بحث شامل عن حقيقيات النواة،التعريف والتطور والتركيب

حجم خلايا حقيقية النواة

تتميز الخلايا الحقيقية النواة بتعقيد في بنيتها ووظائفها، وهذا ينعكس على حجمها المتنوع. بشكل عام، يتراوح قطر الخلية الحقيقية النواة بين 0.01 و1 ملمتر، أي ما يعادل 10 إلى 100 مرة من حجم الخلية البدائية النواة. مثلاً، متوسط حجم الخلية الحيوانية هو 0.020 ملمتر، أي حوالي خمس سمك ورقة الكتاب. أما الخلية النباتية النموذجية، فهي أكبر قليلاً، حيث يصل قطرها إلى 0.035 ملمتر. من أكبر الخلايا الحقيقية النواة هي بيضة النعامة، التي يبلغ قطرها حوالي 120 ملمتر، ومن أطولها هي الخلايا العصبية التي تمتد لثلاثة أمتار في عنق الزرافة.

التركيب

تتألف خلية الحقيقية النواة من تراكيب منسقة تسمى عضيات organelles، وهي مغطاة بأغشية غشائية تفصلها عن بعضها وعن المادة المحيطة بها، والتي تسمى سيتوبلازم cytoplasm. يشبه السيتوبلازم المادة الجيلاتينية التي تملأ داخل الخلية وتحتوي على جزيئات مختلفة. كل عضية لها دور محدد في عملية حياتية معينة، وذلك بفضل توفر أدوات جزيئية مخصصة تسمى إنزيمات enzymes، والتي هي عبارة عن بروتينات تسرع ردود فعل كيمائية داخل الخلية.وتتكون خلايا حقيقيات النواة من:

النواة

أبرز وأكبر عضية في خلية حقيقية النواة هي النواة nucleus، وهي المسؤولة عن حفظ وحماية المادة الوراثية للخلية DNA، والتحكم في نشاطها. يحفظ DNA في شكل خصائص طولية تسمى كروموسومات chromosomes، والتي تتكون من DNA ملفوف حول بروتينات خاصة تسمى هستونات histones. يختلف عدد وشكل الكروموسومات باختلاف نوع الكائن الحي. يحيط بالنواة غلاف نووي nuclear envelope، وهو غشاء ثنائي يحتوي على فتحات تسمى ثغور نووية nuclear pores. تسمح هذه الثغور بدخول وخروج المواد من وإلى النواة، مثل RNA والبروتينات.

شبكة هزلية

أكبر تركيب في الخلية من حيث المساحة هو شبكة هزلية cytoskeleton، وهي شبكة من الألياف البروتينية التي تنتشر في جميع أنحاء السيتوبلازم. تعطي شبكة هزلية الخلية شكلها وثباتها، وتساعدها على الحركة والانقسام. كما تساعد شبكة هزلية على نقل المواد والعضيات داخل الخلية، وتشارك في تنظيم بعض العمليات الحيوية.

الرايبوسومات

أصغر عضية في خلية حقيقية النواة هي الرايبوسومات ribosomes، وهي عبارة عن جسيمات كروية مكونة من RNA وبروتينات. تقوم الرايبوسومات بدور مهم في ترجمة RNA إلى بروتينات، وهذه العملية تسمى الترجمة translation. توجد الرايبوسومات متفرقة في السيتوبلازم أو مرتبطة بعضية أخرى تسمى شبكة إندوبلازمية endoplasmic reticulum.

شبكة إندوبلازمية

شبكة إندوبلازمية هي عضية تشكل شبكة واسعة من الأغشية المطوية والأنابيب في السيتوبلازم. تقسم شبكة إندوبلازمية إلى نوعين: ناعم smooth وخشن rough. تحتوي شبكة إندوبلازمية الخشنة على رايبوسومات ملتصقة بسطحها، وتقوم بإنتاج وتعديل بروتينات مخصصة لإفراز خارج الخلية أو لإدخالها في عضيات أخرى. أما شبكة إندوبلازمية الناعمة، فلا تحتوي على رايبوسومات، وتقوم بإنتاج وتخزين جزيئات أخرى مثل الدهون lipids والهرمونات hormones.

