التركيب الدقيق للخلية حقيقية النواة: (Ultrastructure of Eukaryotic Cell)

التركيب الدقيق للخلية حقيقية النواة: (Ultrastructure of Eukaryotic Cell)

وتتكون كل خلية من:

1- السيتوبلازم (Cytoplasm)

2- النواة (Nucleus)

أولا: السيتوبلازم:

مادة شبه سائلة هلامية القوام يوجد بها أنواع مختلفة من العضيات (Organelles)

يحيط بها غشاء الخلية (Cell Membrane) .

1- غشاء الخلية:

يحيط غشاء الخلية بالسيتوبلازم.

خاصة نفاذ تفاضلية (Difternetial permeabillity ) تعمل على تنظيم مرور المواد من والى الخلية.

يتكون غشاء الخلية من طبقتين من الدهن الفسفوري يرتبط بهما جزئيات من البروتين وجزئيات من مركب بروتين الكربوهيدرات تسمى الكربوهيدرات المخاطيةMucopoly saccharides





وظائف غشاء الخلية (Cell membrane functions)

* يقوم غشاء الخلية بوظائف هامة يمكن تلخيصها في النقاط التالية:

* يحيط بالسيتوبلازم لذلك فهو يحافظ على بقاء الخلية سليمة، ويحدد شكل الخلية،

* للغشاء الخلوي خاصية نفاذ تفاضلية مميزة
(Differential permeability)، تعمل على تنظيم مرور المواد من والى الخلية. فليس كل المواد تستطيع أن تنفذ إلى الخلية بسهولة. فعندما يسمح غشاء الخلية لبعض المواد أن تمر عبره بسهولة مثل الماء، فإن هناك مواد أخرى مثل أيونات الصوديوم والبوتاسيوم والكلور (Na+, K+, Cl-) لا يمكن أن تمر عبر غشاء الخلية إلا عن طريق ميكانيكيات النقل. وتعتبر الجزيئات الداخلة في تركيب الغشاء كالدهون الفوسفاتية، والبروتينات، هي المسئولة عن تنظيم دخول وخروج المواد من وإلى الخلية. وهناك عدة طرق للنقل تتم عبر غشاء الخلية هي موضحة بالجدول :

2- الميتوكوندريا ( Mitochondria):

عضيات سيتوبلازمية كروية أو اسطوانية الشكل.

الكلمة في اللغة الإنجليزية مشتقة من كلمتين لاتينيتين:

خيط= (Mitos = threo) حبة = (Chondria = grain)

محاطة بغشاءين أحدهما خارجي والآخر في داخله.

ينثني الغشاء الداخلي عدة ثنيات يعرف كل واحدة منها بالثنية ( Crista).

تعمل على زيادة السطح الداخلي للميتوكوندريا.

يتم في الميتوكوندريا إنتاج المركب الكيميائي ثلاثي فوسفات الادينوسين (ATP).

الميتوكوندريا هي مركز إنتاج الطاقة وتخزينها في (ATP)

كما يوجد في الميتوكوندريا ( RNAو DNA) خاصان بها ويتكونان داخلها ولهما دور في وراثة الميتوكوندريا.



3- الشبكة الإندوبلازمية (Endoplasmic Reticulum):

- شبكة من الأغشية تتخذ شكل الانيبيبات و الأوعية الدقيقة المتشابكة.

- تغزو هذه الشبكة جميع أجزاء السيتوبلازم.

- تتصل بكل من غشاء الخلية وغشاء النواة.

- هذه الشبكة تمر من خلية إلى أخرى.

هناك نوعان لهذه الشبكة:



الشبكة الإندوبلازمية المحببة (Rough endoplasmic reticulum):

يوجد على سطحها الرايبوزومات.

يجرى عند سطح الشبكة الإندوبلازمية المحببة عملية تكوين البروتينات.



الشبكة الإندوبلازمية الملساء (Smooth endoplasmic reticulum).

يخلو سطحها من الرايبوزومات.

يجرى عند سطحها عملية تكوين كل من الدهون و الكربوهيدرات.

