Untitled

مقدمة

• الخلية هي الوحدة الأساسية في الحياة، وهي أصغر وأبسط وحدة حية قادرة على البقاء.
• تقوم الخلية بالوظائف الحيوية المتنوعة مثل التكاثر والحركة والتغذية والاستقلاب والتخلص من الفضلات.
• الكائنات الحية الصغيرة التي تتكون من خلية واحدة تسمى كائنات وحيدة الخلية، مثل الجراثيم والأميبا.
• الكائنات الحية الراقية تتألف من عدد متفاوت من الخلايا وفقًا لنوع الكائن الحي، وتُعرف عمومًا بالكائنات متعددة الخلايا.
• يتكون الكائن الحي متعدد الخلايا أحيانًا من عدد محدود من الخلايا، مثل طحلب الباندورينا المكون من 16 خلية فقط.
• في الكائنات الأخرى، يمكن أن يرتفع عدد الخلايا بحيث يصعب تحديده بدقة.
• يحتوي جسم الطفل عند الولادة على تريليون خلية، ويزداد هذا العدد ليصل إلى حوالي 40 تريليون خلية في جسم الإنسان البالغ.
• تصنف خلايا جسم الإنسان إلى أكثر من 200 نوعًا مختلفًا في الشكل والوظيفة.
• تشكل الخلايا أربعة أنواع رئيسية من الأنسجة هي: النسيج الظهاري، والنسيج الضام، والنسيج العضلي، والنسيج العصبي.
• تشكل هذه الأنسجة المختلفة جميع أعضاء الجسم.

خلايا بدائيات النوى (Prokaryotes)

• أبسط أنواع الخلايا.
• على الرغم من بساطتها، تستطيع العيش في أقسى الظروف البيئية بفضل قدرتها العالية على التكيف.
• مثال نموذجي على هذا النوع من الخلايا: الجراثيم (البكتيريا).
• تتميز بثلاث صفات أساسية: امتلاكها لعدة أغشية خلوية، كونها جميعها وحيدة الخلية وعدم تجمعها.
• تحدث جميع التفاعلات الكيميائية داخل الخلية في العصارة الخلوية لأنها تفتقر إلى عضيات غشائية متخصصة.
• تظهر السيتوبلازما (الهيولى) غير متجانسة عند فحصها بالمجهر الإلكتروني، وتحتوي على ريبوسومات ومادة وراثية تسمى النُووَيَّة (Nucleoid) أو شبيه النواة.
• تحتوي خلايا بدائيات النوى على طبقة حماية إضافية خارج الغشاء الخلوي تسمى جدار الخلية، وتحتوي غالبًا على طبقة ثالثة خارجية سكرية تشكل بنية شبيهة بالمحفظة (Capsule).
• يتكون جدار الخلية في الغالب من جزيئات سكرية مرتبطة ببعضها لتشكل شبكة توفر الحماية ضد الصدمات الفيزيائية وتساعد في الحفاظ على رطوبة الخلية.
• لا تتجمع خلايا بدائيات النوى لتشكيل كائنات حية متعددة الخلايا، ولكنها قد تتجمع على شكل عناقيد وتشكل طبقة رقيقة تسمى الغشاء الحيوي (Biofilm).

سمات وخواص الخلية

• المحافظة على بيئة داخلية ثابتة تختلف عن الظروف الخارجية.
• استشعار التغيرات في البيئة الخارجية، مثل التغيرات في درجة الحرارة والحموضة ومستويات المواد الغذائية والضغط التناضحي.
• تنظيم حركة الجزيئات من وإلى الخلية من خلال عملية النقل الانتقائي.
• تحفيز التفاعلات الكيميائية من خلال تنظيم التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخلها.
• توليد الطاقة من خلال التقاطها من البيئة الخارجية (مثل أشعة الشمس والغذاء) وتحويلها إلى شكل جاهز للاستخدام، وهو ATP.
• امتلاك مادة وراثية يتم على أساسها تصنيع البروتينات.
• استبدال وتجديد الجزيئات التالفة أو توليد نسخ كافية من الجزيئات لتضاعف الخلية.
• تنظيم نقل المعلومات لكي تتواصل الخلايا مع بعضها البعض.

خلايا حقيقيات النوى (Eukaryotes)

• تشكل خلايا حقيقيات النوى (مثل الخلايا الحيوانية والنباتية والفطريات) أرقى وأحدث المجموعات تطورًا في الكائنات الحية.
• تتميز بكونها خلايا معقدة قادرة على تشكيل كائنات حية متعددة الخلايا.

