يتكون هيكل النبات من خلايا حيث أنّ هذه الخلايا تختلف في الشكل والحجم والهيكل بحيث يمكنها أداء وظائف محددة، ومن خلال تغيير أعداد وأنواع الخلايا الموجودة في النبات وقد يكون لدينا بذرة تتطور إلى أقحوان سنوي قصير العمر أو شجرة طولها 100 متر.
محتويات الخلية النباتية
1- خلايا حقيقية النواة
النباتات لها خلايا حقيقية النواة، وبالمقارنة مع خلايا بدائيات النوى فإنّ خلايا حقيقيات النوى مثل الخلايا النباتية أكبر ولديها عضيات، ولديهم حمضهم النووي الموجود في نواة ويحدث التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء، ومثل الخلايا النباتية فأنّ الخلايا الحيوانية هي أيضًا خلايا حقيقية النواة، ولكن على عكس الخلايا الحيوانية تحتوي الخلايا النباتية على جدار خلوي يحيط بالخارج من غشاء الخلية، ويتكون جدار الخلية من السليلوز ولكن يمكن تقويتها بمواد مثل اللجنين في بعض الخلايا.
تختلف الخلية النباتية حقيقية النواة اختلافًا كبيرًا عن خلية بدائية النواة لبكتيريا أو عتائق، وهذه أبسط وأصغر بكثير، وتم العثور على الحمض النووي الخاص بهم في كروموسوم واحد ولا يرتبط بغشاء، وبالمثل لا تحتوي البكتيريا الزرقاء الضوئية على البلاستيدات الخضراء بل يحدث التمثيل الضوئي داخل التجويف العام للخلية.
2- جدار الخلية
يتم ترسيب مواد جدار الخلية النباتية مبدئيًا على سطح الصفيحة الوسطى، ويحدث جدار الخلية الأساسي هذا على سطح جميع الخلايا النباتية وخارج غشاء الخلية، ويتكون بشكل كبير من جزيئات السليلوز التي يتم تجميعها معًا لتشكيل الألياف، وجدار الخلية الأساسي هو جدار الخلية الوحيد الموجود في بعض الخلايا، وفي الخلايا الأخرى يتم ترسيب جدار خلوي ثانوي داخل جدار الخلية الأساسي، وقد يحتوي جدار الخلية الثانوي هذا على مادة اللجنين، واللجنين يجعل جدار الخلية صلبًا وأقوى، ويقع غشاء الخلية مباشرة بجوار جدار الخلية على السطح الداخلي ويحيط بمحتويات الخلية.
3- غشاء الخلية
يوجد مباشرة داخل جدار الخلية غشاء خلوي يحيط بمحتويات الخلية، وهي مكونة من طبقة ثنائية فوسفورية بالبروتينات، وينجذب السطح الخارجي لطبقة الفسفوليبيد بالماء (محبة للماء) في حين أنّ ذيل جزيء الفسفوليبيد يطرده الماء (كاره للماء)، وقد يتم تضمين البروتينات في الغشاء أو مجرد ربطها بالسطح، وتمر بعض جزيئات البروتين المدمجة عبر الغشاء وهي مهمة لنقل المواد عبر الغشاء.
* مبدأ عمل غشاء الخلية
غشاء الخلية مهم لتقسيم أجزاء مختلفة من الخلية للسماح بوظائف التمثيل الغذائي بالحدوث والتحكم في المواد في الخلية، ويسمح بالتحكم في المواد التي تدخل الخلية ويسمح للخلية بتقسيم النفايات إلى الفجوة، وتحتوي قطرات الزيت والحويصلات من جهاز جولجي والفجوات على غشاء ثنائي الشحوم واحد فقط حولها، وتحتوي النواة والبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا على غشاء مزدوج ثنائي الشحوم من حولهم.
* عملية الانتشار
الانتشار هو عملية الحركة العشوائية للجزيئات نحو حالة التوازن، وتكون الحركة الصافية دائمًا من اتجاه التركيز الأكبر إلى التركيز الأقل وفي المحاليل المعقدة، وتتحرك كل مادة بشكل مستقل عن الأخرى، وتميل المواد إلى الانتشار حتى يتم توزيعها بالتساوي، ويمكن للجزيئات الصغيرة غير القطبية أن تمر عبر الطبقة الدهنية الثنائية للغشاء عن طريق الانتشار من خلالها.
