فسيولوجيا الخلية: نظرة عامة على التركيب والوظيفة والسلوك

باعتبارها الوحدات الأساسية للحياة ، تقوم الخلايا بوظائف مهمة في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. يركز فسيولوجيا الخلية على الهياكل والعمليات الداخلية داخل الكائنات الحية.

من التقسيم إلى الاتصال ، يدرس هذا المجال كيف الخلايا عش واعمل وتموت.

يتمثل أحد أجزاء فسيولوجيا الخلية في دراسة كيفية تصرف الخلايا. هناك ارتباط مهم بين بنية الخلية ووظيفتها وسلوكها. على سبيل المثال، العضيات في حقيقيات النوى لها أدوار محددة تساعد في عمل الخلية والتصرف بشكل صحيح.

عندما تفهم علم وظائف الأعضاء وبيولوجيا الخلية ، فإن الطريقة التي تتصرف بها الخلية منطقية. سلوك منسق مهم للكائنات متعددة الخلايا لأن هناك العديد من الخلايا التي يجب أن تعمل معًا. يخلق السلوك الخلوي السليم أنسجة وظيفية وكائن حي صحي.

ومع ذلك ، عندما يحدث خطأ في سلوك الخلية ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى الإصابة بأمراض ، مثل السرطان. على سبيل المثال ، إذا انقسام الخلية خارج نطاق السيطرة ، يمكن للخلايا أن تتكاثر وتشكل أورامًا.

على الرغم من أن الخلايا يمكن أن تختلف ، إلا أن هناك سلوكيات أساسية يشترك فيها الكثير منها. يشملوا:

• انقسام الخلايا ونموها. تحتاج الخلايا إلى النمو والانقسام بمرور الوقت. الانقسام والانقسام الاختزالي هما أكثر أنواع انقسام الخلايا شيوعًا. الانقسام المتساوي ينتج خليتين ابنتيتين متطابقتين ، بينما ينتج الانقسام الاختزالي أربع خلايا ابنة مختلفة بنصف الحمض النووي.
• الأيض الخلوي. تحتاج جميع الكائنات الحية إلى طاقة أو وقود لتعيش ، ويساعدها التمثيل الغذائي على تحقيق ذلك. تستخدم معظم الخلايا أيضًا التنفس الخلوي أو البناء الضوئي، وهي سلسلة من العمليات الكيميائية.
• الاتصال الخلوي. غالبًا ما تحتاج الخلايا الحية إلى التواصل ونشر المعلومات في جميع أنحاء الكائن الحي. يمكنهم استخدام المستقبلات أو الروابط ، أو وصلات الفجوات أو البيانات الوصفية للتواصل.
• النقل الخلوي. ينقل النقل الخلوي المواد عبر ملف غشاء الخلية. يمكن أن يكون هذا النقل النشط أو السلبي.
• الحركة الخلوية. تسمح الحركة للخلايا بالانتقال من موقع إلى آخر. قد يسبحون أو يزحفون أو ينزلقون أو يستخدمون طرقًا أخرى.
  

من المهم فهم فسيولوجيا الخلية ونقل الغشاء. تحتاج الكائنات الحية إلى حمل المواد داخل وخارج خلاياها وعبر الطبقة الدهنية الثنائية لغشاء البلازما.

النقل السلبي والنشط نوعان شائعان من النقل الخلوي. هناك بعض الاختلافات الجوهرية بين النقل النشط والسلبي.

لا يستخدم النقل السلبي الطاقة لنقل المواد. إحدى الطرق التي تستخدمها الخلايا هي تعريف، ويمكنك تقسيمها إلى بسيط أو تسهيل تعريف. يمكن أن تنتقل المواد من مناطق التركيز العالي إلى مناطق التركيز المنخفض. التناضح هو مثال على الانتشار البسيط الذي يتضمن الماء.

انتشار بسيط تتضمن جزيئات تتحرك أسفل تدرج التركيز عبر غشاء البلازما. هذه الجزيئات صغيرة وغير قطبية. نشر الميسر مشابه ولكنه يتضمن قنوات نقل غشائية. تعتمد الجزيئات الكبيرة والقطبية على الانتشار الميسر.

النقل النشط يحتاج إلى طاقة لنقل المواد. يمكن للجزيئات أن تتحرك عكس تدرج التركيز من مناطق التركيز المنخفض إلى مناطق التركيز العالي بفضل مصادر الطاقة مثل ATP. تساعد البروتينات الحاملة الخلايا خلال هذه العملية ، ويمكن للخلايا استخدام مضخة البروتون أو القناة الأيونية.

الالتقام و طرد خلوي هي أمثلة على النقل النشط في الخلايا. تساعد في تحريك الجزيئات الكبيرة داخل الحويصلات. أثناء الالتقام الخلوي ، تلتقط الخلية جزيئًا وتحركه إلى الداخل. أثناء خروج الخلايا ، تنقل الخلية جزيءًا إلى خارج غشاءها.

يمكن للخلايا استقبال الإشارات وتفسيرها والاستجابة لها. يساعدهم هذا النوع من الاتصال على الاستجابة لبيئتهم ونشر المعلومات داخل كائن حي متعدد الخلايا. يوجه التشوير سلوك الخلية من خلال السماح للخلايا بالاستجابة لإشارات محددة من بيئتها أو خلايا أخرى.

