جولجي.

هوجو فون:

 أول من اقترح تسمية المحتويات الحية لخلايا النبات باسم البروتوبلازم.كما ساعد موهل في تطوير نظرية الخلية. ووفقًا لهذه النظرية، فإن جميع النباتات والحيوانات تتكون من خلايا. وتنقسم الخلايا لتكوِّن خلايا جديدة، ويقوم البروتوبلازم بعمل الخلايا

الخلية

الخلية هي الوحدة التركيبية والوظيفية في الكائنات الحية، فكل الكائنات الحية تتركب من خلية واحدة أو أكثر، وتنتج الخلايا من انقسام خلية أخرى سابقة لها. وتقسم الخلايا عادة إلى خلايا نباتية وخلايا حيوانية ، وهناك تقسيمات أخرى ؛ وتسمى مجموعة الخلايا المتشابهة في التركيب والتي تؤدي معاً وظيفة معينة في الكائن الحي عديد الخلايا بالنسيج. وتحتوي الخلية على أجسام أصغر منها تسمى عضيات، مثل أجسام جولجي، وهناك أيضا النواة التي تحمل في داخلها الشيفرة الوراثية DNA. كما يحيط بالخلية غشاء يسمى بالغشاء الخلوي، ولدى الخلايا النباتية، جدار من السيليولوز يسمى الجدار الخلوي ، وهو غير مرن كالغشاء الخلوي.

الانقسام الخلوي

هناك نوعين من الانقسام الخلوي وهما الانقسام المتساوي (الذي يحدث في الخلايا الجسدية في الكائنات الحية) و الانقسام الاختزالي (و الذي يحدث في الخلايا التناسلية للكائنات الحية).

الانقسام المتساوي

وتكمن أهمية الانقسام المتساوي في إنه يساهم في نمو الكائنات الحية وتعويض أنسجتها التالفة، كما يساهم في نقل الجينات الموجودة على الكروموسومات من الخلية الأصلية إلى الخليتين الجديدتين.

وبالطبع فإن الانقسام المتساوي يختلف في الخلية النباتية عنه في الخلية الحيوانية، فالخلية النباتية لا تحتوي على جسم مركزي (حيث يلعب الجسم المركزي دوراً في انقسام الخلية الحيوانية، حيث ينقسم إلى قسمين، و يهاجر كل قسم إلى أحد قطبي الخلية. و يبدأ في هذا الدور تكثف خيوط سيتوبلازمية بين الجسمين المركزين و تبدو هذه الخيوط بالمغزل)، كما أنه لا يحدث اختناق في الخلية النباتية إنما تشكل انتفاخات غشائية من جهاز جولجي على الخط الاستوائي للخلية و تمتد هذه الانتفاخات حتى تشكل حاجزاً يسمى بالصفيحة الوسطى والتي تقسم الخلية إلى خليتين.

أطوار الانقسام المتساوي

الطور التمهيدي: تتميز الكروموسومات في هذا الدور ، و تكون على شكل خيوط طويلة و رفيعة، و يظهر كل كروموسوم مكونا من جزءين، و يدعى كل جزء كروماتيدة و يرتبط الكروماتيدان مع بعضهما في نقطة تسمى بالسنترومير، و يلتفان حول بعضهما البعض.

الطور الاستوائي: يكتمل في هذا الدور تشكل المغزل. و تتميز الكروموسومات في هذا الدور و يصبح من السهل عدها و تحديدها.

الطور الانفصالي: ينقسم السنترومير في هذا الدور، و يبتعد الكروماتيدان في كل كروموسوم عن بعضهما، ويتجه كل كروماتيد نحو القطبين. و بذلك يصبح عند كل قطب من قطبي الخلية مجموعتان متشابهتان من الكروموتيدات، والتي يمكن تسميتها الآن بالكروموسومات.

الطور النهائي: تبدو مجموعة الكروموسومات في كل قطب طويلة و رفيعة، و تظهر النوية و الغشاء لنووي.

الانقسام الاختزالي

يحدث الانقسام الاختزالي في الخلايا التناسلية الحية و التي تعرف أيضاً بالجاميتات (gamete)و يختلف هذه النوع من الانقسام بأنه خلاله يختزل عدد الكرموسومات إلى النصف. و تكمن أهمية الانقسام الاختزالي بأنه ضرورياً للحفاظ على الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، كما انه بواسطة الاختزال يحافظ على ثبات عدد الكروموسومات ، و يساعد في تنوع صفات الكائنات الحية لنفس السلالة.

