خلايا الكائنات الحية. الخلية وبنيتها وخصائصها الخطوط العريضة العامة لبنية الخلية ووظائفها الرئيسية

محاضرة: بنية الخلية. العلاقة بين بنية ووظائف أجزاء وعضيات الخلية هي أساس سلامتها

الخلية عبارة عن نظام مفتوح معقد متعدد المكونات، مما يعني أن لديها اتصال دائم مع البيئة الخارجية من خلال تبادل الطاقة والمواد.

عضيات الخلية

غشاء بلازمي - هذه طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفاتية تتخللها جزيئات البروتين. تحتوي الطبقة الخارجية على جليكوليبيدات وبروتينات سكرية. نفاذية انتقائية للسوائل. الوظائف - الحماية وكذلك التواصل والتفاعل بين الخلايا مع بعضها البعض.

جوهر.من الناحية الوظيفية، يقوم بتخزين الحمض النووي. يحدها غشاء مزدوج مسامي متصل عبر EPS بالغشاء الخارجي للخلية. يوجد داخل النواة عصير نووي وتقع الكروموسومات.

السيتوبلازم.وهو عبارة عن محتويات داخلية شبه سائلة للخلية تشبه الهلام. وظيفيا، فهو يضمن اتصال العضيات مع بعضها البعض، وهو البيئة اللازمة لوجودها.

نوية. هذه أجزاء من الريبوسومات مجمعة معًا. جسم مستدير صغير جدًا يقع بالقرب من القلب. الوظيفة: تخليق الرنا الريباسي (rRNA).

الميتوكوندريا. عضية ذات غشاء مزدوج. يتم تجميع الغشاء الداخلي في طيات تسمى الأعراف، ويوجد عليها الإنزيمات المشاركة في تفاعلات الفسفرة التأكسدية، أي تخليق ATP، وهي الوظيفة الرئيسية.

الريبوسومات.وهي تتكون من وحدات فرعية أكبر وأصغر وليس لها أغشية. وظيفيا، يشاركون في تجميع جزيئات البروتين.

الشبكة الإندوبلازمية (ER). بنية أحادية الغشاء في كامل حجم السيتوبلازم، وتتكون من تجاويف ذات هندسة معقدة. تحتوي الشبكة ER الحبيبية على الريبوسومات، بينما تحتوي الشبكة ER الملساء على إنزيمات لتخليق الدهون.

جهاز جولجي. هذه تجاويف مسطحة على شكل خزان ذات هيكل غشائي. ويمكن فصل الفقاعات التي تحتوي على مواد ضرورية لعملية التمثيل الغذائي عنها. وظائفها - التراكم والتحول وفرز الدهون والبروتينات وتكوين الليزوزومات.

مركز الخلوي. هذه هي منطقة السيتوبلازم التي تحتوي على مريكزات - الأنابيب الدقيقة. وتتمثل مهمتها في التوزيع الصحيح للمادة الوراثية أثناء الانقسام وتشكيل المغزل الانقسامي.

الجسيمات المحللة.حويصلات ذات غشاء واحد تحتوي على إنزيمات تشارك في هضم الجزيئات الكبيرة. ومن الناحية الوظيفية، فإنها تذيب الجزيئات الكبيرة وتدمر الهياكل القديمة في الخلية.

جدار الخلية. وهي عبارة عن قشرة سليلوزية كثيفة وتؤدي وظيفة هيكلية في النباتات.

البلاستيدات. العضيات الغشائية. هناك ثلاثة أنواع: البلاستيدات الخضراء، حيث يحدث التمثيل الضوئي، والبلاستيدات الملونة، والتي تحتوي على الأصباغ، والبلاستيدات البيضاء، والتي تخزن النشا.

الفجوات. الفقاعات، والتي يمكن أن تشغل ما يصل إلى 90٪ من حجم الخلية في الخلايا النباتية وتحتوي على مواد مغذية. في الحيوانات - فجوات هضمية، بنية معقدة، صغيرة الحجم. كما أنهم مسؤولون عن إطلاق المواد غير الضرورية في البيئة الخارجية.

الخيوط الدقيقة (الأنابيب الدقيقة). هياكل بروتينية غير غشائية مسؤولة عن حركة العضيات والسيتوبلازم داخل الخلية، وظهور الأسواط.

ترتبط مكونات الخلية ببعضها البعض مكانيًا وكيميائيًا وجسديًا، وهي في تفاعل مستمر مع بعضها البعض.

الخلايا، مثل طوب المنزل، هي مادة البناء لجميع الكائنات الحية تقريبًا. ما هي الأجزاء التي تتكون منها؟ ما الوظيفة التي تؤديها الهياكل المتخصصة المختلفة في الخلية؟ ستجد إجابات لهذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى في مقالتنا.

ما هي الخلية

الخلية هي أصغر وحدة هيكلية ووظيفية في الكائنات الحية. على الرغم من صغر حجمها نسبيًا، إلا أنها تشكل مستوى خاصًا بها من التطور. ومن أمثلة الكائنات وحيدة الخلية الطحالب الخضراء Chlamydomonas وChlorella، والأوليات Euglena، والأميبا، والأهداب. أحجامها مجهرية حقًا. ومع ذلك، فإن وظيفة خلية الجسم لوحدة نظامية معينة معقدة للغاية. هذه هي التغذية والتنفس والتمثيل الغذائي والحركة في الفضاء والتكاثر.

المخطط العام لبنية الخلية

ليس كل الكائنات الحية لديها بنية خلوية. على سبيل المثال، تتكون الفيروسات من أحماض نووية وقشرة بروتينية. تتكون النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا من الخلايا. كلهم يختلفون في السمات الهيكلية. ومع ذلك، فإن هيكلها العام هو نفسه. ويمثلها الجهاز السطحي والمحتويات الداخلية - السيتوبلازم والعضيات والشوائب. يتم تحديد وظائف الخلايا من خلال السمات الهيكلية لهذه المكونات. على سبيل المثال، في النباتات، يحدث التمثيل الضوئي على السطح الداخلي لعضيات خاصة تسمى البلاستيدات الخضراء. الحيوانات ليس لديها هذه الهياكل. يحدد هيكل الخلية (جدول "بنية ووظائف العضيات" جميع الميزات بالتفصيل) دورها في الطبيعة. لكن جميع الكائنات متعددة الخلايا تشترك في توفير التمثيل الغذائي والترابط بين جميع الأعضاء.

بنية الخلية: جدول "بنية ووظائف العضيات"

سيساعدك هذا الجدول على التعرف بالتفصيل على بنية الهياكل الخلوية.

كما ترون، كل عضية خلوية لها هيكلها المعقد الخاص. علاوة على ذلك، فإن هيكل كل واحد منهم يحدد الوظائف المنجزة. فقط العمل المنسق لجميع العضيات هو الذي يسمح للحياة بالوجود على المستويات الخلوية والأنسجة والكائنات الحية.

الوظائف الأساسية للخلية

الخلية هي بنية فريدة من نوعها. فمن ناحية، يلعب كل مكون من مكوناته دوره. ومن ناحية أخرى، تخضع وظائف الخلية لآلية تشغيل واحدة منسقة. في هذا المستوى من تنظيم الحياة تحدث أهم العمليات. واحد منهم هو التكاثر. إنه يعتمد على عملية ما، وهناك طريقتان رئيسيتان للقيام بذلك. لذلك، يتم تقسيم الأمشاج عن طريق الانقسام الاختزالي، ويتم تقسيم جميع الأمشاج الأخرى (الجسدية) عن طريق الانقسام الفتيلي.

نظرًا لأن الغشاء شبه منفذ، يمكن أن تدخل مواد مختلفة إلى الخلية في الاتجاه المعاكس. الأساس لجميع عمليات التمثيل الغذائي هو الماء. عند دخولها الجسم، يتم تقسيم البوليمرات الحيوية إلى مركبات بسيطة. لكن المعادن توجد في المحاليل على شكل أيونات.

الادراج الخلوية

لن تتحقق وظائف الخلية بشكل كامل دون وجود شوائب. هذه المواد هي احتياطي للكائنات الحية لفترات غير مواتية. قد يكون هذا الجفاف أو انخفاض درجة الحرارة أو نقص الأكسجين. يتم تنفيذ وظائف تخزين المواد في الخلايا النباتية بواسطة النشا. ويوجد في السيتوبلازم على شكل حبيبات. في الخلايا الحيوانية، يعمل الجليكوجين كمخزن للكربوهيدرات.

ما هي الأقمشة

تتحد الخلايا المتشابهة في البنية والوظيفة في الأنسجة. هذا الهيكل متخصص. على سبيل المثال، جميع خلايا الأنسجة الظهارية صغيرة ومتاخمة بإحكام لبعضها البعض. شكلها متنوع للغاية. هذا النسيج غائب عمليا، وهذا الهيكل يشبه الدرع. وبفضل هذا، يؤدي النسيج الظهاري وظيفة وقائية. لكن أي كائن حي لا يحتاج إلى "درع" فحسب، بل يحتاج أيضًا إلى علاقة مع البيئة. وللقيام بهذه الوظيفة، تحتوي الطبقة الظهارية على تكوينات خاصة - المسام. وفي النباتات، بنية مماثلة هي ثغور الجلد أو عدس الفلين. تقوم هذه الهياكل بتبادل الغازات والنتح والتمثيل الضوئي والتنظيم الحراري. وقبل كل شيء، يتم تنفيذ هذه العمليات على المستوى الجزيئي والخلوي.

