ماذا تفعل كل أجزاء الخلية؟

المحتوى

• أجزاء من خلية
• غشاء الخلية
• السيتوبلازم
• النواة
• الميتوكوندريا
• البلاستيدات الخضراء
• ريبوسوم
• Golgi الهيئات وغيرها من العضيات

الخلايا هي اللبنات الأساسية للحياة. أقل شاعرية ، فهي أصغر وحدات الكائنات الحية التي تحتفظ بجميع الخصائص الأساسية المرتبطة بالحياة نفسها (مثل تخليق البروتين واستهلاك الوقود والمواد الوراثية). نتيجة لذلك ، على الرغم من حجمها الصغير ، يتعين على الخلايا أداء مجموعة واسعة من الوظائف ، سواء المنسقة أو المستقلة. وهذا بدوره يعني أن لديهم مجموعة واسعة من الأجزاء المادية المتميزة.

تتكون معظم الكائنات بدائية النواة من خلية واحدة فقط ، بينما تحتوي أجسام حقيقيات النوى مثلك على تريليونات. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على هياكل متخصصة تسمى العضيات ، والتي تشمل غشاءًا مشابهًا للغشاء المحيط بالخلية بأكملها. هذه العضيات هي القوات البرية للخلايا ، وتأكد باستمرار من تلبية جميع احتياجاتها من لحظة إلى لحظة.

أجزاء من خلية

تحتوي جميع الخلايا ، على الأقل بشكل مطلق ، على غشاء خلية ، مادة وراثية وسيتوبلازم ، وتسمى أيضًا السيتوسول. هذه المادة الوراثية هي حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي. في بدائيات النوى ، يتجمع الحمض النووي في جزء واحد من السيتوبلازم ، لكنه لا يحاط بغشاء لأن النواة فقط لها نواة. جميع الخلايا لديها غشاء الخلية التي تتكون من طبقة ثنائية فسفورية. الخلايا بدائية النواة لها جدار خلية خارج غشاء الخلية مباشرة لمزيد من الاستقرار والحماية. تحتوي خلايا النباتات ، التي تحتوي على الفطريات والحيوانات على حقيقيات النوى ، على جدران خلايا أيضًا.

جميع الخلايا لديها أيضا الريبوسومات. في بدائيات النوى ، تطفو هذه بحرية في السيتوبلازم. في حقيقيات النوى فهي عادة ما تكون مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية. غالبًا ما تصنف الريبوسومات كنوع من العضيات ، لكن في بعض المخططات لا تتأهل على هذا النحو لأنها تفتقر إلى الغشاء. عدم وضع علامات على عضيات الريبوسوم يجعل مخطط "حقيقيات النوى الوحيد له عضيات" ثابتًا. تشمل هذه العضيات حقيقية النواة ، بالإضافة إلى الشبكة الإندوبلازمية ، الميتوكوندريا (أو في النباتات ، البلاستيدات الخضراء) ، أجسام جولجي ، ليسوسومات ، فجوات والهيكل الخلوي.

غشاء الخلية

غشاء الخلية ، الذي يسمى أيضًا غشاء البلازما ، هو الحدود المادية بين البيئة الداخلية للخلايا والعالم الخارجي. ومع ذلك ، لا تخطئ في هذا التقييم الأساسي للاقتراح بأن دور أغشية الخلية هو مجرد حماية ، أو أن الغشاء هو مجرد نوع من خط الملكية التعسفي. هذه الميزة لجميع الخلايا ، بدائية النواة وكذلك حقيقية النواة ، هي نتاج بضعة بلايين سنة من التطور وهي في الواقع أعجوبة متعددة الوظائف وديناميكية تعمل بشكل يشبه إلى حد كبير كيان ذو ذكاء حقيقي أكثر من مجرد حاجز.