في الحيوان يحدث الانقسام الاختزالي في الخصية للذكر لتكوين الحيوانات منوية، و في الاناث في المبيض لتكوين البويضات . أما في النبات فيحدث في المتك لتكوين حبوب اللقاح، و المبيض لتكوين البويضات.

الهدف من الإنقسام الخلوي

• من أجل النمو

• لتعويض الخلايا التالفة

• لتكوين الأمشاج

جهاز جولجي

جهاز جولجي أو شبكة جولجي أو جسيم جولجي (جولجي تكتب أيضا غولجي)، عبارة عن عضية تتواجد في خلايا الكائنات ذات التركيب الخلوي المعقد حيت تنتظم المواد الوراثية على هيئة غشاء محيط بنواة الخلية . سميت هذه العضيات نسبة إلى العالم الإيطالي كاميلو غولجي الذي اكتشفها في الخلايا الحيوانية للقط و بعض الطيور عام 1898. تعد الوظيفة الاساسية لجهاز جولجى هى تكوين و انتاج بعض الجزيئات مثل البروتينات و الشحوم. كما أنه يعتبر الموقع الذى يتم فية تخليق عديدات التكسر مثل المخاط. و قد وصف جولجي هذا التركيب بأنه جسم شبكي له قابلية شديدة لترسيب نترات الفضة و رابع أكسيد الأزميوم .

التكوين

تتكون اجسام جولجي من مجموعة اكياس غشائية تعرف بالسيستيرنا, و هى عبارة عن اكياس غشائية ضيقة مرتبة ترتيباً متوازياً ، و مقوسة لتعطي شكلاً يشبه الكأس طولها من 0.5 إلى 2 ميكرون تتشكل انطلاقا من الشبكة الهيولية الداخلية و التي تتبرعم باستمرار لتشكل حويصلات افرازية قليلة العمق ، ومحاطة بحويصلات عدة ،وهناك عادة 5 ـ 8 من هذه الأغشية المطعمة بالحويصلات ، هناك مصادر تشير إلى ان العدد قد يصل إلى حدود الـ60 [1]. يوجد حول التركيب أعلاه عدد من الحويصلات الكروية التي تتبرعم من غشاء السيستيرنا . يتكون غشاء السيستيريا من خمس مناطق ذات اهمية ألاوهى: شبكة سيس (CIS), منطقة سيس و تكون مقابلة لنواة الخلية , المنطقة الوسطى , منطقة ترانس (TRANS) و تكون مقابلة لغشاء الخلية , و شبكة ترانس. يوجد بين النواة و جهاز جولجي تركيب آخر يسمى الشبكة البلاسمية الداخلية والتي تحتوي أيضا على حويصلات وتندمج هذه الشبكة مع جهاز جولجي و تحديدا مع شبكة سيس عبر أنابيب دقيقة حتى تصل الى شبكة ترانس داخل جولجى حيث يتم توصيل المواد بين الشبكة البلاسمية الداخلية [2] و جهاز جولجى . و تتلخص وظيفة غشاء السيستيرنا بتعديل تركيب بعض المواد التي تفرزها الخلية و تصنيفها و خزنها لحين استخدامها من قبل الخلية فيما بعد أو افرازها إلى الخارج . لذا تكثر أجسام جولجي في الخلايا ذات النشاط الإفرازي .

من الناحية الكيميائية يتركب جهاز جولجي من مواد دهنية و بروتينية متحدة مع بعضها ويوجد الجزء الدهني من الجهاز في حالة مقنعة غير ظاهرة تحيط به طبقة رقيقة من البروتين إلا أنه يمكن تعرية الجزء الدهني و إظهاره عن طريق معاملة الخلايا بإنزيمات خاصة تهضم البروتينات الخارجية و تذيبها و يحدث هذا بصورة طبيعية عادة في بعض خلايا الحيوانات المسنة و في بعض الحالات المرضية.