تقوم الشبكة الإندوبلازمية المحببة والملساء بالربط بين جميع أجزاء الخلية وذلك بنقل المواد المختلفة من مكان لآخر في الخلية أو خارج الخلية.



4- الرايبوزومات ( Ribosomes):

حبيبات كروية الشكل تتكون من الرايبوزومى ( rRNA) محاط بغلاف بروتيني.

يوجد بها الإنزيمات اللازمة لتفاعلات تكوين البروتين.

توجد متصلة بالشبكة الإندوبلازمية المحببة أو مبعثرة في السيتوبلازم.

الرايبوزومات هي موضع تكوين البروتينات في الخلية.



5- أجسام جولجى (Golgi Bodies) :

على هيئة رصات متتالية بعضها فوق بعض.

توجد أجسام جولجي في الخلية الحيوانية مركزة أعلى النواة.

في الخلية النباتية تنتشر في مناطق عديدة من السيتوبلازم.

وتقوم أجسام جولجي بتهيئة البروتينات الكربوهيدرات والدهون المكونة في الشبكة الإندوبلازمية المحببة والملساء على هيئة إفرازات محتواة في فجوات غشائية.



6- الأجسام الهاضمة (Lysosomes) :

أجسام حويصلية دقيقة يحاط كل منها بغشاء.

وتوجد اللايزوزومات في الخلايا الحيوانية على الغالب.

للإنزيمات الهاضمة عدة وظائف منها:

- تحليل بعض الجزئيات الغذائية المعقدة إلى مركبات بسيطة تجعلها صالحة للاستعمال في الخلية.

- تهشيم العضيات الخلوية في أوقات معينة (انقسام الخلية مثلا).

- إبادة الأشياء الضارة بالخلية مثل الميكروبات والسموم.



البركسيزومات (Peroxisomes)

يطلق عليها أيضاً الأجسام الدقيقة، وهي تشبه الأجسام الهاضمة في الشكل والحجم حيث أنها عضيات صغيرة حويصلية ومحاطة بغشاء واحد، ويتراوح قطرها من 0.2 إلى 0.5 ميكرومتر كما في شكل (3-30). وهي توجد في الخلايا الحيوانية والنباتية. ويعتقد أن البركسيزومات تتكون بواسطة الشبكة الإندوبلازمية. وتلعب البركسيزومات دوراً هاماً في الخلية حيث تحتوي على أكثر من 40 نوع من الإنزيمات الخاصة التي تقوم بالكثير من الوظائف الهامة منها:

تحتوي البركسيزومات على إنزيمات تقوم بأكسدة بعض الجزيئات الصغيرة لتعطي مركب فوق أكسيد الهيدروجين
[Hydrogen peroxide (H2O2)] وهو احد المركبات السامة الناتج عن الأيض في الخلية، الذي يتم تكسيره بإنزيمات أخرى في البركسيزومات تعرف بالإنزيمات المحفزة (Catalase enzymes) والتي توجد في اللب البلوري للبركسيزومات كما في شكل (3-31). وتتم عملية الأكسدة بإزالة ذرة أوكسجين ويبقى جزيء الماء (H2O) .



الفجوات (Vacuoles)

هي عضيات سيتوبلازمية ذات أحجام متفاوتة، ومحاطة بغشاء يشبه غشاء الخلية. أما في الخلايا الحيوانية فتكون صغيرة الحجم. وتوجد أنواع مختلفة من الفجوات أهمها ما يلي:

الفجوة الغذائية (Food vacuole) وهي التي تتكون بواسطة عملية البلعمة بحيث تكون المكان الذي تتم فيه عملية الهضم كما في الكائنات وحيدة الخلية مثل الأميبا.

الفجوة المنقبضة (Contractile vacuole) توجد مثل هذه الفجوات في الحيوانات وحيدة الخلية (Protozoa) حيث تقوم بإخراج الماء الزائد عن حاجة الخلية.

