3: المستوى الخلوي للتنظيم
- Page ID
- 203303
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
يدرس علماء الأحياء الخلوية والتنموية كيف يؤدي الانقسام المستمر لخلية واحدة إلى مثل هذا التعقيد والتمايز. ضع في اعتبارك الفرق بين الخلية الهيكلية في الجلد والخلية العصبية. قد تتشكل خلية الجلد الهيكلية على شكل صفيحة مسطحة (حرشفية) وتعيش فقط لفترة قصيرة قبل أن يتم التخلص منها واستبدالها. توفر خلايا الجلد الحرشفية، التي يتم تجميعها بإحكام في صفوف وأغطية، حاجزًا وقائيًا للخلايا والأنسجة التي تقع تحتها. من ناحية أخرى، قد تكون الخلية العصبية على شكل نجمة، حيث ترسل عمليات طويلة يصل طولها إلى متر وقد تعيش طوال عمر الكائن الحي. من خلال ملحقاتها الطويلة المتعرجة، يمكن للخلايا العصبية التواصل مع بعضها البعض ومع أنواع أخرى من خلايا الجسم وإرسال إشارات سريعة تُعلم الكائن الحي ببيئته وتسمح له بالتفاعل مع تلك البيئة. توضح هذه الاختلافات موضوعًا مهمًا للغاية ومتسقًا على جميع المستويات التنظيمية لعلم الأحياء: شكل الهيكل مناسب بشكل مثالي لأداء وظائف معينة مخصصة لهذا الهيكل.
- 3.0: مقدمة للمستوى الخلوي للتنظيم
- لقد تطورت من خلية بويضة واحدة مخصبة إلى كائن معقد يحتوي على تريليونات الخلايا التي تراها عندما تنظر في المرآة. خلال هذه العملية التنموية، تتمايز الخلايا المبكرة غير المتمايزة وتصبح متخصصة في هيكلها ووظيفتها. تشكل هذه الأنواع المختلفة من الخلايا أنسجة متخصصة تعمل بالتنسيق لأداء جميع الوظائف اللازمة للكائن الحي.
- 3.1: غشاء الخلية
- على الرغم من الاختلافات في التركيب والوظيفة، فإن جميع الخلايا الحية في الكائنات الحية متعددة الخلايا لها غشاء خلوي محيط. عندما تفصل الطبقة الخارجية من الجلد جسمك عن بيئته، يفصل غشاء الخلية (المعروف أيضًا باسم غشاء البلازما) المحتويات الداخلية للخلية عن بيئتها الخارجية. يوفر غشاء الخلية هذا حاجزًا وقائيًا حول الخلية وينظم المواد التي يمكن أن تمر داخل أو خارج.
- 3.2: السيتوبلازم والعضيات الخلوية
- الآن بعد أن تعلمت أن غشاء الخلية يحيط بجميع الخلايا، يمكنك الغوص داخل خلية بشرية نموذجية للتعرف على مكوناتها الداخلية ووظائفها. تحتوي جميع الخلايا الحية في الكائنات متعددة الخلايا على مقصورة السيتوبلازمية الداخلية ونواة داخل السيتوبلازم. يوفر السيتوسول، وهو مادة تشبه الهلام داخل الخلية، الوسط السائل اللازم للتفاعلات البيوكيميائية. تحتوي الخلايا حقيقية النواة، بما في ذلك جميع الخلايا الحيوانية، أيضًا على عضيات مختلفة.
- 3.3: النواة وتكرار الحمض النووي
- النواة هي الأكبر والأبرز بين عضيات الخلية (الشكل 3.3.1). تعتبر النواة عمومًا مركز التحكم في الخلية لأنها تخزن جميع التعليمات الجينية لتصنيع البروتينات. ومن المثير للاهتمام أن بعض خلايا الجسم، مثل خلايا العضلات، تحتوي على أكثر من نواة واحدة، والتي تُعرف باسم متعدد النواة. لا تحتوي الخلايا الأخرى، مثل خلايا الدم الحمراء للثدييات، على نوى على الإطلاق.
- 3.4: تخليق البروتين
- تتكون معظم المكونات الهيكلية للخلية، جزئيًا على الأقل، من البروتينات ويتم إكمال جميع الوظائف التي تقوم بها الخلية تقريبًا بمساعدة البروتينات. واحدة من أهم فئات البروتينات هي الإنزيمات، التي تساعد على تسريع التفاعلات البيوكيميائية الضرورية التي تحدث داخل الخلية. تتضمن بعض هذه التفاعلات البيوكيميائية الحرجة بناء جزيئات أكبر من مكونات أصغر وتحطيم الجزيئات الأكبر إلى مكونات أصغر.
- 3.5: نمو الخلايا والانقسام
- تستبدل الخلايا في الجسم نفسها طوال عمر الشخص. على سبيل المثال، يجب استبدال الخلايا المبطنة للجهاز الهضمي بشكل متكرر عندما «تتلاشى» باستمرار بحركة الطعام عبر القناة الهضمية. ولكن ما الذي يحفز الخلية على الانقسام، وكيف تستعد لانقسام الخلية وإكماله؟ دورة الخلية هي تسلسل الأحداث في حياة الخلية منذ لحظة إنشائها في نهاية الدورة السابقة لانقسام الخلية حتى تنقسم نفسها بعد ذلك، مما يؤدي إلى توليد اثنين
- 3.6: التمايز الخلوي
- كيف يتطور كائن معقد مثل الإنسان من خلية واحدة - بيضة مخصبة - إلى مجموعة واسعة من أنواع الخلايا مثل الخلايا العصبية وخلايا العضلات والخلايا الظهارية التي تميز الشخص البالغ؟ طوال فترة التطور والبلوغ، تقود عملية التمايز الخلوي الخلايا إلى تولي مورفولوجيتها وفسيولوجيتها النهائية. التمايز هو العملية التي من خلالها تصبح الخلايا غير المتخصصة متخصصة للقيام بوظائف متميزة.