جهاز كولجي

جهاز كولجي Golgi apparatus هو عضية تشكل سلسلة من الأغشية المطفأة التي تشبه المكدسات. يقع جهاز كولجي بالقرب من شبكة إندوبلازمية، ويرتبط بها بحزم من حويصلات vesicles. يقوم جهاز كولجي بدور مهم في استقبال وفرز وتغليف وإرسال المواد التي تصل إليه من شبكة إندوبلازمية أو من خارج الخلية. يعد جهاز كولجي مثل مركز بريدي للخلية، حيث يضع على كل حزمة غشائية علامة تحدد مصيرها.

حالصات

حالصات lysosomes هي عضيات صغيرة على شكل كروية، تحتوي على أغشية غشائية تفصل بداخلها سائلاً حامض.يحتوي السائل الحامضي على إنزيمات هاضمة تقوم بتحليل المواد العضوية التي تدخل إلى الخلية أو تتلف داخلها. تعمل حالصات كمثل محارق للنفايات في الخلية، حيث تقوم بتنظيفها من الجزيئات والعضيات الزائدة أو القديمة أو الضارة. كما تشارك حالصات في بعض العمليات الحيوية مثل التنفس الخلوي والتصنيع الضوئي والانقسام الخلوي.

الميتوكندريا

الميتوكندريا mitochondria هي عضية تشبه حبة الفاصولياء في شكلها، وتحتوي على غشاء ثنائي يحدد حجرتين داخلية وخارجية. تقوم الميتوكندريا بدور رئيسي في توليد طاقة الخلية، وذلك بإنتاج جزيئات عالية الطاقة تسمى ATP من خلال عملية تسمى التنفس الخلوي cellular respiration. يستهلك التنفس الخلوي جزيئات من الغلوكوز glucose والأكسجين oxygen، وينتج جزيئات من ثاني أكسيد الكربون carbon dioxide والماء water. تعتبر الميتوكندريا عضية فريدة من نوعها، لأنها تحتوي على DNA خاص بها، وتستطيع تكاثر نفسها بشكل مستقل عن باقي الخلية.

بلاستيدات

بلاستيدات plastids هي عضية موجودة فقط في خلايا النباتات والطحالب وبعض المجموعات من البروتستات protists. تحتوي بلاستيدات على غشاء ثنائي، وتقسم إلى أنواع مختلفة حسب وظائفها وأصباغها. أشهر نوع من بلاستيدات هو كوربلاست chloroplast، وهو المسؤول عن التصنيع الضوئى photosynthesis. يقوم التصنيع الضوئى بإستخدام ضوء الشمس لتحويل ثانى أكسید الكربون والماء إلى جزیئات من الغلوکوز والأکسجین. يحتوى كوربلاست على صبغة خضراء تسمى كورفيل chlorophyll، والتى تمتص ضوء الشمس وتنقله إلى مجمعات ضوئیة photosystems، حیث یحدث التفاعلات الکیمیائیة لإنتاج الغلوکوز. مثل المیتوکندریا، فإن کوربلاست یحتوى على DNA خاص به، ویستطیع تکاثر نفسه بشکل مستقل عن باقى الخلیة.

الانقسام الخلوي الخيطي

الانقسام الخيطي mitosis هو عملية تنتج خليتين ابنتين متطابقتين من خلية أم واحدة. يحدث الانقسام الخيطي في خلايا حقيقية النواة لأغراض مختلفة، مثل النمو أو الإصلاح أو الاستبدال. يتم في الانقسام الخيطي توزيع المادة الوراثية DNA بالتساوي بين الخليتين الابنتين، بحيث تحمل كل منهما نفس عدد ونوع الكروموسومات التي في الخلية الأم. يمر الانقسام الخيطي بمراحل متعددة، تبدأ بالبروفاز prophase وتنتهي بالتيلوفاز telophase، وبعدها يحدث انشطار سيتوبلازم cytoplasmic division لإكمال عملية التكاثر.