الفجوة المركزية (Central vacuole) عبارة عن فجوة كبيرة توجد في الخلايا النباتية الناضجة كما في الشكل (3-32). تكونت هذه الفجوة من فجوات صغيرة تم تكوينها بواسطة الشبكة الإندوبلازمية وأجسام جولجي في الخلايا النامية ومع تقدم عمر الخلية تتحد هذه الفجوات إلى أن تصبح فجوة مركزية كبيرة.

تقوم الفجوات بوظائف عديدة أهمها التخزين. ويمكن تلخيصها في النقاط التالية:

* بعضها يقوم بتخزين الجزيئات العضوية مثل البروتينات والنشا كما في البذور.

* والبعض الآخر يقوم بتخزين الدهون، أو تخزين الماء.

* تقوم الفجوات المركزية في الزهور بتخزين الصبغيات الملونة مثل الحمراء والزرقاء وغيرها معطية الزهور ألوانها الجميلة المختلفة.

* كما تقوم الفجوات المركزية في النباتات بعزل المواد السامة الناتجة من العمليات الأيضية عن السيتوبلازم. وفي بعض النباتات تحتوي الفجوة المركزية على مواد سامة أو منفرة ضد الكائنات التي تتغذى على هذه النباتات. أيضا تساهم الفجوة المركزية في نمو النبات وذلك بامتصاص كميات كبيرة من الماء مما يجعلها تزداد في الحجم ليستطيل النبات.

* إضافة إلى ذلك تقوم بعض الفجوات بنقل إفرازات خلوية إلى الخارج. وهناك بعض أنواع الفجوات يقوم بنقل مواد غذائية مذابة إلى داخل الخلية عند اقتراب هذه المواد من سطح الخلية.



7- البلاستيدات ( Plastids) :

عضيات مستديرة أو عدسية أو قرصية الشكل.

توجد في معظم الطحالب والنبات الأخضر فقط.

هناك ثلاث أنواع من البلاستيدات تختلف عن بعضها البعض بحسب نوع الصبغة الموجودة في كل نوع. وهذه الأنواع هي:



البلاستيدات الخضراء (Chioroplasts)

تحتوى على صبغة اليخضور (الكلورفيل Chlorophyll) بكميات كبيرة إلى جانب وجود الصبغات الجزرانية ولكن بكميات قليلة جدا.

يعزى اللون الأخضر في الأوراق و أجزاء أخرى من النبات إلى هذا النوع من البلاستيدات.

هي أهم أنواع البلاستيدات حيث أنها موضع جريان عملية التمثيل الضوئي (Photosynthesis).

يوجد بها (DNA) خاص بها.

تتكون من غشاء خارجي وطبقات متراصة من الأغشية الداخلية على هيئة صفائح.

هناك مناطق كثيفة من هذه الصفائح تعرف بمناطق الحبيبات ( Grana ) ويوجد بها مادة اليخضور (الكلوروفيل).

مناطق رقيقة تعرف بالصفائح ( Lamellae) .

يسمى تجويف البلاستيدة التي تنغمس فيه هذه الأغشية بالحشوة او السداة ( Stroma) .



البلاستيدات الملونة (Chromoplasts)

وهى بلاستيدات تحتوى على صبغات جزرانية ( Carotenoids ) أى حمراء أو صفراء أو برتقالية مثل التي يعزى لها اللون الأحمر فى ثمرة الطماطم واللون البرتقالي في الجزر.



البلاستيدات البيضاء ( Leucoplasts)

وهى بلاستيدات تفتقر إلى وجود أي نوع من الصبغات وتعمل كمراكز لتخزين النشا.



8- ا لجدار الخلوي ( Cell Wall) :

يوجد في الخلايا النباتية فقط خارج غشاء الخلية محيطا بها من جميع الجهات.

يتكون من مادة السليولوز (Cellulose) ومواد كربوهيدراتية أخرى توجد بكميات قليلة.

يتخلل الجدار الخلوي البلازموديزمات (Plasmodesmata) واصلا الخلايا المجاورة بعضها ببعض. البلازموديزمات خيوط رفيعة من السيتوبلازم تمر من خلية إلى أخرى عبر الجدار الخلوي.

يعمل الجدار الخلوي على إعطاء الشكل الخاص بالخلية كما يحميها ويعضدها.



