الخلية النباتية: الخصائص والأجزاء (العضيات) والوظائف - مادة الاحياء - 2025

الخلايا النباتية هي الوحدات الأساسية التي تتكون منها الكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة النباتات (Kingdom Plantae).

مثل كل الكائنات الحية ، تتكون النباتات أيضًا من خلايا تُعرف باسم الخلايا النباتية. بالنسبة لأي كائن حي يتم النظر فيه ، تمثل الخلية الوحدة الأساسية ، أي أصغر جزء من الفرد الذي يحافظ على خصائص كل شيء حي.

في داخلها ، وكذلك في داخل الخلايا الحيوانية ، نظرًا لأنها نوع من الخلايا حقيقية النواة ، يوجد نوع من "السائل" (العصارة الخلوية) ، حيث يتم غمر سلسلة من المقصورات المحددة بواسطة الأغشية ، والتي نعرفها بالعضيات أو العضيات.

يمكن اعتبار عضيات أي خلية مشابهة لأعضاء جسم الحيوان (القلب ، الكبد ، الكلى ، الرئتين ، المعدة ، إلخ) ولكن على نطاق أصغر بكثير ، أي أصغر (يمكن أن تصل الخلايا النباتية إلى 100 ميكرون).

خلايا نبات البصل مع نواتها. المصدر: Laurararas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)

وبالتالي ، يمكن النظر إلى كل خلية على أنها مجموعة من المكونات الخلوية ، ولكل منها وظائفها الخاصة ، والتي تجعل الحياة ممكنة ، ولكنها غير قادرة على البقاء بمفردها خارج الخلية.

لا توجد بعض عضيات الخلايا النباتية في الخلايا الحيوانية ، وبالتالي يتم دائمًا التمييز بشكل خاص بين النوعين. من بين هذه العضيات الموجودة فقط في الخلايا النباتية ، يبرز جدار الخلية والفجوة والبلاستيدات الخضراء ، والأخيرة مسؤولة عن عملية التمثيل الضوئي المذهلة.

المميزات

النباتات ، مثل جميع الكائنات متعددة الخلايا ، كمجتمع خلوي كبير ، لديها خلايا من أنواع مختلفة تؤدي وظائف مختلفة.

هناك خلايا متخصصة في:

- الحماية،

- الدعم الميكانيكي ،

- تركيب احتياطيات الغذاء ،

- النقل والامتصاص والإفراز ،

- نشاط مرستيمي والتكاثر و

- الارتباط بين الأنسجة المتخصصة

الخصائص العامة

تشترك الخلايا النباتية في العديد من الخصائص مع بعضها البعض ، ولكنها بدورها تشترك في بعض الخصائص مع الخلايا الحيوانية ، وهي خصائص متأصلة في جميع الخلايا حقيقية النواة.

صورة فوتوغرافية للمنظر المجهري لنسيج عشب مائي (الصورة بواسطة أندريا فيرشيلينغ www.pixabay.com)

بعد ذلك ، سوف نقدم قائمة ببعض الخصائص والخصائص المشتركة للخلايا النباتية:

- هي خلايا حقيقية النواة: لها مادتها الوراثية محاطة بنواة غشائية ولها أجزاء أخرى محاطة بأغشية مزدوجة أو مفردة.

- جميعها لها جدار خلوي: غشاء البلازما (الغشاء الذي يحيط العصارة الخلوية مع عضياته) محاط ومحمي بجدار صلب ، مكون من شبكات معقدة من السكريات مثل السليلوز (بوليمر من جزيئات الجلوكوز).

- لها بلاستيدات: من بين العضيات الخاصة التي تمتلكها الخلايا النباتية فقط هي البلاستيدات المتخصصة في وظائف مختلفة. تعتبر البلاستيدات الخضراء (حيث الكلوروفيل عبارة عن صبغة ضوئية) هي الأكثر أهمية ، نظرًا لأنها الموقع الرئيسي تحدث عملية التمثيل الضوئي ، وهي العملية التي تستفيد النباتات من خلالها من ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون لتكوينها المواد العضوية وتنتج الأكسجين.

