درس الخلية وأجزاؤها

( تركيب الخلية )

   الأهداف المرجوة من هذا الدرس:
- أن يفهم الطلاّب أنّ الخلية تشكّل وحدة مبنى وأداء وظيفي أساسية . 

- أن يقارن بين الخلايا من حيث الشكل والحجم.
- أن يصف أجزاء الخلية وعضياتها وتركيب كل منها ووظيفته.
- أن يقارن بين الخلية الحيوانية والنباتية.

- أن يفهم الطلاّب أنّ الخلية تشكّل وحدة مبنى وأداء وظيفي أساسية تتمّ فيها عمليات أساسية مشتركة لجميع المخلوقات الحيّة.

-أن يتعرّف الطلاّب على أهمّية وتنظّم الخلية الحيّة وأدائها الوظيفي وعضيّاتها(أن يربط الطلاّب بين مبنى الخلايا المختلفة وأدائها الوظيفي.)



- أن يكتسب الطلاّب مهارات العمل في المختبر، وجمع المعلومات وتنظيمها، وتحليل النتائج واستنتاج استنتاجات، وعرض المعلومات بصورة بصرية، وأن يناقشوا ويصوغوا حجاجًا علميًا.
- أن يقارن الطلاّب بين خلايا الحيوانات وخلايا النباتات (من ناحية المبنى والأداء الوظيفي).

المحتوى: 

ساعد التطور التقني الحديث في صناعة الميكروسكوبات (المجاهر) الإلكترونية على الكشف عن الكثير من مكونات الخلية الحية، والتي كانت إلى وقت قريب عالماً شبه مجهول. بل إن الأمر لم يقتصر على معرفة الأجزاء العامة للخلية، بل وصل إلى حد التعرف على طبيعة الأجزاء الدقيقة في كل جزء من أجزائها. بالإضافة إلى ذلك فقد تم تزويد هذه الميكروسكوبات بأجهزة الكمبيوتر التي يمكنها تسجيل أجزاء الخلية والاحتفاظ بها، وكذلك رصد ما يحدث داخل الخلية من حركة الجزيئات وتفاعلاتها الكيميائية.

  وتعتبر الخلية ببساطة تجمعاً لمجموعة من الجزيئات التي يحيط بها غشاء محدد. وتتكون الخلية بصفة عامة جزأين: الأول غشاء أو جدار الخلية، والثاني مادة البروتوبلازم protoplasm التي يحيط بها الغشاء، وتتميز إلى جزأين: سائل هلامي يُطلق عليه السيتوبلازم cytoplasm ، ونواة الخلية. وفيما يلي تناول هذه الأجزاء.

اولا: غشاء الخلية:

         

  يُعد غشاء الخلية cell membrane بمثابة الجدار الواقي الذي يحمي الخلية، ويحافظ على محتوياتها، وينظم العلاقة بينها وبين ما يحيط بها، وينظم ما يدخل إليها، وما يخرج منها. بالإضافة إلى أنه المسئول عن الشكل العام للخلية نظراً لأنه يحيط بالسائل الهلامي الذي يتشّكل تبعاً لطبيعة جدار الخلية، بالضبط كما يتشكل الماء في الإناء الذي يحتويه. وتمثل أغشية الخلايا الحدود التي تفصل بين بعضها البعض. وقد أطلق كارل نيجلي K. Nageli عام 1855 على هذه الأغشية اسم الغشاء البلازمي plasma membrane.

  ويتكون غشاء الخلية من بعض الجزيئات العضوية الدهنية التي تعرف بالفوسفوليبدات phospholipids حيث يشير المقطع (فوسفو) إلى الفوسفور، والمقطع (ليبيدات) إلى الدهون. بالإضافة إلى جزيئات البروتين. ويتكون جدار الخلية من المئات من هذه الجزيئات التي تتراص بجوار بعضها البعض بانتظام شديد، وبطريقة معقدة تشكل في النهاية ذلك الغشاء المحيط بالخلية. ويمكن أن نصور جزيء الفوسفوليبيد على نحو مبسط بجزأين: الأول يسمى رأس الجزيء وهو الذي يحتوي على الفوسفور، والثاني ذيل الجزيء ويتكون من الدهون. ويعد رأس الجزيء محباً للماء hydrophilic head أي ينجذب نحو الماء، بينما يعد ذيل أو هدب الجزيء كارهاً للماء hydrophobic أي يبتعد عن الماء

   ويتكون الغشاء من طبقتين من الفوسفوليبيدات توجدان في اتجاهين متضادين. ونظراً لأن الخلية كما سبق وقلنا تسبح في الماء داخل الجسم، فإن الجزيئات المكونة لجدارها تنتظم بطريقة معينة، حيث تنتظم الجزيئات في الطبقة العليا بحيث تتجه الرؤوسالفوسفورية إلى الخارج لتلامس الماء الموجود خارج الخلية، بينما تنتظم جزيئات الطبقة السفلي بحيث تتجه الرؤوس الفوسفوريةإلى الداخل لتلامس الماء الموجود بداخل الخلية. وعلى هذا النحو تصبح الذيول الدهنية (الكارهة للماء) لجزيئات كل من الطبقتين واقعة في وسط جدار الخلية، ومبتعدة عن الماء.