 يوجد جهاز جولجي في الأنواع المختلفة من خلايا الفقاريات باستثناء الخلايا التناسلية على هيئة تركيب شبكي أما الخلايا التناسلية و جميع خلايا اللافقاريات  و كذلك الخلايا النباتية ، فإن جهاز جولجي يوجد فيها على هيئة أجسام مقوسة يطلق عليها الدكتيوسومات .

يختلف الموقع الدقيق لشبكة جولجي إختلافا طفيفا حسب نوع الخلية فعلى سبيل المثال يوجد جهاز كولجي في القطب الإفرازي للخلية ، أي بين النواة و الحافة الحرة للخلية في الأجزاء القنوية من البنكرياس بينما يحيط جهاز كولجي بالنواة في الخلايا العصبية . بالإضافة إلى الإختلاف في الموقع يختلف جهاز كولجي أيضا في المظهر تبعا للحالة الفسيولوجية للحيوان فيبدو مثلا في الخلايا الطلائية لأمعاء الحيوان الجائع على هيئة جسم صغير كثيف يحتل منطقة صغيرة من الهيولى (السيتوبلازم) ،     إلا أنه بعد التغذية ، يزداد حجمه تدريجيا ليحتل حيز أكبر من الهيولى . يظهر جهاز كولجي أيضا تغيرات في الشكل أثناء تكوين و نمو الحيوان ففي خلايا الحيوانات الصغيرة يكون جهاز جولجي على هيئة تركيب شبكي صغير يقع عند القطب المحوري للخلية ، و يزداد حجم هذا التركيب تدريجيا مع نمو الحيوان ، حتى يحيط بالنواة إحاطة تامة ، و مع تقدم الحيوان في العمر ، تتهدم هذه الشبكة و تتفتت إلى حبيبات صغيرة تظهر متناثرة في أنحاءالخلية .

البنيان الدقيق

ويظهر جهاز جولجى تحت المجهر الضوئي على هيئة منطقة غامقة اللون في السيتوبلازم ، أما تحت المجهر الإلكتروني فيظهر على هيئة مجموعات من الفجوات المنبسطة التي تتصل بالشبكية الداخلية الناعمة بواسطة عدد من الحويصلات المحتوية على حبيبات افرازية ، ويختلف في مظهره من خلية لأخرى ، وفي العادة يحيط جهاز جولجي بأحد أطراف النواة ، وفجواته السطحية ( العلوية ) منتفخة ودائرية (سطح سيس) ، أما السفلية فمنبسطة وناعمة وغشاؤها ثنائي الجدار(سطح ترانس) .

الوظيفة                                                      

ويبدو أن الوظيفة الاساسية لهذا الجهاز هي الافراز و انتاج المواد داخل الخلية ، وذلك بسبب وجود الحبيبات الافرازية ملتصقة به ، وقد يكون ذو وظيفة افرازية عالية كما في خلية Goblet في الامعاء وفي الخلية العنبية Acinar في البنكرياس .

وقد تم التأكد من هذه الوظيفة بواسطة التصوير بالمواد الملونة ، فإفراز الخلية كله عبارة عن جليكو بروتين Glyco – Protein أي بروتين متحد مع السكريات ومن ثم تغادر الخلية . وهكذا فإن جهاز جولجي يشكل الممر الاجباري لجميع المواد التي تفرزهاالخلية ويتم هذا الافراغ عن طريق الحويصلات الواصلة بين الجهاز وسطح الخلية .        وهكذا يمكن أن نلخص وظيفة جهاز جولجي على أنها إضافة السكريات للبروتينات وتكوين المركب النهائي ثم طرح هذا المركب خارج الخلية عبر الحويصلات الواصلة مع السطح .

نواة الخلية

نواة الخلية هي إحدى أهم أعضاء الخلية الحيوانية حقيقية النوى و لا تتواجد في كاذبات النوى. تقوم نوى الخلايا بتنظيم التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلية كما تقوم بحفظ المعلومات الوراثية ضمن مورثات موجودة في المادة الصبغية (الكروموسومات).

في علم الأحياء الخلوي، تعد النوى عُضيًا organite موجودا في جل الخلايا حقيقيات النوى، ويحتوي على الجزء الكبير من المادة الوراثية بالخلية. وله وظيفتين أساسيتين : مراقبة التفاعلات الكيميائية بالهيولى، وتخزين المعلومات الضرورية لانقسام الخلية. ويتراوح قطره ما بين 10 و 20 ميكرومترا، وبذلك يشكل أكبر عضي في الخلية.

