ما هو القفص؟

في عام 1665 ، بنى الإنجليزي روبرت هوك جهازًا نسميه المجهر. مثل أي شخص فضولي ، والعلماء يختلفون عن الإنسان البسيط من بين مزايا أخرى وهذه الصفة ، بدأ هوك بفحص كل ما وصل إليه من خلال المجهر.

بعد ذلك بعامين ، وجد فلين. لقد قام بقطع نحافة و ... اكتشاف آخر. ظهر الهيكل الداخلي للفلين الذي يشبه قرص العسل لنظرته. سمى هذه الخلايا الصغيرة "الخلايا"، والتي تعني في اللغة الروسية الخلايا ، والأعشاش ، وأقراص العسل ، والخلايا ، في كلمة واحدة ، شيء مسور ، معزول عن البقية. تم تبني هذا المصطلح من قبل العلم ، لأنه يعكس بشكل مدهش خصائص الجسيمات الأولية للكائنات الحية. ومع ذلك ، أصبح هذا واضحًا في وقت لاحق. في غضون ذلك ، يكتشف باحثون مختلفون خلايا في كائنات مختلفة. فكرة عالمية بنية المادة الحية في الهواء.

يؤكد عالم الأحياء بعد عالم الأحياء: يتكون الكائن الحي كذا وكذا من الخلايا. كمية الملاحظات آخذ في الازدياد. أكثر من ذلك بقليل ، يجب أن تتحول الكمية إلى جودة. ومع ذلك ، فإن هذا "القليل" استغرق ما يقرب من 100 عام. فقط في 1838-1839 قرر عالم النبات شلايدن وعالم التشريح شوان التعميم: "تتكون جميع الكائنات الحية من خلايا". ليقول "كل شىء"، استغرق العلم أكثر من قرن ، ولكن هذا هو الفرق بين مجموع الملاحظات والنظرية العلمية التي تعممها.

ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار النظرية الخلوية مخلوقة. ظلت النقطة الأساسية غير واضحة: من أين أتت الخلايا نفسها. لاحظ علماء الأحياء مرارًا وتكرارًا انقسامهم ووصفه. لكن لم يخطر ببال أحد أن هذه العملية هي ولادة خلايا جديدة. لاحظ أحد الباحثين المعاصرين بحق في هذا الصدد: "نادرًا ما يتم التعرف على الملاحظة إذا أجبرتنا على استخلاص استنتاجات غير معقولة ، والبيان القائل بأن كل خلية تنشأ نتيجة انقسام لأخرى ، كانت موجودة سابقًا ، تبدو غير معقولة تمامًا".

^{المخطط الحديث لهيكل الخلية ، بناءً على الملاحظات المجهرية الإلكترونية: 1 - النواة ؛ 2 - نواة. 3 - غلاف نووي ؛ 4 - السيتوبلازم. 5 - المريكزات. 6 - الشبكة الإندوبلازمية. 7 - الميتوكوندريا ؛ 8 - قذيفة الخلية.}

ومع ذلك ، في عام 1859 ، تمت صياغة افتراض "غير معقول" ، والذي وضع الأساس لبيولوجيا الخلية الجديدة: "كل خلية هي من خلية".

تم تكبير مجهر روبرت هوك 100 مرة. كان يكفي أن نرى القفص. بعد 300 عام ، في عام 1963 ، يوسع مجهر إلكتروني خلية 100 ألف مرة. هذا يكفي بالفعل للنظر فيها. الفرق ، كما يقول الفيزيائيون ، هو فقط ثلاث مرات من حيث الحجم. لكن وراءهم مسار معقد وصعب من علم الأحياء الوصفي إلى علم الأحياء الجزيئي ، من التعارف الأول بالخلية إلى دراسة مفصلة لهياكلها.

يوضح الشكل خلية كما تُرى من خلال مجهر إلكتروني حديث. يجب أن يكون القارئ صبورًا: الآن سيتبع "مخزونه".

سنبدأ بالصدفة. هي عادة قفص. تراقب القشرة بيقظة أن المواد غير الضرورية في الوقت الحالي لا تخترق الخلية ؛ على العكس من ذلك ، يمكن للمواد التي تحتاجها الخلية الاعتماد على أقصى قدر من المساعدة لها. تقع النواة في وسط الخلية تقريبًا. ما "يطفو" فيه هو السيتوبلازم ، وبعبارة أخرى ، محتويات الخلية. لسوء الحظ ، ليس هناك الكثير مما يمكننا إضافته إلى هذا بعيدًا عن التعريف الشامل. لا يمكننا حتى الإجابة على الأسئلة الأساسية بشكل لا لبس فيه. السيتوبلازم السائل أم صلب؟ كلاهما سائل وصلب. هل يتحرك أي شيء فيه أم أن كل شيء في مكانه؟ وهي تقف وتتحرك. هل هو شفاف أم معتم؟ نعم و لا. أي جزء من الخلية تشغله؟ من واحد بالمائة إلى تسعة وتسعين. كل شيء واضح ، أليس كذلك؟

ومع ذلك ، فإن الإجابات صحيحة. إنه فقط أن السيتوبلازم متغير بشكل غير عادي ، فهو يتفاعل مع أدنى تغيرات في البيئة. قم بوخز خلية واحدة من الأميبا بإبرة ، وسترى (بالطبع ، تحت المجهر) الكثير من التغييرات. ستتغير حركة السيتوبلازم وشفافيته ولزوجته ، وسيتغير شكل الخلية. باختصار ، تصرف بأي شكل من الأشكال على السيتوبلازم ، وسترى: بالتأكيد سيتفاعل بطريقة ما.