  وبالإضافة إلى جزيئات الفوسفوليبيدات المكونة لغشاء الخلية توجد جزيئات أخرى هامة هي جزيئات البروتين، التي تتخلل طبقةالفوسفوليبيدات، ولها العديد من الوظائف، إذ أنها تساعد على دعم وتقوية جدار الخلية، كما تعمل كمناطق فصل بين الأجزاء الدهنية في الغشاء، بالإضافة إلى أنها تعمل على حمل المواد التي سيتم نقلها من الخلية أو إليها، حيث تستقبل الهرمونات وتعمل كقنوات تساعد على عملية التبادل بين السيتوبلازم داخل الخلية من ناحية، والوسط المائي المحيط بالخلية من ناحية أخرى. كذلك تلعب هذه البروتينات دوراً هاماً في عمليات الدفاع داخل جسم الإنسان، لأنها تعمل على تمييز خلايا الجسم عن غيرها من الخلايا الدخيلة ممثلة في الميكروبات، وبالتالي فهي تساعد الأجسام المضادة antibodies التي يفرزها الجسم للدفاع عن نفسه، في التعرف على الخلايا الغريبة عنه لتهاجمها، وتترك خلايا الجسم.

  ويتميز غشاء الخلية بخاصية هامة هي خاصية شبه النفاذية semi permeability، فغشاء الخلية غشاء شبه نفاذ، أي يسمح لبعض المواد بالنفاذ من خلاله ولا يسمح للبعض الآخر بذلك. وهذه الخاصية تساعده على التحكم بصورة بالغة في نفاذ المواد الداخلة إلى الخلية أو الخارجة منها، وذلك وفقاً لاحتياجات الخلية. وتوجد على هذا الجدار بوابات gates ومستقبلات خاصة تعمل على تنظيم هذه العملية.

ثانيا- البروتوبلازم

  يعد البروتوبلازم المادة الأساسية للحياة، وكلمة البروتوبلازم كلمة ذات أصل لاتيني ذات مقطعين (بروتو) وتعني أولي أو أساسي، و(بلازم) وتعني المادة الحية، والكلمة في مجملها تعني المادة الحية الأولية. والبروتوبلازم مادة شبه سائلة تشبه في قوامها زلال البيض، ويشكل الماء أربعة أخماس وزنها، وتسبح فيها الكثير من الأجسام العضوية على هيئة حبيبات. كما يوجد فيها العديد من المواد العضوية كالكربوهيدرات، والدهون، والبروتينات، والأحماض النووية. بالإضافة إلى ذلك توجد الأملاح المعدنية كأملاح الحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم وغيرها. وكما سبق وذكرنا فإن البروتوبلازم ينقسم أو يتميز إلى السيتوبلازم، ونواة الخلية. وسنعرض فيما يلي لكل منهما.

أ- السيتوبلازم

  السيتوبلازم cytoplasmكلمة مكونة من مقطعين (سيتو) بمعنى له علاقة بالخلية، و(بلازم) أى المادة الحية، والكلمة في مجملها تعني المادة الحية الخاصة بالخلية. وهو سائل هلامي يوجد داخل الخلية، ويحيط به جدارها. ويشكل الماء 60-90% من وزنه. والسيتوبلازم سائل لزج يشبه في قوامه بياض البيض، تسبح فيه مئات من الجسيمات المختلفة الأشكال والوظائف والتركيب. ويتكون هذا السائل من الأحماض الأمينية amino acids (وهى الجزيئات المكونة للبروتينات) مع مزيج من المواد الكيميائية العالقة به أو الذائبة فيه. وتتم في هذا السائل عمليات التفاعل الكيميائي المستمر، والمسئول عن النشاط الحيوي في جسد الكائن الحي. ويحتوي السيتوبلازم على مجموعة هامة من المكونات تشمل: الشبكة الإندوبلازمية، والريبوسومات، والميتوكوندريا، وجهاز جولجي، والليسومات،  والجسم المركزي أو ما يعرف بالسنتروسوم. وفيما يلي تركيب ووظيفة كل من هذه المكونات:-

1- الشبكة الإندوبلازمية

    أكتشف بورتر Porter الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic Reticulum عام 1945. وتشير الكلمة الأولى منها(Endoplasmic) إلى وجود شيء بداخل السيتوبلازم، بينما تعني الكلمة الثانية (Reticulum) الشبكة. والكلمة في مجملها تعني الشبكة الموجودة داخل السيتوبلازم. وتعد هذه الشبكة محطة الريبوسومات المسئولة عن تكوين البروتينات.

  وتتكون الشبكة الإندوبلازمية من مجموعة من التجاويف الدقيقة جداً، والتي تتخذ شكل الأنابيب الوعائية التي تحيط بها أغشية رقيقة، وتتشابك هذه الأنابيب لتكون داخل الخلية شبكة متصلة. ويمكن القول بأن هناك نوعين على الأقل من الشبكات الإندوبلازمية: الأول النوع الخشن، وفيه نجد على السطح الخارجي للشبكة مجموعة من الحبيبات الدقيقة هي الريبوسومات، وهو ما يعطيها السطح الخشن، والنوع الثاني النوع الأملس الذي يفتقر إلى هذه الريبوسومات، فيكون سطحها أملساً. وتلعب هذه الشبكة دوراً رئيسياً في توصيل الغشاء الخارجي للسيتوبلازم، بالغشاء الداخلي لنواة الخلية، كما أنها تمتد فيما بين الخلايا لتصل إلى أغشية الخلايا المجاورة، مما يساعد على ترابط الشبكة الإندوبلازمية للخلايا المختلفة. وتمثل الشبكة الإندوبلازمية دعامة داخليةلسيتوبلازم الخلية، وكأنها هيكل يقوي من شكل الخلية. 

