معلومة

5: التركيب الخلوي - علم الأحياء

5: التركيب الخلوي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

5: الهيكل الخلوي

الخلية: الهيكل والوظائف (مع رسم بياني)

دعونا نجري دراسة متعمقة لهيكل الخلية ووظائفها. بعد قراءة هذا المقال سوف تتعلم عن: 1. مقارنة الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة و 2. هيكل ومكونات الخلية البشرية.

الخلية عبارة عن حجرة حيث تتم جميع أنشطة الحياة. هناك نوعان أساسيان من الخلايا في الطبيعة ، وهما الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة.

مقارنة بين الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة:

خلايا بدائية النواة:

1. بدائيات النوى هي أبسط الخلايا التي لا تحتوي على نواة وعضيات خلوية.

2. الخلايا بدائية النواة هي أصغر الخلايا (1-10 ميكرومتر).

3. وحيدة الخلية وأقرب للتطور (

قبل 4 مليارات سنة) ، لا يزال متاحًا.

5. تتكاثر هذه الخلايا لاجنسيًا.

6. وهي تشمل البكتيريا والعتائق.

7. بعض الأنواع من مسببات الأمراض شديدة التطور مثل بوريليا بورجدورفيري.

الخلايا حقيقية النواة:

1. حقيقيات النوى هي خلايا متطورة ذات نواة وعضيات خلوية محددة جيدًا.

2. الخلايا أكبر حجمًا نسبيًا (10-100 ميكرومتر).

3. وحيدة الخلية إلى متعددة الخلايا في الطبيعة وتطورت

4. غشاء الخلية شبه نافذ ومرن.

5. تتكاثر هذه الخلايا جنسيا واللاجنسي.

6. قم بتضمين الحيوانات والنباتات والفطريات.

7. يتراوح الحجم من الخمائر الصغيرة إلى السيكويا العملاقة والديناصورات ، إلخ.

هيكل ومكونات الخلية البشرية:

تشكل مجموعة من الخلايا الأنسجة ، وتشكل الأنسجة المختلفة عضوًا ، وتشكل الأعضاء المختلفة الجسم.

فيما يلي هيكل ومكونات الخلية البشرية:

طبقة رقيقة من البروتين والدهون التي تحيط بالخلية هي غشاء الخلية. إنه شبه نافذ ، مما يسمح لبعض المواد بالمرور إلى الخلية ومنع البعض الآخر.

مادة تشبه الهلام موجودة خارج النواة التي توجد بها عضيات الخلية. إنه موقع تخليق البروتين والعديد من الأحداث الأيضية. يحتوي السيتوبلازم على العديد من الإنزيمات لعملية التمثيل الغذائي العام. يحتوي على ألياف من نظام الهيكل الخلوي ، الذي ينظم الهيكل السيتوبلازمي.

الميتوكوندريا:

كروية على عضيات قضيب ذات غشاء مزدوج. يتم طي الغشاء الداخلي عدة مرات ، مكونًا سلسلة من النتوءات (تسمى cristae). تُعرف الميتوكوندريا باسم بيت الطاقة للخلية لأنها تولد ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) ، وهي عملة الطاقة في الخلية.

عضيات صغيرة تتكون من حبيبات حشوية غنية بالـ RNA والتي تعد مواقع لتخليق البروتين. يقاس حجم الريبوسوم بوحدات Svedberg (S) المشتقة من الترسيب في أجهزة الطرد المركزي الفائقة (المستخدمة قبل توفر المجاهر الإلكترونية).

في بدائيات النوى ، تتكون الريبوسومات من وحدات فرعية 30S و 50S ، وتتجمع في ريبوسوم 70S بينما في حقيقيات النوى ، تتكون الريبوسومات من 40S و 60S ، وتتجمع في ريبوسوم 80S. في البكتيريا ، يشغلون 25٪ من حجم الخلية ويستخدمون 90٪ من طاقة الخلية. أقل في العديد من الخلايا حقيقية النواة المتخصصة ولكن لا يزال النشاط المهيمن لجميع الخلايا تقريبًا.

إنه جسم كروي يحتوي على العديد من العضيات ، بما في ذلك النواة. يتحكم في العديد من وظائف الخلية (عن طريق التحكم في تخليق البروتين) ويحتوي على الحمض النووي (في الكروموسومات). النواة محاطة بالغشاء النووي. إنه موضع تخليق DNA / RNA وتجميع البروتين. يحتوي على الكروماتين ، أي مجمعات بروتين الحمض النووي. يمكن أن يتكثف الكروماتين إلى كروموسومات أثناء انقسام الخلية.

الغشاء النووي عبارة عن هيكل مزدوج الطبقات يحيط بالنواة يحتوي على العديد من المسام النووية. تسمح هذه المسام للمواد المختلفة بالحركة داخل وخارج النواة. تحتوي المسام على ثماني الأضلاع & # 8216 أبواب & # 8217 مصنوعة من البروتين الذي يفتح ويغلق من أي جانب اعتمادًا على إشارات محددة. يبلغ قطر المسام حوالي 10 نانومتر (10 × 10 -9 م) ، وهو أصغر من قطر الريبوسوم الكامل. يمكن أن تفتح حتى 26 نانومتر استجابةً لإشارات معينة. تسمح بعض الإشارات بالحركة للداخل وليس للخارج ، وتتحكم إشارات أخرى في النقل العكسي.

النواة موجودة داخل النواة. تحتوي بعض الخلايا على أكثر من نواة واحدة. إنه مصنع تجميع الريبوسومات. تصنع بروتينات الريبوسوم في السيتوبلازم ويتم نقلها مرة أخرى إلى النواة. يتكون RNA الريبوسوم في النواة. تم دمج هذين العنصرين داخل النواة لإنشاء وحدات فرعية ريبوسومية. ثم يتم تصديرها من النواة من خلال المسام النووية.

جسم صغير يقع بالقرب من النواة ، يُطلق عليه أيضًا & # 8216microtubule Organization & # 8217. لها مركز كثيف وأنابيب مشعة. الجسيمات المركزية هي المكان الذي تصنع فيه الأنابيب الدقيقة. أثناء انقسام الخلية (الانقسام) ، ينقسم الجسيم المركزي ويتحرك الجزءان إلى جوانب متقابلة من الخلية المنقسمة. المريكز هو المركز الكثيف للجسيم المركزي.

الشبكة الأندوبلازمية:

الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (ER الخام):

نظام واسع من الأكياس المترابطة والغشائية والمطوية والمعقدة الموجودة في الخلية & # 8217s السيتوبلازم (ER مستمر مع الغشاء النووي الخارجي). الخام ER مغطى بالريبوسومات التي تعطيها مظهرًا خشنًا. ينقل ER الخام المواد عبر الخلية.

يقوم بتجميع البروتينات في أكياس تسمى الصهاريج للتصدير أو الحركة إلى عضيات خلوية مختلفة مثل جسم جولجي ، أو يتم إدخالها في غشاء الخلية ولكن ليس في السيتوبلازم. تحمل بروتينات النقل المخصصة للتصدير إشارة الببتيد في نهاية النمو ، مما يتسبب في انتقال البروتين المتنامي إلى ER (الالتحام) ، وإدخال الببتيد في الغشاء ، ونقل سلسلة البولي ببتيد المتنامية عبر غشاء ER.

