ما هي العصارة الخلوية؟

تعريف العصارة الخلوية:

العصارة الخلوية هي السائل الموجود داخل الخلايا، حيث إنه المحلول المائي الذي تطفو فيه العضيات والبروتينات وهياكل الخلايا الأخرى، والعصارة الخلوية لأي خلية هي حل معقد تسمح خصائصه بوظائف الحياة، إذ يحتوي العصارة الخلوية على بروتينات وأحماض أمينية و(mRNA) وريبوزومات وسكريات وأيونات وجزيئات مرسال والمزيد.

الأفكار التي كان يعتقد أنها حل بسيط  اكتشف العلماء بشكل متزايد أن العصارة الخلوية يمكن أن يكون لها هيكل وتنظيم، وعلى سبيل المثال تستخدم بعض الخلايا تدرجات أيونات أو جزيئات مرسال لاحتواء معلومات مهمة ضرورية للنمو اللاحق، كما تستخدم بعض الأنواع تنظيم السيتوبلازم الخاص بها لتوجيه نمو الأجنة من خلية البويضة الملقحة.

في هذه الأنواع يتم توزيع جزيئات الرسول بشكل مختلف في جميع أنحاء سيتوبلازم خلية البويضة، وعندما تنقسم خلية البويضة بعد الإخصاب ينتج عن ذلك تلقي خلايا ابنة مختلفة لجزيئات مرسال مختلفة، وبالتالي تتطور إلى أنواع مختلفة من الأنسجة، حيث يوضح هذا المبدأ أهمية وتعقيد السيتوبلازم، والذي كان يُعتقد أنه مجرد ماء مالح، حيث تطفو العضيات المرتبطة بالغشاء في العصارة الخلوية، لكن لا تعتبر الأجزاء الداخلية منها جزءًا منه، كما تحتوي البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا والنوى والأغشية الأخرى المغلقة والمكتفية ذاتيًا داخل الخلايا على سائلها الداخلي وكيمياءها المنفصلة عن العصارة الخلوية.

وظيفة العصارة الخلوية:

تعمل العصارة الخلوية كوسيط للعمليات داخل الخلايا، وهذا يعني أنه يجب أن يحتوي على البروتينات والأيونات والمكونات الأخرى المناسبة لأنشطة العصارة الخلوية، حيث تشمل الأنشطة التي تحدث في العصارة الخلوية أو تتضمن:

1. أنشطة الإنزيم: غالبًا ما تتطلب الإنزيمات تركيزات معينة من الملح ومستويات الأس الهيدروجيني والظروف البيئية الأخرى لتعمل بشكل صحيح.

2. توصيل الإشارة: حيث قد تنتشر جزيئات الرسول عبر العصارة الخلوية لتغيير أداء الإنزيمات أو العضيات أو حتى نسخ الحمض النووي، وقد يكون هؤلاء رسلًا من خارج الخلية أو رسلًا من جزء من الخلية إلى جزء آخر.

3. الدعم الهيكلي للخلية والعضيات: إذ تعتمد معظم الخلايا على حجم العصارة الخلوية لتكوين شكلها وخلق مساحة للمواد الكيميائية للتحرك داخل الخلية.

4. في بدائيات النوى التي تفتقر إلى عضيات مرتبطة بالغشاء: حيث تحدث جميع وظائف الحياة تقريبًا في العصارة الخلوية، بما في ذلك نسخ الحمض النووي وتكاثره وتحلل السكر وما إلى ذلك.

ببتيد العصارة الخلوية:

إن الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة، والتي تتكون منها جميع الكائنات الحية، كما يعتبر السيتوبلازم بأنه المحتويات الكلية للخلية وهذا يشمل كلا من العصارة الخلوية وهي السائل خارج العضيات والعضيات نفسها، حيث إن السائل خارج الخلوي هو  السائل خارج الخلية، وتتمثل الوظيفة الرئيسية لغشاء الخلية في فصل السائل خارج الخلية عن العصارة الخلوية، والتأكد من التركيب المناسب للعصارة الخلوية.

تختلف هيدرولازات ببتيد العصارة الخلوية في التركيب والتنقل الكهربي عن تلك الموجودة في حدود الفرشاة، وهي في الغالب (dipeptidases) و(tripeptidases)، إذ يحدث مزيد من الاستيعاب للببتيدات الصغيرة في الأحماض الأمينية الحرة في السيتوبلازم ومع ذلك، فإن القدرة على هضم الببتيدات أكثر من ثلاثة أحماض أمينية غير موجودة، (Iminodipeptidase)(ويسمى أيضًا prolidase) هو هيدرولاز داخل الخلايا مع خصوصية للديبيبتيدات المحتوية على البرولين، والتي تقاوم الهضم اللمعي، ولكنها تنتقل إلى السيتوبلازم، على النقيض من إنزيمات حدود الفرشاة، فإن العصارة الخلوية الببتيدات ليست حصرية للأمعاء وتوجد في أنسجة الجسم الأخرى.

