مقدمة عن الخلية وطرق دراستها




إعداد / الاستاذ رامي النواب






نحن نعلم اليوم أن الخلية هي وحدة التركيب الأساسية في جميع الكائنات الحية ، و من الجدير بالذكر أن العلماء لم يتوصلوا إلى هذه النتيجة إلا بعد أبحاث و تجارب استغرقت عشرات السنين، و بعد التقدم الكبير في صناعة المجاهر ، و التي مكنتنا أن نرى أشياء عديدة لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة .

فلو نظرت بالعين المجردة إلى إنسان و شجرة برتقال ، لما وجدت أي تشابه بينهما في التركيب ، لكن باستعمال المجهر تدرك أن كلا منهما يتركب من خلايا تتشابه كثيرا في التركيب .

في الملف التالي ستجد مقدمة عن الخلية وطرق دراستها ونظرية الخلية.



إن ملاحظاتنا عن الأشياء الموجودة في هذا العالم ، لا تصبح ملاحظات علمية ، إلا إذا اقترنت
بسؤال علمي ، فعلى سبيل المثال لنأخذ هذا السؤال الذي يعد من الأسئلة الهامة التي طرحها
العلماء في الماضي و هو : هل تشترك الكائنات الحية جميعها في وحدة تركيب أساسية ؟
يظهر لنا من الوهلة الأولى أن جواب السؤال السابق لم تكن له قيمة علمية ، و لكن في الوقت
الحاضر تبين لنا أن الجواب عن هذا السؤال له قيمة كبيرة في تقدم العلوم و الطب ، فالإنسان
يسعى إلى المعرفة لمجرد المعرفة سواء أكانت لهذه المعرفة قيمة علمية في الوقت الحاضر أم
لا ، فقد تكون لهذه المعرفة قيمة علمية في المستقبل .
نحن نعلم اليوم أن الخلية هي وحدة التركيب الأساسية في جميع الكائنات الحية ، و من الجدير
بالذكر أن العلماء لم يتوصلوا إلى هذه النتيجة إلا بعد أبحاث و تجارب استغرقت عشرات
السنين، و بعد التقدم الكبير في صناعة المجاهر ، و التي مكنتنا أن نرى أشياء عديدة لا يمكن
رؤيتها بالعين المجردة .
فلو نظرت بالعين المجردة إلى إنسان و شجرة برتقال ، لما وجدت أي تشابه بينهما في التركيب
، لكن باستعمال المجهر تدرك أن كلا منهما يتركب من خلايا تتشابه كثيرا في التركيب .
بداية العمل بالمجاهر :-
يعتبر العالم المسلم الحسن بن الهيثم أول من استخدم المجهر البسيط أي أنه يحتوي على عدسة
يعتبر جدار الخلية من أهم المحتويات التي تميز الخلية النباتية عن الخلية الحيوانية التي تفتقر إلى مثل هذا الجدار .

يتميز جدار الخلية مجهريا إلى ثلاثة أجزاء يمكن ذكرها حسب النشأة و التكوين ، و هي الصفيحة الوسطى ، الجدار الابتدائي و الجدار الثانوي.

كما أوضحت الدراسات التجريبية التي أجريت على أنواع مختلفة من الخلايا أن كل خلية محاطة بغشاء رقيق جدا يتركب من بعض الدهون و البروتينات ، و قد أمكن استنتاج ذلك عندما لوحظ أن المواد الدهنية و كذلك المواد التي تذوب في الدهون تنتشر بسهولة إلى داخل و خارج الخلايا مما يدل على وجود طبقة من مادة دهنية في الغشاء الخلوي ، و تبعا لذلك فإنه كلما كانت المواد أكثر قابلية للذوبان في الدهون كلما كان معدل انتشارها أسرع خلال الأغشية الخلوية .