ويمكن أن نوجز وظائف هذه الشبكة في أنها تعمل على توصيل المواد الغذائية داخل أجزاء سيتوبلازم الخلية الواحدة، أو تعمل على نقل هذه المواد من نواة الخلية إلى السيتوبلازم، أو نقلها من خلية إلى أخرى. كما تعمل على نقل المواد من خارج الخلية إلى داخلها. بالإضافة إلى ذلك يقوم النوع الخشن منها (المحتوى على الريبوسومات) بدور هام في تكوين وتخليق البروتين، بينما يقوم النوع الأملس منها (المفتقر إلى الريبوسومات) بتخليق وتكوين الدهون والجليكوجين، ولذلك يكثر هذا النوع في الأماكن المسئولة عن تخليق هذه المكونات كالخلايا الدهنية، وخلايا الكبد.

2- الريبوسومات

    

  الريبوسومات Ribosome عبارة عن حبيبات دقيقة جداً توجد بكثرة على السطح الخارجي للشبكة الإندوبلازمية الخشنة، كما أنها توجد متجمعة بين أجزاء هذه الشبكة في السيتوبلازم. وتتكون هذه الحبيبات من الحمض النووي المعروف باسم حمضالريبونيوكلييك Ribo Nucleic Acid، والمعروف اختصارا بالـ (R.N.A) أو الرنا. وتعتبر  الريبوسومات المصانع الرئيسية المسئولة عن تخليق البروتين، حيث تحتوي على مجموعة من الإنزيمات التي تعمل على ربط الأحماض الأمينية.

3- الميتوكوندريا

  وُصفت الميتوكوندريا Mitochondria على يد العالم فليمنج Flemming، ولكن كان أول من سماها بهذا الاسم العالم بيندا Bendaعام 1897 . وتتكون الكلمة من مقطعين (ميتو) وتعنى الخيط، و(كوندريا) وتعنى الحية. وتعتبر الميتوكوندريا المصانع الرئيسية المولدة للطاقة في الخلية. وهى عبارة عن جسيمات صغيرة مستطيلة أو عصوية الشكل تسبح في السيتوبلازم، وتوجد داخل الخلايا بأعداد متوسطة، وإن كانت بعض أجزاء الجسم كخلايا الكبد تحتوي على أعداد هائلة منها تصل إلى الآلاف، بل وقد يصل حجمها إلى 20% من وزن الخلية. وتحتوي الميتوكوندريا على إنزيمات التنفس أو الإنزيمات اللازمة لعملية الأكسدة، كما تحتوي على أماكن تخزين الطاقة.  وتتركب الميتوكوندريا من جزأين رئيسيين: الغلاف أو الجدار، والحشوة أو الجزء الداخلي أو الجسم.

  أما عن الجدار فهو يتكون من طبقتين أو غشاءين رقيقين يفصل بينهما فراغ صغير. ويعطي الغلاف الخارجي الشكل الخاصبالميتوكوندريا، بينما ينثني الغشاء أو الغلاف الداخلي فيعطي شكلاً متعرجاً  داخل جسم الميتوكوندريا، وهذه التعرجات تساعد على زيادة مساحة السطح الداخلي الذي تتم فيه عمليات الأكسدة.

  أما الحشوة أو الجسم الداخلي للميتوكوندريا فهو عبارة عن مادة عالية اللزوجة، تحتوي على بروتينات ودهون، وحبيبات الحمض النووي ديوكسى ريبونيوكلييك Deoxy ribo Nucleic Acid والمعروف اختصارا بالـدنا أو الـ (D.N.A). وفي هذا الجزء تتم عمليات أكسدة المواد الغذائية، وتحتاج عمليات الأكسدة هذه إلى مصدر مستمر من مصادر الطاقة، لدفع عمليات التفاعل (الأكسدة) إلى نهايتها. وتنتج من هذه العمليات أيضا كميات هائلة من الطاقة، يتم تخزينها لحين الاستفادة منها مرة أخرى في عمليات التفاعل. ويتم تخزين هذه الطاقة على هيئة مركبات تسمى مركبات أدينوزين ثلاثي الفوسفات Adenosine Tri Phosphate والتي تعرف اختصارا باسم (A.T.P). وهذا المركب يتحول إلى مركب الأدينوزين ثنائي الفوسفات Adenosine Di Phosphate أو (A.D.P)حيث ينتج من هذا التحول انطلاق الطاقة، ثم يتحد الـ (A.D.P) بمجموعة فوسفات أخرى ليكوّن الـ (A.T.P) وهكذا، لتخرج الطاقة التي تستخدمها الخلية والكائن الحى بوجه عام في وظائفها المختلفة.

  وتستطيع الخلية أن تعيد استخدام الطاقة المختزنة على عدة أشكال، فهي تستطيع تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حركية تستخدمها العضلات، وقد تحولها إلى طاقة كهربية تستخدمها الأعصاب في نقل إشاراتها.