- إنها خلايا ذاتية التغذية: إن وجود البلاستيدات الخضراء بداخلها يوفر للخلايا النباتية القدرة على "تصنيع طعامها" ، لذا فهي تتمتع باستقلالية أكثر قليلاً من الخلايا الحيوانية للحصول على الطاقة والكربون.

- لديهم فجوة: يوجد في العصارة الخلوية للخلايا النباتية عضية خاصة ، فجوة ، حيث يتم تخزين الماء والسكريات وحتى بعض الإنزيمات.

- وهي مكتملة النمو: في ظروف معينة، العديد من الخلايا النباتية متباينة لديها القدرة على إنتاج فرد جديد لاجنسيا.

أجزاء (عضيات) من الخلية النباتية ووظائفها

عضيات الخلية النباتية

العصارة الخلوية وغشاء البلازما

العصارة الخلوية هي كل ما يدور حول النواة. إنه نوع من السوائل يتضمن حجرات غشائية وهياكل أخرى. في بعض الأحيان ، يستخدم مصطلح "السيتوبلازم" للإشارة إلى هذا السائل وغشاء البلازما في نفس الوقت.

الغشاء الخلوي. المصدر: Jpablo cad / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

مثل هذا "السائل" محاط ومحتوى بغشاء ، غشاء البلازما ، والذي ليس أكثر من طبقة ثنائية للدهون مع مئات من البروتينات المرتبطة ، متكاملة أو محيطية ، تتوسط تبادل المواد بين الخلية والبيئة المحيطة بها.

نظرًا لأن الخلايا النباتية محاطة بجدار خلوي ، فقد صاغ العديد من المؤلفين مصطلح البروتوبلاست للإشارة إلى كل ما يوجد داخل هذا الجدار ، أي الخلية النباتية: غشاء البلازما والعصارة الخلوية مع عضياتها.

الهيكل الخلوي

الهيكل الخلوي ، شبكة من البروتينات الخيطية في سيتوبلازم الخلية. المصدر: Alice Avelino / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

تحتوي الخلايا النباتية ، مثل الخلايا الحيوانية ، على هيكل خلوي. يتكون الهيكل الخلوي من سلسلة من "السقالات" الجزيئية التي تجتاز الخلية والتي تنظم جميع المكونات الداخلية للعصارة الخلوية.

وهي تعمل في حركة الحويصلات ، وفي نقل المواد والجزيئات عبر الخلية ، بالإضافة إلى تنظيم ودعم الخلية.

يتكون هذا الهيكل الخلوي من خيوط بروتين يسمى F-actin والأنابيب الدقيقة ، وهي عبارة عن بوليمرات لبروتين آخر يعرف باسم tubulin.

نواة الكروماتين والغلاف النووي

نواة الخلية حقيقية النواة. المصدر: ماريانا رويز فياريال (LadyofHats) ، ترجمة كيلفينسونغ. / CC0

النواة هي العضية التي تحتوي على المادة الوراثية DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) ، والتي يتم تعبئتها على شكل كروماتين (ما تتكون منه الكروموسومات). وهي عضية مغطاة بنظام غشائي يعرف باسم الغلاف النووي.

نواة

يوجد بداخلها أيضًا منطقة تُعرف باسم النواة ، حيث توجد بعض البروتينات والجينات التي ترمز إلى الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي).

يتكون هذا الغلاف في الواقع من سلسلة من الصهاريج المتخصصة التي تحيط بالنواة وتتحكم في تبادل المواد بين النواة والعصارة الخلوية ، والتي تحدث من خلال مجمعات المسام النووي.

يتكون من غشاءين يحددان التجويف أو البلازما النووية ، أحدهما داخلي والآخر خارجي ، والأخير يستمر مع أغشية الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (التي تحتوي على ريبوسومات مدمجة).

يرتبط الغشاء الداخلي ببعض المكونات الداخلية للنواة وربما ينظمها مكانيًا. يشير بعض المؤلفين إلى وجود نواة هيكل عظمي ، تسمح خيوطه البروتينية (بالإضافة إلى خيوط الهيكل الخلوي في العصارة الخلوية) بتنظيم الكروماتين.