جدار الخلية
يعتبر جدار الخلية من أهم المحتويات التي تميز الخلية النباتية عن الخلية الحيوانية التي تفتقر
إلى مثل هذا الجدار .
أ. تركيب جدار الخلية :-
يتميز جدار الخلية مجهريا إلى ثلاثة أجزاء يمكن ذكرها حسب النشأة و التكوين ، و هي
( الصفيحة الوسطى ، الجدار الابتدائي و الجدار الثانوي ، كما هو موضح في الشكل رقم ( 22
التالي .
( شكل رقم ( 22
-: Middle Iamella 1. الصفيحة الوسطى
غير متبلورة و غير نشطة Intercelluar Substances و هي مكونة من مواد بين خلوية
قد تتحد مع الكالسيوم ، كما قد Pectic Substances ضوئيا ، و تتكون أساسا من مواد بكتية
تدخل مادة اللجنين في تكوينها و خاصة في الأنسجة الخشبية ، و تربط الصفيحة الوسطى بين
الخلايا المفردة لتكوين النسيج ، و تقع بين الجدر الابتدائية للخيا المتجاورة ، و تظهر تحت
المجهر بوضوح نظرا لاختلاف موادها عن بقية أجزاء الجدار ، و لكن عندما تتلجنن فإنه
يصعب التميز بينها و بين أجزاء الجدار الأخرى، و خاصة عندما تتلجنن هذه الأجزاء ، و
و تشمل الصفيحة الوسطى Compound Middle Iamella تسمى عندئذ بالصفيحة المركبة
و الجدار الابتدائي و جزء من الجدار الثانوي ، و توجد الصفائح المركبة في القصيبات و
الألياف .
-: Primary Wall 2. الجدار الابتدائي
هو الجدار الأساسي و الأول الذي يتكون أثناء نمو الخلية – إذا أخذ بعين الاعتبار أن الصفيحة
الوسطى عبارة عن مواد بكتية و ليست جدارا متميزا – كما أنه الجدار الوحيد في كثير من
أنواع الخلايا ، و يتكون من مادة السليلوز و أشباه السليلوز ، و قد يدخل اللجنين في تركيبه
في بعض الخلايا ، و هو غير متماثل ضوئيا و يختلف سمكه من خلية إلى أخرى حسب ترسب
مادة السليلوز فقد يكون رقيقا كما في جدر الخلايا الكلورنشيمية ، و الخلايا البرنشيمية الخازنة
للماء ، أو يكون سميكا كجدار خلايا الاندوسبيرم لبذرة نخيل البلح ، و ينمو الجدار الابتدائي في
مساحة السطح مع بدء الخلية بالنمو كما يتبع ذلك فترة متصلة أو منفصلة من النمو في سمكه.
و من الخلايا التي تتميز بوجود جدر ابتدائية فقط الخلايا المرستيمية و مشتقاتها الحديثة ، و
كذلك الخلايا الحية مثل الخلايا البرنشيمية و الخلايا الكولنشيمية ، و الخلايا الغربالية ، و
عناصر الأنابيب الغربالية و الخلايا المرافقة و الخلايا الزلالية .
-: Secondary Wall 3. الجدار الثانوي
و هو الجدار الذي يلي الجدار الابتدائي في التكوين ، و يتكون أساسا من السليلوز أو السليلوز
و أشباه السليلوز ، و قد يتغير هذا الترتيب نتيجة لترسيب مادة اللجنين و مواد أخرى مختلفة ،
و يبدأ ترسيب مادة الجدار الثانوي عادة بعد توقف الجدار الابتدائي عن الزيادة في مساحة
السطح و هو الوقت الذي تقف فيه الخلية عن النمو و الاستطالة و يرى بعض العلماء أن
الطبقة الأولى من الجدار الثانوي تعاني من الاستطالة بسبب ترسبها قبل أن تقف الخلية عن
النمو و الاستطالة .