في السيتوبلازم ، حل كمية هائلة من مختلفة؟ مواد كيميائية. في ذلك ، ينهي الكثير منهم رحلتهم ، وغالبًا ما يبدأون على طاولتنا. نملح الحساء - يدخل ملح الطعام منه إلى القفص. نضع السكر في الشاي - ويصل أيضًا إلى السيتوبلازم ، ومع ذلك ، في طريقة تكسيره إلى نصفين إلى جلوكوز وفركتوز. نحن نأكل الفواكه والخضروات - الفيتامينات منها تهاجر إلى السيتوبلازم. أخيرًا ، تحتوي الخلية دائمًا على مجموعة كبيرة من البروتينات المختلفة. كل هذه المواد لا تقف مكتوفة الأيدي ، فهي تعمل من أجل الخلية ، وفيها تستمد قوتها ومستقبلها.

ومع ذلك ، فإن الشيء الأكثر إثارة للدهشة ليس أن هذه الجزيئات قد اجتمعت معًا في نفس المكان ، ولكنها ، وإن كانت لفترة قصيرة ، تتعايش مع بعضها البعض. في دورق الكيميائي ، العديد من هذه المركبات واللحظات لا يمكن أن تتماسك معًا - ستدخل على الفور في تفاعل. لكن الخلية سياسية حكيمة ، فهي بحاجة إلى الحفاظ على فردية كل جزيء لأغراضها الخاصة ، وتتخذ كل الاحتياطات.

لهذا الغرض ، فإنه يعزل بعضًا من أكثر الجزيئات عدوانية من ضحاياها المحتملين - ينشر الجزيئات في "زوايا" مختلفة من الخلية - أو في الحالات القصوى ، يضعف حماستها الكيميائية. من وجهة نظر الطبيعة ، يتم ذلك بطريقة بارعة وبسيطة (إذا حاول المرء تنفيذ نفس التقنية في مختبر كيميائي ، فربما لن يجرؤ أحد على تسميتها بالبساطة). ماذا سيفعل كل منا إذا احتاج لوضع قطة وكلب في نفس الغرفة؟ بالطبع ، كنت سأخرم الكلب. حسنًا ، أحيانًا تفعل الخلية الشيء نفسه - إنها "تضع" الإنزيمات - المواد التي تتحكم في جميع التفاعلات في الخلية ، و "تمنع" الجزيئات التي تغلق المواقع النشطة للأنزيمات.

لذلك ، فإن السيتوبلازم هو موقع عمل العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية ؛ في جوهرها ، هو ميدان نشاطها الحيوي.

لكن هذه الساحة ليست مساحة فارغة. المساحة المعيشية للخلية مقسمة بين أعضائها ، أو ، كما يقول علماء الأحياء ، العضيات ، مما يعني أصغر الأعضاء. لقد قسموا فيما بينهم ليس فقط أراضي السيتوبلازم ، بل قاموا أيضًا بتقسيم مجالات التأثير بوضوح.

أورغانيلا رقم 1 - الميتوكوندريا ، تبدو وكأنها بارجة عائمة. إذا تم تشريح الميتوكوندريا ، فإن بنيتها الداخلية تشبه شريطًا ساحليًا ضيقًا لشاطئ رملي ، تتراكم عليه الأمواج طيات غريبة. تتقاطع مثل هذه الطيات ذات السماكة المختلفة (في الميتوكوندريا تسمى التلال) مع المساحة الداخلية الكاملة للميتوكوندريا. الميتوكوندريا هي محطات توليد الطاقة في الخلية. إنها تتراكم الطاقة ، والتي بعد ذلك ، حسب الحاجة ، سيتم إنفاقها على احتياجات الجسم. يتم تنفيذ عمليات الدخل والنفقات هذه بواسطة "الطاقة الرئيسية" للخلية - حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك ، والمختصر باسم ATP. علاوة على ذلك ، من المثير للاهتمام أن كلا من البشر والبكتيريا يخزنون احتياطيات الطاقة في نفس الجزيء - في ATP. عندما تكون هناك حاجة للطاقة - لشخص ، على سبيل المثال ، للعمل العضلي ، للميموزا - للأوراق المتدحرجة ، لليراعات - للتوهج ، ولسعات اللادغة - لتكوين شحنة كهربائية - تأتي الطلبات إلى الميتوكوندريا ، والمرسلات مقتصد - تنفصل الإنزيمات الخاصة عن جزيء كبير من ATP قطعة واحدة أو قطعتين - مجموعة من الذرات تحتوي على الفوسفور. في لحظة الانقسام ، يتم إطلاق الطاقة.

