البروتوبلازم: التاريخ ، الخصائص ، المكونات ، الوظائف - مادة الاحياء - 2026

في جبلة هو المادة خلية حية. تم تحديد هذا الهيكل لأول مرة في عام 1839 على أنه سائل يمكن تمييزه من الجدار. كان يعتبر مادة شفافة ولزجة وقابلة للتمدد. تم تفسيره على أنه هيكل بدون تنظيم واضح وبه العديد من العضيات.

يعتبر البروتوبلازم هو كل جزء من الخلية الموجودة داخل غشاء البلازما. ومع ذلك ، فقد شمل بعض المؤلفين غشاء الخلية والنواة والسيتوبلازم داخل البروتوبلازم.

خلية حقيقية النواة الحيوانية. المصدر: بقلم نيكول فالنتينا روميرو رويز ، من ويكيميديا ​​كومنز

حاليًا ، لا يستخدم مصطلح البروتوبلازم على نطاق واسع. بدلاً من ذلك ، فضل العلماء الإشارة مباشرة إلى المكونات الخلوية.

التاريخ

يُنسب مصطلح البروتوبلازم إلى عالم التشريح السويدي يان بيركين في عام 1839. وقد استخدم للإشارة إلى المادة التكوينية للأجنة الحيوانية.

ومع ذلك ، في وقت مبكر من عام 1835 وصف عالم الحيوان فيليكس دوجاردان المادة الموجودة داخل جذور الأرجل. يطلق عليه اسم ساركودا ويشير إلى أن لها خصائص فيزيائية وكيميائية.

في وقت لاحق ، في عام 1846 ، أعاد عالم النبات الألماني هوغو فون موهل تقديم مصطلح البروتوبلازم للإشارة إلى المادة الموجودة داخل الخلايا النباتية.

في عام 1850 وحد عالم النبات فرديناند كوهن المصطلحات ، مشيرًا إلى أن كلًا من النباتات والحيوانات لها بروتوبلازم. يشير الباحث إلى أن المادة التي تملأ الخلايا في كلا الكائنين متشابهة.

في عام 1872 ، قدم بيل مصطلح البيوبلازم. في عام 1880 ، اقترح هانشتاين كلمة protoplast ، وهو مصطلح جديد للإشارة إلى الخلية بأكملها ، باستثناء جدار الخلية. تم استخدام هذا المصطلح من قبل بعض المؤلفين ليحل محل الخلية.

في عام 1965 ، قدم لاردي مصطلح العصارة الخلوية ، والذي تم استخدامه لاحقًا لتسمية السائل داخل الخلية.

نظرية البروتوبلازمية

اقترح عالم التشريح ماكس شولتز في نهاية القرن التاسع عشر أن الأساس الأساسي للحياة هو البروتوبلازم. اقترح شولتز أن البروتوبلازم هو المادة التي تنظم الأنشطة الحيوية للأنسجة في الكائنات الحية.

تعتبر أعمال شولتز بمثابة نقطة البداية للنظرية البروتوبلازمية. تم دعم هذه النظرية من خلال مقترحات توماس هكسلي في عام 1868 ومن قبل علماء آخرين في ذلك الوقت.

ذكرت نظرية البروتوبلازم أن البروتوبلازم هو الأساس المادي للحياة. بطريقة تسمح لنا دراسة هذه المادة بفهم عمل الكائنات الحية ، بما في ذلك آليات الميراث.

مع الفهم الأفضل لوظيفة الخلية وهيكلها ، فقدت النظرية البروتوبلازمية صلاحيتها.

الخصائص العامة

يتكون البروتوبلازم من مركبات عضوية وغير عضوية مختلفة. المادة الأكثر وفرة هي الماء ، والتي تشكل ما يقرب من 70٪ من وزنها الإجمالي وتعمل كحامل ، ومذيب ، ومنظم حراري ، ومواد تشحيم ، وعنصر هيكلي.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن 26٪ من البروتوبلازم تتكون من جزيئات عضوية بشكل عام. هذه جزيئات كبيرة تتشكل عن طريق بلمرة وحدات فرعية أصغر.