* الانتشار الميسر
يتضمن الانتشار الميسر أيضًا حركة الجزيء أسفل تدرج التركيز حتى يتساوى تركيز الجزيئات على جانبي الغشاء، ولكن في هذه الحالة لا تتحرك الجزيئات الذائبة عبر الغشاء من تلقاء نفسها، وتتحد مع جزيء ناقل في الغشاء يسمح للجزيء الذائب بالمرور عبر الغشاء، ولا يتم استخدام أي طاقة وتمر عبر البروتين الحامل حتى يتساوى التركيز على جانبي الغشاء.
* عملية النقل النشط
يختلف النقل النشط عن عمليات النقل الأخرى المذكورة أعلاه من حيث أنّه يتضمن نقل المذاب مقابل تدرج تركيز (أي من منطقة ذات تركيز منخفض إلى منطقة ذات تركيز أعلى)، وتعتمد هذه العملية على الجزيئات الحاملة ولكنها تتطلب أيضًا طاقة لأنّها تجبر الجزيئات على التحرك عكس تدرج التركيز، وتأتي الطاقة من جزيء تخزين الطاقة (ATP) ويتم توليدها من خلال التنفس الخلوي.
قد يكون النقل النشط غير مباشر أيضًا حيث تتركز أيونات الصوديوم فوق الغشاء، فتسعى أيونات الصوديوم إلى موازنة التركيز على كل جانب من الغشاء ولكن لكي تنتقل أيونات الصوديوم عبر الغشاء، فإنّ حامل البروتين يتطلب ربط حمض أميني وضخه في الاتجاه المعاكس، وبالتالي فإنّ تركيز أيونات الصوديوم بشكل فعال يؤدي إلى انتقال الأحماض الأمينية بشكل غير مباشر حيث تتحرك أيونات الصوديوم أسفل تدرج التركيز.
4- النواة
النواة هي مركز التحكم في الخلية وغالبًا ما تكون أكبر عضية في الخلية، ويحتوي على حوالي 20٪ حمض نووي الريبونوكليك (ribonucleic acid-RNA) و 20٪ حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA-deoxyribonucleic acid)، ويتكون من أربعة أجزاء وهم:
1- غلاف نووي (غشاء): الغلاف النووي عبارة عن غشاء مزدوج يحيط بالنواة، ويحتوي على مسام تسمح بالاتصال السريع بين سيتوبلازم الخلية والنيوكليوبلازم.
2- نيوكليوبلازم: يشبه النيوكليوبلازم السيتوبلازم في الخلية ولكنه يحتوي على المزيد من جزيئات البروتين الكبيرة ويبدو أغمق من السيتوبلازم.
3- النواة: هي عبارة عن جسم كروي تقريبًا يتكون من كتلة من الخيوط الدقيقة وجزيئات الحمض النووي الريبي والبروتينات والحمض النووي، ودوره الرئيسي هو تخليق الريبوسوم (RNA).
4- كروموسومات أو كروماتين: عادة ما يتم تشتيت الحمض النووي في النواة كروماتين، ولكن أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي يتكثف ويتشكل في عدد من الهياكل الأسطوانية تقريبًا الكروموسومات، والكروموسومات هي الهياكل المحتوية على الحمض النووي لنواة حقيقية النواة والتي تتشكل أثناء عملية انقسام الخلية.
5- البلاستيدات الخضراء
البلاستيدات الخضراء: هي عضيات كبيرة وتتمثل وظيفتها في تكوين وتخزين الكربوهيدرات من عملية التمثيل الضوئي، ويحد البلاستيدات الخضراء بغشاء مزدوج، وتُعرف مصفوفة البلاستيدات الخضراء بالسدى، ويوجد أيضًا داخل البلاستيدات الخضراء أغشية داخلية منفصلة تشكل صفائح أو ثايلاكويدات مستديرة تشبه اللسان داخل الغشاء المزدوج المحيط، وقد تكون أغشية الثايلاكويد الشبيهة باللسان أو القرصية مكدسة في طبقات ويشار إليها باسم جرانا، وترتبط جرانا ببعضها البعض بواسطة أغشية أخرى، وهناك مجموعة من العضيات الأخرى التي تشبه البلاستيدات الخضراء التي تستخدم للتخزين والتصبغ.
