في العامين الماضيين ، قمت بعمل بحث في مجال بيولوجيا الخلية النباتية ، على وجه الخصوص ، لقد كنت أتعامل مع مسألة الإشارات وتنظيم العمليات الخلوية. في وقت فراغي ، اشترك في المعلوماتية الحيوية ومشكلات ML الكلاسيكية والميكانيكا الحيوية الرياضية. في هذا الربيع ، وبفرصة محظوظة ، أبحرت إلى العالم الحقيقي وتحدثت مع أناس حقيقيين ، مما سمح لي بفهم مدى قلة معرفة الشخص العادي بكيفية ترتيب جسده والعالم من حوله. دفعني هذا إلى كتابة سلسلة من المقالات حول كيفية بناء جسمنا ، وكيفية عمل الخلايا ، وكيف يتم تخزين المعلومات في الحمض النووي (الأوصاف التفصيلية ، للأسف ، نادرة للغاية ، ولا توجد معرفة كافية حول 4 نيوكليوتيدات لفهم عمل الحمض النووي). ولكن ربما سأبدأ بالأبسط ، مع تكوين الخلايا (كبداية في شكل مبسط للغاية).
ليس سرا أن كل شيء يعيش في هذا العالم تقريبا يتكون من خلايا ، سواء كنت أو أنا ، قطة أو طحالب أو بكتيريا محببة تساعد على هضم كل ما يحمله الشخص الحديث بطنه. ومع ذلك ، فإن معظم الناس لا يعرفون شيئًا تقريبًا عن كيفية ترتيب الخلايا وكيفية عملها. قد يعترض الكثير منكم على أن عملهم لا يرتبط بالبيولوجيا وأنهم لا يحتاجون إلى هذه المعرفة ، وهذا حق لك. ومع ذلك ، في معظم المشاكل الملحة ، يمكن أن تساعدنا المعرفة البيولوجية (على سبيل المثال ، لفهم سخافة الإعلان لمعظم الكريمات المضادة للشيخوخة ، وأهمية المضادات الحيوية وإدارتها المناسبة ، وعبث الجدل حول الكائنات المعدلة وراثيًا ، وما إلى ذلك).
بالنسبة للمبتدئين ، إلى أي مدى تختلف أحجام الخلايا؟ واحدة من أصغر الخلايا هي Mycoplasma genitalium. في الواقع ، هو طفيل صغير يعيش على الغشاء المخاطي للرئيسيات (الأعضاء التناسلية + الجهاز التنفسي). وهو صغير جدًا ، يبلغ قطره حوالي 300 نانومتر (من نسي ، النانومتر هو 0.000000001 متر). أكبر قفص هو بيضة نعامة. نعم فعلا! هذه خلية واحدة فقط كبيرة بشكل غير عادي. يبلغ متوسط الخلية في الجسم حوالي 5-20 ميكرون. لجعلها أكثر وضوحا ، قارن مع ورقة A4 بسيطة.
في الواقع ، هناك الكثير من الخلايا في أجسادنا ، ووفقًا لتقديرات مختلفة ، هناك الكثير منها من 1 إلى 100 تريليون. في المرة الأخيرة التي صادفت فيها الرقم 37 تريليون ، دعنا نتناول ذلك. تتكون الخلية من غشاء ، "أعضاء" مختلفة تسمى أورجانويدز. بقية المساحة فيه مليئة بالسيتوبلازم.
نواة الخلية
لقد اعتدنا على حقيقة أنه في خلية واحدة يوجد جوهر واحد ، الحد الأقصى 2. في الواقع ، هناك قيم متطرفة ملحوظة من هذه البيانات. لذا في الحفارات ، تحتوي الأحذية على نواتين ، وفي الأرواح يمكن أن تصل إلى مائة. تنتمي النواة إلى الأعضاء العضوية ذات الغشاءين ، أي أنها محاطة بغشاءين يتحكمان في نقل المواد من وإلى الخارج. يتم تخزين ما يقرب من 99.9 ٪ من جميع الحمض النووي للخلية فيه ، ويحتوي بالضبط على جميع المعلومات الوراثية التي تحتاجها الخلية. إن تخزين الحمض النووي ليس المهمة الوحيدة للنواة ، بل يقوم أيضًا بتجميع الريبوسومات ، والتي سأناقشها بعد ذلك بقليل.
