3.1: كيف تتم دراسة الخلايا
- Page ID
- 191322
الخلية هي أصغر وحدة في كائن حي. الشيء الحي، مثلك، يسمى الكائن الحي. وبالتالي، فإن الخلايا هي اللبنات الأساسية لجميع الكائنات الحية.
في الكائنات متعددة الخلايا، ترتبط عدة خلايا من نوع معين مع بعضها البعض وتؤدي وظائف مشتركة لتكوين الأنسجة (على سبيل المثال، الأنسجة العضلية والأنسجة الضامة والأنسجة العصبية)، وتتحد عدة أنسجة لتشكل عضوًا (على سبيل المثال، المعدة أو القلب أو الدماغ)، وتصنع العديد من الأعضاء حتى جهاز العضو (مثل الجهاز الهضمي أو الجهاز الدوري أو الجهاز العصبي). العديد من الأنظمة التي تعمل معًا تشكل كائنًا حيًا (مثل الفيل، على سبيل المثال).
هناك العديد من أنواع الخلايا، وكلها مجمعة في واحدة من فئتين رئيسيتين: بدائية النواة وحقيقية النواة. يتم تصنيف الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية والخلايا الفطرية وخلايا البروستاتا على أنها حقيقية النواة، في حين تصنف البكتيريا والخلايا القديمة على أنها بدائية النواة. قبل مناقشة معايير تحديد ما إذا كانت الخلية بدائية النواة أم حقيقية النواة، دعونا أولاً نفحص كيفية دراسة علماء الأحياء للخلايا.
الفحص المجهري
تختلف الخلايا في الحجم. مع بعض الاستثناءات، تكون الخلايا الفردية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، لذلك يستخدم العلماء المجاهر لدراستها. المجهر هو أداة تعمل على تكبير كائن ما. يتم التقاط معظم صور الخلايا باستخدام المجهر وتسمى بالجرافات الدقيقة.
مجاهر ضوئية
ولإعطائك فكرة عن حجم الخلية، يبلغ قطر خلية الدم الحمراء البشرية النموذجية حوالي ثمانية ملايين من المتر أو ثمانية ميكرومتر (يُختصر ميكرومتر)؛ ويبلغ قطر رأس الدبوس حوالي ألفي من المتر (ملليمترات، أو مم). وهذا يعني أن ما يقرب من 250 خلية دم حمراء يمكن وضعها على رأس الدبوس.
تعمل بصريات عدسات المجهر الضوئي على تغيير اتجاه الصورة. ستظهر العينة التي تكون في الجانب الأيمن لأعلى وتواجه اليمين على شريحة المجهر رأسًا على عقب وتواجه اليسار عند عرضها من خلال المجهر، والعكس صحيح. وبالمثل، إذا تم تحريك الشريحة إلى اليسار أثناء النظر عبر المجهر، فستظهر وكأنها تتحرك يمينًا، وإذا تم تحريكها لأسفل، فستبدو وكأنها تتحرك لأعلى. يحدث هذا لأن المجاهر تستخدم مجموعتين من العدسات لتكبير الصورة. نظرًا للطريقة التي ينتقل بها الضوء عبر العدسات، ينتج نظام العدسات هذا صورة معكوسة (يعمل المناظير ومجهر التشريح بطريقة مماثلة، ولكنهما يتضمنان نظام تكبير إضافي يجعل الصورة النهائية تبدو وكأنها في وضع مستقيم).
يتم تصنيف معظم مجاهر الطلاب على أنها مجاهر ضوئية (الشكل\(\PageIndex{1}\) أ). يمر الضوء المرئي من خلال نظام العدسة ويثنيه لتمكين المستخدم من رؤية العينة. تعد المجاهر الضوئية مفيدة لعرض الكائنات الحية، ولكن نظرًا لأن الخلايا الفردية شفافة بشكل عام، فإن مكوناتها لا يمكن تمييزها ما لم يتم تلوينها ببقع خاصة. ومع ذلك، فإن التلطيخ عادة ما يقتل الخلايا.
