سمك الغشاء هو. غشاء الخلية

text_fields

Arrow_upward

يتم فصل الخلايا عن البيئة الداخلية للجسم بواسطة غشاء الخلية أو البلازما.

يوفر الغشاء:

1) الاختراق الانتقائي داخل وخارج الخلية للجزيئات والأيونات اللازمة لأداء وظائف محددة في الخلية؛
2) النقل الانتقائي للأيونات عبر الغشاء، مع الحفاظ على فرق الجهد الكهربائي عبر الغشاء؛
3) خصوصية الاتصالات بين الخلايا.

نظرا لوجود العديد من المستقبلات في الغشاء، والتي تتصور الإشارات الكيميائية - الهرمونات والوسطاء وغيرها من المواد النشطة بيولوجيا، فهي قادرة على تغيير النشاط الأيضي للخلية. توفر الأغشية خصوصية المظاهر المناعية بسبب وجود المستضدات عليها - وهي الهياكل التي تسبب تكوين الأجسام المضادة التي يمكن أن ترتبط على وجه التحديد بهذه المستضدات.
يتم أيضًا فصل نواة وعضيات الخلية عن السيتوبلازم بواسطة أغشية تمنع حرية انتقال الماء والمواد المذابة فيها من السيتوبلازم إلى داخلها والعكس صحيح. وهذا يخلق الظروف الملائمة لفصل العمليات البيوكيميائية التي تحدث في أجزاء مختلفة داخل الخلية.

هيكل غشاء الخلية

text_fields

Arrow_upward

غشاء الخلية عبارة عن هيكل مرن يبلغ سمكه من 7 إلى 11 نانومتر (الشكل 1.1). يتكون بشكل رئيسي من الدهون والبروتينات. من 40 إلى 90٪ من جميع الدهون عبارة عن الدهون الفوسفاتية - فوسفاتيديل كولين، فوسفاتيديل إيثانولامين، فوسفاتيديل سيرين، سفينغوميالين وفوسفاتيديلينوسيتول. أحد المكونات المهمة للغشاء هو الجليكوليبيدات، التي تمثلها السيريبروزيدات والكبريتات والغانغليوزيدات والكوليسترول.

أرز. 1.1 تنظيم الغشاء.

البنية الأساسية لغشاء الخليةعبارة عن طبقة مزدوجة من جزيئات الفسفوليبيد. بسبب التفاعلات الكارهة للماء، يتم الاحتفاظ بسلاسل الكربوهيدرات من جزيئات الدهون بالقرب من بعضها البعض في حالة ممدودة. تتفاعل مجموعات من جزيئات الفسفوليبيد من كلا الطبقتين مع جزيئات البروتين المغمورة في الغشاء الدهني. نظرًا لأن معظم مكونات الدهون في الطبقة الثنائية تكون في حالة سائلة، فإن الغشاء يتمتع بالقدرة على الحركة ويقوم بحركات تشبه الموجة. يتم خلط أقسامها، وكذلك البروتينات المغمورة في طبقة الدهون الثنائية، من جزء إلى آخر. تسهل حركة (سيولة) أغشية الخلايا عمليات نقل المواد عبر الغشاء.

بروتينات غشاء الخليةيتم تمثيلها بشكل رئيسي بالبروتينات السكرية. هناك:

بروتينات متكاملة، تخترق سمك الغشاء بالكامل و
البروتينات الطرفية، متصلة فقط بسطح الغشاء، وبشكل أساسي بالجزء الداخلي منه.

البروتينات المحيطية تعمل جميعها تقريبًا كأنزيمات (أسيتيل كولينستراز، وفوسفاتاز الحمض والحرير، وما إلى ذلك). لكن بعض الإنزيمات يتم تمثيلها أيضًا ببروتينات متكاملة - ATPase.

بروتينات متكاملة توفير التبادل الانتقائي للأيونات من خلال القنوات الغشائية بين السائل خارج الخلية وداخل الخلايا، وتعمل أيضًا كبروتينات تنقل الجزيئات الكبيرة.

يمكن تمثيل المستقبلات الغشائية والمستضدات بواسطة البروتينات المتكاملة والمحيطية.

تصنف البروتينات المجاورة للغشاء من الجانب السيتوبلازمي على أنها الهيكل الخلوي للخلية . يمكنهم الارتباط ببروتينات الغشاء.

لذا، شريط البروتين 3 (رقم النطاق أثناء الرحلان الكهربائي للبروتين) يتم دمج أغشية كرات الدم الحمراء في مجموعة مع جزيئات الهيكل الخلوي الأخرى - الطيف من خلال بروتين الأنكيرين منخفض الوزن الجزيئي (الشكل 1.2).

أرز. 1.2 مخطط ترتيب البروتينات في الهيكل الخلوي للغشاء القريب من كريات الدم الحمراء.
1 - سبكترين. 2 - أنكرين. 3 - بروتين الفرقة 3؛ 4 - شريط البروتين 4.1؛ 5 - بروتين الفرقة 4.9؛ 6 - قليل الأكتين. 7 - البروتين 6؛ 8 - جيبيكوفورين أ؛ 9- الغشاء.

سبكترين هو بروتين هيكلي خلوي رئيسي يشكل شبكة ثنائية الأبعاد يرتبط بها الأكتين.

أكتين تشكل الخيوط الدقيقة، وهي الجهاز الانقباضي للهيكل الخلوي.

الهيكل الخلوييسمح للخلية بإظهار خصائص مرنة ويوفر قوة إضافية للغشاء.

معظم البروتينات المتكاملة هي بروتينات سكرية. يبرز جزء الكربوهيدرات من غشاء الخلية إلى الخارج. تحتوي العديد من البروتينات السكرية على شحنة سالبة كبيرة بسبب محتواها الكبير من حمض السياليك (على سبيل المثال، جزيء الجليكوفورين). وهذا يوفر لأسطح معظم الخلايا شحنة سالبة، مما يساعد على صد الأجسام الأخرى المشحونة سالبًا. نتوءات الكربوهيدرات من البروتينات السكرية هي حاملات لمستضدات فصيلة الدم، ومحددات مستضدية أخرى للخلية، وتعمل كمستقبلات تربط الهرمونات. تشكل البروتينات السكرية جزيئات لاصقة تجعل الخلايا تلتصق ببعضها البعض، أي. اتصالات وثيقة بين الخلايا.

ملامح التمثيل الغذائي في الغشاء

text_fields

Arrow_upward

تخضع مكونات الغشاء للعديد من التحولات الأيضية تحت تأثير الإنزيمات الموجودة على غشائها أو داخله. وتشمل هذه الإنزيمات المؤكسدة، التي تلعب دورًا مهمًا في تعديل العناصر الكارهة للماء في الأغشية - الكوليسترول، وما إلى ذلك. في الأغشية، عندما يتم تنشيط الإنزيمات - الفسفوليباز - تتشكل المركبات النشطة بيولوجيًا - البروستاجلاندين ومشتقاتها - من حمض الأراكيدونيك. نتيجة لتنشيط استقلاب الفوسفوليبيد، يتم تشكيل الثرومبوكسانات والليكوترينات في الغشاء، والتي لها تأثير قوي على التصاق الصفائح الدموية، وعملية الالتهاب، وما إلى ذلك.

وتحدث عمليات تجديد مكوناته بشكل مستمر في الغشاء . وبالتالي فإن عمر البروتينات الغشائية يتراوح من 2 إلى 5 أيام. ومع ذلك، هناك آليات في الخلية تضمن توصيل جزيئات البروتين المصنعة حديثًا إلى المستقبلات الغشائية، مما يسهل دمج البروتين في الغشاء. يتم تسهيل "التعرف" على هذا المستقبل بواسطة البروتين المركب حديثًا من خلال تكوين إشارة الببتيد، مما يساعد على العثور على المستقبل على الغشاء.

تتميز الدهون الغشائية أيضًا بمعدل تبادل كبيروالتي تتطلب كميات كبيرة من الأحماض الدهنية لتركيب هذه المكونات الغشائية.
تتأثر خصوصية تكوين الدهون في أغشية الخلايا بالتغيرات في بيئة الإنسان وطبيعة نظامه الغذائي.

على سبيل المثال، زيادة الأحماض الدهنية الغذائية ذات الروابط غير المشبعةيزيد من الحالة السائلة للدهون في أغشية الخلايا للأنسجة المختلفة، مما يؤدي إلى تغيير إيجابي في نسبة الفسفوليبيدات إلى السفينغوميلين والدهون إلى البروتينات لوظيفة غشاء الخلية.