يتكون غشاء الخلية من طبقة ثنائية فسفورية ، وهذا يعني أنه يتكون من طبقتين متطابقتين تتكونان من جزيئات فسفوليبيد (أو أكثر بشكل صحيح ، فسفولي جليسروليبيدات). كل طبقة مفردة غير متناظرة ، تتكون من جزيئات فردية تحمل شيئًا ما ذا علاقة بالحبار أو بالونات تحمل شرابات قليلة. "الرؤوس" هي أجزاء الفوسفات ، والتي لها خلل في الشحن الكهروكيميائي الصافي وبالتالي تعتبر قطبية. لأن الماء قطبي ، ولأن الجزيئات ذات الخصائص الكهروكيميائية المماثلة تميل إلى التجميع معًا ، فإن هذا الجزء من الفسفوليبيد يعتبر ماء. "ذيول" هي الدهون ، وتحديدا زوج من الأحماض الدهنية. على النقيض من الفوسفات ، هذه غير مشحونة وبالتالي مسعورة. يرتبط الفوسفات بجانب واحد من بقايا الجلسرين المكونة من ثلاثة كربون في منتصف الجزيء ، ويتم ربط الحموضين الدهنيين بالجانب الآخر.

نظرًا لأن ذيول الكارهة اللاهوائية ترتبط بشكل تلقائي مع بعضها البعض في محلول ، يتم إعداد طبقة ثنائية الطبقة بحيث تواجه طبقتين من الفوسفات وجهًا للخارج وفي اتجاه داخل الخلية ، في حين أن طبقتين من الدهون تتداخلان داخل الطبقة الثنائية. هذا يعني أن الأغشية المزدوجة محاذاة كصور معكوسة ، مثل وجهي جسمك.

لا يمنع الغشاء فقط المواد الضارة من الوصول إلى الداخل. إنها قابلة للاختراق ، حيث تسمح بدخول المواد الحيوية ولكن باستثناء الآخرين ، مثل الحارس في ملهى ليلي عصري. كما يسمح بشكل انتقائي طرد النفايات. تعمل بعض البروتينات الموجودة في الغشاء كمضخات أيونية للحفاظ على التوازن (التوازن الكيميائي) داخل الخلية.

السيتوبلازم

يمثل السيتوبلازم الخلوي ، الذي يطلق عليه السيتوسول ، الحساء الذي تسبح فيه المكونات المختلفة للخلية. جميع الخلايا ، بدائية النواة وحقيقية النواة ، لديها السيتوبلازم ، والتي بدونها لا يمكن أن يكون للخلية سلامة هيكلية أكثر من بالون فارغ.

إذا سبق لك أن رأيت حلوى من الجيلاتين مع قطع فواكه مضمنة في الداخل ، فقد تفكر في الجيلاتين نفسه على أنه السيتوبلازم ، والفاكهة كعضيات وطبق يمسك الجيلاتين كغشاء خلية أو جدار خلية. اتساق السيتوبلازم مائي ، ويشار إليه أيضًا باسم مصفوفة. بغض النظر عن نوع الخلية المعنية ، يحتوي السيتوبلازم على كثافة أعلى بكثير من البروتينات و "الآلات" الجزيئية مقارنة بمياه المحيط أو أي بيئة غير حية ، وهي شهادة على الوظيفة التي يقوم بها غشاء الخلية في الحفاظ على التوازن. "التوازن" كما هو مطبق على الكائنات الحية) داخل الخلايا.

النواة

في بدائيات النوى ، المواد الوراثية للخلايا ، الحمض النووي الذي تستخدمه في التكاثر وكذلك توجيه بقية الخلية لإنتاج منتجات البروتين للكائن الحي ، موجود في السيتوبلازم. في حقيقيات النوى ، يتم وضعه في بنية تسمى النواة.

يتم تحديد النواة من السيتوبلازم بواسطة مظروف نووي ، والذي يشبه فيزيائيًا الغشاء البلازمي للخلايا. يحتوي الغلاف النووي على مسام نووية تسمح بتدفق بعض الجزيئات وإخراجها. هذا العضو هو الأكبر في أي خلية ، حيث يمثل ما يصل إلى 10 في المائة من حجم الخلايا ، وهو مرئي بسهولة باستخدام أي مجهر قوي بما يكفي للكشف عن الخلايا نفسها. لقد عرف العلماء بوجود النواة منذ ثلاثينيات القرن التاسع عشر.

