معلومة

السكان غير النوى الشبيهة بالخلايا مع الحمض النووي الريبي

السكان غير النوى الشبيهة بالخلايا مع الحمض النووي الريبي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

نحن نعمل على الدملمف اللافقاري (الدم) ووجدنا باستخدام قياس التدفق الخلوي (التلوين باستخدام DRAQ5) مجموعة شبيهة بالخلية بدون نواة ولكن لديها إنتاج الحمض النووي الريبي.

هل لدى أي شخص أي تجربة مع شيء مشابه؟ هل يمكن لأي شخص أن يوصي بأي منشور بشيء من هذا القبيل؟

معلومات اكثر:

1) لا نعرف الحجم الحقيقي للسكان لأننا حددناه من خلال قياس التدفق الخلوي ، والتجارب المستقبلية التي نرغب في استخدام TEM لتوصيفها بشكل أفضل.

2) نحن نعلم أن هذه "المجموعة" تنتج RNA لأننا استخرجنا إجمالي RNA باستخدام مجموعة RNA منخفضة المدخلات وقمنا بتشغيل النتيجة في Bioanalyzer.

3) "نعلم" / نشتبه في أن هذه المجموعة لا تحتوي على نواة خلوية لأن DRAQ5 عبارة عن تلطيخ للحمض النووي وهذه المجموعة هي DRAQ5-. نتمنى دراسة ذلك عن طريق الفحص المجهري (كنفوكل) في أسرع وقت ممكن.


ربما ترى حويصلات خارج الخلية1?

على الأقل قد يكون من المفيد التحقق حيث تم الإبلاغ عن وجود حويصلات خارج الخلية تحتوي على الحمض النووي الريبي داخل اللمف الدموي للبعوض2.

مراجع:

1: Van der Pol، E.، Böing، A.N، Harrison، P.، Sturk، A.، & Nieuwland، R. (2012). تصنيف الحويصلات خارج الخلية ووظائفها وأهميتها السريرية. المراجعات الدوائية، 64 (3) ، 676-705.

2: Severo، M.S، Landry، J. J.، Lindquist، R.L، Goosmann، C.، Brinkmann، V.، Collier، P.،… & Levashina، E.A (2018). تصنيف غير متحيز لخلايا دم البعوض بواسطة جينوم الخلية الواحدة والتصوير عالي المحتوى. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، 115 (32) ، E7568-E7577.

تحتوي المجموعة الجانبية المنقية من خلايا سرطان الخلايا الكبدية على خصائص شبيهة بالخلايا الجذعية السرطانية

تمكننا التطورات الحديثة في بيولوجيا الخلايا الجذعية من تحديد الخلايا الجذعية السرطانية في الأورام الصلبة وكذلك الخلايا الجذعية المفترضة في الأعضاء الصلبة الطبيعية. في هذه الدراسة ، طبقنا تحليل الخلايا الجانبية (SP) والفرز على خطوط خلايا سرطان الخلايا الكبدية (HCC) الراسخة لاكتشاف المجموعات السكانية الفرعية التي تعمل كخلايا جذعية سرطانية ولتوضيح أدوارها في تكوين الأورام. من بين أربعة خطوط خلوية تم تحليلها ، تم اكتشاف خلايا SP في خلايا Huh7 (0.25٪) وخلايا PLC / PRF / 5 (0.80٪) ، ولكن ليس في خلايا HepG2 و Huh6. أظهرت خلايا SP ذات إمكانات تكاثرية عالية وخصائص مضادة للاستماتة مقارنة بخلايا غير SP. أظهر فحص كيمياء الخلايا المناعية أن كسور SP تحتوي على عدد كبير من الخلايا التي تقدم خصائص كل من خلايا الكبد وخلايا القنوات الصفراوية. أظهرت تجارب زرع طعم أجنبي لمرضى السكري غير البدناء / العوز المناعي الشديد (NOD / SCID) أن 1 × 10 (3) خلايا SP فقط كانت كافية لتشكيل الورم ، في حين أن حقن 1 × 10 (6) من الخلايا غير SP لم يبدأ الأورام. أظهرت إعادة تحليل الأورام المشتقة من الخلايا SP أن الخلايا SP ولدت كلاً من الخلايا SP وخلايا غير SP وأن إمكانات بدء الورم تم الحفاظ عليها فقط في الخلايا SP في عملية الزرع التسلسلي. ميز تحليل المصفوفة الدقيقة ملف تعريف التعبير الجيني التفاضلي بين الخلايا SP والخلايا غير SP ، وتم تنظيم العديد من ما يسمى بـ "جينات الجذعية" في خلايا SP في خلايا HCC. في الختام ، نقترح أن أقلية من السكان ، التي تم اكتشافها كخلايا SP في خلايا HCC ، تمتلك إمكانات أورام شديدة وتوفر عدم تجانس لنظام الخلايا الجذعية السرطانية الذي يتميز بتسلسل هرمي متميز.


البحوث الأصلية المادة

Zairong Wei 1 ، شنيو شو 1 ، Mingjun Zhang 1 ، سيتيان شيه 1 ، شيجي تانغ 1 ، كايو ني 1 و هايهونغ لي 1،2 *
  • 1 قسم الجراحة التجميلية ومركز الحروق ، المستشفى الثاني التابع ، كلية الطب بجامعة شانتو ، شانتو ، الصين
  • 2 قسم إصلاح الجروح وجراحة الجلد ، مستشفى تايهي ، جامعة هوبي للطب ، شيان ، الصين

أظهرت الخلايا الشبيهة بخلايا شوان (SCLCs) المستمدة من الخلايا الجذعية التي يحيط بالجنين البشرية (hAMSCs) أنها تعزز تجديد الأعصاب الطرفية ، لكن الآلية الجزيئية الأساسية لا تزال غير مفهومة جيدًا. من أجل التحقيق في عدم التجانس والآلية الجزيئية المحتملة لـ SCLCs في علاج تجديد الأعصاب المحيطية على مستوى خلية واحدة ، تم تطبيق تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية على مجموعات الخلايا المفردة من hAMSCs و SCLCs. قمنا بتوصيف 6،008 و 5140 خلية مفردة من hAMSCs و SCLCs ، على التوالي. بناءً على تحليل المعلوماتية الحيوية ، تم إثراء المسارات المرتبطة بالانتشار وتنظيم ECM وإصلاح الأنسجة داخل كلا المجموعتين. أشار تحليل دورة الخلية إلى أن الخلايا المفردة داخل هاتين المجموعتين ظلت في الغالب في طور G0 / G1. تميز تحول الخلايا المفردة من hAMSCs إلى SCLCs من خلال تحليل الوقت الكاذب. علاوة على ذلك ، حددنا مجموعة سكانية فرعية من SCLCs التي تم التعبير عنها بدرجة عالية من الجينات المرتبطة بتكاثر خلايا شوان ، والهجرة ، والبقاء على قيد الحياة ، مثل JUN و JUND و NRG1. ، كما تم أيضًا تحديد جينات مثل PTGS2 و PITX1 و VEGFA و FGF2 التي تعزز تجديد الأعصاب. يتم التعبير عنها بشكل كبير في خلايا مفردة ضمن هذه المجموعة السكانية الفرعية ، وتم إثراء المصطلحات المرتبطة بإصلاح الالتهابات والأنسجة في هذه المجموعة السكانية الفرعية عن طريق تحليل إثراء المسار. تشير نتائجنا إلى أن مجموعة سكانية فرعية من SCLCs مع توقيعات تجديد الأعصاب قد تكون المجموعات السكانية الرئيسية التي تعزز تجديد الأعصاب.


تنميط الحمض النووي الريبي على نطاق الجينوم لخلايا الذاكرة CD8 التائية طويلة الأمد التي تشبه الخلايا الجذعية التي يسببها لقاح الحمى الصفراء في البشر

لقاح الحمى الصفراء (YF) الموهن الحي YF-17D يستحث استجابة خلايا CD8 T واسعة ومتعددة الوظائف في البشر. في الآونة الأخيرة ، حددنا مجموعة من خلايا CD8 T ذات الذاكرة الشبيهة بالخلايا الجذعية التي يسببها YF-17D والتي تستمر بتردد ثابت لمدة 25 عامًا على الأقل بعد التطعيم. وبالتالي فإن YF-17D هو نظام نموذجي لبيولوجيا خلايا CD8 T البشرية التي تسمح علاوة على ذلك بتتبع ودراسة خلايا CD8 T للذاكرة البشرية طويلة الأمد والخاصة بمستضد. هنا ، نصف بالتفصيل خصائص العينة وإعداد مجموعة بيانات ميكروأري المكتسبة من أجل التنميط الجيني للتعبير الجيني على مستوى الجينوم لخلايا CD8 T ذات الذاكرة طويلة الأمد الخاصة بالخلايا الجذعية الخاصة بـ YF ، مقارنةً بالمجموعات الفرعية المرجعية لخلايا التمايز CD8 T من المجموع. خلايا CD8 T. نصف أيضًا ضوابط الجودة والتعليقات التوضيحية والتحليلات الاستكشافية لمجموعة البيانات. تتوفر بيانات المصفوفة الدقيقة من المستودع العام Gene Expression Omnibus (GEO) برقم الانضمام GSE65804.

