Skip to main content
Global

3.2: السيتوبلازم والعضيات الخلوية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    203350

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    في نهاية القسم، ستكون قادرًا على:

    • وصف بنية ووظيفة العضيات الخلوية المرتبطة بنظام بطانة الرحم، بما في ذلك الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي والليزوزومات
    • وصف هيكل ووظيفة الميتوكوندريا والبيروكسيزومات
    • اشرح المكونات الثلاثة للهيكل الخلوي، بما في ذلك تكوينها ووظائف الغازات

    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 خلوية مختلفة. العضية («العضو الصغير») هي واحدة من عدة أنواع مختلفة من الأجسام المغلقة بالغشاء في الخلية، ويؤدي كل منها وظيفة فريدة. مثلما تعمل أعضاء الجسم المختلفة معًا في وئام لأداء جميع وظائف الإنسان، تعمل العديد من العضيات الخلوية المختلفة معًا للحفاظ على صحة الخلية وأداء جميع وظائفها المهمة. تشكل العضيات والسيتوسول، معًا، السيتوبلازم الخلوي. النواة هي العضية المركزية للخلية، والتي تحتوي على الحمض النووي للخلية (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

    الشكل\(\PageIndex{1}\): خلية بشرية نموذجية. في حين أن هذه الصورة لا تشير إلى أي خلية بشرية معينة، إلا أنها مثال نموذجي لخلية تحتوي على العضيات الأولية والهياكل الداخلية.

    عضيات نظام بطانة الرحم

    تشكل مجموعة من ثلاث عضيات رئيسية معًا نظامًا داخل الخلية يسمى نظام بطانة الرحم. تعمل هذه العضيات معًا لأداء وظائف خلوية مختلفة، بما في ذلك مهمة إنتاج منتجات خلوية معينة وتعبئتها وتصديرها. تشمل عضيات نظام بطانة الرحم الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي والحويصلات.

    الشبكة الإندوبلازمية

    الشبكة الإندوبلازمية (ER) عبارة عن نظام من القنوات المستمرة مع الغشاء النووي (أو «المغلف») الذي يغطي النواة ويتكون من نفس المادة الدهنية ثنائية الطبقة. يمكن اعتبار ER عبارة عن سلسلة من الطرق المتعرجة المشابهة لقنوات الممرات المائية في البندقية. يوفر ER ممرات في معظم أنحاء الخلية تعمل في نقل المواد وتوليفها وتخزينها. ينتج عن الهيكل المتعرج لـ ER مساحة سطح غشائية كبيرة تدعم وظائفها العديدة (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

    الشكل\(\PageIndex{2}\): الشبكة الإندوبلازمية (ER). (أ) ER عبارة عن شبكة متعرجة من الأكياس الغشائية الرقيقة الموجودة في ارتباط وثيق بنواة الخلية. تختلف الشبكة الإندوبلازمية الملساء والخشنة اختلافًا كبيرًا في المظهر والوظيفة (المصدر: نسيج الفأر). (ب) تم رصع ER الخام بالعديد من الريبوسومات، وهي مواقع لتخليق البروتين (المصدر: أنسجة الفئران). م × 110,000. (ج) يقوم جهاز ER السلس بتصنيع الفسفوليبيدات والهرمونات الستيرويدية، وينظم تركيز Ca ++ الخلوي، ويستقلب بعض الكربوهيدرات، ويكسر بعض السموم (المصدر: أنسجة الفئران). سم × 110,510. (صور مصغرة مقدمة من حكام كلية الطب بجامعة ميشيغان © 2012)

    يمكن أن توجد الشبكة الإندوبلازمية في شكلين: ER الخام و ER السلس. يؤدي هذان النوعان من ER بعض الوظائف المختلفة جدًا ويمكن العثور عليهما بكميات مختلفة جدًا اعتمادًا على نوع الخلية. يُطلق على Rough ER (RER) اسم لأن غشاءه منقط بحبيبات مدمجة - عضيات تسمى الريبوسومات، مما يمنح RER مظهرًا وعرًا. الريبوسوم هو عضية تعمل كموقع لتخليق البروتين. وتتكون من وحدتين فرعيتين من الحمض النووي الريبوزي تلتفان حول mRNA لبدء عملية الترجمة، يليها تخليق البروتين. يفتقر جهاز ER السلس (SER) إلى هذه الريبوسومات.

    تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية لـ ER السلس في تخليق الدهون. يقوم ER السلس بتصنيع الفسفوليبيدات، المكون الرئيسي للأغشية البيولوجية، وكذلك هرمونات الستيرويد. لهذا السبب، تحتوي الخلايا التي تنتج كميات كبيرة من هذه الهرمونات، مثل تلك الموجودة في المبايض الأنثوية والخصيتين الذكريتين، على كميات كبيرة من ER السلسة. بالإضافة إلى تخليق الدهون، يعمل ER السلس أيضًا على عزل (أي مخازن) وينظم تركيز Ca ++ الخلوي، وهي وظيفة مهمة للغاية في خلايا الجهاز العصبي حيث يكون Ca ++ هو الدافع لإطلاق الناقل العصبي. بالإضافة إلى ذلك، يقوم جهاز ER السلس باستقلاب بعض الكربوهيدرات ويؤدي دورًا في إزالة السموم، مما يؤدي إلى تكسير بعض السموم.

    على النقيض من ER السلس، فإن الوظيفة الأساسية لـ ER الخام هي تخليق وتعديل البروتينات المخصصة لغشاء الخلية أو للتصدير من الخلية. بالنسبة لتخليق البروتين هذا، ترتبط العديد من الريبوسومات بـ ER (مما يمنحها المظهر المرصع لـ ER الخام). عادةً ما يتم تصنيع البروتين داخل الريبوسوم وإطلاقه داخل قناة ER الخام، حيث يمكن إضافة السكريات إليه (من خلال عملية تسمى الجليكوسيل) قبل نقله داخل الحويصلة إلى المرحلة التالية في عملية التعبئة والشحن: جهاز Golgi.

    جهاز جولجي

    جهاز Golgi مسؤول عن فرز وتعديل وشحن المنتجات التي تأتي من غرفة الطوارئ الخام، مثل مكتب البريد. يبدو جهاز Golgi وكأنه أقراص مسطحة مكدسة، تشبه تقريبًا أكوام الفطائر ذات الشكل الغريب. مثل غرفة الطوارئ، هذه الأقراص غشائية. يحتوي جهاز Golgi على جانبين متميزين، ولكل منهما دور مختلف. يتلقى جانب واحد من الجهاز المنتجات في الحويصلات. يتم فرز هذه المنتجات من خلال الجهاز، ثم يتم إطلاقها من الجانب الآخر بعد إعادة تعبئتها في حويصلات جديدة. في حالة تصدير المنتج من الخلية، تنتقل الحويصلة إلى سطح الخلية وتندمج في غشاء الخلية، ويتم إفراز الشحنة (الشكل\(\PageIndex{3}\)).

    الشكل\(\PageIndex{3}\): جهاز جولجي. (أ) يقوم جهاز Golgi بمعالجة المنتجات من ER الخام، وينتج أيضًا عضيات جديدة تسمى الليزوزومات. يتم إرسال البروتينات ومنتجات ER الأخرى إلى جهاز Golgi، الذي يقوم بتنظيمها وتعديلها وتعبئتها ووضع علامات عليها. يتم نقل بعض هذه المنتجات إلى مناطق أخرى من الخلية ويتم تصدير بعضها من الخلية من خلال خروج الخلايا. يتم تعبئة البروتينات الأنزيمية في صورة ليزوزومات جديدة (أو تعبئتها وإرسالها للاندماج مع الليزوزومات الموجودة). (ب) صورة مجهرية إلكترونية لجهاز جولجي.

    الليزوزومات

    تتضمن بعض منتجات البروتين التي يعبئها Golgi إنزيمات هضمية تهدف إلى البقاء داخل الخلية لاستخدامها في تكسير مواد معينة. قد تشكل الحويصلات المحتوية على الإنزيم التي تطلقها جولجي ليزومات جديدة، أو تندمج مع الليزوزومات الموجودة. الليزوزوم عبارة عن عضية تحتوي على إنزيمات تعمل على تكسير المكونات الخلوية غير الضرورية وهضمها، مثل العضية التالفة. (يشبه الليزوزوم طاقم الحطام الذي يهدم المباني القديمة وغير السليمة في الحي.) البلعمة الذاتية («الأكل الذاتي») هي عملية هضم الخلية لهياكلها الخاصة. الليزوزومات مهمة أيضًا لتفكيك المواد الأجنبية. على سبيل المثال، عندما تقوم بعض خلايا الدفاع المناعي (خلايا الدم البيضاء) بلعمات البكتيريا، يتم نقل الخلية البكتيرية إلى الليزوزوم ويتم هضمها بواسطة الإنزيمات الموجودة بداخلها. كما قد يتصور المرء، تحتوي خلايا الدفاع البلعمية هذه على أعداد كبيرة من الليزوزومات.