حجم وشكل الخلايا

• يجب الإشارة إلى وحدات القياس المترية الأساسية لتحديد المقياس الذي يتم استخدامه في الدراسة.
• يمكن تلخيص الوحدات المستخدمة في معادلة واحدة: المتر (M)، السنتيمتر (CM)، المليمتر (MM)، الميكرومتر أو ميكرون (µm)، النانومتر (NM)، الأنغستروم (Å)، البيكومتر (PM).
• تظهر العلاقة النسبية بين الجزيئات بدءًا من طول الرابطة التساهمية بين ذرتين من الكربون إلى قطر الجزيئات الصغيرة والكبيرة، ثم البنى المعقدة والعضيات الخلوية، وأخيرًا الخلايا الحية والكائنات الحية المتطورة.
• تتميز الخلايا الحيوانية عمومًا بصغر حجمها، إذ لا يمكن رؤيتها إلا بمساعدة المجهر، ويتراوح حجمها بين 10-50 ميكرونًا.
• بعض أنواع الخلايا تتجاوز هذه القياسات المجهرية، مثل بويضات الثدييات (100 ميكرون) أو الخلايا العصبية.
• توجد خلايا صغيرة جدًا كالجراثيم التي لا يتجاوز قطرها بضعة ميكرومترات، وخلايا حبيبية في المخيخ البشري (4-5 ميكرون).
• في بعض الحالات، قد ينجم الحجم الكبير للخلايا عن تعدد النوى، كما هو الحال في الخلايا العرطلة أو النواء (Megakaryocytes).
• قد يكون الحجم الكبير نتيجة لتراكم كميات كبيرة من قطيرات الدسم كما في الخلايا الشحمية، أو نتيجة لالتحام مئات أو آلاف الخلايا كما هو الحال في الخلايا العضلية الهيكلية.
• لا يتعلق حجم الخلايا بحجم الحيوان، ويعتقد أن كبر حجم بعض الخلايا مثل خلايا الضفدع قد يعود إلى ضعف النشاط الاستقلابي.
• تتنوع أشكال الخلايا الحيوانية، فقد تكون كروية كما في الخلايا الدموية، أو أسطوانية، أو مكعبة، أو مسطحة كما في خلايا النسيج الظهاري، أو مغزلية كما في الخلايا العضلية، أو شجيرية كما في الخلايا العصبية.
• تعزى هذه الاختلافات في الشكل إلى عاملين أساسيين: خلو الخلايا الحيوانية من الغلاف الخلوي القاسي الموجود في الخلايا النباتية، والتمايز الخلوي الوظيفي الذي يطرأ عليها.
• ترتبط البنية والشكل والوظيفة، إذ تحدد بنية أي كيان بيولوجي (من الجزيئات إلى الكائن الحي بأكمله) وظيفته.
• مقولة في علم البيولوجيا تفيد بأن "الشكل يتبع الوظيفة، والوظيفة تفرض الشكل"، وهو مفهوم أطلقه المهندس المعماري فرانك لويد رايت.
• يمكن ملاحظة العلاقة بين شكل البروتين ووظيفته في بروتين الهيموغلوبين، إذ تسمح بنيته الفراغية الرباعية بحمل 4 جزيئات أكسيجين.
• وظيفة النواة في حقيقيات النوى هي حماية وتخزين الدنا، لذا فإن بنيتها المحاطة بغلاف نووي مضاعف تتناسب مع هذه الوظيفة.

طرائق دراسة الخلية

• تشمل دراسة الخلية الحية، ودراسة الخلية بعد التثبيت أو تحضيرها، وطرائق خلوية فيزيائية
• كان لاكتشاف المجهر الضوئي الأثر الأكبر في تطور علم الخلية.
• ساهم المجهر في التعرف على أشكال الخلايا وعضياتها.
• روبرت هوك اكتشف المجهر الضوئي في عام 1665 ووصف الحجرات الصغيرة التي رآها في الفلين وأطلق عليها اسم "خلايا".
• وضعت النظرية الخلوية قبل منتصف القرن الثامن عشر (1838).
• تعريف الخلية: الوحدة الأساسية المكونة لأجسام الكائنات الحية، وكل خلية تنشأ من خلية سابقة لها.
• مكونات الخلية المختلفة تعتمد علي بعضها
• ساهم المجهر الإلكتروني في تطور هذا العلم.
• في مرحلة لاحقة، تم دراسة التركيب الكيميائي للخلية وزراعة الخلايا.
• استخدمت النظائر المشعة والملونات النوعية في الدراسات لكشف العمليات الحيوية التي تتم فيها.