يمكن تعبئة العصارة الخلوية مع الريبوسومات وهي عضيات مسؤولة عن ترجمة الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA) (polysome) هو اسم البنية التي تشكلت عندما تعبر عدة ريبوسومات نفس جزيء (mRNA) في بكتيريا نشطة النمو، حيث يرتبط ما يصل إلى 90٪ من الريبوسومات ببنية متعددة.

يُعتقد أنه في البكتيريا لا يوجد تخصص للريبوسومات لتخليق بروتينات معينة، حيث تسمح العصارة الخلوية المتكاملة للبكتيريا بالنسخ وتوليف (mRNA) المرسال والترجمة في وقت واحد، وفي حقيقيات النوى تحدث هذه العمليات في النواة والشبكة الإندوبلازمية، إذ يسمح نظام بدائيات النواة بتعديل أسرع للتعبير الجيني مما يعزز البقاء في البيئات المتغيرة.

عضيات الريبوسوم عبارة عن معقدات من الحمض النووي الريبي والبروتين، وتتكون ريبوسومات(E. coli)من 62٪ RNA و 38٪ بروتين، كما أظهرت الدراسات الحديثة أنه تم الحفاظ على بنية الريبوسوم في جميع بدائيات النوى، إن الريبوسومات البكتيرية عبارة عن هياكل معقدة غير متماثلة للغاية تم إنشاؤها من وحدتين فرعيتين، 70S و 30S، مصممة وفقًا لفصلها بالطرد المركزي المختلف.

مستقبلات الستيرويد العصاري الخلوي:

لمقايسات مستقبلات الستيرويد العصاري الخلوي في مناطق تشريح دقيق من الدماغ، يجب في البداية تجميد الأنسجة وتقطيعها للسماح بالتشريح باستخدام تقنية “لكمة”، في دماغ الفئران لا توجد احتياطات خاصة ضرورية للحفاظ على المستقبلات أثناء إجراء التسليخ المجهري، ومع ذلك فإن نضح الحيوانات عن طريق البطين الأيسر مع الجليد البارد المائي 10 ٪ ثنائي ميثيل سلفوكسيد قبل إزالة الدماغ قد يوفر بعض المزايا لفحوصات مستقبلات البروجستين.

الحركة عبر الخلية والتفاعلات مع الهيكل الخلوي:

العصارة الخلوية عبارة عن شبكة كثيفة من الخيوط والعضيات والتجمعات الجزيئية، حيث إنها بيئة شديدة اللزوجة تقيد انتشار الجزيئات الأكبر من 500 كيلو دالتون أو الجسيمات الأكبر من 20 نانومتر، (أن معظم الفيروسات أكبر من 20 نانومتر)، إذ طورت الخلايا عمليات منظمة للغاية لنقل البضائع وفرزها؛ من أجل الحفاظ على بيئة الخلية شديدة التنظيم والمعقدة.

يمكن أن تمنع هذه العمليات حركة الفيروسات وتكرارها، ولكن غالبًا ما تستغلها الفيروسات لتعزيز تكاثرها على سبيل المثال، تستخدم الفيروسات خيوط الأكتين والأنابيب الدقيقة للتنقل عبر الخلية وكذلك من خلية إلى أخرى، للمساعدة في حركتها تستغل الفيروسات المحركات الجزيئية الخلوية المرتبطة بخيوط الأكتين والأنابيب الدقيقة، وفي الواقع تعد التفاعلات المحددة مع الهيكل الخلوي للخلية مهمة في كل خطوة من خطوات دورة تكرار الفيروس من التعلق إلى النسخ المتماثل إلى التجميع إلى التحرير.

الهيكل الخلوي:

عبارة عن شبكة ديناميكية ومترابطة من الخيوط، وهناك ثلاثة أنواع رئيسية من الخيوط، حيث تتحكم خيوط الأكتين في شكل الخلية والحركة والتحرك الخلوي (فصل الخلايا الوليدة بعد انقسام الخلية)، كما توفر الخيوط الوسيطة قوة ميكانيكية وتعمل الأنابيب الدقيقة في النقل داخل الخلايا وفصل الكروموسوم.

تتحكم الأنابيب الدقيقة أيضًا في موضع العضيات، حيث أن الهيكل الخلوي ليس ثابتًا، إذ إنه يعيد التنظيم باستمرار عن طريق تجميع وتفكيك الخيوط، ويعد تنظيم الهيكل الخلوي أمرًا معقدًا للغاية ويتطلب العديد من العناصر الجزيئية، إن المحركات الجزيئية هي مفتاح تحريك المواد على طول الخيوط وأعضاء عائلة البروتينات من الميوسين هي محركات قائمة على الأكتين وعلى سبيل المثال تسهل الميوسينات حركة البضائع على طول مسارات خيوط الأكتين وتحرك أيضًا خيوط الأكتين بالنسبة إلى PM.