  ويُعد سكر الجلوكوز Glucose هو المصدر الأساسي للطاقة بالنسبة للجسم، ويتحول الجلوكوز مع عمليات الأكسدة إلى ثاني أكسيد الكربون والماء، وينتج عن إحراق أو أكسدة مقدار قدره 180 جراماً من الجلوكوز طاقة عالية جدا تبلغ 690000 سعراً حرارياً. وعادة ما تتم عملية الأكسدة على مراحل حتى تستطيع الخلية أن تستخدم الطاقة الناتجة عن كل خطوة من خطوات التفاعل. ويتم تخزين هذه الطاقة الناتجة على هيئة جزيئات الـ A.T.P التي تُعد بمثابة البطارية التي تحتفظ بالطاقة، وتعطي هذه الطاقة لمن يريد استخدامها من أعضاء الجسم عند الطلب. ويمكن أن نلخص عملية استخلاص الطاقة وانتقالها في الخلية الحية على النحو التالي:-

  يتأكسد سكر الجلوكوز الناتج عن تحلل المواد الغذائية، على عدة مراحل في التفاعلات الكيميائية، وفي كل خطوة من التفاعل ينتج مقدار من الطاقة، يتم استغلاله في تكوين جزيئات عالية الطاقة هي جزيئات الـ A.T.P التي تنتقل داخل الخلية من مكان لآخر لتعطي الطاقة اللازمة لمن يطلبها. وعندما  تُعطي جزيئات الـ A.T.P بعض طاقتها تتحول إلى جزيئات الـ A.D.P وهي جزيئات ذات مستوى  أقل في الطاقة. . ثم يتم إعادة شحن جزيء الـ A.D.P بمجموعة فوسفات ليتحول إلى جزيء A.T.P  مرة أخرى محتفظاً بالطاقة.

  ويكفي القول بأن عملية أكسدة جزيء واحد من الجلوكوز تعطي قدراً من الطاقة يكفي لتحويل 38 جزيئا من A.D.P  إلى 38 جزيئاً من الـ A.T.P ، وأن عملية إعادة جزيء واحد من الـ A.D.P إلى جزيء من الـ A.T.P يحتاج إلى قدر من الطاقة يصل إلى حوالي 12000 سعراً حرارياً، أي أن تحول 38 جزيئاً يحتاج حوالي 456000 سعراً حرارياً، أن يستهلك نحو 66% من الطاقة الناتجة من أكسدة جزيء الجلوكوز (690000 سعراً).

 3- الليسوسومات والإنزيمات

   تعتبر الليسوسومات Lysosomes الأجسام المسئولة عن عمليات الهدم في الخلية، إذ أنها كما يشير الاسم تعتبر الأجسام المحللة، فهي تحتوى على مجموعة كبيرة من الإنزيمات التي تعمل على تحلل الأجسام الكبيرة إلى وحدات صغيرة يمكن استخدامها بعد ذلك في تكوين مركبات جديدة، أو تمهيداً لعملية أكسدتها والحصول على الطاقة منها. وتتكون الليسوسومات من غشاء دقيق يحتوي داخله على عدد كبير من الأجسام الدقيقة التي تحتوي على إنزيمات التحلل المائي hydrolysis  وتسمى هذه الإنزيمات (هيدروليز)hydrolase. وتقوم الإنزيمات الموجودة في الليسوسومات بعمليات تحلل البروتينات، أو تحلل الأحماض النووية، أو تحلل الدهون وغير ذلك. ويعمل الإنزيم الخاص بتحلل البروتينات التي نحصل عليها في الطعام مثلاً على تحللها إلى مكونات صغيرة هي الأحماض الأمينية التي يعاد استخدامها في تصنيع البروتين مرة أخرى، ليستفيد منه الجسم، وهكذا الأمر بالنسبة لبقية المكونات الغذائية، ولذلك تسمى إنزيمات هاضمة.

   وجدير بالذكر أن الإنزيمات تتكون في سيتوبلازم الخلية، وتنتقل بعد ذلك إلى داخل الليسوسوم حيث يتم الاحتفاظ بها لحين عملها في عمليات التمثيل الغذائي. ويقوم غشاء الليسوسوم بعملية في غاية الأهمية تحافظ على ثبات وحياة الخلية، فهو يمنع خروج الإنزيمات من داخل الليسوسوم إلى السيتوبلازم، بينما يسمح بدخول الإنزيمات إلى داخل الليسوسوم لزيادة تركيزها. وتعد هذه العملية على درجة عالية من الأهمية، لأن خروج الإنزيمات إلى السيتوبلازم يؤدي إلى تفاعلها مع المكونات المختلفة للخلية، مما يعني حدوث خلل في عملياتها الحيوية، وقد يصل الأمر إلى تحلل هذه المكونات مما يتسبب في موت الخلية.

  وتعتبر الإنزيمات بوجه عام أحد المكونات الهامة داخل الخلية نظراً لأنها المسئولة عن عمليات الهدم والبناء، حيث تستخدم كعوامل مساعدة في التفاعلات الكيميائية التي تتم داخل الخلية، وهي لا تدخل في عملية التفاعل، وإنما تساعد على دفع وتنشيط التفاعل إلى نهايته، ولذلك فهي تبقى دون تغيير ودون أن تفقد شيئا من تركيبها. ونظراً لأن هناك العديد من التفاعلات الكيميائية التي تتم داخل الخلية فلنا أن نتصور عدد الإنزيمات الموجودة بالخلية. وقد تم التوصل إلى ما يقرب من 60 نوعاً من الإنزيمات، التي هي عبارة عن جزيئات من البروتين محددة التركيب، بما يتفق ووظيفة التفاعل الذي تنشطه. ولذلك فالإنزيمات على درجة عالية من التخصص، فالإنزيم الخاص بتفاعل ما لا يمكن أن يقوم بتنشيط تفاعل آخر، كما أنه لا يتدخل في عمل إنزيم آخر.

