خلية حقيقية النواة: التعريف والبنية والوظيفة (مع القياس والرسم التخطيطي)

كما تعلمت بالفعل ، الخلايا هي الوحدة الأساسية للحياة.

وسواء كنت تأمل في الحصول على اختبارات الأحياء في المدرسة الإعدادية أو الثانوية أو تبحث عن تجديد المعلومات قبل علم الأحياء في الكلية ، فإن معرفة بنية خلية حقيقية النواة أمر لا بد منه.

تابع القراءة للحصول على نظرة عامة عامة تغطي كل ما تحتاج إلى معرفته (معظم) دورات علم الأحياء في المدارس المتوسطة والثانوية. اتبع الارتباطات للحصول على أدلة تفصيلية لكل عضية خلية للحصول على الدورات التدريبية الخاصة بك.

ما هي بالضبط الخلايا حقيقية النواة؟ إنها واحدة من تصنيفين رئيسيين للخلايا - حقيقيات النوى و بدائية النواة. وهما أيضًا الأكثر تعقيدًا من الاثنين. تشمل الخلايا حقيقية النواة خلايا حيوانية - بما في ذلك الخلايا البشرية - الخلايا النباتية والخلايا الفطرية والطحالب.

تتميز الخلايا حقيقية النواة بنواة مرتبطة بالغشاء. هذا يختلف عن الخلايا بدائية النواة ، التي لها نواة - وهي منطقة كثيفة بالحمض النووي الخلوي - ولكنها في الواقع لا تحتوي على حجرة منفصلة مرتبطة بالغشاء مثل النواة.

تحتوي الخلايا حقيقية النواة أيضًا على عضيات ، وهي هياكل مرتبطة بالغشاء توجد داخل الخلية. إذا نظرت إلى الخلايا حقيقية النواة تحت المجهر ، فسترى هياكل مميزة من جميع الأشكال والأحجام. من ناحية أخرى ، ستبدو الخلايا بدائية النواة أكثر اتساقًا لأنها لا تحتوي على تلك الهياكل المرتبطة بالغشاء لتفتيت الخلية.

فلماذا تجعل العضيات الخلايا حقيقية النواة مميزة؟

افكر في العضيات مثل الغرف في منزلك: غرفة المعيشة وغرف النوم والحمامات وما إلى ذلك. كلها مفصولة بجدران - في الخلية ، ستكون هذه هي أغشية الخلايا - ولكل نوع من الغرف استخدام خاص به ، بشكل عام ، يجعل منزلك مكانًا مريحًا للعيش فيه. تعمل العضيات بطريقة مماثلة ؛ لديهم جميعًا أدوارًا مميزة تساعد خلاياك على العمل.

كل هذه العضيات تساعد الخلايا حقيقية النواة على القيام بوظائف أكثر تعقيدًا. لذا ، فإن الكائنات الحية ذات الخلايا حقيقية النواة - مثل البشر - أكثر تعقيدًا من الكائنات بدائية النواة ، مثل البكتيريا.

دعنا نتحدث عن "دماغ" الخلية: نواة، الذي يحتوي على معظم المادة الوراثية للخلية. يقع معظم الحمض النووي لخليتك في النواة ، وهي منظمة في الكروموسومات. في البشر ، هذا يعني 23 زوجًا من اثنين من الكروموسومات ، أو 26 الكروموسومات شاملة.

النواة هي المكان الذي تتخذ فيه خليتك قرارات بشأن الجينات التي ستكون أكثر نشاطًا (أو "معبرًا عنها") وأي الجينات ستكون أقل نشاطًا (أو "مكبوتة"). إنه موقع النسخ ، وهو الخطوة الأولى نحو تخليق البروتين والتعبير عن أ الجين إلى بروتين.

النواة محاطة بغشاء نووي ثنائي الطبقة يسمى الغلاف النووي. يحتوي الغلاف على العديد من المسام النووية ، والتي تسمح للمواد ، بما في ذلك المواد الوراثية ورسول RNA أو مرنا، لتمرير داخل وخارج النواة.

وأخيرًا ، تضم النواة النواة ، وهي أكبر بنية في النواة. تساعد النواة خلاياك على إنتاج الريبوسومات - أكثر على تلك الموجودة في الثانية - وتلعب أيضًا دورًا في استجابة الخلية للتوتر.

في بيولوجيا الخلية ، يتم تقسيم كل خلية حقيقية النواة إلى فئتين: النواة ، التي وصفناها للتو أعلاه ، والسيتوبلازم ، وهو ، حسنًا ، كل شيء آخر.