نقل الإشارة هو مصطلح آخر للإشارة الخلوية ويشير إلى نقل المعلومات. شلال تحويل الإشارة هو مسار أو سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل الخلية بعد أن يبدأها المنبه. يمكن للإشارات التحكم في نمو الخلايا وحركتها والتمثيل الغذائي وغير ذلك. ومع ذلك ، عندما يحدث خطأ في الاتصال الخلوي ، يمكن أن يسبب مرضًا مثل السرطان.

من المهم فهم أساسيات الاتصال الخلوي. تبدأ العملية العامة عندما تكتشف الخلية إشارة كيميائية. يؤدي هذا إلى تفاعل كيميائي يساعد الخلية في النهاية على الاستجابة لها. هناك استجابة نهائية تؤدي إلى النتيجة المرجوة.

على سبيل المثال ، تتلقى الخلية إشارة من الجسم تفيد بأنها بحاجة إلى المزيد انقسام الخلية. يمر عبر سلسلة إشارات تنتهي بالتعبير عن الجينات التي ستدفع انقسام الخلايا ، وتبدأ الخلية في الانقسام.

معظم الإشارات في الخلية كيميائية. الخلايا لها بروتينات تسمى مستقبلات وجزيئات تسمى يجند التي تساعدهم أثناء إرسال الإشارات.

على سبيل المثال ، يمكن للخلية أن تطلق بروتينًا في الفضاء خارج الخلية لتنبيه الخلايا الأخرى. يمكن للبروتين أن يطفو إلى خلية ثانية ، والتي تلتقطه لأن الخلية لديها المستقبل المناسب لها. بعد ذلك ، تستقبل الخلية الثانية الإشارة ويمكنها الاستجابة لها.

يمكنك العثور على الوصلات الفراغية في الخلايا الحيوانية ووصلة الوصلات في الخلايا النباتية ، وهي قنوات تساعد الخلايا على التواصل. تربط هذه القنوات الخلايا المجاورة. إنها تسمح للجزيئات الصغيرة بالمرور من خلالها ، بحيث يمكن للإشارات أن تنتقل.

بعد تلقي الخلايا للإشارات ، يمكنها تفسيرها. يحدث هذا من خلال تغيير توافقي أو تفاعلات كيميائية حيوية. يمكن لشلالات تحويل الإشارة نقل المعلومات عبر الخلية. يمكن أن تعمل الفسفرة على تنشيط البروتينات أو تعطيلها عن طريق إضافة مجموعة الفوسفات.

تتضمن بعض شلالات تحويل الإشارة رسلًا داخل الخلايا أو رسلًا ثانويًا ، مثل Ca²⁺و cAMP و NO و cGMP. تميل هذه إلى أن تكون جزيئات غير بروتينية ، مثل أيونات الكالسيوم ، والتي قد تكون وفيرة في الخلية.

على سبيل المثال ، تحتوي بعض الخلايا على بروتينات يمكنها ربط أيونات الكالسيوم ، والتي يمكن أن تغير شكل ونشاط البروتينات.

يمكن للخلايا أن تستجيب للإشارات بعدة طرق. على سبيل المثال ، يمكنهم إجراء تغييرات في التعبير الجيني يمكن أن يغير طريقة عمل الخلية.

قد يرسلون أيضًا إشارات ردود الفعل لتأكيد تلقيهم للإشارة الأصلية واستجابوا لها. في النهاية ، يمكن أن تؤثر الإشارات على وظيفة الخلية.

حركية الخلية مهم لأنه يساعد الكائنات الحية على الانتقال من مكان إلى آخر. قد يكون هذا ضروريًا للحصول على الطعام أو الهروب من الخطر. في كثير من الأحيان ، تحتاج الخلية إلى التحرك كاستجابة للتغيرات البيئية. قد تزحف الخلايا أو تسبح أو تنزلق أو تستخدم طرقًا أخرى.

ال الأسواط و أهداب يمكن أن تساعد الخلية في التحرك. يتمثل دور السوط أو الهياكل الشبيهة بالجلد في دفع الخلية. يتمثل دور الأهداب أو الهياكل الشبيهة بالشعر في التحرك ذهابًا وإيابًا في نمط إيقاعي. تحتوي خلايا الحيوانات المنوية على سوط ، بينما تحتوي الخلايا التي تبطن الجهاز التنفسي على أهداب.

يمكن أن تؤدي إشارات الخلية إلى حركة الخلية في الكائنات الحية. قد تكون هذه الحركة تجاه الإشارات أو بعيدًا عنها ، ويمكن أن تلعب دورًا في المرض. انجذاب كيميائي هي حركة الخلية نحو أو بعيدًا عن تركيز كيميائي أعلى ، وهي جزء مهم من الاستجابة الخلوية.

على سبيل المثال ، يسمح الانجذاب الكيميائي للخلايا السرطانية بالتحرك نحو منطقة من الجسم تعزز المزيد من النمو.

يمكن أن تتقلص الخلايا ، ويحدث هذا النوع من الحركة في خلايا العضلات. تبدأ العملية بإشارة من الجهاز العصبي.

ثم تستجيب الخلايا ببدء التفاعلات الكيميائية. تؤثر التفاعلات على ألياف العضلات وتسبب تقلصات.