الغشاء النووي:

يحيط بالنوى غشاء مزدوج يسمى الغشاء النووي. يندمج الغشاءين الداخلي والخارجي بفرجة منتظمة، فيكونان الثقوب النووية. تتيح هذه الأخيرة التبادل النووي الهيولي في الاتجاهين، مثل خروج الرنا الرسول إلى الهيولى. وبذلك، يقوم الغشاء النووي بتنظيم وتسهيل النقل بين النوى والهيولى، في ذات الوقت الذي يقوم فيه بعزل التفاعلات الكيميائية التي تجري في الهيولى عن تلك التي تجري بداخل النوى.

ويشكل الغشاء الخارجي امتدادا مع الشبكة الهيولية الباطنة الخشنة، ويمكنه مثل هذه الأخيرة أن تكون به الريباسات منبثة على واجهته الهيولية. وللمجال ما بين الغشاءين (ويسمى المجال المحيط بالنوى) امتداد مع المجال الداخلي للشبكة الهيولية الباطنة.أماالغشاء الداخلي، فيغطيه lamina على الواجهة النووية البلازمية. وتشكل lamina شبكة من البروتينات (نحو 2000 نوع من البروتينات) التي تقوم بدور الدعامة وتساهم حسب البحوث الحديثة في تنظيم حركات الصبغين chromatine أثناء مختلف مراحل الدورة الخلوية cycle cellulaire.

المادة الوراثية:

يوجد بداخل النوى نوية واحدة أو عدة نويات محاطة بقالب ليفي يسمى البلازما النووية nucléoplasme. وهذا الأخير هو على شكل سائل له كثافة جيلاتينية (شبيهة بكثافة الهيولى)، وبه عدد كبير من المواد المذابة. من بين هذه المواد نكلوتيدات ثلاثية الفوسفات، والأنزيمات، وبروتينات، وعوامل النقل. وتجد كذلك بداخل النوى المادة الوراثية الدنا، على شكل معقد الدنا-بروتينات يسمى الصبغين chromatine وهو مكون من عدد كبير من الوحدات المسمات الصبغيات chromosomes.

ويقسم الصبغين إلى نوعين : الصبغين الحقيقي l'euchromatine والصبغين المغاير l'hétérochromatine.

• الصبغين الحقيقي، هو شكل الدنا الأقل كثافة وتماسكا، وتحتوي مناطق الدنا المكونة له على الجينات التي غالبًا ما تُعَبِّر عنها الخلية.

• وعلى عكس ذلك، في الصبغين المغاير، نجد الدنا كثيفا. وتحتوي مناطق الدنا المكونة له إما على الجينات التي لا تُعَبِّر عنها الخلية (هذا النوع من الصبغين يعرف بالصبغين الاختياري) ؛ وإما تصنع القسيمات المركزية والقسيمات الطرفية للصبغيات (هذا النوع من الصبغين يعرف بالصبغين المُكَوِّن). وإن خلايا الأجسام المتعددة الخلايا، جد متخصصة في أداء وظائف خاصة، فيتطلب ذلك مختلف مجموعات الجينات للتعبير عنها. وبذلك، فإن مناطق الدنا المكونة للصبغين المغاير تختلف حسب نمط الخلايا.

علم الخلية وهو العلم الذي يهتم بدراسة الخلية من جميع نواحيها الخلية هي وحدة التركيب و الوظيفة في الكائنات الحية ويرتبط اكتشاف الخلية باكتشاف المجهر

وعلم الخلية وثيق الصلة بعلم الوراثة فيشار عادة إلى هذين العلمين باسم علم الوراثة الخلوية كما أن له صلة بعلم التصنيف و كذلك علم الأجنة وعلم وظائف الأعضاء

ماهي البروتوبلازمة( المادة الحية) ؟ هي المادة الحية التي تتكون منها جميع الكائنات الحية ،نباتية أو حيوانية

بنيان الخلية تتركب الخلية من مجموعة من العضيات وان كانت هذه العضيات تختلف نوعاَ ما في الخلية الحيو انية عنها في الخلية النباتية وأيضاَ قد تختلف تبعاَ لتواجدها في الكائن الحي الواحد

محتويات الخلية تتميز الكتلة البروتوبلازمية إلى جزئين : رئيسيين جزء داخل النواة وجزء خارج النواة ويسمى بالسيتوبلازم ويحتوي السيتوبلازم على تراكيب حية تسمى العضيات السيتو بلازمية وتراكيب غير حية مثل الحبيبات الدهنية والنشا

ومن أهم العضيات في الخلية غشاء الخلية- الشبكة الإندوبلازمية - الريبوسومات - جهاز جولجي - الميتوكندريا - البلاستيدات – النواة.

