كيفية التعرف على الهياكل الخلوية

تتراوح الخلايا الحية من تلك الموجودة في الطحالب وحيدة الخلية والبكتيريا ، من خلال الكائنات متعددة الخلايا مثل الطحالب والديدان ، وحتى النباتات والحيوانات المعقدة بما في ذلك البشر. توجد هياكل معينة في جميع الخلايا الحية ، ولكن تختلف أيضًا الكائنات الحية وحيدة الخلية وخلايا النباتات والحيوانات الأعلى من نواح كثيرة. تستطيع المجاهر الضوئية تكبير الخلايا بحيث يمكن رؤية الهياكل الأكبر والأكثر تحديدًا ، ولكن المجاهر الإلكترونية الناقلة (TEMs) مطلوبة لرؤية هياكل الخلايا الأصغر.

غالبًا ما يصعب تحديد الخلايا وهياكلها لأن الجدران رقيقة جدًا ، وقد يكون للخلايا المختلفة مظهر مختلف تمامًا. تتمتع كل من الخلايا وعضياتها بخصائص يمكن استخدامها للتعرف عليها ، ويساعد استخدام تكبير عالي بما يكفي لإظهار هذه التفاصيل.

على سبيل المثال ، سيعرض المجهر الضوئي بتكبير 300X الخلايا وبعض التفاصيل ولكن ليس العضيات الصغيرة داخل الخلية. لذلك ، هناك حاجة إلى TEM. تستخدم TEMs الإلكترونات لإنشاء صور مفصلة للهياكل الدقيقة عن طريق إطلاق الإلكترونات من خلال عينة الأنسجة وتحليل الأنماط عند خروج الإلكترونات من الجانب الآخر. عادةً ما يتم تصنيف الصور المأخوذة من TEMs بنوع الخلية والتكبير - صورة مميزة بعلامة "tem of human" يتم تكبير الخلايا الظهارية المسمى 7900X "7900 مرة ويمكن أن تظهر تفاصيل الخلية والنواة وغيرها الهياكل. يسمح استخدام المجاهر الضوئية للخلايا الكاملة و TEMs للميزات الأصغر بالتعرف الموثوق والدقيق حتى على هياكل الخلايا الأكثر مراوغة.

الصور المجهرية هي الصور المكبرة التي تم الحصول عليها من المجاهر الضوئية و TEMs. غالبًا ما يتم أخذ صورة مجهرية للخلايا من عينات الأنسجة وتظهر كتلة مستمرة من الخلايا والهياكل الداخلية التي يصعب تحديدها بشكل فردي. عادةً ما تُظهر هذه الصور المجهرية الكثير من الخطوط والنقاط والبقع والعناقيد التي تشكل الخلية وعضياتها. هناك حاجة إلى نهج منظم لتحديد الأجزاء المختلفة.

يساعد على معرفة ما يميز الهياكل الخلوية المختلفة. تعد الخلايا نفسها أكبر جسم مغلق في الصورة المجهرية ، ولكن يوجد داخل الخلايا العديد من الهياكل المختلفة ، ولكل منها مجموعة ميزاتها المميزة. يساعد النهج عالي المستوى حيث يتم تحديد الحدود المغلقة وإيجاد الأشكال المغلقة في عزل المكونات الموجودة في الصورة. من الممكن بعد ذلك تحديد كل جزء منفصل من خلال البحث عن خصائص فريدة.

من بين أصعب الهياكل الخلوية لتحديدها بشكل صحيح العضيات الصغيرة المرتبطة بالغشاء داخل كل خلية. هذه الهياكل مهمة لوظائف الخلية ، ومعظمها عبارة عن أكياس صغيرة من مادة الخلية مثل البروتينات والإنزيمات والكربوهيدرات والدهون. لديهم جميعًا أدوارهم الخاصة في الخلية وتمثل جزءًا مهمًا من دراسة الخلية وتحديد بنية الخلية.

لا تحتوي كل الخلايا على جميع أنواع العضيات ، وتختلف أعدادها بشكل كبير. معظم العضيات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن التعرف عليها إلا في صور TEM للعضيات. في حين أن الشكل والحجم يساعدان في تمييز بعض العضيات ، فمن الضروري عادة رؤية الهيكل الداخلي للتأكد من نوع العضية المعروضة. كما هو الحال مع الهياكل الخلوية الأخرى والخلية ككل ، فإن السمات الخاصة لكل عضية تجعل التعرف عليها أسهل.

مقارنةً بالمواضيع الأخرى الموجودة في الصور المجهرية للخلايا ، تعد الخلايا هي الأكبر إلى حد بعيد ، ولكن غالبًا ما يصعب العثور على حدودها بشكل مفاجئ. الخلايا البكتيرية مستقلة ولها جدار خلوي سميك نسبيًا ، لذلك يمكن رؤيتها بسهولة. جميع الخلايا الأخرى ، خاصة تلك الموجودة في أنسجة الحيوانات العليا ، لها غشاء خلوي رقيق فقط ولا يوجد جدار خلوي. في الصور المجهرية للأنسجة ، غالبًا ما توجد خطوط باهتة فقط توضح أغشية الخلايا وحدود كل خلية.

