تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

شارح الدرس: الخلايا المتخصصة الأحياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نتعرف على الخلايا المتخصِّصة المختلفة، ونَصِف أوجُه تكيُّفها، ونوضِّح العلاقة بين هذه الأوجه ووظائف الخلايا.

عندما نتخيل خلية ما، سنتخيل على الأرجح شيئًا يشبه الشكل 1. هذه الصورة الشائعة هي ما نسميه خلية «عامة». وهذا يعني أنها تمثل بشكل عام التركيب الشائع للخلية النموذجية. لكن الخلايا الفعلية الموجودة في أجسامنا «متخصصة». وهذا يعني أن لها أوجه تكيف تسمح لها بأداء وظيفتها المحددة.

مصطلح رئيسي: التركيب

التركيب هو شكل وترتيب العناصر ذات الصلة في جسم ما أو مُكوِّن حيوي.

مصطلح رئيسي: الوظيفة

الوظيفة هي مهمة الجسم أو المُكوِّن الحيوي، أو ما يفعله.

أحد المفاهيم الأساسية في علم الأحياء هو أن التركيب دائمًا ما يرتبط بالوظيفة ارتباطًا مباشرًا. حيث يمثل تركيب جسم ما شكلَه وأجزاءه. وتشير الوظيفة إلى ما يفعله الشيء أو مهمته. عندما نقول إن الخلية متخصصة، فإننا نعني أن لها تركيبًا محددًا يسمح لها بأداء وظيفة محددة.

مصطلح رئيسي: متخصص

يكون الجسم أو المُكوِّن الحيوي متخصصًا عندما يكون له تراكيب محددة تسمح له بالتكيف مع وظيفته المحددة.

لنلقِ نظرة على بعض الأمثلة على أنواع الخلايا البشرية التي تتضمن البويضة، والحيوان المنوي، والخلايا العضلية، وخلايا الدم الحمراء، والخلايا العصبية، والخلايا المهدبة، ونتناول كيفية تكيف تركيبها مع وظيفتها.

تُسمَّى البويضة أيضًا خلية بيضية أو Oocyte. واللاحقة cyte تعني خلية. تُعَد البويضات خلايا تناسلية. والخلايا التناسلية هي خلايا تلعب دورًا في إنتاج النسل، ويُشار إليها أيضًا باسم الجاميتات أو الأمشاج. في الإنسان، تمثل البويضة الخلية التناسلية الأنثوية. تُنتَج البويضات بواسطة المبيضَيْن، وهما عضوان في الجهاز التناسلي الأنثوي. إذا خُصِّبت بويضة بواسطة الخلية التناسلية الذكرية أو الحيوان المنوي، فستتحول إلى جنين في الرحم، وتنمو لتصبح في النهاية طفلًا.

البويضة، الموضحة في الشكل 2، لها أوجه تكيف متعددة تسمح لها بأداء وظيفتها كخلية تناسلية أنثوية. فهي أكبر من الخلية الطبيعية، وتحتوي على العضيات الأساسية للخلية، والتراكيب، والمغذيات الإضافية اللازمة لبدء نمو الجنين إذا خصَّبها حيوان منوي. كما أنها محاطة بغلاف خاص يشبه الهلام، يتصلَّب بعد الإخصاب مباشرةً. وهذا يمنع إخصاب البويضة نفسها بأكثر من حيوان منوي. ولعل الأمر الأكثر أهمية من ذلك هو أن البويضة تحتوي على نصف المادة الوراثية التي سيرثها النسل. وهذا ما يُسمى بالخلية أحادية الصيغة الصبغية. وينقل الحيوان المنوي النصف الآخر من المادة الوراثية إلى البويضة. تتكون الخلايا التناسلية، مثل البويضات والحيوانات المنوية، خلال عملية خاصة تضمن احتواء كل من البويضة والحيوان المنوي على نصف الحمض النووي (DNA) للأبوين بالضبط.

مصطلح رئيسي: البويضة

البويضة هي الخلية التناسلية الأنثوية، أو الجاميت الأنثوي.

مصطلح رئيسي: أحادي الصيغة الصبغية

يشار إلى الخلية بأنها أحادية الصيغة الصبغية إذا كانت تحتوي على نصف الكمية النموذجية من المعلومات الوراثية للكائن الحي. وعادة ما تكون الخلايا أحادية الصيغة الصبغية خلايا تناسلية أو جاميتات.