داخل النواة عبارة عن كروماتين ، يتخذ اسم الحمض النووي شكلاً عندما لا تستعد الخلية للتقسيم: ملفوف ، ولكن غير مفصول إلى كروموسومات تظهر مميزة على الفحص المجهري. النواة هي جزء من النواة التي تحتوي على الحمض النووي المؤتلف (الحمض النووي الريبي النووي) ، الحمض النووي مخصص لتوليف الحمض النووي الريبي الريباسي (الرنا الريباسي). أخيرًا ، فإن النيوكليوبلاز هو مادة مائية داخل الغلاف النووي تشبه السيتوبلازم في الخلية المناسبة.

بالإضافة إلى تخزين المواد الوراثية ، تحدد النواة متى ستقسم الخلية وتتكاثر.

الميتوكوندريا

تم العثور على الميتوكوندريا في حقيقيات النوى الحيوانية وتمثل "محطات توليد الطاقة" للخلايا ، حيث أن هذه العضيات المستطيلة هي المكان الذي يحدث فيه التنفس الهوائي. يولد التنفس الهوائي 36 إلى 38 من جزيئات ATP ، أو أدينوسين ثلاثي الفوسفات (مصدر الطاقة الرئيسي للخلايا) لكل جزيء من الجلوكوز (عملة الوقود النهائية للهيئة) التي يستهلكها ؛ من ناحية أخرى ، لا يولد تحلل السكر ، حيث لا يحتاج إلى أكسجين للمضي قدمًا ، إلا حوالي عُشر هذه الطاقة الكثيرة (4 ATP لكل جزيء الجلوكوز). يمكن للبكتيريا الحصول على تحلل السكر بمفردها ، لكن حقيقيات النوى لا تستطيع ذلك.

يتم التنفس الهوائي في خطوتين ، في موقعين مختلفين داخل الميتوكوندريا. الخطوة الأولى هي دورة كريبس ، وهي سلسلة من ردود الفعل التي تحدث على مصفوفة الميتوكوندريا ، التي تشبه النوكليوبلازم أو السيتوبلازم في أي مكان آخر. في دورة كريبس - وتسمى أيضًا دورة حمض الستريك أو دورة حمض الكربوكسيل - جزيئان من البيروفات ، وهو جزيء مكون من ثلاثة كربون ينتج في تحلل السكر ، يدخل المصفوفة لكل جزيء واحد من الجلوكوز المستهلك من ستة الكربون. هناك ، تمر البيروفات بدائرة من التفاعلات التي تولد المواد اللازمة لدورات كريبس الأخرى ، والأهم من ذلك ، الناقلات الإلكترونية عالية الطاقة للخطوة التالية في التمثيل الغذائي الهوائي ، سلسلة نقل الإلكترون. تحدث هذه التفاعلات على غشاء الميتوكوندريا وهي الوسيلة التي تتحرر بها جزيئات ATP أثناء التنفس الهوائي.

البلاستيدات الخضراء

الحيوانات والنباتات والفطريات هي حقيقيات النوى للمذكرة التي تسكن الأرض حاليًا. في حين تستخدم الحيوانات الجلوكوز والأكسجين لتوليد الوقود والماء وثاني أكسيد الكربون ، تستخدم النباتات الماء وثاني أكسيد الكربون وطاقة الشمس لتزويد صناعة الأكسجين والجلوكوز بالطاقة. إذا كان هذا الترتيب لا يبدو صدفة ، فهو ليس كذلك ؛ وتسمى عمليات المعالجة التي تستخدمها احتياجاتهم الأيضية عملية التمثيل الضوئي ، وهي تعمل بشكل أساسي على التنفس الهوائي في الاتجاه المعاكس تمامًا.

لأن الخلايا النباتية لا تحطم منتجات الجلوكوز التي تستخدم الأكسجين ، فهي لا تملك أو تحتاج الميتوكوندريا. بدلاً من ذلك ، تمتلك النباتات البلاستيدات الخضراء ، التي تعمل في الواقع على تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية. تحتوي كل خلية نباتية في أي مكان من 15 أو 20 إلى حوالي 100 بلاستيدات خضراء ، مثل الميتوكوندريا في الخلايا الحيوانية ، يُعتقد أنها كانت موجودة في السابق كبكتيريا قائمة بذاتها في الأيام التي سبقت تطور حقيقيات النوى بعد ابتلاعها على ما يبدو لهذه الكائنات الأصغر حجماً وتضم هذه البكتيريا الأيضية. الآلات في بلدهم.

