الكيمياء الخلوية: التاريخ ، موضوع الدراسة ، المنفعة والتقنيات - مادة الاحياء - 2026

في الكيمياء الخلوية ويضم سلسلة من التقنيات التي تعتمد على تحديد والتصرف في مواد محددة داخل الخلية. يعتبر فرعًا من بيولوجيا الخلية يجمع بين مورفولوجيا الخلية والتركيب الكيميائي.

وفقًا لبنسلي ، مؤسس تطبيق علم الخلايا الحديث ، يعبر عن أن الغرض من الكيمياء الخلوية هو اكتشاف التنظيم الكيميائي للخلايا من أجل فهم أسرار الحياة. وكذلك دراسة التغيرات الديناميكية التي تحدث خلال المراحل الوظيفية المختلفة.

1: مرض باجيت خارج الثدي. (Hematoxylin-Eosin) 2: لوحظت لويحات الشيخوخة في القشرة الدماغية لدى مريض مصاب بمرض الزهايمر. (تشريب الفضة) 3: لسان أرنب ، ألياف كولاجين (أزرق). ألياف العضلات (شرائط أرجوانية). (ثلاثي الألوان ماسون). 4: أنسجة الكبد مع تنكس دهني. (السودان الثالث) 5: التهاب الكبد. التنخر. (أزرق تولويدين) المصادر: ويكيبيديا. كوم / المستخدم: KGH / ملفات المجال العام / موهيت لالواني

بهذه الطريقة ، يمكن تحديد الدور الأيضي الذي تلعبه هذه المواد داخل الخلية.

تستخدم الكيمياء الخلوية طريقتين رئيسيتين. الأول يقوم على الإجراءات الكيميائية والفيزيائية. تلجأ هذه التقنيات إلى استخدام المجهر كأداة لا غنى عنها لتصور التفاعلات الكيميائية التي تحدث على مواد معينة داخل الخلية.

مثال: استخدام الأصباغ الكيميائية الخلوية ، مثل تفاعل Feulgen أو تفاعل PAS ، من بين أمور أخرى.

الطريقة الثانية تعتمد على الكيمياء الحيوية والكيمياء الدقيقة. باستخدام هذه المنهجية ، من الممكن تحديد وجود المواد الكيميائية داخل الخلايا كمياً.

من بين المواد التي يمكن الكشف عنها في الأنسجة أو بنية الخلية ما يلي: البروتينات والأحماض النووية والسكريات المتعددة والدهون.

تاريخ الكيمياء الخلوية

ساعدت التقنيات الكيميائية الخلوية منذ اختراعها في فهم تكوين الخلايا ، ومع مرور الوقت ظهرت مجموعة متنوعة من التقنيات التي تستخدم أنواعًا مختلفة من الأصباغ ذات الصلات والأساسيات المختلفة.

في وقت لاحق ، فتحت الكيمياء الخلوية آفاقًا جديدة باستخدام ركائز معينة لإظهار وجود الإنزيمات أو الجزيئات الأخرى داخل الخلية.

وبالمثل ، ظهرت تقنيات أخرى مثل كيمياء الخلايا المناعية التي ساعدت كثيرًا في تشخيص العديد من الأمراض. تعتمد الكيمياء المناعية على تفاعلات المستضد والأجسام المضادة.

من ناحية أخرى ، استخدمت الكيمياء الخلوية أيضًا مواد فلورية تسمى الفلوروكرومات ، وهي علامات ممتازة للكشف عن هياكل خلوية معينة. نظرًا لخصائص الفلوروكروم ، فإنه يسلط الضوء على الهياكل التي تم ربطها بها.

ماذا تدرس؟

تشترك التقنيات الكيميائية الخلوية المختلفة المستخدمة في العينة البيولوجية في شيء مشترك: فهي تكشف عن وجود نوع معين من المادة وتعرف موقعها داخل البنية البيولوجية قيد التقييم ، سواء كان نوعًا من الخلايا أو الأنسجة.

يمكن أن تكون هذه المواد عبارة عن إنزيمات ، معادن ثقيلة ، دهون ، جليكوجين ومجموعات كيميائية محددة (الألدهيدات ، التيروزين ، إلخ).

يمكن أن توفر المعلومات التي توفرها هذه التقنيات إرشادات ليس فقط لتحديد الخلايا ، ولكن أيضًا لتشخيص الأمراض المختلفة.

على سبيل المثال ، تعتبر البقع الكيميائية الخلوية مفيدة جدًا في التمييز بين الأنواع المختلفة لسرطان الدم ، نظرًا لأن بعض الخلايا تعبر عن إنزيمات معينة أو مواد أساسية والبعض الآخر لا يفعل ذلك.