و يتكون الجدار الثانوي في الألياف و القصيبات من ثلاث طبقات تختلف عن بعضها البعض
طبيعيا و كيميائيا ، و يعزى هذا الاختلاف لتلك الطبقات إلى اتجاه الليفات التي تتكون منها كل
طبقة .
ب. تكوين جدار الخلية :-
يبدأ تكوين الجدار أثناء الانقسام غير المباشر للخلية ، حيث تنقسم النواة بالخلية الآم إلى
نواتين ثم تنقسم بعدها المواد الأخرى ( السيتوبلازم ) ، و في هذه الأثناء يبدأ يبدأ تكوين
الجدار حيث تتجمع الفراجموبلاست في الطور النهائي على هيئة برميل و في الوقت نفسه
تتجمع مادة الصفيحة اللخوية في منطقة خط استواء الفراجموبلاست و المكونة من حويصلات
داخل Cell Plate تفرز عن طريق الدكتيوسومات مكونة بذلك الصفيحة الخلوية
الفراجموبلاست ، و التي تقسم البروتوبلاست إلى قسمبن، ثم تتجمع الأنابيب الدقيقة على محيط
الصفيحة الخلوية بالنمو حتى تتصل بالجدار الأصلي بالخلية الأم مكونة بذلك الصفيحة الوسطى
و التي تفصل تماما البروتوبلاست مكونة بذلك خليتين جديدتين ، ثم تترسب بعد ذلك على جانب
الصفيحة الوسطى مادة السليلوز مكونة بذلك الجدار الابتدائي لكل من الخليتين و الذي يستمر
ترسيبه حتى تقف الخلية عن الاستطالة و ما يترسب بعد ذلك من مواد سليلوزية أو غيرها
تكون الجدار الثانوي .
ج. التركيب الكيميائي :-
يتكون جدار الخلية أساسا من هيكل سليلوزي و مواد أخرى مختلفة و هي :-
. Cellulose 1. السليلوز
. Hemicellulose 2. أشباه السليلوز
. Pectic Substances 3. المواد البكتية
. Gums and Mucilages 4. الصموغ و المواد المخاطية
. Lignin 5. اللجنين
. Cutin 6. الكيوتين
. Suberin 7. السيوبرين
. Waxes 8. الشموع
. Silica 9. السيليكا
. Callose 10 . الكالوز
. Gelatin 11 . الجلاتين
-: The Cell Membrane ثانيا – غشاء الخلية
-: Structure أ. البنيان
أوضحت الدراسات التجريبية التي أجريت على أنواع مختلفة من الخلايا أن كل خلية محاطة
بغشاء رقيق جدا يتركب من بعض الدهون و البروتينات ، و قد أمكن استنتاج ذلك عندما لوحظ
أن المواد الدهنية و كذلك المواد التي تذوب في الدهون تنتشر بسهولة إلى داخل و خارج
الخلايا مما يدل على وجود طبقة من مادة دهنية في الغشاء الخلوي ، و تبعا لذلك فإنه كلما
كانت المواد أكثر قابلية للذوبان في الدهون كلما كان معدل انتشارها أسرع خلال الأغشية
الخلوية .
مثال ذلك مادتي البولينا و الإيثير ، و هما من المواد سريعة الذوبان في الدهون ، و هاتان
المادتان تنتشران خلال أغشية الخلايا أسرع من انتشار الجلسرين الذي هو أقل منها قابلية
للذوبان في الدهون .
كذلك أظهرت بعض المشاهدات و التجارب الأخرى و جود طبقة بروتينية في غشاء الخلية .
-: Molecular Organization ب. التركيب الجزيئي
1. تنتظم طبقات البروتين و الدهون بطريقة معينة في غشاء الخلية .
2. توجد الدهون على هيئة صف مزدوج من الجزيئات محصورة بين طبقتين من جزيئات
البروتين إحداهما للخارج و الأخرى للداخل منها .