الشبكة الإندوبلازمية الملساء (ER):

نظام واسع من الأنابيب المترابطة والغشائية والمطوية والمعقدة الموجودة في سيتوبلازم الخلية & # 8217s (ER مستمر مع الغشاء النووي الخارجي). تسمى المساحة الموجودة داخل ER بتجويف ER. ينقل ER السلس المواد عبر الخلية. يحتوي على إنزيمات تنتج الدهون (الدهون) وهضمها وبروتينات غشائية تنعم براعم ER من الخام الخام ، وتنقل البروتينات والدهون المصنوعة حديثًا إلى جسم Golgi والليزوزومات والأغشية. يزيل السموم من الأدوية والسموم (في الكبد).

عضية مفلطحة ذات طبقات تشبه الكيس تشبه كومة من الفطائر. ويسمى أيضًا جهاز جولجي أو مجمع جولجي. يقع بالقرب من النواة. ينتج الأغشية التي تحيط بالجسيمات الحالة. يقوم جسم جولجي بتعبئة البروتينات والكربوهيدرات في حويصلات مرتبطة بالغشاء للتصدير من الخلية.

وظائف داخل الخلايا & # 8216post office & # 8217 لفرز البروتينات الجديدة المصنوعة على rER. الحويصلات التي تحتوي على بروتين مقروص من ER ، تندمج مع وجه رابطة الدول المستقلة لـ Golgi. داخل Golgi ، يتم تعديل سلاسل oligosaccharide على البروتينات. تنطلق الحويصلات من الوجه المتحرك لـ Golgi ، وتحمل البروتينات إلى عدة وجهات محتملة: التصدير (خارج الخلية) ، الجسيمات الحالة ، البيروكسيسومات ، غشاء الخلية ، إلخ.

هذه عضيات مستديرة محاطة بغشاء حيث يتم هضم المغذيات الخلوية بسبب وجود إنزيمات الجهاز الهضمي. تحتوي على 40 إنزيمًا مائيًا مثل الليباز والبروتياز والنيوكليز وما إلى ذلك والتي تعمل على تكسير البوليمرات العضوية من جميع الأنواع. تقوم الجسيمات الحالة باستمرار بتكسير البروتينات القديمة والمواد الغريبة والعديد من النفايات.

كما أنها تسبب البلعمة ، وهي عملية يتم فيها إحضار مواد غريبة إلى الخلية و & # 8216 تمضغها & # 8217. في بعض الأحيان تنفتح الجسيمات الحالة في الخلية نفسها مما يتسبب في موت الخلية التي تسمى موت الخلايا المبرمج ، ومن ثم تسمى الأكياس الانتحارية للخلية.

تجاويف مملوءة بالسوائل ومحاطة بالغشاء داخل الخلية. تمتلئ الفجوة بالطعام الذي يتم هضمه والنفايات الموجودة في طريقها للخروج من الخلية. توجد فجوات متخصصة تعمل على تخزين الدهون على شكل قطرات دهون (TAG).

هذه عضيات خلوية بيضاوية أو كروية ذات غشاء واحد. وتسمى أيضًا بالأجسام الدقيقة. تحتوي على إنزيم الكاتلاز. تشارك البيروكسيسومات في أكسدة الأحماض الدهنية طويلة السلسلة وتخليق البلازمالوجينات والجليكوليبيدات.

يوفر بنية ليفية داخلية للخلايا لأن الخلية ليست & # 8216 مجرد كيس في فقاعة & # 8217 ، فهي تحتوي على الكثير من الألياف الداخلية أو & # 8216 الهيكل العظمي & # 8217. إنها ليست صلبة مثل العظام ، بل يمكن تجميعها ، وتسمح بحركة الخلايا ، وانقسام الخلايا ، والحركة الداخلية للعضيات ، وتتفكك في دقائق. يتكون نظام الهيكل الخلوي من الأنابيب الدقيقة والخيوط الدقيقة.

الأنابيب الدقيقة لها أكبر قطر بين الألياف الموجودة في السيتوبلازم لجميع حقيقيات النوى. يتضمن العديد من الهياكل: الأهداب ، السوط ، ألياف المغزل التي تتبلمر من المريكزات أثناء الانقسام / الانقسام الاختزالي. وهي مصنوعة من بروتين يسمى توبولين وتتبلمر في أنابيب مجوفة يبلغ قطرها 25 نانومتر.

هم عضيات الحركة. يحتوي كلاهما على 9 حلقات مزدوجة من الأنابيب الدقيقة ، و 2 من الأنابيب الدقيقة المركزية ، واثنين من البروتينات الحركية ، أي البروتين الحركي 1-داينين ​​والبروتين الحركي 2-كينيسين ، مما يسمح بالحركة على طول الأنابيب الدقيقة.

نوع آخر من الألياف يوجد في السيتوبلازم في معظم حقيقيات النوى. تشارك في تقلص العضلات ، ودعم الخلايا ، والضغط على الخلايا الوليدة بعد الانقسام.

المصفوفة خارج الخلية (ECM):

لا تحتوي الخلايا الحيوانية على جدران خلوية ، ولكن لديها ECM ، أي شبكة من الجزيئات الكبيرة خارج غشاء البلازما. يتكون بشكل أساسي من البروتينات السكرية (بروتينات ذات سلاسل قليلة السكاريد) ، وخاصة الكولاجين. ترتبط بعض الخلايا مباشرة بـ ECM عن طريق الارتباط بالكولاجين أو الفبرونيكتين.

التقاطعات داخل الخلايا:

في الكائنات متعددة الخلايا ، ترتبط الخلايا المجاورة ببعضها البعض بواسطة عدة أنواع من الوصلات المتخصصة:

1. تقاطعات ضيقة:

الأحزمة المتخصصة & # 8216 & # 8217 التي تربط خليتين بإحكام ببعضهما البعض ، وتمنع السوائل من التسرب إلى الفضاء داخل الخلايا.

بين الخلايا & # 8216 rivets & # 8217 التي تنشئ روابط قوية بين الخلايا ، ولكنها تسمح للسوائل بالمرور عبر الفراغات داخل الخلايا.

يتكون من حلقتين بروتينيتين متصلتين مدمجتين في غشاء الخلية للخلايا المجاورة. يسمح بمرور الماء ، المذابات الصغيرة ، ولكن ليس البروتينات ، والأحماض النووية.


هيكل الخلية ووظيفتها

يسعى البحث في بنية الخلية ووظيفتها إلى تحديد الآليات التي تتغير بها أجزاء الخلايا وتتفاعل مع بعضها البعض في تنفيذ الوظائف الخلوية الأساسية. يشمل المجال مورفولوجيا الخلية وعلم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية. الهدف هو فهم تنظيم وأنشطة الخلايا على جميع المستويات ، من سلوك الخلايا بأكملها وعضيات الخلية إلى العلاقات بين جزيئاتها المكونة. يتم استخدام مجموعة واسعة من الأساليب ، بما في ذلك الفحص المجهري للضوء والإلكترون ، والفيزيولوجيا الكهربية ، وعلم الوراثة الجزيئي ، والتحليل الكيميائي الحيوي. يخضع عدد من المناطق سريعة التطور للتحقيق من قبل أعضاء مجموعة الخلية والبيولوجيا الجزيئية.