على العكس من ذلك، يزيد الكوليسترول الزائد في الأغشية من اللزوجة الدقيقة لطبقة ثنائية من جزيئات الفسفوليبيد، مما يقلل من معدل انتشار بعض المواد عبر أغشية الخلايا.

تعمل الأطعمة الغنية بالفيتامينات A وE وC وP على تحسين استقلاب الدهون في أغشية كرات الدم الحمراء وتقليل لزوجة الغشاء الدقيقة. وهذا يزيد من تشوه خلايا الدم الحمراء ويسهل وظيفة النقل (الفصل 6).

نقص الأحماض الدهنية والكوليسترولفي الغذاء يعطل تكوين الدهون ووظائف أغشية الخلايا.

على سبيل المثال، يؤدي نقص الدهون إلى تعطيل وظائف غشاء العدلات، مما يمنع قدرتها على الحركة والبلعمة (الالتقاط النشط وامتصاص الكائنات الحية الغريبة المجهرية والجسيمات بواسطة الكائنات وحيدة الخلية أو بعض الخلايا).

في تنظيم تكوين الدهون في الأغشية ونفاذيتها، وتنظيم تكاثر الخلاياتلعب أنواع الأكسجين التفاعلية التي تتشكل في الخلية دورًا مهمًا بالتزامن مع التفاعلات الأيضية التي تحدث بشكل طبيعي (الأكسدة المجهرية، وما إلى ذلك).

توليد أنواع الأكسجين التفاعلية- جذر الأكسيد الفائق (O 2) وبيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2) وما إلى ذلك هي مواد شديدة التفاعل. الركيزة الرئيسية في تفاعلات الأكسدة الجذرية الحرة هي الأحماض الدهنية غير المشبعة التي تشكل جزءًا من الدهون الفوسفاتية في أغشية الخلايا (ما يسمى بتفاعلات بيروكسيد الدهون). يمكن أن يؤدي تكثيف هذه التفاعلات إلى تلف غشاء الخلية وحاجزها ووظائف المستقبلات والتمثيل الغذائي وتعديل جزيئات الحمض النووي والبروتينات، مما يؤدي إلى حدوث طفرات وتعطيل الإنزيمات.

في ظل الظروف الفسيولوجية، يتم تنظيم تكثيف بيروكسيد الدهون من خلال نظام الخلايا المضاد للأكسدة، والذي يمثله الإنزيمات التي تعطل أنواع الأكسجين التفاعلية - ديسموتاز الفائق، الكاتلاز، البيروكسيديز والمواد ذات النشاط المضاد للأكسدة - توكوفيرول (فيتامين E)، يوبيكوينون، إلخ. تأثير وقائي واضح على أغشية الخلايا (تأثير وقائي للخلايا) مع تأثيرات ضارة مختلفة على الجسم، البروستاجلاندين E و J2 لهما "إخماد" تنشيط أكسدة الجذور الحرة. يحمي البروستاجلاندين الغشاء المخاطي في المعدة وخلايا الكبد من التلف الكيميائي، والخلايا العصبية، والخلايا العصبية، وخلايا عضلية القلب - من تلف نقص الأكسجة، والعضلات الهيكلية - أثناء النشاط البدني الثقيل. البروستاجلاندين، من خلال الارتباط بمستقبلات محددة على أغشية الخلايا، يعمل على تثبيت الطبقة الثنائية للأخيرة ويقلل من فقدان الدهون الفوسفاتية بواسطة الأغشية.

وظائف المستقبلات الغشائية

text_fields

Arrow_upward

يتم إدراك الإشارة الكيميائية أو الميكانيكية أولاً بواسطة مستقبلات غشاء الخلية. والنتيجة هي تعديل كيميائي لبروتينات الغشاء، مما يؤدي إلى تنشيط "الرسل الثاني" الذي يضمن الانتشار السريع للإشارة في الخلية إلى جينومها، والإنزيمات، والعناصر الانقباضية، وما إلى ذلك.

يمكن تمثيل إرسال الإشارة عبر الغشاء في الخلية بشكل تخطيطي على النحو التالي:

1) يقوم المستقبل، المتحمس بالإشارة المستقبلة، بتنشيط بروتينات γ الموجودة في غشاء الخلية. يحدث هذا عندما يرتبطون بجوانوسين ثلاثي الفوسفات (GTP).

2) يؤدي تفاعل مركب البروتين GTP-γ بدوره إلى تنشيط الإنزيم - مقدمة الرسل الثانوي الموجود على الجانب الداخلي للغشاء.

مقدمة الرسول الثاني، cAMP، المتكون من ATP، هو إنزيم محلقة الأدينيلات؛
مقدمة الرسل الثانويين الآخرين - إينوزيتول ثلاثي الفوسفات وثنائي الجلسرين، المتكون من غشاء فوسفاتيديلينوسيتول -4،5-ثنائي الفوسفات، هو إنزيم فسفوليباز C. بالإضافة إلى ذلك، يقوم إينوزيتول ثلاثي الفوسفات بتعبئة رسول ثانوي آخر في الخلية - أيونات الكالسيوم، التي تشارك في تقريبًا جميع العمليات التنظيمية في الخلية. على سبيل المثال، يؤدي ثلاثي فوسفات الإينوزيتول الناتج إلى إطلاق الكالسيوم من الشبكة الإندوبلازمية وزيادة تركيزه في السيتوبلازم، وبالتالي تشغيل أشكال مختلفة من الاستجابة الخلوية. بمساعدة إينوسيتول ثلاثي الفوسفات وثنائي الجلسرين، يتم تنظيم وظيفة العضلات الملساء والخلايا البائية في البنكرياس عن طريق الأسيتيل كولين، والفص الأمامي للغدة النخامية عن طريق عامل تحرير الثيروجروبين، واستجابة الخلايا الليمفاوية للمستضد، وما إلى ذلك.
في بعض الخلايا، يتم لعب دور الرسول الثاني بواسطة cGMP، المتكون من GTP بمساعدة إنزيم غوانيلات سيكلاز. فهو يعمل، على سبيل المثال، بمثابة رسول ثانٍ للهرمون المدر للصوديوم في العضلات الملساء لجدران الأوعية الدموية. يعمل cAMP بمثابة رسول ثانوي للعديد من الهرمونات - الأدرينالين والإريثروبويتين وما إلى ذلك (الفصل 3).

بنية الخلية

نظرية الخلية.

يخطط

الخلية هي الوحدة الهيكلية الأولية للكائن الحي.

1. نظرية الخلية.

2. بنية الخلية.

3. تطور الخلية.

في عام 1665 كان ر. هوك أول من اكتشف الخلايا النباتية. في عام 1674 اكتشف A. ليوينهوك الخلية الحيوانية. في عام 1839 قام T. Schwann وM. Schleiden بصياغة نظرية الخلية. كان المبدأ الرئيسي لنظرية الخلية هو أن الخلية هي الأساس الهيكلي والوظيفي للأنظمة الحية. لكنهم اعتقدوا خطأً أن الخلايا تتكون من مادة عديمة البنية. في عام 1859 أثبت R. Virchow أن الخلايا الجديدة تتشكل فقط عن طريق تقسيم الخلايا السابقة.

المبادئ الأساسية لنظرية الخلية :

1) الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية لجميع الكائنات الحية. جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا.

2) جميع الخلايا متشابهة بشكل أساسي في التركيب الكيميائي والعمليات الأيضية.

3) تتشكل خلايا جديدة بتقسيم الخلايا الموجودة.

4) تقوم جميع الخلايا بتخزين وتنفيذ المعلومات الوراثية بنفس الطريقة.

5) يتم تحديد النشاط الحيوي للكائن متعدد الخلايا ككل من خلال تفاعل الخلايا المكونة له.

بناءً على بنيتها، هناك نوعان من الخلايا:

بدائيات النوى

حقيقيات النواة

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. تختلف بدائيات النوى عن حقيقيات النوى فيما يلي: لا تحتوي على عضيات غشائية موجودة في خلية حقيقية النواة (الميتوكوندريا، الشبكة الإندوبلازمية، الجسيمات الحالة، مجمع جولجي، البلاستيدات الخضراء).

والفرق الأكثر أهمية هو أنها لا تحتوي على نواة محاطة بغشاء. يتم تمثيل الحمض النووي بدائيات النواة بجزيء دائري مطوي واحد. تفتقر بدائيات النوى أيضًا إلى المريكزات الموجودة في مركز الخلية، لذا فهي لا تنقسم أبدًا عن طريق الانقسام الفتيلي. وهي تتميز بالتسمم - الانقسام السريع المباشر.