العلاقة بين بنية الخلية ووظيفتها

يتم تحديد وظائف الخلايا من خلال بنيتها. جميع الأقمشة هي مثال واضح على ذلك. وبالتالي، فإن اللييفات العضلية قادرة على الانكماش. هذه هي خلايا الأنسجة العضلية التي تقوم بحركة الأجزاء الفردية والجسم بأكمله في الفضاء. لكن الرابط له مبدأ هيكلي مختلف. يتكون هذا النوع من الأنسجة من خلايا كبيرة. هم أساس الكائن الحي بأكمله. يحتوي النسيج الضام أيضًا على كمية كبيرة من المواد بين الخلايا. يضمن هذا الهيكل حجمه الكافي. يتم تمثيل هذا النوع من الأنسجة بأصناف مثل الدم والغضاريف والأنسجة العظمية.

يقولون أنهم لم يتم استعادتهم... هناك وجهات نظر مختلفة حول هذه الحقيقة. ومع ذلك، لا أحد يشك في أن الخلايا العصبية تربط الجسم بأكمله في كل واحد. يتم تحقيق ذلك من خلال ميزة هيكلية أخرى. تتكون الخلايا العصبية من الجسم والعمليات - المحاور والتشعبات. من خلالها، تتدفق المعلومات بالتتابع من النهايات العصبية إلى الدماغ، ومن هناك تعود إلى الأعضاء العاملة. ونتيجة لعمل الخلايا العصبية، يرتبط الجسم بأكمله بشبكة واحدة.

لذلك، فإن معظم الكائنات الحية لديها بنية خلوية. هذه الهياكل هي اللبنات الأساسية للنباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا. الوظائف العامة للخلايا هي القدرة على الانقسام وإدراك العوامل البيئية والتمثيل الغذائي.

الوحدة الأولية والوظيفية لجميع أشكال الحياة على كوكبنا هي الخلية. في هذه المقالة سوف تتعرف بالتفصيل على بنيتها، ووظائف العضيات، وستجد أيضًا إجابة السؤال: "كيف يختلف تركيب الخلايا النباتية والحيوانية؟"

بنية الخلية

العلم الذي يدرس بنية الخلية ووظائفها يسمى علم الخلايا. وعلى الرغم من صغر حجمها، فإن هذه الأجزاء من الجسم لها بنية معقدة. يوجد في الداخل مادة شبه سائلة تسمى السيتوبلازم. تتم هنا جميع العمليات الحيوية وتقع الأجزاء المكونة - العضيات. يمكنك التعرف على ميزاتها أدناه.

جوهر

الجزء الأكثر أهمية هو جوهر. يتم فصله عن السيتوبلازم بواسطة غلاف يتكون من غشائين. تحتوي على مسام بحيث يمكن للمواد أن تنتقل من النواة إلى السيتوبلازم والعكس. يوجد بالداخل عصير نووي (karyoplasm) توجد فيه النواة والكروماتين.

أرز. 1. هيكل النواة.

وهي النواة التي تتحكم في حياة الخلية وتخزن المعلومات الوراثية.

وظائف المحتويات الداخلية للنواة هي تخليق البروتين والحمض النووي الريبي (RNA). منهم تتشكل عضيات خاصة - الريبوسومات.

الريبوسومات

وهي تقع حول الشبكة الإندوبلازمية، مما يجعل سطحها خشنًا. في بعض الأحيان توجد الريبوسومات بحرية في السيتوبلازم. وتشمل وظائفها التخليق الحيوي للبروتين.

أعلى 4 مقالاتالذين يقرؤون جنبا إلى جنب مع هذا

الشبكة الأندوبلازمية

يمكن أن يكون لـ EPS سطح خشن أو أملس. يتكون السطح الخشن بسبب وجود الريبوسومات عليه.

تشمل وظائف EPS تخليق البروتين والنقل الداخلي للمواد. يدخل جزء من البروتينات والكربوهيدرات والدهون المشكلة إلى حاويات تخزين خاصة عبر قنوات الشبكة الإندوبلازمية. تسمى هذه التجاويف جهاز جولجي، وهي تظهر على شكل أكوام من "الصهاريج"، والتي يتم فصلها عن السيتوبلازم بواسطة غشاء.

جهاز جولجي

غالبا ما تقع بالقرب من النواة. وتشمل وظائفها تحويل البروتين وتشكيل الليزوزومات. يقوم هذا المجمع بتخزين المواد التي تم تصنيعها بواسطة الخلية نفسها لتلبية احتياجات الكائن الحي بأكمله، وسيتم إزالتها منه لاحقًا.

يتم تقديم الليزوزومات على شكل إنزيمات هضمية محاطة بغشاء في حويصلات وموزعة في جميع أنحاء السيتوبلازم.

الميتوكوندريا

هذه العضيات مغطاة بغشاء مزدوج:

• غلاف خارجي أملس
• cristae - طبقة داخلية ذات طيات ونتوءات.

أرز. 2. هيكل الميتوكوندريا.

وظائف الميتوكوندريا هي التنفس وتحويل العناصر الغذائية إلى طاقة. تحتوي العرف على إنزيم يقوم بتصنيع جزيئات ATP من العناصر الغذائية. هذه المادة هي مصدر عالمي للطاقة لجميع أنواع العمليات.

يفصل جدار الخلية المحتويات الداخلية عن البيئة الخارجية ويحميها. يحافظ على الشكل، ويضمن التواصل مع الخلايا الأخرى، ويضمن عملية التمثيل الغذائي. يتكون الغشاء من طبقة مزدوجة من الدهون، يوجد بينها بروتينات.

الخصائص المقارنة

تختلف الخلايا النباتية والحيوانية عن بعضها البعض في تركيبها وحجمها وشكلها. يسمى:

• يحتوي جدار الخلية في الكائن النباتي على بنية كثيفة بسبب وجود السليلوز.
• تحتوي الخلية النباتية على بلاستيدات وفجوات.
• تحتوي الخلية الحيوانية على مريكزات مهمة في عملية الانقسام؛
• الغشاء الخارجي للكائن الحيواني مرن ويمكن أن يتخذ أشكالاً مختلفة.

أرز. 3. مخطط تركيب الخلايا النباتية والحيوانية.

سيساعد الجدول التالي في تلخيص المعرفة حول الأجزاء الرئيسية للكائن الخلوي:

جدول "بنية الخلية"

ماذا تعلمنا؟

يتكون الكائن الحي من خلايا لها بنية معقدة إلى حد ما. ومن الخارج مغطى بقشرة كثيفة تحمي محتوياته الداخلية من التعرض للبيئة الخارجية. يوجد في الداخل نواة تنظم جميع العمليات الجارية وتخزن الشفرة الوراثية. يوجد حول النواة السيتوبلازم مع عضيات، لكل منها خصائصها وخصائصها الخاصة.

اختبار حول الموضوع

تقييم التقرير

متوسط ​​تقييم: 4.3. إجمالي التقييمات المستلمة: 1227.