تتضخم مجاهر الضوء المستخدمة بشكل شائع في مختبر الكلية الجامعية حتى 400 مرة تقريبًا. هناك معلمتان مهمتان في الفحص المجهري وهما التكبير وقدرة التحليل. التكبير هو درجة تكبير الكائن. قوة التحليل هي قدرة المجهر على السماح للعين بالتمييز بين هيكلين متجاورين منفصلين؛ وكلما زادت الدقة، كلما كان هذان الجسمان أقرب، كلما كان وضوح الصورة وتفاصيلها أفضل. عند استخدام عدسات الغمر بالزيت، عادة ما يزداد التكبير إلى 1000 مرة لدراسة الخلايا الأصغر، مثل معظم الخلايا بدائية النواة. نظرًا لأن الضوء الذي يدخل عينة من الأسفل يركز على عين الراصد، يمكن عرض العينة باستخدام الفحص المجهري الضوئي. لهذا السبب، لكي يمر الضوء عبر العينة، يجب أن تكون العينة رقيقة أو شفافة.
النوع الثاني من الميكروسكوب المستخدم في المختبرات هو مجهر التشريح (الشكل\(\PageIndex{1}\) ب). تتميز هذه المجاهر بتكبير أقل (20 إلى 80 مرة من حجم الكائن) من مجاهر الضوء ويمكن أن توفر عرضًا ثلاثي الأبعاد للعينة. يمكن فحص الأجسام السميكة مع التركيز على العديد من المكونات في نفس الوقت. تم تصميم هذه المجاهر لإعطاء رؤية مكبرة وواضحة لبنية الأنسجة وكذلك تشريح الكائن الحي بأكمله. مثل مجاهر الضوء، فإن معظم مجاهر التشريح الحديثة هي أيضًا ثنائية العين، مما يعني أنها تحتوي على نظامين منفصلين للعدسات، واحد لكل عين. يتم فصل أنظمة العدسات بمسافة معينة، وبالتالي توفر إحساسًا بالعمق في رؤية موضوعها لتسهيل التلاعب باليد. تحتوي مجاهر التشريح أيضًا على بصريات تصحح الصورة بحيث تظهر كما لو كانت تُرى بالعين المجردة وليس كصورة مقلوبة. عادةً ما يأتي الضوء الذي يضيء عينة تحت مجهر تشريح من فوق العينة، ولكن يمكن أيضًا توجيهه من الأسفل.
مجاهر إلكترونية
على عكس المجاهر الضوئية، تستخدم المجاهر الإلكترونية شعاعًا من الإلكترونات بدلاً من شعاع الضوء. لا يسمح هذا فقط بالتكبير العالي، وبالتالي بمزيد من التفاصيل (الشكل\(\PageIndex{2}\))، بل يوفر أيضًا قوة حل أعلى. إن تحضير عينة للعرض تحت المجهر الإلكتروني سيقتلها؛ لذلك، لا يمكن عرض الخلايا الحية باستخدام هذا النوع من الفحص المجهري. بالإضافة إلى ذلك، يتحرك شعاع الإلكترون بشكل أفضل في الفراغ، مما يجعل من المستحيل عرض المواد الحية.
في مجهر المسح الإلكتروني، يتحرك شعاع من الإلكترونات ذهابًا وإيابًا عبر سطح الخلية، مما يعرض تفاصيل خصائص سطح الخلية عن طريق الانعكاس. عادة ما يتم طلاء الخلايا والهياكل الأخرى بمعدن مثل الذهب. في المجهر الإلكتروني المرسل، ينتقل شعاع الإلكترون عبر الخلية ويوفر تفاصيل الهياكل الداخلية للخلية. كما قد تتخيل، تعد المجاهر الإلكترونية أكثر ضخامة وتكلفة بكثير من المجاهر الضوئية.