الخلايا حقيقية النواة هي خلايا كائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. وهي تتكون من ثلاثة مكونات رئيسية:

غشاء الخلية الذي يحيط بالخلية ويفصلها عن البيئة الخارجية؛

السيتوبلازم الذي يحتوي على الماء والأملاح المعدنية والمركبات العضوية والعضيات والشوائب.

النواة، والتي تحتوي على المادة الوراثية للخلية.

1- الرأس القطبي لجزيء الفوسفوليبيد

2- حمض دهني ذيل لجزيء الفوسفوليبيد

3- البروتين المتكامل

4- البروتين المحيطي

5- بروتين شبه متكامل

6 – بروتين سكري

7- جليكوليبيد

غشاء الخلية الخارجي متأصل في جميع الخلايا (الحيوانية والنباتية)، ويبلغ سمكه حوالي 7.5 (حتى 10) نانومتر ويتكون من جزيئات الدهون والبروتين.

حاليًا، نموذج الفسيفساء السائل لبناء غشاء الخلية منتشر على نطاق واسع. وفقًا لهذا النموذج، يتم ترتيب جزيئات الدهون في طبقتين، حيث تواجه نهاياتها الطاردة للماء (الكارهة للماء - القابلة للذوبان في الدهون) بعضها البعض، ونهاياتها القابلة للذوبان في الماء (المحبة للماء) تواجه المحيط. يتم تضمين جزيئات البروتين في الطبقة الدهنية. يقع بعضها على السطح الخارجي أو الداخلي للجزء الدهني، والبعض الآخر مغمور جزئيًا أو يخترق الغشاء من خلاله.

وظائف الأغشية :

الحماية والحدود والحاجز.

ينقل؛

المستقبل - الذي يتم تنفيذه بسبب البروتينات - المستقبلات التي لها قدرة انتقائية لبعض المواد (الهرمونات والمستضدات وما إلى ذلك) تدخل في تفاعلات كيميائية معها وتنقل الإشارات إلى الخلية ؛

المشاركة في تكوين الاتصالات بين الخلايا.

توفير حركة بعض الخلايا (حركة الأميبا).

تحتوي الخلايا الحيوانية على طبقة رقيقة من الجليكالوكسي أعلى غشاء الخلية الخارجي. هذا مركب من الكربوهيدرات مع الدهون والكربوهيدرات مع البروتينات. ويشارك الجليكوكليكس في التفاعلات بين الخلايا. الأغشية السيتوبلازمية لمعظم عضيات الخلايا لها نفس البنية تمامًا.

في الخلايا النباتية، خارج الغشاء السيتوبلازمي. يوجد جدار خلوي يتكون من السليلوز.

نقل المواد عبر الغشاء السيتوبلازمي .

هناك آليتان رئيسيتان للمواد التي تدخل الخلية أو تخرج منها:

1. النقل السلبي.

2. النقل النشط.

يحدث النقل السلبي للمواد دون استهلاك الطاقة. ومن الأمثلة على هذا النقل الانتشار والتناضح، حيث تحدث حركة الجزيئات أو الأيونات من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز أقل، على سبيل المثال، جزيئات الماء.

النقل النشط - في هذا النوع من النقل، تخترق الجزيئات أو الأيونات الغشاء مقابل تدرج التركيز، الأمر الذي يتطلب طاقة. مثال على النقل النشط هو مضخة الصوديوم والبوتاسيوم، التي تضخ الصوديوم بشكل فعال خارج الخلية وتمتص أيونات البوتاسيوم من البيئة الخارجية، وتنقلها إلى الخلية. المضخة عبارة عن بروتين غشائي خاص يحرك ATP.

يضمن النقل النشط الحفاظ على حجم الخلية الثابت وإمكانات الغشاء.

يمكن أن يتم نقل المواد عن طريق الالتقام الخلوي والإخراج الخلوي.

الالتقام الخلوي هو اختراق المواد داخل الخلية، وإخراج الخلايا هو من الخلية.

أثناء الالتقام الخلوي، يشكل غشاء البلازما غزوات أو نتوءات، والتي تغلف بعد ذلك المادة وتتحول عند إطلاقها إلى حويصلات.

هناك نوعان من الالتقام:

1) البلعمة - امتصاص الجزيئات الصلبة (خلايا البلعمة)،

2) كثرة الكريات - امتصاص المواد السائلة. كثرة الخلايا هي سمة من سمات الأوليات الأميبية.

عن طريق الإخراج الخلوي، تتم إزالة مواد مختلفة من الخلايا: تتم إزالة بقايا الطعام غير المهضوم من الفجوات الهضمية، ويتم إزالة إفرازها السائل من الخلايا الإفرازية.

السيتوبلازم -(السيتوبلازم + النواة من البروتوبلازم). يتكون السيتوبلازم من مادة أرضية مائية (مصفوفة السيتوبلازم، الهيالوبلازم، العصارة الخلوية) والعديد من العضيات والشوائب الموجودة فيه.

الادراج-منتجات النفايات من الخلايا. هناك 3 مجموعات من الادراج - ذات أهمية غذائية وإفرازية (خلايا غدية) وأهمية خاصة (صبغية).

العضيات –هذه هي الهياكل الدائمة للسيتوبلازم التي تؤدي وظائف معينة في الخلية.

يتم تمييز العضيات ذات الأهمية العامة والعضيات الخاصة. توجد الخلايا الخاصة في معظم الخلايا، ولكنها موجودة بكميات كبيرة فقط في الخلايا التي تؤدي وظيفة محددة. وتشمل هذه الزغيبات الصغيرة من الخلايا الظهارية المعوية، وأهداب ظهارة القصبة الهوائية والشعب الهوائية، والسوط، والليف العضلي (توفير تقلص العضلات، وما إلى ذلك).

تشمل العضيات ذات الأهمية العامة الشبكة الإندوبلازمية، مجمع جولجي، الميتوكوندريا، الريبوسومات، الليزوزومات، المريكزات في مركز الخلية، البيروكسيسومات، الأنابيب الدقيقة، الخيوط الدقيقة. توجد في الخلايا النباتية بلاستيدات وفجوات. يمكن تقسيم العضيات ذات الأهمية العامة إلى عضيات لها بنية غشائية وغير غشائية.

العضيات ذات البنية الغشائية تكون إما ذات غشاء مزدوج أو ذات غشاء واحد. تصنف الميتوكوندريا والبلاستيدات على أنها خلايا ذات غشاء مزدوج. تشمل الخلايا ذات الغشاء الواحد الشبكة الإندوبلازمية، ومعقد جولجي، والجسيمات الحالة، والبيروكسيسومات، والفجوات.

العضيات التي لا تحتوي على أغشية: الريبوسومات، مركز الخلية، الأنابيب الدقيقة، الخيوط الدقيقة.

الميتوكوندريا – هذه عضيات ذات شكل دائري أو بيضاوي. وهي تتكون من غشائين: داخلي وخارجي. يحتوي الغشاء الداخلي على نتوءات تسمى العرفيات، والتي تقسم الميتوكوندريا إلى أجزاء. تمتلئ المقصورات بمادة - مصفوفة. تحتوي المصفوفة على DNA وmRNA وtRNA والريبوسومات وأملاح الكالسيوم والمغنيسيوم. يحدث هنا التخليق الحيوي للبروتين المستقل. وتتمثل المهمة الرئيسية للميتوكوندريا في تخليق الطاقة وتراكمها في جزيئات ATP. تتشكل ميتوكوندريا جديدة في الخلية نتيجة انقسام الميتوكوندريا القديمة.

البلاستيدات – العضيات الموجودة بشكل رئيسي في الخلايا النباتية. وهي تأتي في ثلاثة أنواع: البلاستيدات الخضراء، التي تحتوي على صبغة خضراء؛ البلاستيدات الملونة (أصباغ حمراء وصفراء وبرتقالية) ؛ ليوكوبلاست (عديم اللون).

البلاستيدات الخضراء، بفضل صبغة الكلوروفيل الخضراء، قادرة على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية باستخدام طاقة الشمس.

تعطي البلاستيدات الملونة ألوانًا زاهية للزهور والفواكه.

الكريات البيض قادرة على تجميع العناصر الغذائية الاحتياطية: النشا والدهون والبروتينات وما إلى ذلك.

الشبكة الأندوبلازمية (ربحية السهم ) هو نظام معقد من الفجوات والقنوات التي تحدها الأغشية. هناك EPS ناعمة (حبيبية) وخشنة (حبيبية). السلس لا يحتوي على ريبوسومات على غشائه. أنه يحتوي على تخليق الدهون والبروتينات الدهنية وتراكم وإزالة المواد السامة من الخلية. تحتوي ER الحبيبية على ريبوسومات على أغشيتها حيث يتم تصنيع البروتينات. تدخل البروتينات بعد ذلك إلى مجمع جولجي ومن هناك تخرج.