من ناحية أخرى ، تجدر الإشارة إلى أنه لكي يكون استخدام الكيمياء الخلوية ممكنًا ، يجب مراعاة الاعتبارات التالية:

1) يجب تثبيت المادة في المكان الذي توجد فيه بشكل طبيعي.

2) يجب تحديد المادة باستخدام ركائز تتفاعل معها على وجه التحديد وليس مع المركبات الأخرى.

خدمة

العينات التي يمكن دراستها من خلال تقنيات الكيمياء الخلوية هي:

- الدم المحيطي الممتد.

- نقي العظم الممتد.

- أنسجة مثبتة لتقنيات الكيمياء النسيجية.

- الخلايا المثبتة بالطرد المركزي الخلوي.

تعد التقنيات الكيميائية الخلوية داعمة للغاية في مجال أمراض الدم ، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع للمساعدة في تشخيص أنواع معينة من سرطان الدم والتفرقة بينها.

على سبيل المثال: تُستخدم تفاعلات استراز للتمييز بين ابيضاض الدم النقوي الوريدي وسرطان الدم الأحادي الحاد.

نخاع العظم ومسحات الدم المحيطية من هؤلاء المرضى متشابهة ، حيث يصعب التعرف على بعض الخلايا شكليًا وحدها. لهذا ، يتم إجراء اختبار الإستريز.

في الأول ، تكون الإستراتز المحددة موجبة ، بينما في الثانية ، تكون الإسترات غير النوعية إيجابية.

كما أنها مفيدة جدًا في علم الأنسجة ، حيث إن استخدام تقنية تلطيخ المعادن الثقيلة (التشريب بالفضة) ، على سبيل المثال ، يلطخ الألياف الشبكية ذات اللون البني الشديد في نسيج عضلة القلب.

تقنيات في الكيمياء الخلوية

سيتم شرح التقنيات الأكثر استخدامًا أدناه:

- استخدام الملونات

تتنوع البقع المستخدمة كثيرًا في تقنيات الكيمياء الخلوية ويمكن تصنيفها وفقًا لعدة وجهات نظر:

حسب الراديكالية التي لهم صلة بها

وهي مقسمة إلى: حمضية ، قاعدية أو محايدة. إنها الأبسط والأكثر استخدامًا عبر التاريخ ، مما يسمح لنا بتمييز المكونات القاعدية عن المكونات الحمضية. مثال: تلطيخ الهيماتوكسيلين إيوزين.

في هذه الحالة ، تلطخ نوى الخلايا باللون الأزرق (تأخذ الهيماتوكسيلين ، وهو الصبغة الأساسية) والسيتوبلازم باللون الأحمر (تأخذ يوزين ، وهو الصبغة الحمضية).

حسب اللون الذي يقدمونه

يمكن أن تكون متعامدة أو متغيرة اللون. المقومات هي تلك التي تلطخ الهياكل من نفس لون الصبغة. على سبيل المثال ، حالة يوزين ، لونها أحمر وبقع حمراء.

من ناحية أخرى ، تلطخ الميتاكورماتيك الهياكل بلون مختلف عن لونها ، مثل التولويدين ، الذي يكون لونه أزرق مع وجود بقع بنفسجية.

الأصباغ الحيوية أو فوق الحجاجية

إنها أصباغ غير ضارة ، أي أنها تلون الخلايا وتبقى على قيد الحياة. تسمى هذه البقع حيوية (على سبيل المثال أزرق تريبان للبقع الضامة) أو سوبرافيتال (مثل يانوس الأخضر لتلطيخ الميتوكوندريا أو الأحمر المحايد إلى الجسيمات الحالة).

- الكشف عن الدهون عن طريق الأصباغ التي تذوب في الدهون

رباعي أكسيد الأوزميوم

يصبغ الدهون (الأحماض الدهنية غير المشبعة) باللون الأسود. يمكن ملاحظة هذا التفاعل باستخدام المجهر الضوئي ، ولكن نظرًا لأن هذه الصبغة عالية الكثافة ، يمكن أيضًا تصورها باستخدام المجهر الإلكتروني.

السودان III

إنها واحدة من أكثرها استخدامًا. تنتشر هذه الصبغة وتذوب في الأنسجة وتتراكم داخل قطرات الدهون. اللون أحمر قرمزي.

صبغة السودان السوداء ب

ينتج تباينًا أفضل من سابقاتها لأنه قادر على الذوبان أيضًا في الدهون الفوسفورية والكوليسترول. إنه مفيد للكشف عن الحبيبات اللازوردية والحبيبات المحددة للخلايا الحبيبية الناضجة وسلائفها. لذلك فإنه يحدد سرطان الدم النخاعي.

