خلية الإنسان * موضوع علمي رائع لأصحاب الإختصاص

والآن سنتعرف على عضيتين داخل الخلية
وهما جهاز جولجي والميتكوندريا

أولا : جهاز جولجى



هو أحد عضيات الخلية ويختلف جهاز جولجى على حسب نوع الخلية الموجود بها فقد يبدو فى بعض الخلايا مندمجا ومحدودا بينما فى خلايا أخرى قد يكون شبكيا أو ممتدا وقد يمثل مكانا محددا أو مميزا فوق النواة أو حتى يمكن أن يرتبط بها أو يكون منتشرا فى السيتوبلازم, وقد يترواح من جهاز واحد إلى مئات الأجهزة فى الخلية الواحدة وبصورة عامة فإن جهاز جولجى يوجد بكثرة فى الخلايا الإفرازية على سبيل المثال خلايا الأمعاء والبنكرياس

عناصر جهاز جولجى :




تتكون من مجموعة من التراكيب الغشائية وتشمل على حزمة من أكياس منبسطة وحويصلات مستديرة ذات أغشية رقيقة
وتلك المجموعة من الاكياس الغشائية تعرف بالسيستيرنا والحويصلاتالمستديرة تتبرعم من غشاء السيستيرنا و يتكون الغشاء من خمس مناطق أهمهم:
شبكة سيس وهى ذات وجه محدب متجه نحو الشبكة الإندوبلازمية ويطلق عليه أيضا الوجه المكون
سطح ترانس وهى ذات وجه مقعر وتكون متجه نحو سطح الخلية ويطلق عليها الوجه المطلق
ويوجد بين النواة وجهاز جولجى الشبكة الإندوبلازمية وهى لها نوعان الشبكة الإندوبلازمية الخشنة والشبكة الإندوبلازمية الملساء , فترتبط الشبكة الإندوبلازمية مع جهاز جولجى عن طريق أنابيب دقيقة تربط بين شبكة سيس وصولا الى شبكة ترانس وبذلك يتم نقل المواد من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز جولجى

صورة توضح عناصر جهاز جولجى

آلية العمل فى جهاز جولجى:
فى الخلايا الإفرازية حيث يكثر وجود جهاز جولجى و يكون بمثابة حلقة إتصال وظيفية مركزية فى العملية الأفرازية وتتم العملية كالآتى
(الشبكة الأندوبلازمية ثم جهاز جولجى ثم الحويصلات الإفرازية ثم الغشاء البلازمى)
فأثناء عملية الإفراز تنتج الشبكة الإندوبلازمية الخشنة الحبيبات الإفرازية الأنتقالية الأولية وتمر بدورها من خلال الوجه المكون "سطح سيس" لجهاز جولجى وتتحرك داخل طبقات الجهاز حتى تصل إلى الوجه المطلق"سطح ترانس" وتتم أثناء ذلك عملية تركيزها وتجهيزها و تعبئتها فى حويصلة إفرازية ناضجة تتجه إلى الغشاء البلازمى فى الخلية وينتهى بها المطاف إلى سطح الخلية حيث تنطلق إلى سطح الدم

صورة توضح عملية النقل من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز جولجى




1)غشاء النواة 2)مسام النواة 3) سطح الشبكة الإندوبلازمية الخشن
4)سطح الشبكة الاندوبلازمية الناعم 5) الريبسومات 6)الجزيئات 7)حويصلات النفل 8)جهاز جولجى 9) سطح سيس 10) سطح ترانس
11) غشاء سيستيرنا


وظائف جهاز جولجى






تقوم بإضافة السكريات للبروتينات فتقوم بدور التخليق الحيوى للجيلكوبروتينات وبذلك فهى تكون المركب النهائى ثم تطرحه خارج الخلية عبر الحويصلات الواصلة للسطح
لها دور مهم فى تكوين مختلف الأغشية الخلوية وخاصة الغشاء البلازمى والشبكة الإندوبلازمية والليسوسمات
تقوم بجلكزة البروتينات التى تندمج فى تركيب الغشاء البلازمى لذلك فهى تلعب دورا حيويا فى التكامل الوظيفى للأغشية المختلفة
تقوم بوظيفة نقل وجمع البروتين المصنع فى الريبسومات ومن ثم إفرازه وفى الحقيقة هو يعتبر الممر الإجبارى لجميع المواد التى تفرزها الخلية


