أساسيات علم الخلايا

Cell Biology

Basics of Cell Biology

Cell Theory:
- All living organisms are composed of cells.
- The cell is the basic unit of life.
- All cells arise from pre-existing cells.
Types of Cells:
- Prokaryotic Cells:
  - Lack a nucleus and membrane-bound organelles.
  - Typically smaller and simpler (e.g., bacteria).
- Eukaryotic Cells:
  - Have a nucleus and membrane-bound organelles.
  - Larger and more complex (e.g., plant and animal cells).

Cell Structure

Cell Membrane:
- Composed of a lipid bilayer with embedded proteins.
- Functions in protection, communication, and transport.
Nucleus:
- Contains DNA and controls cell activities.
- Surrounded by a nuclear envelope with pores.
Cytoplasm:
- Jelly-like substance where organelles are suspended.
- Site of many metabolic processes.
Organelles:
- Mitochondria: Powerhouse of the cell; ATP production.
- Ribosomes: Protein synthesis; can be free or bound to the endoplasmic reticulum.
- Endoplasmic Reticulum (ER):
  - Rough ER: Studded with ribosomes; synthesizes proteins.
  - Smooth ER: Lacks ribosomes; synthesizes lipids and detoxifies.
- Golgi Apparatus: Modifies, sorts, and packages proteins and lipids.
- Lysosomes: Contain digestive enzymes; break down waste.
- Chloroplasts (in plants): Site of photosynthesis, contains chlorophyll.
- Centrioles: Involved in cell division in animal cells.

Cell Functions

Metabolism:
- All biochemical reactions in a cell, including catabolism (breaking down) and anabolism (building up).
Cell Division:
- Mitosis: Division of somatic cells resulting in two identical daughter cells.
- Meiosis: Division of germ cells resulting in four genetically diverse gametes.
Cell Communication:
- Cells communicate through chemical signals (hormones, neurotransmitters) and direct contact (gap junctions, plasmodesmata).
Transport Mechanisms:
- Passive Transport: Movement of substances across cell membrane without energy (e.g., diffusion, osmosis).
- Active Transport: Movement against concentration gradient, requiring energy (e.g., sodium-potassium pump).

Cell Cycle

Phases:
- Interphase: Cell growth and DNA replication.
  - Subdivided into G1 (growth), S (DNA synthesis), and G2 (preparation for mitosis).
- M Phase: Mitosis and cytokinesis occur, resulting in two daughter cells.
Regulation:
- Cell cycle checkpoints ensure proper division.
- Cyclins and cyclin-dependent kinases (CDKs) regulate progression through the cycle.

Special Topics

Stem Cells:
- Undifferentiated cells with the potential to develop into various cell types.
- Types include embryonic stem cells and adult stem cells.
Cell Signaling:
- Involves receptor proteins on cell surface binding to ligands, triggering a response.
- Types of signaling include autocrine, paracrine, endocrine, and juxtacrine.
Apoptosis:
- Programmed cell death, a crucial process for development and maintaining homeostasis.

These notes provide a foundational understanding of cell biology, key structures, functions, and processes essential for the study of living organisms.

أساسيات علم الخلايا

نظرية الخلية:
- جميع الكائنات الحية تتكوّن من خلايا.
- الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة.
- جميع الخلايا تأتي من خلايا موجودة مسبقًا.
أنواع الخلايا:
- الخلايا بدائية النواة:
  - تفتقر إلى النواة والعضيات المغلفة بغشاء.
  - عادةً أصغر وأبسط (مثل: البكتيريا).
- الخلايا حقيقية النواة:
  - تحتوي على نواة وعضيات مغلفة بغشاء.
  - أكبر وأكثر تعقيدًا (مثل: خلايا النبات والحيوان).

هيكل الخلية

غشاء الخلية:
- يتكون من طبقة دهنية ثنائية مع بروتينات مدمجة.
- يعمل في الحماية والتواصل والنقل.
النواة:
- تحتوي على الحمض النووي (DNA) وتتحكم في أنشطة الخلية.
- محاطة بغلاف نووي يحتوي على فتحات.
السيتوبلازم:
- مادة هلامية تتعليق بها العضيات.
- تعتبر موقعًا للعديد من العمليات الأيضية.
العضيات:
- الميتوكوندريا: مصدر الطاقة للخلية؛ تنتج ATP.
- الريبوزومات: تصنع البروتينات؛ يمكن أن تكون حرة أو مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية.
- الشبكة الإندوبلازمية (ER):
  - الشبكة الخشنة: مغطاة بالريبوزومات؛ تصنع البروتينات.
  - الشبكة الملساء: تفتقر إلى الريبوزومات؛ تصنع الدهون وتخلص من السموم.
- جهاز جولجي: يعدل، يصنف، ويعبئ البروتينات والدهون.
- الليكوسومات: تحتوي على إنزيمات هضمية؛ تكسر النفايات.
- البلاستيدات الخضراء (في النباتات): موقع التمثيل الضوئي، تحتوي على الكلوروفيل.
- السنترولات: تشارك في انقسام الخلية في خلايا الحيوان.

وظائف الخلية

الأيض:
- جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلية، بما في ذلك الانقسام (تحطيم) والبناء (بناء).
انقسام الخلايا:
- الانقسام الخيطي: انقسام خلايا الجسم ينتج عنه خليتين ابنتيتين متطابقتين.
- الإنقسام الاختزالي: انقسام خلايا الجرثومة ينتج عنه أربعة أمشاج متنوعة وراثيًا.
التواصل الخلوي:
- الخلايا تتواصل من خلال إشارات كيميائية (هرمونات، نواقل عصبية) وتواصل مباشر (فتح الجوانب، بلاسموديسماتا).
آليات النقل:
- النقل السلبي: حركة المواد عبر غشاء الخلية بدون طاقة (مثل: الانتشار، التناضح).
- النقل النشط: حركة المواد ضد التدرج التركيز، تتطلب طاقة (مثل: مضخة الصوديوم-البوتاسيوم).

دورة الخلية

المراحل:
- الطور البيني: نمو الخلية وتكرار الحمض النووي.
  - مقسمة إلى G1 (نمو)، S (تركيب الحمض النووي)، وG2 (التحضير للانقسام).
- الطور M: يحدث فيه الانقسام الخيطي والتمزق السيتوبلازمي، مما ينتج عنه خليتين ابنتيتين.
التنظيم:
- نقاط التحقق في دورة الخلية تضمن الانقسام الصحيح.
- cyclins وcyclin-dependent kinases (CDKs) تنظم تقدم الدورة.

مواضيع خاصة

الخلايا الجذعية:
- خلايا غير مميزة لديها القدرة على التكوّن إلى أنواع مختلفة من الخلايا.
- تشمل أنواعًا مثل الخلايا الجذعية الجنينية والخلايا الجذعية البالغة.
إشارات الخلايا:
- تشمل بروتينات المستقبلات على سطح الخلية التي ترتبط بالليغاندات، مما يؤدي إلى استجابة.
- تشمل أنواع الإشارات: الأوتوكراين، الباراكراين، الإفرازية، والاقتران المباشر.
الموت المبرمج:
- موت الخلايا بشكل مبرمج، وهو عملية حاسمة للتطور والحفاظ على التوازن.