- تلطيخ مجموعة الألدهيد (صبغة شيف الدورية الحمضية)

يمكن لصبغة شيف الدورية للحمض اكتشاف ثلاثة أنواع من مجموعات الألدهيد. هم انهم:

- الألدهيدات الحرة الموجودة بشكل طبيعي في الأنسجة (تفاعل البلازما).

- الألدهيدات الناتجة عن الأكسدة الانتقائية (تفاعل PAS).

- الألدهيدات الناتجة عن التحلل المائي الانتقائي (تفاعل فولجن).

تفاعل PAS

يعتمد هذا التلوين على اكتشاف أنواع معينة من الكربوهيدرات ، مثل الجليكوجين. يكسر حمض شيف الدوري روابط CC للكربوهيدرات بسبب أكسدة مجموعات الجليكوليك 1-2 ، مما يؤدي إلى تحرير مجموعات الألدهيد.

تتفاعل مجموعات الألدهيد الحرة مع كاشف شيف وتشكل مركبًا أرجوانيًا أحمر. يظهر ظهور اللون الأحمر الأرجواني رد فعل إيجابي.

هذا الاختبار إيجابي في الخلايا النباتية ، والكشف عن النشا ، والسليلوز ، والهيميسليلوز ، والببتين. بينما في الخلايا الحيوانية يكتشف الميوسين والبروتينات المخاطية وحمض الهيالورونيك والكيتين.

بالإضافة إلى ذلك ، فهو مفيد في تشخيص سرطان الدم الليمفاوي أو كريات الدم الحمراء ، من بين أمراض أخرى من نوع خلل التنسج النقوي.

في حالة الكربوهيدرات الحمضية ، يمكن استخدام صبغة الألسيان الزرقاء. يكون الاختبار إيجابيًا إذا لوحظ لون أزرق فاتح / فيروزي.

رد فعل بلازمي

يكشف تفاعل البلازما عن وجود بعض الألدهيدات الأليفاتية طويلة السلسلة مثل راحة اليد والشحم. يتم تطبيق هذه التقنية على المقاطع النسيجية المجمدة. يتم معالجته مباشرة بكاشف شيف.

رد فعل Feulgen

تكتشف هذه التقنية وجود الحمض النووي. تتكون هذه التقنية من تعريض النسيج الثابت لتحلل حامضي ضعيف ثم تفاعله لاحقًا مع كاشف شيف.

يكشف التحلل المائي عن مجموعات ألدهيد deoxyribose عند ارتباط deoxyribose-purine. ثم يتفاعل كاشف شيف مع مجموعات الألدهيد التي تُركت خالية.

يكون هذا التفاعل إيجابيًا في النوى وسلبيًا في سيتوبلازم الخلايا. تتجلى الإيجابية من خلال وجود اللون الأحمر.

إذا تم دمج هذه التقنية مع methyl green-pyronine ، فمن الممكن اكتشاف الحمض النووي و RNA في نفس الوقت.

- بقع كيميائية خلوية لتراكيب البروتين

لهذا ، يمكن استخدام تفاعل Millon ، والذي يستخدم نترات الزئبق ككاشف. الهياكل التي تحتوي على الأحماض الأمينية العطرية سوف تلطخ باللون الأحمر.

- بقع كيميائية خلوية تستخدم ركائز لإظهار وجود الإنزيمات

تعتمد هذه البقع على حضانة العينة البيولوجية مع ركيزة معينة ويتفاعل منتج التفاعل لاحقًا مع أملاح الديازو لتشكيل مركب ملون.

استيراس

هذه الإنزيمات موجودة في الجسيمات الحالة لبعض خلايا الدم وهي قادرة على تحلل الإسترات العضوية التي تطلق النافثول. هذا الأخير يشكل صبغة آزو غير قابلة للذوبان عندما يرتبط بملح ديازو ، مما يؤدي إلى تلطيخ الموقع الذي يحدث فيه التفاعل.

هناك العديد من الركائز واعتمادًا على أي منها يتم استخدامه ، يمكن تحديد إسترات محددة وإسترات غير محددة. الأولى موجودة في الخلايا غير الناضجة من السلسلة النخاعية والأخيرة في الخلايا ذات الأصل الأحادي.

الركيزة المستخدمة لتحديد استرات معينة هي: naphthol-AS-D chloroacetate. بينما يمكن استخدام عدة ركائز لتحديد الإسترات غير النوعية مثل أسيتات نافثول إيه إس - د ، أسيتات ألفا نفتيل وألفا نفتيل بوتيرات.

في كلتا الحالتين ، تلطخ الخلايا باللون الأحمر الغامق عندما يكون رد الفعل إيجابيًا.

مييلوبيروكسيديز

تم العثور على هذا الإنزيم في الحبيبات اللازوردية للخلايا المحببة والوحيدات.

