1

Cell definitionتعريف الخلية

تتركب من ، فكل الكائنات الحيةالكائنات الحية هي الوحدة التركيبية والوظيفية في الخلية

خلية بعد عملية نموها. وتقسم الخلايا عادة انقسام خلية واحدة أو أكثر، وتنتج الخلايا من

ناك تقسيمات أخرى؛ وتسمى مجموعة الخلايا المتشابهة في ، وهوخلايا حيوانية خلايا نباتية إلى

وتحتوي Tissue. بالنسيج التركيب والتي تؤدي معا وظيفة معينة في الكائن الحي عديد الخلايا

وهناك ولجيكأجسام مثل Organelles عضيات منها تسمىالخلية على أجسام أصغر

يبوزي منقوص ارالنووي المض الحا) الوراثية معلوماتالتي تحمل في داخلها ال النواة أيضا

أو الغشاء البلازمي بالغشاء الخلوي كما يحيط بالخلية غشاء يسمى DNA) كسجينوالأ

Plasma membrane فضلا عن السليلوز منالخلية المؤلف جداربالخلايا النباتية وتحاط

الغشاء الخلوي.

The Prokaryotic cellsاولا: خلايا بدائية النواة

والطحالب الخضر Bacteriaتشمل الخلايا البدائية النواة انواع متعددة كالبكتريا

وتتميز هذه الخلايا Mycoplasmaفضلا عن المايكوبلازما Blue green algaeالمزرقة

بالاضافة الى انعدام وجود Cellular Organellesبعدم احتوائها على العضيات الخلوية

في سايتوبلازم الخلية. Scatteredالغلاف النووي فيها لذلك تكون المادة النووية مبعثرة

The bacterial cellالخلية البكتيرية

تشكل البكتريا اكبر مجموعة من مجاميع الكائنات البدائية النواة ويمكن ان نميزها من

اذ تحتوي على Protozoaالناحية التركيبية عن الكائنات الدقيقة حقيقة النواة مثل البروتوزوا

موها في البيئات السائلة والصلبة وتبدأ خلاياها عدد من العضيات الخلوية الفريدة وتتميز بسهولة ن

دقيقة 20دقيقة ثم تختزل الزمن الى حوالي 60بالانقسام في مثل هذه البيئات بفتره لا تتجاوز

بالاضافة الى الاحماض الامينية Pyrimidineوالبايريمدين purineفيما لو اضيف البيورين

0.8مايكروميتر وسمكها حوالي 2.0لبكتيرية حوالي الى بيئاتها الغذائية ويبلغ طول الخلية ا

ال الخلايا.. ولغرض معرفة الوحدات الخاصة بقياس احجام واطوميترمايكرو

وية الاخرىالقياس المتري الشائع لقياس احجام واطوال الخلايا والعضيات والمكونات الخل

mمتر = انج 3.04متر = 1

inانج = سنتمتر 100متر = 1

cmسنتمتر = مليمتر 10سنتمتر = 1

mmمليمتر = مايكروميتر 1000مليمتر = 1

(m) ()مايكروميتر = نانوميتر 1000مايكروميتر = 1

nm (m)نانوميتر= انكستروم 10نانوميتر = 1

Aانكستروم =

2

تخطيطي لتركيب الخلية البكتيريةرسم

Bacterial cell structureتركيب الخلية

Cell wallجدار الخلية -1

تحاط الخلية البكتيرية بجدار يختلف من الناحية الكيميائية عن جدار الخلية النباتية

ويعرف بانه عبارة عن جدار صلب يكسب الخلية البكتيرية الشكل المحدد الخاص بها ويبلغ سمكه

نانوميتر والتركيب الكيميائي للجدار البكتيري عبارة عن بروتينات وسكريات متعددة 10حوالي

التي Peptidoglycanات لبيدية كما تحتوي على البيبتيدات المخاطية بيبتيدكلايكان وجزيئ

في Peptidoglycanتكسب الجدار المتانة والصلابة وعلى ضوء نسبة وجود البيبتيدوكلايكان

او Gram positive bacteriaالجدار يمكن تصنيف البكتريا الى بكتريا موجبة لصبغة كرام

حيث ان البكتريا الموجبة لصبغة كرام Gram negative bacteriaغة كرام بكتريا سالبة لصب

% او اكثر من ذلك ولهذا السبب 60تحتوي نسبة عالية من مادة ببيتيدوكلايكان تصل الى حوالي

بينما البكتريا السالبة Penicillinتتأثر البكتريا الموجبة لصبغة الجرام بالمضاد الحيوي البنسلين

% كما في 15موجود البيبتيدوكلايكان في جدارها اكثر من م لا تتجاوز نسبة مالصبغة الكرا

.Penicillinويكون هذا النوع من البكتريا مقاومة للمضاد الحيوي البنسلين لاشكال ادناها

امطبقات الجدار الخلوي لبكتريا موجبة لصبغة كر

3

طبقات الجدار الخلوي لبكتريا سالبة لصبغة كرام

رسم تخطيطي يوضح التركيب الكيميائي للجدار الخلوي )أ( للخلية البكتيرية الموجبة لصبغة