الأرقام

توزيع شدة الإشارة (خام و ...

توزيع شدة الإشارة (البيانات الخام والمعالجة). ألف توزيع شدة إشارة الخام ...

تحليل المكون الرئيسي على أساس ...

تحليل المكون الرئيسي بناءً على جميع الجينات: لا يوجد تأثير يمكن اكتشافه للتقنية الملحوظة ...

PCA استنادًا إلى تحقيقات 10٪ الأكثر تباينًا: تدرج التمايز في PC1 وفقًا ...

PCA استنادًا إلى تحقيقات 1٪ الأكثر تباينًا: تدرج التمايز في PC1 وفقًا ...


مناقشة

لقد قدمنا ​​تقييمًا معياريًا منهجيًا بشكل شامل لمقارنة 18 طريقة احتساب scRNA-seq. مقارنتنا تخضع لعدة قيود. أولاً ، تمت مقارنة طرق التضمين في الغالب بالمعلمات الافتراضية التي قد لا تحقق الأداء الأمثل عبر جميع مجموعات البيانات. يمكن تحسين عملنا بشكل أكبر باستخدام طرق مثل التحقق المتبادل الجزيئي (MCV) [56]. بالإضافة إلى ذلك ، استخدمنا 72 ساعة كحد زمني لتقارب طرق التضمين ، والذي لا يضمن التقارب الخوارزمي لبعض الطرق. في تقييمنا لطرق التضمين على استنتاج الوقت الكاذب باستخدام طرق تحليل المسار ، أنواع الخلايا في الأنسجة HCA_10x_tissue تم شرح الخلايا حسابيًا. قيد آخر هو أنه لا توجد أنسجة مرضية مدرجة في هذه الدراسة. في المستقبل ، من المفيد مواصلة التحقيق في كيفية ترجمة الاستنتاجات المقدمة في هذه الدراسة إلى تطبيقات في بيئة مريضة مثل الأنسجة السرطانية. يتمثل أحد التحديات في أن التعبير عن بعض الجينات في الخلايا المريضة قد يكون غير طبيعي [57-60] ، مما قد يؤدي إلى تحديد خاطئ للخلايا المماثلة ويمكن أن يؤثر على أداء التضمين.

مشكلة مفتوحة لم يتم التحقيق فيها في دراستنا الحالية هي تأثير طرق التضمين على تحليل سرعة الحمض النووي الريبي [61-63]. نظرًا لتقدير سرعة RNA من خلال تحليل mRNA غير المقسم والمقسوم ، فإنه يأخذ في الاعتبار كلاً من التهم المقسمة وغير المقسمة. تتعامل طرق التضمين الحالية مع أحداث التسرب من خلال احتساب قيم التعبير الجيني بدلاً من القراءات الأصلية ، وعادة ما يتم تحديد التعبير الجيني على exons فقط والذي قد لا يميز المساهمات عن النسخ المقسمة مقابل النسخ غير المقسمة. لذلك ، ما إذا كان يمكن أيضًا تطبيق طرق التضمين الحالية لتحليل السرعة ولإسناد النصوص المقسمة وغير المقسمة بشكل منفصل (بما في ذلك الإنترونات) تظل مشكلة مفتوحة تتطلب تحقيقًا مستقبليًا مكثفًا يتجاوز نطاق الدراسة الحالية. بالإضافة إلى تحليل السرعة ، فإن تقييم كيفية تأثير طرق التضمين على التحليلات الناشئة الأخرى مثل النسخ المكانية [64-68] يتطلب أيضًا إجراء تحقيق في المستقبل.


النمط الدوري للتنوع الوراثي واللياقة البدنية أثناء تطور نظام يشبه الخلية الاصطناعية

التنوع الوراثي والمظاهر هو أساس التطور. على الرغم من أهميتها ، لا يُعرف الكثير عن كيفية تغيرها على مدار مسار التطور. في هذه الدراسة ، قمنا بتحليل ديناميكيات التطور التكيفي لنظام بسيط يشبه الخلية الاصطناعية قابل للتطور باستخدام تقنية التسلسل في الوقت الحقيقي أحادية الجزيء التي تقرأ جينومًا صناعيًا واحدًا بالكامل. لقد وجدنا أن عدد سكان الحمض النووي الريبي الجينومي يزداد في اللياقة البدنية بشكل متقطع ، مرتبطًا بنمط دوري للتنوع الجيني واللياقة البدنية الناتج عن التنويع والهيمنة المتكرر. في مرحلة التنويع ، تنتشر مجموعة الحمض النووي الريبي الجينومي داخل الفضاء الجيني عن طريق تراكم الطفرات حتى يتم إنشاء طفرات ذات لياقة أعلى ، مما يؤدي إلى زيادة تنوع اللياقة البدنية. في مرحلة الهيمنة ، تهيمن المسوخات ذات اللياقة العالية ، مما يقلل من اللياقة والتنوع الجيني. تكشف هذه الدراسة عن الطبيعة الديناميكية للتنوع الجيني واللياقة البدنية أثناء التطور التكيفي وتوضح فائدة نظام مبسط يشبه الخلايا الاصطناعية لدراسة التطور بدقة غير مسبوقة.

الكلمات الدالة: تنوع الحمض النووي الريبي (RNA) للتطور التجريبي للياقة البدنية من الجيل التالي.


المواد والأساليب

زراعة الخلايا

تم حصاد نخاع عظم بشري بالغ من الإجراءات الجراحية الروتينية (قطع عظم الحوض 4 عينات تتراوح أعمارهم بين 18 و 35 عامًا) بعد الموافقة المستنيرة ووفقًا لشروط لجنة الأخلاقيات بجامعة أولم. تم عزل hMSC واستزراعها كما هو موضح سابقًا (Fickert et al. ، 2003 Fiedler et al. ، 2002). تم تمرير الزنازين مرة واحدة في الأسبوع. تم تأكيد النمط الظاهري لـ hMSC من خلال تحليل FACS باستخدام CD9 و CD90 و CD105 و CD166 (إيجابي) ، وكذلك CD14 و CD34 و CD45 (سلبي) ، ومن خلال إمكانية التمايز في بانيات العظم والخلايا الغضروفية والخلايا الشحمية. بعد مرور 2-10 (≈10-50 مضاعفة سكانية) بدأ تحويل hMSC إلى هياكل تشبه المجال العصبي. على وجه التحديد ، تم فصل الخلايا باستخدام 0.05 ٪ من التربسين / 0.04 ٪ EDTA وطليها على قوارير زراعة الأنسجة البلاستيكية منخفضة الارتباط (Nalge Nunc International ، Rochester ، NY ، الولايات المتحدة الأمريكية) بتركيز 1-2 × 10 5 خلية / سم 2 في P4 -متوسط ​​8F (AthenaES ، بالتيمور ، ماريلاند) مع 20 نانوغرام / مل من كل من عامل نمو البشرة (EGF) وعامل نمو الخلايا الليفية -2 (FGF-2 من Sigma ، St Louis ، MO) عند 5 ٪ من ثاني أكسيد الكربون2، 92٪ ن2 و 3٪ O2. بعد 10-20 يومًا ، يمكن ملاحظة تكوين الكرة. تم توسيع هذه الهياكل الشبيهة بالكرة العصبية لمدة 2-10 أسابيع إضافية (2-4 مقاطع ≈5-30 مضاعفة سكانية) قبل بدء التمايز الدبقي أو العصبي. تم تغيير الوسيط مرة واحدة في الأسبوع وأضيفت عوامل النمو مرتين في الأسبوع. بدأ تحريض التمايز العصبي الطرفي عن طريق طلاء الخلايا على غطاء زجاجي مطلي بالبولي- L- ليسين بتركيز 1.5-2.0 × 10 5 خلايا / سم 2 في وسط Neurobasal® (Gibco ، Tulsa ، OK) مكمل بـ 0.5 ميكرومتر كل حمض الريتينويك (سيغما) ، 1٪ FCS ، 5٪ مصل الحصان ، 1٪ N2 مكمل و 1٪ بنسلين / ستربتومايسين (كلها من Gibco). تمت إضافة 10 نانوغرام / مل من rh-PDGF-BB للتحريض الدبقي (R & ampD Systems ، Minneapolis ، MN) أو 10 نانوغرام / مل rh-BDNF لتحريض الخلايا العصبية (Promega ، Madison ، WI). تم تمييز الخلايا لمدة 10-14 يومًا.

تحليل نسيلي من hmNSCs

تم إجراء التحليل النسيلي وفقًا لـ Uchida وزملائه (Uchida et al. ، 2000). باختصار ، تم تخفيف hmNSCs بشكل متسلسل في وسط تمدد hmNSC في 96 لوحًا جيدًا. تم توسيع الخلايا المفردة فقط عن طريق إضافة الوسط إلى 50٪ بالوسط المرشح المكيف لمدة 48 ساعة على hmNSC واحتوائه على عوامل النمو. تم توسيع الخلايا لمدة 3-6 أسابيع ومعالجتها بشكل أكبر كما هو موضح أعلاه لـ hmNSC باستخدام بروتوكول الحث العصبي.