حركة الأغشية خلال جهاز جولجى حيث تتكون الصفائح المثقبة في الوجه المكون عندما تندمج الحويصلات الانتقالية الآتية من الشبكة الإندوبلازمية في صفيحة متصلة تتحرك داخل الصهاريج المتراصة لجهاز جولجى كلما زاد بناء البروتين وتظل إلى الانتقال إلى الوجه فتتم تجزئتها لتكوين حويصلات غشائية.
تقوم بتخزين البروتين


تقوم بالتخليق الحيوى للسوائل المخاطية
تقوم بتركيز النواتج الإفرازية



ثانيا : الميتوكندريا
هى أحدى عضيات الخلية وهى أساسية للحفاظ على الحياة داخل الخلية حيث إنها مركز توليد الطاقة
فإذا توقفت عن العمل أدى ذلك إلى توقف الأنشطة الأخرى داخل الخلية والطاقة التى تنتجها الميتوكندريا
تخزن فى جزيئات ATP التى يتم إنتاجها فى الميتوكندريا وهى تكثر فى الخلايا التى تحتاج الى طاقة كبيرة
مثل الخلايا العضلية وأيضا هى تلعب دورا هاما فى عملية الأيض وتكوين أجزاء هامة فى
جسم الإنسان

عناصر الميتوكندريا:
تتركب من غشائين وتلك الأغشية مكونة من البروتينات والفسفور والمسافة مابين الغشائين لها نفس
تركيب سيتوبلازم الخلية لكن البروتين فيها يختلف عن البروتين الموجد فى السيتوبلازم
الغشاء الخارجى:
هو غشاء يمتاز بأنه أملس غير الغشاء الداخلى ونسبة البروتينات فيه تساوى نسبة الفسفور
ويحتوى على نوع معين من البروتينات تسمى البروينات والغشاء الخارجى له
قابلية نفاذية حيث يسمح بمرور جزيئات ATP و ADP الى جانب الأيونات
الغشاء الداخلى :
فى الحقيقة هو أكثر تعقيدا من الغشاء الخارجى حيث يحتوى على جزيئات
ATP المعقدة وهو قابل لنفاذية الأكسجين و ثانى أكسيد الكربون والماء فقط
ويتكون من عدد هائل من البروتينات التى تلعب دورا هاما فى إنتاج
ATP ويساعد الغشاء الداخلى فى تنظيم نقل المستقلبات عبر الغشاء
وهو يحتوى على ثنيات تزيد من مساحة السطح الداخلى مما يسمح لوجود
عدد كبير من البروتينات التى تساعد فى إنتاج ATP
"المنطقة مابين الغشائين "
الحشوة
هو خليط معقد من الإنزيمات الهامة لتكوين ATP
وريبسومات الميتوكندريا
والRNA الناقل
والDNA الخاص بالميتوكندريا
وأكسجين وثانى أكسيد الكربون
وسلسلة نقل الإلكترونات

صورة توضح عناصر الميتوكندريا



آلية العمل فى غشاء الميتوكندريا
كما ذكرنا فإن الغشاء الخارجى له قابلية نفاذية بينما الغشاء الداخلى لا يسمح بمرور الإ مواد محددة فقط مثل الأكسجين وثانى اكسيد الكربون والماء ويحدث داخل الغشاء الداخلى التفاعلات الخاصة بإجدى مراحل التنفس الخلوى وهى دورة كريبس وتفاعلات نقل الإلكترون وسأذكر ذلك بالتفصيل لاحقا بإذن الله ومن المعروف أن الغشاء الداخلى يحتوى على الإنزيمات الضرورية لحدوث دورة كريبس
الإنزيمات الموجودة فى الميتوكندريا

تسمى الميتوكندريا بالبطاريات فهى تحتوى على كمية كبيرة من الانزيمات وتمثل المستودع الرئيسى للانزيمات
التنفسية فى الخلية مثل مجموعة إنزيمات السيتوكروم المؤكسد ، و الإنزيم نازع الأكسجين السكسيني .