تشكل آليات حركة الخلية ، بما في ذلك حركة الخلايا الكاملة وأجزائها ، مجالًا نشطًا للتحقيق في بيولوجيا الخلية. في السنوات الأخيرة ، كان هناك تقدم كبير في بنية وكيمياء الأنابيب الدقيقة ، والألياف الدقيقة ، وبروتينات الغشاء. يتضمن البحث في هذه المجالات في جامعة فيرجينيا دراسات حول آلية حركة الكروموسوم أثناء الانقسام ، ونقل العضيات على طول الأنابيب الدقيقة وخيوط الأكتين ، وحول سلوك السوط أثناء حركة الخلية.

مجال مهم آخر في بيولوجيا الخلية يتعلق بالتحكم في وظيفة الخلية عن طريق الإشارات الخارجية. يتعلق أحد الجوانب الرئيسية للبحث في جامعة فيرجينيا بوظيفة الخلايا المشاركة في أنظمة الدورة الدموية ، وخاصة العضلات الملساء الوعائية والخلايا البطانية للدورة الدموية. يتم استخدام تقنيات تتراوح من الفحص المجهري بالفيديو إلى الاستنساخ الجيني للتحقيق في العوامل التي تتحكم في دوران ونمو أنواع الخلايا ذات الصلة.

يتم توفير مصدر المعلومات المهم للغاية في تحديد الوظيفة المناسبة للخلايا وترتيبها وتطورها بواسطة المصفوفة خارج الخلية. تساعد هذه الشبكة من البروتينات والجزيئات الكبيرة الأخرى في تنظيم الخلايا وإعلامها بمواقعها ، وتوفر علامات إرشادية لهجراتها من خلال كائن حي أثناء التطور الجنيني والتئام الجروح. تستكشف العديد من المعامل في جامعة فيرجينيا المصفوفة خارج الخلية وتكوينها وتأثيرها على نمو الخلايا والأنسجة.

تتناول الأبحاث في الجوانب الأساسية لوظيفة الخلية عددًا لا يحصى من الموضوعات ، بدءًا من آلية تخزين وإفراز البروتينات الموجهة للتصدير من الخلية إلى طبيعة المواقع التي تبدأ في تكرار الكروموسوم. إن تنوع الخبرات والمعدات المتاحة يجعل المشاريع التعاونية ممكنة ويسهل المناهج متعددة التخصصات للمشاريع الحالية.


محتويات

شوهدت الخلايا لأول مرة في أوروبا في القرن السابع عشر مع اختراع المجهر المركب. في عام 1665 ، وصف روبرت هوك اللبنة الأساسية لجميع الكائنات الحية بأنها "خلايا" بعد النظر إلى قطعة من الفلين وملاحظة بنية تشبه الخلية ، [3] [4] ومع ذلك ، كانت الخلايا ميتة ولم تعط أي إشارة إلى المكونات الإجمالية الفعلية للخلية. بعد بضع سنوات ، في عام 1674 ، كان أنطون فان ليفينهوك أول من قام بتحليل الخلايا الحية في فحصه للطحالب. كل هذا سبق نظرية الخلية التي تنص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا وأن الخلايا هي الوحدة الوظيفية والهيكلية للكائنات الحية. انتهى هذا الأمر في نهاية المطاف من قبل عالم النبات ماتياس شلايدن [4] وعالم الحيوان تيودور شوان في عام 1838 ، اللذين شاهدًا الخلايا الحية في الأنسجة النباتية والحيوانية على التوالي. [5] بعد 19 عامًا ، ساهم رودولف فيرشو بشكل أكبر في نظرية الخلية ، مضيفًا أن جميع الخلايا تأتي من انقسام الخلايا الموجودة مسبقًا. [5] على الرغم من قبولها على نطاق واسع ، إلا أن هناك العديد من الدراسات التي تشكك في صحة نظرية الخلية. الفيروسات ، على سبيل المثال ، تفتقر إلى الخصائص المشتركة للخلية الحية ، مثل الأغشية والعضيات الخلوية والقدرة على التكاثر من تلقاء نفسها. [6] كافح العلماء لتحديد ما إذا كانت الفيروسات حية أم لا وما إذا كانت تتفق مع نظرية الخلية.

تبحث أبحاث بيولوجيا الخلية الحديثة في طرق مختلفة لاستنبات الخلايا ومعالجتها خارج الجسم الحي لإجراء مزيد من البحث في علم التشريح البشري وعلم وظائف الأعضاء ، ولاشتقاق الأدوية. تطورت التقنيات التي تدرس بها الخلايا. بسبب التقدم في الفحص المجهري ، سمحت التقنيات والتقنيات للعلماء بالحصول على فهم أفضل لهيكل ووظيفة الخلايا. العديد من التقنيات المستخدمة بشكل شائع لدراسة بيولوجيا الخلية مذكورة أدناه: [7]

    : يستخدم الخلايا سريعة النمو على الوسائط التي تسمح بكمية كبيرة من نوع خلية معين وطريقة فعالة لدراسة الخلايا. [8]: علامات الفلورسنت مثل GFP ، تستخدم لتسمية مكون معين من الخلية. بعد ذلك ، يتم استخدام طول موجي ضوئي معين لإثارة علامة الفلورسنت التي يمكن تصورها بعد ذلك. [8]: يستخدم الجانب البصري للضوء لتمثيل تغيرات المرحلة الصلبة والسائلة والغازية كاختلافات في السطوع. [8]: يجمع بين الفحص المجهري الفلوري والتصوير من خلال تركيز الضوء وحالات التصوير المفاجئ لتشكيل صورة ثلاثية الأبعاد. [8]: يتضمن تلطيخ المعادن ومرور الإلكترونات عبر الخلايا ، والتي تنحرف عند التفاعل مع المعدن. هذا يشكل في النهاية صورة للمكونات التي تتم دراستها. [8]: يتم وضع الخلايا في الجهاز الذي يستخدم شعاعًا لتشتت الخلايا بناءً على جوانب مختلفة وبالتالي يمكن فصلها بناءً على الحجم والمحتوى. يمكن أيضًا تمييز الخلايا باستخدام GFP-florescence ويمكن فصلها بهذه الطريقة أيضًا. [9]: تتطلب هذه العملية تفتيت الخلية باستخدام درجة حرارة عالية أو صوتنة متبوعة بالطرد المركزي لفصل أجزاء الخلية مما يسمح بدراستها بشكل منفصل. [8]