مجمع جولجي (جهاز جولجي)إنها عبارة عن كومة من الأكياس الغشائية المسطحة - الصهاريج ونظام الفقاعات المرتبط بها. تسمى كومة الصهاريج بالديكتيوسوم.

وظائف مجمع جولجي : تعديل البروتين، تخليق السكاريد، نقل المواد، تكوين غشاء الخلية، تكوين الليزوزوم.

الجسيمات المحللة – وهي عبارة عن حويصلات محاطة بغشاء تحتوي على إنزيمات. يقومون بتكسير المواد داخل الخلايا وينقسمون إلى الابتدائي والثانوي. تحتوي الليزوزومات الأولية على إنزيمات في شكل غير نشط. بعد دخول مواد مختلفة إلى العضيات، يتم تنشيط الإنزيمات وتبدأ عملية الهضم - وهذه هي الجسيمات الحالة الثانوية.

البيروكسيسوماتتبدو وكأنها فقاعات يحدها غشاء واحد. أنها تحتوي على إنزيمات تحطم بيروكسيد الهيدروجين، وهو سام للخلايا.

الفجوات – هذه هي عضيات الخلايا النباتية التي تحتوي على عصارة الخلية. قد تحتوي عصارة الخلية على مواد مغذية احتياطية وأصباغ ومنتجات نفايات. تشارك الفجوات في خلق ضغط التورم وفي تنظيم استقلاب الماء والملح.

الريبوسومات – عضيات تتكون من وحدات فرعية كبيرة وصغيرة. ويمكن أن تكون موجودة إما في غرفة الطوارئ أو في الخلية بشكل حر، لتشكل الجسيمات المتعددة. وهي تتكون من الرنا الريباسي (rRNA) والبروتين وتتشكل في النواة. يحدث التخليق الحيوي للبروتين في الريبوسومات.

مركز الخلية – يوجد في خلايا الحيوانات والفطريات والنباتات السفلية ويغيب في النباتات العليا. وهو يتألف من مركزين ومجال مشع. يحتوي المركز المركزي على شكل أسطوانة مجوفة، يتكون جدارها من 9 ثلاثة توائم من الأنابيب الدقيقة. عندما تنقسم الخلايا، فإنها تشكل خيوط مغزل انقسامية، والتي تضمن فصل الكروماتيدات في الطور الانفصالي للانقسام الفتيلي والكروموسومات المتماثلة أثناء الانقسام الاختزالي.

أنابيب مجهرية – تشكيلات أنبوبية بأطوال مختلفة. وهي جزء من المريكزات، والمغزل الانقسامي، والسوط، والأهداب، وتؤدي وظيفة داعمة، وتعزز حركة الهياكل داخل الخلايا.

خيوط دقيقة – تشكيلات رقيقة خيطية تقع في جميع أنحاء السيتوبلازم، ولكن يوجد الكثير منها بشكل خاص تحت غشاء الخلية. جنبا إلى جنب مع الأنابيب الدقيقة، فإنها تشكل الهيكل الخلوي للخلية، وتحدد تدفق السيتوبلازم، والحركات داخل الخلايا للحويصلات، والبلاستيدات الخضراء والعضيات الأخرى.

تتكون الغالبية العظمى من الكائنات الحية التي تعيش على الأرض من خلايا متشابهة إلى حد كبير في تركيبها الكيميائي وبنيتها ووظائفها الحيوية. يحدث التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة في كل خلية. انقسام الخلايا هو أساس عمليات نمو وتكاثر الكائنات الحية. وبالتالي فإن الخلية هي وحدة بناء وتطور وتكاثر الكائنات الحية.

لا يمكن للخلية أن توجد إلا كنظام متكامل، غير قابل للتجزئة إلى أجزاء. يتم ضمان سلامة الخلية عن طريق الأغشية البيولوجية. الخلية هي عنصر في نظام ذو رتبة أعلى - كائن حي. تمثل أجزاء الخلية والعضيات، التي تتكون من جزيئات معقدة، أنظمة متكاملة ذات رتبة أقل.

الخلية عبارة عن نظام مفتوح يرتبط بالبيئة عن طريق تبادل المواد والطاقة. إنه نظام وظيفي يؤدي فيه كل جزيء وظائف محددة. تتمتع الخلية بالاستقرار والقدرة على التنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي.

الخلية هي نظام الحكم الذاتي. يتم تمثيل النظام الوراثي المتحكم في الخلية بواسطة جزيئات كبيرة معقدة - الأحماض النووية (DNA و RNA).

في 1838-1839 قام علماء الأحياء الألمان M. Schleiden و T. Schwann بتلخيص المعرفة حول الخلية وصياغة الموقف الرئيسي لنظرية الخلية، وجوهرها هو أن جميع الكائنات الحية، النباتية والحيوانية، تتكون من خلايا.

في عام 1859، وصف ر. فيرشو عملية انقسام الخلايا وصاغ أحد أهم أحكام نظرية الخلية: "كل خلية تأتي من خلية أخرى". وتتكون الخلايا الجديدة نتيجة انقسام الخلية الأم، وليس من مادة غير خلوية كما كان يعتقد سابقا.

أدى اكتشاف بيض الثدييات من قبل العالم الروسي ك. باير في عام 1826 إلى استنتاج مفاده أن الخلية تكمن وراء تطور الكائنات متعددة الخلايا.

تتضمن نظرية الخلية الحديثة الأحكام التالية:

1) الخلية - وحدة بناء وتطور جميع الكائنات الحية؛

2) خلايا الكائنات الحية من مختلف ممالك الطبيعة الحية متشابهة في البنية والتركيب الكيميائي والتمثيل الغذائي والمظاهر الأساسية لنشاط الحياة؛

3) تتكون خلايا جديدة نتيجة انقسام الخلية الأم.

4) في كائن متعدد الخلايا، تشكل الخلايا الأنسجة؛

5) تتكون الأعضاء من أنسجة.

مع إدخال أساليب البحث البيولوجية والفيزيائية والكيميائية الحديثة في علم الأحياء، أصبح من الممكن دراسة بنية وعمل المكونات المختلفة للخلية. إحدى طرق دراسة الخلايا هي الفحص المجهري. يقوم المجهر الضوئي الحديث بتكبير الأشياء 3000 مرة ويسمح لك برؤية أكبر عضيات الخلية ومراقبة حركة السيتوبلازم وانقسام الخلايا.

اخترع في الأربعينيات. القرن العشرين المجهر الإلكتروني يعطي التكبير عشرات ومئات الآلاف من المرات. يستخدم المجهر الإلكتروني تيارًا من الإلكترونات بدلاً من الضوء، والمجالات الكهرومغناطيسية بدلاً من العدسات. لذلك، ينتج المجهر الإلكتروني صورًا واضحة بتكبير أعلى بكثير. باستخدام مثل هذا المجهر، كان من الممكن دراسة بنية عضيات الخلية.

تتم دراسة بنية وتكوين عضيات الخلية باستخدام هذه الطريقة الطرد المركزي. يتم وضع الأنسجة المقطعة ذات أغشية الخلايا المدمرة في أنابيب الاختبار وتدويرها في جهاز للطرد المركزي بسرعة عالية. تعتمد الطريقة على حقيقة أن الكائنات العضوية الخلوية المختلفة لها كتلة وكثافة مختلفة. يتم ترسيب العضيات الأكثر كثافة في أنبوب الاختبار بسرعات طرد مركزي منخفضة، وأقل كثافة - بسرعات عالية. تتم دراسة هذه الطبقات بشكل منفصل.

تستخدم على نطاق واسع طريقة زراعة الخلايا والأنسجة، والذي يتكون من حقيقة أنه من خلية واحدة أو عدة خلايا على وسط غذائي خاص يمكن الحصول على مجموعة من نفس النوع من الخلايا الحيوانية أو النباتية وحتى زراعة نبات كامل. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك الحصول على إجابة لسؤال كيفية تشكيل أنسجة وأعضاء الجسم المختلفة من خلية واحدة.

تمت صياغة المبادئ الأساسية لنظرية الخلية لأول مرة بواسطة M. Schleiden وT. Schwann. الخلية هي وحدة البناء والنشاط الحيوي والتكاثر والتطور لجميع الكائنات الحية. لدراسة الخلايا، يتم استخدام طرق الفحص المجهري، والطرد المركزي، وزراعة الخلايا والأنسجة، وما إلى ذلك.