    في ظل ظروف معينة، تؤدي الليزوزومات وظيفة أكبر وأشد خطورة. في حالة الخلايا التالفة أو غير الصحية، يمكن تحفيز الليزوزومات على فتح وإطلاق إنزيماتها الهضمية في السيتوبلازم في الخلية، مما يؤدي إلى قتل الخلية. تسمى آلية «التدمير الذاتي» هذه بالتحلل الذاتي، وتجعل عملية موت الخلايا خاضعة للرقابة (آلية تسمى «موت الخلايا المبرمج»).

    رمز QR يمثل عنوان URL

    شاهد هذا الفيديو للتعرف على نظام بطانة الرحم، والذي يتضمن ER الخشن والناعم وجسم جولجي وكذلك الليزوزومات والحويصلات. ما هو الدور الأساسي لنظام بطانة الرحم؟

    عضيات لإنتاج الطاقة وإزالة السموم

    بالإضافة إلى الوظائف التي يقوم بها نظام بطانة الرحم، تتمتع الخلية بالعديد من الوظائف المهمة الأخرى. مثلما يجب أن تستهلك العناصر الغذائية لتزويد نفسك بالطاقة، يجب أن تستوعب كل خلية من خلاياك العناصر الغذائية، والتي يتحول بعضها إلى طاقة كيميائية يمكن استخدامها لتشغيل التفاعلات البيوكيميائية. وظيفة أخرى مهمة للخلية هي إزالة السموم. يأخذ البشر جميع أنواع السموم من البيئة وينتجون أيضًا مواد كيميائية ضارة كمنتجات ثانوية للعمليات الخلوية. تقوم خلايا تسمى الخلايا الكبدية في الكبد بإزالة السموم من العديد من هذه السموم.

    الميتوكوندريا

    الميتوكوندريا (الجمع = الميتوكوندريا) هي عضية غشائية على شكل حبة الفول وهي «محول الطاقة» للخلية. تتكون الميتوكوندريا من غشاء ثنائي الطبقة للدهون الخارجية بالإضافة إلى غشاء ثنائي إضافي للدهون الداخلية (الشكل\(\PageIndex{4}\)). يتم طي الغشاء الداخلي بدرجة كبيرة في هياكل متعرجة بمساحة كبيرة من السطح تسمى كريستا. على طول هذا الغشاء الداخلي تقوم سلسلة من البروتينات والإنزيمات والجزيئات الأخرى بإجراء التفاعلات البيوكيميائية للتنفس الخلوي. تعمل هذه التفاعلات على تحويل الطاقة المخزنة في جزيئات المغذيات (مثل الجلوكوز) إلى ثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP)، والذي يوفر طاقة خلوية قابلة للاستخدام للخلية. تستخدم الخلايا ATP باستمرار، وبالتالي فإن الميتوكوندريا تعمل باستمرار. جزيئات الأكسجين مطلوبة أثناء التنفس الخلوي، ولهذا السبب يجب أن تستنشقها باستمرار. أحد أنظمة الأعضاء في الجسم التي تستخدم كميات هائلة من ATP هو الجهاز العضلي لأن ATP مطلوب للحفاظ على تقلص العضلات. ونتيجة لذلك، تمتلئ خلايا العضلات بالميتوكوندريا. تحتاج الخلايا العصبية أيضًا إلى كميات كبيرة من ATP لتشغيل مضخات الصوديوم والبوتاسيوم. لذلك، سيتم تحميل الخلايا العصبية الفردية بأكثر من ألف ميتوكوندريا. من ناحية أخرى، قد تحتوي الخلية العظمية، التي لا تنشط في التمثيل الغذائي تقريبًا، على بضع مئات من الميتوكوندريا فقط.

    الشكل\(\PageIndex{4}\): الميتوكوندريا. الميتوكوندريا هي مصانع تحويل الطاقة للخلية. (أ) تتكون الميتوكوندريا من غشاءين منفصلين ثنائيي الطبقة الدهنية. على طول الغشاء الداخلي توجد جزيئات مختلفة تعمل معًا لإنتاج ATP، عملة الطاقة الرئيسية للخلية. (ب) صورة مجهرية إلكترونية للميتوكوندريا. سم × 236,000. (صورة مصغرة مقدمة من حكام كلية الطب بجامعة ميشيغان © 2012)

    البيروكسيزومات

    مثل الليزوزومات، البيروكسيسوم هو عضية خلوية مرتبطة بالغشاء تحتوي في الغالب على إنزيمات (الشكل\(\PageIndex{5}\)). تؤدي البيروكسيزومات عدة وظائف مختلفة، بما في ذلك استقلاب الدهون وإزالة السموم الكيميائية. على عكس الإنزيمات الهضمية الموجودة في الليزوزومات، تعمل الإنزيمات الموجودة داخل البيروكسيزومات على نقل ذرات الهيدروجين من جزيئات مختلفة إلى الأكسجين، مما ينتج بيروكسيد الهيدروجين (H 2 O 2). بهذه الطريقة، تعمل البيروكسيزومات على تحييد السموم مثل الكحول. من أجل تقدير أهمية البيروكسيزومات، من الضروري فهم مفهوم أنواع الأكسجين التفاعلية.