من بين هذه نجد الكربوهيدرات ، الجزيئات الكبيرة المكونة من الكربون والهيدروجين والأكسجين ، والتي تخزن الطاقة للخلية. يتم استخدامها في وظائف التمثيل الغذائي والهيكلية المختلفة للبروتوبلازم.

وبالمثل ، هناك أنواع مختلفة من الدهون (الدهون المحايدة والكوليسترول والدهون الفوسفورية) ، والتي تعمل أيضًا كمصدر للطاقة للخلية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي جزء من الأغشية التي تنظم وظائف البروتوبلازمية المختلفة.

تشكل البروتينات ما يقرب من 15٪ من تكوين البروتوبلازم. من بين هؤلاء لدينا بروتينات هيكلية. تشكل هذه البروتينات إطار البروتوبلازمي ، وتساهم في تنظيمها ونقلها الخلوي.

البروتينات الأخرى الموجودة في البروتوبلازم هي إنزيمات. تعمل كمحفزات (مواد تعدل سرعة التفاعل الكيميائي) لجميع عمليات التمثيل الغذائي.

وبالمثل ، توجد العديد من الأيونات غير العضوية التي تتوافق فقط مع 1٪ من تركيبتها (البوتاسيوم والمغنيسيوم والفوسفور والكبريت والصوديوم والكلور). هذه تساهم في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للبروتوبلازم.

مكونات

يتكون البروتوبلازم من غشاء البلازما والسيتوبلازم والنيوكليوبلازم. ومع ذلك ، وبفضل التقدم في المجهر الإلكتروني اليوم ، من المعروف أن بنية الخلية أكثر تعقيدًا.

يوجد أيضًا عدد كبير من الأجزاء الفرعية الخلوية والمحتويات الخلوية المعقدة للغاية من الناحية الهيكلية. بالإضافة إلى العضيات المدرجة هنا كجزء من السيتوبلازم.

غشاء بلازمي

يتكون غشاء البلازما أو غشاء البلازما من حوالي 60٪ بروتينات و 40٪ دهون. يتم شرح ترتيبها الهيكلي من خلال نموذج الفسيفساء السائل. في هذا ، يقدم الغشاء طبقة ثنائية فسفوليبيد حيث يتم دمج البروتينات.

تعتبر جميع أغشية الخلايا لها نفس البنية. ومع ذلك ، فإن غشاء البلازما هو أثخن غشاء في الخلية.

لا يمكن رؤية غشاء البلازما بالمجهر الضوئي. لم يكن من الممكن تفصيل هيكلها إلا في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين.

السيتوبلازم

يتم تعريف السيتوبلازم على أنه كل مادة الخلية الموجودة داخل البلازما ، وليس بما في ذلك النواة. يشمل السيتوبلازم جميع العضيات (الهياكل الخلوية ذات الشكل والوظيفة المحددين). وبالمثل المادة التي يتم فيها غمر المكونات الخلوية المختلفة.

العصارة الخلوية

يشكل الهيكل الخلوي هيكلًا بروتينيًا يشكل الإطار الخلوي. وهي مكونة من خيوط دقيقة وأنابيب دقيقة. تتكون الألياف الدقيقة بشكل أساسي من الأكتين ، على الرغم من وجود بروتينات أخرى.

هذه الخيوط لها تركيبة كيميائية مختلفة في أنواع مختلفة من الخلايا. الأنابيب الدقيقة هي هياكل أنبوبية مصنوعة أساسًا من التوبولين.

العضيات

النواة هي العضية الخلوية التي تحتوي على المعلومات الجينية للخلية. في ذلك ، تحدث عمليات انقسام الخلايا.

يتم التعرف على ثلاثة مكونات للنواة: الغلاف النووي ، والبلازما النووية ، والنواة. يفصل الغلاف النووي النواة عن السيتوبلازم ويتكون من وحدتين غشائيتين.