الشبكة الأندوبلازمية

1-الغشاء النووي. 2-المسام النووية. 3-الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER). 4-شبكية إندوبلازمية ناعمة (SER). 5-الريبوسوم متصل بالشبكة الإندوبلازمية الخشنة. 6- الجزيئات الكبيرة. 7- حويصلات النقل. 8-جهاز جولجي. 9-CIS وجه جهاز جولجي. 10- ترانس وجه جهاز جولجي. 11- خزانات جهاز جولجي. المصدر: Nucleus ER golgi.jpg: Magnus Manske العمل المشتق: Pbroks13 / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)

إنه نظام غشاء ديناميكي للغاية ، تتنوع وفرته ، بالإضافة إلى هيكله وتنظيمه وترتيبه في العصارة الخلوية.

وعادة ما يتم تقسيمها إلى جزء "ناعم" وجزء "خشن" آخر ، مع الاستمرار في الغلاف النووي الخارجي بالفعل حيث يتم دمج العديد من الريبوسومات ، والتي تعد جزءًا من الآلية الجزيئية المسؤولة عن تخليق البروتين.

تتم معالجة البروتينات الخلوية وتوزيعها في الشبكة الإندوبلازمية ، خاصة تلك الموجهة للأغشية الدهنية (المسار الإفرازي). إذا حدث ذلك ، فهو أحد المواقع التي تحدث فيها بعض التعديلات اللاحقة للترجمة للبروتينات ، مثل الارتباط بالجليكوزيل.

في العديد من الخلايا التي تشكل الغدد ، تكون هذه العضية وفيرة جدًا وتعمل في إفراز الدهون والزيوت والزيوت العطرية.

كما أنه وفير في خلايا البشرة التي تصنع الدهون التي تترسب على شكل شموع على سطح الأوراق والأعضاء النباتية الأخرى.

جهاز جولجي

تتكون هذه العضية ، الغشائية أيضًا ، من سلسلة من الصهاريج الدائرية المسطحة ، المحددة بواسطة غشاء واحد. يتغير محتوى هذه الخزانات وتركيبها الكيميائي ووظائفها من "وجه" إلى آخر.

في بعض النباتات "السفلية" ، يرتبط الخزان "الخارجي" بالشبكة الإندوبلازمية ويعرف باسم مقصورة رابطة الدول المستقلة أو "وجه" مجمع جولجي ، بينما تشكل الصهاريج "الأبعد" جزءًا من الوجه العابر..

في المنتصف بين اتحاد الدول المستقلة والصهاريج العابرة توجد صهاريج "وسط" وتتشكل حويصلات إفرازية على الجانب العابر.

يعتبر مجمع Golgi مسؤولاً عن معالجة وتعبئة الجزيئات الكبيرة المختلفة ، فضلاً عن نقلها (تصديرها) نحو سطح الخلية أو في الفجوات. وتشمل هذه الجزيئات الكبيرة الدهون والبروتينات.

على عكس الخلايا الحيوانية ، فإن جولجي للخلايا النباتية لها أنشطة تخليقية مهمة ، لأنها تشارك في تخليق دي نوفو للبروتينات السكرية والبكتين والهيميسليلوز وبعض المنتجات الإفرازية ومكونات جدران الخلايا.

الريبوسومات

مخطط الريبوسوم

الريبوسومات هي عضيات صغيرة جدًا لها شكل كروي. عادة ما تكون على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة ، لكن بعضها يكون مجانيًا في السيتوبلازم. تتكون من RNA والبروتينات.

تشارك هذه في تركيب الجزيئات الكبيرة ، والبروتينات بشكل أساسي.

فاكول وتونوبلاست

الفجوة هي عضية متعددة الوظائف تشارك في التخزين ، والهضم ، وتنظيم التناضح ، والحفاظ على شكل وحجم الخلايا النباتية.