كيف تحصل الميتوكندريا على الطاقة ؟
من أهم وظائف الميتوكندريا التنفس الخلوى
حيث تتم معظم عمليات التنفس الخلوى بها

صورة توضح مراحل التنفس الخلوى داخل الميتوكندريا




والتنفس الخلوى هى مجموعة من التفاعلات الأيضية لتحويل الطاقة الكيمائية الحيوية التى تستمد من الغذاء والهواء الى
ATP
ATP هو العملة الدولية للخلية لأن كل طاقة تحتاج الخلية إليها
يلزمها ATP
والميتوكندريا هى التى نتنج تلك الجزيئات
وتنقسم تلك العملية الى قسمين :
تنفس خلوى هوائى
تنفس خلوى لا هوائى " التخمر"
وتحتوى الميتوكندريا على كل المواد اللازمة لحدوث تلك العملية:

فالغشاء الداخلى تحدث فيه معظم تفاعلات دورة كريبس و تفاعلات نقل الالكترون
حيث يحتوى على الإنزيمات الضرورية وجزيئات نقل الالكترون

والحشوة او المنطقة ما بين الغشائين تحدث فيه بعض تفاعلات دورة كريبس
ويحدث الآتى داخل الميتوكندريا:

*فى انشطار الجلكوز ودورة كريبس تزال ذرات الهيدروجين من الهيكل الكربونى لجزىء الجلكوز
لتنتقل الى مساعدات الانزيم التى تعمل كحاملات الالكترون وأولها NAD موجب الذى يختزل إلى NADH2
والثانى FAD ويختزل الى FADH2
*فى المرحلة الاخيرة من التنفس تعطى كل من جزيئات NADH2 وجزيئات FADH2 الكتروناتها الى سلسلة نقل الالكترون
لتمر منحدرة على طول سلسلو حاملات الالكترون تسمى سيتوكرومات ذات بناء متشابه
ولكنها تختلف لتمكينها من حمل الكترونات على مستويات طاقة مختلفة
*وعند نزول الالكترونات خطوة بخطوة الى مستويات طاقة اقل فان الطاقة المنطلقة تستخدم فى تكوين جزىءATP من جزىء ADP
والفوسفات فى عملية الفسفرة التأكسدية وعندما تصل الالكترونات الى اقل مستوى طاقة خاص بها تتحد هى وبروتيناتها المرافقة لها مع الأكسجين مكونة جزىء ماء
*ثم يتم إرسال ATP الى خارج الميتوكندريا وتدخل فى عمليات الأيض
اللازمة لنمو الجسم
صورة توضح نواتج التنفس الخلوى




وظائفها :
*إلى جانب إنتاج الطاقة فإنها تقوم بتخزين أيونات الكالسيوم الضرورية لمكونات
الخلية المختلفة
*وتساعد الميتوكندريا فى بناء أجزاء محددة من الدم وبعض الهرمونات مثل
التيسترون والإستروجين
*وفى خلايا الكبد تقوم الميتوكندريا من خلال إنزيماتها فى التخلص من السموم


إنتهينا من رحلتنا وتبقى أمرا هاما كعملومة إضافية
وهى مراحل التنفس الخلوى بالتفصيل
مراحل عملية التنفس الخلوي :
تقسم عملية التنفس إلى أربع مراحل رئيسية :
1- التحلل السكري ( الغلايكولي ) :
تحدث في الكائنات الحية جميعها بما فيها الكائنات التي تقوم بالتنفس اللاهوائي .
تتم جميع تفاعلاتها في السيتوسول ، لوجود الأنزيمات اللازمة.
خطوات التحلل الغلايكولي في الخلية
تبدأ هذه المرحلة بدخول جزيء الغلوكوز إلى الخلية حيث يمر بتفاعلات تنتهي بإنتاج جزيئين من حمض البيروفيك.
ينتج من هذه المرحلة جزيئين من ATP ، وجزيئين من NAD+ أختزلا إلى i2iNADH.
النواتج :
2 NADH تعطي 6 ATP
وبذلك يكون مجموع مركب ATP الناتج يساوي 8 ATP
ملاحظة: النواقل الهيدروجينية :
بشكل غير مباشر NADH ينتج I3IATP
بشكل غير مباشر FADH2 ينتج I2IATP

