مجرة كاملة من العلماء البارزين في الماضي - روبرت هوك ، أنتوني فان ليوينهوك ، ثيودور شوان ، ماتياس شلايدن ، مع اكتشافاتهم في مجال دراسة الطبيعة ، مهدوا الطريق لتشكيل أهم فرع من فروع الطبيعة. علم الأحياء الحديث - علم الخلايا. يدرس بنية وخصائص الخلية ، وهي الحامل الأساسي للحياة على الأرض. لقد ألهمت المعرفة الأساسية المكتسبة نتيجة لتطور علم الخلية الباحثين لإنشاء تخصصات مثل علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية.
الاكتشافات العلمية التي تم إجراؤها فيها غيرت وجه الكوكب تمامًا وأدت إلى ظهور الحيوانات المستنسخة والكائنات المعدلة وراثيًا والذكاء الاصطناعي. ستساعدك مقالتنا على فهم الأساليب الأساسية للتجارب الخلوية ومعرفة بنية الخلايا ووظائفها.
كيف تتم دراسة الخلية
منذ 500 عام ، المجهر الضوئي هو الأداة الرئيسية التي تساعد في دراسة بنية الخلية وخصائصها. طبعا مظهره وبصريهلا يمكن مقارنة الخصائص مع المجاهر الأولى التي أنشأها الأب والابن يانسنز أو روبرت هوك في منتصف القرن السادس عشر. تزيد القدرة التحليلية للمجاهر الضوئية الحديثة من حجم هياكل الخلايا بمقدار 3000 مرة. يمكن للماسحات النقطية التقاط صور لأجسام دون مجهرية مثل البكتيريا أو الفيروسات ، وهذه الأخيرة صغيرة جدًا لدرجة أنها ليست حتى خلايا. في علم الخلايا ، يتم استخدام طريقة الذرات المسمى بنشاط ، وكذلك في دراسة الخلايا في الجسم الحي ، وذلك بفضل توضيح ميزات العمليات الخلوية.
الطرد المركزي
لفصل محتويات الخلية إلى كسور ودراسة خصائص الخلية ووظائفها ، يستخدم علم الخلايا جهاز طرد مركزي. يعمل على نفس مبدأ الجزء الذي يحمل نفس الاسم في الغسالات. من خلال إنشاء تسارع بالطرد المركزي ، يسرع الجهاز تعليق الخلية ، وبما أن للعضيات كثافات مختلفة ، فإنها تستقر في طبقات. توجد في الجزء السفلي أجزاء كبيرة ، مثل النوى أو الميتوكوندريا أو البلاستيدات ، وفي الفتحات العلوية لشبكة التقطير للطرد المركزي ، توجد الخيوط الدقيقة للهيكل الخلوي والريبوسومات والبيروكسيسومات. يتم فصل الطبقات الناتجة ، لذلك يكون أكثر ملاءمة لدراسة ميزات التركيب الكيميائي الحيوي للعضيات.
هيكل خلية النباتات
تتشابه خصائص الخلية النباتية من نواحٍ عديدة مع وظائف الخلايا الحيوانية. ومع ذلك ، حتى تلميذ المدرسة ، الذي يفحص الاستعدادات الثابتة للخلايا النباتية أو الحيوانية أو البشرية من خلال عدسة المجهر ، سيجد ميزات الاختلاف. إنه هندسيالملامح الصحيحة ، وجود غشاء سليلوز كثيف وفجوات كبيرة ، مميزة للخلايا النباتية. وهناك اختلاف آخر يميز النباتات تمامًا في مجموعة الكائنات ذاتية التغذية وهو الوجود في السيتوبلازم للأجسام الخضراء البيضاوية المرئية بوضوح. هذه هي البلاستيدات الخضراء - بطاقة استدعاء النباتات. بعد كل شيء ، فهم قادرون على التقاط الطاقة الضوئية ، وتحويلها إلى طاقة الروابط الكبيرة من ATP ، وكذلك تكوين مركبات عضوية: النشا والبروتينات والدهون. وبالتالي يحدد التمثيل الضوئي الخصائص ذاتية التغذية للخلية النباتية.
التوليف المستقل للمواد الغذائية
دعونا نتحدث عن العملية التي من خلالها ، وفقًا للعالم الروسي البارز K. A. Timiryazev ، تلعب النباتات دورًا كونيًا في التطور. هناك ما يقرب من 350 ألف نوع من النباتات على الأرض ، تتراوح من الطحالب أحادية الخلية مثل الكلوريلا أو الكلاميوموناس إلى الأشجار العملاقة - السكويا ، التي يصل ارتفاعها إلى 115 مترًا. كلهم يمتصون ثاني أكسيد الكربون ويحولونه إلى جلوكوز وأحماض أمينية وجليسيرول وأحماض دهنية. تعمل هذه المواد كغذاء ليس فقط للنبات نفسه ، ولكنها تستخدم أيضًا من قبل الكائنات الحية التي تسمى الكائنات غيرية التغذية: الفطريات والحيوانات والبشر. تؤكد خصائص الخلايا النباتية مثل القدرة على تصنيع المركبات العضوية وتشكيل مادة حيوية - الأكسجين ، حقيقة الدور الحصري للتغذية الذاتية للحياة على الأرض.