    الشكل\(\PageIndex{5}\): البيروكسيسوم. البيروكسيزومات عبارة عن عضيات مرتبطة بالغشاء تحتوي على وفرة من الإنزيمات لإزالة السموم من المواد الضارة واستقلاب الدهون.

    أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) مثل البيروكسيدات والجذور الحرة هي المنتجات عالية التفاعل للعديد من العمليات الخلوية العادية، بما في ذلك تفاعلات الميتوكوندريا التي تنتج ATP وأيض الأكسجين. تشمل أمثلة ROS جذر الهيدروكسيل OH و H 2 و OH 2 وsuperoxide (O 2). -). بعض ROS مهمة لوظائف خلوية معينة، مثل عمليات إشارات الخلايا والاستجابات المناعية ضد المواد الغريبة. تتفاعل الجذور الحرة لأنها تحتوي على إلكترونات حرة غير مقترنة؛ يمكنها بسهولة أكسدة الجزيئات الأخرى في جميع أنحاء الخلية، مما يتسبب في تلف الخلايا وحتى موت الخلايا. يُعتقد أن الجذور الحرة تلعب دورًا في العديد من العمليات المدمرة في الجسم، من السرطان إلى مرض الشريان التاجي.

    من ناحية أخرى، تشرف البيروكسيزومات على التفاعلات التي تحيد الجذور الحرة. تنتج البيروكسيزومات كميات كبيرة من H 2 O 2 السامة في هذه العملية، لكن البيروكسيزومات تحتوي على إنزيمات تحول H 2 O 2 إلى ماء وأكسجين. يتم إطلاق هذه المنتجات الثانوية بأمان في السيتوبلازم. مثل محطات معالجة مياه الصرف الصحي المصغرة، تعمل البيروكسيزومات على تحييد السموم الضارة حتى لا تسبب فسادًا في الخلايا. الكبد هو العضو المسؤول بشكل أساسي عن إزالة السموم من الدم قبل انتقاله في جميع أنحاء الجسم، وتحتوي خلايا الكبد على عدد كبير للغاية من البيروكسيزومات.

    تعمل آليات الدفاع مثل إزالة السموم داخل البيروكسيسوم وبعض مضادات الأكسدة الخلوية على تحييد العديد من هذه الجزيئات. بعض الفيتامينات والمواد الأخرى، الموجودة أساسًا في الفواكه والخضروات، لها خصائص مضادة للأكسدة. تعمل مضادات الأكسدة عن طريق الأكسدة نفسها، مما يوقف شلالات التفاعل المدمر التي تسببها الجذور الحرة. لكن في بعض الأحيان، تتراكم ROS بما يتجاوز قدرة هذه الدفاعات.

    الإجهاد التأكسدي هو المصطلح المستخدم لوصف الضرر الذي يلحق بالمكونات الخلوية بسبب ROS. نظرًا لإلكتروناتها المميزة غير المزدوجة، يمكن لـ ROS إطلاق تفاعلات متسلسلة حيث تزيل الإلكترونات من الجزيئات الأخرى، والتي تصبح بعد ذلك مؤكسدة ومتفاعلة، وتفعل الشيء نفسه مع الجزيئات الأخرى، مما يتسبب في تفاعل متسلسل. يمكن أن يسبب ROS ضررًا دائمًا للدهون الخلوية والبروتينات والكربوهيدرات والأحماض النووية. يمكن أن يؤدي الحمض النووي التالف إلى طفرات جينية وحتى السرطان. الطفرة هي تغيير في تسلسل النيوكليوتيد في جين داخل الحمض النووي للخلية، مما قد يؤدي إلى تغيير البروتين المشفر بواسطة هذا الجين. تشمل الأمراض الأخرى التي يُعتقد أنها تسببها أو تتفاقم بسبب مرض الزهايمر وأمراض القلب والأوعية الدموية والسكري ومرض باركنسون والتهاب المفاصل ومرض هنتنغتون والفصام وغيرها الكثير. من الجدير بالذكر أن هذه الأمراض مرتبطة بالعمر إلى حد كبير. يعتقد العديد من العلماء أن الإجهاد التأكسدي هو مساهم رئيسي في عملية الشيخوخة.

    الشيخوخة و...