هناك تصنيفان أساسيان للخلايا: بدائية النواة وحقيقية النواة. تتميز الخلايا بدائية النواة عن الخلايا حقيقية النواة بغياب نواة الخلية أو عضية أخرى مرتبطة بالغشاء. [10] تعد الخلايا بدائية النواة أصغر بكثير من الخلايا حقيقية النواة ، مما يجعلها أصغر شكل من أشكال الحياة. [11] تشمل الخلايا بدائية النواة البكتيريا والعتائق ، وتفتقر إلى نواة خلية مغلقة. كلاهما يتكاثر من خلال الانشطار الثنائي. البكتيريا ، النوع الأبرز ، لها عدة أشكال مختلفة تشمل بشكل أساسي كروي وقضيب الشكل. يمكن تصنيف البكتيريا على أنها موجبة الجرام أو سلبية الجرام اعتمادًا على تكوين جدار الخلية. تشمل السمات الهيكلية البكتيرية السوط الذي يساعد الخلية على الحركة ، [12] الريبوسومات لترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين ، [12] ونيوكليويد الذي يحمل كل المواد الجينية في بنية دائرية. [12] هناك العديد من العمليات التي تحدث في الخلايا بدائية النواة والتي تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة. على سبيل المثال ، في عملية تسمى الاقتران ، يسمح عامل الخصوبة للبكتيريا بامتلاك قضيب يسمح لها بنقل الحمض النووي إلى بكتيريا أخرى تفتقر إلى عامل F ، مما يسمح بنفاذية المقاومة مما يسمح لها بالبقاء في بيئات معينة. [13]

يمكن أن تكون الخلايا حقيقية النواة إما أحادية الخلية أو متعددة الخلايا [12] وتشمل الخلايا الحيوانية والنباتية والفطريات والأوليات التي تحتوي جميعها على عضيات ذات أشكال وأحجام مختلفة. [14]

تحرير هيكل الخلايا حقيقية النواة

تتكون الخلايا حقيقية النواة من العضيات التالية:

    : تعمل هذه الوظيفة كمخزن للجينوم والمعلومات الجينية للخلية ، وتحتوي على كل الحمض النووي المنظم على شكل كروموسومات. إنه محاط بغلاف نووي ، والذي يتضمن مسام نووية تسمح بنقل البروتينات بين داخل وخارج النواة. [15] هذا أيضًا موقع لتكرار الحمض النووي وكذلك نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. بعد ذلك ، يتم تعديل الحمض النووي الريبي ونقله إلى العصارة الخلوية لترجمته إلى بروتين. : هذه البنية داخل النواة ، وعادة ما تكون كثيفة وكروية الشكل. إنه موقع تخليق RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي) ، وهو أمر ضروري لتجميع الريبوسوم. : يعمل هذا على تصنيع البروتينات وتخزينها وإفرازها لجهاز جولجي. [16]: هذه الوظائف لإنتاج الطاقة أو ATP داخل الخلية. على وجه التحديد ، هذا هو المكان الذي تحدث فيه دورة كريبس أو دورة TCA لإنتاج NADH و FADH. بعد ذلك ، يتم استخدام هذه المنتجات ضمن سلسلة نقل الإلكترون (ETC) والفسفرة المؤكسدة للإنتاج النهائي لـ ATP. [17]: يعمل هذا على معالجة البروتينات وتغليفها وإفرازها إلى وجهتها. تحتوي البروتينات على تسلسل إشارة يسمح لجهاز جولجي بالتعرف عليها وتوجيهها إلى المكان الصحيح. [18]: تعمل الليزوزوم على تحطيم المواد التي يتم إحضارها من خارج الخلية أو العضيات القديمة. يحتوي هذا على العديد من هيدرولازات الحمض والبروتياز والنوكليازات والليباز ، والتي تحلل الجزيئات المختلفة. الالتهام الذاتي هو عملية التحلل من خلال الجسيمات الحالة التي تحدث عندما تنطلق الحويصلة من ER وتبتلع المادة ، ثم تلتصق وتندمج مع الليزوزوم للسماح بتحلل المادة. [19]: وظائف لترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين. : يعمل هذا على تثبيت العضيات داخل الخلايا وتشكيل بنية الخلية واستقرارها. : يمكن وصف غشاء الخلية بأنه طبقة ثنائية فسفوليبيد ويتكون أيضًا من دهون وبروتينات. [12] نظرًا لأن الطبقة الداخلية من الداخل كارهة للماء ومن أجل أن تشارك الجزيئات في التفاعلات داخل الخلية ، يجب أن تكون قادرة على عبور هذه الطبقة الغشائية للوصول إلى الخلية عن طريق الضغط الاسموزي والانتشار وتدرجات التركيز والقنوات الغشائية . [20]: وظيفة لإنتاج ألياف المغزل التي تستخدم لفصل الكروموسومات أثناء انقسام الخلية.

يمكن أن تتكون الخلايا حقيقية النواة أيضًا من المكونات الجزيئية التالية:

    : هذا يشكل الكروموسومات وهو خليط من الحمض النووي مع بروتينات مختلفة. : تساعد على دفع المواد ويمكن استخدامها أيضًا للأغراض الحسية. [21]

تحرير التمثيل الغذائي للخلية

التمثيل الغذائي الخلوي ضروري لإنتاج الطاقة للخلية وبالتالي لبقائها ويشمل العديد من المسارات. بالنسبة للتنفس الخلوي ، بمجرد توفر الجلوكوز ، يحدث تحلل السكر داخل العصارة الخلوية للخلية لإنتاج البيروفات. يخضع البيروفات لنزع الكربوكسيل باستخدام مركب متعدد الإنزيمات لتكوين acetyl coA الذي يمكن استخدامه بسهولة في دورة TCA لإنتاج NADH و FADH2. تشارك هذه المنتجات في سلسلة نقل الإلكترون لتشكل في النهاية تدرجًا بروتونيًا عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي. يمكن لهذا التدرج بعد ذلك أن يدفع إنتاج ATP و H2O أثناء الفسفرة المؤكسدة. [22] يشمل التمثيل الغذائي في الخلايا النباتية عملية التمثيل الضوئي التي هي ببساطة العكس تمامًا للتنفس لأنها تنتج في النهاية جزيئات الجلوكوز.