هيكل الخلية (Cytoskeleton)

تتميز جميع الخلايا بثبات شكلها بالرغم من حركة وانتقال بعض الخلايا من مكان إلى آخر مثل خلايا الدم البيضاء والحمراء. والسبب في احتفاظ الخلايا بأشكالها يعود إلى وجود شبكة كبيرة ومعقدة من الألياف التي تتكون من بروتينات حبيبية (Globular)، والتي تكون ما يعرف بالهيكل الخلوي (Cytoskeleton). وتعمل شبكة الألياف هذه على تثبيت عضيات الخلية، كما تعطي الدعامة الداخلية للخلية كما في شكل (3-37).

الخيوط الدقيقة (Microfilaments)

وهي عبارة عن ألياف رفيعة جداً وطويلة يصل قطر الليفة إلى 7 نانومتر والطول قد يصل إلى عدة سنتمترات. وتعرف بخيوط الأكتين (Actin filaments)، حيث تتكون من سلسلتين من بروتين حبيبي يسمى الأكتين (Actin) حيث تلتف السلسلتان حول بعضهما لتعطي شكل حلزوني كما في شكل (3-38).

الخيوط المتوسطة (Intermediate filaments)

ألياف بروتينية اكبر حجماً من الخيوط الدقيقة واصغر من الأنيبيبات الدقيقة، يتراوح قطر الليفة من 8 إلى 11 نانومتر، والطول من 10 إلى 100 ميكرومتر كما في شكل (3-39). تتكون من سلسلة طويلة من ألياف بروتينة متعددة الببتيدات، وتوجد على هيئة ضفيرة ثلاثية تشبه الحبل. ويدخل في تركيبها على الأقل خمسة أنواع من البروتينات. ويوجد عدة أنواع من الخيوط المتوسطة يختلف طول كل منها باختلاف نوع الخلية ونوع الكائن. ويعتقد أن وظيفة الخيوط المتوسطة هي تكوين الهيكل الدعامي داخل الخلية والمحافظة على شكل الخلية، كما أن بعضها يدعم غشاء النواة. والبعض الآخر يدعم الغشاء الخلوي وتكوين روابط (Junctions) بين الخلايا المتجاورة. تساهم في وظيفة الخلية العصبية كما هو الحال بالنسبة للمحاور العصبية (Axons).

الأنيبيبات الدقيقة (Microtubules)

أنيبيبات اسطوانية الشكل مجوفة يصل قطر الواحدة إلى 25 نانومتر تقريباً وطولها يتراوح ما بين 0.2 - 25 ميكرومتر. تتكون من نوعين من البروتينات هما الفا-تويوبيولين (a-tubulin)، وبيتا-تويوبيولين (b-tubulin)، وهما من البروتينات الحبيبية (Globular)، يتصلان مع بعضهما لا تساهمياً ليكونا شكلاً حبيبياً مزدوج (Dimer)، وهذا مثال للتركيب الرباعي للبروتين. ويتم بناء الأنيبيبة الدقيقة بإضافة الحبيبات المزدوجة الواحدة تلو الأخرى في ترتيب حلزوني كما في شكل (3-40 أ).

عملية تركيب الأنيبيبات في معظم الخلايا تتم بواسطة مركز تنظيم الأنيبيبات الدقيقة [Microtubule organizing center (MTOC)]، والذي يعرف بالأجسام المركزية (Centrosomes) في الخلايا الحيوانية.

وتلعب الأنيبيبات الدقيقة وظائف عديدة وهامة في الخلية من أهمها ما يلي:

· تدعيم الهيكل الخلوي.

· تساهم في انقسام الخلية حيث أن خيوط المغزل وهي عبارة عن أنيبيبات دقيقة تعمل على التوزيع المتساوي للكروموزومات أثناء انقسام الخلية كما يلاحظ في الطور الاستوائي.

· تدخل الأنيبيبات الدقيقة في تركيب الأجسام المركزية والأجسام القاعدية والأهداب والأسواط.

