ما هو الهيكل الخلوي وانواعه

تعريف الغشاء الخلوي

يعرف غشاء الخلية أو غشاء البلازما أو الأوكتوبلاست بأنه الغشاء البيولوجي الذي يفصل السيتوبلازم عن البيئة، ويتكون من طبقتي دهون بشكل نفاذ ويتميز بالاختيارية، حيث يحتوي على السيتوبلازم وعضيات الخلية المختلفة التي تتكون من البروتينات.

يعمل هذا المكون على فصل المركبات داخل الخلية عن أجزاء الخلية الأخرى غير الخلوية، مما يؤدي إلى فصل الجدار وتنظيم دخول وخروج المواد الحية من الخلية، حيث يعمل كمنفذ جزئي، كما يساعد في نقل المواد عبر الغشاء عن طريق تبادل كميات كبيرة من الطاقة الكيميائية، ويعمل أيضا كنقطة اتصال بين الجدار والهيكل الخلوي، وينظم دخول وخروج الجسيمات من الخلية وتدفقها.

ما هو الهيكل الخلوي

عبارة عن شبكة من الخيوط والأنابيب التي تمتد في جميع أنحاء الخلية، من خلال السيتوبلازم، وهو كل المواد داخل الخلية باستثناء النواة يوجد في جميع الخلايا، على الرغم من أن البروتينات التي يتكون منها تختلف بين الكائنات الحية. يدعم الهيكل الخلوي الخلية، ويمنحها الشكل، وينظم ويقيد العضيات، وله أدوار في نقل الجزيئات، وانقسام الخلايا، وإشارات الخلية.

توجد في أجسامنا العديد من العظام المختلفة، وتأتي بأشكال وأحجام مختلفة. وثلاثة أنواع من “العظام” موجودة في الخلية: الأوتار الدقيقة والأنابيب الدقيقة والأوتار الوسيطة.

على الرغم من ذلك، فإن الهيكل الخلوي يتغير باستمرار، حيث تتكون الخيوط الدقيقة والأنابيب الدقيقة والخيوط المتوسطة من كتل بناء صغيرة يمكن إضافتها أو إزالتها لجعلها أطول أو أقصر بغض النظر عن احتياجات الخلية في الوقت الحالي، وتعمل أيضا كطرق صغيرة، وهناك بروتينات خاصة تتحرك حولها الخلية لحمل الخيوط ذات الأطوال المختلفة على طول الخلية.

أهمية الهيكل الخلوي

الهيكل الخلوي له عدة وظائف مهمة وضرورية، وهي:

• يعطي شكل الخلية، وهذا مهم بشكل خاص في الخلايا التي لا تحتوي على جدران خلوية، مثل الخلايا الحيوانية، التي لا تحصل على شكلها من طبقة خارجية سميكة، ويمكنه أيضا تحفيز حركة الخلايا وتفكيك الألياف الدقيقة والأنابيب الدقيقة وجمعها وضغطها، مما يتيح للخلايا الزحف والهجرة، وتساعد الأنابيب الدقيقة في تشكيل هياكل مثل الأهداب والأسواط التي تسمح بحركة الخلية.
• الهيكل الخلوي ينظم الخلية ويحافظ على عضياتها في مكانها، ولكنه أيضا يساعد في حركة العضيات في جميع أنحاء الخلية. على سبيل المثال، أثناء الالتقام الخلوي عندما تبتلع الخلية جزيئة ما، تسحب الألياف الدقيقة الحويصلة التي تحتوي على الجسيمات المبتلعة إلى داخل الخلية. وبالمثل، يساعد الهيكل الخلوي في تحريك الكروموسومات أثناء انقسام الخلية.
• مثلما يعد إطار المبنى هيكله، فإن الهيكل الخلوي يشكل إطار الخلية ويحافظ على ترتيب الهياكل داخلها ويوفر الدعم ويمنح الخلية شكلها النهائي.

أنواع الهيكل الخلوي

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الخيوط داخل الهيكل الخلوي:

الأنابيب الدقيقة

الميكروتوبيولينات هي قضبان مجوفة تساعد بشكل أساسي في دعم وتشكيل الخلية، وتستخدم كمسار للأنابيب الدقيقة والعضيات، وتوجد في كافة الخلايا الحقيقية ذات النواة، وهي مختلفة في الطول ويبلغ قطرها حوالي 25 نانومتر، وتتألف من لبنات بناء تسمى توبولين وهي أكثر صلابة من الخيوط الدقيقة.

وظائف الأنابيب الدقيقة

• تعتبر الأنابيب الدقيقة هياكل متعددة الاستخدامات التي تساهم في عمليات تفكيك الخلايا وانقسامها، كما تساعد في تشكيل المغزل الانقسامي الذي يساعد كل خلية ابنة على الحصول على عدد متساوٍ من الكروموسومات.
• تشكل الجروف البحرية أيضًا زوائد سوطية تستخدم في حركة الخلايا، مثل الأهداب والسوط.
• تستخدم الأنابيب الدقيقة كمسارات للبروتينات المختلفة القادرة على نقل الحركة داخل الخلية، وتنقسم هذه البروتينات إلى عائلتين: كينسين ودينين، ويساعدان على السفر لمسافات طويلة داخل الخلية، بينما يتم نقلها لمسافات قصيرة بواسطة الأكتين.
• تتحرك هذه البروتينات في مسارات الأنابيب الدقيقة بشكل يشبه الحركة المشي على الأنابيب الدقيقة.
• يشمل النقل حركة أنواع مختلفة من الأشياء أو المنتجات، مثلالحويصلات الهوائية، وهذه العملية معروفة جيدًا في الخلايا العصبية، حيث تُطلق النواقل العصبية في الحويصلات.
• تُستخدم الأنابيب الدقيقة في تعبئة العضيات، وتعتمد جهاز جولجي والشبكة الداخلية على هذه الأنابيب لتأخذ مكانها الصحيح في حالة نقص الأنابيب الدقيقة في الخلايا التجريبية، وتتغير هذه العضيات موقعها بشكل كبير.