يُسمى الحيوان المنوي، الموضح في الشكل 3، خلية منوية أيضًا. الحيوانات المنوية خلايا تناسلية، مثل البويضات؛ لذا فهي تلعب دورًا في إنتاج النسل. بالنسبة إلى البشر، الحيوان المنوي هو الخلية التناسلية الذكرية.

مصطلح رئيسي: الحيوان المنوي

الحيوانات المنوية هي الخلايا التناسلية الذكرية أو الجاميتات الذكرية.

الحيوان المنوي له أوجه تكيف خاصة مكملة لأوجه تكيف البويضة. فالحيوان المنوي شكله انسيابي وله ذيل طويل يُسمى سوطًا. يكون للحيوان المنوي هذا الشكل المحدد لأن عليه أن يسبح خلال الرحم لتخصيب البويضة. عادة ما يتم إنتاج الحيوانات المنوية بعدد هائل، وهي أصغر بكثير من البويضة. في قاعدة الأسواط، تمتلك الحيوانات المنوية الكثير من الميتوكوندريا. وهذا يضمن توفير الطاقة الخلوية الكافية لرحلة الحيوان المنوي. وبالإضافة إلى ذلك، يحتوي رأس الحيوان المنوي على عضية ممتلئة بالإنزيمات تُسمى الجسيم القِمي. يساعد هذا التركيب الحيوان المنوي على اختراق الغلاف الواقي للبويضة لإخصابها. يمكنك رؤية ذلك في الشكل 4.

ومثل البويضة، الحيوان المنوي خلية أحادية الصيغة الصبغية، ويحمل نصف المادة الوراثية، أو الحمض النووي (DNA)، الذي سترثه خلايا النسل. والنصف الآخر يأتي من الأم، وهو موجود بالفعل في البويضة.

مثال ١: تذكُّر أوجه التكيف المتعلقة بالمادة الوراثية الموجودة في الحيوانات المنوية والبويضات

أيٌّ ممَّا يلي ينطبق على المادة الوراثية الموجودة في الحيوانات المنوية والبويضات؟

  1. تحتوي الحيوانات المنوية على نصف كمية الحمض النووي (DNA) التي تحتوي عليها البويضات.
  2. تحتوي البويضات على نصف كمية الحمض النووي (DNA) التي تحتوي عليها الحيوانات المنوية.
  3. الحيوانات المنوية والبويضات أحادية الصيغة الصبغية؛ إذ تحتوي على نصف المادة الوراثية للخلايا الجسمية الطبيعية.
  4. تحتوي الحيوانات المنوية والبويضات على ضعف العدد الطبيعي لكروموسومات الخلايا الجسمية الطبيعية.

الحل

تحتوي كل خلية في أجسامنا على نواة تحتوي على المادة الوراثية، أو الحمض النووي (DNA)، وتحميها في تراكيب تُسمى الكروموسومات. ويخبرنا الحمض النووي (DNA) من نحن، ويخبر خلايانا بما يجب أن تفعل. يرث المرء نصف المادة الوراثية من الأم والنصف الآخر من الأب. ويتحقق ذلك من خلال الخلايا التناسلية الأنثوية التي تُسمى البويضات، والخلايا التناسلية الذكرية التي تُسمى الحيوانات المنوية. يتكيف هذان النوعان من الخلايا المتخصصة بشكل خاص للتكاثر. ويتحدان معًا في عملية تسمى الإخصاب، وهي الخطوة الأولى في تكوين النسل من خلال التكاثر الجنسي. يتحد هذان النوعان من الخلايا معًا لتزويد النسل بالمادة الوراثية التي تحتاجها خلاياه لتنمو بشكل طبيعي. ونحن نعرف أن نصف هذا الحمض النووي (DNA) يأتي من بويضة الأم، ويأتي النصف الآخر من الحيوان المنوي للأب.

وهذا يقودنا إلى استنتاج أن الإجابة الصحيحة يجب أن تكون أن الحيوانات المنوية والبويضات أحادية الصيغة الصبغية؛ إذ تحتوي على نصف المادة الوراثية للخلايا الجسمية الطبيعية.

يوضح الشكل 5 الخلايا العضلية. الخلية العضلية متخصصة للانقباض، أو الانكماش، الذي يُنتج القوى التي تُحدث الحركة في الجسم.

مصطلح رئيسي: الخلية العضلية

الخلية العضلية هي خلية تتميز بأوجه تكيف خاصة لإحداث حركة. حيث تحتوي الخلايا العضلية على بروتينات انقباضية خاصة (خيوط بروتينية) يمكنها أن تسبب انقباض الخلية، وهو ما يولد قوة.

توجد أنواع مختلفة من الخلايا العضلية التي لها أوجه تكيُّف خاصة لأداء وظائفها المحددة، لكنها تشترك جميعًا في سمات معينة. تحتوي الخلايا العضلية على خيوط بروتينية متخصصة (بروتينات انقباضية) تنزلق بعضها فوق بعض عند تنشيطها، مسبِّبة انقباض الخلية. تحتوي هذه الخلايا على العديد من الميتوكوندريا التي تمدها بالطاقة الخلوية الإضافية اللازمة للانقباض. ويمكنها أيضًا تخزين الجلوكوز الإضافي في صورة جزيء شحيح الذوبان يُسمى الجليكوجين. يمكن بعد ذلك إطلاق هذه الصورة المخزنة من الجلوكوز لاستخدامها في التنفس الخلوي بواسطة الميتوكوندريا.

مثال ٢: تذكُّر أوجه تكيف الخلايا العضلية

تتميَّز الخلايا العضلية بالعديد من أوجه التكيف التي تساعدها على أداء وظيفتها.

  1. أيٌّ من أجزاء الخلايا العضلية ينزلق بعضها فوق بعض مسبِّبًا انقباض الألياف؟
  2. أيُّ جزء من الخلية العضلية يسمح بحدوث التنفس الخلوي؟
  3. في الخلية العضلية، يُخزَّن الجلوكوز عند عدم الحاجة إليه في عملية التنفس الخلوي. أيُّ مركب يُخزَّن الجلوكوز في صورته؟

الحل

الجزء الأول

الخلايا العضلية خلايا متخصصة. وهذا يعني أن لها أوجه تكيف خاصة تسمح لها بأداء وظيفة محددة. تتمثل وظيفة الخلايا العضلية في الحركة. الخلايا العضلية هي المكون الرئيسي للنسيج العضلي. والنسيج العضلي هو النسيج المسئول عن حركة الجسم بالكامل. ينقبض النسيج العضلي، فيدق القلب، وتتمخَّض المعدة، ويتحرك الجسم نتيجة لذلك. الخلايا العضلية التي يتكون منها النسيج العضلي هي المسئولة عن هذا الانقباض. فهي تحتوي على العديد من الخيوط البروتينية التي تنزلق فوق بعضها البعض، فتنكمش الخلية، وهذا ينتج القوة المعروفة باسم انقباض العضلات.

ومن ثَمَّ، فإن أجزاء الخلايا العضلية التي تنزلق بعضها فوق بعض لتنقبض هي الخيوط البروتينية.

الجزء الثاني

يتطلب نوع الحركة الموضح أعلاه كمية كبيرة من الطاقة. ولعلك تتذكر أن الخلايا تستخدم الجلوكوز والأكسجين في عملية تُسمى بالتنفس الخلوي لتحويل الطاقة إلى صورة يمكن للخلايا استخدامها لإجراء العمليات الحيوية. يحدث هذا التنفس الخلوي بشكل أساسي في الميتوكوندريا. ولهذا السبب، تحتوي كل خلية من الخلايا العضلية على العديد من الميتوكوندريا.

ومن ثَمَّ، فإن الجزء من الخلية العضلية الذي يسمح بحدوث التنفس هو الميتوكوندريا.

الجزء الثالث

يُخزن الجلوكوز في الخلايا العضلية في جزيء كربوهيدرات خاص يُسمى الجليكوجين. ويمكن إطلاق الجلوكوز عند الحاجة إليه واستخدامه في التنفس الخلوي.

ومن ثَمَّ، فإن المركب الذي يُخزَّن الجلوكوز في صورته هو الجليكوجين.