أنواع الخلايا

هناك نوعين رئيسيين من الخلايا:

• الخلايا بدائية النوى ، مثل الجراثيم والبكتيريا الخضراء المزرقة .

• الخلايا حقيقية النوى ، تشمل خلايا بقية الممالك .

وتختلف هذه الخلايا عن بعضها البعض بغياب النواة كعُضَيّة متميزة في الخلايا بدائية النوى. بمعنى أن الخلايا حقيقية النواة نستطيع تمييز النواة فيها بغشاء نووي واضح على العكس مما نجده قي الخلايا بدائية النواة التي لا نستطيع تمييز نواة ذات حدود واضحة داخلها. وقد طرح هذا التقسيم العالم هانس ريس في بداية الستينات، ويعتبر هذا التقسيم واسع الانتشار في الوقت الحالي.

تركيبتها

تتكون الخلايا حقيقية النواة من اربع أجزاء رئيسية هي:

• الغشاء الخلوي.

• النواة.

• السيتوبلازم.

• الهيكل الخلوي.

أما الأجزاء الأخرى في داخل الخلية والتي تكون عادة معلقة في الهيولى فتشمل:

• الشبيكة بلازمية.

• أجسام جولجي.

• الجسيمات الحالّة

• الميتوكندريا

• البلاستيدات الخضراء (بالنسبة الخلايا النباتية)

حقيقية النواة

جميع الخلايا التي تمتلك نواة حقيقية وغلاف نووي ذا جدار مضاعف تسمي حقيقية النواة.

غير حقيقية النواة

يضم هذا التقسيم الجراثيم (البكتيريا) والطحالب الزرقاء المخضرّة. وتقسم الخلية غير حقيقية النواة إلى جزئين رئيسيين هما الهيولى (السيتوبلازم) وشبيه النواة ويسمى بعض الأحيان المنطقة النووية، ويحيط بهذين الجزئين الالغشاء الخلوي . ويكون هذا الغشاء محاطاً أحياناً (كما في بعض الجراثيم، وفي الطحالب) بجدار خلوي صلب أو شبه صلب يحافظ على الخلية ويؤمن لها الدعم. يتراوح معدل حجم الخلية غير حقيقية النواة بين 1 - 10 ميكرومتر. والخلية لا تستطيع الاستمرار في الحياة إذا تلف غشاؤها. وينطوي الغشاء البلازمي في بعض غير حقيقيات النواة مكوناً طيات وثنايا، لكن هذه لا تكون منفصلة عن الغشاء البلازمي، لذلك لا تعتبر تراكيب داخلية بعض هذه الطيات الجسميات المتوسطة وتكون حاوية على الأنزيمات الأساسية الضرورية لعملية التنفس الهوائي والتي تحدث في المتقدرة (الميتوكندريا) المنتمية للخلايا حقيقية النواة، ولكن عدم وجود أغشية داخلية دائمة يعني عدم وجود تركيز موضعي للفعاليات والنشاطات محدداً بغشاء وهذا هو الاختلاف الرئيسي بين النوعين. كما تختلف الريباسات (الرايبوزومات) في غير حقيقية النواة حيث تكون أصغر حجماً ويتراوح قطرها بين 150- 200 انجستروم وتكون حرة في السيتوبلازم. وتوجد في غير حقيقية النواة، إضافة إلى السيتوبلازم، مناطق كثيفة ذات شكل غير منتظم، وهي المناطق النووية. ويشكل فقدان غشاء فاصل بين المادة الوراثية والسيتوبلازم فرقا أساسيا بين هذين النوعين من الخلايا (غير حقيقية النواة وحقيقية النواة).

مقارنة بين خصائص الخلايا حقيقية النواة و بدائية النواة

مقارنة البنية بين خلايا النباتات و الخلايا الحيوانية