الخيوط الدقيقة الأكتين

هي عبارة عن قضبان رفيعة وصلبة تنشط في تقلص العضلات، وهذا شائع بشكل خاص في خلايا العضلات وتوجد بشكل شائع في جميع الخلايا التي تمتلك نواة، مثل الأنابيب الدقيقة، كما تشكل ألياف الأكتين في الخلية شبكة أو حزمًا من الألياف المتوازية، وهي أنحف أجزاء الهيكل الخلوي بقطر يتراوح بين 5 إلى 9 نانومتر.

وظائف الخيوط الدقيقة

• تعمل بعض الخلايا على نمو ألياف رقيقة في الاتجاه الذي تريده للتحرك، وبالتالي فإن الألياف الدقيقة بدورها تدفع غشاء الخلية للأمام، مما يساعد الخلية على استكشاف بيئتها أو التحرك في اتجاه إشارة معينة، وتكون الألياف الرقيقة هي جزء مهم من تقلص العضلات أنها بمثابة مسارات لبروتين الميوسين.
• يعرف الأكتين بدوره في تقلص العضلات، وبالتعاون مع الميوسين، يشكلان السريم العضلي الهيكلي الذي يجعل هذه الحركة المعتمدة على ATP ممكنة.

الخيوط المتوسطة

الكيراتين هي بروتينات توجد في العديد من الخلايا، وتعمل على توفير الدعم للخيوط الدقيقة والأنابيب الدقيقة، وتثبتها في مكانها، فتكون الشعيرات الدموية الكيراتينية في الخلايا الظهارية والألياف العصبية في الخلايا العصبية، ويبلغ قطرها حوالي 10 نانومتر.

 تتكون الشعيرات الوسيطة الكيراتين في الظهارة من خلايا وألياف عصبية أكبر حجما من الألياف الرقيقة، فهي أكثر سمكا وأقوى، وتتكون بعض أجزاء الجسم بالكامل من خيوط متوسطة مثل الشعر والأظافر؛ وتتكون من بروتين يسمى الكيراتين، وتتألف من عدة أنواع، حيث يتكون كل نوع منها من بروتينات مختلفة.

وظائف الخيوط المتوسطة

• تُعتبر الخيوط الوسيطة عناصرة قوية ودائمة للغاية في الواقع، إذا قورنت بالخيوط الأخرى مثل الأكتين والأنابيب الدقيقة، وتصبح المتوسطة مستقرة للغاية.
• تتميز هذه الخاصية بأن وظيفتها الرئيسية هي الميكانيكية، وهي تساعد في محاربة التغيرات الخلوية وتتشكل بشكل كبير ومتكرر في أنواع الخلايا التي تتعرض لضغط ميكانيكي ثابت.
• تقوم الخيوط الوسيطة بوظيفة أخرى وهي توصيل الأنسجة؛ حيث يوجد أنواع عديدة من الأنسجة في الجسم مثل الأنسجة الظهارية المبطنة للأعضاء والعضلات المحيطة، ويجب أن تكون هذه الأنسجة مرتبطة ببعضها البعض بشكل جيد.
• على عكس المكونات الأخرى للهيكل الخلوي، فإن الخيوط الوسيطة لا يمكن أن تدمج وتفكك عند نهاياتها القطبية.
• تتميز بصلابتها (لتصبح قادرة على أداء وظيفتها: عملية تجميع الخيوط ودعم الخلايا والاستجابة ميكانيكيًا للإجهاد تعتمد على عملية الفسفرة.
• تشكل الألياف الوسيطة هياكل تسمى ديسموسومات بجانب سلسلة من البروتينات (كادرين)، وتشكل هذه المجمعات روابط بين الخلايا.

خصائص الهيكل الخلوي

• هذه الخيوط تتميز ببنية ديناميكية عالية، وتسمى “سقالة جزيئية”، وهي تتكون من ثلاثة أنواع من الوحدات الأساسية التي تتكرر باستمرار وتتشكل منها هياكل مختلفة تمامًا، وذلك يعتمد على كيفية تركيب هذه الوحدات الأساسية.
• إذا كنا نريد رسم تشابه بين الهيكل الخلوي وهيكل العظام في جسم الإنسان، فإن الهيكل الخلوي يتماثل مع نظام الهيكل العظمي والجهاز العضلي.
• على الرغم من أن الهيكل الخلوي ليس مطابقًا للعظام، فإن المكونات يمكن أن تتجمع وتتفكك، مما يسمح للخلية بتغيير شكلها والتحول إلى حالة مرنة، وذلك لأن مكونات الهيكل الخلوي غير قابلة للذوبان في المنظفات.