تُسمَّى خلايا الدم الحمراء، الموضَّحة في الشكل 6، كريات الدم الحمراء أو erythrocytes. تعمل خلايا الدم الحمراء على نقل الأكسجين من الرئتين إلى خلايا الجسم بالكامل ثم تعيد ثاني أكسيد الكربون من الجسم إلى الرئتين؛ ومن ثَمَّ يمكن خروجه من الجسم عن طريق الزفير. تستخدم خلايا الجسم الأكسجين أثناء عملية التنفس الخلوي، وهي عملية تولد الطاقة الخلوية. هذه المهمة كبيرة ومهمة للغاية لدرجة أن أكثر من 80% من الخلايا الموجودة في جسم الإنسان عبارة عن خلايا دم حمراء.

مصطلح رئيسي: خلية الدم الحمراء

خلايا الدم الحمراء، أو erythrocytes، هي خلايا تتميز بأوجه تكيُّف تمكِّنها من نقل الأكسجين من الرئتين إلى أنسجة جسم الإنسان. ولها شكل ثنائي التقعر وتحتوي على الهيموجلوبين.

خلايا الدم الحمراء لها شكل مميز ثنائي التقعر. وهذا يعني أنها عبارة عن أقراص مسطحة بها تقعر في كلا الجانبين. يتيح هذا الشكل للأكسجين الانتشار بفاعلية في جميع أنحاء السيتوبلازم الموجود داخل الخلية ويتيح أيضًا لخلية الدم الحمراء المرور عبر الأوعية الدموية الضيقة. وللتكيُّف مع هذا الشكل المميز، لا تحتوي خلايا الدم الحمراء البشرية الناضجة على نواة. كما أنها تفتقر أيضًا إلى الميتوكوندريا ومعظم العضيات الأخرى التي توجد عادة في خلايا جسم الإنسان. سيتوبلازم خلايا الدم الحمراء يكون غنيًّا بجزيء يُسمى الهيموجلوبين. يساعد الهيموجلوبين الخلايا على نقل الأكسجين، ويمنح خلايا الدم الحمراء لونها المميز أيضًا.

يوضح الشكل 7 الخلية العصبية. الخلايا العصبية هي خلايا مخصصة للتواصل. وهي جزء من الجهاز العصبي، وتتواصل عن طريق نقل النبضات الكهربية من مكان إلى آخر. شبكة التواصل هذه هي المسئولة عن متابعة جميع وظائفنا الحيوية تقريبًا والتحكم فيها.

مصطلح رئيسي: الخلية العصبية

الخلية العصبية هي خلية متخصصة تنقل السيالات العصبية.

تحتوي الخلايا العصبية على زوائد شجيرية تستقبل إشارات من خلايا أخرى. وتحتوي أيضًا على جسم خلية يؤدي الوظائف الحيوية للخلية. من بين المكونات الأخرى، يحتوي جسم الخلية على النواة التي تتحكم في أنشطة الخلية، كما يحتوي على الميتوكوندريا، التي تقوم بعملية التنفس الخلوي.

تحتوي الخلايا العصبية عادة على محور ينقل الإشارة من جسم الخلية باتجاه الخلايا المستهدفة. قد يحتوي المحور على غلاف خاص يُسمَّى غلاف الميالين الذي يكون بمثابة عازل كهربي يسرع نقل الإشارات الكهربية. في نهاية المحور، أو النهايات المحورية، توجد مواد كيميائية خاصة تُسمى النواقل العصبية تنقل الإشارة إلى الخلية المستهدفة، التي قد تَكُون خلية عصبية أو خلية عضلية أو خلية غُدِّيَّة.

تركيب الخلايا العصبية متخصص للغاية. وقد تحتوي الخلايا العصبية على بعض أو كل هذه التراكيب حسب وظيفتها المحددة.