التمايز العظمي من hmNSCs

من أجل التفريق بين hMSCs و hmNSCs في بانيات العظم ، استخدمنا البروتوكولات القياسية الموصوفة سابقًا (Fiedler et al. ، 2002 Reyes et al. ، 2001). استخدمنا كلا نوعي الخلايا من المقطع 6-10. باختصار ، تم إحداث التمايز العظمي عن طريق طلاء الخلايا عند 2 × 10 4 خلايا / سم 2 في وسط DMEM الذي يحتوي على 10 ٪ FCS ، 1 ٪ جلوتامين و 1 ٪ بنسلين / ستربتومايسين مكمل بـ 0.1 ميكرومتر ديكساميثازون ، 50 مجم / مل حمض الأسكوربيك ، و 2.16 مجم / مل β-glycerophosphate (كلها من Sigma ، St Louis ، MO). تم زرع الخلايا لمدة 14 يومًا وتغيير الوسط مرتين في الأسبوع.

التدفق الخلوي

تم علاج hMSC و hmNSC باستخدام التربسين-EDTA (Gibco) وغسلهما باستخدام برنامج تلفزيوني. تم استبعاد الخلايا الميتة من التحليل عن طريق بوابات التشتت الأمامي. تم تحليل العينات باستخدام مقياس التدفق الخلوي FACSCalibur وبرنامج Cellquest (كلاهما من Becton Dickinson و Franklin Lakes و NJ). تم الحصول على ما لا يقل عن 12000 حدث لكل عينة.

كيمياء الخلايا المناعية

تم إصلاح الخلايا في بارافورمالدهيد 4٪ في برنامج تلفزيوني. تم إجراء الكيمياء المناعية باستخدام البروتوكولات القياسية. تمت مواجهة نوى الخلية بـ 4،6-Diamidino-2-phenylindole (DAPI). كانت الأجسام المضادة والتخفيفات على النحو التالي: أحادي النسيلة TH ، 1: 1000 β-tubulin III أحادي النسيلة ، 1: 1000 فبرونيكتين أحادي النسيلة ، 1: 400 (كلها من Sigma) MAP2ab أحادي النسيلة ، 1: 300 و GFAP أحادي النسيلة ، 1: 1000 (كلاهما Pharmingen ، سان دييغو ، كاليفورنيا) GalC أحادي النسيلة ، 1: 750 GFAP polyclonal ، 1: 1000 nestin polyclonal ، 1: 500 (جميعها من Chemicon International ، Temecula ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم بعد ذلك تطبيق الإسفار المسمى الأجسام المضادة الثانوية (جاكسون ، ويست جروف ، بنسلفانيا). لتصور بانيات العظم ، تم تحليل الثقافات عن طريق الاختبار الأنزيمي لنشاط الفوسفاتاز القلوي (AP) وفقًا للبروتوكولات القياسية باستخدام مجموعة تلطيخ AP (Sigma) (Fiedler et al. ، 2002).

استخراج الحمض النووي الريبي ، RT-PCR والتحليل الكمي RT-PCR في الوقت الحقيقي

تم استخراج إجمالي الحمض النووي الريبي الخلوي من hMSCs و hmNSCs و hmNSCs المتمايزة نهائيًا (وسط الحث العصبي) باستخدام مجموعة تنقية RNAeasy الكلية متبوعة بالعلاج باستخدام DNase الخالي من RNase (Qiagen ، Hilden ، ألمانيا). تم إجراء تفاعلات RT-PCR بشكل أساسي كما هو موضح سابقًا (Fiedler et al. ، 2002). كانت تسلسلات التمهيدي (للأمام والخلف) وأطوال المنتجات المضخمة كما يلي: AP (5′-ACC TCG TTG ACA CCT GGA AG-3 ، 5′-CCA CCA TCT CGG AGA GTG AC-3 ، 189) ج -fos (5′-AGC TCT GTG GCC ATG GGC CCC-3 ، 5′-AGA CAG ACC AAC TAG AAG ATG A-3 ، 457) GAPDH (5′-CGG AGT CAA CGG ATT TGG TCG TAT-3 ′ ، 5′-AGC CTT CTC CAT GGT TGG TGA AGA C-3 ′ ، 188) RUNX2 (5′-TAC CAG ACC GAG ACC AAC AGA G-3 ′ ، 5′-CAC CAC CGG GTC ACG TCG C-3 ′ ، 239) SOX9 (5′-CTA CGA CTG GAC GCT GGT GC-3 ، 5′-CGA TGT CCA CGT CGC GGA AG-3 ، 234). تم تنفيذ خطوة واحدة كمية في الوقت الحقيقي RT-PCR باستخدام نظام LightCycler® (روش ، مانهايم ، ألمانيا) ، وتمت مراقبة التضخيم وتحليله عن طريق قياس ارتباط الصبغة الفلورية SYBR Green I بالحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل. تم نسخ 1 ميكرولتر من الحمض النووي الريبي الكلي وتم تضخيمه لاحقًا باستخدام مزيج QuantiTect SYBR Green RT-PCR Master (Qiagen) و 0.5 ميكرومتر لكل من البادئات الحسية والمضادة للحساسية. تم استخدام تخفيف عشرة أضعاف من إجمالي الحمض النووي الريبي كمعايير خارجية. تم تضخيم المعايير والعينات في وقت واحد. بعد التضخيم ، تم الحصول على منحنيات الانصهار لمنتجات RT-PCR لإثبات خصوصية المنتج. يتم التعبير عن النتائج بالنسبة لجين التدبير المنزلي HMBS (سينسيز هيدروكسي ميثيل بيلين). تم تلخيص تسلسل التمهيدي وأطوال المنتجات المضخمة وتحليلات الذوبان في الجدول 1.

الاشعال المستخدمة في الوقت الحقيقي الكمي RT-PCR

o1mkRitRwWt5sxaA __ & ampKey-Pair-Id = APKAIE5G5CRDK6RD3PGA "/>

الفيزيولوجيا الكهربية

تم فحص الخلايا بحثًا عن التيارات الغشائية بين اليومين 10 و 20 بعد التمايز باستخدام تقنية مشبك التصحيح المعياري للخلية الكاملة باستخدام مضخم EPC-7 (List Electronics ، Heidelberg ، ألمانيا) والحصول على بيانات pClamp (Axon Instruments) كما هو موضح سابقًا (Labarca) وآخرون ، 2001 Storch et al. ، 2003). أضفنا 10٪ FCS قبل 3-5 أيام من تجارب مشبك التصحيح لتحسين الختم. احتوى المحلول خارج الخلية على 100 ملي كلوريد الصوديوم ، 54 ملي مول كلوريد ، 2 ملي كلوريد الكالسيوم2، 2 ملي MgCl2، 10 ملم هيبس ، 10 ملم D- الجلوكوز. كان محلول الماصة 130 ملي مولار بوكل ، 0.5 ملي كلوريد الكالسيوم2، 2 ملي MgCl2، 5 ملم EGTA ، 10 ملم حبيس ، 3 ملم Na-ATP. باستخدام هذه المحاليل ، كانت ماصات البورسليكات ذات مقاومات تبلغ 3-4 م. تم تحليل البيانات باستخدام برنامج pClamp 8.0 و Microsoft Excel 97 و Origin 5.0.

HPLC عكسي المرحلة مع الكشف الكهروكيميائي

لتحديد إنتاج الدوبامين وإطلاقه ، تم استكمال الوسائط بـ 100 ميكرومتر رباعي هيدروبيوبترين و 200 ميكرومتر أسكوربات قبل 3 أيام من الحصاد المتوسط. تم تحديد مستويات الدوبامين في المخزن المؤقت المتوسط ​​وخارج الخلوي المستقر بمحلول EGTA / الجلوتاثيون كما ورد سابقًا (Storch et al. ، 2001) ، وتم تخزينها في درجة حرارة -80 درجة مئوية حتى التحليل. تم وصف امتصاص الألومنيوم وتحليل HPLC للدوبامين (Storch et al. ، 2001).

عد الخلايا والإحصاءات

لتقدير النسبة المئوية للخلايا التي تنتج علامة معينة ، في أي تجارب معينة ، تم تحديد عدد الخلايا الإيجابية لسطح البئر بالكامل بالنسبة إلى العدد الإجمالي للنوى التي تحمل علامة DAPI. في تجربة نموذجية ، تم حساب ما مجموعه 500-1000 خلية لكل علامة. تم إجراء مقارنات إحصائية بواسطة Dunnett's ر-اختبار. إذا لم يتم توزيع البيانات بشكل طبيعي ، فقد تم استخدام اختبار غير حدودي (Mann-Whitney U-test) لمقارنات النتائج. يتم التعبير عن جميع البيانات على أنها تعني ± sem.