    الخلية: نظرية الجذور الحرة

    تم اقتراح نظرية الراديكالية الحرة حول الشيخوخة في الأصل في الخمسينيات من القرن الماضي، ولا تزال قيد المناقشة. بشكل عام، تشير نظرية الجذور الحرة للشيخوخة إلى أن الضرر الخلوي المتراكم من الإجهاد التأكسدي يساهم في التأثيرات الفسيولوجية والتشريحية للشيخوخة. هناك نسختان مختلفتان بشكل كبير من هذه النظرية: الأولى تنص على أن عملية الشيخوخة نفسها هي نتيجة الضرر التأكسدي، والأخرى تنص على أن الضرر التأكسدي يسبب الأمراض والاضطرابات المرتبطة بالعمر. النسخة الأخيرة من النظرية مقبولة على نطاق واسع أكثر من الأولى. ومع ذلك، تشير العديد من الأدلة إلى أن الضرر التأكسدي يساهم في عملية الشيخوخة. أظهرت الأبحاث أن الحد من الضرر التأكسدي يمكن أن يؤدي إلى عمر أطول في بعض الكائنات الحية مثل الخميرة والديدان وذباب الفاكهة. على العكس من ذلك، يمكن أن تؤدي زيادة الضرر التأكسدي إلى تقصير عمر الفئران والديدان. ومن المثير للاهتمام أن التلاعب المسمى تقييد السعرات الحرارية (تقييد تناول السعرات الحرارية بشكل معتدل) قد ثبت أنه يزيد من عمر بعض حيوانات المختبر. يُعتقد أن هذه الزيادة ترجع جزئيًا على الأقل إلى تقليل الإجهاد التأكسدي. ومع ذلك، أظهرت دراسة طويلة الأمد للقرود ذات تقييد السعرات الحرارية عدم وجود زيادة في عمرها. ستكون هناك حاجة إلى قدر كبير من البحث الإضافي لفهم العلاقة بين أنواع الأكسجين التفاعلية والشيخوخة بشكل أفضل.

    الهيكل الخلوي

    مثل الهيكل العظمي الذي يدعم هيكليًا جسم الإنسان، يساعد الهيكل الخلوي الخلايا على الحفاظ على سلامتها الهيكلية. الهيكل الخلوي عبارة عن مجموعة من البروتينات الليفية التي توفر الدعم الهيكلي للخلايا، ولكن هذه ليست سوى واحدة من وظائف الهيكل الخلوي. تعتبر مكونات الهيكل الخلوي ضرورية أيضًا لحركة الخلايا وتكاثر الخلايا ونقل المواد داخل الخلية.

    يشكل الهيكل الخلوي شبكة معقدة تشبه الخيوط في جميع أنحاء الخلية تتكون من ثلاثة أنواع مختلفة من الشعيرات القائمة على البروتين: الشعيرات الدقيقة والخيوط المتوسطة والأنابيب الدقيقة (الشكل\(\PageIndex{6}\)). وأكثر الأنواع الثلاثة سمكًا هو النبيب الصغير، وهو خيط هيكلي يتكون من وحدات فرعية من بروتين يسمى التوبولين. تحافظ الأنابيب الدقيقة على شكل الخلية وهيكلها، وتساعد على مقاومة ضغط الخلية، وتلعب دورًا في وضع العضيات داخل الخلية. تشكل الأنابيب الدقيقة أيضًا نوعين من الزوائد الخلوية المهمة للحركة: الأهداب والسوط. توجد الأهداب في العديد من خلايا الجسم، بما في ذلك الخلايا الظهارية التي تبطن الشعب الهوائية للجهاز التنفسي. تتحرك الأهداب بشكل منتظم؛ فهي تنبض باستمرار، وتنقل النفايات مثل الغبار والمخاط والبكتيريا لأعلى عبر الشعب الهوائية، بعيدًا عن الرئتين باتجاه الفم. يؤدي ضرب الأهداب على الخلايا في قناتي فالوب الأنثوية إلى تحريك خلايا البويضة من المبيض نحو الرحم. السوط (الجمع = السوط) هو ملحق أكبر من السيليوم ومتخصص لحركة الخلايا. الخلية الوحيدة ذات السوط في البشر هي خلية الحيوانات المنوية التي يجب أن تدفع نفسها نحو خلايا البويضات الأنثوية.

    الشكل\(\PageIndex{6}\): المكونات الثلاثة للهيكل الخلوي. يتكون الهيكل الخلوي من (أ) الأنابيب الدقيقة، (ب) الشعيرات الدقيقة، (ج) الشعيرات المتوسطة. يلعب الهيكل الخلوي دورًا مهمًا في الحفاظ على شكل الخلية وهيكلها، وتعزيز الحركة الخلوية، والمساعدة في انقسام الخلايا.

