ما هي وحدة بناء الكائنات الحية
وحدة بناء الكائنات الحية
الخلية هي الوحدة الأساسية للكائنات الحية، حيث تتكون من كمية من البروتوبلازم المحاط بغشاء خلوي قادر على تصنيع البروتينات وتكرار ذاتها.
تُعد الخلية أصغر وحدة في الكائن الحي، سواء كان الكائن الحي مكونًا من خلية واحدة (مثل البكتيريا) أو العديد من الخلايا (مثل الإنسان). وبالتالي، تُعد الخلايا هي الأساس الأساسي لجميع الكائنات الحية.
تتكون الأنسجة من عدة خلايا من نوع واحد تتصل ببعضها البعض وتؤدي وظيفة مشتركة، وتتحد العديد من الأنسجة لتشكل عضوًا مثل معدتك أو قلبك أو دماغك، وتشكل العديد من الأعضاء جهازًا عضويًا مثل الجهاز الهضمي أوالدورة الدموية أو الجهاز العصبي.
العديد من الأنظمة التي تعمل معًا تشكل كائنًا حيًا (مثل الإنسان) ، توجد أنواع عديدة من الخلايا مجمعة في واحدة من فئتين عريضتين: بدائية النواة وحقيقية النواة ، على سبيل المثال ، تصنف الخلايا الحيوانية والنباتية على أنها خلايا حقيقية النواة ، بينما تصنف الخلايا البكتيرية على أنها بدائية النواة.
حجم الخلية
حجم الخلية محدود وفقًا لنسبة مساحة سطح الخلية إلى الحجم ، بقطر يتراوح من 0.1 إلى 5.0 ميكرومتر ، تكون الخلايا بدائية النواة أصغر بكثير من الخلايا حقيقية النواة ، التي يتراوح أقطارها من 10 إلى 100 ميكرومتر ، يسمح الحجم الصغير من بدائيات النوى للأيونات والجزيئات العضوية التي تدخلها بالانتشار بسرعة إلى أجزاء أخرى من الخلية ، وبالمثل فإن أي نفايات تنتج داخل خلية بدائية النواة يمكن أن تنتشر بسرعة ، ليس هذا هو الحال في الخلايا حقيقية النواة ، التي طورت تكيفات هيكلية مختلفة لتعزيز النقل داخل الخلايا.
بشكل عام ، الحجم الصغير ضروري لجميع الخلايا ، سواء كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة ، ضع في اعتبارك مساحة وحجم الخلية النموذجية ، ليست كل الخلايا كروية الشكل ، ولكن معظمها يميل إلى تقريب شكل كروي ، صيغة لمساحة سطح الكرة هي 4πr 2 ، في حين أن صيغة لحجمه هو 4πr 3 /3. مع زيادة نصف قطر الخلية ، تزداد مساحة سطحها مع زيادة مربع نصف قطرها ، لكن حجمها يزداد مع زيادة نصف قطرها (بسرعة أكبر بكثير).
بالتالي، كلما ازداد حجم الخلية، انخفضت نسبة مساحة سطحها إلى حجمها، تنطبق هذه المبدأ نفسه إذا كانت الخلية على شكل مكعب، إذا كبرت الخلية بشكل كبير جدا، فلن يكون لغشاء البلازما مساحة كافية لدعم معدل الانتشار المطلوب لزيادة الحجم، بمعنى آخر، مع نمو الخلية، تصبح أقل فعالية، وسيلة واحدة لتحقيق أكثر فعالية هي الانقسام، وسيلة أخرى هي تطوير العضيات التي تؤدي وظائف محددة، تؤدي هذه التكيفات إلى تطوير خلايا أكثر تعقيدا تسمى الخلايا الحقيقية النواة.
الكائنات الحية وحيدة الخلية الأصغر لها مساحة سطح عالية إلى نسبة الحجم ، مما يسمح لها بالاعتماد على الأكسجين والمواد المنتشرة في الخلية (والنفايات المنتشرة) من أجل البقاء على قيد الحياة ، كلما زادت مساحة السطح إلى نسبة الحجم ، زادت فعالية هذه العملية ، تتطلب الحيوانات الأكبر حجمًا أعضاء متخصصة (الرئتين والكلى والأمعاء ، إلخ) تزيد بشكل فعال من مساحة السطح المتاحة لعمليات التبادل ، ونظامًا للدورة الدموية لنقل المواد والطاقة الحرارية بين سطح الكائن الحي.
الأنسجة والأعضاء الأساسية للكائنات الحية
يعتمد الكائن الحي المتعدد الخلايا على تنظيم خلاياه على مستويات مختلفة لتنسيق وظائفها المحددة وتنفيذ جميع العمليات الحيوية في الحياة، في حين يمكن للكائن الحي أحادي الخلية العمل بشكل مستقل
- الخلايا: الخلايا هي الوحدات الهيكلية والوظيفية الأساسية لجميع أشكال الحياة، ومن الأمثلة عليها خلايا الدم الحمراء والخلايا العصبية.
