هيكل الخلية للحيوان

الخلايا هي العناصر الأساسية غير القابلة للاختزال للحياة على الأرض. تتكون بعض الكائنات الحية ، مثل البكتيريا ، من خلية واحدة فقط ؛ الحيوانات مثلك تتضمن تريليونات. الخلايا هي نفسها مجهرية ، لكن معظمها يحتوي على مجموعة مذهلة من المكونات الأصغر كل ذلك يساهم في المهمة الأساسية المتمثلة في الحفاظ على الخلية - وبالتالي الكائن الأصلي - على قيد الحياة. تعتبر الخلايا الحيوانية ، بشكل عام ، جزءًا من أشكال الحياة الأكثر تعقيدًا من الخلايا البكتيرية أو النباتية ؛ وفقًا لذلك ، تكون الخلايا الحيوانية أكثر تعقيدًا وتفصيلاً من نظيراتها في العالمين الميكروبي والنباتي.

ربما تكون أسهل طريقة للتفكير في خلية حيوانية هي أن تكون مركزًا للوفاء أو مستودعًا كبيرًا مزدحمًا. أحد الاعتبارات المهمة التي يجب وضعها في الاعتبار عن كثب ، وهو الاعتبار الذي غالبًا ما يصف العالم بشكل عام ولكنه قابل للتطبيق بشكل رائع على علم الأحياء على وجه الخصوص ، هو "الشكل المناسب للوظيفة". هذا هو سبب تنظيم أجزاء الخلية الحيوانية ، وكذلك الخلية ككل ، بالطريقة التي ترتبط بها ارتباطًا وثيقًا بالوظائف التي تم تكليف هذه الأجزاء - تسمى "العضيات" - تنفيذ.

يمكن تقسيم الكائنات الحية إلى بدائية النواة الكائنات الحية أحادية الخلية وتشمل:

• النباتات
  
• الحيوانات
  
• الفطريات

تشتمل خلايا حقيقيات النوى على غشاء حول المادة الوراثية مكونًا نواة ؛ بدائيات النوى ليس لها مثل هذا الغشاء. أيضًا ، لا يحتوي السيتوبلازم بدائيات النوى على عضيات ، تتباهى بها الخلايا حقيقية النواة بوفرة.

ال غشاء الخلية، ويسمى أيضًا غشاء البلازما ، يشكل الحدود الخارجية للخلايا الحيوانية. (تحتوي الخلايا النباتية على جدران خلوية خارج غشاء الخلية مباشرة لمزيد من الحماية والصلابة.) الغشاء هو أكثر من مجرد حاجز مادي بسيط أو مستودع للعضيات والحمض النووي ؛ بدلاً من ذلك ، فهو ديناميكي ، مع قنوات انتقائية للغاية تنظم بعناية دخول وخروج الجزيئات من وإلى الخلية.

يتكون غشاء الخلية من أ طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، أو طبقة ثنائية الدهون. تتكون هذه الطبقة الثنائية ، في جوهرها ، من "صفحتين" مختلفتين من جزيئات الفسفوليبيد ، مع الدهون تتلامس أجزاء من الجزيئات في طبقات مختلفة وتتجه أجزاء الفوسفات إلى الاتجاه المعاكس الاتجاهات. لفهم سبب حدوث ذلك ، ضع في اعتبارك الخصائص الكهروكيميائية للدهون والفوسفات بشكل منفصل. الفوسفات عبارة عن جزيئات قطبية ، مما يعني أن شحناتها الكهروكيميائية موزعة بشكل غير متساو عبر الجزيء. الماء (H.₂O) هي أيضًا قطبية ، وتميل المواد القطبية إلى الاختلاط ، لذا فإن الفوسفات من بين المواد المسمى محبة للماء (أي تنجذب إلى الماء).

يحتوي الجزء الدهني من الفوسفوليبيد على نوعين من الأحماض الدهنية ، وهما سلاسل طويلة من الهيدروكربونات مع أنواع محددة من الروابط التي تترك الجزيء بأكمله بدون تدرج شحنة. في الواقع ، الدهون بالتعريف غير قطبية. نظرًا لأنها تتفاعل عكس الطريقة التي تتفاعل بها الجزيئات القطبية في وجود الماء ، فإنها تسمى كارهة للماء. لذلك قد تفكر في جزيء فسفوليبيد كامل على أنه "يشبه الحبار" ، حيث يعمل جزء الفوسفات كرأس وجسم والدهن كزوج من المجسات. علاوة على ذلك ، تخيل "لوحين" كبيرين من الحبار ، مجتمعين مع اختلاط مخالبهم ورؤوسهم موجهة في اتجاهين متعاكسين.