أنواع المجاهر

• يعتمد المجهر الضوئي على تمرير شعاع ضوئي وتكبير العينة باستعمال عدسات زجاجية.
• يعمل على مرحلتين: تقوم العدسة الجسمية بالتكبير الأولي، ثم تقوم العدسة العينية بتكبير الصورة الأولية مرة ثانية. ويستخدم المجهر الضوئي لفحص اللطخات والشرائح الملونة.
• يتكون من جزأين أساسيين: جزء ميكانيكي (القاعدة، الحامل، الضوابط، اللوحة المتحركة) وجزء بصري (العدسات).
• يحتوي الجزء البصري على ثلاث مجموعات من العدسات: المكثف، العدسة الجسمية، والعدسة العينية
• القوة التمييزية تحدد جودة الصورة وتحدد أصغر مسافة بين جسيمين يمكن رؤيتهما منفصلين.
• تعتمد القوة التمييزية على البعد البؤري للعدسة وطول موجة الضوء وخاصية انحراف الضوء.
• المجهر متباين الطور (Phase-contrast Microscope) يعتمد على تغيير سرعة حزم الضوء أثناء مرورها في التراكيب البنيوية الخلوية
• يظهر التراكيب البنيوية بشكل داكن أو أكثر شحوباً.تنتج صوراً مرئية من أشياء شفافة كالعينات البيولوجية غير الملونة
• يستخدم في المجهر متباين الطور لمشاهدة الخلايا الحية
• المجهر المستقطب (Polarizing Microscope) يسمح بتميز البنى المكوّنة من جزيئات منتظمة للغاية. يستخدم لفحص العينات
• يستخدم هذا المجهر لدراسة خاصة الانكسار المضاعف للبلورات
• المجهر المتألق (Fluorescence Microscope) يُستخدم في الكشف عن مواد ذاتية التألق أو مواد متألقة تم إدخالها إلى العينة.
• يظهر المواد متألقة بشكل متوهج أو ملون في أرضية داكنة.
• المجهر الإلكتروني (Electron Microscope) يستخدم حزمة من الإلكترونات لتكوين صورة مكبرة للعينة.
• يتميز بقدرة تمييز أعلى بكثير من المجهر الضوئي.
• الأنواع: المجهر الإلكتروني النافذ(Transmission Electron Microscope) والمجهر الإلكتروني الماسح((Scanning Electron Microscope

طرائق وتقانات مستخدمة في دراسة الخلية

-اللطخات أو المسحات SMEARS يمكن دراسة الخلايا الحية والمثبتة من خلال وضع العينة بين شريحة وساترة زجاجيتين

• يستخدم في هذه الدراسات ملونات حيوية تسمح بتقويم حيوية الخلايا -تستخدم هذه الطريقة أيضاً لفحص المكوّنات الخلوية للدم ونقي العظم وسائل الحبل الشوكي
• تزرع الخلايا بعد عزلها بشكل معلق أو يتم نشرها على طبق بتري أو شريحة زجاجية إذ تلتصق الخلايا،وتدعى
• المزارع الخلوية CELL CULTURE يعتمد مبدؤها على المحافظة على حياة الخلايا والأنسجة
• دراسة تأثير جزيئات مفردة في نوع معين من الخلايا، مراقبة سلوك الخلايا الحية(انقسام الخيطي، موت مبرمج ، تمايز، تعديل وراثي)
• دراسة تأثير الأدوية والفيروسيات والطفيليات على خلايا معينة، دراسة الخلايا الجذعية والحصول على خلايا متمايزة من الخلايا الجذعية
• تجزئة الخلية بالتثفيل التفاضلي CELL FRACTIONATION BY DIFFERENTIAL CENTRIFUGATION يمكن عزل مكوّنات الخلايا والأنسجة
• ويمكن فحص وتحليل نقاوة العُضيّات الناتجة بالمجهر الإلكتروني
• تعتمد على التباين في الشحنة الكهربائية للمواد أو إختلاف حجمها أو اختلاف إستطاعتها التثبت علي مجموعات كيميائية خاصة
• التحليل اللوني Chromatography
• الرحلان الكهربائي (Electrophoreses): :وتعتمد على انتقال المواد على الهلام أو على الورق وفقا لشحنتها الكهربائية في حقل كهربائي
• كما يمكن إجراء الرحلان الكهربائي للجزيئات وفقا (التحليل الطيفي Spectrophotometry)
• الترميد المجهري (Microincineration): : تسمح بالكشف عن المواد المعدنية وتوزعها داخل الخلية عن طريق حرق المقاطع النسيجية.
• تقنية تحضير المقاطع الخلوية والنسيجية: و تشمل عدة خطوات (التثبيت - التجفيف والترويق - الإدماج - التقطيع - التلوين )
• تستخدم تقنية الكيمياء الخلوية (CYTOCHEMISTRY) للإشارة إلى طرائق تحديد أو معرفة مكان توضع المواد في الخلايا
• تقنية الكيمياء المناعية الخلوية (IMMUNOCYTOCHEMISTRY:) تعتمد على التفاعل بين المستضد والضد -تقنية التصوير الإشعاعي الذاتيAutoradiography: :تجمع هذه الطريقة بين الكيمياء النسيجية وبين استخدام العناصر المشعة
• تقنيات التهجين: Hybridization techniques: تقنية تستخدم للكشف عن أماكن تموضع تسلسلات معينة من نيكلوتيدات الرنا
• تقنية التدفق (الجريان) الخلوي (FLOW CYTOMETRY ) تطلب هذه التقنية تسليط أشعة ليزر على مجموعة معينة معزولة من الخلايا