يمكن تخزين العديد من المواد داخل هذه العضيات: أصباغ ملونة مثل الأنثوسيانين التي تلون الأوراق والبتلات ، وبعض الأحماض العضوية التي تعمل على تنظيم الأس الهيدروجيني ، وبعض المواد الكيميائية "الدفاعية" ضد الحيوانات العاشبة والمستقلبات الثانوية.

تحت المجهر يمكن رؤيتها على أنها "مواقع فارغة" في العصارة الخلوية ، ذات مظهر كروي وأحيانًا كبيرة جدًا ، حيث يمكنها أن تشغل ما يصل إلى 90٪ من حجم الخلية.

نظرًا لأنها عضية ، يجب أن نفترض أنها محاطة بغشاء ، بلاستيدات اللونية. هذا الغشاء مسؤول عن تنظيم مرور المواد بين تجويف الفراغ والعصارة الخلوية ، حيث يحتوي على بعض البروتينات المتخصصة.

تعمل الفجوات أيضًا على أنها "عضيات هضمية" للخلايا ، لذلك غالبًا ما تؤدي وظائف مماثلة لتلك الموجودة في الجسيمات الحالة في الخلايا الحيوانية.

الميتوكوندريا

كما هو الحال في بقية الخلايا حقيقية النواة ، تحتوي الخلايا النباتية على ميتوكوندريا ، وهي عضيات محاطة بغشاءين ، أحدهما داخلي والآخر خارجي ، يحيطان بمصفوفة ، وهما متخصصان في تخليق الطاقة على شكل ATP والتنفس الخلوية.

وهي عضيات أسطوانية أو بيضاوية الشكل ، ممدودة قليلاً ، وفي بعض الحالات متفرعة. لديهم الجينوم الخاص بهم ، لذا فهم قادرون على ترميز وتوليف العديد من بروتيناتهم ، وإن لم يكن كلها ، لأن الحمض النووي للخلية يرمز للآخرين.

البلاستيدات

البلاستيدات هي مجموعة من المكونات الخلوية المختلفة ، والتي تنشأ من السلائف المعروفة باسم proplastidia. عادة ما تكون أكبر من الميتوكوندريا ، مع غشاء مزدوج ومصفوفة كثيفة تسمى السدى. لديهم أيضًا الجينوم الخاص بهم.

تنتمي البلاستيدات الخضراء ، والبلاستيدات الإثيوبية ، والأميلوبلاستس ، والكروموبلاستس إلى هذه العائلة من العضيات. وبالتالي ، فهذه هي العضيات الرئيسية التي تميز الخلايا النباتية عن الحيوانات.

- البلاستيدات الخضراء هي البلاستيدات المسؤولة عن التمثيل الضوئي وهي تلك التي تحتوي على الكلوروفيل ، الصباغ الضوئي بامتياز.

مخطط البلاستيدات الخضراء. المصدر: Kelvinsong / CC0، wikimedia commons

- الأميلوبلاستيدات هي بلاستيدات تعمل في تخزين النشا في الأنسجة المختلفة.

- الكروموبلاستيدات هي بلاستيدات ذات لون أصفر أو برتقالي أو تصبغ ، حيث يمكن أن تحتوي على أصباغ مختلفة بالداخل.

- الأثيوبية ، من ناحية أخرى ، توجد في الأنسجة "المهترئة" وهي في الواقع صانعات خضراء فقدت الكلوروفيل. في الأنسجة غير المتمايزة يمكن أن يطلق عليها الكريات البيض.

البيروكسيسومات أو الأجسام الدقيقة

الهيكل الأساسي للبيروكسيسوم

البيروكسيسومات أو الأجسام الدقيقة عبارة عن عضيات محاطة بغشاء بسيط ، والتي تتميز عن الحويصلات بحجمها ومحتواها. تُعرف عادةً باسم البيروكسيسومات ، حيث يتم إنتاج مادة كيميائية سامة تسمى بيروكسيد الهيدروجين (H ₂ O ₂) ، وهي ضارة بالخلايا.