- الأنسجة: الأنسجة هي مجموعات من الخلايا التي تشترك في الهيكل والوظيفة المشتركة وتتفاعل معًا، وتوجد أربعة أنواع من الأنسجة البشرية: الأنسجة الضامة التي تربط الأنسجة السطحية والتي تحمي وتغطي الأعضاء، والعضلات التي تتقلص لتحريك الجسم والدعم، والأعصاب التي تستجيب وتتفاعل مع الإشارات في البيئة.
- الأعضاء:هي مجموعة من الأنسجة المرتبة بترتيب محدد لدعم وظيفة فسيولوجية مشتركة، وتشمل الأمثلة الدماغ والكبد والقلب.
- أنظمة الأعضاء:الأجهزة العضوية هي عبارة عن عضوين أو أكثر يدعمان وظيفة فسيولوجية محددة، وتشمل الأمثلة الجهاز الهضمي والجهاز العصبي المركزي. يوجد إجمالًا أحد عشر جهازًا عضويًا في جسم الإنسان
- الكائن الحي: الكائن الحي هو النظام الحي الكامل الذي يمكنه إجراء جميع العمليات الحيوية اللازمة للحياة.
المكونات الموجودة في الخلايا
يوجد العديد من العناصر الوظيفية والهيكلية في السيتوبلازم داخل الخلية، وتشمل هذه العناصر الجزيئات والعضيات التي تشكل الأدوات والأجهزة والغرف الداخلية للخلية. وتتضمن الفئات الرئيسية للجزيئات العضوية داخل الخلايا:
- الأحماض النووية هي الجزيئات التي تحتوي على الشفرة الجينية للخلية وتساعد في التعبير عنها. هناك نوعان من فئات رئيسية من الأحماض النووية: حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) و الحمض النووي الريبي (RNA) ، والحمض النووي هو الجزيء الذي يحتوي على جميع المعلومات المطلوبة لبناء الخلية وصيانتها ، للحمض النووي الريبي عدة أدوار مرتبطة بالتعبير عن المعلومات المخزنة في الحمض النووي ، بالطبع الأحماض النووية وحدها ليست مسؤولة عن الحفاظ على المادة الجينية والتعبير عنها: تستخدم الخلايا أيضًا البروتينات للمساعدة في تكرار الجينوم وإنجاز التغييرات الهيكلية العميقة التي تكمن وراء انقسام الخلية .
- البروتينات هي نوع ثان من الجزيئات العضوية داخل الخلايا، وهذه المواد مصنوعة من سلاسل من جزيئات أصغر تسمى الأحماض الأمينية. تؤدي هذه المواد مجموعة متنوعة من الوظائف في الخلية، سواء كانت وظائف تحفيزية أو هيكلية. على سبيل المثال، تقوم البروتينات المعروفة بالإنزيمات بتحويل جزيئات الخلية، سواء كانت بروتينات أو كربوهيدرات أو دهون أو أحماض نووية، إلى أشكال أخرى قد تساعد الخلية على تلبية احتياجاتها من الطاقة أو بناء هياكل داعمة أو التخلص من النفايات.
- تعتبر الكربوهيدرات والنشويات والسكريات في الخلايا نوعًا آخر مهمًا من الجزيئات العضوية ، تستخدم الكربوهيدرات البسيطة لتلبية احتياجات الخلية من الطاقة الفورية ، بينما تعمل الكربوهيدرات المعقدة كمخازن للطاقة داخل الخلايا ، توجد الكربوهيدرات المعقدة أيضًا على سطح الخلية ، حيث تلعب دورًا مهمًا في التعرف على الخلايا.
- الدهون أو جزيئات الدهون هي مكونات أغشية الخلايا، بما في ذلك غشاء البلازما والأغشية المختلفة داخل الخلايا، كما يشاركون في تخزين الطاقة، وكذلك ترحيل الإشارات داخل الخلايا ومن مجرى الدم إلىداخل الخلية.
- تتميز بعض الخلايا أيضًا بترتيبات منظمة للجزيئات تسمى العضيات على غرار الغرف في المنزل ، يتم فصل هذه الهياكل عن باقي أجزاء الخلية الداخلية بواسطة غشاء داخل الخلايا ، تحتوي العضيات على معدات عالية التقنية مطلوبة لوظائف محددة داخل الخلية ، أحد الأمثلة على ذلك هو الميتوكوندريا المعروفة باسم “محطة توليد الطاقة” في الخلية وهي العضية التي تحمل وتحافظ على الآلات المشاركة في التفاعلات الكيميائية المنتجة للطاقة.