   وبالنسبة للإنزيمات الهاضمة التي سبقت الإشارة إليها فهي المسئولة عن عمليات تحويل البروتينات إلى أحماض أمينية كي يستخدمها الجسم بعد ذلك في تصنيع أنواع أخرى من البروتينات التي يحتاج إليها في بناء نفسه. ومن أمثلة هذه الإنزيمات إنزيمالتريبسين Trypsine ، وإنزيم الكيموتريبسين Chemotrypsine. وعلى الرغم من أن هذه الإنزيمات مسئولة عن تحليل البروتينات، وهي مكونة من بروتينات أيضاً إلا أنها لا تقوم بتحليل نفسها، وإنما تهاجم جزيئات البروتين الأخرى وتحللها.  وهناكمجموعة من الإنزيمات التي تقوم بدور الحارس في الخلية لتنظفها من الدخلاء، أو من المواد غير المرغوب فيها مثل الأجزاء الخلوية التالفة، وبعض النواتج الضارة الناتجة من عمليات التفاعل. كما يوجد نوع خاص يسمى باللايسوزايم Lysozyme، أو الإنزيم المحلل. ويرجع الفضل في اكتشافه إلى العالم البريطاني ألكسندر فليمنج (1881-1955) الذي اكتشف البنسلين. وهذا الإنزيم له قدرة عالية على إذابة وتحليل خلايا بعض البكتيريا. فهو يتحسس جدارها ويقوم بتحليل جزء منه، وكأنه يقضم جزءاً من الخلية ويثقبه، فإذا بمحتويات خلية البكتيريا تندفع إلى السوائل المحيطة بها وتموت.

4- جهاز جولجي

  تم في عام 1898 اكتشاف مجموعة من الأجسام الصغيرة الموجودة بالقرب من نواة الخلية سُميت بأجسام جولجي نسبة إلى مكتشفها العالم الإيطالي كاميللو جولجي C.Golgi. وسميت بعد ذلك بجهاز جولجي Golgi apparatus. وتتكون هذه الأجهزة من أغشية وأكياس وتأخذ شكل الأوعية الملساء أو الحويصلات الصغيرة. وتشبه هذه الأوعية الشبكة الإندوبلازمية، بل وتكون علىإتصال بها.

  وتعمل هذه الأجسام والأوعية كمكان تتجمع فيه المواد البروتينية التي تكونها الريبوسومات، ثم تنتقل بعد ذلك إلى الشبكة الإندوبلازمية. كما تختزن فيها المواد الدهنية والإنزيمات. وتقوم أوعية جهاز جولجي بنقل المواد التي تفرزها إلى جميع أجزاء الخلية مثلها مثل الشبكة الإندوبلازمية. كما تتحرك الأجسام أو الحويصلات الخاصة بهذا الجهاز داخل سيتوبلازم الخلية، لتمد أجزاءها بما تحمله من مواد.

5- السنتروسوم

   يوجد بالخلية جسم مركزي يعرف بإسم السنتروسوم centrosome وذلك على مقربة من نواة الخلية. ويتكون هذا الجسم من جزأين يطلق على كل منهما السنتريول centriol، وهما أساس نشاط السنتروسوم الأساسي، وهو نشاط هام في عملية انقسام الخلية، حيث يتجه كل سنتريول - عندما تبدأ الخلية في الانقسام - إلى أحد قطبي الخلية، ثم تمتد منها ألياف دقيقة من البروتين تتجه نحو منتصف الخلية، مكونة ما يعرف باسم خيوط المغزل.

6- مكونات أخرى في السيتوبلازم

  يحتوي سيتوبلازم الخلية على مجموعة من المواد الكيميائية الأخرى كالدهون، والهرمونات، والكربوهيدرات، والفيتامينات، والأملاح المعدنية. أما بالنسبة لقطرات الدهون فهي منتشرة في الخلية، وتعد مصدراً هاماً من مصادر الطاقة، حيث يتم أكسدتها فينتج عن ذلك قدر كبير من الطاقة أكبر بكثير من أكسدة الجلوكوز. وعادة ما تختزن الدهون في أنسجة بعض المناطق الخاصة في الجسم لإعادة استخدامها مرة أخرى في توليد الطاقة إذا لزم الأمر ذلك.

  كذلك تحتوى الخلية على الهرمونات  التي تلعب دوراً هاماً في العمليات الحيوية في الجسم. ومع ذلك فهي لا توجد في كل أجزاء الجسم، وإنما تفرزها مجموعة من الغدد التي يطلق عليها الغدد الصماء. ولكل هرمون دور معين، ووظيفة ثابتة، ومن أمثلة ذلك هرمون النمو، وهرمون الإنسولين، والهرمونات الجنسية، وهرمون الكورتيزون، وهرمون الغدة الدرقية، وهرمون الأدرينالين، وغير ذلك.

  أما بالنسبة للمواد الكربوهيدراتية التي تحتويها الخلية فأهمها مجموعة من المواد السكرية تشمل الجلوكوز  Glucose(سكرالعنب)، والفراكتوز Fractose (سكر الفاكهة)، والسكروز Sucrose (سكر القصب). كما يوجد نوع خاص يسمى بسكر الريبوزRibose الذي يدخل في تكوين الأحماض النووية. كما يوجد نوع خاص من النشا يسمى بالنشا الحيواني أو الجليكوجينGlycogene، تمييزاً له عن النشا النباتي. وتعد هذه المواد من المصادر الهامة للطاقة، فكما أوضحنا من قبل فإن جزيء واحد من الجلوكوز (180 جراما) يكفي عند أكسدته تأكسداً كاملاً أن يعطي 690000 سعراً حرارياً. كما يمكن عند الضرورة أن يقوم هرمون الأدرينالين (هرمون تفرزه الغدة الكظربة) بتحويل الجليكوجين المختزن في الكبد إلى سكر بالدم، تتم أكسدته للحصول على الطاقة اللازمة.