محتويات

شوهدت الخلايا لأول مرة في القرن السابع عشر في أوروبا مع اختراع المجهر المركب. في عام 1665 ، وصف روبرت هوك اللبنة الأساسية لجميع الكائنات الحية بأنها "خلايا" بعد النظر إلى قطعة من الفلين وملاحظة بنية تشبه الخلية ، [3] [4] ومع ذلك ، كانت الخلايا ميتة ولم تعط أي إشارة إلى المكونات الإجمالية الفعلية للخلية. بعد بضع سنوات ، في عام 1674 ، كان أنطون فان ليفينهوك أول من قام بتحليل الخلايا الحية في فحصه للطحالب. كل هذا سبق نظرية الخلية التي تنص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا وأن الخلايا هي الوحدة الوظيفية والهيكلية للكائنات الحية. انتهى هذا الأمر في نهاية المطاف من قبل عالم النبات ماتياس شلايدن [4] وعالم الحيوان تيودور شوان في عام 1838 ، اللذين شاهدًا الخلايا الحية في الأنسجة النباتية والحيوانية على التوالي. [5] بعد 19 عامًا ، ساهم رودولف فيرشو بشكل أكبر في نظرية الخلية ، مضيفًا أن جميع الخلايا تأتي من انقسام الخلايا الموجودة مسبقًا. [5] على الرغم من قبولها على نطاق واسع ، إلا أن هناك العديد من الدراسات التي تشكك في صحة نظرية الخلية. الفيروسات ، على سبيل المثال ، تفتقر إلى الخصائص المشتركة للخلية الحية ، مثل الأغشية والعضيات الخلوية والقدرة على التكاثر من تلقاء نفسها. [6] كافح العلماء لتحديد ما إذا كانت الفيروسات حية أم لا وما إذا كانت تتفق مع نظرية الخلية.

تبحث أبحاث بيولوجيا الخلية الحديثة في طرق مختلفة لاستنبات الخلايا ومعالجتها خارج الجسم الحي لإجراء مزيد من البحث في علم التشريح البشري وعلم وظائف الأعضاء ، ولاشتقاق الأدوية. تطورت التقنيات التي تدرس بها الخلايا. بسبب التقدم في الفحص المجهري ، سمحت التقنيات والتقنيات للعلماء بالحصول على فهم أفضل لهيكل ووظيفة الخلايا. العديد من التقنيات المستخدمة بشكل شائع لدراسة بيولوجيا الخلية مذكورة أدناه: [7]

    : يستخدم الخلايا سريعة النمو على الوسائط التي تسمح بكمية كبيرة من نوع خلية معين وطريقة فعالة لدراسة الخلايا. [8]: علامات الفلورسنت مثل GFP ، تستخدم لتسمية مكون معين من الخلية. بعد ذلك ، يتم استخدام طول موجي ضوئي معين لإثارة علامة الفلورسنت التي يمكن تصورها بعد ذلك. [8]: يستخدم الجانب البصري للضوء لتمثيل تغيرات المرحلة الصلبة والسائلة والغازية كاختلافات في السطوع. [8]: يجمع بين الفحص المجهري الفلوري والتصوير من خلال تركيز الضوء وحالات التصوير المفاجئ لتشكيل صورة ثلاثية الأبعاد. [8]: يتضمن تلطيخ المعادن ومرور الإلكترونات عبر الخلايا ، والتي تنحرف عند التفاعل مع المعدن. هذا يشكل في النهاية صورة للمكونات التي تتم دراستها. [8]: يتم وضع الخلايا في الجهاز الذي يستخدم شعاعًا لتشتت الخلايا بناءً على جوانب مختلفة وبالتالي يمكن فصلها بناءً على الحجم والمحتوى. يمكن أيضًا تمييز الخلايا باستخدام GFP-florescence ويمكن فصلها بهذه الطريقة أيضًا. [9]: تتطلب هذه العملية تفتيت الخلية باستخدام درجة حرارة عالية أو صوتنة متبوعة بالطرد المركزي لفصل أجزاء الخلية مما يسمح بدراستها بشكل منفصل. [8]

هناك تصنيفان أساسيان للخلايا: بدائية النواة وحقيقية النواة. تتميز الخلايا بدائية النواة عن الخلايا حقيقية النواة بغياب نواة الخلية أو عضية أخرى مرتبطة بالغشاء. [10] تعد الخلايا بدائية النواة أصغر بكثير من الخلايا حقيقية النواة ، مما يجعلها أصغر شكل من أشكال الحياة. [11] تشمل الخلايا بدائية النواة البكتيريا والعتائق ، وتفتقر إلى نواة خلية مغلقة. كلاهما يتكاثر من خلال الانشطار الثنائي. البكتيريا ، النوع الأبرز ، لها عدة أشكال مختلفة تشمل بشكل أساسي كروي وقضيب الشكل. يمكن تصنيف البكتيريا على أنها موجبة الجرام أو سلبية الجرام اعتمادًا على تكوين جدار الخلية. تشمل السمات الهيكلية البكتيرية السوط الذي يساعد الخلية على الحركة ، [12] الريبوسومات لترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين ، [12] ونيوكليويد الذي يحمل كل المواد الجينية في بنية دائرية. [12] هناك العديد من العمليات التي تحدث في الخلايا بدائية النواة والتي تسمح لها بالبقاء على قيد الحياة. على سبيل المثال ، في عملية تسمى الاقتران ، يسمح عامل الخصوبة للبكتيريا بامتلاك قالب يسمح لها بنقل الحمض النووي إلى بكتيريا أخرى تفتقر إلى عامل F ، مما يسمح بنفاذية المقاومة مما يسمح لها بالبقاء في بيئات معينة. [13]

يمكن أن تكون الخلايا حقيقية النواة إما أحادية الخلية أو متعددة الخلايا [12] وتشمل الخلايا الحيوانية والنباتية والفطريات والأوليات التي تحتوي جميعها على عضيات ذات أشكال وأحجام مختلفة. [14]

تحرير هيكل الخلايا حقيقية النواة

تتكون الخلايا حقيقية النواة من العضيات التالية:

    : يعمل هذا كمخزن للجينوم والمعلومات الوراثية للخلية ، يحتوي على كل الحمض النووي المنظم في شكل كروموسومات. إنه محاط بغلاف نووي ، والذي يتضمن مسام نووية تسمح بنقل البروتينات بين داخل وخارج النواة. [15] هذا أيضًا موقع لتكرار الحمض النووي وكذلك نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. بعد ذلك ، يتم تعديل الحمض النووي الريبي ونقله إلى العصارة الخلوية لترجمته إلى بروتين. : هذه البنية داخل النواة ، وعادة ما تكون كثيفة وكروية الشكل. إنه موقع تخليق الحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي) ، وهو أمر ضروري لتجميع الريبوسوم. : يعمل هذا على تصنيع البروتينات وتخزينها وإفرازها لجهاز جولجي. [16]: يعمل هذا على إنتاج الطاقة أو ATP داخل الخلية. على وجه التحديد ، هذا هو المكان الذي تحدث فيه دورة كريبس أو دورة TCA لإنتاج NADH و FADH. بعد ذلك ، يتم استخدام هذه المنتجات ضمن سلسلة نقل الإلكترون (ETC) والفسفرة المؤكسدة للإنتاج النهائي لـ ATP. [17]: يعمل هذا على معالجة البروتينات وتغليفها وإفرازها إلى وجهتها. تحتوي البروتينات على تسلسل إشارة يسمح لجهاز جولجي بالتعرف عليها وتوجيهها إلى المكان الصحيح. [18]: تعمل الليزوزوم على تحطيم المواد التي يتم إحضارها من خارج الخلية أو العضيات القديمة. يحتوي هذا على العديد من هيدروليسات الحمض ، والبروتياز ، والنوكلياز ، والليباز ، التي تكسر الجزيئات المختلفة. الالتهام الذاتي هو عملية التدهور من خلال الجسيمات الحالة التي تحدث عندما تنطلق الحويصلة من ER وتبتلع المادة ، ثم تلتصق وتندمج مع الليزوزوم للسماح بتحلل المادة. [19]: وظائف لترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين. : يعمل هذا على تثبيت العضيات داخل الخلايا وتشكيل بنية الخلية واستقرارها. : يمكن وصف غشاء الخلية بأنه طبقة ثنائية فسفوليبيد ويتكون أيضًا من دهون وبروتينات. [12] نظرًا لأن الجزء الداخلي من الطبقة الثنائية كاره للماء ومن أجل أن تشارك الجزيئات في التفاعلات داخل الخلية ، يجب أن تكون قادرة على عبور هذه الطبقة الغشائية للوصول إلى الخلية عن طريق الضغط الاسموزي والانتشار وتدرجات التركيز والقنوات الغشائية . [20]: وظيفة لإنتاج ألياف المغزل التي تستخدم لفصل الكروموسومات أثناء انقسام الخلية.