تسمح أغشية الخلايا لبعض المواد بالذهاب والذهاب. يحدث هذا بعدة طرق ، بما في ذلك الانتشار والانتشار الميسر والتناضح والنقل النشط. بعض العضيات ، مثل الميتوكوندريا ، لها أغشية داخلية خاصة بها تتكون من نفس المواد مثل غشاء البلازما نفسه.

ال نواة هو ، في الواقع ، مركز التحكم والتحكم للخلية الحيوانية. يحتوي على الحمض النووي ، والذي يتم ترتيبه في معظم الحيوانات في كروموسومات منفصلة (لديك 23 زوجًا منها) مقسمة إلى أجزاء صغيرة تسمى الجينات. الجينات هي ببساطة أطوال الحمض النووي التي تحتوي على رمز منتج بروتين معين ، والذي يسلمه الحمض النووي لآلة تجميع البروتين في الخلية من خلال جزيء RNA (الحمض النووي الريبي).

تحتوي النواة على أجزاء مختلفة. في الفحص المجهري ، توجد بقعة مظلمة تسمى النواة يظهر في منتصف النواة. النواة تشارك في تصنيع الريبوسومات. النواة محاطة بغشاء نووي ، وهو غشاء مزدوج في وقت لاحق مشابه لغشاء الخلية. تحتوي هذه البطانة ، التي تسمى أيضًا الغلاف النووي ، على بروتينات خيطية مرتبطة بالطبقة الداخلية والتي تمتد إلى الداخل وتساعد في الحفاظ على تنظيم الحمض النووي وفي مكانه.

أثناء تكاثر الخلية وانقسامها ، يُطلق على انقسام النواة نفسها إلى نواتين ابنتين اسم الحركية الخلوية. إن فصل النواة عن باقي الخلية مفيد في إبقاء الحمض النووي معزولًا عن أنشطة الخلية الأخرى ، مما يقلل من فرص تلفها. يسمح هذا أيضًا بالتحكم الرائع في البيئة الخلوية المباشرة ، والتي يمكن أن تكون متميزة عن سيتوبلازم الخلية ككل.

هذه العضيات ، التي توجد أيضًا في الخلايا غير الحيوانية ، مسؤولة عن تخليق البروتين الذي يحدث في السيتوبلازم. يتم بدء تخليق البروتين عندما يخضع الحمض النووي في النواة لعملية تسمى النسخ ، وهو صنع الحمض النووي الريبي بشفرة كيميائية تتوافق مع الشريط الدقيق للحمض النووي الذي يتكون منه (رسول RNA أو مرنا). يتكون كل من DNA و RNA من مونومرات (وحدات متكررة مفردة) من النيوكليوتيدات ، والتي تحتوي على السكر ومجموعة الفوسفات وجزء يسمى القاعدة النيتروجينية. يتضمن الحمض النووي أربع قواعد مختلفة من هذا القبيل (الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثايمين) ، وتسلسل هذه القواعد في شريط طويل من الحمض النووي هو رمز المنتج الذي تم تصنيعه في النهاية على الريبوسومات.

عندما ينتقل الرنا المرسال حديثًا من النواة إلى الريبوسومات في السيتوبلازم ، يمكن أن يبدأ تخليق البروتين. تتكون الريبوسومات نفسها من نوع من الحمض النووي الريبي يسمى RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي). تتكون الريبوسومات من وحدتين بروتينيتين ، إحداهما أكبر بنسبة 50 في المائة من الأخرى. يرتبط mRNA بموقع معين على الريبوسوم ، وتتم "قراءة" أطوال الجزيئات الثلاث قواعد في كل مرة وتستخدم لصنع واحد من حوالي 20 نوعًا مختلفًا من الأحماض الأمينية ، وهي اللبنات الأساسية لـ البروتينات. يتم نقل هذه الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات بواسطة نوع ثالث من الحمض النووي الريبي ، يسمى نقل RNA (الحمض الريبي النووي النقال).

الميتوكوندريا هي عضيات رائعة تلعب دورًا مهمًا بشكل خاص في عملية التمثيل الغذائي للحيوانات وحقيقيات النوى ككل. هم ، مثل النواة ، محاطون بغشاء مزدوج. لديهم وظيفة أساسية واحدة: توفير أكبر قدر ممكن من الطاقة باستخدام مصادر وقود الكربوهيدرات في ظل ظروف توافر الأكسجين الكافي.

تتمثل الخطوة الأولى في عملية التمثيل الغذائي للخلايا الحيوانية في تكسير الجلوكوز الذي يدخل الخلية إلى مادة تسمى البيروفات. هذا يسمي تحلل السكر ويحدث سواء كان الأكسجين موجودًا أم لا. في حالة عدم وجود كمية كافية من الأكسجين ، يخضع البيروفات للتخمير ليصبح لاكتات ، مما يوفر دفعة قصيرة المدى من الطاقة الخلوية. خلاف ذلك ، يدخل البيروفات الميتوكوندريا ويخضع للتنفس الهوائي.