  وتحتوي الخلية على مجموعة من المواد الهامة في تنظيم عملياتها الحيوية وهي  الفيتامينات التي يؤدي النقص فيها إلى اختلال وظائف الجسم، بل والمرض أو الوفاة. وتشمل هذه الفيتامينات العديد من الأنواع نذكر منها ما يلي:-

1- فيتامين (أ):  وهو مكون هام لصحة وسلامة خلايا الجلد، وخلايا العين الخاصة باستقبال الضوء.

 2- فيتامين (ب) المركب  وهي مجموعة من الفيتامينات تشمل ب1، ب2، ب6، ب12، وهي هامة بالنسبة لسلامة الأنسجة العصبية بوجه عام.

 3- فيتامين (ج)  أو حمض الأسكوربيك الذي يلعب دوراً هاماً في تكوين الأنسجة الضامة في الجسم connective tissues ، وأنسجة العظام، والأسنان، وجدران الأوعية الدموية.

 4- فيتامين (د)  وهو يحافظ على توازن أيونات الكالسيوم والفوسفور في الجسم، وله علاقة وثيقة بتكوين العظام.

 5- فيتامين (ك) وهو المسئول عن توقف عمليات النزف، ويسبب تخثر (تجلط) الدم.

   وأخيراً تأتي الأملاح المعدنية  التي تسبح في سيتوبلازم الخلية على هيئة أيونات، وتشمل العديد من الأملاح من أهمها الكالسيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والماغنسيوم. ولكل من هذه الأيونات وظيفة معينة، فأيونات الكالسيوم ضرورية بالنسبة لعمل الإنزيمات وسرعة نشاطها، كما أنها هامة بالنسبة لتوصيل الإشارات العصبية. أما أيونات الصوديوم فتعمل على ضبط عمليةإنتشار المواد ونفاذها عبر جدار الخلية، وتساعد أيونات البوتاسيوم على تقلص العضلات، وضبط الإشارات العصبية.

ب- نواة الخلية

  لكل خلية نواة Nucleus كروية الشكل أو بيضاوية، تقع في منتصف الخلية تقريباً، ويحيط بها السيتوبلازم من كل جانب. وتُعد هذه النواة بمثابة المخ بالنسبة للكائن الحي، إذ أنها تُعد مركز النشاط الحيوي في الخلية، فهي على درجة كبيرة من الأهمية، لكونها المسئولة عن العديد من العمليات كانقسام الخلية وتكاثرها، وانتقال الصفات الوراثية من جيل إلى آخر، كما أنها تعد مركز الهيمنة والسيطرة الذي يعطى الأوامر لكل وظائف الخلية.

  وأثناء مرحلة التطور الجسمي من الجنين إلى الشخص البالغ، تعمل نواة الخلية على تحديد نوع البروتين المطلوب تكوينه لكل خلية، ونوع البروتين هذا هو الذي يحدد تركيب كل خلية، والوظيفة التي ستقوم بها. وتتم عمليات الضبط والسيطرة عن طريق تفاعل كيميائي يحدد نوع التفاعل الذي ستقوم به الخلية، وهذه التعليمات (مشفرة) coded ولها الشفرة الخاصة بها التي تتحدد وراثياً.

  وتتركب النواة من غشاء رقيق يسمى بالغشاء النووي nuclear membrane الذي يتكون من غشاءين متلاحمين معاً، ويوجد بينهما ثقوب صغيرة تتصل بالشبكة الإندوبلازمية، كما يوجد بداخله السائل النووي. ويوجد داخل هذا الغشاء كتلة متشابكة من الخيوط الدقيقة التي تعرف بالخيوط أو الشبكة الكروماتينية chromatin. وعندما تصبح الخلية على وشك التكاثر بانقسام نفسها إلى خليتين فإن الشبكة الكروماتينية تتكثف على هيئة مجموعة من الأجسام تسمى بالكروموسومات أو الصبغيات أو الأجسام الملونةchromosome. كما تعرف أيضاً بمادة الوراثة نظراً لأنها المسئولة عن هذه العملية. ويوجد في كل خلية من خلايا الجسم البشرى 23 زوجاً من هذه الكروموسومات. ويتركب كل كروموسوم من قضيبين مزدوجين ومتماثلين يُسمى كل منهما بالكروماتيدchromatide، يرتبطان معاً ويلتصقان في نقطة مركزية تسمى بالسنترومير centromere.

 ويوجد بداخل كل كروموسوم خيوط كيميائية طويلة ومجدولة من البروتينات والحمض النووي المعروف بالدنا (D.N.A). ويعتقد أن كل كروموسوم يدخل في تركيبه جزيء واحد من الـ (دنا) يمتد من أحد طرفيه إلى الطرف الآخر، ويلتف حول نفسه عدة مرات، ويرتبط بالعديد من البروتينات، مكوناً الكروماتين. ويوجد هذا المركب على شكل سلم حلزوني لولبي بلا نهاية، يُسمى بالحلزون المزدوج Double Helix، والذي يشكل ما يُعرف بالجينات أو المورثات Genes.