التكاثر في حقيقية النواة

التكاثر غير الجنسي

بعض خلايا حقيقية النواة ذات الخلية الواحدة تستخدم الانقسام الخيطي كوسيلة للتكاثر غير الجنسي asexual reproduction، وهو عملية تنتج كائنات حية جديدة من كائن واحد دون اتحاد خلايا جنسية. هذه الطريقة تؤدي إلى إنتاج نسل متطابق للأصل من حيث المورثات genes. بعض أشكال التكاثر غير الجنسي هي:

• الانشطار fission: هو عملية تقسم فيها خلية إلى قسمين متساويين، كل منهما يصبح كائن حي جديد. مثال على ذلك هو التكاثر في الأميبات amoebas والباراماسيوم paramecium.
• التبرعم budding: هو عملية تظهر فيها نتوء صغير على سطح خلية، يحتوى على نسخة من المادة الوراثية للخلية، وبعدها يفصل عنها ويصبح كائن حى جديد. مثال على ذلك هو التكاثر في الخمائر yeasts والهیدرا hydra.

التكاثر الجنسى

التكاثر الجنسى sexual reproduction هو عملية تنتج كائنات حية جديدة من اتحاد خلايا جنسية تسمى أمشاج gametes، وهى خلايا تحتوى على نصف عدد الكروموسومات المعتاد للكائن. يؤدي التكاثر الجنسى إلى إنتاج نسل مختلف عن الأصول من حیث المورثات، ویزید من التنوع الوراثى genetic diversity. لإنتاج الأمشاج، تمر خلايا حقيقية النواة بنوع ثاني من الانقسام الخلوي يسمى الانقسام غير المباشر meiosis، وهو عملية تنتج أربع خلايا ابنة مختلفة عن بعضها وعن الخلية الأم. يتم في الانقسام غير المباشر إعادة ترتيب المادة الجينية بطرق مختلفة، مثل التبادل الجيني crossing over والتوزيع العشوائي independent assortment. يحدث الانقسام غير المباشر في مرحلتين متتاليتين، تسمى میوزیس ١ meiosis I ومیوزیس ٢ meiosis II، وفي كل منهما تمر الخلية بمراحل مشابهة لمراحل الانقسام الخيطي . عند اتحاد خليتين جنسية (أحداهما من الذكر والأخرى من الأنثى)، تنتج خلية جديدة تسمى زیغوت zygote، وهى تحوى عدداً كاملاً من الكروموسومات المطلوبة لإنتاج كائن حى جديد.

الحصول على المواد الغذائية للخلايا الحقيقية النواة

تحتاج خلايا حقيقية النواة إلى مواد غذائية عضوية organic nutrients لتؤدي وظائفها الحيوية، مثل الكربوهيدرات carbohydrates (مثل السكر والنشا)، والبروتينات proteins، والدهون fats (مثل الشحوم والزيوت)، والأحماض النووية nucleic acids (مثل DNA). تعتبر السكريات مهمة جداً، لأنها تمد الخلية بالطاقة التي تستخدمها لبناء بقية المواد الغذائية. تختلف خلايا حقيقية النواة في طريقة حصولها على المواد الغذائية، فبعضها يصنعها بنفسه، وبعضها يأخذها من مصادر خارجية.