    تتمثل إحدى الوظائف المهمة جدًا للأنابيب الدقيقة في تعيين المسارات (مثل مسارات السكك الحديدية إلى حد ما) التي يمكن سحب المادة الجينية من خلالها (وهي عملية تتطلب ATP) أثناء انقسام الخلية، بحيث تتلقى كل خلية ابنة جديدة المجموعة المناسبة من الكروموسومات. تم العثور على هيكلين قصيرين ومتطابقين من الأنابيب الدقيقة يُطلق عليهما المركزية بالقرب من نواة الخلايا. يمكن أن يكون المركز المركزي بمثابة نقطة الأصل الخلوي للأنابيب الدقيقة الممتدة إلى الخارج كأهداب أو سوط أو يمكن أن يساعد في فصل الحمض النووي أثناء انقسام الخلايا. تنمو الأنابيب الدقيقة من الخلايا المركزية عن طريق إضافة المزيد من الوحدات الفرعية الأنبوبية، مثل إضافة روابط إضافية إلى السلسلة.

    على عكس الأنابيب الدقيقة، فإن الشعيرات الدقيقة هي نوع أرق من خيوط الهيكل الخلوي (انظر الشكل\(\PageIndex{6.b}\)). الأكتين، وهو بروتين يشكل السلاسل، هو المكون الأساسي لهذه الشعيرات الدقيقة. تشكل ألياف الأكتين، والسلاسل الملتوية من خيوط الأكتين، مكونًا كبيرًا من الأنسجة العضلية، وهي مسؤولة إلى جانب بروتين الميوسين عن تقلص العضلات. مثل الأنابيب الدقيقة، فإن خيوط الأكتين عبارة عن سلاسل طويلة من الوحدات الفرعية الفردية (تسمى وحدات الأكتين الفرعية). في خلايا العضلات، يتم «سحب» خيوط الأكتين الطويلة هذه، والتي تسمى الشعيرات الرقيقة، بواسطة خيوط سميكة من بروتين الميوسين لتقلص الخلية.

    يلعب الأكتين أيضًا دورًا مهمًا أثناء انقسام الخلايا. عندما تكون الخلية على وشك الانقسام إلى النصف أثناء انقسام الخلية، تعمل خيوط الأكتين مع الميوسين لإنشاء ثلم الانقسام الذي يقسم الخلية في النهاية إلى المنتصف، مكونًا خليتين جديدتين من الخلية الأصلية.

    خيوط الهيكل الخلوي النهائية هي الفتيل الوسيط. كما يوحي اسمه، فإن الفتيل الوسيط هو خيوط وسيطة في السماكة بين الأنابيب الدقيقة والشعيرات الدقيقة (انظر الشكل\(\PageIndex{6.c}\)). تتكون الشعيرات المتوسطة من وحدات فرعية ليفية طويلة من بروتين يسمى الكيراتين يتم لفها معًا مثل الخيوط التي يتكون منها الحبل. تعتبر الشعيرات المتوسطة، بالتنسيق مع الأنابيب الدقيقة، مهمة للحفاظ على شكل الخلية وهيكلها. على عكس الأنابيب الدقيقة، التي تقاوم الضغط، تقاوم الشعيرات المتوسطة التوتر - القوى التي تفكك الخلايا. هناك العديد من الحالات التي تكون فيها الخلايا عرضة للتوتر، مثل عندما يتم ضغط الخلايا الظهارية للجلد، وجرها في اتجاهات مختلفة. تساعد الشعيرات المتوسطة على ربط العضيات معًا داخل الخلية وكذلك ربط الخلايا بالخلايا الأخرى عن طريق تكوين تقاطعات خاصة من خلية إلى خلية.

    مراجعة الفصل

    تتكون البيئة الداخلية للخلية الحية من مادة سائلة تشبه الهلام تسمى السيتوسول، والتي تتكون أساسًا من الماء، ولكنها تحتوي أيضًا على العديد من العناصر الغذائية الذائبة والجزيئات الأخرى. تحتوي الخلية على مجموعة من العضيات الخلوية، كل واحدة تؤدي وظيفة فريدة وتساعد في الحفاظ على صحة ونشاط الخلية. يتكون السيتوسول والعضيات معًا من السيتوبلازم الخلوي. معظم العضيات محاطة بغشاء دهني مشابه للغشاء الخلوي للخلية. تشترك الشبكة الإندوبلازمية (ER) وجهاز Golgi والليزوزومات في الاتصال الوظيفي ويشار إليها مجتمعة باسم نظام بطانة الرحم. هناك نوعان من ER: ناعم وخشن. في حين أن ER السلس يؤدي العديد من الوظائف، بما في ذلك تخليق الدهون وتخزين الأيونات، فإن ER الخام مسؤول بشكل أساسي عن تخليق البروتين باستخدام الريبوسومات المرتبطة به. يرسل ER الخام البروتينات المصنوعة حديثًا إلى جهاز Golgi حيث يتم تعديلها وتعبئتها للتسليم إلى مواقع مختلفة داخل الخلية أو خارجها. بعض منتجات البروتين هذه عبارة عن إنزيمات تهدف إلى تكسير المواد غير المرغوب فيها ويتم تعبئتها على شكل ليزوزومات للاستخدام داخل الخلية.

