نسخة الفيديو النصية
في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نتعرف على الخلايا المتخصصة المختلفة، ونصف أوجه تكيفها، ونوضح العلاقة بين هذه الأوجه ووظائف الخلايا. لنفعل إذن مثل خلية عضلية تنقبض استعدادًا للحركة ونبدأ حديثنا.
دعونا نوضح في البداية أن الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة أو أصغر شيء حي قائم بذاته. ومجموعة الخلايا التي تعمل معًا لأداء وظيفة محددة يطلق عليها نسيج. ومجموعة الأنسجة التي تعمل معًا لأداء وظيفة محددة يطلق عليها عضو. والأعضاء المختلفة التي تعمل معًا لأداء وظيفة محددة يطلق عليها جهاز. ومعظم الكائنات الحية المتعددة الخلايا تحتوي على العديد من الأجهزة المختلفة.
عندما تنظر إلى رسم توضيحي لخلية، يكون عادة رسمًا عامًّا أو مبسطًا. ولكن الخلايا الحقيقية في أجسادنا متخصصة. وعندما نصف خلية ما بأنها متخصصة، فإننا نعني أن لها أوجه تكيف خاصة تساعدها على أداء وظيفتها. وإذا عبرنا عن الأمر بطريقة أبسط، فسنقول إن تكوينها يتبع وظيفتها.
تشير كلمة «التكوين» إلى تركيبة الشيء، أي شكله وأجزائه، بينما تشير كلمة «الوظيفة» إلى ما يفعله الشيء أو مهمته المحددة. ويمكن هنا تشبيه الخلايا المتخصصة بالمواد الخاصة التي تستخدم في بناء المنازل. هذا رسم عام لمنزل. ومثل الخلايا الموجودة في أجسادنا بشكل عام، هذا الرسم مبسط ويمثل العديد من المنازل المختلفة. لكن هذا المنزل مكون من أجزاء متخصصة، أي مواد مختلفة لها خصائص معينة تسمح لها بأداء وظيفة محددة.
قوالب الطوب التي يتكون منها المنزل تمنح الجدران تركيبها وشكلها. والنوافذ الزجاجية الشفافة تسمح لساكني المنزل برؤية ما بخارجه، كما تسمح للضوء بالدخول إلى المنزل. والأسلاك مسئولة عن توصيل الكهرباء، وهكذا. فكل جزء مختلف له وظيفة محددة. في المنزل، من المهم أن يتوافق كل جزء مع وظيفته المحددة، بالضبط كما يحدث مع خلايا الكائنات الحية. فإذا صنعنا النوافذ من قوالب الطوب بدلًا من الزجاج الشفاف، فلن تؤدي وظيفتها كنوافذ لأن تكوينها صار مختلفًا للغاية.
وبالطريقة نفسها، خلايا أجسادنا لها تكوين، أو شكل وتركيب، يتوافق بصورة محددة مع الوظيفة التي تؤديها حيويًّا. لذلك عندما نصف خلية ما بأنها متخصصة، فإننا نعني أن لها تكوينًا محددًا يتوافق مع وظيفتها، بالطريقة نفسها التي يتوافق بها الزجاج مع وظيفته كنافذة. وعلى عكس مواد البناء، عندما نتحدث عن تكوين الخلية، فإننا نشير تحديدًا إلى حجمها، وشكلها، وتراكيبها تحت الخلوية.
سنستعرض فيما يلي أمثلة متعددة للخلايا البشرية، وسنلقي نظرة فاحصة على الكيفية التي يدعم بها تكوينها وظيفتها.
سنبدأ بخلايا الدم الحمراء التي يطلق عليها أيضًا اسم كريات الدم الحمراء. هذه الخلايا صغيرة الحجم مقارنة بخلايا الجسم الأخرى، على الرغم من أن عددها كبير جدًّا. لهذه الخلايا الحمراء شكل قرص مسطح ومقعر، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن خلايا الدم الحمراء الناضجة ليس بها نواة. هذه الخلايا تفتقر أيضًا إلى الميتوكوندريا ومعظم العضيات الأخرى. فهي في الأساس مجرد أكياس مملوءة بالسيتوبلازم الغني بالهيموجلوبين.
الهيموجلوبين هو بروتين كبير يحتوي على الحديد الذي يستطيع نقل الأكسجين. ونقل الأكسجين هو الوظيفة الأساسية لخلايا الدم الحمراء. هذه الخلايا مسئولة عن حمل الأكسجين من الرئتين إلى أنسجة بقية الجسم حيث يستخدم في عملية التنفس الخلوي لتوليد الطاقة الخلوية. وحجم خلايا الدم الحمراء وشكلها وتراكيبها تحت الخلوية تمنحها خصائص محددة، ما يجعلها ملائمة على نحو مثالي لأداء وظيفتها المتمثلة في حمل الأكسجين عبر الأوعية الدموية في الجسم.