ال السيتوبلازم في الخلايا حقيقية النواة يحتوي على العضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء التي سنناقشها أدناه. يحتوي أيضًا على مادة شبيهة بالهلام تسمى العصارة الخلوية - مزيج من الماء والمواد المذابة والبروتينات الهيكلية - التي تشكل حوالي 70 بالمائة من حجم الخلية.

كل خلية حقيقية النواة - خلايا حيوانية ، خلايا نباتية ، سمها ما شئت - مغلفة بغشاء بلازما. ال هيكل غشاء البلازما تتكون من عدة مكونات ، اعتمادًا على نوع الخلية التي تبحث عنها ، لكنها تشترك جميعًا في مكون رئيسي واحد: طبقة ثنائية الفوسفوليبيد.

يتكون كل جزيء فوسفوليبيد من أ محبة للماء (أو محبة للماء) رأس الفوسفات ، بالإضافة إلى اثنين نافرة من الماء (أو كره الماء) الأحماض الدهنية. يتشكل الغشاء المزدوج عندما تصطف طبقتان من الدهون الفسفورية في الذيل مع الذيل ، وتشكل الأحماض الدهنية الطبقة الداخلية للغشاء ومجموعات الفوسفات في الخارج.

ينشئ هذا الترتيب حدودًا مميزة للخلية ، مما يجعل كل خلية حقيقية النواة وحدتها المميزة.

هناك مكونات أخرى لغشاء البلازما أيضًا. تساعد البروتينات الموجودة داخل غشاء البلازما في نقل المواد داخل وخارج الخلية ، كما أنها تتلقى إشارات كيميائية من البيئة يمكن أن تتفاعل معها خلاياك.

بعض البروتينات في غشاء البلازما (تسمى مجموعة البروتينات السكرية) تحتوي أيضًا على كربوهيدرات مرتبطة. تعمل البروتينات السكرية بمثابة "تحديد" لخلاياك ، وتلعب دورًا مهمًا في المناعة.

إذا كان غشاء الخلية لا يصدر صوتًا الكل هذا قوي وآمن ، أنت على حق - ليس كذلك! لذلك تحتاج خلاياك إلى هيكل خلوي تحتها للمساعدة في الحفاظ على شكل الخلية. يتكون الهيكل الخلوي من بروتينات هيكلية قوية بما يكفي لدعم الخلية ، ويمكن أن تساعد الخلية على النمو والتحرك.

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الخيوط التي تشكل الهيكل الخلوي للخلايا حقيقية النواة:

• أنابيب مجهرية: هذه هي أكبر الخيوط في الهيكل الخلوي ، وهي مصنوعة من بروتين يسمى توبولين. إنها قوية للغاية ومقاومة للضغط ، لذا فهي أساسية للحفاظ على خلاياك في الشكل المناسب. يلعبون أيضًا دورًا في حركية الخلية أو حركتها، كما أنها تساعد في نقل المواد داخل الخلية.

• المتوسطة الشعيرات: هذه الخيوط متوسطة الحجم مصنوعة من الكيراتين (الذي ، لمعلوماتك ، هو أيضًا البروتين الرئيسي الموجود في بشرتك وأظافرك وشعرك). إنهم يعملون مع الأنابيب الدقيقة للمساعدة في الحفاظ على شكل الخلية.

• الألياف الدقيقة: أصغر فئة من الخيوط في الهيكل الخلوي ، تتكون الخيوط الدقيقة من بروتين يسمى الأكتين. الأكتين ديناميكي للغاية - يمكن أن تصبح ألياف الأكتين أقصر أو أطول بسهولة ، اعتمادًا على ما تحتاجه خليتك. تعتبر خيوط الأكتين مهمة بشكل خاص للحركة الخلوية (عندما تنقسم خلية واحدة إلى خليتين في نهاية الانقسام الفتيلي) وتلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في نقل الخلايا وتنقلها.

الهيكل الخلوي هو السبب في أن الخلايا حقيقية النواة يمكن أن تتخذ أشكالًا معقدة للغاية (تحقق من هذا الشكل العصبي المجنون!) دون الانهيار على أنفسهم.

انظر إلى خلية حيوانية على المجهر وستجد عضية أخرى ، وهي جسيم مركزي، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالهيكل الخلوي.