تشترك خلايا الفطريات والنباتات والحيوانات كثيرًا ليس فقط في التركيب الكيميائي، ولكن أيضًا في البنية. عند فحص الخلية تحت المجهر، تظهر فيها هياكل مختلفة - عضوي. كل عضية تؤدي وظائف محددة. هناك ثلاثة أجزاء رئيسية في الخلية: الغشاء البلازمي والنواة والسيتوبلازم (الشكل 1).

غشاء بلازمييفصل الخلية ومحتوياتها عن البيئة. في الشكل 2 ترى: يتكون الغشاء من طبقتين من الدهون، وتخترق جزيئات البروتين سمك الغشاء.

الوظيفة الرئيسية للغشاء البلازمي ينقل. فهو يضمن تدفق العناصر الغذائية إلى الخلية وإزالة المنتجات الأيضية منها.

خاصية هامة للغشاء هي النفاذية الاختيارية، أو شبه النفاذية، تسمح للخلية بالتفاعل مع البيئة: فقط مواد معينة تدخل إليها ويتم إزالتها منها. تخترق جزيئات صغيرة من الماء وبعض المواد الأخرى الخلية عن طريق الانتشار، جزئيًا من خلال المسام الموجودة في الغشاء.

تذوب السكريات والأحماض العضوية والأملاح في السيتوبلازم، وهو عصارة الخلية الموجودة في فجوات الخلية النباتية. علاوة على ذلك، فإن تركيزها في الخلية أعلى بكثير منه في البيئة. وكلما زاد تركيز هذه المواد في الخلية، كلما زادت كمية الماء التي تمتصها. من المعروف أن الخلية تستهلك الماء باستمرار، مما يؤدي إلى زيادة تركيز عصارة الخلية ودخول الماء إلى الخلية مرة أخرى.

يتم ضمان دخول الجزيئات الأكبر حجمًا (الجلوكوز والأحماض الأمينية) إلى الخلية عن طريق بروتينات نقل الغشاء، والتي، مع جزيئات المواد المنقولة، تنقلها عبر الغشاء. تتضمن هذه العملية إنزيمات تحطم ATP.

الشكل 1. رسم تخطيطي معمم لبنية الخلية حقيقية النواة.
(لتكبير الصورة اضغط على الصورة)

الشكل 2. هيكل غشاء البلازما.
1 - البروتينات الثاقبة، 2 - البروتينات المغمورة، 3 - البروتينات الخارجية

الشكل 3. رسم تخطيطي للاحتساء والبلعمة.

حتى الجزيئات الأكبر من البروتينات والسكريات تدخل الخلية عن طريق البلعمة (من الكلمة اليونانية. phagos- التهام و كيتوس- وعاء، خلية)، وقطرات من السائل - عن طريق كثرة الخلايا (من اليونانية. بينوت- أشرب و كيتوس) (الشكل 3).

الخلايا الحيوانية، على عكس الخلايا النباتية، محاطة بطبقة ناعمة ومرنة تتكون بشكل رئيسي من جزيئات السكاريد، والتي، مع بعض بروتينات الغشاء والدهون، تحيط بالخلية من الخارج. إن تكوين السكريات خاص بأنسجة مختلفة، حيث أن الخلايا "تتعرف" على بعضها البعض وتتواصل مع بعضها البعض.

لا تحتوي الخلايا النباتية على مثل هذا "الغلاف". لديهم غشاء بلازمي مليء بالمسام فوقهم. غشاء الخلية، يتكون في الغالب من السليلوز. من خلال المسام، تمتد خيوط السيتوبلازم من خلية إلى أخرى، وتربط الخلايا ببعضها البعض. وهكذا يتم التواصل بين الخلايا وتحقيق سلامة الجسم.

يلعب غشاء الخلية في النباتات دور الهيكل العظمي القوي ويحمي الخلية من التلف.

تحتوي معظم البكتيريا وجميع الفطريات على غشاء خلوي، ويختلف تركيبها الكيميائي فقط. في الفطريات يتكون من مادة تشبه الكيتين.

خلايا الفطريات والنباتات والحيوانات لها بنية مماثلة. تتكون الخلية من ثلاثة أجزاء رئيسية: النواة، السيتوبلازم، والغشاء البلازمي. يتكون غشاء البلازما من الدهون والبروتينات. ويضمن دخول المواد إلى الخلية وخروجها من الخلية. يوجد في خلايا النباتات والفطريات ومعظم البكتيريا غشاء خلوي فوق الغشاء البلازمي. يؤدي وظيفة وقائية ويلعب دور الهيكل العظمي. في النباتات، يتكون جدار الخلية من السليلوز، وفي الفطريات يتكون من مادة تشبه الكيتين. الخلايا الحيوانية مغطاة بالسكريات التي توفر الاتصال بين خلايا نفس النسيج.

هل تعلم أن الجزء الرئيسي من الخلية هو السيتوبلازم. وهو يتكون من الماء والأحماض الأمينية والبروتينات والكربوهيدرات وATP وأيونات المواد غير العضوية. يحتوي السيتوبلازم على نواة وعضيات الخلية. وفيها تنتقل المواد من جزء من الخلية إلى جزء آخر. يضمن السيتوبلازم تفاعل جميع العضيات. التفاعلات الكيميائية تحدث هنا.

يتخلل السيتوبلازم بأكمله أنابيب دقيقة من البروتين تتشكل الهيكل الخلوي للخلية، والتي بفضلها تحافظ على شكلها الثابت. يتميز الهيكل الخلوي للخلية بالمرونة، حيث أن الأنابيب الدقيقة قادرة على تغيير موضعها، والانتقال من أحد الأطراف وتقصيرها من الطرف الآخر. مواد مختلفة تدخل الخلية. ماذا يحدث لهم في القفص؟

في الليزوزومات - حويصلات غشائية صغيرة مستديرة (انظر الشكل 1) يتم تقسيم جزيئات المواد العضوية المعقدة إلى جزيئات أبسط بمساعدة الإنزيمات المائية. على سبيل المثال، يتم تقسيم البروتينات إلى أحماض أمينية، والسكريات إلى سكريات أحادية، والدهون إلى جليسرين وأحماض دهنية. ولهذه الوظيفة، غالبًا ما تسمى الليزوزومات "المحطات الهضمية" للخلية.

إذا تم تدمير غشاء الليزوزومات، فإن الإنزيمات الموجودة فيها يمكنها هضم الخلية نفسها. لذلك، تسمى الليزوزومات أحيانًا "أسلحة قتل الخلايا".

الأكسدة الأنزيمية للجزيئات الصغيرة من الأحماض الأمينية والسكريات الأحادية والأحماض الدهنية والكحولات المتكونة في الليزوزومات إلى ثاني أكسيد الكربون والماء تبدأ في السيتوبلازم وتنتهي في عضيات أخرى - الميتوكوندريا. الميتوكوندريا هي عضيات على شكل قضيب أو خيطية أو كروية، محددة من السيتوبلازم بغشاءين (الشكل 4). الغشاء الخارجي أملس، والداخلي مطوي - cristasمما يزيد من سطحه. يحتوي الغشاء الداخلي على إنزيمات تشارك في أكسدة المواد العضوية إلى ثاني أكسيد الكربون والماء. يؤدي هذا إلى إطلاق الطاقة التي تخزنها الخلية في جزيئات ATP. ولذلك، تسمى الميتوكوندريا "محطات الطاقة" للخلية.

في الخلية، لا تتأكسد المواد العضوية فحسب، بل يتم تصنيعها أيضًا. يتم تخليق الدهون والكربوهيدرات على الشبكة الإندوبلازمية - EPS (الشكل 5) والبروتينات - على الريبوسومات. ما هو ربحية السهم؟ هذا نظام من الأنابيب والصهاريج، وتتكون جدرانها من غشاء. أنها تتخلل السيتوبلازم بأكمله. تنتقل المواد عبر قنوات ER إلى أجزاء مختلفة من الخلية.

هناك EPS على نحو سلس وخشن. على سطح الشبكة الملساء، يتم تصنيع الكربوهيدرات والدهون بمشاركة الإنزيمات. يتم الحصول على خشونة ER من خلال الأجسام المستديرة الصغيرة الموجودة عليها - الريبوسومات(انظر الشكل 1)، والتي تشارك في تخليق البروتين.

يحدث أيضًا تخليق المواد العضوية البلاستيداتوالتي توجد فقط في الخلايا النباتية.

أرز. 4. مخطط هيكل الميتوكوندريا.
1.- الغشاء الخارجي. 2.- الغشاء الداخلي. 3.- طيات الغشاء الداخلي - الأعراف.

أرز. 5. مخطط هيكل EPS الخام.