مثال ٣: تذكُر الخلايا التي تتميز بأوجه تكيُّف للسماح بحدوث الاستجابات السريعة في الجسم

ما الخلايا المتخصصة التي تحمل النبضات الكهربية للسماح بحدوث الاستجابات السريعة في الجسم؟

الحل

يُسمى الجهاز الموجود داخل الجسم الذي يتواصل من خلال النبضات الكهربية وينفذ الاستجابات السريعة للمؤثرات بالجهاز العصبي. لعلك تتذكر أن أجهزة الجسم تتكون من أعضاء، والأعضاء تتكون من أنسجة، والأنسجة تتكون من خلايا. يحتوي الجهاز العصبي على أعضاء مثل الدماغ والحبل الشوكي. ويتميز هذان العضوان بنوع متخصص من النسيج يُسمى «النسيج العصبي». والنسيج العصبي يحتوي على العديد من الخلايا العصبية. الخلايا العصبية تتميز بأوجه تكيُّف تمكِّنها من أداء وظيفتها في الجهاز العصبي. تحتوي الخلايا العصبية على أجزاء خاصة لاستقبال ونقل النبضات الكهربية التي تسمح لها بالتواصل مع بعضها البعض، بالإضافة إلى تحفيز الاستجابات في الأنسجة العضلية والأنسجة الغدية.

وهذا يعني أن الخلايا التي تحمل النبضات الكهربية للسماح بحدوث الاستجابات السريعة في الجسم هي الخلايا العصبية.

عادة ما تكون الخلايا المهدبة، كما هو موضح في الشكل 8، نوعًا من الخلايا المبطنة، أو الخلايا الطلائية. الخلية الطلائية هي نوع من الخلايا التي تبطن أسطح الجسم. توجد هذه الخلايا في الجلد، والأوعية الدموية، والقناة البولية والأعضاء، وتوجد في طبقات الخلايا التي تغلف من الداخل العديد من الأسطح الرطبة.

مصطلح رئيسي: الخلايا المهدبة

الخلايا المهدبة هي خلايا طلائية تحتوي على امتدادات طويلة ورفيعة تشبه الشعيرات تُسمى أهداب. تتحرَّك هذه الأهداب حركة كانسة تدفع السوائل من مكان إلى آخر.

الأهداب عبارة عن امتدادات لجسم الخلية تشبه الشعيرات، وتتحرك حركة كانسة منظمة.

يمكن العثور على الخلايا المهدبة في بطانة الرئتين والتجاويف الأنفية وفي قناتي فالوب حيث تُحرِّك البويضة نحو الرحم، ويمكن العثور عليها أيضًا تعمل على دوران السائل المحيط بالحبل الشوكي. وعادة ما تكون الخلايا المهدبة مستطيلة أو عمودية الشكل، ومتراصة بعضُها بالقرب من البعض. تتميز هذه الخلايا بالأهداب الموجودة في إحدى نهايتيها.

جدول 1: جدول يلخص تركيب ووظيفة بعض الخلايا المتخصصة.

الخلية المتخصصةالتركيب الخاصالوظيفة
البويضةنواة أحادية الصيغة الصبغية، مغذيات إضافيةخلية تناسلية أنثوية
الحيوان المنوينواة أحادية الصيغة الصبغية، سوط، جسيم قِميخلية تناسلية ذكرية
الخلية العضليةبروتينات انقباضيةالانقباض والحركة
خلية الدم الحمراءشكل ثنائي التقعر، هيموجلوبينتنقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون
الخلية العصبيةامتدادات خاصة للغشاء الخلوي (أي: زوائد شجيرية)تنقل الإشارات
الخلية المهدبةأهداب تشبه الشعيراتتُحرِّك السوائل وتعمل على دورانها

للخلايا المتخصصة أوجه تكيف محددة تسمح لها بأداء وظيفة محددة. وهذا يعني أيضًا أن الوظيفة التي تؤديها خلية ما تعتمد على تركيبها.

لنراجع ما تعلمناه في هذا الشارح.

النقاط الرئيسية

  • تتضمن أمثلة الخلايا الحيوانية المتخصصة: الخلايا العصبية، والحيوانات المنوية، والبويضات، والخلايا العضلية، والخلايا المهدبة، وخلايا الدم الحمراء.
  • الخلايا المتخصصة لها أوجه تكيف، وتراكيب وسمات خاصة تجعلها مهيَّأة لأداء وظيفة محددة.
  • ترتبط تراكيب الخلايا ارتباطًا مباشرًا بالوظيفة التي يمكن أن تؤديها. على سبيل المثال، خلايا الدم الحمراء لها شكل خاص وغنية بالهيموجلوبين الذي يساعدها على حمل الأكسجين وثاني وأكسيد الكربون بكفاءة.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.