كرام وللجدار الخلوي للخلية البكتيرية )ب( السالبة لصبغة كرام

Plasma membraneالغشاء البلازمي -2

ان الغشاء البلازمي هو عبارة عن غشاء رقيق ونحيف اختياري النفاذية، والتركيب

% و 60بحوالي Lipidsولبيدات proteinsالكيميائي للغشاء يعرف بانه عبارة عن بروتينات

على نسبة قليلة من Plasma membrane% على التوالي كذلك يحتوي الغشاء البلازمي 40

Unit membrane% وينطبق عليه نموذج وحده الغشاء 8-5الكربوهيدرات تتراوح بين

model من حيث التركيب الجزيئي ويتميز الغشاء البلازمي للبكتريا بعدم احتوائه على الستيرول

Sterols دهنية حاوية على البروبان الحلقي بأحماضوتعوضCyclopropane وقد تحدث

تحورات في الغشاء البلازمي تتولد منها بعض التراكيب وهي:

4

Mesosomesالاجسام الوسطية -أ

تحتوي على جميع لأنهاوهي عبارة عن تراكيب اصبعية تشترك في عملية بناء الطاقة

الانزيمات الخاصة بالسلسلة التنفسية والفسفرة التأكسدية وبذلك فأنها تشبه المايتوكوندريا

Mitochondria .الموجودة في الخلايا حقيقة النواة من حيث الوظيفة

Chromatophorseب حاملات الصبغ

gramوهي عبارة عن تراكيب صبغية يكثر وجودها في البكتريا الموجبة لصبغة كرام

Positive bacteria وتحتوي على تراكيب تكون شبيهة بالثايلاكويداتThylakoids

الراقية حيث انها تحتوي على صبغات البناء الضوئي Plastidsالموجودة في البلاستيدات

photosynthesis . وجميع الانزيمات الخاصة بعملية البناء الضوئي

Nucleoidالمنطقة النووية -3

زم في سايتوبلا Scatteredان المادة النووية غير محاطة بغلاف وانما تكون مبعثرة

الخلية وتشغل مساحة كبيرة منه وتتألف المادة النووية من جزيئة حلقية مفردة ومزدوجة من

ويبلغ Deoxyribonucleic acid( DNAالحامض النووي الرايبوزي منقوص الاوكسجين )

الخاصة Genesملم ويحمل جميع العوامل الوراثية )الجينات( 1حوالي DNAطول جزيئة

جين وكل جين مسؤول عن تكوين نوع معين من 3000-2000راوح عددها بالبكتريا والتي يت

في الخلية البكتيرية الواحدة DNAالبروتينات وفي بعض الاحيان يمكن ان تلاحظ جزيئتين من

بسبب تضاعفها وفي هذه اللحظة تكون البكتريا جاهزة للانقسام اللاجنسي.

Ribosomesالرايبوسومات -4

نها عبارة عن تراكيب صغيرة منتشرة بشكل غير منتظم في سايتوبلازم الخلية وتعرف با

3000تظهرعلى شكل مناطق سوداء قاتمة تحت المجهر الالكتروني يصل عددها الى حوالي

وبروتين وتمثل RNAجزيئة. أما تركيبها الكيميائي فهو عبارة عن الحامض النووي الرايبوزي

الرايبوسومات بشكل مجاميع تعرف بمتعدد الرايبوسومات مناطق بناء البروتين. توجد

Polysomes اوPolyribosomes وتتكون من وحدات ثانوية صغيرة وكبيرة ورايبوسومات

. S 70البكتريا هي من النوع

Vacuoleالفجوة -5

Gasان بعض انواع البكتريا تحتوي على فجوة غازية تسمى بالحويصلة الغازية

vesicle 40والتي تقوم بمساعدة البكتريا على الطفو في الماء وتحتل هذه الفجوات حوالي %

من حجم الخلية ويختلف عددها في الخلية الواحدة فقد توجد واحدة منها او قد تصل اعدادها الى

المئات وتتقلص هذه الفجوات عند تعرضها الى ضغط مفاجئ. ان التركيب الكيميائي لغلاف

نانوميتر. 2الغازية هو عبارة عن بروتين بسمك الفجوات

Flagellaالاسواط -6

ان العديد من الكائنات البدائية النواة ومنها البكتريا لها القدرة على الحركة نظرا

وتكون الاسواط في البكتريا حلزونية Flagellumلاحتوائها على تركيب خاص يسمى السوط

من الخلية بعدة مرات والتركيب الكيميائي للسوط عبارة عن الشكل وتكون الى حد ما اطول

Flagellinوتترتب بروتينات الفلاجلين Flagellinوحدات ثانوية تتكون من بروتين الفلاجلين

بشكل حلزوني تختلف فيما بينها من حيث الاحماض الامينية المكونة لها من بكتريا الى اخرى.