يمكن أن تتكون الخلايا حقيقية النواة أيضًا من المكونات الجزيئية التالية:

    : هذا يشكل الكروموسومات وهو خليط من الحمض النووي مع بروتينات مختلفة. : تساعد على دفع المواد ويمكن استخدامها أيضًا للأغراض الحسية. [21]

تحرير التمثيل الغذائي للخلية

التمثيل الغذائي الخلوي ضروري لإنتاج الطاقة للخلية وبالتالي لبقائها ويشمل العديد من المسارات. بالنسبة للتنفس الخلوي ، بمجرد توفر الجلوكوز ، يحدث تحلل السكر داخل العصارة الخلوية للخلية لإنتاج البيروفات. يخضع البيروفات لنزع الكربوكسيل باستخدام المركب متعدد الإنزيمات لتكوين acetyl coA الذي يمكن استخدامه بسهولة في دورة TCA لإنتاج NADH و FADH2. تشارك هذه المنتجات في سلسلة نقل الإلكترون لتشكل في النهاية تدرجًا بروتونيًا عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي. يمكن لهذا التدرج بعد ذلك أن يدفع إنتاج ATP و H2O أثناء الفسفرة المؤكسدة. [22] يشمل التمثيل الغذائي في الخلايا النباتية عملية التمثيل الضوئي التي هي ببساطة العكس تمامًا للتنفس لأنها تنتج في النهاية جزيئات الجلوكوز.

تحرير إشارات الخلية

تعد إشارات الخلية مهمة لتنظيم الخلية وللخلايا لمعالجة المعلومات من البيئة والاستجابة وفقًا لذلك. يمكن أن يحدث التشوير من خلال الاتصال الخلوي المباشر أو إشارات الغدد الصماء والباراكرين والمستبدين. يحدث التلامس المباشر بين الخلية والخلية عندما يرتبط أحد المستقبلات الموجودة في الخلية بجزيء متصل بغشاء خلية أخرى. تحدث إشارات الغدد الصماء من خلال الجزيئات التي تفرز في مجرى الدم. تستخدم إشارات Paracrine جزيئات منتشرة بين خليتين للتواصل. الأوتوكرين هو خلية ترسل إشارة إلى نفسها عن طريق إفراز جزيء يرتبط بمستقبل على سطحه. يمكن أن تكون أشكال الاتصال من خلال:

    : يمكن أن يكون من أنواع مختلفة مثل القنوات الأيونية ذات الجهد الترابطي أو ligand. السماح بتدفق وتدفق الجزيئات والأيونات. (GPCR): من المعروف على نطاق واسع أنه يحتوي على 7 مجالات عبر الغشاء. يرتبط الترابط بالمجال خارج الخلية وبمجرد أن يرتبط الترابط ، فإن هذا يشير إلى عامل تبادل الجوانين لتحويل الناتج المحلي الإجمالي إلى GTP وتنشيط الوحدة الفرعية G-α. يمكن لـ G-α استهداف بروتينات أخرى مثل adenyl cyclase أو phospholipase C ، والتي تنتج في النهاية رسلًا ثانويًا مثل cAMP و Ip3 و DAG والكالسيوم. تعمل هذه المراسلات الثانوية على تضخيم الإشارات ويمكنها استهداف القنوات الأيونية أو الإنزيمات الأخرى. أحد الأمثلة على تضخيم الإشارة هو ربط cAMP بـ PKA وتنشيطه عن طريق إزالة الوحدات الفرعية التنظيمية وإطلاق الوحدة الفرعية الحفزية. تحتوي الوحدة الفرعية الحفزية على تسلسل توطين نووي يدفعها إلى الدخول في النواة وتفسفر البروتينات الأخرى إما لقمع أو تنشيط نشاط الجين. [22]: ربط عوامل النمو ، وزيادة تعزيز التيروزين على الجزء داخل الخلايا من البروتين لعبور الفسفوريلات. يصبح التيروزين الفسفوري منصة هبوط للبروتينات التي تحتوي على مجال SH2 مما يسمح بتنشيط Ras ومشاركة مسار كيناز MAP. [23]

تحرير دورة الخلية

لا تشير عملية نمو الخلية إلى حجم الخلية ، ولكن تشير إلى كثافة عدد الخلايا الموجودة في الكائن الحي في وقت معين. يتعلق نمو الخلية بالزيادة في عدد الخلايا الموجودة في الكائن الحي أثناء نموها وتطورها مع زيادة حجم الكائن الحي وكذلك عدد الخلايا الموجودة. الخلايا هي أساس جميع الكائنات الحية وهي الوحدة الأساسية للحياة. إن نمو الخلايا وتطورها ضروريان لصيانة العائل وبقاء الكائن الحي. بالنسبة لهذه العملية ، تمر الخلية بخطوات دورة الخلية وتطورها الذي يتضمن نمو الخلية وتكرار الحمض النووي وانقسام الخلايا وتجديدها وموتها. تنقسم دورة الخلية إلى أربع مراحل متميزة: G1 و S و G2 و M. تشكل المرحلة G - وهي مرحلة نمو الخلية - حوالي 95٪ من الدورة. يتم تحريض تكاثر الخلايا من قبل الأسلاف. تبدأ جميع الخلايا في شكل متطابق ويمكن أن تصبح أساسًا أي نوع من الخلايا. يمكن أن تؤثر إشارات الخلية مثل الحث على الخلايا المجاورة للتمييز وتحديد نوع الخلية التي ستصبح. علاوة على ذلك ، يسمح هذا للخلايا من نفس النوع بالتجمع وتشكيل الأنسجة ، ثم الأعضاء ، وفي النهاية الأنظمة. تعتبر المرحلة G1 و G2 و S (تكرار الحمض النووي والتلف والإصلاح) جزءًا من الطور البيني للدورة ، بينما المرحلة M (الانقسام) هي جزء الانقسام الخلوي للدورة. يتكون الانقسام الخيطي من العديد من المراحل التي تشمل ، الطور الأولي ، الطور ، الطور ، الطور النهائي ، والتحرك الخلوي ، على التوالي. النتيجة النهائية للانقسام هي تكوين خليتين ابنتيتين متطابقتين.

يتم تنظيم دورة الخلية بواسطة سلسلة من عوامل الإشارة والمجمعات مثل cyclins ، و kinase المعتمد على cyclin ، و p53. عندما تكمل الخلية عملية نموها وإذا تبين أنها تالفة أو متغيرة ، فإنها تخضع لموت الخلية ، إما عن طريق موت الخلايا المبرمج أو النخر ، للقضاء على التهديد الذي يمكن أن تسببه لبقاء الكائن الحي. [24]

معدل وفيات الخلايا ، خلود سلالة الخلايا تحرير

من المفترض أن يعود أصل كل خلية حالية إلى أصل الحياة ، في سلالة غير منقطعة لأكثر من 3 مليارات سنة. ليست الخلايا الخالدة في الواقع ، بل سلالات خلوية متعددة الأجيال. [25] يعتمد خلود سلالة الخلية على الحفاظ على إمكانات انقسام الخلية. قد تُفقد هذه الإمكانية في أي سلالة معينة بسبب تلف الخلايا ، أو التمايز النهائي كما يحدث في الخلايا العصبية ، أو موت الخلايا المبرمج (موت الخلايا المبرمج) أثناء التطور. يعتمد الحفاظ على إمكانية الانقسام الخلوي على مدى الأجيال المتعاقبة على التجنب والإصلاح الدقيق للضرر الخلوي ، وخاصة تلف الحمض النووي. In sexual organisms, continuity of the germline depends on the effectiveness of processes for avoiding DNA damage and repairing those DNA damages that do occur. Sexual processes in eukaryotes, as well as in prokaryotes, provide an opportunity for effective repair of DNA damages in the germ line by homologous recombination. [25] [26]

The scientific branch that studies and diagnoses diseases on the cellular level is called cytopathology. Cytopathology is generally used on samples of free cells or tissue fragments, in contrast to the pathology branch of histopathology, which studies whole tissues. Cytopathology is commonly used to investigate diseases involving a wide range of body sites, often to aid in the diagnosis of cancer but also in the diagnosis of some infectious diseases and other inflammatory conditions. For example, a common application of cytopathology is the Pap smear, a screening test used to detect cervical cancer, and precancerous cervical lesions that may lead to cervical cancer.


محتويات

الخلايا من نوعين: حقيقيات النوى ، التي تحتوي على نواة ، وبدائية النواة ، والتي لا تحتوي على ذلك. بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ، في حين أن حقيقيات النوى يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.

