فيزيولوجيا الخلية
فيزيولوجيا الخلية ( cell physiology )(بما في ذلك الكهربية الخلوية) هي دراسة بيولوجية للأنشطة التي تجري في الخلية لإبقائها على قيد الحياة . مصطلح " علم وظائف الأعضاء " يشير إلى جميع الوظائف التي تحدث في الكائنات الحية، مثل امتصاص الماء من قبل الجذور، و إنتاج الغذاء في الأوراق، و نمو البراعم نحو الضوء كأمثلة على فسيولوجيا النبات. الأغذية المشتقة من النباتات و الحيوانات و استخدام الحركة للحصول على المواد الغذائية ( حتى لو كان الكائن الحي نفسه لا يزال في وضع ثابت نسبيا ) هي سمة من علم وظائف الأعضاء الحيوانية.
علم وظائف الأعضاء البشرية، و علم وظائف الخلية هو مصطلح غالبا ما ينطبق تحديدا على فسيولوجيا النقل عبر غشاء الخلية وهو النقل العصبي و انقباض العضلات. بشكل عام ، هضم الطعام ، و الدورة الدموية ، و انقباض العضلة ، هي جوانب هامة من علم وظائف الأعضاء البشرية.
الوحدة الحية الأساسية للجسم هي الخلية، و يتكون كل عضو من أعضاء الجسم من تجمعات عديدة من مختلف أنواع الخلايا المتماسكة مع بعضها البعض بواسطة البنيات السائدة بين الخلايا. و يتكيف كل نوع من أنواع الخلايا للقيام بوظيفة معينة خاصة به ؛ فمثلا تقوم خلايا الدم الحمراء - و التي يبلغ عددها في الجسم حوالي 25 تريليون خلية - بنقل الأكسجين من الرئتين إلى الأنسجة. و بالرغم من أن هذه الخلايا هي الأوفر عددا من بين خلايا الجسم الأخرى، فقد يحتمل وجود 75 تريليون خلية أخرى في الجسم البشرى، و بهذا يبلغ عدد الخلايا الإجمالي في الجسم كله حوالي 100 تريليون خلية.
هناك نوعان من الخلايا ، بدائيات النواة و حقيقيات النواة .
جاءت بدائيات النواة الأولى إلى حيز الوجود لا تحتوي على نواة مكتفية ذاتيا ، مما يجعل آلياتها أبسط من ذلك بكثير بالمقارنة مع حقيقيات النواة ، فهي لا تحتوي على نواة يغلفها الحمض النووي للخلية و العضيات النووية . لأن الفيروسات و أشباه الفيروسات ، والبريونات تعتمد كليا على الخلايا الأخرى فغالبا لا تعتبر الكيانات السابقة كائنات حية من قبل علماء الأحياء الذين درسوها .
جميع الخلايا الحية ، سواء بدائيات النواة أو حقيقيات النواة ، تحتوي على الخصائص المميزة التالية:
خصائص مشتركة بين جميع الكائنات الحية على الأرض .
و تستند الشفرة الوراثية إلى الحمض النووي .
ويتكون الحمض النووي من أربعة النيوكليوتيدات ( deoxyadenosine ، deoxycytidine ، ديوكسي تيميدين و deoxyguanosine )، و استبعاد deoxynucleotides في البعض .
وتتكون الشفرة الوراثية من الكودونات ثلاثية النوكليوتيدات، وبالتالي إنتاج 64 كودون مختلف. لينتج فقط 20 من الأحماض الأمينية ، قد تستخدم كودونات متعددة كرمز لنفس الحمض الأميني .
يتم الاحتفاظ بالحمض النووي من قبل البلمرة حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين على قالب مزدوج .
يتم الحفاظ على سلامة الحمض النووي من قبل مجموعة من انزيمات الصيانة ، بما في ذلك topoisomerase و كذلك الحمض النووي محمي أيضا بالبروتينات مثل الهستونات .
و تترجم الشفرة الوراثية عن طريق حمض نووي ريبوزي الناسخ و الناقل لتكوين سلاسل عديد البيبتيد ثم البروتينات .
فجميع الخصائص الأخرى للكائن حي ( مثل تركيب الدهون أو الكربوهيدرات ) هي نتيجة لإنزيمات البروتين .
يتم تجميع البروتينات من الأحماض الأمينية الحرة من خلال ترجمة الريبوسومات ، الحمض الريبي النووي النقال ومجموعة من البروتينات ذات الصلة.
وتتكون الريبوسومات من وحدتين فرعيتين، واحد كبير واحد صغير.
جزيئات الحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي والحمض الريبي النووي النقال) تلعب دورا هاما في النشاط التحفيزي للريبوسوم
وتستخدم فقط 20 الأحماض الأمينية، لإنتاج عدد لا يحصى من البروتينات . و تستخدم فقط أيزومرات L .
الجلوكوز في الخلية يمكن استخدامه كمصدر للطاقة و الكربون ؛ يستخدم فقط D-ايزومير.
يستخدم ATP كمصدر للطاقة الوسيطة خلال أنشطة الخلية .
و تحاط الخلية عن طريق الغشاء الخلوي المتكون من طبقة ثنائية الدهون .
داخل الخلية، يكون تركيز الصوديوم أقل ، و البوتاسيوم أعلى من الخارج . و يحتفظ هذا التدرج تركيز عن طريق مضخات الكالسيوم داخل الخلية هو أقل أيضا من الخارج.
الخلية تتكاثر عن طريق نسخ جميع محتوياته تليها عملية الانقسام الخلوي .
ومن المعروف أن أقرب جيل من جميع أشكال الحياة يفترض نظريا أنه تحتوي على سمات مشتركة كما في أسلاف الماضي.
و بالرغم من أن خلايا الجسم المتعددة تختلف كثيرا عن بعضها البعض في الشكل الخارجى ، و التركيب الخلوى ، و الوظيفة ، و المكان ؛ إلا أن لجميعها صفات أساسية متشابهة ؛ فمثلا يتحد الأكسجين في كل خلايا الجسم مع السكريات و الدهون و البروتين لإطلاق الطاقة الضرورية لوظائف الخلية . و بالإضافة لذلك تتشابه عمليات تحويل الغذيات إلى طاقة في كل خلايا الجسم و تنقل جميع هذه الخلايا نتاجاتها النهائية التي تتولد عن عملياتها الكيميائية إلى السوائل المحيطة بها .
و تتمكن جميع الخلايا تقريبا من التكاثر ، و عندما يتلف أي نوع منها لسبب أو لآخر ؛ تتمكن الخلايا المتبقية من نوعها من إعادة توليد خلايا جديدة لتعويض الأعداد التالفة منها .