أرز. 6. رسم تخطيطي لهيكل البلاستيدات الخضراء.
1.- الغشاء الخارجي. 2.- الغشاء الداخلي. 3.- المحتويات الداخلية للبلاستيدات الخضراء. 4.- طيات الغشاء الداخلي تتجمع في "مداخن" وتشكل جرانا.

في البلاستيدات عديمة اللون - ليوكوبلاست(من اليونانية com.leukos- أبيض و بلاستوس- خلق) يتراكم النشا. درنات البطاطس غنية جدًا بالليوكوبلاست. الألوان الأصفر والبرتقالي والأحمر تعطى للفواكه والزهور. البلاستيدات الملونة(من اليونانية الكروم- اللون و بلاستوس). يقومون بتركيب الأصباغ المشاركة في عملية التمثيل الضوئي - الكاروتينات. في الحياة النباتية، فمن المهم بشكل خاص البلاستيدات الخضراء(من اليونانية الكلوروس- مخضر و بلاستوس) - البلاستيدات الخضراء. في الشكل 6 يمكنك أن ترى أن البلاستيدات الخضراء مغطاة بغشاءين: خارجي وداخلي. يشكل الغشاء الداخلي طيات. بين الطيات هناك فقاعات مرتبة في أكوام - بقوليات. تحتوي غرانا على جزيئات الكلوروفيل، التي تشارك في عملية التمثيل الضوئي. تحتوي كل بلاستيدات خضراء على حوالي 50 حبة مرتبة في نمط رقعة الشطرنج. يضمن هذا الترتيب أقصى قدر من الإضاءة لكل وجه.

في السيتوبلازم، يمكن أن تتراكم البروتينات والدهون والكربوهيدرات على شكل حبيبات وبلورات وقطرات. هؤلاء تضمين- احتياطي العناصر الغذائية التي تستهلكها الخلية حسب الحاجة.

في الخلايا النباتية، تتراكم بعض العناصر الغذائية الاحتياطية، وكذلك منتجات التحلل، في عصارة الفجوات الخلوية (انظر الشكل 1). يمكن أن تمثل ما يصل إلى 90٪ من حجم الخلية النباتية. تحتوي الخلايا الحيوانية على فجوات مؤقتة لا تشغل أكثر من 5% من حجمها.

أرز. 7. مخطط هيكل مجمع جولجي.

في الشكل 7 ترى نظامًا من التجاويف محاطًا بغشاء. هذا مجمع جولجيالذي يؤدي وظائف مختلفة في الخلية: يشارك في تراكم المواد ونقلها وإزالتها من الخلية وتكوين الجسيمات الحالة وغشاء الخلية. على سبيل المثال، تدخل جزيئات السليلوز إلى تجويف مجمع جولجي، والتي تنتقل باستخدام الحويصلات إلى سطح الخلية ويتم تضمينها في غشاء الخلية.

تتكاثر معظم الخلايا بالانقسام. المشاركة في هذه العملية مركز الخلية. ويتكون من مركزين محاطين بالسيتوبلازم الكثيف (انظر الشكل 1). عند بداية الانقسام تتحرك المريكزات باتجاه قطبي الخلية. تنبثق منها خيوط البروتين، التي تتصل بالكروموسومات وتضمن توزيعها الموحد بين الخليتين الابنتين.

جميع عضيات الخلية مترابطة بشكل وثيق. على سبيل المثال، يتم تصنيع جزيئات البروتين في الريبوسومات، ويتم نقلها عبر قنوات ER إلى أجزاء مختلفة من الخلية، ويتم تدمير البروتينات في الليزوزومات. تُستخدم الجزيئات المصنعة حديثًا لبناء هياكل الخلايا أو تتراكم في السيتوبلازم والفجوات كمواد مغذية احتياطية.

تمتلئ الخلية بالسيتوبلازم. يحتوي السيتوبلازم على النواة والعضيات المختلفة: الجسيمات الحالة، الميتوكوندريا، البلاستيدات، الفجوات، ER، مركز الخلية، مجمع جولجي. أنها تختلف في هيكلها ووظائفها. تتفاعل جميع عضيات السيتوبلازم مع بعضها البعض، مما يضمن الأداء الطبيعي للخلية.

الجدول 1. هيكل الخلية

العضيات	الهيكل والخصائص	المهام
صدَفَة	يتكون من السليلوز. يحيط بالخلايا النباتية. لديه المسام	يمنح الخلية القوة، ويحافظ على شكل معين، ويحميها. هو الهيكل العظمي للنباتات
غشاء الخلية الخارجي	بنية الخلية ذات الغشاء المزدوج. وهو يتألف من طبقة بيليبيدية وبروتينات متفرقة بالفسيفساء، مع وجود الكربوهيدرات في الخارج. شبه نفاذا	يحد من المحتويات الحية لخلايا جميع الكائنات الحية. يوفر نفاذية انتقائية ويحمي وينظم توازن الماء والملح ويتبادل مع البيئة الخارجية.
الشبكة الإندوبلازمية (ER)	هيكل غشاء واحد. نظام الأنابيب والأنابيب والصهاريج. يتخلل السيتوبلازم بأكمله في الخلية. ER السلس والحبيبي مع الريبوسومات	يقسم الخلية إلى حجرات منفصلة تحدث فيها العمليات الكيميائية. يوفر التواصل ونقل المواد في الخلية. يحدث تخليق البروتين في الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية. على نحو سلس - تركيب الدهون
جهاز جولجي	هيكل غشاء واحد. نظام من الفقاعات والخزانات التي توجد فيها منتجات التوليف والتحلل	يوفر التعبئة وإزالة المواد من الخلية، وتشكل الجسيمات الحالة الأولية
الجسيمات المحللة	هياكل الخلايا الكروية ذات الغشاء الواحد. يحتوي على إنزيمات هيدروليكية	توفير انهيار المواد الجزيئية العالية والهضم داخل الخلايا
الريبوسومات	هياكل على شكل فطر غير غشائية. يتكون من وحدات فرعية صغيرة وكبيرة	الواردة في النواة، السيتوبلازم والحبيبية ER. يشارك في التخليق الحيوي للبروتين.
الميتوكوندريا	عضيات ذات غشاء مزدوج ذات شكل مستطيل. الغشاء الخارجي أملس، والداخلي يشكل أعرافًا. مليئة بالمصفوفة. هناك DNA الميتوكوندريا، RNA، والريبوسومات. هيكل شبه مستقل	هم محطات الطاقة للخلايا. أنها توفر عملية الجهاز التنفسي - أكسدة الأكسجين للمواد العضوية. توليف ATP قيد التقدم
البلاستيدات الخضراء	خصائص الخلايا النباتية. عضيات ذات غشاء مزدوج وشبه مستقلة ذات شكل مستطيل. في الداخل تمتلئ بالسدى الذي توجد فيه الحبيبات. تتشكل الجرانات من الهياكل الغشائية - الثايلاكويدات. هناك DNA، RNA، الريبوسومات	يحدث التمثيل الضوئي. تحدث تفاعلات الطور الضوئي على أغشية الثايلاكويد، وتحدث تفاعلات الطور الداكن في السدى. تخليق الكربوهيدرات
البلاستيدات الملونة	عضيات كروية ذات غشاء مزدوج. يحتوي على أصباغ: الأحمر والبرتقالي والأصفر. تشكلت من البلاستيدات الخضراء	إعطاء اللون للزهور والفواكه. تتشكل من البلاستيدات الخضراء في الخريف، وهي تعطي الأوراق اللون الأصفر.
الكريات البيض	بلاستيدات كروية ذات غشاء مزدوج، غير ملونة. في الضوء يمكن أن تتحول إلى البلاستيدات الخضراء	تخزين العناصر الغذائية على شكل حبوب النشا
مركز الخلية	الهياكل غير الغشائية. يتكون من اثنين من المريكزات والغلاف المركزي	يشكل مغزل انقسام الخلايا ويشارك في انقسام الخلايا. تتضاعف الخلايا بعد الانقسام
فجوة عصارية	خصائص الخلية النباتية . تجويف الغشاء مملوء بعصارة الخلية	ينظم الضغط الأسموزي للخلية. يتراكم العناصر الغذائية والفضلات في الخلية
جوهر	المكون الرئيسي للخلية. محاطة بغشاء نووي مسامي مكون من طبقتين. مليئة بالكريوبلازما. يحتوي على الحمض النووي على شكل كروموسومات (الكروماتين)	ينظم جميع العمليات في الخلية. يوفر نقل المعلومات الوراثية. عدد الكروموسومات ثابت لكل نوع. يوفر تكرار الحمض النووي وتوليف الحمض النووي الريبي
نوية	تكوين داكن في النواة، غير منفصل عن الكاريوبلازم	مكان تكوين الريبوسوم
عضيات الحركة. أهداب. الأسواط	نتوءات السيتوبلازم محاطة بغشاء	ضمان حركة الخلايا وإزالة جزيئات الغبار (الظهارة الهدبية)

إن الدور الأكثر أهمية في نشاط الحياة وانقسام خلايا الفطريات والنباتات والحيوانات ينتمي إلى النواة والكروموسومات الموجودة فيها. تحتوي معظم خلايا هذه الكائنات على نواة واحدة، ولكن هناك أيضًا خلايا متعددة النوى، مثل الخلايا العضلية. تقع النواة في السيتوبلازم ولها شكل دائري أو بيضاوي. وهي مغطاة بقشرة تتكون من غشائين. يحتوي الغلاف النووي على مسام يتم من خلالها تبادل المواد بين النواة والسيتوبلازم. تمتلئ النواة بالعصير النووي الذي توجد فيه النوى والكروموسومات.