   ويتكون الحمض النووي (D.NA) من سلسلة طويلة تنتظم فيها جزيئات تسمى النيوكليوتيدات Nucleotides ، ويتركب كلنيوكليوتيد من مكونات ثلاثة هي:  سكر الريبوز، وجزيئات من الفوسفات ، وواحدة من القواعد النيتروجينية الأساسية الأربعة.وهذه القواعد هي: الأدينين Adenine، والجوانين Guanine، والثايمين Thymine، والسيتوزين Cytosine. ويُرمز لهذه القواعد بالحروف C, T, G, A على الترتيب. وهذه السلسلة تلتف حول نفسها لتترابط مجموعة السكر على كل ناحية بالمجموعة الأخرى على الجانب الآخر من السلسلة، وذلك بالتتابع لآلاف المرات. ويعني هذا  أنه يوجد بين كل جزأين من السكر مجموعتين  من القواعد الأساسية،  وذلك على طول سلسلة الحمض النووي، وتترتب بطرق متعددة، فقد يتلو بعضها البعض، وقد تتكرر الواحدة منها أكثر من مرة، وهكذا. ولنا أن نتصور الاحتمالات الناتجة من هذا الترتيب، وما يمكن أن ينشأ عنها من تركيبات يعد كل منها شفرة خاصة تبنى عليها الصفات الوراثية لكل حمض نووي، ومن ثم الصفات الوراثية المميزة للفرد. ويمكن تصور الأمر على نحو حروف الأبجدية التي يمكن أن نرتبها بطرق عديدة، ليعطينا كل ترتيب كلمة معينة، فهل يمكن أن نتصور ما قد ينشأ من كلمات إذا ما قمنا بذلك.

  وترتبط سلسلتا الحلزون المزدوج معاً عن طريق القواعد الأربعة التي ذكرناها آنفا. وعادة ما يقابل قاعدة الأدينين في إحدى السلسلتين قاعدة ثايمين في السلسلة المقابلة، كما يرتبط الجوانين في إحدى السلسلتين بالسيتوزين في السلسلة المقابلة. ومن ثم يصبح السلم الحلزوني يتركب من هيكل (سلسلتين) يمثل جزيئات السكر والفوسفات، بينما تمثل القواعد الأربعة درجات السلم. وعادة ما يتكون كل حلزون من عشر نيوكليوتيدات مجدولة، وإذا أمكن فك هذا الحلزون في كل كروموسوم ووضعت جزيئات السلم ممتدة معا فقد يصل طول هذا السلم إلى 2 متر.

  وفي كل جزيئات الـ (دنا) يكون عدد النيوكليوتيدات المحتوية على الأدينين مساوياً لعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الثايمين، وكذلك الأمر بالنسبة للنيوكليوتيدات التي تحتوي على الجوانين، فإنها تتساوى مع تلك المحتوية على السيتوزين.

اهمية دراسة الخلية واجزاؤها:

المعرفة المسبقة :

-اهتمام المعلم بالمعرفة المسبقة بالمجاهر ودورها في اكتشاف تركيب الخلايا .

-معرفة كيفية استخدام المجهر .

المفاهيم الخاطئة لدى الطلبة :

-نواة الخلية تراقب العمليات التي تحدث في الخلية بنفس الطريقة التي يراقب بها الدماغ العمليات التي تحدث في الجسم.

تعرّف المعلّم على مفاهيم خاطئة شائعة في موضوع الخلية، فحص المفاهيم الخاطئة لدى الطلاّب وإحداث مواجهة ذهنية ملائمة للطلاّب (بهدف تجنّب تبنّي التوجّهات الخاطئة).

الاساليب والاستراتيجيات المتبعة :

مراجعة الطلاب بقصة اكتشاف الخلية عن طريق اسلوب السرد القصصي  ودور المجاهر  في ذلك عرض فيديو يوضح اشكال الخلية ووظيفتها  وتكليف كل مجموعة بتسليم ورقة تبين موجز ما شاهدوه 

اجراء تجربة(العمل المخبري) بهدف مشاهدة خلايا نباتية من عمل الطالب ياتباع الخطوات الاتية :

الأدوات والمواد المستخدمة .مجهر مركب – شرائح وأغطية – أدوات تشريح صبغة اليود – بصلالأهداف :* يتوقع منك عزيزي المتدرب نتيجة قيامك بالنشاط المرافق بلوغ الأهداف التالية:·         1- أن تعد شريحة مجهرية للبصل بشكل سليم للفحص .
·         2-أن تكون قادراً على التعامل مع المجهر المركب بشكل سليم .
·         3-  أن تحدد أوجه الشبه والاختلاف بين الخلايا النباتية والحيوانية .
           خطوات العمل :            1- خذ بصلة واقطعها بالمشرط إلى 4 بعد إزالة قشرتها الخارجية .            2- امسك بأحد الأرباع ستجد أنه مكون من أجزاء من حلقات  قرصية على شكل طبقات .            3- خذ الطبقة الخارجية وامسكها بين يديك ثم أثنها للخارج (إلى الجهة المحدبة) .            4- استخدم ملقطاً نظيفاً لفرد هذه الطبقة الرقيقة على شريحة زجاجية نظيفة .            5- استخدم مشرطاً لقص قطعة مساحتها 1سم2 تقريباً واستبعد الأجزاء الباقية .            6- ضع قطرة ماء على الغشاء . لماذا ؟……………………………………            7- افحص هذا الغشاء الرقيق بالعين المجردة ثم بعدسة مكبرة . ماذا تشاهد ………………………           8- ضع الغطاء الزجاجي الرقيق على العينة بزاوية مقدارها30درجة مئوية ثم احن غطاء الشريحة فوق العينة           9- ضع قطرة من صبغة اليود على حافة الغطاء الزجاجي . لماذا ؟…………………………….          10- ضع على حافة الغطاء الأخر نشاف أو منديلاً ورقياً . ماذا تلاحظ ؟…………………….          11- ضع الشريحة تحت المجهر المركب وفحصها ولاحظ                                                                  : شكل الخلايا ……………………..                                                                  : موقع النواة ………………………                                                                  : الجدار الخلوي …………………..                                                                  : الفجوة العصارية ……………….   