تحتوي الخلايا على خاصيتين تسهّلان عملية تحديد الهوية. تحتوي جميع الخلايا على غشاء خلوي مستمر يحيط بها ، ويحيط غشاء الخلية عددًا من الهياكل الدقيقة الأخرى. بمجرد العثور على مثل هذا الغشاء المستمر وإحاطة العديد من الأجسام الأخرى التي يكون لكل منها هيكل داخلي خاص بها ، يمكن تحديد تلك المنطقة المغلقة على أنها خلية. بمجرد وضوح هوية الخلية ، يمكن المضي قدمًا في تحديد الهياكل الداخلية.

لا تحتوي كل الخلايا على نواة ، ولكن معظم الخلايا الموجودة في الأنسجة الحيوانية والنباتية تمتلك نواة. لا تحتوي الكائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا على نواة ، وبعض الخلايا الحيوانية مثل خلايا الدم الحمراء الناضجة للإنسان لا تحتوي على نواة أيضًا. تحتوي جميع الخلايا الشائعة الأخرى مثل خلايا الكبد وخلايا العضلات وخلايا الجلد على نواة محددة بوضوح داخل غشاء الخلية.

النواة هي أكبر جسم داخل الخلية ، وعادة ما تكون مستديرة بشكل أو بآخر. على عكس الخلية ، ليس لديها الكثير من الهياكل بداخلها. أكبر جسم في النواة هو النواة المستديرة المسؤولة عن تكوين الريبوسومات. إذا كان التكبير عالياً بدرجة كافية ، فيمكن رؤية الهياكل الشبيهة بالديدان للكروموسومات داخل النواة ، خاصةً عندما تستعد الخلية للانقسام.

الريبوسومات عبارة عن كتل صغيرة من البروتين والحمض النووي الريبي الريبوزومي ، وهي الكود الذي يتم بموجبه تصنيع البروتينات. يمكن التعرف عليها من خلال افتقارها إلى الغشاء وصغر حجمها. في الصور المجهرية لعضيات الخلية ، تبدو مثل حبيبات صغيرة من المادة الصلبة ، وهناك العديد من هذه الحبوب منتشرة في جميع أنحاء الخلية.

ترتبط بعض الريبوسومات بالشبكة الإندوبلازمية ، وهي سلسلة من الطيات والأنابيب بالقرب من النواة. تساعد هذه الريبوسومات الخلية على إنتاج بروتينات متخصصة. عند التكبير العالي جدًا ، قد يكون من الممكن رؤية أن الريبوسومات تتكون من قسمين ، الجزء الأكبر يتكون من RNA ومجموعة أصغر تتكون من البروتينات المصنعة.

توجد فقط في الخلايا التي تحتوي على نواة ، والشبكة الإندوبلازمية عبارة عن هيكل مكون من أكياس وأنابيب مطوية تقع بين النواة وغشاء الخلية. يساعد الخلية على إدارة تبادل البروتينات بين الخلية والنواة ، ولها ريبوسومات مرتبطة بجزء يسمى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.

تنتج الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وريبوزوماتها إنزيمات خاصة بالخلايا مثل الأنسولين في خلايا البنكرياس والأجسام المضادة لخلايا الدم البيضاء. لا تحتوي الشبكة الإندوبلازمية الملساء على ريبوسومات متصلة وتنتج الكربوهيدرات والدهون التي تساعد في الحفاظ على أغشية الخلايا سليمة. يمكن التعرف على كلا الجزأين من الشبكة الإندوبلازمية من خلال ارتباطهما بنواة الخلية.

الميتوكوندريا هي مراكز القوة في الخلية ، حيث تقوم بهضم الجلوكوز لإنتاج جزيء التخزين ATP الذي تستخدمه الخلايا للطاقة. تتكون العضية من غشاء خارجي أملس وغشاء داخلي مطوي. يتم إنتاج الطاقة من خلال نقل الجزيئات عبر الغشاء الداخلي. يعتمد عدد الميتوكوندريا في الخلية على وظيفة الخلية. تحتوي خلايا العضلات ، على سبيل المثال ، على العديد من الميتوكوندريا لأنها تستهلك الكثير من الطاقة.

يمكن التعرف على الميتوكوندريا على أنها أجسام ملساء ممدودة وهي ثاني أكبر عضية بعد النواة. السمة المميزة لها هي الغشاء الداخلي المطوي الذي يعطي الهيكل الداخلي للميتوكوندريا. في صورة مجهرية للخلية ، تبدو ثنيات الغشاء الداخلي كأصابع بارزة في داخل الميتوكوندريا.