إنها عضيات تحتوي على كمية كبيرة من الإنزيمات المؤكسدة بالداخل وهي مسؤولة عن تخليق بعض الجزيئات ، على الرغم من أن وظيفتها الرئيسية هي أكسدة وتحلل أنواع معينة من الدهون والأحماض الأمينية والقواعد النيتروجينية ، إلخ.

إنها مهمة بشكل خاص في خلايا البذرة ، لأنها تعمل على تحويل الدهون والدهون المخزنة فيها إلى كربوهيدرات ، وهي المصدر الرئيسي للطاقة للخلايا الجنينية.

تُعرف بعض البيروكسيسومات المعدلة باسم الجليوكسيسومات ، حيث تحدث دورة الجليوكسيلات داخلها ، حيث يتم إعادة تدوير ذرات الكربون المشتقة من عمليات التمثيل الضوئي.

الجدار الخلوي

جدار الخلية النباتية. المصدر: Scuellar / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

هذه إحدى العضيات المميزة للخلايا النباتية (تحتوي الفطريات أيضًا على خلايا جدار ، لكن تكوينها مختلف).

يتكون جدار الخلية من شبكة معقدة من بوليمر يسمى السليلوز ، ويتكون من وحدات متكررة من السكر تسمى الجلوكوز. ولهذه البنية وظائف عديدة ، لكن أهمها الحفاظ على بنية الخلايا والأنسجة النباتية وحمايتها من الخارج.

على الرغم من أنه يُنظر إليه تحت المجهر يبدو أنه بنية رقيقة نسبيًا ، إلا أنه يمنح الخلايا النباتية بعض الصلابة الميكانيكية ومقاومة التشوه ، خاصة في المناخات المختلفة.

روابط بلازمية

في الأنسجة النباتية ، يمكن ملاحظة القنوات السيتوبلازمية الضيقة ، محاطة بغشاء البلازما وتربط الخلايا المجاورة من خلال البروتوبلاستس (كل ما هو داخل جدار الخلية).

أنواع الخلايا النباتية

تحتوي الكائنات الحية النباتية على العديد من الأنواع المختلفة من الخلايا ، والتي هي نتاج عمليات تمايز الخلايا ، والتي يتم التحكم فيها وراثيًا وبيئيًا.

يتعرف العديد من العلماء على مجموعة من الخلايا النباتية ، وفيما يلي بعض منها:

- الخلايا الأولية أو الخلايا الإنشائية: توجد في الخلايا الإنشائية ، وهي المراكز الرئيسية لنمو وتقسيم جميع النباتات ، لأنها في حالة انقسام انقسامي ثابت. من هذه الخلايا الأخرى في جسم النبات متمايزة.

- خلايا متباينة: جميع النباتات لها ثلاثة أنواع رئيسية من الخلايا المتمايزة التي هي مستمدة من خلايا بارضي، متني الخلايا، collenchymal الخلايا، و خلايا النسيج الداعم.

خلايا متني أو متني

هذه هي الخلايا الأكثر شيوعًا. يصفها بعض المؤلفين بأنها "وحوش العبء" للنبات ، لأنها الأكثر وفرة ، لكنها الأقل تخصصًا ، أي أقل تمايزًا.

لديهم جدار خلوي أولي رفيع ولا يطورون جدارًا ثانويًا. هم مسؤولون عن "ملء" المساحة المتاحة في أنسجة النبات وتوفير البنية ، بحيث يمكن أن يكون لها أشكال وأحجام مختلفة.

تُعرف تلك الخلايا المتنيّة المتخصصة في التمثيل الضوئي أيضًا باسم خلايا الكلورينشيما. تشارك هذه الخلايا أيضًا في تخزين الماء في الجذور والساق والأوراق والثمار والبذور.

الخلايا الصفراوية أو الخلايا اللحمية

إنها خلايا توفر "دعمًا مرنًا" لأنسجة النبات. إنها ممدودة ولها أشكال مختلفة يمكن أن تتغير أثناء نمو النبات. لديهم جدار أساسي يمكن أن يتكثف عن طريق ترسب السليلوز الإضافي.