تحرير إشارات الخلية

تعد إشارات الخلية مهمة لتنظيم الخلية وللخلايا لمعالجة المعلومات من البيئة والاستجابة وفقًا لذلك. يمكن أن يحدث التشوير من خلال الاتصال الخلوي المباشر أو إشارات الغدد الصماء والباراكرين والمستبدين. يحدث التلامس المباشر بين الخلية والخلية عندما يرتبط أحد المستقبلات الموجودة في الخلية بجزيء متصل بغشاء خلية أخرى. تحدث إشارات الغدد الصماء من خلال الجزيئات التي تفرز في مجرى الدم. تستخدم إشارات Paracrine جزيئات منتشرة بين خليتين للتواصل. الأوتوكرين هو خلية ترسل إشارة إلى نفسها عن طريق إفراز جزيء يرتبط بمستقبل على سطحه. يمكن أن تكون أشكال الاتصال من خلال:

    : يمكن أن يكون من أنواع مختلفة مثل القنوات الأيونية ذات الجهد الترابطي أو ligand. السماح بتدفق وتدفق الجزيئات والأيونات. (GPCR): من المعروف على نطاق واسع أنه يحتوي على 7 مجالات عبر الغشاء. يرتبط الترابط بالمجال خارج الخلية وبمجرد أن يرتبط الترابط ، فإن هذا يشير إلى عامل تبادل الجوانين لتحويل الناتج المحلي الإجمالي إلى GTP وتنشيط الوحدة الفرعية G-α. يمكن لـ G-α استهداف بروتينات أخرى مثل adenyl cyclase أو phospholipase C ، والتي تنتج في النهاية رسلًا ثانويًا مثل cAMP و Ip3 و DAG والكالسيوم. تعمل هذه المراسلات الثانوية على تضخيم الإشارات ويمكنها استهداف القنوات الأيونية أو الإنزيمات الأخرى. أحد الأمثلة على تضخيم الإشارة هو ربط cAMP بـ PKA وتنشيطه عن طريق إزالة الوحدات الفرعية التنظيمية وإطلاق الوحدة الفرعية الحفزية. تحتوي الوحدة الفرعية الحفزية على تسلسل توطين نووي يدفعها إلى الدخول في النواة وتفسفر البروتينات الأخرى إما لقمع أو تنشيط نشاط الجين. [22]: ربط عوامل النمو ، وزيادة تعزيز التيروزين على الجزء داخل الخلايا من البروتين لعبور الفسفوريلات. يصبح التيروزين الفسفوري منصة هبوط للبروتينات التي تحتوي على مجال SH2 مما يسمح بتنشيط Ras ومشاركة مسار كيناز MAP. [23]

تحرير دورة الخلية

لا تشير عملية نمو الخلية إلى حجم الخلية ، ولكن تشير إلى كثافة عدد الخلايا الموجودة في الكائن الحي في وقت معين. يتعلق نمو الخلية بالزيادة في عدد الخلايا الموجودة في الكائن الحي أثناء نموها وتطورها مع زيادة حجم الكائن الحي وكذلك عدد الخلايا الموجودة. الخلايا هي أساس جميع الكائنات الحية وهي الوحدة الأساسية للحياة. إن نمو الخلايا وتطورها ضروريان لصيانة العائل وبقاء الكائن الحي. بالنسبة لهذه العملية ، تمر الخلية بخطوات دورة الخلية وتطورها الذي يتضمن نمو الخلية وتكرار الحمض النووي وانقسام الخلايا وتجديدها وموتها. تنقسم دورة الخلية إلى أربع مراحل متميزة: G1 و S و G2 و M. تشكل المرحلة G - وهي مرحلة نمو الخلية - حوالي 95٪ من الدورة. يتم تحريض تكاثر الخلايا من قبل الأسلاف. تبدأ جميع الخلايا في شكل متطابق ويمكن أن تصبح أساسًا أي نوع من الخلايا. يمكن أن تؤثر إشارات الخلية مثل الحث على الخلايا المجاورة للتمييز وتحديد نوع الخلية التي ستصبح. علاوة على ذلك ، يسمح هذا للخلايا من نفس النوع بالتجمع وتشكيل الأنسجة ، ثم الأعضاء ، وفي النهاية الأنظمة. تعتبر المرحلة G1 و G2 و S (تكرار الحمض النووي والتلف والإصلاح) جزءًا من الطور البيني للدورة ، بينما المرحلة M (الانقسام) هي جزء الانقسام الخلوي للدورة. يتكون الانقسام الخيطي من العديد من المراحل التي تشمل ، الطور الأولي ، الطور ، الطور ، الطور النهائي ، والتحرك الخلوي ، على التوالي. النتيجة النهائية للانقسام هي تكوين خليتين ابنتيتين متطابقتين.

يتم تنظيم دورة الخلية بواسطة سلسلة من عوامل الإشارة والمجمعات مثل cyclins ، و kinase المعتمد على cyclin ، و p53. عندما تكمل الخلية عملية نموها وإذا تبين أنها تالفة أو متغيرة ، فإنها تخضع لموت الخلية ، إما عن طريق موت الخلايا المبرمج أو النخر ، للقضاء على التهديد الذي يمكن أن تسببه لبقاء الكائن الحي. [24]

معدل وفيات الخلايا ، خلود نسب الخلية تحرير

يُفترض أن أصل كل خلية حالية يعود إلى أصل الحياة ، في سلالة غير منقطعة لأكثر من 3 مليارات سنة. ليست الخلايا الخالدة في الواقع ، بل سلالات خلوية متعددة الأجيال. [25] يعتمد خلود سلالة الخلية على الحفاظ على إمكانات انقسام الخلية. قد تُفقد هذه الإمكانية في أي سلالة معينة بسبب تلف الخلايا ، أو التمايز النهائي كما يحدث في الخلايا العصبية ، أو موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج) أثناء التطور. تعتمد المحافظة على إمكانية انقسام الخلايا على مدى الأجيال المتعاقبة على التجنب والإصلاح الدقيق للضرر الخلوي ، وخاصة تلف الحمض النووي. في الكائنات الجنسية ، تعتمد استمرارية الخط الجرثومي على فعالية العمليات لتجنب تلف الحمض النووي وإصلاح أضرار الحمض النووي التي تحدث. توفر العمليات الجنسية في حقيقيات النوى ، وكذلك في بدائيات النوى ، فرصة للإصلاح الفعال لأضرار الحمض النووي في الخط الجرثومي عن طريق إعادة التركيب المتماثل. [25] [26]

يسمى الفرع العلمي الذي يدرس ويشخص الأمراض على المستوى الخلوي علم الأمراض الخلوي. يستخدم علم الأمراض الخلوي بشكل عام في عينات من الخلايا الحرة أو شظايا الأنسجة ، على عكس فرع علم أمراض الأنسجة ، الذي يدرس الأنسجة بأكملها. يستخدم علم الأمراض الخلوي بشكل شائع للتحقيق في الأمراض التي تشمل مجموعة واسعة من مواقع الجسم ، وغالبًا ما يساعد في تشخيص السرطان ولكن أيضًا في تشخيص بعض الأمراض المعدية والحالات الالتهابية الأخرى. على سبيل المثال ، أحد التطبيقات الشائعة لعلم أمراض الخلايا هو مسحة عنق الرحم ، وهو اختبار فحص يستخدم للكشف عن سرطان عنق الرحم ، وآفات عنق الرحم محتملة التسرطن التي قد تؤدي إلى سرطان عنق الرحم.


محتويات

الخلايا من نوعين: حقيقيات النوى ، التي تحتوي على نواة ، وبدائية النواة ، والتي لا تحتوي على ذلك. بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ، في حين أن حقيقيات النوى يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.