يعمل الجسيم المركزي كمركز تنظيم الأنابيب الدقيقة الرئيسي (أو MTOC) للخلية. يلعب الجسيم المركزي دورًا مهمًا في الانقسام الفتيلي - لدرجة أن العيوب في الجسيم المركزي مرتبطة بأمراض نمو الخلايا ، مثل السرطان.

ستجد الجسيم المركزي في الخلايا الحيوانية فقط. تستخدم الخلايا النباتية والفطرية آليات مختلفة لتنظيم الأنابيب الدقيقة الخاصة بها.

بينما تحتوي جميع الخلايا حقيقية النواة على هيكل خلوي ، فإن بعض أنواع الخلايا - مثل الخلايا النباتية - لديها جدار خلوي لمزيد من الحماية. على عكس غشاء الخلية ، وهو سائل نسبيًا ، فإن جدار الخلية هي بنية صلبة تساعد في الحفاظ على شكل الخلية.

يعتمد التركيب الدقيق لجدار الخلية على نوع الكائن الذي تنظر إليه (تحتوي كل من الطحالب والفطريات والخلايا النباتية على جدران خلوية مميزة). لكنهم عمومًا مصنوعون من السكريات، وهي كربوهيدرات معقدة ، وكذلك بروتينات هيكلية للدعم.

جدار الخلية النباتية هو جزء مما يساعد النباتات على الوقوف بشكل مستقيم (على الأقل ، حتى يتم حرمانهم من الماء لدرجة أنهم يبدأون في الذبول) والوقوف في وجه العوامل البيئية مثل الرياح. كما أنه يعمل كغشاء شبه منفذ ، مما يسمح لبعض المواد بالمرور داخل الخلية وخارجها.

تلك الريبوسومات المنتجة في النواة؟

ستجد مجموعة منهم في الشبكة الإندوبلازمية ، أو ER. على وجه التحديد ستجدهم في ملف الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (أو RER) ، والذي اشتق اسمه من المظهر "الخشن" الذي يتمتع به بفضل كل تلك الريبوسومات.

بشكل عام ، فإن ER هو المصنع المصنع للخلية ، وهو مسؤول عن إنتاج المواد التي تحتاجها خلاياك لتنمو. في RER ، تعمل الريبوسومات بجد لمساعدة خلاياك على إنتاج الآلاف والآلاف من البروتينات المختلفة التي تحتاجها خلاياك للبقاء على قيد الحياة.

هناك أيضًا جزء من ER ليس مغطاة بالريبوسومات تسمى الشبكة الإندوبلازمية الملساء (أو SER). يساعد SER خلاياك على إنتاج الدهون ، بما في ذلك الدهون التي تشكل غشاء البلازما وأغشية العضية. كما أنه يساعد في إنتاج هرمونات معينة ، مثل هرمون الاستروجين والتستوستيرون.

في حين أن ER هو مصنع تصنيع الخلية ، فإن جهاز جولجي، تسمى أحيانًا جسم جولجي ، هي مصنع تعبئة الخلية.

يأخذ جهاز Golgi البروتينات التي تم إنتاجها حديثًا في ER و "حزمها" حتى تتمكن من العمل بشكل صحيح في الخلية. كما تقوم أيضًا بتعبئة المواد في وحدات صغيرة مرتبطة بغشاء تسمى الحويصلات ، ثم يتم شحنها إلى مكانها الصحيح في الخلية.

يتكون جهاز جولجي من أكياس صغيرة تسمى إنتفاخات (تبدو مثل كومة من الفطائر تحت المجهر) تساعد في معالجة المواد. ال رابطة الدول المستقلة وجه جهاز جولجي هو الجانب القادم الذي يقبل المواد الجديدة ، و عبر الوجه هو الجانب المنتهية ولايته التي تطلق سراحهم.

الجسيمات المحللة تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في معالجة البروتينات والدهون والمواد الأخرى. إنها عضيات صغيرة مرتبطة بالغشاء ، وهي شديدة الحموضة ، مما يساعدها على العمل مثل "معدة" خليتك.

وظيفة الجسيمات الحالة هي هضم المواد وتفكيك البروتينات والكربوهيدرات والدهون غير المرغوب فيها حتى يمكن إزالتها من الخلية. تعتبر الليزوزومات جزءًا مهمًا بشكل خاص من الخلايا المناعية لأنها يمكن أن تهضم مسببات الأمراض - وتمنعها من إيذاءك بشكل عام.