خلايا بدائية النواة

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق ، وهما اثنان من مجالات الحياة الثلاثة. كانت الخلايا بدائية النواة هي الشكل الأول للحياة على الأرض ، وتتميز بوجود عمليات بيولوجية حيوية بما في ذلك إشارات الخلية. إنها أبسط وأصغر من الخلايا حقيقية النواة ، وتفتقر إلى النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء. يتكون الحمض النووي للخلية بدائية النواة من كروموسوم دائري واحد على اتصال مباشر مع السيتوبلازم. تسمى المنطقة النووية في السيتوبلازم بالنيوكليويد. معظم بدائيات النوى هي الأصغر بين جميع الكائنات الحية التي يتراوح قطرها بين 0.5 و 2.0 ميكرومتر. [13]

تتكون الخلية بدائية النواة من ثلاث مناطق:

  • يُحيط بالخلية غلاف الخلية - الذي يتكون عمومًا من غشاء بلازما مغطى بجدار خلوي يمكن ، بالنسبة لبعض البكتيريا ، تغطيته بطبقة ثالثة تسمى كبسولة. على الرغم من أن معظم بدائيات النوى لها غشاء خلوي وجدار خلوي ، إلا أن هناك استثناءات مثل الميكوبلازما (البكتيريا) و ثيرموبلازما (العتيقة) التي تمتلك فقط طبقة غشاء الخلية. يعطي الغلاف صلابة للخلية ويفصل داخل الخلية عن بيئتها ، ويعمل كمرشح واقي. يتكون جدار الخلية من الببتيدوغليكان في البكتيريا ، ويعمل كحاجز إضافي ضد القوى الخارجية. كما أنه يمنع الخلية من التوسع والانفجار (انحلال خلوي) من الضغط الاسموزي بسبب بيئة منخفضة التوتر. تحتوي بعض الخلايا حقيقية النواة (الخلايا النباتية والخلايا الفطرية) أيضًا على جدار خلوي.
  • يوجد داخل الخلية المنطقة السيتوبلازمية التي تحتوي على الجينوم (DNA) والريبوزومات وأنواع مختلفة من الشوائب. [4] توجد المادة الوراثية بحرية في السيتوبلازم. يمكن أن تحمل بدائيات النوى عناصر DNA خارج الصبغية تسمى البلازميدات ، والتي عادة ما تكون دائرية. تم التعرف على البلازميدات البكتيرية الخطية في عدة أنواع من البكتيريا اللولبية ، بما في ذلك أعضاء من الجنس بوريليا بشكل ملحوظ بوريليا برغدورفيرية، الذي يسبب مرض لايم. [14] على الرغم من عدم تكوين نواة ، فإن الحمض النووي يتكثف في النواة. تقوم البلازميدات بتشفير جينات إضافية ، مثل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.
  • من الخارج ، مشروع الأسواط والشعر من سطح الخلية. هذه هياكل (غير موجودة في جميع بدائيات النوى) مصنوعة من بروتينات تسهل الحركة والتواصل بين الخلايا.

Eukaryotic cells

النباتات والحيوانات والفطريات وعفن الوحل والبروتوزوا والطحالب كلها حقيقية النواة. هذه الخلايا أكبر بنحو خمسة عشر مرة من بدائيات النوى النموذجية ويمكن أن تكون أكبر بألف مرة من حيث الحجم. السمة المميزة الرئيسية لحقيقيات النوى مقارنة بدائيات النوى هي التجزئة: وجود عضيات مرتبطة بالغشاء (مقصورات) حيث تحدث أنشطة محددة. والأهم من بينها نواة الخلية ، [4] وهي عضية تضم الحمض النووي للخلية. تعطي هذه النواة اسم حقيقيات النوى ، والذي يعني "النواة الحقيقية (النواة)". تشمل الاختلافات الأخرى ما يلي:

  • يشبه غشاء البلازما غشاء بدائيات النوى في الوظيفة ، مع وجود اختلافات طفيفة في التكوين. قد تكون جدران الخلايا موجودة أو غير موجودة.
  • يتم تنظيم الحمض النووي حقيقيات النوى في جزيء خطي واحد أو أكثر ، يسمى الكروموسومات ، والتي ترتبط ببروتينات الهيستون. يتم تخزين كل الحمض النووي الصبغي في نواة الخلية ، ويفصله غشاء عن السيتوبلازم. [4] بعض العضيات حقيقية النواة مثل الميتوكوندريا تحتوي أيضًا على بعض الحمض النووي.
  • العديد من الخلايا حقيقية النواة مهدبة بالأهداب الأولية. تلعب الأهداب الأولية أدوارًا مهمة في التحسس الكيميائي ، والتحسس الميكانيكي ، والتحسس الحراري. وبالتالي يمكن أن "يُنظر إلى كل هدب على أنه هوائيات خلوية حسية تنسق عددًا كبيرًا من مسارات الإشارات الخلوية ، وأحيانًا تقارن الإشارة بالحركة الهدبية أو بدلاً من ذلك مع انقسام الخلايا وتمايزها." [15]
  • يمكن أن تتحرك حقيقيات النوى المتحركة باستخدام أهداب متحركة أو سوط. الخلايا المتحركة غائبة في الصنوبريات والنباتات المزهرة. [16] سوط حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا من سوط بدائيات النوى. [17]

تحتوي جميع الخلايا ، سواء كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة ، على غشاء يغلف الخلية ، وينظم ما يتحرك داخل وخارج الخلية (قابل للاختراق بشكل انتقائي) ، ويحافظ على الجهد الكهربائي للخلية. داخل الغشاء ، يحتل السيتوبلازم معظم حجم الخلية. تمتلك جميع الخلايا (باستثناء خلايا الدم الحمراء التي تفتقر إلى نواة الخلية ومعظم العضيات لاستيعاب أقصى مساحة للهيموجلوبين) الحمض النووي ، والمواد الوراثية للجينات ، والحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على المعلومات اللازمة لبناء بروتينات مختلفة مثل الإنزيمات ، وهي الآلية الأساسية للخلية . هناك أيضًا أنواع أخرى من الجزيئات الحيوية في الخلايا. تسرد هذه المقالة المكونات الخلوية الأساسية ، ثم تصف بإيجاز وظيفتها.

غشاء

غشاء الخلية ، أو غشاء البلازما ، هو غشاء بيولوجي يحيط بسيتوبلازم الخلية. في الحيوانات ، غشاء البلازما هو الحد الخارجي للخلية ، بينما في النباتات وبدائيات النوى عادة ما يكون مغطى بجدار خلوي. يعمل هذا الغشاء على فصل الخلية عن البيئة المحيطة بها وحمايتها ، وهو مصنوع في الغالب من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية ، وهي أمفيفيليك (جزئيًا كارهة للماء وجزئيًا للماء). ومن ثم ، فإن الطبقة تسمى طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، أو أحيانًا غشاء فسيفساء سائل. يوجد داخل هذا الغشاء بنية جزيئية كبيرة تسمى porosome البوابة الإفرازية الشاملة في الخلايا ومجموعة متنوعة من جزيئات البروتين التي تعمل كقنوات ومضخات تنقل جزيئات مختلفة داخل وخارج الخلية. [4] الغشاء شبه نافذ ، ومنفذ بشكل انتقائي ، حيث يمكنه إما السماح للمادة (الجزيء أو الأيون) بالمرور بحرية ، أو بالمرور من خلاله إلى مدى محدود أو عدم المرور من خلاله على الإطلاق. تحتوي أغشية سطح الخلية أيضًا على بروتينات مستقبلية تسمح للخلايا باكتشاف جزيئات الإشارات الخارجية مثل الهرمونات.

الهيكل الخلوي

يعمل الهيكل الخلوي على تنظيم والحفاظ على شكل الخلية العضيات في مكانها يساعد أثناء الالتقام الخلوي ، وامتصاص المواد الخارجية بواسطة الخلية ، والحركة الخلوية ، وفصل الخلايا الوليدة بعد انقسام الخلية وتحريك أجزاء من الخلية في عمليات النمو والحركة . يتكون الهيكل الخلوي حقيقيات النوى من الأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة والألياف الدقيقة. تُعرف الخيوط الوسيطة في الهيكل الخلوي للخلايا العصبية بالخيوط العصبية. هناك عدد كبير من البروتينات المرتبطة بها ، كل منها يتحكم في بنية الخلية عن طريق توجيه الشعيرات وتجميعها ومحاذاةها. [4] لم تتم دراسة الهيكل الخلوي بدائية النواة جيدًا ولكنه يشارك في الحفاظ على شكل الخلية والقطبية والحركة الخلوية. [19] إن بروتين الوحدة الفرعية للألياف الدقيقة هو بروتين أحادي صغير يسمى الأكتين. الوحدة الفرعية للأنابيب الدقيقة هي جزيء خافت يسمى توبولين. الخيوط الوسيطة هي بوليمرات غير متجانسة تختلف وحداتها الفرعية باختلاف أنواع الخلايا في الأنسجة المختلفة. لكن بعض بروتينات الوحدة الفرعية من الخيوط الوسيطة تشمل فيمنتين ، ديسمين ، لامين (لامين أ ، ب ، ج) ، كيراتين (كيراتين متعدد الحمضية وقاعدية) ، بروتينات الخيوط العصبية (NF – L ، NF – M).