خلايا بدائية النواة

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق ، وهما اثنان من مجالات الحياة الثلاثة. كانت الخلايا بدائية النواة هي الشكل الأول للحياة على الأرض ، وتتميز بوجود عمليات بيولوجية حيوية بما في ذلك إشارات الخلية. إنها أبسط وأصغر من الخلايا حقيقية النواة ، وتفتقر إلى النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء. يتكون الحمض النووي للخلية بدائية النواة من كروموسوم دائري واحد على اتصال مباشر مع السيتوبلازم. تسمى المنطقة النووية في السيتوبلازم بالنيوكليويد. معظم بدائيات النوى هي الأصغر بين جميع الكائنات الحية التي يتراوح قطرها بين 0.5 و 2.0 ميكرومتر. [13]

تتكون الخلية بدائية النواة من ثلاث مناطق:

  • يُحيط بالخلية غلاف الخلية - الذي يتكون عمومًا من غشاء بلازما مغطى بجدار خلوي يمكن ، بالنسبة لبعض البكتيريا ، تغطيته بطبقة ثالثة تسمى كبسولة. على الرغم من أن معظم بدائيات النوى لها غشاء خلوي وجدار خلوي ، إلا أن هناك استثناءات مثل الميكوبلازما (البكتيريا) و ثيرموبلازما (العتيقة) التي تمتلك فقط طبقة غشاء الخلية. يعطي الغلاف صلابة للخلية ويفصل داخل الخلية عن بيئتها ، ويعمل كمرشح واقي. يتكون جدار الخلية من الببتيدوغليكان في البكتيريا ، ويعمل كحاجز إضافي ضد القوى الخارجية. كما أنه يمنع الخلية من التوسع والانفجار (انحلال خلوي) من الضغط الاسموزي بسبب بيئة منخفضة التوتر. تحتوي بعض الخلايا حقيقية النواة (الخلايا النباتية والخلايا الفطرية) أيضًا على جدار خلوي.
  • يوجد داخل الخلية المنطقة السيتوبلازمية التي تحتوي على الجينوم (DNA) والريبوسومات وأنواع مختلفة من الشوائب. [4] توجد المادة الوراثية بحرية في السيتوبلازم. يمكن أن تحمل بدائيات النوى عناصر DNA خارج الصبغية تسمى البلازميدات ، والتي عادة ما تكون دائرية. تم التعرف على البلازميدات البكتيرية الخطية في عدة أنواع من البكتيريا اللولبية ، بما في ذلك أعضاء من الجنس بوريليا بشكل ملحوظ بوريليا برغدورفيرية، الذي يسبب مرض لايم. [14] على الرغم من عدم تكوين نواة ، فإن الحمض النووي يتكثف في النواة. تقوم البلازميدات بتشفير جينات إضافية ، مثل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.
  • من الخارج ، مشروع الأسواط والشعر من سطح الخلية. هذه هياكل (غير موجودة في جميع بدائيات النوى) مصنوعة من بروتينات تسهل الحركة والتواصل بين الخلايا.

الخلايا حقيقية النواة

النباتات والحيوانات والفطريات وعفن الوحل والبروتوزوا والطحالب كلها حقيقية النواة. هذه الخلايا أكبر بنحو خمسة عشر مرة من بدائيات النوى النموذجية ويمكن أن تكون أكبر بألف مرة من حيث الحجم. السمة المميزة الرئيسية لحقيقيات النوى مقارنة بدائيات النوى هي التجزئة: وجود عضيات مرتبطة بالغشاء (مقصورات) حيث تحدث أنشطة محددة. والأهم من بينها نواة الخلية ، [4] وهي عضية تضم الحمض النووي للخلية. تعطي هذه النواة اسم حقيقيات النوى ، والذي يعني "النواة الحقيقية (النواة)". تشمل الاختلافات الأخرى ما يلي:

  • يشبه غشاء البلازما غشاء بدائيات النوى في الوظيفة ، مع وجود اختلافات طفيفة في التكوين. قد تكون جدران الخلايا موجودة أو غير موجودة.
  • يتم تنظيم الحمض النووي حقيقيات النوى في جزيء خطي واحد أو أكثر ، يسمى الكروموسومات ، والتي ترتبط ببروتينات الهيستون. يتم تخزين كل الحمض النووي الصبغي في نواة الخلية ، ويفصله غشاء عن السيتوبلازم. [4] بعض العضيات حقيقية النواة مثل الميتوكوندريا تحتوي أيضًا على بعض الحمض النووي.
  • العديد من الخلايا حقيقية النواة مهدبة بالأهداب الأولية. تلعب الأهداب الأولية أدوارًا مهمة في التحسس الكيميائي ، والتحسس الميكانيكي ، والتحسس الحراري. وبالتالي يمكن "النظر إلى كل هدب على أنه هوائيات خلوية حسية تنسق عددًا كبيرًا من مسارات الإشارات الخلوية ، وأحيانًا تقارن الإشارة بالحركة الهدبية أو بدلاً من ذلك مع انقسام الخلايا والتمايز." [15]
  • يمكن أن تتحرك حقيقيات النوى المتحركة باستخدام أهداب متحركة أو سوط. الخلايا المتحركة غائبة في الصنوبريات والنباتات المزهرة. [16] سوط حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا من سوط بدائيات النوى. [17]

تحتوي جميع الخلايا ، سواء كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة ، على غشاء يغلف الخلية ، وينظم ما يتحرك داخل وخارج الخلية (قابل للاختراق بشكل انتقائي) ، ويحافظ على الجهد الكهربائي للخلية. داخل الغشاء ، يحتل السيتوبلازم معظم حجم الخلية. تمتلك جميع الخلايا (باستثناء خلايا الدم الحمراء التي تفتقر إلى نواة الخلية ومعظم العضيات لاستيعاب أقصى مساحة للهيموجلوبين) الحمض النووي ، والمواد الوراثية للجينات ، والحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على المعلومات اللازمة لبناء بروتينات مختلفة مثل الإنزيمات ، وهي الآلية الأساسية للخلية . هناك أيضًا أنواع أخرى من الجزيئات الحيوية في الخلايا. تسرد هذه المقالة المكونات الخلوية الأساسية ، ثم تصف بإيجاز وظيفتها.

غشاء

غشاء الخلية ، أو غشاء البلازما ، هو غشاء بيولوجي يحيط بسيتوبلازم الخلية. في الحيوانات ، غشاء البلازما هو الحد الخارجي للخلية ، بينما في النباتات وبدائيات النوى عادة ما يكون مغطى بجدار خلوي. This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of phospholipids, which are amphiphilic (partly hydrophobic and partly hydrophilic). Hence, the layer is called a phospholipid bilayer, or sometimes a fluid mosaic membrane. Embedded within this membrane is a macromolecular structure called the porosome the universal secretory portal in cells and a variety of protein molecules that act as channels and pumps that move different molecules into and out of the cell. [4] The membrane is semi-permeable, and selectively permeable, in that it can either let a substance (molecule or ion) pass through freely, pass through to a limited extent or not pass through at all. Cell surface membranes also contain receptor proteins that allow cells to detect external signaling molecules such as hormones.