الميتوكوندريا
في الخلايا حقيقية النواة ، تكون مسؤولة عن إنتاج الطاقة (بالإضافة إلى طريقتين لإنتاج الطاقة ، والتي لن نتحدث عنها بعد). عادة ما يكون هناك العديد من الميتوكوندريا في الخلية وتسمى تركيبة الميتوكوندريا. مثل النواة ، الميتوكوندريا هي أيضًا عضوة عضوية. ومع ذلك ، يختلف هيكل الغشاء عن الهيكل النووي ، لكننا لن نعقده. غالبًا ما تسمى الميتوكوندريا أورجانويد شبه مستقلة. لماذا؟ لأن الميتوكوندريا تحتوي على الحمض النووي الخاص بها ، والذي يشفر جزءًا من الإنزيمات الخاصة به ويشارك في تنظيم الجهاز العضوي. لديهم أيضا نظام تخليق البروتين الخاص بهم. في الحجم ، تشبه الميتوكوندريا البكتيريا. ومن الجدير بالذكر أن هناك نظرية لأصلها البكتيري. من المفترض أن الأسلاف القديمة للخلايا حقيقية النواة دخلت في تكافل مع البكتيريا القديمة التي "انتقلت" للعيش داخل الخلايا. زودتهم الخلايا ببيئة ثابتة وتدفق جميع العناصر الضرورية ، ولهذا السبب فقدت الخلايا البكتيرية ، أثناء التطور ، جيناتها غير الضرورية للبقاء في ظروف بيئية قاسية. وبدورها ، أصبحت نوعًا من المصانع لتحويل المركبات مثل الجلوكوز إلى ATP (شكل من أشكال الطاقة تستخدمه الخلية بشكل أساسي).
الليزوزومات
على عكس العضيات الموصوفة سابقًا ، فإن ليسوسومات لها غشاء واحد فقط ، وكما ترى ، فهي أصغر بكثير من النواة ، أو الميتوكوندريا. تحت الغشاء الدهني لليزوزوم ، يحتوي الرصاص على إنزيمات تحلل مائي. على الرغم من حجمها ، فهي تشارك في عدد من العمليات. لذا فهي تهضم بوليمرات كبيرة من البروتينات والكربوهيدرات المحصورة في الخلية. يمكن أن يهضم عضيات الخلية القديمة (المكسورة) ؛ يشارك في الاستجابات المناعية (بمساعدة البلعمات على هضم البكتيريا الضارة) ؛ ينظم عمليات النمو ويشارك أخيرًا في عدد من مسارات الإشارات. ولكن في الوقت الحالي ، سنتذكر أنهم يشاركون في هضم المواد المختلفة التي تدخل الخلية لاستخدامها الإضافي في التخليق الحيوي لهياكل الخلية ، أو توليد الطاقة بواسطة الميتوكوندريا.
الريبوسومات
أخطط لإنهاء قصتي عليهم اليوم. هذه العضيات عديمة الغشاء. وهي في حد ذاتها هي الأصغر (باستثناء العناصر الفردية للهيكل العظمي للخلية والإنزيمات المفردة). تم إنشاؤها في النواة وتغذيتها بواسطة ATP التي تنتجها الميتوكوندريا ، فهي توليف البروتينات الخلوية بشكل مكثف (من بروتينات الإشارة الصغيرة إلى الإنزيمات وهياكل الخلايا الكبيرة مثل القنوات الأيونية ، وما إلى ذلك). يوجد في الخلية الكثير منهم ، وفقًا لتقديرات مختلفة من 1 إلى 5 ملايين. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن هناك نوعان من الريبوسومات ، الأول ، الأكبر يقع في السيتوبلازم للخلايا ، والثاني يتميز بالمحتويات الداخلية للميتوكوندريا.
ما زلت لم أتحدث عن مكونات مهمة مثل مجمع جولجي والشبكة الإندوبلازمية. لكن المزيد عن ذلك لاحقًا.
دعونا نلخص ونشكل سلسلة منطقية لما يحدث.
تحتوي النواة على معلومات تنظم عمل الخلية بأكملها. يتم هضم المواد القادمة من الخارج ، إذا لزم الأمر ، في الليزوزومات ، وتستخدم منتجات الاضمحلال لتوليف مكونات الخلية وإنتاج الطاقة ، والتي تكون الميتوكوندريا مسؤولة عنها. يتم استخدام الطاقة المستهلكة في تخليق البروتينات عن طريق الريبوسومات الموجودة داخل الميتوكوندريا وفي السيتوبلازم الخلوي.