2- مرحلة تحول حمض بيروفيك إلى أستيل مرافق أنزيم – أ
- في نهاية عملية التحلل الغلايكولي وفي حال توافر الأوكسجين يدخل حمض بيروفيك إلى الميتوكندريون ويتحول إلى مجموعة أستيل وينتج غاز ثاني أوكسيد الكربون.
- يتحد الأستيل مع مرافق أنزيم ـ أ ( CO-A) لتكوين أستيل مرافق أنزيم – أ .
شكل اتحاد مرافق أنزيم ـ أ
نواتج هذه المرحلة :
تكون i2iCO2
تكون i2iNADH
تكون أستيل مرافق أنزيم – أ
3- حلقة كريبس:
أ- يتحد أستيل مرافق الأنزيم ـ أ مع مركب رباعي الكربون لتكوين مركب سداسي الكربون.
ب- تحدث تفاعلات أكسدة وإعادة ترتيب للذرات لتتكرر الدورة من جديد.
نواتج هذه المرحلة :

I18 ATP ـ I6 NADH بشكل غير مباشر

ملاحظة : ذرات الهيدروجين التي تنتشر في أثناء خطوات الدورة يستقبلها نوعان من النواقل الكيميائية أحدهما NAD+ ويتحول إلى NADH والآخر FAD ويتحول إلى FADH2.
4- سلسلة نقل الإلكترون :
هي سلسلة من النواقل الكيميائية تكون مطمورة في الغشاء الداخلي للميتوكندريا وتتكون من مجموعة من الأنزيمات والبروتينات تعرف بالسيتوكرومات .
دور سلسلة نقل الإلكترون في نقل الإلكترونات
أ- تنتقل الإلكترونات وأيونات الهيدروجين من النواقل الكيميائية NADH و FADH2 وتمر عبر سلسلة نقل الإلكترون.
ب- أثناء إنتقال الإلكترونات تفقد جزء من طاقتها ويستخدم جزء منها في نقل أيونات الهيدروجين. فتمر عبر الغشاء إلى الحيز بين الغشائي ليصبح تركيزها عالياً.
ج- تعود أيونات الهيدروجين لتنتقل عبر أنزيم بناء ATP فينشط بناء جزيئات ATPحسب المعادلة.
2 حمض بيروفيك 2 ATP I4 CO2 I2 ATP ـ I2 ATP بشكل مباشر I4 ATP ـ I2 FADH2 بشكل غير مباشر

*عملية التخمر:
التخمر : عملية تحلل الأغذية العضوية دون استخدام الأكسجين وهي نوعان:
أ- التخمر اللبني : يتم فيها اختزال حمض بيروفيك باستخدام الهيدروجين في جزيء NADH لينتج حمض اللبن.

يحدث هذا التخمر في بعض أنواع البكتيريا وفي الخلايا العضلية.

ب- التخمر الكحولي : سمي بالتخمر الكحولي لأنه يكون إيثانول(C2H5OH), يتم التخمر الكحولي في خطوتين :
1- ينتزع جزيء CO2 من جزيء حمض بيروفيك فينتج مركب ثنائي الكربون يسمى أسيتالدهيد.
2- يتم إختزال استيالدهيد بوساطة NADH إلى إيثانول وهذه الخطوة تساعد في إعادة توليد NAD+ اللازم لعملية التحلل الغلايكولي.
- يتم التخمر الكحولي في الخميرة وبعض أنواع البكتيريا. وتستخدم هذه الكائنات في بعض الصناعات الكحولية.
صورة توضيحية لعملية التنفس الخلوى