الهيكل الخلوي

The cytoskeleton acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocytosis, the uptake of external materials by a cell, and cytokinesis, the separation of daughter cells after cell division and moves parts of the cell in processes of growth and mobility. The eukaryotic cytoskeleton is composed of microtubules, intermediate filaments and microfilaments. In the cytoskeleton of a neuron the intermediate filaments are known as neurofilaments. There are a great number of proteins associated with them, each controlling a cell's structure by directing, bundling, and aligning filaments. [4] The prokaryotic cytoskeleton is less well-studied but is involved in the maintenance of cell shape, polarity and cytokinesis. [19] The subunit protein of microfilaments is a small, monomeric protein called actin. The subunit of microtubules is a dimeric molecule called tubulin. Intermediate filaments are heteropolymers whose subunits vary among the cell types in different tissues. But some of the subunit protein of intermediate filaments include vimentin, desmin, lamin (lamins A, B and C), keratin (multiple acidic and basic keratins), neurofilament proteins (NF–L, NF–M).

Genetic material

Two different kinds of genetic material exist: deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). Cells use DNA for their long-term information storage. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA sequence. [4] RNA is used for information transport (e.g., mRNA) and enzymatic functions (e.g., ribosomal RNA). Transfer RNA (tRNA) molecules are used to add amino acids during protein translation.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular bacterial chromosome in the nucleoid region of the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is divided into different, [4] linear molecules called chromosomes inside a discrete nucleus, usually with additional genetic material in some organelles like mitochondria and chloroplasts (see endosymbiotic theory).

A human cell has genetic material contained in the cell nucleus (the nuclear genome) and in the mitochondria (the mitochondrial genome). In humans the nuclear genome is divided into 46 linear DNA molecules called chromosomes, including 22 homologous chromosome pairs and a pair of sex chromosomes. The mitochondrial genome is a circular DNA molecule distinct from the nuclear DNA. Although the mitochondrial DNA is very small compared to nuclear chromosomes, [4] it codes for 13 proteins involved in mitochondrial energy production and specific tRNAs.

Foreign genetic material (most commonly DNA) can also be artificially introduced into the cell by a process called transfection. This can be transient, if the DNA is not inserted into the cell's genome, or stable, if it is. Certain viruses also insert their genetic material into the genome.

Organelles

Organelles are parts of the cell which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions, analogous to the organs of the human body (such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function). [4] Both eukaryotic and prokaryotic cells have organelles, but prokaryotic organelles are generally simpler and are not membrane-bound.

There are several types of organelles in a cell. Some (such as the nucleus and golgi apparatus) are typically solitary, while others (such as mitochondria, chloroplasts, peroxisomes and lysosomes) can be numerous (hundreds to thousands). The cytosol is the gelatinous fluid that fills the cell and surrounds the organelles.

حقيقيات النوى

  • Cell nucleus: A cell's information center, the cell nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes, and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis (transcription) occur. The nucleus is spherical and separated from the cytoplasm by a double membrane called the nuclear envelope. The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing. During processing, DNA is transcribed, or copied into a special RNA, called messenger RNA (mRNA). This mRNA is then transported out of the nucleus, where it is translated into a specific protein molecule. The nucleolus is a specialized region within the nucleus where ribosome subunits are assembled. In prokaryotes, DNA processing takes place in the cytoplasm. [4]
  • Mitochondria and chloroplasts: generate energy for the cell. Mitochondria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. [4]Respiration occurs in the cell mitochondria, which generate the cell's energy by oxidative phosphorylation, using oxygen to release energy stored in cellular nutrients (typically pertaining to glucose) to generate ATP. Mitochondria multiply by binary fission, like prokaryotes. Chloroplasts can only be found in plants and algae, and they capture the sun's energy to make carbohydrates through photosynthesis.
  • الشبكة الأندوبلازمية: The endoplasmic reticulum (ER) is a transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER, which has ribosomes on its surface that secrete proteins into the ER, and the smooth ER, which lacks ribosomes. [4] The smooth ER plays a role in calcium sequestration and release.
  • جهاز جولجي: The primary function of the Golgi apparatus is to process and package the macromolecules such as proteins and lipids that are synthesized by the cell.
  • Lysosomes and peroxisomes: Lysosomes contain digestive enzymes (acid hydrolases). They digest excess or worn-out organelles, food particles, and engulfed viruses or bacteria. Peroxisomes have enzymes that rid the cell of toxic peroxides. The cell could not house these destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system. [4]
  • جسيم مركزي: the cytoskeleton organiser: The centrosome produces the microtubules of a cell – a key component of the cytoskeleton. It directs the transport through the ER and the Golgi apparatus. Centrosomes are composed of two centrioles, which separate during cell division and help in the formation of the mitotic spindle. A single centrosome is present in the animal cells. They are also found in some fungi and algae cells.
  • فجوات: Vacuoles sequester waste products and in plant cells store water. They are often described as liquid filled space and are surrounded by a membrane. Some cells, most notably الأميبا, have contractile vacuoles, which can pump water out of the cell if there is too much water. The vacuoles of plant cells and fungal cells are usually larger than those of animal cells.

Eukaryotic and prokaryotic

  • الريبوسومات: The ribosome is a large complex of RNA and protein molecules. [4] They each consist of two subunits, and act as an assembly line where RNA from the nucleus is used to synthesise proteins from amino acids. Ribosomes can be found either floating freely or bound to a membrane (the rough endoplasmatic reticulum in eukaryotes, or the cell membrane in prokaryotes). [20]

Many cells also have structures which exist wholly or partially outside the cell membrane. These structures are notable because they are not protected from the external environment by the semipermeable cell membrane. In order to assemble these structures, their components must be carried across the cell membrane by export processes.

جدار الخلية

Many types of prokaryotic and eukaryotic cells have a cell wall. The cell wall acts to protect the cell mechanically and chemically from its environment, and is an additional layer of protection to the cell membrane. Different types of cell have cell walls made up of different materials plant cell walls are primarily made up of cellulose, fungi cell walls are made up of chitin and bacteria cell walls are made up of peptidoglycan.

بدائية النواة

كبسولة

A gelatinous capsule is present in some bacteria outside the cell membrane and cell wall. The capsule may be polysaccharide as in pneumococci, meningococci or polypeptide as عصيات الجمرة الخبيثة or hyaluronic acid as in streptococci. Capsules are not marked by normal staining protocols and can be detected by India ink or methyl blue which allows for higher contrast between the cells for observation. [21] : 87

الأسواط

Flagella are organelles for cellular mobility. The bacterial flagellum stretches from cytoplasm through the cell membrane(s) and extrudes through the cell wall. They are long and thick thread-like appendages, protein in nature. A different type of flagellum is found in archaea and a different type is found in eukaryotes.

Fimbriae

A fimbria (plural fimbriae also known as a pilus, plural pili) is a short, thin, hair-like filament found on the surface of bacteria. Fimbriae are formed of a protein called pilin (antigenic) and are responsible for the attachment of bacteria to specific receptors on human cells (cell adhesion). There are special types of pili involved in bacterial conjugation.