تكون الليزوزومات أصغر من الميتوكوندريا ، لذا لا يمكن رؤيتها إلا في صور TEM المكبرة للغاية. تتميز عن الريبوسومات بالغشاء الذي يحتوي على إنزيمات الجهاز الهضمي. غالبًا ما يمكن رؤيتها على أنها أشكال مستديرة أو كروية ، ولكن قد يكون لها أيضًا أشكال غير منتظمة عندما تكون قد أحاطت بقطعة من نفايات الخلية.

وظيفة الجسيمات الحالة هي هضم مادة الخلية التي لم تعد مطلوبة. يتم تفكيك شظايا الخلية وإخراجها من الزنزانة. تهاجم الليزوزومات أيضًا المواد الغريبة التي تدخل الخلية وبالتالي فهي دفاع ضد البكتيريا والفيروسات.

أجسام Golgi أو هياكل Golgi عبارة عن أكوام من الأكياس والأنابيب المفلطحة التي تبدو وكأنها قد تم تثبيتها معًا في المنتصف. كل كيس محاط بغشاء يمكن رؤيته تحت التكبير الكافي. تبدو أحيانًا كنسخة أصغر من الشبكة الإندوبلازمية ، لكنها أجسام منفصلة أكثر انتظامًا وليست مرتبطة بالنواة. تساعد أجسام جولجي على إنتاج الجسيمات الحالة وتحويل البروتينات إلى إنزيمات وهرمونات.

تأتي المريكزات في أزواج وتوجد عادة بالقرب من النواة. إنها حزم أسطوانية صغيرة من البروتين وهي مفتاح لتقسيم الخلايا. عند عرض العديد من الخلايا ، قد يكون بعضها في طور الانقسام ، ثم تصبح المريكزات بارزة جدًا.

أثناء الانقسام ، تذوب نواة الخلية ويتضاعف الحمض النووي الموجود في الكروموسومات. ثم تخلق المريكزات مغزلًا من الألياف تهاجر على طول الكروموسومات إلى نهايات متقابلة للخلية. يمكن أن تنقسم الخلية بعد ذلك مع تلقي كل خلية ابنة مجموعة كاملة من الكروموسومات. خلال هذه العملية ، تكون المريكزات على طرفي مغزل الألياف.

يجب أن تحافظ جميع الخلايا على شكل معين ، لكن يجب أن يظل بعضها متصلبًا بينما يمكن أن يكون البعض الآخر أكثر مرونة. تحافظ الخلية على شكلها بهيكل خلوي يتكون من عناصر هيكلية مختلفة اعتمادًا على وظيفة الخلية. إذا كانت الخلية جزءًا من هيكل أكبر مثل العضو الذي يجب أن يحافظ على شكله ، فإن الهيكل الخلوي يتكون من أنابيب صلبة. إذا سُمح للخلية بالخضوع تحت الضغط ولم يكن من الضروري أن تحافظ على شكلها تمامًا ، فإن الهيكل الخلوي يكون أخف وزنًا وأكثر مرونة ويتكون من خيوط بروتينية.

عند عرض الخلية على صورة مجهرية ، يظهر الهيكل الخلوي كخطوط مزدوجة سميكة في حالة الأنابيب وخطوط مفردة رفيعة للخيوط. قد لا تحتوي بعض الخلايا على أي خطوط من هذا القبيل ، ولكن في حالات أخرى ، قد تمتلئ المساحات المفتوحة بالهيكل الخلوي. عند تحديد هياكل الخلايا ، من المهم إبقاء أغشية العضية منفصلة عن طريق تتبع دائرتها المغلقة بينما تكون خطوط الهيكل الخلوي مفتوحة وتعبر الخلية.

للتعرف الكامل على جميع الهياكل الخلوية ، هناك حاجة إلى عدة صور مجهرية. لن تحتوي تلك التي تظهر الخلية بأكملها ، أو عدة خلايا ، على تفاصيل كافية لأصغر الهياكل مثل الكروموسومات. ستُظهر عدة صور مجهرية للعضيات ذات تكبير أعلى تدريجيًا الهياكل الأكبر مثل الميتوكوندريا ثم أصغر الأجسام مثل المريكزات.

عند فحص عينة نسيج مكبرة لأول مرة ، قد يكون من الصعب رؤية هياكل الخلايا المختلفة على الفور ، ولكن تتبع أغشية الخلايا يعد بداية جيدة. غالبًا ما يكون تحديد النواة والعضيات الأكبر مثل الميتوكوندريا هو الخطوة التالية. في الصور المجهرية عالية التكبير ، غالبًا ما يمكن التعرف على العضيات الأخرى من خلال عملية الإزالة ، والبحث عن الخصائص المميزة الرئيسية. تعطي أرقام كل عضية وبنية فكرة عن وظيفة الخلية وأنسجتها.