النواة- هذه "ورش عمل لإنتاج" الريبوسومات، التي تتكون من الحمض النووي الريبوزي الريباسي المنتج في النواة والبروتينات المصنعة في السيتوبلازم.

ترتبط الوظيفة الرئيسية للنواة - تخزين ونقل المعلومات الوراثية - بـ الكروموسومات. كل نوع من الكائنات الحية لديه مجموعة من الكروموسومات الخاصة به: عدد معين وشكل وحجم معين.

تسمى جميع خلايا الجسم، باستثناء الخلايا الجنسية جسدي(من اليونانية سوما- جسم). تحتوي خلايا الكائن الحي من نفس النوع على نفس مجموعة الكروموسومات. على سبيل المثال، في البشر، تحتوي كل خلية من خلايا الجسم على 46 كروموسوما، وفي ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة - 8 كروموسومات.

تحتوي الخلايا الجسدية، كقاعدة عامة، على مجموعة مزدوجة من الكروموسومات. تسمى مضاعفاوتم تعيينه 2 ن. إذن، لدى الشخص 23 زوجًا من الكروموسومات، أي 2 ن= 46. تحتوي الخلايا الجنسية على نصف عدد الكروموسومات. هل هي مفردة أم فردانيطقم. الشخص لديه 1 ن = 23.

جميع الكروموسومات في الخلايا الجسدية، على عكس الكروموسومات الموجودة في الخلايا الجرثومية، تكون مقترنة. الكروموسومات التي تشكل زوجًا واحدًا متطابقة مع بعضها البعض. تسمى الكروموسومات المقترنة متماثل. تسمى الكروموسومات التي تنتمي إلى أزواج مختلفة وتختلف في الشكل والحجم غير متماثل(الشكل 8).

في بعض الأنواع، قد يتطابق عدد الكروموسومات. على سبيل المثال، البرسيم الأحمر والبازلاء لديها 2 ن= 14. إلا أن كروموسوماتها تختلف في الشكل والحجم وتكوين النوكليوتيدات لجزيئات الحمض النووي.

أرز. 8. مجموعة الكروموسومات في خلايا ذبابة الفاكهة.

أرز. 9. هيكل الكروموسوم.

لفهم دور الكروموسومات في نقل المعلومات الوراثية، من الضروري التعرف على بنيتها وتركيبها الكيميائي.

تبدو كروموسومات الخلية غير المنقسمة وكأنها خيوط رفيعة وطويلة. قبل انقسام الخلية، يتكون كل كروموسوم من شريطين متماثلين: الكروماتيدوالتي ترتبط بين خصور الخصر - (الشكل 9).

تتكون الكروموسومات من الحمض النووي والبروتينات. نظرًا لأن تكوين النوكليوتيدات في الحمض النووي يختلف بين الأنواع، فإن تكوين الكروموسومات يكون فريدًا لكل نوع.

تحتوي كل خلية، باستثناء الخلايا البكتيرية، على نواة توجد فيها النواة والكروموسومات. يتميز كل نوع بمجموعة معينة من الكروموسومات: العدد والشكل والحجم. في الخلايا الجسدية لمعظم الكائنات الحية تكون مجموعة الكروموسومات ثنائية الصيغة الصبغية، وفي الخلايا الجنسية تكون أحادية الصيغة الصبغية. تسمى الكروموسومات المقترنة متماثلة. تتكون الكروموسومات من الحمض النووي والبروتينات. تضمن جزيئات الحمض النووي تخزين ونقل المعلومات الوراثية من خلية إلى أخرى ومن كائن حي إلى كائن حي.

بعد دراسة هذه المواضيع، يجب أن تكون قادرًا على:

اشرح الحالات التي يجب فيها استخدام المجهر الضوئي (الهيكل) أو المجهر الإلكتروني النافذ.
وصف بنية غشاء الخلية وشرح العلاقة بين بنية الغشاء وقدرته على تبادل المواد بين الخلية وبيئتها.
تحديد العمليات: الانتشار، الانتشار الميسر، النقل النشط، الالتقام الخلوي، الإخراج الخلوي والتناضح. اذكر الاختلافات بين هذه العمليات.
قم بتسمية وظائف الهياكل وحدد الخلايا (النباتية أو الحيوانية أو بدائية النواة) التي توجد فيها: النواة، الغشاء النووي، البلازما النووية، الكروموسومات، غشاء البلازما، الريبوسوم، الميتوكوندريا، جدار الخلية، البلاستيدات الخضراء، الفجوة، الليزوزوم، الشبكة الإندوبلازمية الملساء (غير محبب) وخشن (حبيبي)، مركز الخلية، جهاز جولجي، الهدب، السوط، الورم المتوسط، الشعرة أو الخمل.
اذكر ثلاث علامات على الأقل يمكن من خلالها تمييز الخلية النباتية عن الخلية الحيوانية.
اذكر أهم الاختلافات بين الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة.

إيفانوفا تي في، كالينوفا جي إس، مياجكوفا أ.ن. “علم الأحياء العام”. موسكو، "التنوير"، 2000

الموضوع 1. "غشاء البلازما." §1، §8 ص 5؛20
الموضوع 2. "القفص". §8-10 ص 20-30
الموضوع 3. "الخلية بدائية النواة. الفيروسات." §11 ص 31-34

الوحدة الهيكلية الأساسية للكائن الحي هي الخلية، وهي جزء متمايز من السيتوبلازم محاط بغشاء الخلية. ونظرًا لأن الخلية تقوم بالعديد من الوظائف المهمة، مثل التكاثر والتغذية والحركة، فيجب أن يكون الغشاء بلاستيكيًا وكثيفًا.

تاريخ اكتشاف وأبحاث غشاء الخلية

في عام 1925، أجرى جريندل وجوردر تجربة ناجحة للتعرف على "ظلال" خلايا الدم الحمراء، أو الأغشية الفارغة. على الرغم من الأخطاء الجسيمة العديدة، اكتشف العلماء الطبقة الدهنية الثنائية. واصل عملهم دانييلي وداوسون في عام 1935 وروبرتسون في عام 1960. ونتيجة لسنوات عديدة من العمل وتراكم الحجج، أنشأ سينجر ونيكلسون في عام 1972 نموذجًا فسيفساء سائلًا لبنية الغشاء. وأكدت التجارب والدراسات الإضافية أعمال العلماء.

معنى

ما هو غشاء الخلية؟ بدأ استخدام هذه الكلمة منذ أكثر من مائة عام؛ وترجمتها من اللاتينية تعني "فيلم"، "جلد". هذه هي الطريقة التي يتم بها تعيين حدود الخلية، وهي حاجز طبيعي بين المحتويات الداخلية والبيئة الخارجية. يتضمن هيكل غشاء الخلية شبه نفاذية، حيث يمكن للرطوبة والمواد المغذية ومنتجات التحلل أن تمر عبره بحرية. يمكن تسمية هذه القشرة بالمكون الهيكلي الرئيسي لتنظيم الخلية.

دعونا ننظر في الوظائف الرئيسية لغشاء الخلية

1. يفصل محتويات الخلية الداخلية ومكونات البيئة الخارجية.

2. يساعد في الحفاظ على التركيب الكيميائي الثابت للخلية.

3. ينظم عملية التمثيل الغذائي السليم.

4. يوفر التواصل بين الخلايا.

5. يتعرف على الإشارات.

6. وظيفة الحماية.