    تحتوي الخلايا أيضًا على الميتوكوندريا والبيروكسيزومات، وهي العضيات المسؤولة عن إنتاج إمدادات الطاقة للخلية وإزالة السموم من بعض المواد الكيميائية، على التوالي. تعمل التفاعلات البيوكيميائية داخل الميتوكوندريا على تحويل الجزيئات الحاملة للطاقة إلى شكل قابل للاستخدام من الطاقة الخلوية المعروف باسم ATP. تحتوي البيروكسيزومات على إنزيمات تحول المواد الضارة مثل الجذور الحرة إلى أكسجين وماء. تحتوي الخلايا أيضًا على «هيكل عظمي» مصغر من خيوط البروتين التي تمتد في جميع أنحاء داخلها. يتكون هذا الهيكل الخلوي من ثلاثة أنواع مختلفة من الشعيرات (بترتيب زيادة السماكة): الشعيرات الدقيقة والخيوط الوسيطة والأنابيب الدقيقة. يؤدي كل مكون من مكونات الهيكل الخلوي وظائف فريدة بالإضافة إلى توفير إطار داعم للخلية.

    أسئلة الرابط التفاعلي

    شاهد هذا الفيديو للتعرف على نظام بطانة الرحم، والذي يتضمن ER الخشن والناعم وجسم جولجي وكذلك الليزوزومات والحويصلات. ما هو الدور الأساسي لنظام بطانة الرحم؟

    الإجابة: معالجة وتغليف ونقل المواد التي تصنعها الخلية.

    مراجعة الأسئلة

    س: اختر المصطلح الذي يكمل القياس التالي على أفضل وجه: السيتوبلازم هو السيتوسول كحوض سباحة يحتوي على الكلور وألعاب الطفو هي ________.

    أ. جدران المسبح

    ب. الكلور

    ج. ألعاب الطفو

    د. الماء

    الإجابة: د

    س: يحمل ER الخام اسمه بسبب ما هي الهياكل المرتبطة به؟

    ألف - جهاز جولجي

    ب. الريبوسومات

    C. الليزوزومات

    د. البروتينات

    الإجابة: ب

    س: أي مما يلي يمثل دالة من وظائف ER الخام؟

    أ. إنتاج البروتينات

    ب. إزالة السموم من بعض المواد

    C. تخليق هرمونات الستيرويد

    د. تنظيم تركيز الكالسيوم داخل الخلايا

    الإجابة: أ

    س: أي مما يلي هو سمة مشتركة بين جميع المكونات الثلاثة للهيكل الخلوي؟

    ج: تعمل جميعها على تثبيت العضيات داخل الخلية.

    B. تتميز جميعها بنفس القطر تقريبًا.

    ج- كلها بوليمرات من وحدات البروتين الفرعية.

    D. جميعها تساعد الخلية على مقاومة الضغط والتوتر.

    الإجابة: ج

    س: أي من العضيات التالية تنتج كميات كبيرة من ATP عندما يتوفر كل من الجلوكوز والأكسجين للخلية؟

    أ. الميتوكوند

    ب. البيروكسيزومات

    C. الليزوزومات

    د. إيرا

    الإجابة: أ

    أسئلة التفكير النقدي

    س: اشرح لماذا تساعد بنية أجهزة ER والميتوكوندريا وجولجي في وظائف كل منها.

    ج: يتناسب هيكل جهاز Golgi مع وظيفته لأنه عبارة عن سلسلة من الأقراص الغشائية المسطحة؛ يتم تعديل المواد وتعبئتها في خطوات متتابعة أثناء انتقالها من قرص إلى آخر. يتضمن هيكل جهاز Golgi أيضًا وجهًا مستقبليًا ووجهًا مرسلًا، ينظمان المنتجات الخلوية عند دخولها وخروجها من جهاز Golgi. يحتوي كل من ER والميتوكوندريا على تخصصات هيكلية تزيد من مساحة سطحها. في الميتوكوندريا، يتم طي الغشاء الداخلي على نطاق واسع، مما يزيد من مساحة السطح لإنتاج ATP. وبالمثل، يتم لف ER بشكل متقن في جميع أنحاء الخلية، مما يزيد من مساحة سطحها لوظائف مثل تخليق الدهون وتخزين Ca ++ وتخليق البروتين.