إنها خلايا "صمغية" ، لأنها الخلايا التي توفر دعمًا أكبر من الخلايا المتنيّة ، مع الحفاظ على المرونة. هم دائمًا منتفخون ، لأن فجواتهم مليئة بالماء.

خلايا المصلبة

هذه الخلايا ، على عكس السابقتين ، لديها جدار خلوي ثانوي ، مقوى باللجنين ، وهو بوليمر يتكون من أحماض مختلفة وجزيئات فينولية غير متجانسة تمامًا. المصطلح مشتق من الكلمة اليونانية "skleros" والتي تعني "صعب".

وهي خلايا أقل شيوعًا من الخلايا المتنيّة والخلايا اللحمية وتموت عندما تصل إلى مرحلة النضج. أنها توفر قوة هيكلية للأنسجة التي تتوقف عن النمو في الطول.

نوعين من خلايا النسيج الداعم معروفة: الألياف و sclereids. الأولى طويلة وذات جدران خلوية سميكة وخشنة مما يجعلها قوية ومرنة.

من ناحية أخرى ، فإن Sclereids أكثر تنوعًا ، من الناحية الشكلية ، ولكنها بشكل عام مكعبة أو كروية. هذه الخلايا هي التي تشكل قشور وحفر العديد من الفاكهة. إنها ليست مرنة ، لكنها صعبة بالأحرى.

الخلايا في أنسجة الأوعية الدموية

تتكون الأنسجة الوعائية للنباتات من خلايا. هؤلاء هم المسؤولون عن توصيل الماء والعناصر الغذائية والمعادن عبر جسم الخضروات.

و الخشب النسيج (الخشب) هو ما ينقل الماء والمواد الغذائية المعدنية من الجذر إلى بقية النبات. من ناحية أخرى ، فإن أنسجة اللحاء (اللحاء) تنقل السكريات والمغذيات العضوية من الأوراق إلى باقي أجزاء النبات. يُعرف مجموع كلا السائلين بالنسغ.

يتكون نسيج الخشب من القصيبات ، وهي خلايا طويلة ضيقة في نهاياتها. تعتبر كنوع من الخلايا المصلبة. تموت هذه الخلايا عندما تصل إلى مرحلة النضج ، لذا فإن "المتبقي" هو "الغلاف" الذي يتكون من جدار الخلية السميك.

توجد أيضًا خلايا أخرى تسمى عناصر الأوعية الدموية في هذا النسيج ، والتي تنقل المياه والمعادن بشكل أسرع من القصيبات. كما أنها تموت عند النضج ، مما يجعلها "أنابيب" مجوفة ، أقصر وأضيق من القصبات الهوائية.

يتكون اللحاء من نوع خلية يعرف باسم عناصر أنابيب الغربال. هذه خلايا حية نشطة التمثيل الغذائي. ينضمون في نهاياتهم لتشكيل أنبوب الغربال ، والذي يتم من خلاله نقل منتجات التمثيل الضوئي من الأوراق إلى باقي الجسم.

المراجع

1. ألبرتس ، بي ، براي ، دي ، هوبكين ، كيه ، جونسون ، إيه دي ، لويس ، جيه ، راف ، إم ،… ووالتر ، بي (2013). بيولوجيا الخلية الأساسية. علوم جارلاند.
2. Gunning ، BE ، & Steer ، MW (1996). بيولوجيا الخلية النباتية: الهيكل والوظيفة. جونز وبارتليت التعلم.
3. لوديش ، هـ. ، بيرك ، أ. ، زيبورسكي ، إس إل ، ماتسودايرا ، بي ، بالتيمور ، دي ، ودارنيل ، جي (2000). بيولوجيا الخلية الجزيئية الطبعة الرابعة. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، رف الكتب.
4. نابورز ، ميغاواط (2004). مقدمة في علم النبات (رقم 580 N117i). بيرسون.
5. سولومون ، إي بي ، بيرج ، إل آر ، ومارتن ، دي دبليو (2011). علم الأحياء (التاسع إدن). بروكس / كول ، Cengage Learning: USA.