الخطة: I. علم الخلايا. ثانيا. بنية الخلية: 1. الغشاء. 2. النواة؛ 3. السيتوبلازم: أ) العضيات: 1. الشبكة الإندوبلازمية. 2. الريبوسومات. 3. مجمع جولجي. 4. الليزوزومات. 5. مركز الخلية؛ 6. عضيات الطاقة. ب) الادراج الخلوية: 1. الكربوهيدرات. 2. الدهون؛ 3. البروتينات. ثالثا. وظائف الخلية: 1. انقسام الخلايا. 2. التمثيل الغذائي: أ) التمثيل الغذائي للبلاستيك. ب) استقلاب الطاقة. 3. التهيج. 4. دور المواد العضوية في تنفيذ وظائف الخلية: أ) البروتينات. ب) الكربوهيدرات. ج) الدهون. د) الأحماض النووية: 1. الحمض النووي؛ 2. الحمض النووي الريبي. د) اعبي التنس المحترفين. رابعا. اكتشافات جديدة في مجال الخلايا. V. علماء الخلايا خاباروفسك. السادس. استنتاج علم الخلايا. علم الخلايا (باليونانية "cytos" - خلية، "شعارات" - علم) هو علم الخلايا. يدرس علم الخلايا التركيب والتركيب الكيميائي للخلايا، ووظائف الخلايا في جسم الحيوانات والنباتات، وتكاثر الخلايا وتطورها، وتكيف الخلايا مع الظروف البيئية. علم الخلايا الحديث هو علم معقد. وله ارتباطات وثيقة بالعلوم البيولوجية الأخرى، على سبيل المثال، مع علم النبات وعلم الحيوان وعلم وظائف الأعضاء ودراسة تطور العالم العضوي، وكذلك مع البيولوجيا الجزيئية والكيمياء والفيزياء والرياضيات. يعد علم الخلايا من العلوم البيولوجية الناشئة، ويبلغ عمره حوالي 100 عام. يبلغ عمر مصطلح "الخلية" حوالي 300 عام. من خلال دراسة الخلية باعتبارها الوحدة الأكثر أهمية في الكائنات الحية، يحتل علم الخلايا موقعًا مركزيًا في عدد من التخصصات البيولوجية. بدأت دراسة التركيب الخلوي للكائنات الحية باستخدام المجاهر في القرن السابع عشر، وفي القرن التاسع عشر تم إنشاء نظرية خلوية موحدة للعالم العضوي بأكمله (تي شوان، 1839). في القرن العشرين، تم تسهيل التقدم السريع في علم الخلايا من خلال أساليب جديدة: المجهر الإلكتروني، ومؤشرات النظائر، وزراعة الخلايا، وما إلى ذلك. وقد اقترح الإنجليزي ر. هوك اسم "الخلية" في عام 1665، ولكن فقط في القرن التاسع عشر. هل بدأت دراستها المنهجية. على الرغم من حقيقة أن الخلايا يمكن أن تكون جزءًا من كائنات حية وأعضاء مختلفة (البكتيريا، والبيض، وخلايا الدم الحمراء، والأعصاب، وما إلى ذلك) وحتى أنها توجد ككائنات مستقلة (أولية)، فقد تم العثور على العديد من أوجه التشابه في بنيتها ووظائفها. على الرغم من أن الخلية الواحدة هي أبسط أشكال الحياة، إلا أن بنيتها معقدة للغاية... بنية الخلية. توجد الخلايا في المادة بين الخلايا التي توفر قوتها الميكانيكية وتغذيتها وتنفسها. الأجزاء الرئيسية في أي خلية هي السيتوبلازم والنواة. الخلية مغطاة بغشاء يتكون من عدة طبقات من الجزيئات، مما يضمن النفاذية الانتقائية للمواد. يحتوي السيتوبلازم على هياكل صغيرة تسمى العضيات. تشمل العضيات الخلوية: الشبكة الإندوبلازمية، الريبوسومات، الميتوكوندريا، الليزوزومات، مجمع جولجي، مركز الخلية. غشاء. فإذا فحصت خلية نبات، مثلا جذر البصل، من خلال المجهر، ستجد أنها محاطة بغشاء سميك نسبيا. تظهر بوضوح قشرة ذات طبيعة مختلفة تمامًا في محور الحبار العملاق. لكن ليس الغلاف هو الذي يختار المواد التي يسمح بها وأيها لا يدخل إلى المحور العصبي. تعمل قشرة الخلية بمثابة "سور أرضي" إضافي يحيط ويحمي جدار القلعة الرئيسي - غشاء الخلية ببواباته الأوتوماتيكية ومضخاته و"المراقبين" الخاصين والفخاخ وغيرها من الأجهزة المذهلة. "الغشاء هو الجدار الحصين للخلية"، ولكن فقط بمعنى أنه يحيط ويحمي محتويات الخلية الداخلية. يمكن فصل الخلية النباتية عن القشرة الخارجية. يمكن تدمير غشاء البكتيريا. ثم قد يبدو أنهم غير مفصولين على الإطلاق عن المحلول المحيط بهم - إنهم مجرد قطع من الهلام مع شوائب داخلية. إن الطرق الفيزيائية الجديدة، وبالأخص المجهر الإلكتروني، لم تجعل من الممكن التأكد بشكل مؤكد من وجود الغشاء فحسب، بل أتاحت أيضًا فحص بعض تفاصيله. يتكون المحتوى الداخلي للخلية وغشائها بشكل رئيسي من نفس الذرات. تقع هذه الذرات - الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين - في بداية الجدول الدوري. في الصورة الإلكترونية لمقطع رفيع، تظهر الخلايا الغشائية كخطين داكنين. يمكن قياس السماكة الإجمالية للغشاء بدقة من هذه الصور. وهي تساوي 70-80 أمبير فقط (1A = 10-8 سم)، أي. سمكها أقل بـ 10 آلاف مرة من سمك شعرة الإنسان. لذا، فإن غشاء الخلية عبارة عن منخل جزيئي ناعم جدًا. ومع ذلك، فإن الغشاء هو غربال غريب للغاية. تشبه مسامها الممرات الضيقة الطويلة في سور قلعة مدينة من العصور الوسطى. ارتفاع وعرض هذه الممرات أقل بعشر مرات من طولها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الثقوب في هذا المنخل نادرة جدًا - فالمسام الموجودة في بعض الخلايا تشغل جزءًا واحدًا فقط من المليون من مساحة الغشاء. وهذا يتوافق مع ثقب واحد فقط في منطقة منخل الشعر التقليدي لغربلة الدقيق، أي. من وجهة النظر المعتادة، فإن الغشاء ليس منخلًا على الإطلاق. جوهر. النواة هي العضية الأكثر وضوحًا والأكبر في الخلية، والتي جذبت انتباه الباحثين لأول مرة. تم اكتشاف نواة الخلية (النواة اللاتينية، كاريون اليوناني) في عام 1831 من قبل العالم الاسكتلندي روبرت براون. يمكن مقارنته بالنظام السيبراني، حيث يتم تخزين ومعالجة ونقل المعلومات الهائلة الموجودة في حجم صغير جدًا إلى السيتوبلازم. تلعب النواة دورًا رئيسيًا في الوراثة. تؤدي النواة أيضًا وظيفة استعادة سلامة جسم الخلية (التجديد) وهي المنظم لجميع الوظائف الحيوية للخلية. غالبًا ما يكون شكل النواة كرويًا أو بيضاويًا. أهم عنصر في النواة هو الكروماتين (من الكروم اليوناني - اللون واللون) - وهي مادة يمكن تلطيخها بسهولة بالأصباغ النووية. يتم فصل النواة عن السيتوبلازم بواسطة غشاء مزدوج، والذي يرتبط مباشرة بالشبكة الإندوبلازمية ومجمع جولجي. توجد مسام على الغشاء النووي، حيث تمر من خلالها (وكذلك من خلال الغشاء السيتوبلازمي الخارجي) بعض المواد بسهولة أكبر من غيرها، أي. توفر المسام نفاذية انتقائية للغشاء. المحتويات الداخلية للنواة هي عصير نووي يملأ الفراغ بين هياكل النواة. تحتوي النواة دائمًا على نواة واحدة أو أكثر. تتشكل الريبوسومات في النواة. لذلك، هناك علاقة مباشرة بين نشاط الخلية وحجم النواة: كلما كانت عمليات التخليق الحيوي للبروتين أكثر نشاطًا، كلما كانت النواة أكبر، وعلى العكس من ذلك، في الخلايا التي يكون فيها تخليق البروتين محدودًا، تكون النواة إما صغيرة جدًا أو غائبة تماما. تحتوي النواة على هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات. تحتوي نواة الخلية في جسم الإنسان (عدا الكروموسومات الجنسية) على 46 كروموسوماً. الكروموسومات هي حاملة للميول الوراثية للجسم، والتي تنتقل من الآباء إلى الأبناء. تحتوي معظم الخلايا على نواة واحدة، ولكن هناك أيضًا خلايا متعددة النوى (في الكبد والعضلات وما إلى ذلك). إزالة النواة تجعل الخلية غير قابلة للحياة. السيتوبلازم. السيتوبلازم عبارة عن كتلة مخاطية شبه سائلة عديمة اللون تحتوي على 75-85٪ ماء، 10-12٪ بروتينات وأحماض أمينية، 4-6٪ كربوهيدرات، 2-3٪ دهون ودهون، 1٪ مواد غير عضوية ومواد أخرى. تكون محتويات السيتوبلازم في الخلية قادرة على الحركة، مما يساهم في الوضع الأمثل للعضيات، وتحسين التفاعلات الكيميائية الحيوية، وإطلاق المنتجات الأيضية، وما إلى ذلك. تشكل طبقة السيتوبلازم تشكيلات مختلفة: الأهداب، الأسواط، النتوءات السطحية.