لنواصل استعراض المزيد من الأمثلة.
لدينا بعد ذلك الخلايا الدهنية التي يطلق عليها أيضًا الخلايا الشحمية. هذه الخلايا كبيرة الحجم نسبيًّا مقارنة بخلايا الجسم الأخرى. ولها شكل دائري كروي. عند النظر إلى الخلايا الدهنية تحت المجهر، سنجد أنها تشبه كثيرًا فقاعات الصابون. يرجع ذلك إلى أنها ممتلئة بفجوات ضخمة تخزن فيها الدهون. واعتمادًا على كمية الدهون المطلوب تخزينها، يمكن أن يتضاعف حجم هذه الخلايا الكبيرة بالفعل أربع مرات. ومقارنة بالخلايا الأخرى، تحوي الخلايا الدهنية مقدارًا ضئيلًا جدًّا من السيتوبلازم. ووظيفتها الأساسية هي تخزين الطاقة الزائدة في صورة دهون.
بعد ذلك، لدينا نوع من الخلايا الطلائية يطلق عليه الخلايا الحرشفية. مقارنة بخلايا الجسم الأخرى، حجم هذه الخلايا صغير إلى متوسط. ولكن أهم ما يميز الخلايا الحرشفية هو شكلها المسطح غير المنتظم. وبسبب شكلها المسطح، هذه الخلايا بها نواة مسطحة أيضًا. ويمكنك أن تجدها مكدسة في شكل طبقات تبطن وتحمي العديد من الأسطح داخل الجسم وخارجه، بما في ذلك الطبقة الخارجية للجلد وداخل الفم.
هذا النوع نفسه من الخلايا يمكن أن يوجد في شكل طبقة واحدة في أجزاء أخرى من الجسم حيث بدلًا من توفير الحماية، تسمح بمرور المواد بسهولة. تحديدًا، نجد أنه في الرئتين والشعيرات الدموية، أو الأوعية الدموية الدقيقة، يسهل الشكل المسطح لهذه الخلايا حركة الأكسجين وثاني أكسيد الكربون إلى داخل مجرى الدم وخارجه.
لنتناول بعد ذلك نوعًا آخر من الخلايا الطلائية.
تعمل الخلايا الطلائية على تبطين أجزاء معينة من الجسم. وتمثل الخلايا المهدبة نوعًا متخصصًا من الخلايا الطلائية. هذه الخلايا متوسطة الحجم ولها شكل عمودي أو مستطيل. وما يميز تركيبها تحت الخلوي هو الأهداب أو الزوائد التي تشبه الشعيرات الموجودة في الغشاء الخلوي. هذه الأهداب توجد على سطح واحد من الخلية، وهي قادرة على الحركة بطريقة تشبه حركة الأمواج. توجد الخلايا المهدبة في بطانة الشعب الهوائية داخل الرئتين والممرات الأنفية، حيث تكون مسئولة عن حركة المخاط. كما أنها توجد في قناتي فالوب حيث تكون مسئولة عن حركة البويضة من المبيض إلى الرحم.
بعد ذلك سنلقي نظرة على الخلايا العضلية، وتحديدًا الخلايا العضلية الهيكلية. يمكن أن يصل طول هذه الخلايا إلى بضعة سنتيمترات. وهي ألياف رفيعة أسطوانية الشكل. الخلايا العضلية لها ثلاثة أنواع: العضلات الهيكلية، والعضلات الملساء، والعضلات القلبية. ولكن الصفة المشتركة بينها جميعًا هي أن وظيفتها الأساسية هي الحركة. لكي تكون هذه الخلايا قادرة على الانقباض وإحداث حركة، تمتلئ ببروتينات خاصة. وهي تحمل أيضًا عددًا أكبر من المعتاد من الميتوكوندريا التي تمدها بالطاقة التي تحتاجها لإحداث الحركة. ونظرًا لطول الخلايا العضلية الهيكلية، فهي خلايا متعددة النوى، ما يعني أن كل خلية بها أكثر من نواة.
الخلايا العصبية هي خلايا متخصصة في نقل الإشارات من مكان إلى آخر. وهذه الخلايا مسئولة عن عمليات التفكير والتحكم في الحركة ومساعدتنا في الإحساس بالعالم من حولنا. ويمكن أن تكون طويلة جدًّا؛ فقد يصل طولها إلى متر كامل.
يطلق على الخلايا العصبية اسم العصبونات أيضًا، وبها العديد من التراكيب تحت الخلوية المختلفة، من بينها الزوائد الشجرية التي تتلقى الإشارات من الخلايا الأخرى، والمحور العصبي الذي ينقل الإشارة، وطرف المحور الذي يوصل الإشارة، والغلاف المياليني الذي يعمل بطريقة تشبه العزل الكهربي، ما يسرع عملية نقل الإشارات عبر المحور.