المادة الوراثية

يوجد نوعان مختلفان من المواد الجينية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). تستخدم الخلايا الحمض النووي لتخزين المعلومات على المدى الطويل. يتم ترميز المعلومات البيولوجية الموجودة في الكائن الحي في تسلسل الحمض النووي الخاص به. [4] يستخدم الحمض النووي الريبي لنقل المعلومات (على سبيل المثال ، mRNA) والوظائف الأنزيمية (على سبيل المثال ، RNA الريبوسومي). تستخدم جزيئات نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) لإضافة الأحماض الأمينية أثناء ترجمة البروتين.

يتم تنظيم المادة الوراثية بدائية النواة في كروموسوم بكتيري دائري بسيط في المنطقة النووية من السيتوبلازم. تنقسم المادة الوراثية حقيقية النواة إلى جزيئات خطية مختلفة [4] تسمى الكروموسومات داخل نواة منفصلة ، وعادة ما تحتوي على مادة وراثية إضافية في بعض العضيات مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (انظر نظرية التعايش الداخلي).

تحتوي الخلية البشرية على مادة وراثية موجودة في نواة الخلية (الجينوم النووي) وفي الميتوكوندريا (جينوم الميتوكوندريا). في البشر ، ينقسم الجينوم النووي إلى 46 جزيء دنا خطي يسمى الكروموسومات ، بما في ذلك 22 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة وزوج من الكروموسومات الجنسية. جينوم الميتوكوندريا هو جزيء دنا دائري متميز عن الحمض النووي. على الرغم من أن الحمض النووي للميتوكوندريا صغير جدًا مقارنة بالكروموسومات النووية ، [4] فإنه يرمز لـ 13 بروتينًا تشارك في إنتاج طاقة الميتوكوندريا و tRNAs معينة.

يمكن أيضًا إدخال المادة الوراثية الأجنبية (الحمض النووي الأكثر شيوعًا) بشكل مصطنع إلى الخلية من خلال عملية تسمى تعداء. يمكن أن يكون هذا عابرًا ، إذا لم يتم إدخال الحمض النووي في جينوم الخلية ، أو مستقرًا ، إذا كان كذلك. تقوم بعض الفيروسات أيضًا بإدخال مادتها الجينية في الجينوم.

العضيات

العضيات هي أجزاء من الخلية يتم تكييفها و / أو تخصصها لأداء وظيفة حيوية واحدة أو أكثر ، مماثلة لأعضاء الجسم البشري (مثل القلب والرئة والكلى ، حيث يؤدي كل عضو وظيفة مختلفة). [4] تحتوي كل من الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة على عضيات ، ولكن العضيات بدائية النواة تكون عمومًا أبسط ولا ترتبط بالغشاء.

توجد عدة أنواع من العضيات في الخلية. البعض (مثل النواة وجهاز جولجي) عادة ما يكون انفراديًا ، في حين أن البعض الآخر (مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء والبيروكسيسومات والليزوزومات) يمكن أن يكون متعددًا (مئات إلى آلاف). العصارة الخلوية هي السائل الجيلاتيني الذي يملأ الخلية ويحيط بالعضيات.

حقيقيات النوى

  • Cell nucleus: مركز معلومات الخلية ، نواة الخلية هي العضية الأكثر وضوحا الموجودة في خلية حقيقية النواة. يحتوي على كروموسومات الخلية ، وهو المكان الذي يحدث فيه تقريبًا كل تكاثر الحمض النووي وتخليق الحمض النووي الريبي (النسخ). النواة كروية ومنفصلة عن السيتوبلازم بغشاء مزدوج يسمى الغلاف النووي. يعزل الغلاف النووي الحمض النووي للخلية ويحميها من الجزيئات المختلفة التي يمكن أن تلحق الضرر ببنيتها أو تتداخل مع معالجتها. أثناء المعالجة ، يتم نسخ الحمض النووي أو نسخه إلى RNA خاص يسمى messenger RNA (mRNA). ثم يتم نقل هذا الرنا المرسال خارج النواة ، حيث يتم ترجمته إلى جزيء بروتين معين. النواة هي منطقة متخصصة داخل النواة حيث يتم تجميع وحدات الريبوسوم الفرعية. في بدائيات النوى ، تتم معالجة الحمض النووي في السيتوبلازم. [4]
  • الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء: توليد الطاقة للخلية. الميتوكوندريا هي عضيات ذاتية التكاثر تحدث بأعداد وأشكال وأحجام مختلفة في السيتوبلازم لجميع الخلايا حقيقية النواة. [4] يحدث التنفس في الميتوكوندريا الخلوية ، والتي تولد طاقة الخلية عن طريق الفسفرة المؤكسدة ، باستخدام الأكسجين لإطلاق الطاقة المخزنة في المغذيات الخلوية (المتعلقة عادة بالجلوكوز) لتوليد ATP. تتكاثر الميتوكوندريا بالانشطار الثنائي ، مثل بدائيات النوى. لا يمكن العثور على البلاستيدات الخضراء إلا في النباتات والطحالب ، وهي تلتقط طاقة الشمس لتكوين الكربوهيدرات من خلال عملية التمثيل الضوئي.
  • الشبكة الأندوبلازمية: الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي شبكة نقل للجزيئات المستهدفة لتعديلات معينة ووجهات محددة ، مقارنة بالجزيئات التي تطفو بحرية في السيتوبلازم. يحتوي ER على شكلين: ER الخام ، الذي يحتوي على ريبوسومات على سطحه تفرز البروتينات في ER ، و ER الأملس ، الذي يفتقر إلى الريبوسومات. [4] تلعب ER السلس دورًا في عزل الكالسيوم وإطلاقه.
  • جهاز جولجي: تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز جولجي في معالجة وتعبئة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والدهون التي يتم تصنيعها بواسطة الخلية.
  • الجسيمات الحالة والبيروكسيسومات: الليزوزومات تحتوي على إنزيمات هضمية (هيدرولازات حمضية). يهضمون العضيات الزائدة أو المهترئة وجزيئات الطعام والفيروسات أو البكتيريا المبتلعة. تحتوي البيروكسيسومات على إنزيمات تخلص الخلية من البيروكسيدات السامة. لا يمكن للخلية أن تستوعب هذه الإنزيمات المدمرة إذا لم تكن موجودة في نظام مرتبط بالغشاء. [4]
  • جسيم مركزي: منظم الهيكل الخلوي: ينتج الجسيم المركزي الأنابيب الدقيقة للخلية - وهي مكون رئيسي في الهيكل الخلوي. يوجه النقل عبر جهاز الطوارئ وجهاز جولجي. تتكون Centrosomes من مركزين ، ينفصلان أثناء انقسام الخلية ويساعدان في تكوين المغزل الانقسامي. يوجد جسيم مركزي واحد في الخلايا الحيوانية. توجد أيضًا في بعض خلايا الفطريات والطحالب.
  • فجوات: فجوات تعزل منتجات النفايات وفي الخلايا النباتية تخزن المياه. غالبًا ما توصف بأنها مساحة مملوءة بالسوائل وتحيط بها غشاء. بعض الخلايا أبرزها الأميبا، بها فجوات مقلصة ، يمكنها ضخ الماء خارج الخلية إذا كان هناك الكثير من الماء. عادة ما تكون فجوات الخلايا النباتية والخلايا الفطرية أكبر من تلك الموجودة في الخلايا الحيوانية.

حقيقيات النوى وبدائية النواة

  • Ribosomes: الريبوسوم هو مركب كبير من جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين. [4] تتكون كل واحدة من وحدتين فرعيتين ، وتعمل كخط تجميع حيث يتم استخدام الحمض النووي الريبي من النواة لتخليق البروتينات من الأحماض الأمينية. يمكن العثور على الريبوسومات إما عائمة بحرية أو مرتبطة بغشاء (الشبكة الإندوبلازمية الخشنة في حقيقيات النوى ، أو غشاء الخلية في بدائيات النوى). [20]

تحتوي العديد من الخلايا أيضًا على هياكل موجودة كليًا أو جزئيًا خارج غشاء الخلية. هذه الهياكل ملحوظة لأنها غير محمية من البيئة الخارجية بواسطة غشاء الخلية شبه القابل للنفاذ. من أجل تجميع هذه الهياكل ، يجب نقل مكوناتها عبر غشاء الخلية عن طريق عمليات التصدير.

جدار الخلية

العديد من أنواع الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة لها جدار خلوي. يعمل جدار الخلية على حماية الخلية ميكانيكيًا وكيميائيًا من بيئتها ، وهو طبقة إضافية من الحماية لغشاء الخلية. أنواع مختلفة من الخلايا لها جدران خلوية تتكون من مواد مختلفة. تتكون جدران الخلايا النباتية بشكل أساسي من السليلوز ، وتتكون جدران الخلايا الفطرية من الكيتين وجدران الخلايا البكتيرية تتكون من الببتيدوغليكان.