يتم استخدام اكتشافه للتمييز بين اللوكيميا ذات الأصل النخاعي والأمراض اللمفاوية. الخلايا التي تحتوي على myeloperoxidases تتحول إلى الأصفر المغرة.

الفوسفاتيز

تطلق هذه الإنزيمات أحماض الفوسفوريك من ركائز مختلفة. وهي تختلف عن بعضها البعض وفقًا لخصوصية الركيزة ودرجة الحموضة وعمل المثبطات والمثبطات.

ومن أشهرها مركبات الفوسفومونو إستيراز التي تحلل الإسترات البسيطة (PO). مثال: الفوسفاتاز القلوي وحمض الفوسفاتيز ، وكذلك الفوسفاميدازات التي تحلل الروابط (PN). تستخدم هذه في التفريق بين متلازمات التكاثر اللمفاوي ولتشخيص سرطان الدم مشعر الخلايا.

- تلوينات ثلاثية الألوان

مالاري-أذان ترايكروم

إنها مفيدة للتمييز بين سيتوبلازم الخلايا وألياف النسيج الضام. تلون الخلايا باللون الأحمر وألياف الكولاجين باللون الأزرق.

ثلاثي الألوان ماسون

هذا له نفس المنفعة السابقة ولكن ، في هذه الحالة ، تلطخ الخلايا باللون الأحمر وألياف الكولاجين باللون الأخضر.

- الأصباغ التي تلطخ عضيات معينة

يانوس جرين

بشكل انتقائي يلطخ الميتوكوندريا.

أملاح الفضة وحمض الأسميك

بقع جهاز جولجي.

التولويدين الأزرق

تلطخ أجساد نيسي

أملاح الفضة و PAS

أنها تلطيخ الألياف الشبكية والصفيحة القاعدية.

Orcein و fuchsin resorcin

يصبغون الألياف المرنة. مع الأولى تكون مصبوغة باللون البني والثانية باللون الأزرق الداكن أو الأرجواني.

- التقنيات الأخرى المستخدمة في الكيمياء الخلوية

استخدام المواد الفلورية أو الفلوروكرومات

هناك تقنيات تستخدم مواد فلورية لدراسة موقع بنية في الخلية. يتم تصور هذه التفاعلات بواسطة مجهر خاص يسمى التألق. مثال: تقنية IFI (التألق المناعي غير المباشر).

الكشف عن المكونات الخلوية بواسطة الكيمياء الخلوية المناعية

هذه التقنيات مفيدة جدًا في الطب لأنها تساعد في اكتشاف بنية خلية معينة وتحديدها أيضًا. يعتمد هذا التفاعل على تفاعل الجسم المضاد. على سبيل المثال: تقنيات ELISA (مقايسة الإنزيم المناعي).

التوصيات

- من الضروري استخدام مسحات تحكم لتقييم الأداء الجيد للأصباغ.

- يجب استخدام مسحات جديدة للتلوين الكيميائي الخلوي. إذا لم يكن ذلك ممكنًا ، فيجب الحفاظ عليها محمية من الضوء وتخزينها عند 4 درجات مئوية.

- يجب الحرص على أن المثبت المستخدم لا يؤثر سلبًا على المادة المراد فحصها. بمعنى آخر ، يجب منعه من القدرة على استخراجه أو تثبيطه.

- يجب احترام وقت استخدام المثبتات ، لأنه بشكل عام يجب أن يدوم ثواني فقط ، لأن تعريض اللطاخة لفترة أطول للمثبت يمكن أن يتلف بعض الإنزيمات.

المراجع

1. "الكيمياء الخلوية". ويكيبيديا، الموسوعة الحرة. 30 حزيران (يونيو) 2018 ، الساعة 17:34 بالتوقيت العالمي المنسق. 9 يوليو 2019 ، 02:53 متوفر في: wikipedia.org
2. Villarroel P، de Suárez C. طرق الإشباع المعدني لدراسة ألياف شبكية عضلة القلب: دراسة مقارنة. RFM 2002 ؛ 25 (2): 224-230. متاح على: scielo.org
3. Santana A، Lemes A، Bolaños B، Parra A، Martín M، Molero T. الكيمياء الخلوية للفوسفاتيز الحمضي: اعتبارات منهجية. القس ديسين بيول.200 ؛ 50 (2): 89-92. متاح على: scielo.org
4. دي روبرتس إي ، دي روبرتس م. (1986). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. الطبعة ال 11. افتتاحية Ateneo. بوينس آيرس ، الأرجنتين.
5. الأدوات الكلاسيكية لدراسة بيولوجيا الخلية. TP 1 (مادة تكميلية) - بيولوجيا الخلية. متاح على: dbbe.fcen.uba.ar