تذكر أن هذه الخلايا يمكن أن تكون طويلة جدًّا. يوضح الرسم خلية عصبية حركية أو خلية عصبية تتحكم في الحركة. ولكن أشكال الخلايا العصبية تميل إلى التنوع على نحو كبير. وبناء على وظيفتها المحددة، قد تحتوي على زوائد شجرية أو لا. وقد تحتوي على محاور عصبية أو لا. وقد تكون مغطاة بالغلاف المياليني أو لا.
آخر نوعين من الخلايا المتخصصة اللذين سنلقي نظرة فاحصة عليهما هما الخلايا التناسلية. تعرف الخلية التناسلية البشرية الذكرية بالحيوان المنوي، بينما تعرف الخلية التناسلية الأنثوية بالبويضة. ومن المثير للاهتمام أن خلية الحيوان المنوي هي أصغر خلية في الجسم البشري، بينما خلية البويضة هي الأكبر. وهذا الرسم لخلية الحيوان المنوي يمنحنا فكرة عن الحجم النسبي لهذه الخلايا. ولدينا هنا رسم تخطيطي أكبر وأكثر تفصيلًا يسمح لنا برؤية بعض التراكيب تحت الخلوية.
تتكون خلية الحيوان المنوي من رأس انسيابي الشكل وذيل طويل متحرك. وداخل رأس الحيوان المنوي، نجد الجسيم القمي، وهو كيس مسطح يحوي الإنزيمات التي تساعد الحيوان المنوي على اختراق البويضة. هناك أيضًا النواة، وهي أحادية الصيغة الصبغية، ما يعني أنها تحوي نصف العدد الطبيعي من الكروموسومات. عند قاعدة الذيل، توجد العديد من الميتوكوندريا المرتبة في شكل حلزوني. هذه الميتوكوندريا تجري عملية التنفس الخلوي التي تنتج الأدينوسين الثلاثي الفوسفات، أو الطاقة الخلوية، التي تمكن الذيل من الحركة. وفي النهاية نجد الذيل الذي يسمى أيضًا السوط. تدفع حركة الذيل الحيوان المنوي في اتجاه البويضة بطريقة تشبه السباحة.
والوظيفة الأساسية لخلية الحيوان المنوي هي نقل المادة الوراثية الخاصة بالأب إلى البويضة. عندما تتحد البويضة والحيوان المنوي، يطلق على هذه العملية اسم الإخصاب.
في المقابل، خلية البويضة كبيرة ومستديرة. ولها طبقة واقية تساعد على ضمان إخصاب البويضة بحيوان منوي واحد فقط. ومثل خلية الحيوان المنوي، البويضة أحادية الصيغة الصبغية، ما يعني أنها تحوي نصف العدد الطبيعي من الكروموسومات. بهذه الطريقة، عندما تتحد خليتا الحيوان المنوي والبويضة، ستحتوي الخلية الناتجة على العدد الطبيعي من الكروموسومات اللازمة للتكاثر.
يحتوي سيتوبلازم البويضة أيضًا على نسبة عالية التركيز من العناصر الغذائية التي تدعم نمو الجنين في مراحله المبكرة بعد عملية الإخصاب. وقد ذكرنا سابقًا الطبقة الخارجية التي تزداد صلابة بعد تخصيب البويضة. وهذا يضمن اختراق حيوان منوي واحد فقط للبويضة. وتتمثل وظيفة البويضة في تسهيل عملية الإخصاب من خلال السماح بدخول حيوان منوي واحد وتوفير نصف المادة الوراثية اللازمة لخلق النسل. ونظرًا لأن خلية الحيوان المنوي مسئولة بالأساس عن نقل الحمض النووي فقط، فإن خلية البويضة مسئولة أيضًا عن حمل جميع التراكيب تحت الخلوية اللازمة كي تبدأ البويضة المخصبة في النمو إلى ما سيصير نسلًا في النهاية.
إن تركيب الخلية مرتبط دائمًا بوظيفتها. وفي هذا الفيديو استعرضنا ثمانية أمثلة مختلفة. لنختم الآن بتلخيص سريع لما تعلمناه. في هذا الفيديو، تعلمنا أن تكوين الخلية أو تركيبها يرتبط ارتباطًا مباشرًا بوظيفتها أو مهمتها. وتعرفنا على خلايا متخصصة في نقل المواد وتخزينها، وعلى نوعين مختلفين من الخلايا الطلائية، وعلى خلايا متخصصة في الحركة والتواصل، بالإضافة إلى الخلايا التناسلية أحادية الصيغة الصبغية.