( واما الجزء القاعدي KDكيلو دالتون ) 2,5جلين يبلغ حوالي ان الوزن الجزيئي لبروتين الفلا

ويتصل مع الخطاف تركيب يسمى الجسم القاعدي Hookالعريض من السوط يسمى بالخطاف

5

Basal body الذي يربط السوط مع غلاف الخلية. يتكون الجسم القاعدي من اربع حلقات في

.رام كيا الموجبة لصبغة البكتريا السالبة لصبغة كرام وحلقتين في البكتر

رسم تخطيطي يوضح التركيب الدقيق للسوط البكتيري

Capsule الحافظة -7

تعد الحافظة من التراكيب الخارج خلوية والتي تنشأ من افرازات الغشاء البلازمي وهي

وتركيبها الكيميائي عبارة عن سكريات متعددة Slimy Layerعبارة عن طبقة لزجة

(polysacchrides) وكمية قليلة من البروتين وكثافتها تعتمد على الظروف التي تبقى فيها

البكتريا واما وظيفة الحافظة فهي:

. Host cell defense mechanismحماية البكتريا من مقاومة الجسم العائل -1

فرازات الخلوية . تعد مركزا للفضلات والا -2

Eukaryotic cells ثانيا: خلايا حقيقة النواة

تشمل جميع انواع الخلايا التي تحتوي على أنوية حقيقية وتتميز باحتوائها على العضيات

ومن امثلتها الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية. Cellular organellesالخلوية

Animal cell الخلية الحيوانية

تختلف الخلايا الحيوانية فيما بينها من حيث الحجم والشكل والتخصص الا انها جميعا

وتتكون الخلية الحيوانية من التراكيب التالية:تكون متشابهة من حيث التركيب

تركيب الخلية الحيوانية

6

Plasma membrane الغشاء البلازمي -1

هو غشاء رقيق جدا يمثل الحدود الحية للخلية الحيوانية والتركيب الكيميائي للغشاء

عبارة عن بروتين ولبيد ونسبة قليلة من السكريات المتعددة ويظهر من خلال الفحص بالمجهر

الالكتروني ثلاثي الطبقات وتكون الطبقتان الخارجية والداخلية داكنة اللون وسمك الواحدة منها

نانوميتر. ويعد 3.5 – 3.0نانوميتر اما الطبقة الوسطى فتكون فاتحة اللون وسمكها 2.5 – 2.0

التحكم في آلية دخول وخروج المواد من والى الخلية من اهم وظائف الغشاء البلازمي وقد تحدث

Tight Juuctionفيه بعض التحويرات مكونة روابط بين الخلايا المجاورة كالروابط المحكمة

وغيرها. Spot desmosomesوالدسموسومات

Endoplasmic reticulum الشبكة الاندوبلازمية -2

وهي عبارة عن تراكيب انبوبية او حويصلية متشابكة ومتفرعة ومتصلة مع بعضها

البعض ولشكلها الشبكي وموقعها العميق داخل الخلية حيث تأخذ مواقع بالقرب من نواة الخلية و

لك تسمى بالشبكة الاندوبلازمية وتكون بشكلين هما:تحيط بها لذ

Rough endoplasmic reticulum (RER)اولا: الشبكة الاندربلازمية الخشنة )الحبيبية(

حيث تنتشر الرايبوسومات على سطحها الخارجي.

( التي يخلو SER) Smooth endoplasmic reticulumوثانيا: الشبكة الاندوبلازمية الملساء

سطحها الخارجي من الرايبوسومات ومن اهم وظائف هذه العضية هو بناء البروتينات.

Golgi Complex معقد كولجي -3

بجهاز كولجي Golgi bodiesاو اجسام كولجي Golgi apparatusويعرف ايضا

الشبيهة الى حد ما Cisternaeوتتكون هذه العضية من مجموعة من الحويصلات او الصهاريج

بالشبكة الاندوبلازمية لكنها غير متصلة بل تترتب بشكل متواز مع بعضها البعض ويتراوح عدد

( والشكل النهائي لمعقد كولجي يكون كوبي الشكل 7-5الصهاريج المكونة للعضية الواحدة بين )

Cup Shaped Golgi Complex يسمى الوجه المحدب فيها بالوجه الناشئForming

Face بينما الوجه المقعر فيسمى بالوجه الناضجMaturing face وتحيط بها حويصلات كبيرة

ووظيفة معقد كولجي هي الافراز Secretory Vesiclesمنها تسمى بالحويصلات الافرازية

بالدرجة الاساس.

Mitochondria المايتوكوندريا -4

نانومتر وتسمى هذه 7.0حوالي هي تراكيب كروية او بيضوية طول الواحدة منها

لكونها مسؤولة عن بناء الطاقة الضرورية للفعاليات الايضية للخلية العضية ببيت الطاقة ايضا

ويحيط بها غلافان : خارجي ATP (Adenosine triphosphate)والتي تكون على هيئة

Mitochondrial matrixأملس وداخلي تمتد منه تراكيب اصبعية باتجاه حشوة المايتوكوندريا

وتحتوي المايتوكوندريا على جزيئة حلقية مزدوجة Cisternaeوتسمى هذه التراكيب بالاعراف

ورايبوسومات وبذلك تمتلك القدرة على بناء بعض بروتيناتها وخاصة تلك التي DNAمن الـ

تدخل في تركيب الغلاف الداخلي للعضية.