النيوكليوبلازم هي المادة الداخلية التي يحدها الغلاف النووي داخليًا. تشكل مرحلة مائية تحتوي على عدد كبير من البروتينات. وهي في الأساس عبارة عن إنزيمات تنظم عملية التمثيل الغذائي للأحماض النووية.

الكروماتين (DNA في مرحلته المشتتة) موجود في النيوكليوبلازم. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقديم النواة ، وهي بنية مكونة من البروتينات و RNA.

المميزات

ترتبط جميع العمليات التي تحدث في الخلية بالبروتوبلازم ، من خلال مكوناتها المختلفة.

غشاء البلازما هو حاجز هيكلي انتقائي يتحكم في العلاقة بين الخلية والبيئة المحيطة بها. تمنع الدهون مرور المواد المحبة للماء. تتحكم البروتينات في المواد التي يمكنها عبور الغشاء وتنظيم دخولها وخروجها إلى الخلية.

تحدث تفاعلات كيميائية مختلفة في العصارة الخلوية ، مثل تحلل السكر. يشارك هذا بشكل مباشر في التغيرات في لزوجة الخلية ، وحركة الأميبات ، وداء الحلقات. وبالمثل ، فإنه ذو أهمية كبيرة في تكوين المغزل الانقسامي أثناء انقسام الخلية.

في الهيكل الخلوي ، ترتبط الألياف الدقيقة بحركة الخلية وتقلصها. بينما تشارك الأنابيب الدقيقة في نقل الخلايا وتساعد على تشكيل الخلية. يشاركون أيضًا في تكوين المريكزات والأهداب والسوط.

يعتبر النقل داخل الخلايا ، بالإضافة إلى تحويل المواد وتجميعها وإفرازها ، من مسؤولية الشبكة الإندوبلازمية والديكتوزومات.

تحدث عمليات التحول وتراكم الطاقة في كائنات التمثيل الضوئي التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء. يحدث الحصول على ATP من خلال التنفس الخلوي في الميتوكوندريا.

الخصائص الفسيولوجية

تم وصف ثلاث خصائص فسيولوجية مرتبطة بالبروتوبلازم. هذه هي التمثيل الغذائي والتكاثر والتهيج.

تحدث جميع عمليات التمثيل الغذائي للخلية في البروتوبلازم. بعض العمليات الابتنائية وترتبط بتوليف البروتوبلازم. البعض الآخر تقويضي ، ويشارك في تفككه. يشمل التمثيل الغذائي عمليات مثل الهضم والتنفس والامتصاص والإفراز.

تحدث جميع العمليات المرتبطة بالتكاثر عن طريق الانقسام الخلوي ، وكذلك الترميز لتخليق البروتينات المطلوبة في جميع التفاعلات الخلوية ، في نواة الخلية الموجودة داخل البروتوبلازم.

التهيج هو استجابة البروتوبلازم لمحفز خارجي. هذا قادر على إطلاق استجابة فسيولوجية تسمح للخلية بالتكيف مع البيئة المحيطة بها.

المراجع

1. Liu D (2017) الخلية والبروتوبلازم كحاوية وكائن ومادة: 1835-1861. مجلة تاريخ علم الأحياء 50: 889-925.
2. Paniagua R و M Nistal و P Sesma و M lvarez-Uría و B Fraile و R Anadón و FJ Sáez و M Miguel (1997) علم الخلايا والأنسجة النباتية والحيوانية. بيولوجيا الخلايا والأنسجة الحيوانية والنباتية. الطبعة الثانية. McGraw Hill-Interamericana من إسبانيا. مدريد اسبانيا. 960 ص.
3. ويلش جي آر وجي كليج (2010) من النظرية البروتوبلازمية إلى بيولوجيا الأنظمة الخلوية: انعكاس مدته 150 عامًا. صباحا J. Physiol. خلية فيسيول. 298: 1280-1290.
4. ويلش GR و J Clegg (2012) الخلية مقابل البروتوبلازم: التاريخ التحريفي. خلية بيول كثافة 36: 643-647.