وظائف في العمل: عالم تكنولوجيا الخلايا
هل سمعت من قبل عن اختبار طبي يسمى مسحة عنق الرحم (الشكل\(\PageIndex{3}\))؟ في هذا الاختبار، يأخذ الطبيب عينة صغيرة من خلايا عنق الرحم للمريض ويرسلها إلى المختبر الطبي حيث يقوم أخصائي تكنولوجيا الخلايا بتلطيخ الخلايا وفحصها بحثًا عن أي تغييرات قد تشير إلى سرطان عنق الرحم أو عدوى ميكروبية.
أخصائيو علم الخلايا (cyto - = cell) هم محترفون يدرسون الخلايا من خلال الفحوصات المجهرية والاختبارات المعملية الأخرى. يتم تدريبهم على تحديد التغييرات الخلوية التي تقع ضمن الحدود الطبيعية أو غير الطبيعية. لا يقتصر تركيزهم على خلايا عنق الرحم؛ فهم يدرسون العينات الخلوية التي تأتي من جميع الأعضاء. عندما يلاحظون وجود تشوهات، يستشيرون أخصائي علم الأمراض، وهو طبيب يمكنه إجراء تشخيص سريري.
يلعب أخصائيو تكنولوجيا الخلايا أدوارًا حيوية في إنقاذ حياة الناس. عندما يتم اكتشاف التشوهات مبكرًا، يمكن أن يبدأ علاج المريض مبكرًا، مما يزيد عادةً من فرص العلاج الناجح.
نظرية الخلية
تعد المجاهر التي نستخدمها اليوم أكثر تعقيدًا بكثير من تلك المستخدمة في القرن السادس عشر من قبل أنتوني فان ليوينهوك، صاحب متجر هولندي كان يتمتع بمهارة كبيرة في صناعة العدسات. على الرغم من القيود المفروضة على عدساته القديمة الآن، لاحظ فان ليوينهوك تحركات الطلائع (نوع من الكائنات الحية أحادية الخلية) والحيوانات المنوية، والتي أطلق عليها بشكل جماعي اسم «الحيوانات».
في منشور عام 1665 بعنوان Micrographia، صاغ العالم التجريبي روبرت هوك مصطلح «خلية» (من الخلية اللاتينية، وتعني «غرفة صغيرة») للهياكل الشبيهة بالصندوق التي لاحظها عند مشاهدة أنسجة الفلين من خلال عدسة. في سبعينيات القرن السادس عشر، اكتشف فان ليوينهوك البكتيريا والبروتوزوا. مكنت التطورات اللاحقة في بناء العدسات والميكروسكوب العلماء الآخرين من رؤية مكونات مختلفة داخل الخلايا.
بحلول أواخر ثلاثينيات القرن التاسع عشر، كان عالم النبات ماتياس شليدن وعالم الحيوان ثيودور شوان يدرسان الأنسجة واقترحوا نظرية الخلية الموحدة، التي تنص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة أو أكثر، وأن الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة، وأن جميع الخلايا الجديدة تنشأ من الخلايا الموجودة. هذه المبادئ لا تزال قائمة حتى اليوم.
ملخص القسم
الخلية هي أصغر وحدة حياة. معظم الخلايا صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة. لذلك، يجب على العلماء استخدام المجاهر لدراسة الخلايا. توفر المجاهر الإلكترونية تكبيرًا أعلى ودقة أعلى وتفاصيل أكثر من المجاهر الضوئية. تنص نظرية الخلية الموحدة على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة أو أكثر، والخلية هي الوحدة الأساسية للحياة، والخلايا الجديدة تنشأ من الخلايا الموجودة.
مسرد المصطلحات
- مجهر
- الأداة التي تقوم بتكبير كائن
- نظرية الخلية الموحدة
- المفهوم البيولوجي الذي ينص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلية واحدة أو أكثر، والخلية هي الوحدة الأساسية للحياة، وتنشأ خلايا جديدة من الخلايا الموجودة