Lysosomes الاجسام الحالة -5

من المايتوكوندريا وتتميز هذه هي احد العضيات الخلوية المهمة وهي ابطأ ترسيبا

العضية بظاهرة تعدد الاشكال والتي تؤثر في الحالة الفسلجية للخلية يحيط بالاجسام الحالة غلاف

مفرد ذو تركيب بروتيني دهني ومن مميزاتها احتوائها على انزيمات التحلل المائي

Hydrolases انزيم ولها القابلية على هضم جميع المركبات 50لانزيمات يزيد عن وعدد هذه ا

العضوية وتعمل هذه الانزيمات ضمن الرقم الهيدروجيني متعادل الحامضية.

Nucleus النواة -6

حيث تسيطر Genomeمن اهم عضيات الخلية نظرا لاحتوائها على المادة الوراثية

والكيميائية الحياتية التي تحدث في الخلية لذلك يكون موقعها على جميع الفعاليات الفسلجية

مركزيا داخل الخلية ويحيط بالمادة الوراثية غلاف يفصلها عن سايتوبلازم الخلية يسمى بالغلاف

7

نانوميتر اما 8-6الذي يتكون من طبقتين سمك الواحده منها Nuclear envelopeالنووي

نانوميتر تتصل الطبقة الخارجية مع الطبقة 10-9حوالي سمك الفسحة بين الطبقتين فيكون

Nuclearالداخلية للغلاف النووي في العديد من المناطق مكونة ما يسمى بالثقوب النووية

pores ووظيفة الثقوب النووية هي التحكم في دخول بعض الجزيئات والايونات الى داخل النواة

.mRNAمرسال وكذلك خروج الحامض النووي الرايبوزي ال

الخلية النباتية

تحتوي الخلية النباتية على جميع التراكيب التي تحتويها الخلية الحيوانية فضلا عن

هي: وهذه التراكيباحتوائها على بعض التركيب الخاصة بها

تركيب الخلية النباتية

Cell Wall جدار الخلية -1

هو عبارة عن حاجز صلب يحيط بالخلية من الخارج ويوفر الحماية الميكانيكية للخلية

يعمل ضد انتفاخ لأنهوللجدار دور في اعطاء الشكل النهائي للخلية ويعطي المقاومة الفيزيائية

نوعان الخلية خاصة في المراحل الاولى في النمو ولا يسهم في العمليات الوظيفية للخلية ويوجد

Secondary wallوالجدار الثانوي Primary wallمن جدار الخلية هما الجدار الاولي

ويكون الجدار الثانوي اسمك بكثير من الجدار الاولي.

Vacuoles الفجوات -2

وتصل الى وهي عبارة عن عضيات خلوية كبيرة تحتل مساحة كبيرة من السايتوبلازم

% من حجم الخلية ويحيط بها غلاف مفرد يسمى بالتونوبلاست )غشاء الفجوة 80حوالي

% منها عبارة 40واظهر التحليل الكيميائي لغلاف الفجوة ان Tonoplastالعصاوية في الخلية(

ومن اهم وظائفها التخزين وخاصة البروتينات التي Protein% بروتين 60و Lipidعن لبيد

على جدار الشبكة الاندوبلازمية الخشنة. ان الفجوات تشبه الاجسام الحالة من حيث تتكون

غير أنها تختلف Hydrolasesالوظيفة لكونها تحتوي على العديد من انزيمات التحلل المائي

عنها من حيث التكوين.

Plasmodesmata الروابط البلازمية -3

خيطية رفيعة جدا موجودة في جميع الخلايا النباتية عبارة عن تراكيب سايتوبلازمية

وتقوم بربط سايتوبلازم الخلايا المتجاورة مع بعضها البعض وتحتل الروابط البلازمية مساحات

را نانوميت 60ويبلغ قطر الروابط البلازمية النموذجية حوالي شاسعة من الغشاء البلازمي

مربع من سطح الغشاء البلازمي وتشكل الخلايا النباتية مايكرومترلكل 280وعددها حوالي

8

مستقلا يسمى سيمبلاست المتصلة مع بعضها البعض عن طريق الروابط البلازمية نظاما

Symplast.