ريبوسوم

إذا كانت الميتوكوندريا هي محطات توليد الطاقة للخلايا ، فإن الريبوسومات هي المصانع. الريبوسومات ليست ملزمة بالأغشية وبالتالي فهي ليست عضيات من الناحية الفنية ، لكنها غالبًا ما يتم تجميعها مع عضيات حقيقية للراحة.

توجد الريبوسومات في السيتوبلازم بدائيات النوى والنواة ، ولكن في الأخير غالباً ما تكون مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية. وهي تتألف من حوالي 60 في المئة من البروتين وحوالي 40 في المئة من الرنا الريباسي. الرنا الريباسي هو الحمض النووي ، مثل الحمض النووي ، رسول الحمض النووي الريبي (مرنا) ونقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي).

الريبوسومات موجودة لسبب واحد بسيط: لتصنيع البروتينات. يقومون بذلك عن طريق عملية الترجمة ، وهي تحويل التعليمات الوراثية المشفرة في الرنا الريباسي عبر الحمض النووي إلى منتجات البروتين. يجمع الريبوسوم البروتينات من 20 نوعًا من الأحماض الأمينية في الجسم ، يتم نقل كل منها إلى الريبوسوم بواسطة نوع معين من الحمض الريبي النووي النقال. يتم تحديد الترتيب الذي تضاف به هذه الأحماض الأمينية بواسطة mRNA ، حيث يحتفظ كل واحد منها بالمعلومات المستمدة من جين واحد من الحمض النووي - أي طول الحمض النووي الذي يعمل كزر أزرق لمنتج بروتين واحد ، سواء كان إنزيمًا ، هرمون أو صبغة العين.

تعتبر الترجمة الجزء الثالث والأخير من ما يسمى بالعقيدة المركزية للبيولوجيا صغيرة النطاق: الحمض النووي يصنع الرنا المرسال ، ويصنع الرنا المرسال ، أو على الأقل يحمل التعليمات للبروتينات. في المخطط الكبير ، الريبوسوم هو الجزء الوحيد من الخلية الذي يعتمد في وقت واحد على جميع الأنواع الثلاثة القياسية من الحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي ، الحمض الريبي النووي النقال ، الحمض الريبي النووي النقال) من أجل العمل.

Golgi الهيئات وغيرها من العضيات

معظم العضيات المتبقية هي حويصلات ، أو "حويصلات" بيولوجية من نوع ما. تحتوي أجسام Golgi ، التي لها ترتيب مميز لـ "فطيرة كومة" على الفحص المجهري ، على بروتينات مركبة حديثًا ؛ تطلق أجسام Golgi هذه في حويصلات صغيرة عن طريق إغلاقها ، وعند هذه النقطة يكون لهذه الأجسام الصغيرة غشاء مغلق خاص بها. تنتهي معظم هذه الحويصلات الصغيرة في الشبكة الإندوبلازمية ، التي تشبه نظام الطرق السريعة أو السكك الحديدية للخلية بأكملها. تحتوي بعض أنواع الإندوبلازم على العديد من الريبوسومات المرتبطة بها ، مما يعطيها مظهرًا "تقريبيًا" تحت المجهر ؛ تبعا لذلك ، فإن هذه العضيات تمر باسم الشبكة الإندوبلازمية الخام أو RER. في المقابل ، تسمى الشبكة الإندوبلازمية الخالية من الريبوسوم الشبكة الإندوبلازمية الملساء ، أو SER.

تحتوي الخلايا أيضًا على الليزوزومات ، الحويصلات التي تحتوي على إنزيمات قوية تعمل على تفكيك النفايات أو الزائرين غير المرغوب فيهم. هذه هي مثل الإجابة الخلوية لطاقم التنظيف.