· تعمل على تسهيل حركة وانتقال بعض العضيات داخل الخلية مثل الميتوكوندريا والحويصلات. فهي تعمل كمسارات أو ما يشبه الخطوط تسير عليها العضيات محملة على حوامل بروتينية. وهناك نوعين من الحوامل البروتينية مرتبطة بالأنيبيبات الدقيقة هما الكاينيسين (Kinesin)، والداينين (Dynein)، ولكل منهما أنواع مختلفة كل نوع مسئول عن حركة عضيات خاصة. فمثلا احد أنواع الكاينيسين مسئول عن حركة جميع الحويصلات حيث يتم ارتباط الحويصلة بواسطة مستقبل الكاينيسين (Kinesin receptor) كما في شكل (3-40 ب)، ثم يتم انقباض وانبساط البروتين الحامل للحويصلة ويرافق ذلك صرف طاقة.

9- الجسيمات المركزية ( Centrioles) :

توجد في الخلية الحيوانية فقط ولا توجد في الخلية النباتية.

توجد في بعض الطحالب وبعض الفطريات.

حبيبات دقيقة يوجد عادة اثنان منها بالقرب من نواة الخلية.

تلعب الأجسام المركزية دورا هاما في تكوين المغزل حين انقسام الخلية.

يوجد بها ( DNA ) خاص بها ويتكون فيها.

كل واحد منها يتكون من تسع من الانيبيبات الدقيقة ( Microtubules )

ترتص على مدار شكل اسطوانى.



10- الأهداب و الأسواط (Cilia and Flagella) :

زوائد تبرز من سطح الخلية تعمل على الحركة الانتقالية كما هو في الحيوانات الأولية.

تعمل على حركة المواد على سطح الخلية.

تتكون الأهداب و الأسواط من أنيبيبات دقيقة كالتي يتكون منها الأجسام المركزية إلا أن العدد يختلف.



الاتصالات في الخلايا الحيوانية
(Junctions in animal cells):

هناك ثلاثة أنواع من الاتصالات بين الخلايا الحيوانية وهي كما يلي:

الاتصالات اللاصقة (Adhesion junctions)

وهي اتصالات سيتوبلازمية محكمة عبارة عن حزم من الخيوط المتوسطة (Intermediate filaments) التي ترتبط بالهيكل السيتوبلازمي كما في شكل (3-43؛ أ). تعمل على ربط الخلايا ببعضها البعض.

الاتصالات المحكمة (Tight junctions)

هذه الاتصالات شديدة الإحكام تعمل على ربط أغشية الخلايا المتجاورة في مناطق معينة حيث يبدو غشائي الخليتين المتجاورتين ملتصقين تماماً، ليظهر الشكل على هيئة أحزمة مقفلة كما في شكل (3-43 ب). وتمنع هذه الاتصالات مرور المواد بين الخلايا. فعلى سبيل المثال كما في خلايا الأمعاء التي تفصل العصارات الهاضمة عن تجويف الجسم الخلايا التي ترتبط باتصالات محكمة تعمل كحاجز.

الاتصالات الفجوية أو الثغرية (Gap junctions)

هذا النوع من الاتصالات يعمل كقنوات اتصال بين الخلايا المتجاورة حيث يسمح بمرور الجزيئات الصغيرة والايونات بين كل خليتين متجاورتين لذا توصف هذه الاتصالات بأنها روابط اتصال (Communication junctions). كما تمتاز هذه الروابط بشكل تركيبي مختلف عن الروابط السابقة حيث أن كل قناة محاطة بستة بروتينات كما في شكل (3-44). وهي تلعب دوراً هاماً في خلايا العضلات القلبية و العضلات الملساء حيث تسمح بمرور الايونات الضرورية لانقباض هذه العضلات.





الاتصالات في الخلايا النباتية (Junctions in plant cells):

ترتبط الخلايا النباتية بمجموعة كبيرة من القنوات تمر عبرها خيوط سيتوبلازمية تعرف بالبلازمودزمات (plasmodesmata)، مفردها بلازمودزما (Plasmodesma)، وهي عبارة عن قناة تخترق الجدار الخلوي يمر خلالها خيط سيتوبلازمي ليصل بين كل خليتين متجاورتين كما في شكل (3-45). والبلازمودزمات تسمح بمرور بعض المواد مثل الماء، المواد الغذائية (Nutrients)، والهرمونات من خلية إلى خلية مجاورة لها.