يتم اختراق السيتوبلازم عن طريق نظام شبكي معقد متصل بالغشاء البلازمي الخارجي ويتكون من الأنابيب المترابطة والحويصلات والأكياس المسطحة. يسمى نظام الشبكة هذا بالنظام الفراغي. العضيات. يحتوي السيتوبلازم على عدد من أصغر هياكل الخلايا - العضيات التي تؤدي وظائف مختلفة. العضيات تضمن النشاط الحيوي للخلية. الشبكة الأندوبلازمية. يعكس اسم هذه العضية موقعها في الجزء المركزي من السيتوبلازم (باليونانية. "إندون" - بالداخل). الشبكة الإندوبلازمية عبارة عن نظام متفرع للغاية من الأنابيب والأنابيب والحويصلات والصهاريج ذات الأحجام والأشكال المختلفة، المحددة بأغشية من سيتوبلازم الخلية. يأتي EPS في نوعين: حبيبي، يتكون من الأنابيب والصهاريج، ويتناثر سطحه بالحبوب (الحبيبات) والحبيبي، أي. ناعم (بدون حبوب). الجرانا الموجودة في الشبكة الإندوبلازمية ليست أكثر من ريبوسومات. ومن المثير للاهتمام أنه في خلايا الأجنة الحيوانية، لوحظ EPS الحبيبي بشكل رئيسي، وفي الأشكال البالغة، لوحظ EPS الحبيبي. مع العلم أن الريبوسومات الموجودة في السيتوبلازم تعمل كموقع لتخليق البروتين، يمكن الافتراض أن EPS الحبيبي يهيمن على الخلايا التي تقوم بتخليق البروتين بشكل فعال. يُعتقد أن الشبكة الحبيبية موجودة إلى حد كبير في تلك الخلايا التي يحدث فيها التوليف النشط للدهون (الدهون والمواد الشبيهة بالدهون). كلا النوعين من الشبكة الإندوبلازمية لا يشاركان فقط في تخليق المواد العضوية، بل يقومان أيضًا بتجميعها ونقلها إلى وجهاتهما، وتنظيم عملية التمثيل الغذائي بين الخلية وبيئتها. الريبوسومات. الريبوسومات هي عضيات خلوية غير غشائية تتكون من حمض الريبونوكلييك والبروتين. ويظل هيكلها الداخلي لغزا إلى حد كبير. تبدو في المجهر الإلكتروني وكأنها حبيبات مستديرة أو على شكل فطر. يتم تقسيم كل ريبوسوم بواسطة أخدود إلى أجزاء كبيرة وصغيرة (وحدات فرعية). في كثير من الأحيان يتم ربط العديد من الريبوسومات معًا بواسطة شريط من حمض الريبونوكلييك الخاص (RNA) يسمى messenger RNA (mRNA). تؤدي الريبوسومات وظيفة فريدة تتمثل في تصنيع جزيئات البروتين من الأحماض الأمينية. مجمع جولجي. تدخل منتجات التخليق الحيوي إلى تجويف تجاويف وأنابيب الشبكة الإندوبلازمية، حيث يتم تركيزها في جهاز خاص - مجمع جولجي، الموجود بالقرب من النواة. يشارك مجمع جولجي في نقل منتجات التخليق الحيوي إلى سطح الخلية وفي إزالتها من الخلية، وفي تكوين الليزوزومات، وما إلى ذلك. تم اكتشاف مجمع جولجي من قبل عالم الخلايا الإيطالي كاميليو جولجي (1844 - 1926) وفي عام 1898 تم تسميته "مجمع جولجي (الجهاز)". تدخل البروتينات المنتجة في الريبوسومات إلى مجمع جولجي، وعندما تحتاج إليها عضية أخرى، يتم فصل جزء من مجمع جولجي ويتم توصيل البروتين إلى الموقع المطلوب. الجسيمات المحللة. الليزوزومات (من الكلمة اليونانية "lyseo" - تذوب و "soma" - الجسم) هي عضيات خلوية بيضاوية الشكل محاطة بغشاء أحادي الطبقة. أنها تحتوي على مجموعة من الإنزيمات التي تدمر البروتينات والكربوهيدرات والدهون. في حالة تلف الغشاء الليزوزومي، تبدأ الإنزيمات في تكسير وتدمير المحتويات الداخلية للخلية، وتموت. مركز الخلوي. يمكن ملاحظة مركز الخلية في الخلايا القادرة على الانقسام. يتكون من جسمين على شكل قضيب - مركزين. يقع مركز الخلية بالقرب من النواة ومجمع جولجي، ويشارك في عملية انقسام الخلايا وفي تكوين مغزل الانقسام. عضيات الطاقة. تسمى الميتوكوندريا (اليونانية "mitos" - الخيط، "chondrion" - الحبيبة) بمحطات الطاقة في الخلية. يرجع هذا الاسم إلى حقيقة أنه في الميتوكوندريا يتم استخراج الطاقة الموجودة في العناصر الغذائية. يختلف شكل الميتوكوندريا، ولكن في أغلب الأحيان يكون لها مظهر الخيوط أو الحبيبات. حجمها وعددها متغير أيضًا ويعتمد على النشاط الوظيفي للخلية. تظهر الصور المجهرية الإلكترونية أن الميتوكوندريا تتكون من غشاءين: خارجي وداخلي. يشكل الغشاء الداخلي نتوءات تسمى الأعراف، وهي مغطاة بالكامل بالإنزيمات. يزيد وجود العرف من المساحة السطحية الإجمالية للميتوكوندريا، وهو أمر مهم للنشاط النشط للإنزيمات. تحتوي الميتوكوندريا على الحمض النووي والريبوسومات الخاصة بها. وفي هذا الصدد، فإنها تتكاثر بشكل مستقل أثناء انقسام الخلايا. تتشكل البلاستيدات الخضراء على شكل قرص أو كرة ذات غلاف مزدوج - خارجي وداخلي. يوجد داخل البلاستيدات الخضراء أيضًا الحمض النووي والريبوسومات وهياكل غشائية خاصة - جرانا متصلة ببعضها البعض وبالغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء. تحتوي الأغشية الحبيبية على الكلوروفيل. بفضل الكلوروفيل، تقوم البلاستيدات الخضراء بتحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة كيميائية لـ ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات). تُستخدم طاقة ATP في البلاستيدات الخضراء لتخليق الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء. الادراج الخلوية. وتشمل الادراج الخلوية الكربوهيدرات والدهون والبروتينات. الكربوهيدرات. تتكون الكربوهيدرات من الكربون والهيدروجين والأكسجين. تشمل الكربوهيدرات الجلوكوز والجليكوجين (النشا الحيواني). العديد من الكربوهيدرات قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء وهي المصادر الرئيسية للطاقة لجميع عمليات الحياة. يؤدي تحلل جرام واحد من الكربوهيدرات إلى إطلاق 17.2 كيلوجول من الطاقة. الدهون. تتكون الدهون من نفس العناصر الكيميائية التي تتكون منها الكربوهيدرات. الدهون غير قابلة للذوبان في الماء. هم جزء من أغشية الخلايا. تعمل الدهون أيضًا كمصدر احتياطي للطاقة في الجسم. مع الانهيار الكامل لجرام واحد من الدهون، يتم إطلاق 39.1 كيلوجول من الطاقة. السناجب. البروتينات هي المواد الرئيسية للخلية. تتكون البروتينات من الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت. البروتين غالبا ما يحتوي على الفوسفور. تعمل البروتينات كمواد البناء الرئيسية. يشاركون في تكوين أغشية الخلايا والنواة والسيتوبلازم والعضيات. تعمل العديد من البروتينات كأنزيمات (مسرعات التفاعلات الكيميائية). يوجد ما يصل إلى 1000 بروتين مختلف في الخلية الواحدة. يؤدي تحلل البروتينات في الجسم إلى إطلاق نفس كمية الطاقة تقريبًا التي يطلقها تحلل الكربوهيدرات. وتتراكم جميع هذه المواد في سيتوبلازم الخلية على شكل قطرات وحبيبات مختلفة الأحجام والأشكال. يتم تصنيعها بشكل دوري في الخلية واستخدامها في عملية التمثيل الغذائي. وظائف الخلية. للخلية وظائف مختلفة: انقسام الخلايا، والتمثيل الغذائي، والتهيج. انقسام الخلية. الانشطار هو نوع من تكاثر الخلايا. أثناء انقسام الخلايا، تظهر الكروموسومات بوضوح. تسمى مجموعة الكروموسومات في خلايا الجسم، المميزة لنوع معين من النباتات والحيوانات، بالنمط النووي. يوجد في أي كائن متعدد الخلايا نوعان من الخلايا - الخلايا الجسدية (خلايا الجسم) والخلايا الجرثومية أو الأمشاج. في الخلايا الجرثومية، يكون عدد الكروموسومات أقل مرتين من الخلايا الجسدية. في الخلايا الجسدية، يتم تقديم جميع الكروموسومات في أزواج - تسمى هذه المجموعة ثنائية الصيغة الصبغية ويشار إليها بـ 2n. تسمى الكروموسومات المقترنة (متطابقة في الحجم والشكل والبنية) متماثلة. في الخلايا الجرثومية، يكون كل كروموسوم منفردًا. تسمى هذه المجموعة أحادية الصيغة