Chloroplastsالبلاستيدات الخضراء -4

في الخلايا النباتية، وتحتوي هذه وهي عبارة عن دقائق ذات صبغة عالية موجودة فقط

الدقائق على صبغة الكلوروفيل الخضراء )اليخضور( والتي تلعب دورا اساسيا في عملية البناء

. فضلا عن غشاء البلاستيدة الخضراء فهي تحتوي تراكيب غشائية photosynthesisالضوئي

ركز الكلوروفيل والدهنيات في الكرانا حيث تحصل عملية ويت granaبشكل صفائح تدعى كرانا

Stromaالبناء الضوئي ويملأ البلاستيدة الخضراء مادة ذات طبيعة بروتينية تدعى ستروما

في عملية البناء CO2)المادة الاساسية( والتي تحتوي الانزيمات المشتركة في عملية تثبيت

تشفر لبناء عدد معين DNAالخضراء على جزيئة حلقية من الـ الضوئي، كما تحتوي البلاستيدة

من البروتينات.

مناطق الاتصال بين الخلايا المتجاورة

9

الرابطة البلازمية بين خليتين نباتيتين

رسم تخطيطي يبين تركيب البلاستيدة الخضراء.

لتركيب الكيميائي للخليةا

ام نباتيا ان الخلية هي الوحدة الاساسية للنسيج الحي سواء أكان هذا النسيج حيوانيا

وتختلف الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية في الشكل والحجم والوظيفة ولكنها تشترك في صفات

بدائية ام حقيقية النواة وتتميز اساسية من حيث التركيب والطبيعة الكيميائية سواء اكانت الخلايا

باحتوائها على نفس المكونات ولكنها تختلف باختلاف الخلايا. ان المواد الكيميائية الخلايا ايضا

الاساسية التي تكون الخلية هي الماء والبروتينات والدهون والاملاح والاحماض النووية

كالفيتامينات والهورمونات وتختلف والكاربوهيدرات فضلا عن بعض المركبات المعقدة التركيب

.ادناه المختلفة كما في الجدولنسبة وجود هذه المواد في الكائنات المختلفة والخلايا

10

المواد المكونة للخلايا ونسبها في الخلايا والكائنات المختلفة

المكوناتخلايا كبد

الفئران

خلايا

عضلات

الفئران

بكتريا

القولون

E. coli

بذرة الذرة

13 73 76 72-69 الماء

9 19 21 22-16 البروتين

السكريات

المتعددة

2-10 0.6 1.1 73

4 1.1 11-4 5 الدهون

الاحماض

النووية

1-5 1-2 3.5 1

1 2.3 1 1 الاملاح

على شكل جزيئات توجد البروتينات والدهون والاحماض النووية والكاربوهيدرات

تدعى الجزيئات الكبيرة اما الماء والاملاح فتوجد على شكل Macromoleculesكبيرة نسبيا

ايونات ولكن الفيتامينات والهورمونات فأنها قد تندمج مع الجزيئات الكبيرة مكونة معقدا

Complex او تبقى على شكل جزيئات صغيرةMicromolecules واحد الطرق المبتكرة

liverدراسة المكونات الكيميائية للخلية هي التحليل الكيميائي للانسجة بأكملها مثل الكبد ل

النباتية ولهذه Meristematic cellsاو الخلايا المرستيمية Skinوالجلد Brainوالدماغ

وذلك لان المادة التي يجري تحليلها هي Cytologyالطريقة معاني محددة في علم الخلية

خليط من مختلف انواع الخلايا وبالاضافة الى احتوائها على مواد خارجية وفي السنوات عموما

وكذلك طرق اخرى دقيقة ادت الى Fractionationالاخيرة ادى تطور طرق تجزئة الخلية

فصل المكونات الخلوية بشكل نقي وبالتالي الحصول على معلومات اكثر اهمية حول التركيب

الكيميائي للخلية.

Inorganic Components المكونات اللاعضوية

Water ( الماء 1

يشكل الماء اعلى نسبة بين المركبات الكيميائية الموجودة في الكائنات الحية حيث يمثل

% من الوزن الكلي لمختلف الخلايا والانسجة مع بعض الاستثناءات كما في 95—6حوالي

عظام الانسان والبذور وكذلك السبورات. ان الماء مذيب طبيعي للايونات المعدنية ولا يمكن ان

يستغنى عنه في العمليات الايضية التي تتم كليا داخل محيط مائي كما يكون الماء كوسط انتشار

ي للبروتوبلازم حيث ان الماء يمتزج بسهولة مع البروتوبلازم فضلا عن ان للنظام الغرو

جزيئات الماء تسهم كذلك في العديد من التفاعلات الانزيمية في الخلية ويمكن ان تنشأ نتيجة

العمليات الايضية. ويوجد الماء في الخلية على شكلين:

مكونات الخلية ويدخل في عمليات : هو الماء الذي ينتقل بحرية بين Free Waterماء حر - أ

% من كمية 95التحول الغذائي ))الايض(( ويعمل وسطا للتفاعلات الكيميائية ويشكل نسبة

الماء الموجود في الخلية.

: وهو الماء المتصل بجزيئات البروتين بروابط كيميائية أي انه Bound Waterماء مقيد - ب

% من كمية الماء الموجود في 5-4 يدخل ضمن تركيب مكونات الخلية وتقدر نسبته

الخلية.

