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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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 من الخلايا الموجودة في جسم الإنسان عبارة عن خلايا دم حمراء.

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.

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.

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.

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.

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.