يتضمن التنفس الهوائي عمليتين مع خطواتهما الخاصة. الأولى تحدث في مصفوفة الميتوكوندريا (على غرار السيتوبلازم الخاص بالخلية) وتسمى دورة كريبس ، دورة حمض الكربوكسيل (TCA) أو دورة حمض الستريك. تولد هذه الدورة ناقلات إلكترون عالية الطاقة للعملية التالية ، سلسلة نقل الإلكترون. تحدث تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون على غشاء الميتوكوندريا ، وليس في المصفوفة حيث تعمل دورة كريبس. هذا الفصل المادي بين المهام ، رغم أنه ليس دائمًا الأكثر كفاءة من حيث المظهر الخارجي ، يساعد في ضمان الحد الأدنى من الأخطاء بواسطة الإنزيمات في مسارات الجهاز التنفسي ، فقط نظرًا لأن وجود أقسام مختلفة من متجر متعدد الأقسام يقلل من فرص إتمام عملية الشراء الخاطئة حتى إذا كان عليك التجول في المتجر ، فهو يعد وسيلة للوصول إلى هو - هي.

لأن الأيض الهوائي يوفر طاقة أكبر بكثير من ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) لكل جزيء الجلوكوز أكثر من التخمير ، فهو دائمًا الطريق "المفضل" ويقف على أنه انتصار تطور.

يُعتقد أن الميتوكوندريا كانت كائنات بدائية النواة قائمة بذاتها في وقت مضى ، منذ ملايين وملايين السنين ، قبل أن يتم دمجها فيما يسمى الآن الخلايا حقيقية النواة. وهذا ما يسمى نظرية التعايش الداخلي ، والتي تقطع شوطًا طويلاً نحو شرح الكثير من خصائص الميتوكوندريا التي قد تكون بعيدة المنال لعلماء الأحياء الجزيئية. يبدو أن حقيقيات النوى في الواقع قد اختطفت منتجًا كاملاً للطاقة ، بدلاً من أن يتطور منها المكونات الأصغر ، ربما تكون العامل الرئيسي في قدرة الحيوانات وحقيقيات النوى الأخرى على الازدهار لفترة طويلة يملكون.

جهاز جولجي: وتسمى أيضًا أجسام جولجي ، و جهاز جولجي هو مركز معالجة وتعبئة وفرز للبروتينات والدهون التي تصنع في أي مكان آخر في الخلية. وعادة ما يكون لها مظهر "كومة من الفطائر". هذه حويصلات ، أو أكياس صغيرة مرتبطة بالغشاء ، تنفصل عن الحواف الخارجية للأقراص في أجسام جولجي عندما تكون محتوياتها جاهزة للتسليم إلى أجزاء أخرى من الخلية. من المفيد تصور هيئات جولجي كمكاتب بريد أو مراكز لفرز البريد وتسليمه ، مع كل حويصلة الانفصال عن "المبنى" الرئيسي وتشكيل كبسولة مغلقة خاصة بها تشبه شاحنة التوصيل أو النقل بالسكك الحديدية.

تنتج أجسام جولجي الليزوزومات ، التي تحتوي على إنزيمات قوية يمكنها تحطيم مكونات الخلايا القديمة والبالية أو الجزيئات الشاردة التي لا ينبغي أن تكون في الخلية.

الشبكة الأندوبلازمية: ال الشبكة الأندوبلازمية (ER) عبارة عن مجموعة من الأنابيب المتقاطعة والحويصلات المفلطحة. تبدأ هذه الشبكة من النواة وتمتد على طول الطريق عبر السيتوبلازم إلى غشاء الخلية. يتم استخدام هذه ، كما قد تكون جمعت بالفعل من موقعها وهيكلها ، لنقل المواد من جزء واحد من الخلية إلى الجزء التالي ؛ بتعبير أدق ، فإنها تعمل كقناة يمكن أن يتم فيها النقل.

هناك نوعان من ER ، يتميزان بما إذا كان لديهم ريبوسومات مرتبطة أم لا. يتكون Rough ER من حويصلات مكدسة ترتبط بها الكثير من الريبوسومات. في ER الخام ، ترتبط مجموعات oligosaccharide (سكريات قصيرة نسبيًا) ببروتينات صغيرة أثناء مرورها في طريقها إلى عضيات أخرى أو حويصلات إفرازية. من ناحية أخرى ، لا يحتوي ER Smooth على ريبوسومات. يؤدي ER السلس إلى ظهور حويصلات تحمل البروتينات والدهون ، كما أنه قادر على الابتلاع وإبطال النشاط المواد الكيميائية الضارة ، وبالتالي تؤدي نوعًا من وظيفة الإبادة ومدبرة المنزل والأمن بالإضافة إلى كونها وسيلة نقل قناة أو أنبوب أو ترعة.