بدائية النواة

كبسولة

توجد كبسولة هلامية في بعض البكتيريا خارج غشاء الخلية وجدار الخلية. قد تكون الكبسولة عديد السكاريد كما هو الحال في المكورات الرئوية أو المكورات السحائية أو عديد الببتيد عصيات الجمرة الخبيثة أو حمض الهيالورونيك كما في العقديات. لا يتم تمييز الكبسولات ببروتوكولات تلطيخ عادية ويمكن اكتشافها بالحبر الهندي أو الميثيل الأزرق مما يسمح بتباين أعلى بين الخلايا للمراقبة. [21]: 87

الأسواط

الأسواط هي عضيات للتنقل الخلوي. يمتد السوط البكتيري من السيتوبلازم عبر غشاء (أغشية) الخلية وينبثق عبر جدار الخلية. فهي عبارة عن زوائد طويلة وسميكة تشبه الخيوط ، وبروتين في الطبيعة. تم العثور على نوع مختلف من السوط في العتائق ونوع مختلف في حقيقيات النوى.

فيمبريا

fimbria (جمع fimbriae المعروف أيضًا باسم بيلوس ، جمع الشعيرة) عبارة عن خيوط قصيرة رفيعة تشبه الشعر توجد على سطح البكتيريا. يتكون Fimbriae من بروتين يسمى بيلين (مستضد) وهو مسؤول عن ارتباط البكتيريا بمستقبلات محددة على الخلايا البشرية (التصاق الخلية). هناك أنواع خاصة من الشعيرات تشارك في الاقتران البكتيري.

Replication

يتضمن انقسام الخلية خلية واحدة (تسمى أ الخلية الأم) ينقسم إلى خليتين ابنتيتين. هذا يؤدي إلى نمو الكائنات متعددة الخلايا (نمو الأنسجة) والتكاثر (التكاثر الخضري) في الكائنات وحيدة الخلية. تنقسم الخلايا بدائية النواة عن طريق الانشطار الثنائي ، بينما تخضع الخلايا حقيقية النواة عادة لعملية انقسام نووي ، تسمى الانقسام الخيطي ، يليها انقسام الخلية ، يسمى الانقسام الخلوي. قد تخضع الخلية ثنائية الصبغة أيضًا للانقسام الاختزالي لإنتاج خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، عادةً أربعة. تعمل الخلايا أحادية الصيغة الصبغية بمثابة أمشاج في الكائنات متعددة الخلايا ، وتندمج لتكوين خلايا ثنائية الصبغيات جديدة.

يحدث تكرار الحمض النووي ، أو عملية تكرار جينوم الخلية ، [4] دائمًا عندما تنقسم الخلية من خلال الانقسام أو الانشطار الثنائي. يحدث هذا خلال المرحلة S من دورة الخلية.

في الانقسام الاختزالي ، يتم تكرار الحمض النووي مرة واحدة فقط ، بينما تنقسم الخلية مرتين. يحدث تكرار الحمض النووي فقط قبل الانقسام الاختزالي I. لا يحدث تكرار الحمض النووي عندما تنقسم الخلايا في المرة الثانية ، في الانقسام الاختزالي II. [22] النسخ المتماثل ، مثل جميع الأنشطة الخلوية ، يتطلب بروتينات متخصصة لأداء المهمة. [4]

إصلاح الحمض النووي

بشكل عام ، تحتوي خلايا جميع الكائنات الحية على أنظمة إنزيمية تفحص الحمض النووي الخاص بها بحثًا عن الأضرار وتنفذ عمليات الإصلاح عند اكتشاف الأضرار. [23] تطورت عمليات الإصلاح المتنوعة في كائنات حية تتراوح من البكتيريا إلى البشر. يشير الانتشار الواسع لعمليات الإصلاح هذه إلى أهمية الحفاظ على الحمض النووي الخلوي في حالة غير تالفة من أجل تجنب موت الخلايا أو أخطاء النسخ المتماثل بسبب الأضرار التي قد تؤدي إلى حدوث طفرة. بكتريا قولونية البكتيريا هي مثال مدروس جيدًا لكائن خلوي له عمليات إصلاح DNA متنوعة ومحددة جيدًا. وتشمل هذه: (1) إصلاح استئصال النوكليوتيدات ، (2) إصلاح عدم تطابق الحمض النووي ، (3) الانضمام إلى نهايات غير متجانسة لفواصل الشرائط المزدوجة ، (4) إصلاح إعادة الارتباط و (5) إصلاح يعتمد على الضوء (تنشيط ضوئي).

النمو والتمثيل الغذائي

بين الانقسامات الخلوية المتتالية ، تنمو الخلايا من خلال عمل التمثيل الغذائي الخلوي. استقلاب الخلية هو العملية التي تقوم بها الخلايا الفردية بمعالجة جزيئات المغذيات. الأيض له قسمان متميزان: الهدم ، حيث تقوم الخلية بتفكيك الجزيئات المعقدة لإنتاج الطاقة وتقليل الطاقة ، والأيض ، حيث تستخدم الخلية الطاقة وتقليل الطاقة لبناء جزيئات معقدة وأداء وظائف بيولوجية أخرى. يمكن تقسيم السكريات المعقدة التي يستهلكها الكائن الحي إلى جزيئات سكر أبسط تسمى السكريات الأحادية مثل الجلوكوز. بمجرد دخول الخلية ، يتم تكسير الجلوكوز لتكوين الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، [4] وهو جزيء يمتلك طاقة متاحة بسهولة ، من خلال مسارين مختلفين.

تخليق البروتين

الخلايا قادرة على تصنيع بروتينات جديدة ضرورية لتعديل الأنشطة الخلوية والحفاظ عليها. تتضمن هذه العملية تكوين جزيئات بروتينية جديدة من لبنات بناء الأحماض الأمينية بناءً على المعلومات المشفرة في DNA / RNA. يتكون تخليق البروتين بشكل عام من خطوتين رئيسيتين: النسخ والترجمة.

النسخ هو العملية التي يتم فيها استخدام المعلومات الجينية في الحمض النووي لإنتاج حبلا تكميلية من الحمض النووي الريبي. ثم تتم معالجة حبلا RNA هذا لإعطاء الرنا المرسال (mRNA) ، والذي يكون حرا في الهجرة عبر الخلية. ترتبط جزيئات الرنا المرسال بمجمعات بروتين-رنا تسمى الريبوسومات الموجودة في العصارة الخلوية ، حيث تُترجم إلى تسلسلات عديد الببتيد. يتوسط الريبوسوم في تكوين تسلسل متعدد الببتيد بناءً على تسلسل الرنا المرسال. يرتبط تسلسل mRNA مباشرة بتسلسل عديد الببتيد من خلال الارتباط بنقل جزيئات محول RNA (tRNA) في جيوب الربط داخل الريبوسوم. ثم ينثني البولي ببتيد الجديد في جزيء بروتين وظيفي ثلاثي الأبعاد.

الحركة

يمكن أن تتحرك الكائنات أحادية الخلية للعثور على الطعام أو الهروب من الحيوانات المفترسة. تشمل الآليات الشائعة للحركة الأسواط والأهداب.

في الكائنات متعددة الخلايا ، يمكن للخلايا أن تتحرك أثناء عمليات مثل التئام الجروح والاستجابة المناعية والورم الخبيث السرطاني. على سبيل المثال ، في التئام الجروح عند الحيوانات ، تنتقل خلايا الدم البيضاء إلى موقع الجرح لقتل الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب العدوى. تتضمن حركة الخلية العديد من المستقبلات ، والتشابك ، والتجميع ، والربط ، والالتصاق ، والمحرك ، والبروتينات الأخرى. [24] تنقسم العملية إلى ثلاث خطوات - نتوء الحافة الأمامية للخلية ، التصاق الحافة الأمامية وفك الالتصاق في جسم الخلية ومؤخرتها ، وتقلص الهيكل الخلوي لسحب الخلية للأمام. كل خطوة مدفوعة بالقوى الفيزيائية الناتجة عن أجزاء فريدة من الهيكل الخلوي. [25] [26]

الملاحة والتحكم والاتصال

في أغسطس 2020 ، وصف العلماء طريقة واحدة للخلايا - خاصة خلايا العفن اللزج والفأر - الخلايا المشتقة من سرطان البنكرياس - قادرة على التنقل بكفاءة عبر الجسم وتحديد أفضل الطرق من خلال متاهات معقدة: توليد التدرجات بعد تحطيم الجاذبات الكيميائية المنتشرة والتي تمكينهم من الشعور بتقاطعات المتاهة القادمة قبل الوصول إليها ، بما في ذلك حول الزوايا. [27] [28] [29]


معلومات الكاتب

الانتماءات

Department of Physiology and Biophysics, University of California, Irvine, CA, USA

Devon A. Lawson & Ryan T. Davis

Chao Family Comprehensive Cancer Center, University of California, Irvine, CA, USA

Devon A. Lawson & Kai Kessenbrock

Department of Biological Chemistry, University of California, Irvine, CA, USA

Kai Kessenbrock & Nicholas Pervolarakis

Center for Complex Biological Systems, University of California, Irvine, CA, USA

Department of Anatomy, and Helen Diller Comprehensive Cancer Center, University of California, San Francisco, CA, USA

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

المؤلفون المراسلون


شاهد الفيديو: DNA and RNA مقارنة (قد 2022).