ما هي وحدة بناء الكائنات الحية

وحدة بناء الكائنات الحية

الوحدة الأساسية للكائن الحي  هي الخلية، وتتكون من كمية من البروتوبلازم محاط بغشاء خلوي قادر على تصنيع البروتينات وتكرار نفسها.

والخلية هي أصغر وحدة في الكائن الحي ، يسمى الكائن الحي  سواء كان مكونًا من خلية واحدة (مثل البكتيريا) أو العديد من الخلايا (مثل الإنسان) ، كائنًا ، وبالتالي فإن الخلايا هي اللبنات الأساسية لجميع الكائنات الحية.

تشكل الأنسجة عدة خلايا من نوع واحد تتصل ببعضها البعض وتؤدي وظيفة مشتركة تتحد العديد من الأنسجة لتكوين عضو (معدتك أو قلبك أو دماغك) وتشكل عدة أعضاء جهازًا عضويًا (مثل الجهاز الهضمي أو الدورة 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).

لذلك ، كلما زاد حجم الخلية ، تقل نسبة مساحة سطحها إلى الحجم ، ينطبق هذا المبدأ نفسه إذا كان للخلية شكل مكعب ، إذا نمت الخلية بشكل كبير جدًا ، فلن يكون لغشاء البلازما مساحة كافية لدعم معدل الانتشار المطلوب لزيادة الحجم ، بعبارة أخرى ، مع نمو الخلية ، تصبح أقل كفاءة ، طريقة واحدة لتصبح أكثر كفاءة هي التقسيم ، طريقة أخرى هي تطوير العضيات التي تؤدي مهام محددة ، تؤدي هذه التكيفات إلى تطوير خلايا أكثر تعقيدًا تسمى الخلايا حقيقية 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.[1]

الأنسجة والأعضاء الأساسية للكائنات الحية

يمكن للكائنات أحادية الخلية (أحادية الخلية) أن تعمل بشكل مستقل ، لكن خلايا الكائنات متعددة الخلايا تعتمد على بعضها البعض ويتم تنظيمها في خمسة مستويات مختلفة من أجل تنسيق وظائفها المحددة وتنفيذ جميع العمليات البيولوجية في الحياة:

• 
  الخلايا
  
  
  : الخلايا هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الأساسية لجميع أشكال الحياة ، تشمل الأمثلة خلايا الدم الحمراء والخلايا العصبية.
  
• 
  الأنسجة
  
  
  : عبارة عن مجموعات من الخلايا تشترك في بنية ووظيفة مشتركة وتعمل معًا ، هناك أربعة أنواع من الأنسجة البشرية: الأنسجة الضامة التي تربط الأنسجة الظهارية ، التي تبطن وتحمي الأعضاء ، العضلة التي تتقلص للحركة والدعم ، ووالعصب الذي يستجيب ويتفاعل مع الإشارات في البيئة.
  
• 
  الأعضاء:عبارة عن مجموعة من الأنسجة مرتبة بطريقة معينة لدعم وظيفة فسيولوجية مشتركة ، تشمل الأمثلة الدماغ والكبد والقلب.
  
• 
  أنظمة الأعضاء
  
  
  :عبارة عن عضوين أو أكثر يدعمان وظيفة فسيولوجية محددة ، وتشمل الأمثلة الجهاز الهضمي والجهاز العصبي المركزي ، يوجد أحد عشر جهازًا عضويًا في جسم الإنسان
  
• 
  الكائن الحي
  
  
  : الكائن الحي هو النظام الحي الكامل القادر على إجراء جميع العمليات البيولوجية للحياة.[2]
  

المكونات الموجودة في الخلايا

يعتبر السيتوبلازم في الخلية هو موطن للعديد من العناصر الوظيفية والهيكلية ، توجد هذه العناصر في شكل جزيئات وعضيات ، نصورها على أنها الأدوات والأجهزة والغرف الداخلية للخلية ، تشمل 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 ثاني من الجزيئات العضوية داخل الخلايا ، هذه المواد مصنوعة من سلاسل من جزيئات أصغر تسمى الأحماض الأمينية ، وهي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف في الخلية ، سواء التحفيزية أو الهيكلية ، على سبيل المثال تقوم بروتينات تسمى الإنزيمات بتحويل الجزيئات الخلوية (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 ضخ 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 كل من غشاء البلازما والأغشية المختلفة داخل الخلايا ، كما أنهم يشاركون في تخزين الطاقة ، وكذلك ترحيل الإشارات داخل الخلايا ومن مجرى الدم إلى داخل 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.[3]