تصنيف البلاستيدات
من الصعب أن تظل غير مبال بالتفكير في روعة ألوان الورود المتفتحة أو غابة الخريف. يرجع لون النباتات إلى العضيات الخاصة - البلاستيدات ، المميزة فقط للخلايا النباتية. يمكن القول أن وجود أصباغ خاصة في تركيبها يؤثر على وظائف البلاستيدات الخضراء والبلاستيدات الخضراء والبلاستيدات في عملية التمثيل الغذائي. تحدد العضيات التي تحتوي على الصباغ الأخضر الكلوروفيل الخصائص المهمة للخلية وهي مسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي. يمكنهم أيضًا أن يتحولوا إلى صانعات صبغية. نلاحظ هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، في الخريف ، عندما تتحول الأوراق الخضراء للأشجار إلى ذهبية أو أرجوانية أو قرمزية. يمكن أن تتحول Leucoplasts إلى كروموبلاستس ، على سبيل المثال تنضج الطماطم اللبنية إلى اللون البرتقالي أو الأحمر. كما أنها قادرة على الانتقال إلى البلاستيدات الخضراء ، على سبيل المثال ، ظهور اللون الأخضر على قشر درنات البطاطس يحدث عندما يتم تخزينها في الضوء لفترة طويلة.
آلية تكوين الأنسجة النباتية
من السمات المميزة للخلايا النباتية العليا وجود قشرة صلبة وقوية. يحتوي عادةً على جزيئات كبيرة من السليلوز أو اللجنين أو البكتين. يميز الاستقرار ومقاومة الانضغاط والتشوهات الميكانيكية الأخرى أنسجة النبات في مجموعة الهياكل الطبيعية الأكثر صلابة التي يمكنها تحمل الأحمال الثقيلة (تذكر ، على سبيل المثال ، خصائص الخشب). بين خلاياه ، ينشأ الكثير من الخيوط السيتوبلازمية ، ويمر عبر ثقوب في الأغشية ، والتي ، مثل الخيوط المرنة ، تخيطها معًا.بين أنفسهم. لذلك ، القوة والصلابة هي الخصائص الرئيسية لخلية كائن نباتي.
تحلل البلازما وتحللها
يمكن الكشف عن وجود جدران مثقبة مسئولة عن حركة الماء والأملاح المعدنية والهرمونات النباتية بسبب ظاهرة انحلال البلازما. ضع خلية نباتية في محلول ملحي مفرط التوتر. سينتشر الماء من السيتوبلازم إلى الخارج ، وتحت المجهر سنرى عملية تقشير الطبقة الجدارية من الهيالوبلازم. تتقلص الخلية ويقل حجمها ، أي يحدث تحلل البلازما. يمكنك إعادة الشكل الأصلي عن طريق إضافة بضع قطرات من الماء إلى شريحة زجاجية وإنشاء تركيز من المحلول أقل مما هو عليه في سيتوبلازم الخلية. H2سوف تدخل جزيئات O إلى الداخل من خلال المسام الموجودة في القشرة ، وسيزداد حجم الخلية وضغطها داخل الخلية. هذه العملية كانت تسمى تحلل الترقق.
هيكل ووظائف محددة للخلايا الحيوانية
غياب البلاستيدات الخضراء في السيتوبلازم ، والأغشية الرقيقة الخالية من الغلاف الخارجي ، والفجوات الصغيرة التي تؤدي بشكل أساسي وظائف الجهاز الهضمي أو الإخراج - كل هذا ينطبق على الخلايا الحيوانية والبشرية. مظهرها المتنوع وعادات التغذية غير المتجانسة هي سمة مميزة أخرى.
العديد من الخلايا ، التي هي كائنات منفصلة ، أو جزء من الأنسجة ، قادرة على الحركة النشطة. هذه هي البلعمات والحيوانات المنوية من الثدييات ، الأميبا ، حذاء infusoria ، إلخ. يتم دمج الخلايا الحيوانية في الأنسجة بسبب مجمع الغشاء فوق - glycocalyx. هويتكون من جليكوليبيدات وبروتينات مرتبطة بالكربوهيدرات ، ويعزز الالتصاق - التصاق أغشية الخلايا ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين الأنسجة. يحدث الهضم خارج الخلوي أيضًا في الكاليكس. تحدد طريقة التغذية غير المتجانسة التواجد في خلايا ترسانة كاملة من الإنزيمات الهاضمة ، مركزة في عضيات خاصة - الجسيمات الحالة ، التي تتشكل في جهاز جولجي - وهي بنية إلزامية أحادية الغشاء من السيتوبلازم.
في الخلايا الحيوانية ، يتم تمثيل هذه العضية بشبكة مشتركة من القنوات والصهاريج ، بينما في النباتات تبدو مثل العديد من الوحدات الهيكلية المتباينة. تنقسم كل من الخلايا الجسدية النباتية والحيوانية عن طريق الانقسام ، بينما تنقسم الأمشاج عن طريق الانقسام الاختزالي.
إذن ، لقد توصلنا إلى أن خصائص خلايا مجموعات مختلفة من الكائنات الحية ستعتمد على ميزات التركيب المجهري ووظائف العضيات.