تُظهر الصور المجهرية الإلكترونية للخلايا التي تم التقاطها قبل عدة سنوات بوضوح الشبكة الممتدة من النواة إلى الغشاء - مجموعة كاملة من الأنابيب ، السوط ، الأغشية ، الأنابيب. حتى قبل 30 عامًا ، عندما كان التعرف على الخلية ممكنًا فقط من خلال وساطة مجهر ضوئي ، لم يرَ أحد الشبكة حقًا.ومع ذلك ، فقد شعر العلماء أن هناك "شيئًا ما" هنا ، وقاموا بإصرار برسم بعض الخلايا في الخلية. رأى المجهر الإلكتروني ما توقعه العلماء: لقد تبين حقًا أنه شبكة ، وأطلق عليها اسم الإندوبلازم ، أي داخل البلازما.

تحيط هذه الشبكة بإحكام بالنواة والميتوكوندريا والعضيات التي لا تزال غير مألوفة لنا - الريبوسومات. الريبوسومات هي مصانع خلايا بروتينية. يتم تزويد جميع الكائنات الحية بمنتجاتها. نظرًا للأهمية الاستراتيجية لهذه المرافق ، فقد حرصت الطبيعة على أن يتم العمل هناك بسلاسة. إن إنتاجية مصنع البروتين هائلة: ففي كل ساعة من العمل ، يصنع كل ريبوسوم بروتينًا أكثر مما يزن نفسه.

ولكن ، مثل كل الأعمال التجارية ، تعمل الريبوسومات تحت قيادة صارمة لا ترحم. تأتي الأوامر من النواة ، من المتحكم الرئيسي في تخليق البروتين - الكروموسوم.

توجد الكروموسومات في نوى جميع الكائنات الحية: البكتيريا والنباتات والحيوانات. تبدو الكروموسومات البشرية مختلفة عن العثة ، على سبيل المثال ، لكنها في كل مكان تخدم نفس الخدمة: فهي تتحكم في تخليق البروتين. في الكروموسومات توجد جزيئات الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين - الحمض النووي. في هذه الكتب ، كما هو الحال في كتاب الطبخ ، يتم تسجيل وصفات لإعداد مجموعة كبيرة ومتنوعة من البروتينات ، والتي تُستخدم لاحتياجات الخلية نفسها و "للتصدير". يعتمد الأداء الطبيعي للجسم على الخصوصية الصارمة لعشرات الآلاف من البروتينات. للحفاظ على وجهك في هذا الاضطراب ، عليك أن تتذكر هيكلك جيدًا. السناجب نفسها لا تذكره. تقوم الخلية بذلك بمساعدة الحمض النووي. يخزن أحد جزيئاته بنية عشرات البروتينات. يُطلق كل كروموسوم كمية محددة بدقة من الحمض النووي لكائن حي معين. يتم تعبئة الحمض النووي في الكروموسوم بإحكام شديد: يُقاس طول الكروموسوم بأجزاء من المليمتر ، ويبلغ طول جزيئات الحمض النووي الموجودة فيه بالأمتار.

الآن ، عندما نفكر في خلية نائمة وغير منقسمة ، فإن الكروموسومات تكون مرئية بشكل سيء للغاية: فهي تعمل ، ولهذا يجب عليها زيادة سطحها إلى الحد الأقصى - فهي تتمدد وبالتالي تضيق.

ومع ذلك ، هذه المرة لا تدوم طويلاً (بالنسبة لنا) - فقط 10-20 ساعة. بعد فترة من العمل المكثف ، تبدأ الخلية في الاستعداد للانقسام ؛ تستعد الكروموسومات أيضًا لذلك: فهي تلتوي وتكثف وتصطف كلها في مستوى واحد - في هذه اللحظة يسهل رؤيتها. بحلول الوقت الذي يأتي فيه القارئ إلى وصف الانقسام الخلوي ، ستكون الكروموسومات مرئية بوضوح ، وسنستفيد من ذلك ، وسوف نخبر عنها بمزيد من التفصيل.

هذا هو المكان الذي يجب أن تنتهي فيه رحلتنا إلى الداخل الخلوي. لكن هذا لا يعني على الإطلاق أننا استنفدنا الخلية. بقي الكثير من تفاصيله خارج أنظارنا. لكننا اخترنا الشيء الرئيسي ، وهو الشيء الذي بدونه سيكون من الصعب مواصلة الطريق إلى هدفنا النهائي. وبالانتقال إليها خطوة أخرى ، علينا أن نأخذ من هذا الفصل فكرة واضحة عن الهياكل الثلاثة للخلية - محطة الطاقة ومصنع البروتين والكروموسوم. إذا حصل عليها القارئ ، فقد حصل على تصريح إلى الفصل التالي.

Azernikov V.Z. - الكود الذي تم حله

منشورات مماثلة

ولادة علم الأحياء الجزيئي

ماذا يحدث عند التمليح

الحياة المعقدة لخلية بسيطة