الخلية المبنى والاداء الوظيفي

القسم الأوّل- الخلية، المبنى والأداء الوظيفي (للصفّ السابع)

خلفية علمية

تتضمّن هذه الوحدة مقدّمة لتدريس موضوع الخلية الحيّة، مع التشديد على مبنى الخلية وأدائها الوظيفي. التعرّف على مبنى الخلية وأدائها الوظيفي حيوي لفهم مجمل العمليات التي تحدث في المخلوقات (الكائنات) الحيّة.

الخلية هي وحدة المبنى والأداء الوظيفي الأساسية في جميع المخلوقات (الكائنات) الحيّة، وذلك لأنّ كلّ خلية تحقّق مجمل المميّزات الحياتية، حيث تنفّذ في كلّ خلية عمليات وتعمل آليات تتيح (تمكن) وجود الحياة. أي أنّ المبنى الخلوي يشكّل أحد المميّزات الحياتية، وفي نفس الوقت الخلية هي أصغر مبنى يحقّق جميع المميّزات الحياتية (ردّ فعل على التحفيز، التكاثر، النموّ والتطوّر، تبادل الموادّ).

توجد مخلوقات (كائنات) حيّة مبنية من خلية واحدة- المخلوفات (الكائنات) وحيدة الخلية (مثل البكتيريا، البراميسيوم، الأميبا)، وتوجد مخلوقات (كائنات) أخرى مبنية من عدد كبير من الخلايا (النباتات، الحيوانات، الفطريات)- المخلوقات (الكائنات) متعدّدة الخلايا. في المخلوقات (الكائنات)  متعدّدة الخلايا، مجموعة من الخلايا التي مبناها متشابه وأداؤها الوظيفي مشترك تشكّل نسيجًا.

معرفة مبنى الخلية وأدائها الوظيفي ضرورية لفهم العمليات التي تحدث في المخلوق (الكائن) متعدّد الخلايا. لأنّ الأداء الوظيفي للمخلوق (الكائن) الكامل ينبع من وجود عمليات أساسية تحدث داخل الخلايا.

الخلايا هي ثلاثية الأبعاد، أي لها طول وعرض وارتفاع. يُقاس كبر الخلايا بوحدات الميكرومتر. يمكن أن يصل الطول المتوسّط للخلايا إلى عدّة عشرات من الميكرومترات. قدرة العين على الفصل لا تمكّن مشاهدة الخلايا الوحيدة، لذلك تمّ تطوير وسائل تكبير متطوّرة كالمجهر الإلكتروني والمجهر الضوئي.

للخلايا المختلفة مبنى أساسي متشابه. كلّ خلية محاطة بغشاء الخلية- غلاف دقيق من الجزيئات الدهنية التي تتخلّلها جزيئات زلالية. غشاء الخلية يحيط بالخلية ويفصل بين داخل الخلية وبيئتها. غشاء الخلية (الممبرانا) يحيط محلولاً مائيًا لزجًا يُسمّى السيتوبلازما. داخل كلّ خلية، في السيتوبلازما، توجد مبانٍ (أجزاء) تقوم بوظائف مختلفة تتيح وجود الحياة في الخلية, تسمى - عضيّات الخلية.

 هناك عضيّات موجودة في جميع أنواع الخلايا، وهناك عضيّات أخرى خاصّة بأنواع خلايا معيّنة. نواة الخلية موجودة في معظم الخلايا، وهي أبرز وأكبر عضيّ في الخلية. تحتوي نواة الخلية على المادّة الوراثية التي تُسمّى DNA، التي تنتقل بالوراثة من الأبوين إلى أفراد النسل وتحوي معلومات لإنتاج الزلاليات المختلفة. هذه الزلاليات تبني الخلايا وتحدّد شكلها. إضافة لذلك, هناك زلاليات تؤثّر على عمليات حيوية في الخلية أو تحفّز حدوثها. في حالة عدم وجود المادّة الوراثية، لا تستطيع الخلية العيش لفترة زمنية طويلة ولا يمكنها التكاثر.

الميتوكندريا هي عضيّات يتمّ فيها التنفّس الخلوي. في هذه العضيّات، تُنتَج طاقة قابلة للاستغلال من قبل الخلية, في الخلايا النباتية وفي خلايا الحيوانات ، ويكون ذلك في معطم الأحيان بواسطة تحليل السكّريات من خلال استغلال الأوكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون.

جميع العضيّات التي وُصفت أعلاه، موجودة في خلايا الحيوانات وكذلك في خلايا النباتات والفطريات، وتؤدّي وظائف متشابهة. توجد  في خلايا النباتات عضيّات إضافية، غير موجودة في خلايا الحيوانات.

غشاء الخلية في خلايا النباتات وفي خلايا الفطريات محاط بجدار صلب، جدار الخلية، الذي يحمي الخلية من الإصابات الخارجية ويعطيها شكلاً ثابتاً. يوجد في خلايا النباتات عضيّ مُميّز بكبَره, هو الفجوة العصارية، التي تشكّل مخزنًا للسوائل (الماء والموادّ المذابة فيه) داخل الخلية المحاطة بغشاء. الفجوة العصارية تعمل على موازنة محتوى الماء في الخلية النباتية. هناك عضيّ آخر تتميّز به الخلايا النباتية، وهو البلاستيدة الخضراء الذي تحدث فيه عملية التركيب الضوئي- إنتاج الغذاء (طاقة كيميائية) في النباتات من خلال استيعاب طاقة ضوئية وثاني أكسيد الكربون وإطلاق الأوكسجين.

رغم المبنى الأساسي المشترك لجميع الخلايا، توجد في عالَم الأحياء خلايا متنوّعة أداؤها الوظيفي مختلف، وتختلف أيضًا في أبعادها وأشكالها ومحتواها.

في مرحلة لاحقة من تدريس العلوم في مجال البيولوجيا في المدارس الإعدادية، ستتوسّع معرفة العضيّات المختلفة تدريجيًا وستُدمَج الأداءات الوظيفية المختلفة بالملاءمة مع الظواهر الماكروسكوبية. هناك أهمّية كبرى لعرض جوانب خلوية (ميكرو) في كلّ المواضيع التعليمية في البيولوجيا في مستوى الماكرو، بحيث تتوفّر للطالب فرصة للربط بين العملية التي يتعلّمها في مستوى المنظومة وبين الآلية التي تتمّ بواسطتها عمليًا- الآلية الخلوية.