يمتلك الماء بعض الخواص الكيميائية والفيزيائية الفريدة والتي جعلته ملائما جدا للانظمة

والآصرة polarityالبايولوجية ومن اهم الخواص البايولوجية المهمة للماء هي القطبية

ة الماء فأن من صفات الماء امتلاكه فيما يتعلق بقطبية جزيئ Hydrogen bondالهيدروجينية

11

قوة تجاذب وتماسك كبيرتين اذ ان كل ذرة من ذرتي الهيدروجين تشترك بزوج من الالكترونات

مع ذرة الاوكسجين والابعاد الهندسية للزوج الالكتروني المشترك والذي يوجد في الغلاف

قابلية السحب الكبيرة كما ان Vالخارجي لذرة الاوكسجين مما يجعل الجزيئة بشكل حرف

معطية شحنتين لنواتي الهيدروجين Vذرة الاوكسجين يكسبها شحنة سالبة عند الحرف لإلكترون

فان الشحنات الموجبة ادناه المكشوفة كما في الشكل ونظرا لان جزيئة الماء متعادلة كهربائيا

د ثنائية القطبية وهذه الحقيقة هي والسالبة بعيدة جدا بعضها عن البعض كما ان جزيئة الماء تع

السبب الرئيس المسؤول عن قوة التجاذب بين جزيئات الماء ونظرا للكهربائية السالبة لذرة

الاوكسجين ومقدار الزاوية التي تربط بين ذرتي الهيدروجين اصبحت جزئية الماء قطبية فذرة

ويحمل كل من ذرتي الهيد روجين شحنة موجبة جزئيا الاوكسجين تحمل شحنة سالبة جزئيا

جيدا للمركبات القطبية ولكنه غير قابل للامتزاج لذلك يعد مذيبا قطبيا ولكون الماء مركبا

.Hydrophobic groupsبالمركبات غير القطبية الحاوية على مجاميع كارهة للماء

( الاصرة الهيدروجينيةدور الاواصر الهيدروجينية في تركيب الماء وتمثل )

hydrogen bonds of water Moleculeالرابطة الهيدروجينية لجزيئة الماء

( Oاو Nضعيفة بين ذرة سالبة الالكترونات )الاواصر الهيدروجينية هي قوى جذب

( فجزيئة الماء في الحالة السائلة لها القابلية على تكوين N-Hاو O-Hوبين ذرة هيدروجين )

اواصر هيدروجينية مع جزيئة ماء اخرى فضلا عن ذلك تستطيع تكوين اواصر هيدروجينية مع

والفوسفات والامين( ونظرا لاحتواء جزيئات الماء على هاتين مركبات )الهيدروكسيل

الخاصيتين )القطبية والاصرة الهيدروجينية( فانه يمتلك الصفات الاتية:

Water as Solvent اولا: الماء كمذيب

تحتاج العمليات الحياتية الى اذابة عدد كبير من الايونات والجزيئات الكبيرة والصغيرة

لية الماء غير الاعتيادية لاذابة المواد فانه يعد محيطا خلويا داخليا وخارجيا عاما ونظرا نظرا لقاب

لكون الماء مركبا قطبيا فهو يعد مذيبا جيدا للمركبات القطبية التي تكون اواصر هيدروجينية مع

لمركبات ومن هذه المركبات الذائبة هي ا Hydrophilicالماء مكونة جزيئات محبة للماء

H+ H+

O-

H+

O-

H+

H+

O-

H+

O-

H+

H+

104.5

12

الهيدروكسيلية والامينات ومركبات الثايول والاسترات والكيتونات وعدد كبير من المركبات

العضوية ويعود السبب في ذلك الى ان الماء يضعف القوى الكهربائية والاواصر الهيدروجينية ما

الماء على بين الجزيئات القطبية وذلك عن طريق تنافسه باجتذاب تلك الجزيئات فمثلا ان تأثير

حيث ان ادناهفي الشكل الاصرة الهيدروجينية بين مجموعة الكاربونيل و مجموعة الامينو كما

للاواصر الهيروجينية كما Donerذرات الهيدروجين للماء تحل محل هيدروجين الاميد كواهبة

للاواصر Acceptor ان ذرة اوكسجين الماء تحل محل اوكسجين مجموعة الكاربونيل كمستقبلة

NHومجموعة COالهيدروجينية وعليه فان الاصرة الهيدروجينية تكون قوية ما بين مجموعة

فقط في غياب الماء.

NHOC

NHOC

OHOC

عند -اصرة هيدروجينية في وسط غير قطبي. ب-تنافس الماء في تكوين اواصر هيدروجينية. أ

وجود الماء

Water is Cohesive and adhesiveثانيا: يعد الماء متماسكا ومتلاصقا

لماء الذي لجزيئات ا Surface tensionتظهر هاتان الصفتان نتيجة للشد السطحي

وكأنه يغطى بطبقة من الجلد يتولد الشد السطحي للماء نتيجة لتماسك جزيئات الماء سطحهيظهر

مع بعضها بواسطة الاصرة الهيدروجينية لذا فهو يعد اكثر السوائل تماسكا عدا الزئبق فالماء هو

وقابلية الماء Capillarityعبارة عن مادة متلاصقة ومتماسكة والتي تفسر لنا الخاصية الشعرية

للحركة الى الاعلى في قطعة من الورق المسامي او الزحف في مسامات التربة واغصان

النباتات وانتفاخ بذور النباتات اثناء الانبات.