إذن من أين تحصل خليتك على الطاقة اللازمة لكل هذا التصنيع والشحن؟ ال الميتوكوندريا، تسمى أحيانًا وحدة الطاقة أو بطارية الخلية. المفرد في الميتوكوندريا هو الميتوكوندريا.

كما خمنت على الأرجح ، فإن الميتوكوندريا هي المواقع الرئيسية لإنتاج الطاقة. على وجه التحديد ، كانت آخر مرحلتين من التنفس الخلوي يحدث - والمكان الذي تنتج فيه الخلية معظم طاقتها الصالحة للاستخدام ، في شكل ATP.

مثل معظم العضيات ، فهي محاطة بطبقة ثنائية من الدهون. لكن الميتوكوندريا لها في الواقع غشاءان (غشاء داخلي وخارجي). يتم طي الغشاء الداخلي بشكل وثيق على نفسه للحصول على مساحة سطح أكبر ، مما يمنح كل ميتوكوندريا مساحة أكبر لإجراء تفاعلات كيميائية وإنتاج المزيد من الوقود للخلية.

أنواع الخلايا المختلفة لها أعداد مختلفة من الميتوكوندريا. خلايا الكبد والعضلات ، على سبيل المثال ، غنية بها بشكل خاص.

في حين أن الميتوكوندريا قد تكون قوة الخلية ، فإن بيروكسيسوم هو جزء مركزي من عملية التمثيل الغذائي للخلية.

ذلك لأن البيروكسيسومات تساعد على امتصاص العناصر الغذائية داخل خلاياك وتأتي مليئة بالإنزيمات الهاضمة لتفكيكها. تحتوي البيروكسيسومات أيضًا على بيروكسيد الهيدروجين وتحييده - والذي يمكن أن يضر الحمض النووي أو أغشية الخلايا - لتعزيز صحة خلاياك على المدى الطويل.

لا تحتوي كل خلية على البلاستيدات الخضراء - فهي غير موجودة في الخلايا النباتية أو الفطرية ، ولكنها توجد في الخلايا النباتية وبعض الطحالب - ولكن تلك التي تستخدمها بشكل جيد. البلاستيدات الخضراء هي موقع البناء الضوئي ، وهي مجموعة التفاعلات الكيميائية التي تساعد بعض الكائنات الحية على إنتاج طاقة قابلة للاستخدام من ضوء الشمس وتساعد أيضًا على إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي.

تمتلئ البلاستيدات الخضراء بصبغات خضراء تسمى الكلوروفيل ، والتي تلتقط أطوال موجية معينة من الضوء وتطلق التفاعلات الكيميائية التي تشكل عملية التمثيل الضوئي. انظر داخل بلاستيدات خضراء وستجد أكوامًا تشبه الفطيرة من المواد تسمى ثايلاكويدات، محاطًا بمساحة مفتوحة (تسمى سدى).

كل ثايلاكويد له غشاء خاص به - غشاء الثايلاكويد - أيضًا.

تحقق من خلية نباتية تحت المجهر ومن المحتمل أن ترى أ كبير فقاعة تشغل مساحة كبيرة. هذه هي الفجوة المركزية.

في النباتات ، تمتلئ الفجوة المركزية بالماء والمواد الذائبة ، ويمكن أن تصبح كبيرة جدًا بحيث تشغل ثلاثة أرباع الخلية. إنه يضغط على جدار الخلية للمساعدة في "تضخيم" الخلية حتى يتمكن النبات من الوقوف بشكل مستقيم.

تحتوي الأنواع الأخرى من الخلايا حقيقية النواة ، مثل الخلايا الحيوانية ، على فجوات أصغر. تساعد الفجوات المختلفة على تخزين العناصر الغذائية والنفايات ، بحيث تظل منظمة داخل الخلية.

بحاجة لتجديد المعلومات على الأكبر الاختلافات بين الخلايا النباتية والحيوانية? لقد حصلت على تغطيتها:

• الفجوة: تحتوي الخلايا النباتية على فجوة كبيرة واحدة على الأقل للحفاظ على شكل الخلية ، بينما تكون فجوات الحيوانات أصغر في الحجم.
• المريكز: خلايا حيوانية لها واحدة ؛ الخلايا النباتية لا تفعل ذلك.
• البلاستيدات الخضراء: الخلايا النباتية لها. الخلايا الحيوانية لا تفعل ذلك.
  
• جدار الخلية: الخلايا النباتية لها جدار خلوي خارجي. تحتوي الخلايا الحيوانية ببساطة على غشاء البلازما.