الصبغية ويشار إليها بـ n. الطريقة الأكثر شيوعًا لتقسيم الخلايا الجسدية هي الانقسام. أثناء الانقسام، تمر الخلية بسلسلة من المراحل أو المراحل المتعاقبة، ونتيجة لذلك تتلقى كل خلية ابنة نفس مجموعة الكروموسومات التي كانت لدى الخلية الأم. أثناء تحضير الخلية للانقسام - خلال الطور البيني (الفترة بين عمليتي الانقسام)، يتضاعف عدد الكروموسومات. على طول كل كروموسوم أصلي، يتم تصنيع نسخة طبق الأصل من المركبات الكيميائية الموجودة في الخلية. يتكون الكروموسوم المضاعف من نصفين - الكروماتيدات. يحتوي كل كروماتيد على جزيء DNA واحد. أثناء الطور البيني، تحدث عملية التخليق الحيوي للبروتين في الخلية، وتتضاعف أيضًا جميع الهياكل الخلوية الأكثر أهمية. مدة الطور البيني هي في المتوسط ​​10-20 ساعة. ثم تأتي عملية انقسام الخلايا - الانقسام. أثناء الانقسام، تمر الخلية عبر المراحل الأربع التالية: الطور التمهيدي، الطور الاستوائي، الطور الانفصالي والطور النهائي. في الطور الأول، تكون المريكزات مرئية بوضوح - وهي عضيات تلعب دورًا معينًا في تقسيم الكروموسومات الابنة. تنقسم المريكزات وتنتقل إلى أقطاب مختلفة. ومنهم تمتد الخيوط التي تشكل المغزل الذي ينظم انحراف الكروموسومات إلى أقطاب الخلية المنقسمة. في نهاية الطور التمهيدي، يتفكك الغشاء النووي، وتختفي النواة، وتلتف الكروموسومات وتقصر. تتميز الطورية بوجود كروموسومات مرئية بوضوح تقع في المستوى الاستوائي للخلية. يتكون كل كروموسوم من اثنين من الكروماتيدات وله انقباض - سنترومير ترتبط به خيوط المغزل. بعد انقسام السنترومير، يصبح كل كروماتيد كروموسومًا مستقلاً. في الطور الانفصالي، تنتقل الكروموسومات الابنة إلى أقطاب مختلفة من الخلية. في المرحلة الأخيرة - الطور النهائي - تتفكك الكروموسومات مرة أخرى وتتخذ مظهر الخيوط الرفيعة الطويلة. ويظهر حولها غلاف نووي، وتتكون نواة في النواة. أثناء انقسام السيتوبلازم، يتم توزيع جميع عضياته بالتساوي بين الخلايا الوليدة. عادة ما تستغرق عملية الانقسام الفتيلي بأكملها 1-2 ساعة. نتيجة للانقسام الفتيلي، تحتوي جميع الخلايا الوليدة على نفس مجموعة الكروموسومات ونفس الجينات. ولذلك، فإن الانقسام هو طريقة لانقسام الخلايا تتضمن التوزيع الدقيق للمادة الوراثية بين الخلايا الوليدة، حيث تتلقى كلتا الخليتين الوليدتين مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات. الأهمية البيولوجية للانقسام الفتيلي هائلة. سيكون عمل الأعضاء والأنسجة في كائن متعدد الخلايا مستحيلاً دون الحفاظ على نفس المادة الوراثية في أجيال لا حصر لها من الخلايا. يضمن الانقسام عمليات حيوية مهمة مثل تطور الجنين، والنمو، والحفاظ على السلامة الهيكلية للأنسجة مع فقدان مستمر للخلايا أثناء عملها (استبدال خلايا الدم الحمراء الميتة، وظهارة الأمعاء، وما إلى ذلك)، واستعادة الأعضاء والأنسجة بعد التلف. الاسْتِقْلاب. الوظيفة الرئيسية للخلية هي التمثيل الغذائي. يتم توفير العناصر الغذائية والأكسجين باستمرار للخلايا من المادة بين الخلايا ويتم إطلاق منتجات الاضمحلال. وهكذا تمتص خلايا الإنسان الأكسجين، والماء، والجلوكوز، والأحماض الأمينية، والأملاح المعدنية، والفيتامينات، وتزيل ثاني أكسيد الكربون، والماء، واليوريا، وحمض البوليك وغيرها. مجموعة المواد المميزة للخلايا البشرية متأصلة أيضًا في العديد من الخلايا الأخرى للكائنات الحية: جميع الخلايا الحيوانية وبعض الكائنات الحية الدقيقة. في خلايا النباتات الخضراء، تختلف طبيعة المواد بشكل كبير: المواد الغذائية فيها هي ثاني أكسيد الكربون والماء، ويتم إطلاق الأكسجين. تستخدم بعض البكتيريا التي تعيش على جذور النباتات البقولية (البقوليات، البازلاء، البرسيم، فول الصويا) النيتروجين الجوي كمادة غذائية، وتفرز أملاح حمض النيتريك. بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة التي تستقر في البالوعات والمستنقعات، يعمل كبريتيد الهيدروجين كمواد غذائية، ويتم إطلاق الكبريت، الذي يغطي سطح الماء والتربة بطبقة صفراء من الكبريت. وهكذا، تختلف طبيعة الغذاء والمواد المفرزة في خلايا الكائنات الحية المختلفة، لكن القانون العام ينطبق على الجميع: عندما تكون الخلية حية، هناك حركة مستمرة للمواد - من البيئة الخارجية إلى الخلية ومن الجسم. الخلية في البيئة الخارجية. التمثيل الغذائي يؤدي وظيفتين. الوظيفة الأولى هي تزويد الخلية بمواد البناء. من المواد التي تدخل الخلية - الأحماض الأمينية والجلوكوز والأحماض العضوية والنيوكليوتيدات - يحدث التخليق الحيوي للبروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية بشكل مستمر في الخلية. التخليق الحيوي هو تكوين البروتينات والدهون والكربوهيدرات ومركباتها من مواد أبسط. خلال عملية التخليق الحيوي، يتم تشكيل المواد المميزة لبعض خلايا الجسم. على سبيل المثال، يتم تصنيع البروتينات في الخلايا العضلية التي تضمن تقلص العضلات. يتكون جسم الخلية وأغشيته وعضياته من البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. تنشط تفاعلات التخليق الحيوي بشكل خاص في الخلايا الشابة النامية. ومع ذلك، فإن التخليق الحيوي للمواد يحدث باستمرار في الخلايا التي أكملت النمو والتطور، حيث يتم تحديث التركيب الكيميائي للخلية عدة مرات خلال حياتها. وقد تم اكتشاف أن "العمر الافتراضي" لجزيئات البروتين الخلوي يتراوح من 2-3 ساعات إلى عدة أيام. وبعد هذه الفترة، يتم تدميرها واستبدالها بأخرى مركبة حديثًا. وبذلك تحتفظ الخلية بوظائفها وتركيبها الكيميائي. مجموعة التفاعلات التي تساهم في بناء الخلية وتجديد تركيبها تسمى التمثيل الغذائي البلاستيكي (باليونانية "plasticos" - مصبوب، منحوت). الوظيفة الثانية لعملية التمثيل الغذائي هي تزويد الخلية بالطاقة. أي مظهر من مظاهر نشاط الحياة (الحركة، والتخليق الحيوي للمواد، وتوليد الحرارة، وما إلى ذلك) يتطلب إنفاق الطاقة. لتزويد الخلية بالطاقة، يتم استخدام طاقة التفاعلات الكيميائية، والتي يتم إطلاقها نتيجة لانهيار المواد الواردة. يتم تحويل هذه الطاقة إلى أنواع أخرى من الطاقة. تسمى مجموعة التفاعلات التي تزود الخلايا بالطاقة باستقلاب الطاقة. يرتبط استقلاب البلاستيك والطاقة ارتباطًا وثيقًا. فمن ناحية، تتطلب جميع تفاعلات تبادل البلاستيك استهلاكًا للطاقة. من ناحية أخرى، لتنفيذ تفاعل استقلاب الطاقة، من الضروري التوليف المستمر للإنزيمات، لأن "العمر المتوقع" لجزيئات الإنزيم قصير. من خلال تبادل البلاستيك والطاقة، تتواصل الخلية مع البيئة الخارجية. وهذه العمليات هي الشرط الأساسي للحفاظ على حياة الخلية، مصدر نموها وتطورها وعملها. الخلية الحية عبارة عن نظام مفتوح، وذلك لوجود تبادل مستمر للمواد والطاقة بين الخلية وبيئتها. التهيج. الخلايا الحية قادرة على الاستجابة للتغيرات الفيزيائية والكيميائية في بيئتها. تسمى خاصية الخلايا هذه بالتهيج أو الاستثارة. في هذه الحالة، تنتقل الخلية من حالة الراحة إلى حالة العمل - الإثارة. عند الإثارة في الخلايا، يتغير معدل التخليق الحيوي وتحلل المواد، واستهلاك الأكسجين، وتغير درجة الحرارة. في الحالة المثارة، تؤدي الخلايا المختلفة وظائفها المتأصلة. تتشكل الخلايا الغدية وتفرز المواد، وتنقبض الخلايا العضلية، وتظهر إشارة كهربائية ضعيفة في الخلايا العصبية - وهي نبضة عصبية يمكن أن تنتشر عبر أغشية الخلايا. دور المركبات العضوية في تنفيذ وظائف الخلية. الدور الرئيسي في تنفيذ وظائف الخلية ينتمي إلى المركبات العضوية. من بينها، البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية لها أهمية قصوى. السناجب. البروتينات هي جزيئات كبيرة تتكون من مئات وآلاف الوحدات الأولية - الأحماض الأمينية. في المجموع، هناك 20 نوعا من الأحماض الأمينية معروفة في الخلية الحية. تم إعطاء اسم الأحماض الأمينية بسبب محتوى المجموعة الأمينية NH2 في تركيبتها. تحتل البروتينات مكانة خاصة في عملية التمثيل الغذائي. قام F. Engels بتقييم دور البروتينات على النحو التالي: "الحياة هي طريقة لوجود الأجسام البروتينية، والنقطة الأساسية فيها هي التبادل المستمر للمواد مع الطبيعة الخارجية المحيطة بها، ومع توقف هذا التمثيل الغذائي، فإن الحياة أيضًا يتوقف مما يؤدي إلى تحلل البروتين." وفي الواقع، أينما توجد حياة، توجد السناجب. البروتينات هي جزء من السيتوبلازم والهيموجلوبين وبلازما الدم والعديد من الهرمونات والأجسام المناعية، وتحافظ على ثبات بيئة الماء والملح في الجسم. بدون البروتينات لا يوجد نمو. الإنزيمات التي تشارك بالضرورة في جميع مراحل عملية التمثيل الغذائي هي ذات طبيعة بروتينية. الكربوهيدرات. تدخل الكربوهيدرات الجسم على شكل نشا. بعد أن تتحلل إلى جلوكوز في الجهاز الهضمي، يتم امتصاص الكربوهيدرات في الدم وتمتصها الخلايا. الكربوهيدرات هي المصدر الرئيسي للطاقة، وخاصة أثناء العمل العضلي المكثف. يتلقى جسم البالغين أكثر من نصف طاقته من الكربوهيدرات. المنتجات النهائية لاستقلاب الكربوهيدرات هي ثاني أكسيد الكربون والماء. يتم الحفاظ على كمية الجلوكوز في الدم عند مستوى ثابت نسبيًا (حوالي 0.11٪). يؤدي انخفاض مستويات الجلوكوز إلى انخفاض في درجة حرارة الجسم، واضطراب في الجهاز العصبي، والتعب. تؤدي الزيادة في كمية الجلوكوز إلى ترسبه في الكبد على شكل نشا حيواني احتياطي - الجليكوجين. ولا تقتصر أهمية الجلوكوز للجسم على دوره كمصدر للطاقة. الجلوكوز جزء من السيتوبلازم، وبالتالي فهو ضروري أثناء تكوين خلايا جديدة، وخاصة خلال فترة النمو. الكربوهيدرات مهمة أيضًا في عملية التمثيل الغذائي للجهاز العصبي المركزي. مع انخفاض حاد في كمية السكر في الدم، هناك اضطرابات في الجهاز العصبي. تحدث التشنجات والهذيان وفقدان الوعي وتغيرات في نشاط القلب. الدهون. يتم تقسيم الدهون التي يتم الحصول عليها من الطعام في الجهاز الهضمي إلى جلسرين وأحماض دهنية، والتي يتم امتصاصها بشكل رئيسي في اللمف وجزئيًا فقط في الدم. يستخدم الجسم الدهون كمصدر غني للطاقة. يؤدي تكسير جرام واحد من الدهون في الجسم إلى إطلاق طاقة تعادل ضعف الطاقة التي يطلقها تكسير نفس الكمية من البروتينات والكربوهيدرات. الدهون هي أيضًا جزء من الخلايا (السيتوبلازم، النواة، أغشية الخلايا)، حيث تكون كميتها ثابتة وثابتة. تراكم الدهون يمكن أن يؤدي وظائف أخرى. على سبيل المثال، تمنع الدهون تحت الجلد زيادة نقل الحرارة، وتحمي الدهون المحيطة بالكلية من الكدمات، وما إلى ذلك. يؤدي نقص الدهون في الطعام إلى تعطيل نشاط الجهاز العصبي المركزي والأعضاء التناسلية، ويقلل من القدرة على التحمل لمختلف الأمراض. مع الدهون، يتلقى الجسم الفيتامينات القابلة للذوبان فيها (الفيتامينات A، D، E، وما إلى ذلك)، والتي تعتبر ذات أهمية حيوية للإنسان. احماض نووية. تتشكل الأحماض النووية في نواة الخلية. ومن هنا يأتي الاسم ("النواة" اللاتينية - النواة). كجزء من الكروموسومات، تشارك الأحماض النووية في تخزين ونقل الخصائص الوراثية للخلية. توفر الأحماض النووية تكوين البروتينات. الحمض النووي. تم اكتشاف جزيء الحمض النووي - حمض الديوكسي ريبونوكلييك - في نواة الخلية في عام 1868 من قبل الطبيب السويسري إ.ف. مشر. وعلموا لاحقًا أن الحمض النووي موجود في كروموسومات النواة. الوظيفة الرئيسية للحمض النووي هي معلوماتية: ترتيب ترتيب النيوكليوتيدات الأربعة (النيوكليوتيد هو مونومر، والمونمر هو مادة تتكون من وحدات أولية متكررة) يحمل معلومات مهمة - فهو يحدد ترتيب ترتيب الأحماض الأمينية في البروتين الخطي. الجزيئات، أي. هيكلهم الأساسي. تحدد مجموعة البروتينات (الإنزيمات والهرمونات) خصائص الخلية والكائن الحي. تقوم جزيئات الحمض النووي بتخزين معلومات حول هذه الخصائص وتمريرها إلى أجيال من المتحدرين، أي. الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الوراثية. الحمض النووي الريبي. الحمض النووي الريبي (RNA) - الحمض النووي الريبي - يشبه إلى حد كبير الحمض النووي (DNA) وهو مبني أيضًا من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات الأحادية. الفرق الرئيسي بين الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) هو الشريط المفرد وليس المزدوج للجزيء. هناك عدة أنواع من الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وجميعها تشارك في تنفيذ المعلومات الوراثية المخزنة في جزيئات الحمض النووي (DNA) من خلال تخليق البروتين. اعبي التنس المحترفين. يلعب نيوكليوتيد الأدينيل دورًا مهمًا للغاية في الطاقة الحيوية للخلية، حيث يرتبط به بقايا حمض الفوسفوريك. تسمى هذه المادة بحمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP). ATP هو تراكم عالمي للطاقة البيولوجية: يتم تخزين الطاقة الضوئية للشمس والطاقة الموجودة في الطعام المستهلك في جزيئات ATP. تستخدم جميع الخلايا طاقة ATP (E) لعمليات التخليق الحيوي وحركة النبضات العصبية والتألق والعمليات الحيوية الأخرى. اكتشافات جديدة في مجال الخلايا. الخلايا السرطانية. سيتقاسم بريطانيان وأميركي جائزة نوبل في الطب لعام 2001. وقد تؤدي اكتشافاتهم في مجال تطوير الخلايا إلى تطوير أساليب جديدة لمكافحة السرطان. ووفقا لممثل لجنة نوبل، فإن علماء الطب سيتقاسمون الجائزة البالغة 943 ألف دولار، ويعمل الأمريكي ليلاند هارتويل البالغ من العمر 61 عاما في مركز فريد هاتشيسون لأبحاث السرطان في سياتل. البريطاني تيموثي هانت البالغ من العمر 58 عامًا وبول نورس البالغ من العمر 52 عامًا، موظفان في الصندوق الملكي لأبحاث السرطان في هيرتفوردشاير ولندن. وتتعلق الاكتشافات العلمية التي توصل إليها الفائزون بدورة حياة الخلايا السرطانية. على وجه الخصوص، اكتشفوا المنظمين الرئيسيين لانقسام الخلايا - يؤدي تعطيل هذه العملية إلى ظهور الخلايا السرطانية. يمكن استخدام نتائج البحث في تشخيص المرض وهي مهمة لاحتمال إنشاء طرق جديدة لعلاج السرطان. تم تحديد ثلاثة فائزين صباح يوم 10/08/2001 نتيجة لتصويت أعضاء اللجنة، والذي تم في معهد كارولينسكا في ستوكهولم. استنساخ. أظهرت النعجة المستنسخة دوللي للعالم تقنية الحصول على نسخة طبق الأصل من حيوان من خلية بالغة. وهذا يعني أنه أصبح من الممكن بشكل أساسي الحصول على نسخة طبق الأصل من الشخص. والآن تواجه البشرية السؤال: ماذا سيحدث إذا أدرك شخص ما هذه الفرصة؟.. إذا تذكرنا زراعة الأعضاء، التي تتيح لنا استبدال "قطعة غيار" واحدة أو أكثر، فإن الاستنساخ نظريًا يسمح لنا بضمان الاستبدال الكامل. من "الوحدة" التي تسمى جسم الإنسان. نعم هذا هو الحل لمشكلة الخلود الشخصي! ففي النهاية، بفضل الاستنساخ، يمكنك استبعاد المرض والإعاقة وحتى الموت من خططك للحياة! يبدو لطيفا، أليس كذلك؟ خاصة إذا كنت تعتقد أن النسخ يجب أن تكون حية وفي نفس الوقت تكون في ظروف لا تتدهور على الأقل. هل يمكنك أن تتخيل هذه "المستودعات" من "قطع غيار" الإنسان الحي؟ ولكن هناك أيضًا "فائدة" ثانية - وهي استخدام الاستنساخ ليس فقط للحصول على الأعضاء، ولكن أيضًا لإجراء الأبحاث والتجارب على "المواد" الحية. علاوة على ذلك، فإن الفكرة الجذابة المتمثلة في إعادة إنتاج آينشتاين، وبوشكين، ولوباتشيفسكي، ونيوتن تلوح في الأفق أمام أولئك الذين يجرؤون. لقد خلقوا عباقرة واندفعوا للأمام على طريق التقدم. ومع ذلك، فإن الجميع حرفيًا - من العلماء إلى عامة الناس - يدركون أن تربية شخص ما من أجل "قطع الغيار" تثير العديد من الأسئلة الأخلاقية. لدى المجتمع الدولي بالفعل وثائق تنص على عدم السماح بذلك. ترسي اتفاقية حقوق الإنسان المبدأ التالي: "يجب أن تكون مصالح الإنسان ومصلحته الأسبقية على مصالح المجتمع المدروسة من جانب واحد وعلى تطور العلوم". كما يضع التشريع الروسي قيودًا صارمة للغاية على استخدام المواد البشرية. وهكذا فإن التعديل الذي اقترحه الأطباء على مشروع «قانون الحقوق الإنجابية للمواطنين وضمانات تنفيذها» يتضمن البند التالي: «لا يجوز الحصول على جنين بشري أو استنساخه عمداً لأغراض علمية أو دوائية أو دوائية». بشكل عام، المناقشات حول هذه القضية في العالم ساخنة للغاية. وبينما بدأ الخبراء الأمريكيون من اللجنة الفيدرالية للتكنولوجيا الحيوية للتو في دراسة الجوانب القانونية والأخلاقية لهذا الاكتشاف وعرضه على المشرعين، ظل الفاتيكان متمسكًا بموقفه السابق، معلنًا عدم قبول التدخل البشري في عمليات الإنجاب، وبشكل عام في المادة الوراثية للإنسان والحيوان. وقد أعرب علماء الدين الإسلامي عن قلقهم من أن الاستنساخ البشري سوف يعطل مؤسسة الزواج المثيرة للجدل بالفعل. يتألم الهندوس والبوذيون حول كيفية ربط الاستنساخ بقضايا الكارما والدارما. منظمة الصحة العالمية لديها أيضا موقف سلبي تجاه الاستنساخ البشري. ويعتقد المدير العام لمنظمة الصحة العالمية هيروشي ناكاجيما أن "استخدام الاستنساخ لأغراض الإنتاج البشري أمر غير مقبول أخلاقيا". ينطلق خبراء منظمة الصحة العالمية من حقيقة أن استخدام استنساخ البشر من شأنه أن ينتهك المبادئ الأساسية للعلوم الطبية والقانون مثل احترام كرامة الإنسان وسلامة الإمكانات الوراثية البشرية. ومع ذلك، فإن منظمة الصحة العالمية لا تعارض البحث في مجال استنساخ الخلايا، لأنه قد يكون مفيدا، على وجه الخصوص، لتشخيص ودراسة السرطان. كما لا يعترض الأطباء على استنساخ الحيوانات، حيث يمكن أن يساهم في دراسة الأمراض التي تصيب الإنسان. وفي الوقت نفسه، تعتقد منظمة الصحة العالمية أنه على الرغم من أن استنساخ الحيوانات يمكن أن يحقق فوائد كبيرة للطب، إلا أنه يجب على المرء أن يكون على أهبة الاستعداد في جميع الأوقات، وأن يتذكر العواقب السلبية المحتملة - مثل نقل الأمراض المعدية من الحيوانات إلى البشر. إن المخاوف التي تم التعبير عنها بشأن الاستنساخ في الثقافات الحديثة في الغرب والشرق أمر مفهوم. وكما لو كان تلخيصًا لها، يقترح عالم الأحياء الخلوي الفرنسي الشهير بيير شامبون فرض حظر لمدة خمسين عامًا على غزو الكروموسومات البشرية، إذا لم يكن الهدف من ذلك القضاء على العيوب والأمراض الوراثية. وهنا سؤال آخر غير مهم: هل يمكن استنساخ الروح؟ هل يمكن اعتبار الشخص الاصطناعي شخصًا موهوبًا به؟ وجهة نظر الكنيسة في هذا الشأن واضحة تمامًا. يقول الأب أوليغ، كاهن كنيسة صعود المسيح: "حتى لو تم إنشاء مثل هذا الشخص الاصطناعي على أيدي العلماء، فلن يكون له روح، مما يعني أنه ليس شخصًا، بل زومبي". لكن ممثل الكنيسة لا يؤمن بإمكانية خلق شخص مستنسخ، لأنه مقتنع بأن الله وحده هو الذي يستطيع خلق الإنسان. "لكي تبدأ خلية الحمض النووي، بالإضافة إلى الارتباطات البيولوجية والميكانيكية البحتة، بعملية نمو إنسان حي موهوب روح، يجب أن يشارك الروح القدس في ذلك، وهذا لا يحدث مع الأصل الاصطناعي الحياة." علماء الخلايا في خاباروفسك. تعامل الموظفون مع قضايا علم الخلايا والأنسجة في المعهد الطبي في إقليم خاباروفسك (الآن جامعة الشرق الأقصى الطبية الحكومية - FESMU). في أصوله كان يوسف ألكساندروفيتش ألوف، رئيس قسم الأنسجة في عام 1952 - 1961. من عام 1962 إلى عام 1982، ترأس مختبر الأنسجة في معهد مورفولوجيا الإنسان التابع لأكاديمية اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية للعلوم الطبية في موسكو، والآن يرأس قسم الأنسجة ريزافسكي بوريس ياكوفليفيتش (منذ عام 1979)، الذي دافع عن أطروحة الدكتوراه في عام 1985. الاتجاهات الرئيسية لعمل قسم الأنسجة هي ما يلي: - علم المبيض (إزالة المبيض) وتأثيره على تكوين الشكل الطبيعي لقشرة المخ عند النسل (تحديد مؤشرات كمية خاصة، على سبيل المثال، مؤشرات النمو وما إلى ذلك) - تأثير الكحول والأدوية منشط الذهن على النسل - دراسة المشيمة وأمراضها أثناء التطور الجنيني وتأثير هذه الانحرافات على مزيد من التطور. تستخدم التقنيات النسيجية الكلاسيكية بشكل أساسي لحل هذه المشكلات. أيضًا، يتم التعامل مع القضايا المتعلقة بالخلايا والأنسجة من قبل مختبر الأبحاث المركزي (CNRL) في جامعة الشرق الأقصى الطبية الحكومية، برئاسة البروفيسور سيرجي سيرافيموفيتش تيموشين، والذي تم تحت قيادته الدفاع عن 3 أطروحات دكتوراه و18 أطروحة مرشحة. وبمبادرة منه ومشاركته المباشرة، تم إنشاء أول مختبر للمناعة الإشعاعية في إقليم خاباروفسك. تم إدخال تقنية تحديد الهرمونات والمواد النشطة بيولوجيًا باستخدام طرق المناعة الإشعاعية والإنزيمات المناعية في ممارسة الرعاية الصحية، مما يسمح بالتشخيص المبكر لعدد من الأمراض، بما في ذلك السرطان. خاتمة. الخلية هي كائن حي مستقل . فهو يتغذى، ويتحرك بحثاً عن الطعام، ويختار أين يذهب وماذا يأكل، ويدافع عن نفسه ولا يسمح بدخول المواد والمخلوقات غير المناسبة من البيئة. كل هذه القدرات تمتلكها كائنات وحيدة الخلية، على سبيل المثال، الأميبا. الخلايا التي يتكون منها الجسم هي خلايا متخصصة ولا تمتلك بعض إمكانيات الخلايا الحرة. الخلية هي أصغر وحدة الحياة، التي تقوم عليها بنية وتطور الكائنات النباتية والحيوانية على كوكبنا. إنه نظام حي أولي قادر على التجديد الذاتي والتنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي. الخلية هي "اللبنة الأساسية للحياة". ولا توجد حياة خارج الخلية. الخلية الحية هي أساس كل أشكال الحياة على الأرض - حيوانية ونباتية. والاستثناءات الوحيدة - وكما نعلم، الاستثناءات تؤكد القواعد مرة أخرى - هي الفيروسات، لكنها لا تستطيع أن تعمل خارج الخلايا التي تشكل "المنزل" حيث "تعيش" هذه التكوينات البيولوجية الفريدة. قائمة الأدبيات المستخدمة: 1. Batueva A.S. "مادة الاحياء. رجل "، كتاب مدرسي للصف التاسع. 2. فيرناندسكي ف. “مشاكل الكيمياء الحيوية”. 3. فورونتسوف إن.إن.، سوخوروكوفا إل.إن. “تطور العالم العضوي”. 4. دوبينين إن، جوباريف ف. "خيط الحياة". 5. زاتولا دي جي، ماميدوفا إس.إيه "هل الفيروس صديق أم عدو؟" 6. كاروزينا آي بي. "برنامج تعليمي حول أساسيات علم الوراثة." 7. ليبرمان إ.أ. "خلية حية". 8. بوليانسكي يو. "علم الأحياء العام" كتاب مدرسي للصفوف 10-11. 9. بروخوروف أ.م. "القاموس الموسوعي السوفيتي". 10. سكولاشيف ف. "قصص عن الطاقة الحيوية". 11. خريبكوفا إيه جي، كوليسوف دي في، ميرونوف في إس، شيبيلو آي إن. “فسيولوجيا الإنسان”. 12. تسوزمر إيه إم، بتريشينا أو إل. "علم الأحياء والرجل وصحته." 13. تشوخري إي. S. "الجزيء، الحياة، الكائن الحي." 14. شتربانوفا س. "من نحن؟ كتاب عن الحياة والخلايا والعلماء."