High heat capacity ثالثا: قابلية استيعاب عال للحرارة

اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء تقدر بسعرة heatان كمية الحرارة

حرارية واحدة ان هذه الكمية من الحرارة تعد عالية بالنسبة للماء. وان اهمية هذه الصفة تعود الى

درجة فيان يكتسب او يفقد حرارة عالية نسبيا بأقل ما يمكن من تغيير بإمكانهان الكائن الحي

حرارة الجسم.

High heat of vaporization : ارتفاع درجة حرارة التبخررابعا

تعد درجة حرارة التبخر بانها الطاقة الحرارية اللازمة لتحويل غرام واحد من الماء الى

سعرة أي بعبارة اخرى ان كل غرام واحد من الماء لكي يتبخر من جسم 540بخار وقدرها

ان تبخر الماء من السطح يولد تبريدا كبيرا وعليه سعرة حرارية وهكذا ف 540الانسان فانه يزيل

فان عددا كبيرا من الكائنات الحية تتخلص من الحرارة الزائدة عن طريق التبخر.

High melting Point خامسا: درجة انصهار عالية

عالية مقارنة بدرجات انصهار المذيبات (صفر درجة مئوية)تعد درجة انصهار الماء

كالميثانول والايثانول والبروبانول والاستون والكلوروفورم. وتكمن أهمية ارتفاع درجة الاخرى

انصهار الماء في المحافظة على الكائنات الحية من الانجماد فكلما زادت درجة حرارة الانصهار

تطلب رفع تلك الدرجة لذلك السائل لغرض تحويله الى صلب.

H

H

-أ

-ب

H

13

Salt & Ions الاملاح والايونات

Osmotic pressureتعد الاملاح ضرورية للمحافظة على الضغط الازموزي

داخل الخلية بزيادة تراكيز والتوازن الحامضي القاعدي للخلية حيث يزداد الضغط الازموزي

الايونات مما يؤدي الى دخول الماء الى داخل الخلية. ان تراكيز الايونات في السائل الخلوي

تختلف حسب نوعية الايونات فمثلا تكون تراكيز ايونات البوتاسيوم والمغنسيوم داخل الخلية

خارج الخلية كما يعد عالية في حين ان ايونات الصوديوم والكلوريد توجد بشكل رئيسي

الفوسفات المصدر الرئيسي داخل الخلية كما تحتوي الخلية على ايون البيكاربونات. اما ايونات

الكالسيوم فهي موجودة في كل من الخلايا ومجرى الدم، أما في العظام فأن ايونات الكالسيوم

الفوسفات في الدم ترتبط مع ايونات الفوسفات والكاربونات لتكون ترتيبات بلورية وتوجد

على شكل دهون والسوائل النسيجية على شكل أيون حر ولكن اكثر الفوسفات يكون مرتبطا

وبروتينات مفسفرة Nucleotidesونيوكليوتيدات Phospholipidsمفسفرة

Phosphoproteins وسكريات مفسفرةPhosphates Sugar وهناك الفوسفات الاحادية

H3PO4 والفوسفات الثنائية HPO4-2

الدم وسوائل الانسجة وهناك pHتلعب دورا في تثبيت

ات والكاربونات والبيكاربونات والمغنيسيوم والاحماض تيايونات موجودة في الانسجة كالكبر

الامينية وهنالك معادن توجد باشكال غير متأينة كالحديد الذي يوجد في جزيئة الفيريتين

Ferritin والسايتوكروماتCytochromes وبعض الانزيمات مثل الكتاليزCatalase

كما ان هناك اثار قليلة من المعادن منها Cytochrome Oxidaseوسايتوكروم اوكسيديز

المنغنيز والنحاس والكوبلت واليود والسلينيوم والنيكل والمولبدنيوم والخارصين وهي ضرورية

لادامة فعالية الخلية.

الهيدروجينيالتفكك الايوني وتنظيم الرقم

Ionic Dissociation and Regulation of pH

وفي حالة متأينة توجد H2Oتوجد معظم جزيئات الماء النقي في صورة غير مفككة

OH- , H)نسبة منها +حرة ولكنها تكون Protonsولاتحتوي المحاليل المائية على بروتونات (

nH (H2O)في صورتها الهيدروجينية +

وتدل هذه الزيادة في تركيز الهيدروجين على الحموضة

من ايونات الهيدروجين وقد لوحظ ان الـ 10-7وان المحاليل الحامضية تحتوي على اكثر من

pH يكون قريبا من التعادل في معظم الكائنات الحية الا ان هناك بعض الحالات الشاذة مثل حالة