التغذية الذاتية

الخلايا التي تصنع المواد الغذائية بنفسها تسمى تغذية ذاتية autotrophs، وهي تستخدم ضوء الشمس أو مصادر أخرى من الطاقة لتحويل المواد غير العضوية inorganic substances (مثل ثاني أكسيد الكربون والماء) إلى مواد عضوية. مثال على ذلك هي خلايا التركيب الضوئي photosynthetic، والتي تستخدم صبغة خضراء تسمى كلورفيل chlorophyll لامتصاص ضوء الشمس وتحوله إلى سكر. من أمثلة خلايا التركيب الضوئي هي خلايا النباتات والأعشاب البحرية seaweeds والطحالب المجهرية microalgae.

التغذية المختلطة

الخلايا التي تأخذ المواد الغذائية من مصادر خارجية تسمى تغذية مختلطة heterotrophs، وهي تستهلك مواد عضوية جاهزة من كائنات حية أخرى. مثال على ذلك هي خلايا حقيقية النواة وحيدة الخلية single-celled eukaryotes، وكل خلايا الفطريات fungi والحيوانات animals. تحتاج هذه الخلايا إلى هضم المواد الغذائية قبل امتصاصها، وذلك بإفراز إنزيمات هاضمة digestive enzymes تقسم المواد إلى جزئات أصغر يمكن امتصاصها. يختلف طریقة هضم وامتصاب المواد باختلاف نوع الخلیة،الى:

هضم خارج خلوى

بعض خلايا حقیقیة النوایة تقوم بھضم المادة غذائیة خارج خلیة extracellular digestion، وھى عملیة تفرز فيھا إنزیمات ھاضمة على سطح الغذاء، ثم تمتص المواد الغذائیة المھضومة عبر الغشاء الخلوي والغشاء البلازمي. مثال على ذلك هي خلايا الفطریات، التي تنمو على مواد عضویة متحللة، مثل أوراق الأشجار أو الأغصان، وتفرز إنزیمات تقسمھا إلى جزئیات صغیرة یمكن امتصابھا.

هضم داخل خلوى

بعض خلايا حقيقية النواية تقوم بهضم المادة غذائية داخل خلية intracellular digestion، وهي عملية تبتلع فيها الخلية جزءاً من الغذاء بواسطة طريقة تسمى ابتلاع خلوي endocytosis، ثم تهضمه باستخدام إنزيماتها الهاضمة في عضية تسمى حالصة lysosome. مثال على ذلك هي خلايا الأميبا amoeba، التي تمد جزءاً من الغشاء البلازمي لتحيط بجزء من الغذاء، وتسحبه إلى داخل الخلية في كيس يسمى فجوة غذائية food vacuole، حيث تهضمه باستخدام أنزيماتها الهاضمة. عند حصول جزئیات كبیرة من الفضلات، فإنھا تطرد من الخلیة بطریقة معاكسة للابتلاع الخلوي تسمى طرد خلوي exocytosis، وھى عملیة تحزم فيھا الفضلات في كیس یسمى حویصلة، وینقل إلى الغشاء البلازمي، الذي یندمج فيه، ثم تطرد الفضلات خلال ثقب في الغشاء المندمج.

هضم معقد

في الحیوانات المعقدة، فإن ھضم المادة غذائیة یحدث في جھاز ھضمي digestive system، وھو عبارة عن أنبوب متصل بعدة أعضاء متخصصة. یبدأ جھاز ھضمي بالفم، حیث یتناول فيه الحیوان طعامه ویقوم بالعض والبلع. یستخدم الفم أسنان teeth ولسان tongue وإنزیمات ھاضمة لتقطیع وترطیب وتحول المادة غذائیة إلى كتلة تسمى بول bolus. ینقل بول إلى المرئ esophagus، وھو أنبوب ینقل المادة غذائیة إلى المعدة stomach. المعدة ھى عضو كروى یدور فيه المادة غذائیة مع حامض قوى وإنزیمات ھاضمة لتحولھا إلى سائل نصف مھضوم،ينتقل إلى الأمعاء intestines، وھى أطول جزء في الجھاز الهضمي،ثم يتم اخراجه.