تكرار

Cell division involves a single cell (called a mother cell) dividing into two daughter cells. This leads to growth in multicellular organisms (the growth of tissue) and to procreation (vegetative reproduction) in unicellular organisms. Prokaryotic cells divide by binary fission, while eukaryotic cells usually undergo a process of nuclear division, called mitosis, followed by division of the cell, called cytokinesis. A diploid cell may also undergo meiosis to produce haploid cells, usually four. Haploid cells serve as gametes in multicellular organisms, fusing to form new diploid cells.

DNA replication, or the process of duplicating a cell's genome, [4] always happens when a cell divides through mitosis or binary fission. This occurs during the S phase of the cell cycle.

In meiosis, the DNA is replicated only once, while the cell divides twice. DNA replication only occurs before meiosis I. DNA replication does not occur when the cells divide the second time, in meiosis II. [22] Replication, like all cellular activities, requires specialized proteins for carrying out the job. [4]

DNA repair

In general, cells of all organisms contain enzyme systems that scan their DNA for damages and carry out repair processes when damages are detected. [23] Diverse repair processes have evolved in organisms ranging from bacteria to humans. The widespread prevalence of these repair processes indicates the importance of maintaining cellular DNA in an undamaged state in order to avoid cell death or errors of replication due to damages that could lead to mutation. بكتريا قولونية bacteria are a well-studied example of a cellular organism with diverse well-defined DNA repair processes. These include: (1) nucleotide excision repair, (2) DNA mismatch repair, (3) non-homologous end joining of double-strand breaks, (4) recombinational repair and (5) light-dependent repair (photoreactivation).

Growth and metabolism

Between successive cell divisions, cells grow through the functioning of cellular metabolism. Cell metabolism is the process by which individual cells process nutrient molecules. Metabolism has two distinct divisions: catabolism, in which the cell breaks down complex molecules to produce energy and reducing power, and anabolism, in which the cell uses energy and reducing power to construct complex molecules and perform other biological functions. Complex sugars consumed by the organism can be broken down into simpler sugar molecules called monosaccharides such as glucose. Once inside the cell, glucose is broken down to make adenosine triphosphate (ATP), [4] a molecule that possesses readily available energy, through two different pathways.

تخليق البروتين

Cells are capable of synthesizing new proteins, which are essential for the modulation and maintenance of cellular activities. This process involves the formation of new protein molecules from amino acid building blocks based on information encoded in DNA/RNA. Protein synthesis generally consists of two major steps: transcription and translation.

Transcription is the process where genetic information in DNA is used to produce a complementary RNA strand. This RNA strand is then processed to give messenger RNA (mRNA), which is free to migrate through the cell. mRNA molecules bind to protein-RNA complexes called ribosomes located in the cytosol, where they are translated into polypeptide sequences. The ribosome mediates the formation of a polypeptide sequence based on the mRNA sequence. The mRNA sequence directly relates to the polypeptide sequence by binding to transfer RNA (tRNA) adapter molecules in binding pockets within the ribosome. The new polypeptide then folds into a functional three-dimensional protein molecule.

الحركة

Unicellular organisms can move in order to find food or escape predators. Common mechanisms of motion include flagella and cilia.

In multicellular organisms, cells can move during processes such as wound healing, the immune response and cancer metastasis. For example, in wound healing in animals, white blood cells move to the wound site to kill the microorganisms that cause infection. Cell motility involves many receptors, crosslinking, bundling, binding, adhesion, motor and other proteins. [24] The process is divided into three steps – protrusion of the leading edge of the cell, adhesion of the leading edge and de-adhesion at the cell body and rear, and cytoskeletal contraction to pull the cell forward. Each step is driven by physical forces generated by unique segments of the cytoskeleton. [25] [26]

Navigation, control and communication

In August 2020, scientists described one way cells – in particular cells of a slime mold and mouse pancreatic cancer–derived cells – are able to navigate efficiently through a body and identify the best routes through complex mazes: generating gradients after breaking down diffused chemoattractants which enable them to sense upcoming maze junctions before reaching them, including around corners. [27] [28] [29]


Structure of Mitochondrial DNA (With Diagram) | بيولوجيا الخلية

Mitochondrial DNA is a double stranded circular molecule, which is inherited from the mother in all multi-cellular organisms, though some recent evidence suggests that in rare instances mitochondria may also be inherited via a paternal route. Typically, a sperm carries mitochondria in its tail as an energy source for its long journey to the egg. When the sperm attaches to the egg during fertilization, the tail falls off. Consequently, the only mitochondria the new organism usually gets are from the egg its mother provided. There are about 2 to 10 transcripts of the mt-DNA in each mitochondrion. Compared to chromosomes, it is relatively smaller, and contains the genes in a limited number.

The size of mitochondrial genomes varies greatly among different organisms, with the largest found among plants, including that of the plant Arabidopsis, with a genome of 200 kbp in size and 57 protein-encoding genes. The smallest mtDNA genomes include that of the protist Plasmodium falciparum, which has a genome of only 6 kbp and just 2 protein- encoding genomes. Humans and other animals have a mitochondrial genome size of 17 kbp and 13 protein genes.

Mitochondrial DNA consists of 5-10 rings of DNA and appears to carry 16,569 base pairs with 37 genes (13 proteins, 22 t-RNAs and two r-RNA) which are concerned with the pro­duction of proteins involved in respiration. Out of the 37 genes, 13 are responsible for mak­ing enzymes, involved in oxidative phosphorylation, a process that uses oxygen and sugar to produce adenosine tri-phosphate (Fig. 4.56). The other 14 genes are responsible for making molecules, called transfer RNA (t-RNA) and ribosomal RNA (r-RNA). In some metazoans, there are about 100 – 10,000 separate copies of mt-DNA present in each cell.

Unlike nuclear DNA, mitochondrial DNA doesn’t get shuffled every generation, so it is presumed to change at a slower rate, which is useful for the study of human evolution. Mito­chondrial DNA is also used in forensic science as a tool for identifying corpses or body parts and has been implicated in a number of genetic diseases, such as Alzheimer’s disease and diabetes. Changes in mt-DNA can cause maternally inherited diseases, which leads to faster aging process and genetic disorders.


One Name, Many Types

There are many types of cells. In biology class, you will usually work with plant-like الخلايا و animal-like الخلايا. We say "animal-like" because an animal type of cell could be anything from a tiny microorganism to a nerve cell in your brain. Biology classes often take out a microscope and look at single-celled microbes from pond water. You might see hydra, amoebas, or euglena.

Plant cells are easier to identify because they have a protective structure called a cell wall made of cellulose. Plants have the wall animals do not. Plants also have organelles such as the green chloroplast or large, water-filled vacuoles. Chloroplasts are the key structure in the process of البناء الضوئي.

Cells are unique to each type of organism. If you look at very simple organisms, you will discover cells that have no defined nucleus (prokaryotes) and other cells that have hundreds of nuclei (متعدد النوى).

Humans have hundreds of different cell types. You have red blood cells that are used to carry oxygen (O2) through the body and other cells specific to your heart muscle. Even though cells can be very different, they are basically compartments surrounded by some type of membrane.


شاهد الفيديو: تركيب و وظيفة الخلية cell structure u0026 function (شهر نوفمبر 2022).