في حين يتراوح 2-1من pHاوح الرقم الهيدروجيني عصير الليمون والعصير المعدي حيث يتر

تعود pHوعملية تنظيم الـ 7.4 – 3.7الرقم الهيدروجيني في دم الانسان واللبائن الاخرى من

الى ازالة الزيادة في ايونات الهيدروجين عن طريق الكلية وكذلك الى فعل المنظمات الحيوية

Buffers .الموجودة في الجسم

Bio-Buffers المنظمات الحيوية

وهي مواد لها القدرة على الاتحاد مع ايونات الهيدروجين مما تعمل على ازالة ايونات

الهيدروجين من المحاليل زائدة الحموضة وتنقل هذه الايونات من الهيدروجين الى محاليل

سم ثابتة قدر الامكان للسوائل والمحاليل الحيوية في الج pHمنخفضة الحموضة وبذلك تظل قيمة

في مواجة التغير في مكوناتها الحامضية ويتضح أن وجود مثل هذه المنظمات في الخلايا الحية

الخلايا والسوائل الحيوية في مواجهة التغيرات في المكونات الحامضية. pHيؤدي الى ثبات

ربونات وتوجد ثلاث منظمات رئيسة في معظم الكائنات الحية وهي الفوسفات والبيكا

والبروتينات.

14

بعض الايونات واهميتها للكائنات الحية

الوظيفة الايون

منظم طبيعي ويدخل في تركيب الغشاء البلازمي. PO4الفوسفات

والشحوم.يدخل في تركيب بعض البروتينات H3PO4حامض الفوسفوريك

CO3الكربونات

HCO3حامض الكاربونيك

منظم طبيعي

Feالحديدوز ++

Feالحديديك +++

يدخل في تركيب الهيموكلوبين والسايتوكرومات وكذلك

في تركيب بعض الانزيمات

Caالكالسيوم ++

يدخل في تركيب الانزيم المؤكسد لحامض الاسكوربيك.

Znالخارصين ++

كيب المحلل للروابط البيبتيدية وانزيمات يدخل في تر

الفوسفاتيز.

Mgالمغنسيوم ++

.Chlorophyllيدخل في تركيب الكلوروفيل

Gases الغازات

يحتوي برتوبلازم الخلايا على بعض الغازات ومنها:

الذي يتم الحصول عليه بفعل عملية التنفس او مع عملية احتراق Oxygenغاز الاوكسجين -أ

((التنفس الخلوي))السكر او المادة الغذائية وهو ضروري لعملية تأكسد الغذاء في خلايا الجسم

لانتاج الطاقة وبالتالي القيام بالاعمال والأنشطة الحيوية المختلفة.

Metabolismوهو من نواتج عملية الايض Carbon dioxideغاز ثنائي اوكسيد الكربون -ب

في الكائنات الحية الا ان اهميته تظهر في النباتات والطحالب لأهميته في عملية البناء الضوئي

متمثلة في Chemical energyالى طاقة كيميائية Photo energyلتحويل الطاقة الضوئية

بناء المواد الكاربوهيدراتية السكرية في الخلايا

أن لثنائي أوكسيد الكاربون دور مهم في النبات في عملية فتح وغلق الثغور كما

Stomata حيث لاحظ العالم سايرSayer ان الثغور في اوراق النبات تستجيب 1926سنة

الخلايا الحارسة حيث تفتح الثغور عندما تنخفض pHللتغيرات الحاصلة في درجة حموضة

نخفاض درجة حموضة الخلايا الحارسة يعود الى تجمع الحموضة ولقد اقترح ساير ان سبب ا

لاستعماله من قبل البلاستيدات غاز ثنائي اوكسيد الكاربون ويقل او يزداد هذا الغاز تبعا

الخضراء الموجودة في الخلية الحارسة فعندما يكون الضوء موجودا يستعمل في عملية البناء

وفي الظلام يزداد pHارسة قاعديا )قلويا( فيزداد الضوئي فيقل تركيزه فيصبح محيط الخلية الح

نتيجة لتكوين حامض تركيز ثنائي اوكسيد الكربون فيصبح محيط الخلية الحارسة حامضيا

( وتؤثر حموضة محيط الخلية على فعالية انزيمات التحلل المائي pHالكربونيك )تقل

Hydrolases حيث تزداد فعاليتها عندما يكون والتي تقوم بتحليل النشأ الى سكريات بسيطة

وزيادة نسبة السكريات تقلل الجهد المائي للخلية الحارسة فيدخلها الماء ويحدث الوسط قاعديا

.Phosphorylaseالعكس في الظلام ومن اهم الانزيمات انزيم

phosphate -1- glucose Starch

ولان النشأ غير ذائب فهو غير فعال في تغيير الاوزموزية بينما تكون السكريات

البسيطة فعالة في تغيير الاوزموزية وفتح الثغور وعندما يتحلل النشأ تنتج كميات لا بأس بها من

الاوزموزي داخل الخلايا الحارسة وبالتالي فتح السكريات الذائبة تكون كافية لخفض الجهد

الثغور.

pH5

pH7