1. أساسيات نظرية الخلية

2. المخطط العام لهيكل الخلية بدائية النواة

3. المخطط العام لبنية الخلية حقيقية النواة

1. أساسيات نظرية الخلية

تم اكتشاف الخلية ووصفها لأول مرة بواسطة ر. هوك (1665). في القرن 19 تم وضع الأسس في أعمال T. Schwann و M. Schleiden نظرية الخليةهيكل الكائنات الحية. يمكن التعبير عن نظرية الخلية الحديثة في الأحكام التالية: جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا؛ الخلية هي الوحدة الهيكلية والوراثية والوظيفية الأولية للكائنات الحية. يبدأ تطور جميع الكائنات الحية بخلية واحدة، وبالتالي فهي الوحدة الأساسية لتطور جميع الكائنات الحية. في الكائنات متعددة الخلايا، تتخصص الخلايا لأداء وظائف محددة.

اعتمادًا على التنظيم الهيكلي، يتم تمييز أشكال الحياة التالية: ما قبل الخلية (الفيروسات) والخلوية. من بين الأشكال الخلوية، بناءً على خصائص تنظيم المادة الوراثية الخلوية، يتم تمييز الخلايا المؤيدة وحقيقية النواة.

الفيروسات- وهي كائنات ذات أحجام صغيرة جدًا (من 20 إلى 3000 نانومتر). لا يمكن تنفيذ نشاط حياتهم إلا داخل خلية الجسم المضيف. يتكون جسم الفيروس من الحمض النووي (DNA أو RNA)، الموجود في غلاف البروتين - القفيصة، وأحيانًا تكون القفيصة مغطاة بغشاء.

2. المخطط العام لهيكل الخلية بدائية النواة

المكونات الرئيسية للخلية بدائية النواة: الغشاء، السيتوبلازم. يتكون الغشاء من البلازما والهياكل السطحية (جدار الخلية، الكبسولة، الغشاء المخاطي، السوط، الزغابات).

البلازمايبلغ سمكه 7.5 نانومتر ويتكون من الجزء الخارجي طبقة من جزيئات البروتين، يوجد تحتها طبقتان من جزيئات الفوسفوليبيد، ثم توجد طبقة جديدة من جزيئات البروتين. تحتوي البلازما على قنوات مبطنة بجزيئات البروتين، ومن خلال هذه القنوات يتم نقل المواد المختلفة إلى داخل الخلية وخارجها.

المكون الرئيسي جدار الخلية- مورين. يمكن بناء السكريات والبروتينات (الخصائص المستضدية) والدهون فيه. يعطي شكل الخلية، ويمنع انتفاخها وتمزقها. يخترق الماء والأيونات والجزيئات الصغيرة المسام بسهولة.

السيتوبلازم في الخلية بدائية النواةيؤدي وظيفة البيئة الداخلية للخلية، فهو يحتوي على الريبوسومات، والجسيمات المتوسطة، والادراج وجزيء الحمض النووي.

الريبوسومات– عضيات على شكل حبة الفول، تتكون من البروتين والحمض النووي الريبوزي (RNA)، أصغر (ريبوسومات 70S) من حقيقيات النوى. الوظيفة: تخليق البروتين.

الميزوزومات– نظام من الأغشية داخل الخلايا التي تشكل غزوات مطوية وتحتوي على إنزيمات السلسلة التنفسية (تخليق ATP).

الادراج: الدهون، الجليكوجين، متعدد الفوسفات، البروتينات، تخزين المواد الغذائية

جزيء الحمض النووي.جزيء DNA فائق التكثيف دائري مزدوج الصبغة. يوفر تخزين ونقل المعلومات الوراثية وتنظيم نشاط الخلية.

3. المخطط العام لبنية الخلية حقيقية النواة

تتكون الخلية حقيقية النواة النموذجية من ثلاثة مكونات - الغشاء والسيتوبلازم والنواة. الاساسيات غشاء الخليةيتكون من البلازما (غشاء الخلية) والبنية السطحية للبروتين والكربوهيدرات.

1. البلازماتختلف حقيقيات النوى عن بدائيات النوى في وجود بروتينات أقل.

2. البنية السطحية للكربوهيدرات والبروتين.تحتوي الخلايا الحيوانية على طبقة صغيرة من البروتين (مركب السكر). في النباتات، والبنية السطحية للخلية جدار الخليةيتكون من السليلوز (الألياف).

وظائف غشاء الخلية: يحافظ على شكل الخلية ويعطي قوة ميكانيكية، ويحمي الخلية، ويتعرف على الإشارات الجزيئية، وينظم عملية التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة، ويقوم بالتفاعل بين الخلايا.

السيتوبلازميتكون من الهيالوبلازم (المادة الرئيسية للسيتوبلازم) والعضيات والادراج. يحتوي الهيالوبلازم على ثلاثة أنواع من العضيات:

غشاء مزدوج (الميتوكوندريا، البلاستيدات)؛

غشاء واحد (الشبكة الإندوبلازمية (ER)، جهاز جولجي، الفجوات، الجسيمات الحالة)؛

غير غشائية (المركز الخلوي، الأنابيب الدقيقة، الخيوط الدقيقة، الريبوسومات، الادراج).

1. الهيالوبلازماهو محلول غرواني للمركبات العضوية وغير العضوية. الهيالوبلازما قادر على التحرك داخل الخلية - cyclose. الوظائف الرئيسية للالهيالوبلازم: وسيلة لتحديد موقع العضيات والشوائب، وسيلة لحدوث العمليات الكيميائية الحيوية والفسيولوجية، توحد جميع الهياكل الخلوية في كل واحد.

2. الميتوكوندريا("محطات طاقة الخلايا"). الغشاء الخارجي أملس، والداخلي به طيات - أعراف. بين الأغشية الخارجية والداخلية مصفوفة. تحتوي مصفوفة الميتوكوندريا على جزيئات الحمض النووي والريبوسومات الصغيرة ومواد مختلفة.

3. البلاستيداتسمة من الخلايا النباتية. هناك ثلاثة أنواع من البلاستيدات : البلاستيدات الخضراء والبلاستيدات الملونة والبلاستيدات البيضاء.

أنا. البلاستيدات الخضراء- البلاستيدات الخضراء التي تتم فيها عملية البناء الضوئي. تحتوي البلاستيدات الخضراء على غشاء مزدوج. يتكون جسم البلاستيدات الخضراء من سدى دهني بروتيني عديم اللون، يتخللها نظام من الأكياس المسطحة (الثيلاكويدات) التي تتكون من غشاء داخلي. تحتوي السدى على الريبوسومات وحبوب النشا وجزيئات الحمض النووي.

ثانيا. البلاستيدات الملونةإعطاء اللون لأعضاء النبات المختلفة.

ثالثا. الكريات البيضتخزين العناصر الغذائية. يمكن تشكيل البلاستيدات الخضراء والبلاستيدات الخضراء من البلاستيدات البيضاء.

4. الشبكة الإندوبلازميةهو نظام متفرع من الأنابيب والقنوات والتجاويف. هناك EPS غير حبيبي (ناعم) وحبيبي (خشن). يحتوي EPS غير الحبيبي على إنزيمات استقلاب الدهون والكربوهيدرات (يحدث تخليق الدهون والكربوهيدرات). تحتوي الشبكة الإندوبلازمية فوق الحبيبية على الريبوسومات التي تقوم بعملية التخليق الحيوي للبروتين. وظائف EPS: الوظائف الميكانيكية وتشكيل الشكل؛ ينقل؛ التركيز والإفراج.

5. جهاز جولجييتكون من أكياس وحويصلات غشائية مسطحة. في الخلايا الحيوانية، يؤدي جهاز جولجي وظيفة إفرازية. في النباتات، هو مركز تخليق السكاريد.

6. الفجواتمملوءة بعصارة الخلايا النباتية. وظائف الفجوات: تخزين المواد الغذائية والماء، والحفاظ على ضغط الامتلاء في الخلية.

7 . الجسيمات المحللة– عضيات كروية صغيرة تتكون من غشاء يحتوي بداخلها على إنزيمات تعمل على تحلل البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون.

8. مركز الخلوي.وظيفة مركز الخلية هي التحكم في عملية انقسام الخلايا.

9. الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقةمعًا تشكل الهيكل العظمي الخلوي للخلايا الحيوانية.

10. الريبوسوماتحقيقيات النوى أكبر (80S).

11. الادراج– المواد الاحتياطية والإفرازات – فقط في الخلايا النباتية.

جوهر- الجزء الأكثر أهمية في الخلية حقيقية النواة. وهو يتألف من الغشاء النووي، الكاريوبلازم، النواة، والكروماتين.

1. الغلاف النووييشبه في تركيبه غشاء الخلية، ويحتوي على مسام. يحمي الغشاء النووي الجهاز الوراثي من تأثيرات المواد السيتوبلازمية. يتحكم في نقل المواد.

2. كاريوبلازمهو محلول غرواني يحتوي على البروتينات والكربوهيدرات والأملاح وغيرها من المواد العضوية وغير العضوية. يحتوي الكاريوبلازم على جميع الأحماض النووية: تقريبًا كامل مخزون الحمض النووي الريبي (DNA) والرسول والنقل والريبوسومات.

3. النواة –تكوين كروي، يحتوي على بروتينات مختلفة، البروتينات النووية، البروتينات الدهنية، البروتينات الفوسفورية. وظيفة النواة هي تخليق أجنة الريبوسوم.

4. الكروماتين (الكروموسومات).في الحالة المستقرة (الوقت بين الانقسامات)، يتم توزيع الحمض النووي بالتساوي في الكاريوبلازم على شكل كروماتين. عند الانقسام، يتحول الكروماتين إلى كروموسومات.

وظائف النواة: تحتوي النواة على معلومات حول الخصائص الوراثية للكائن الحي (وظيفة إعلامية)؛ تنقل الكروموسومات خصائص الكائن الحي من الآباء إلى الأبناء (وظيفة الميراث)؛ تقوم النواة بتنسيق وتنظيم العمليات في الخلية (وظيفة التنظيم).