3. و قد لاحظ العالم دانيللي في عام 1954 م وجود ثقوب دقيقة في غشاء الخلية ، و تأكد
وجودها بعد اكتشاف الميكروسكوب الإلكتروني . و يوضح الشكل رقم ( 23 ) غشاء الخلية .
( شكل رقم ( 23
4. كما ثبت مؤخرا أن بعض هذه الثقوب يحمل شحنات كهربائية موجبة و البعض الأخر يحمل
شحنة سالبة ، مما يجعلها تلعب دورا هاما في ضبط و تنظيم مرور أيونات المواد الذائبة
المختلفة إلى الداخل و إلى الخارج من الخلايا .
-: Functions ج. الوظائف
1. يقوم غشاء الخلية بدور أساسي و مهم في عملية تنظيم مرور المواد الذائبة بين الخلايا و
. Permeability الوسط المحيط بها ، و يطلق على هذه الخاصية اسم النفاذية
2. تعرف هذه الخاصية على أنها معدل حركة مادة ما خلال غشاء منفذ تحت تأثير قوى دافعة
معينة .
3. و لنفاذية الخلايا أهمية خاصة ، فهي الوسيلة التي تعمل على تنظيم دخول مواد معينة
للخلية تعمل على بناء المادة الحية للخلية .
4. كما يقوم الغشاء بتنظيم خروج النواتج التالفة و المواد الإفرازية ، بالإضافة إلى الماء الزائد
عن حاجة الخلية .
هناك عوامل تعتمد عليها نفاذية الخلية مثل :-
أ. الحالة الفسيولوجية للخلية .
ب. درجة تركيز الأملاح في الوسط المحيط بالخلية .
ج. درجة الحرارة .
Cellular Permeability and Cellular د. نفاذية الخلية و علاقتها بأيض الخلية
-: Metabolism
هناك علاقة وثيقة بين نفاذية الخلية و عمليات الأيض التي تتم في الخلية ، فمن الملاحظ :-
1. أن المواد تحتاجها الخلية للقيام بأنشطتها الأيض المختلفة يكون معدل نفاذها أسرع إلى
داخل الخلية .
مثال 1 :الأحماض الأمينية التي تحتاجها الخلية لبناء بروتيناتها تنتشر بسرعة و سهولة إلى
داخل الخلية ، و يقل معدل هذا الانتشار في الخلايا التي تقل حاجتها لمثل هذه الأحماض .
مثال 2 : في حالة السكريات تنتشر جزيئات الجلوكوز إلى داخل الخلية بمعدل أسرع من بقية
السكريات ، و ذلك لأن الخلية تحتاج إلى الجلوكوز بصورة مستمرة ، و يتم استهلاكه بمجرد
الوصول إليها .
مثال 3 : الأكسجين تحتاجه الخلايا بكميات كبيرة دائما ، فعليه ينتشر إلى داخل الخلايا بمعدل
مرتفع .
2. و تلعب نفاذية غشاء الخلية من ناحية أخرى دورا هاما في التحكم في خروج نواتج أنشطة
الأيض المختلفة من الخلية .
مثال 1
أثناء انقباض الخلايا العضلية ينتج عن هدم الجلوكوز في أول الأمر بعض مشتقات الجلسرين
ذات القيمة بالنسبة للخلية ، و مثل هذه المواد لا تتركها الخلايا لتتسرب إلى الخارج ، و إنما
تحتفظ بها و لا تتركها تنفذ بسهولة .
مثال 2
و في مرحلة متقدمة من انقباض الخلايا العضلية يتكون حامض اللبنيك الذي تنجم عن تراكمه
في الخلايا أثار ضارة ، و هنا تتركه الخلية لينفذ بسرعة و سهولة إلى الأوعية الدموية
المحيطة .
-: Lysis of Cell Membrane ه . تحلل غشاء الخلية
يتأثر غشاء الخلية بعوالمل معينة تعمل على تحلله و تفككه ، مثل :-
أ. الأجسام المضادة .
ب. المعادن الثقيلة .
ج. الأشعة السينية .
د. مذيبات الدهون .