6- الميتوكوندريا
الميتوكوندريا: هي الموقع الرئيسي للمركب العضوي الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) وإنتاج الطاقة في النباتات والحيوانات، وتختلف الأرقام من 20 إلى 100000 لكل خلية وهي تختلف في الشكل والنشاط، والميتوكوندريا هي عضيات ذات غشاء مزدوج (مثل النواة) لذلك يقال إنّها محاطة بغلاف، والغشاء الخارجي (المصفوفة) مرن للغاية والغشاء الداخلي مطوي عدة مرات من الكرستا (christae) ويبرز في التجويف الداخلي.
7- الشبكة الأندوبلازمية
الشبكة الإندوبلازمية (ER-Endoplasmic Reticulum): هي نظام معقد من الأغشية والأنابيب والصهاريج والحويصلات وتظهر في نوعين:
1- الشبكة الإندوبلازمية الملسة: تتكون الشبكة الإندوبلازمية الملساء من حويصلات وصهاريج مترابطة لا تحتوي على الريبوسومات، وتشارك الشبكة الإندوبلازمية الملساء في التخليق الحيوي للستيرول وتفاعلات إزالة السموم وإزالة التشبع بالأحماض الدهنية.
2- الشبكة الإندوبلازمية الخشنة: ترتبط أغشية الشبكة الإندوبلازمية الخشنة بالريبوسومات المتصلة بالسطح الخارجي للغشاء، وتلعب الشبكة الإندوبلازمية الخشنة دورًا في التخليق الحيوي للبروتين وهي المواقع التي يتم فيها تجميع الأحماض الأمينية في تسلسل محدد لإنتاج سلاسل متعددة الببتيد.
8- الريبوزوم
تحدث الريبوسومات مجانًا في السيتوبلازم وترتبط أيضًا بأغشية الشبكة الإندوبلازمية، وتحتوي الريبوسومات على الحمض النووي الريبي (RNA)، وترتبط مؤقتًا بنوعين آخرين من جزيئات الحمض النووي الريبي (المرسال والنقل) عندما يتم تجميع الأحماض الأمينية لتشكيل البروتينات.
9- جهاز جولجي
جهاز جولجي عبارة عن كومة من الصهاريج الملساء (مساحات مقيدة بالغشاء) مكدسة على بعضها البعض، وتحتوي هذه الأكياس الملتصقة بالغشاء التي تشبه الصفيحة على نبيبات ولها حويصلات بارزة من هوامشها، وتتبرعم الحويصلات من الأنابيب وتحتوي على مواد لبناء جدار الخلية، وهناك وجه ناضج ووجه متشكل لجسم جولجي، ويتم إضافة صهاريج جديدة إلى وجه التشكيل وعندما تنضج تتحرك تدريجياً عبر المكدس.
في الوجه الناضج تنتفخ الصهاريج وتتساقط الحويصلات الإفرازية، وبمجرد أن تنفصل الحويصلة عن جسم جولجي (على الأرجح بعد الوصول إلى الحجم الحرج) فإنّها تتحرك عبر السيتوبلازم إلى غشاء الخلية ويتم تفريغ المادة، ويتمزق غشاء الحويصلة ويصبح مستمرًا مع غشاء البلازما ويتم إطلاق المحتويات خارج الخلية، وقد تندمج الحويصلات أيضًا مع الفجوات.
10- الفجوات
تستخدم الفجوات لتقسيم المحتويات الخلوية والتحكم في بعض منتجات النفايات، كما أنّها مهمة للحفاظ على تورم الخلايا ولتوسيع الخلايا، حيث إنّ الغشاء اللوني هو الغشاء الذي يحيط بالفجوة ويتحكم في حركة المواد داخل وخارج الفجوة.