ثانيا: النواة:

تتكون من:

الغشاء النووي (Nuclear membrane)

الشبكة الكروماتينة ( Chromatin reticulum).

الكروموزومات (Chromosomes).

النوية ( Nucleolus).

السائل النووي (Nuclear sap) .

ا- الغشاء النووي:

يحيط الغشاء النووي بالنواة.

يتكون من طبقتين من الأغشية.

تتخلل الغشاء ثقوب نووية (Nuclear pores).

يحط بالنواة وينظم حركة مرور المواد بين النواة و السيتوبلازم.

متصل بالشبكة الاندوبلازمية وغشاء الخلية.

يتكون من البروتينات والدهون الفوسفورية.

2- الشبكة الكروماتينية و الكروموزومات:

الشبكة الكروماتينية هي المظهر الذي تتخذه الكروموزومات في الطور البيني للخلية.

تتكون من خيوط دقيقة متشابكة تملأ فراغ النواة.

حين انقسام الخلية تقصر هذه الخيوط الدقيقة وتسمك بالتدريج متخذة شكل الكروموزومات.

الكروموزومات أشكال عصوية لها عدد معين خاص بكل نوع من الكائنات الحية.

توجد على هيئة أزواج متماثلة.

يتكون كل كروموزوم من الحامض النووي (DNA) ونوع (أنواع) من البروتين متصلة بالحامض.

تحمل الكروموزومات الجينات التي توجه عمليات الوراثة و بالتالي توجه وتنظم جميع العمليات الخلوية.

3- النوية:

تتكون من حبيبات من البروتين والحامض النووي (RNA ).

تعمل الكروموزومات على تكوين النوية.

يوجد بكل نواة عدد معين من الانوية.

النوية هي موضع تكوين الرايبوزومات.

4- السائل النووي:

يحيط بجميع محتويات النواة.

يوجد به الإنزيمات اللازمة لتكوين (DNA) والأنواع المختلفة من (RNA) .

يوجد به أيضا المواد اللازمة لتكوين النيوكليوتيدات الداخلة فى تكوين (DNA) ، و (RNA).

يتكون معظمه من الماء.

جدول يوضح وظائف مكونات الخلية الحيوانية و النباتية والفرق بينهما:

السيتوبلازم
العضية الحيوانية النباتية الوظيفة
غشاء الخلية P P يحيط بالخلية، له خاصية نفاذ تفاضلية تعمل على تنظيم مرور المواد من والى الخلية.
الشبكة الإندوبلازمية P P تجرى عند سطحها تفاعلات كيميائية مهمة مثل تكوين البروتين. و الكربوهيدرات والدهون. الربط بين جميع أجزاء الخلية المختلفة.
الميتوكوندريا P P مركز إنتاج الطاقة.
الرايبوزومات P P موضع تكوين البروتين.
أجسام جولجي P P موضع تهيئة المركبات المختلفة على هيئة إفرازات خلوية.
اللايزوزومات P X تحتوى على إنزيمات هاضمة مبيدة للأجسام المضرة بالخلية.
البلاستيدات الخضراء X P موضع جريان عملية التمثيل الضوئي.
الأجسام المركزية P تكوين المغزل حين انقسام الخلية.
الفجوات العصارية P P تخزين ونقل مواد مختلفة في الخلية.
الجدار الخلوي X P يحدد شكل الخلية النباتية ويحميها ويعضدها.
الأهداب و الأسواط P X تساعد على الحركة في الحيوانات الأولية وتعمل على حركة المواد على سطح الخلية.




النواة
الكروموزومات P P تحمل الجينات التي توجه عمليات الوراثة الموجهة لكل عمليات الخلية.
النوية P P موضع تكوين الرايبوزومات.
الغشاء النووي P P تنظيم حركة مرور المواد بين النواة و السيتوبلازم.