"قذيفة البلازما"

غشاء الخلية الخارجي، ويسمى أيضًا غشاء البلازما، عبارة عن فيلم فائق المجهر يتراوح سمكه من خمسة إلى سبعة نانومتر. ويتكون بشكل رئيسي من مركبات البروتين والفوسفوليدات والماء. الفيلم مرن ويمتص الماء بسهولة ويستعيد سلامته بسرعة بعد التلف.

لديها هيكل عالمي. يحتل هذا الغشاء موقعًا حدوديًا، ويشارك في عملية النفاذية الانتقائية، وإزالة منتجات الاضمحلال، وتصنيعها. العلاقة مع "جيرانها" والحماية الموثوقة للمحتويات الداخلية من التلف تجعلها عنصرا هاما في مسألة مثل بنية الخلية. أحيانًا يتم تغطية غشاء الخلية للكائنات الحيوانية بطبقة رقيقة - الكأس السكرية، والتي تشمل البروتينات والسكريات. تتم حماية الخلايا النباتية الموجودة خارج الغشاء بواسطة جدار خلوي يعمل بمثابة دعم ويحافظ على شكلها. المكون الرئيسي لتركيبته هو الألياف (السليلوز) - وهو عديد السكاريد غير القابل للذوبان في الماء.

وبالتالي، فإن غشاء الخلية الخارجي لديه وظيفة الإصلاح والحماية والتفاعل مع الخلايا الأخرى.

هيكل غشاء الخلية

يتراوح سمك هذه القشرة المتحركة من ستة إلى عشرة نانومتر. يحتوي غشاء الخلية على تركيبة خاصة، أساسها طبقة ثنائية الدهون. توجد ذيول كارهة للماء، خاملة للماء، في الداخل، بينما تتجه الرؤوس المحبة للماء، التي تتفاعل مع الماء، إلى الخارج. كل دهن هو فسفوليبيد، وهو نتيجة لتفاعل مواد مثل الجلسرين والسفينجوزين. الإطار الدهني محاط بشكل وثيق بالبروتينات، والتي يتم ترتيبها في طبقة غير مستمرة. بعضها مغمور في الطبقة الدهنية، والباقي يمر عبرها. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل المناطق نفاذية للمياه. الوظائف التي تؤديها هذه البروتينات مختلفة. بعضها إنزيمات، والباقي عبارة عن بروتينات نقل تنقل مواد مختلفة من البيئة الخارجية إلى السيتوبلازم والعودة.

يتخلل غشاء الخلية البروتينات المتكاملة ويرتبط بها بشكل وثيق، ويكون الاتصال بالبروتينات المحيطية أقل قوة. تؤدي هذه البروتينات وظيفة مهمة، وهي الحفاظ على بنية الغشاء، واستقبال وتحويل الإشارات من البيئة، ونقل المواد، وتحفيز التفاعلات التي تحدث على الأغشية.

مُجَمَّع

أساس غشاء الخلية هو طبقة ثنائية الجزيئية. بفضل استمراريتها، تتمتع الخلية بخصائص حاجزة وميكانيكية. وفي مراحل مختلفة من الحياة، يمكن أن تتعطل هذه الطبقة الثنائية. ونتيجة لذلك، تتشكل العيوب الهيكلية من خلال المسام المحبة للماء. في هذه الحالة، يمكن أن تتغير جميع وظائف هذا المكون مثل غشاء الخلية. قد يعاني القلب من تأثيرات خارجية.

ملكيات

يحتوي غشاء الخلية في الخلية على ميزات مثيرة للاهتمام. نظرًا لميولته، فإن هذا الغشاء ليس هيكلًا صلبًا، ويتحرك الجزء الأكبر من البروتينات والدهون التي يتكون منها بحرية على مستوى الغشاء.

بشكل عام، غشاء الخلية غير متماثل، لذلك يختلف تكوين طبقات البروتين والدهون. تحتوي أغشية البلازما في الخلايا الحيوانية، على جانبها الخارجي، على طبقة بروتين سكري تؤدي وظائف المستقبلات والإشارات، كما تلعب دورًا كبيرًا في عملية دمج الخلايا في الأنسجة. غشاء الخلية قطبي، أي أن الشحنة الخارجية موجبة والشحنة الداخلية سالبة. بالإضافة إلى كل ما سبق، فإن غشاء الخلية لديه رؤية انتقائية.

وهذا يعني أنه، بالإضافة إلى الماء، يُسمح فقط لمجموعة معينة من الجزيئات والأيونات من المواد الذائبة بالدخول إلى الخلية. يكون تركيز مادة مثل الصوديوم في معظم الخلايا أقل بكثير منه في البيئة الخارجية. أيونات البوتاسيوم لها نسبة مختلفة: كميتها في الخلية أعلى بكثير منها في البيئة. وفي هذا الصدد، تميل أيونات الصوديوم إلى اختراق غشاء الخلية، وتميل أيونات البوتاسيوم إلى الخروج إلى الخارج. في ظل هذه الظروف، يقوم الغشاء بتنشيط نظام خاص يلعب دور "الضخ"، حيث يقوم بتسوية تركيز المواد: يتم ضخ أيونات الصوديوم إلى سطح الخلية، ويتم ضخ أيونات البوتاسيوم إلى الداخل. وتعتبر هذه الخاصية من أهم وظائف غشاء الخلية.

يلعب ميل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم للتحرك من السطح إلى الداخل دورًا كبيرًا في نقل السكر والأحماض الأمينية إلى داخل الخلية. في عملية إزالة أيونات الصوديوم بشكل فعال من الخلية، يخلق الغشاء الظروف الملائمة لاستقبال كميات جديدة من الجلوكوز والأحماض الأمينية في الداخل. على العكس من ذلك، في عملية نقل أيونات البوتاسيوم إلى الخلية، يتم تجديد عدد "ناقلات" منتجات الاضمحلال من داخل الخلية إلى البيئة الخارجية.

كيف تتم تغذية الخلية من خلال غشاء الخلية؟

تتناول العديد من الخلايا المواد من خلال عمليات مثل البلعمة واحتساء الخلايا. في الخيار الأول، يخلق الغشاء الخارجي المرن انخفاضًا صغيرًا ينتهي فيه الجسيم الملتقط. ثم يصبح قطر التجويف أكبر حتى يدخل الجسيم المغلق إلى السيتوبلازم في الخلية. من خلال البلعمة، يتم تغذية بعض الأوليات، مثل الأميبا، وكذلك خلايا الدم - الكريات البيض والخلايا البلعمية. وبالمثل، تمتص الخلايا السوائل التي تحتوي على العناصر الغذائية الضرورية. وتسمى هذه الظاهرة كثرة الكريات.

يرتبط الغشاء الخارجي ارتباطًا وثيقًا بالشبكة الإندوبلازمية للخلية.

تحتوي العديد من أنواع مكونات الأنسجة الرئيسية على نتوءات وطيات وزغيبات صغيرة على سطح الغشاء. الخلايا النباتية الموجودة على السطح الخارجي لهذه القشرة مغطاة بطبقة أخرى سميكة ومرئية بوضوح تحت المجهر. تساعد الألياف المصنوعة منها على توفير الدعم للأنسجة النباتية، مثل الخشب. تحتوي الخلايا الحيوانية أيضًا على عدد من الهياكل الخارجية التي تقع أعلى غشاء الخلية. إنها ذات طبيعة وقائية حصريًا، ومثال على ذلك الكيتين الموجود في الخلايا الغشائية للحشرات.

بالإضافة إلى الغشاء الخلوي، هناك غشاء داخل الخلايا. وتتمثل مهمتها في تقسيم الخلية إلى عدة حجرات مغلقة متخصصة - حجرات أو عضيات، حيث يجب الحفاظ على بيئة معينة.

وبالتالي، من المستحيل المبالغة في تقدير دور هذا المكون من الوحدة الأساسية للكائن الحي مثل غشاء الخلية. يشير الهيكل والوظائف إلى توسع كبير في إجمالي مساحة سطح الخلية وتحسين عمليات التمثيل الغذائي. يتكون هذا التركيب الجزيئي من البروتينات والدهون. بفصل الخلية عن البيئة الخارجية، يضمن الغشاء سلامتها. بمساعدتها، يتم الحفاظ على الاتصالات بين الخلايا على مستوى قوي إلى حد ما، وتشكيل الأنسجة. وفي هذا الصدد يمكننا أن نستنتج أن غشاء الخلية يلعب أحد أهم الأدوار في الخلية. يختلف الهيكل والوظائف التي تؤديها بشكل جذري في الخلايا المختلفة، اعتمادًا على الغرض منها. ومن خلال هذه الميزات يتم تحقيق مجموعة متنوعة من الأنشطة الفسيولوجية لأغشية الخلايا ودورها في وجود الخلايا والأنسجة.