    س: قارن وقارن بين الليزوزومات والبيروكسيزومات: اذكر اثنين على الأقل من أوجه التشابه واختلاف واحد.

    A. البيروكسيزومات والليزوزومات كلاهما عضيات خلوية مرتبطة بأغشية ثنائية الطبقة الدهنية، وكلاهما يحتوي على العديد من الإنزيمات. ومع ذلك، تحتوي البيروكسيزومات على إنزيمات تزيل السموم من المواد عن طريق نقل ذرات الهيدروجين وإنتاج H 2 O 2، في حين أن الإنزيمات الموجودة في الليزوزومات تعمل على تكسير وهضم العديد من المواد غير المرغوب فيها.

    المراجع

    Kolata, G. النظام الغذائي الشديد لا يطيل العمر، على الأقل في القرود. نيويورك تايمز [الإنترنت]. 2012 29 أغسطس [تم الاستشهاد به 2013 في 21 يناير]؛ متاح من:

    http://www.nytimes.com/2012/08/30/sc...icrestriction &

    مسرد المصطلحات

    التحلل الذاتي
    انهيار الخلايا من خلال عملها الأنزيمي الخاص
    الالتهام الذاتي
    الانهيار الليزوزومي للمكونات الخاصة للخلية
    الطرد المركزي
    عضية صغيرة تتكاثر ذاتيًا توفر أصل نمو الأنابيب الدقيقة وتحرك الحمض النووي أثناء انقسام الخلايا
    أهداب
    ملحق صغير على خلايا معينة يتكون من أنابيب دقيقة ويتم تعديله لحركة المواد عبر السطح الخلوي
    السيتوبلازم
    مادة داخلية بين غشاء الخلية ونواة الخلية، تتكون أساسًا من سائل مائي يسمى السيتوسول، وداخله جميع العضيات الأخرى والمواد الخلوية الذائبة والمعلقة
    الهيكل الخلوي
    «الهيكل العظمي» للخلية؛ يتكون من بروتينات تشبه القضيب تدعم شكل الخلية وتوفر، من بين وظائف أخرى، القدرات الحركية
    سيتوسول
    وسط شفاف شبه سائل للسيتوبلازم، يتكون في الغالب من الماء
    الشبكة الإندوبلازمية (ER)
    عضية خلوية تتكون من أنابيب مترابطة مرتبطة بالغشاء، والتي قد ترتبط أو لا ترتبط بالريبوسومات (النوع الخشن أو النوع الأملس، على التوالي)
    سوط
    ملحق على خلايا معينة تتكون من أنابيب دقيقة ويتم تعديلها للحركة
    جهاز جولجي
    عضية خلوية تتكون من سلسلة من الأكياس المسطحة والمرتبطة بالغشاء والتي تعمل في تعديل البروتين ووضع العلامات والتعبئة والنقل
    خيوط وسيطة
    نوع من خيوط الهيكل الخلوي المصنوعة من الكيراتين، والتي تتميز بسماكة متوسطة، وتلعب دورًا في مقاومة التوتر الخلوي
    الليزوزوم
    عضية خلوية مرتبطة بالغشاء تنشأ من جهاز جولجي وتحتوي على إنزيمات هضمية
    ميكروفيتيل
    أنحف خيوط الهيكل الخلوي؛ تتكون من وحدات فرعية من الأكتين تعمل في تقلص العضلات والدعم الهيكلي الخلوي
    أنبوبة صغيرة
    سماكة خيوط الهيكل الخلوي، وتتكون من وحدات فرعية أنبوبية تعمل في الحركة الخلوية والدعم الهيكلي
    الميتوكوندريا
    واحدة من العضيات الخلوية المرتبطة بطبقة ثنائية دهنية مزدوجة تعمل بشكل أساسي في إنتاج الطاقة الخلوية (ATP)
    طفرة
    تغيير في تسلسل النيوكليوتيد في الجين داخل الحمض النووي للخلية
    نواة
    العضية المركزية للخلية؛ تحتوي على الحمض النووي للخلية
    عضية
    أي نوع من الأنواع المختلفة من الهياكل المتخصصة المغلقة بالغشاء في الخلية والتي تؤدي وظائف محددة للخلية
    البيروكسيسوم
    عضية مرتبطة بالغشاء تحتوي على إنزيمات مسؤولة بشكل أساسي عن إزالة السموم من المواد الضارة
    أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)
    مجموعة من البيروكسيدات شديدة التفاعل والجذور المحتوية على الأكسجين والتي قد تساهم في تلف الخلايا
    ريبوسوم
    عضية خلوية تعمل في تخليق البروتين

    المساهمون والصفات

    Template:ContribOpenSTAXAP