شكل الخلايا تحت المجهر :

عمل نماذج لاشكال خلايا بواسطة معجون الاطفال لتمثيل خلية دم حمراء لتوضيح ملاءمة شكلها لوظيفتها

تنفيذ نشاط عملي لتوضيح انفاذية الغشاء الخلوي في الخلية 

اسم النشاط ا لنفاذية الاختيارية للغشاء البلازمي الهدف : دراسة دور غشاء الخلية في عملية النقل الخلوي الادوات المطلوبة : بيضة نيئة ,كوب زجاجي ,خل ابيض طريقة العمل : 1- حددي ملاحظاتك عن مظهر البيضة مع تحديد محيطها 2- ضع البيضة في الكوب الزجاجي واغمريها بالخل الابيض .غطي الكوب الزجاجي وسجلي ملاحظاتك .3- بعد مرور 72 ساعة , سجلي الملاحظات حول مظهر البيضة , اخرجي البيضة من الكوب وحددي محيطها .

مشاهدة شرائح خلايا متنوعة تحت المجهر مثل الاميبا ,اليوجلينا, خلايا الدم الحمراء ومن ثم تكليفهم برسمها على الدفتر

اسلوب التمثيل (وذلك بشرح المادة عن طريق تشبيه الخلية بقطعة البيتزا التي يتم صنعها داخل المنزل الامر الذي يسهل تخيل الطلاب للمادة)

 طريقة اللعب (تقسيمالطلاب في مجموعات واعطاء كل مجموعة مجسم) .هذه اللعبة تبين موقع العضيات في الخلية - عند الكبس عليها تعطينا اسمها وبعض التفاصيل المهمة عنها كما في الشكل الاتي :

فيديو يشرح بالتفصيل كل عضية وما يحدث بداخلها (رحلة الى الخلية )

من أساليب التقويم :
الإختبارات / أوراق العمل ......
مثال على أسئلة تقويمية:


س1) الأجزاء المشتركة لكل الخلايا في العالم , حقيقية النواة وغير حقيقية النواة هي: غشاء اختياري, سيتوبلازم, مادة وراثية وريبوزومات. وهذه الأجزاء مرتبطة بحدوث عمليات حياتية أساسية. 

اربطوا بواسطة مد خطوط بين كل واحدة من العمليات الحياتية الاساسية وبين الجزء أو الأجزاء ذات الصلة في الخلية.

   

عمليات حياتية أساسية:                                                    الجزء الخلوي:

إيجاد بيئة داخلية في الخلية مختلفة عن البيئة ا                           غشاء اختياري: للغشاء نفاذية اختيارية أي قسم من                                                                                                  المواد تمر من خلاله.

استيعاب وإطلاق مواد

الحركة داخل الخلية وأحياناً كل                                           سيتوبلازم: السيتوبلازم هو بيئة مائية لزجة

حدوث أيض                                                                مادة وراثية (DNA): في الخلايا غير حقيقية النواة موجودة في السيتوبلا                                                                     بينما نجدها في الخلايا حقيقية النواة في النواة منتظمة داخل                                                                                            الكروموسومات.

التكاثر ونقل الصفات الوراثية                                           ريبوزومات: تتكون البروتينات في الريبوزومات حسب المعلومات                                                                                 الوراثية الموجودة في الDNA. بعض البروتينات تعمل                                                                                             كإنزيمات. الانزيمات تنشط كافة تفاعلات الأيض التي تحدث في الخلية.

س2) بالاعتماد على المعلومات اعلاه اجب عن الاسئلة التالية

ا-    لماذا لا تنتقل بروتينات الخلية مثل الانزيمات أو المادة الوراثية (DNA) من الخلية عن طريق الغشاء؟

ب.  أيونات البوتاسيوم (2K+) لا تذوب في الدهن لكنها ضرورية لخلية بتراكيز مرتفعة, كيف تنفذ الى الخلية؟

ج.  تظهر في الجسم صفات جنسية ثانوية في سن المراهقة, وذلك في أعقاب استجابة الخلايا في أعضاء مختلفة للهورمونات الجنسية. لماذا استجابت هذه الخلايا للهورمونات ولم تستجب خلايا أخرى؟

س3) أي أجزاء الخلية التالية مشترك لكل خلايا الكائنات الحية؟

أ. ميتوكوندريا

ب. نواة

ج. غشاء الخلية

د. جدار

س4) يضر السم القاتل سيانيد بالتفاعلات التي تحدث في الميتوكوندريا لذا يؤدي وبشكل مباشر الى:

  أ. انخفاض انتاج الطاقة في الخلية

  ب. انخفاض انتقال مواد داخل الخلية

  ج. تشويش انقسام الخلية

  د. وقف انتاج بروتينات في الخلية 

س5)   عينوا الجمل الصحيحة والجمل غير الصحيحة من الجمل التالية. صححوا الجمل غير الصحيحة.

أ.  يتكوَّن الجلوكوز نتيجة استعمال طاقة الضوء في عملية التنفس الخلوي بالميتوكوندريا ________

ب.  في الخلايا غير حقيقية النواة يوجد غشاء خلوي اختياري ___________

ج.  يوجد سيتوبلازم في الخلايا حقيقية النواة فقط _________

د.  عند الجراثيم, تحدث عملية التنفس الخلوي في السيتوبلازم ________

هـ.  في الليسوسوم تحدث عملية بناء البروتينات _________

و.  تُبنى البروتينات في الخلية حسب المعلومات الموجودة في المادة الوراثية ___________

س6) امامكم مخطط لخلية حيوانية اكتبوا اسماء الاجزاء المشار اليها: