علم الأحياء الخلوي

علم الأحياء الخلوي ، أو علم الخلايا ، هو فرع من فروع علم الأحياء يدرس بنية الخلايا ووظائفها وسلوكها . [ 1 ^{] [ 2 ] جميع الكائنات} الحية تتكون من خلايا. الخلية هي الوحدة الأساسية للحياة المسؤولة عن عيش الكائن الحي ووظائفه. [ ^{3 ] يشمل} علم الأحياء الخلوي الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة ، ويتضمن مواضيع فرعية مثل دراسة استقلاب الخلية ، والتواصل الخلوي ، ودورة الخلية ، والكيمياء الحيوية ، وتركيب الخلية .

تُجرى دراسة الخلايا باستخدام تقنيات المجهر ، وزراعة الخلايا ، وتجزئة الخلايا . تُستخدم هذه التقنيات في أبحاث كيفية عمل الخلايا، مما يُسهم في فهم أعمق للكائنات الحية الأكبر حجمًا. يُعدّ فهم مكونات الخلايا وكيفية عملها أساسيًا لجميع العلوم البيولوجية، وهو ضروريٌّ للبحوث في المجالات الطبية الحيوية ، مثل السرطان ، وأمراض أخرى. يرتبط البحث في بيولوجيا الخلية ارتباطًا وثيقًا بمجالات أخرى، مثل علم الوراثة ، وعلم الوراثة الجزيئية ، وعلم الأحياء الجزيئي ، وعلم الأحياء الدقيقة الطبية ، وعلم المناعة ، والكيمياء الخلوية .

رُصدت الخلايا لأول مرة في أوروبا خلال القرن السابع عشر مع اختراع المجهر المركب . في عام 1665، أشار روبرت هوك إلى الوحدات البنائية لجميع الكائنات الحية باسم "الخلايا" (نُشر ذلك في كتابه "ميكروغرافيا ") بعد أن فحص قطعة من الفلين ولاحظ بنية تُشبه خلايا الأديرة ؛ ^{[ 4 ] [ 5 ]} إلا أن هذه الخلايا كانت ميتة، ولم تُعطِ أي مؤشر على المكونات الكلية للخلية. بعد بضع سنوات، في عام 1674، كان أنطون فان ليفينهوك أول من حلل الخلايا الحية في دراسته للطحالب . وبعد سنوات عديدة، في عام 1831، اكتشف روبرت براون النواة . كل هذا سبق نظرية الخلية التي تنص على أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا، وأن الخلايا هي الوحدات الوظيفية والبنيوية للكائنات الحية. وقد خلص إلى هذا الاستنتاج عالم النبات ماتياس شلايدن ^{[ 5 ]} وعالم الحيوان ثيودور شوان في عام 1838، بعد أن شاهدا خلايا حية في أنسجة نباتية وحيوانية على التوالي. ^{[ 3 ]} بعد تسعة عشر عامًا، ساهم رودولف فيرشو بشكلٍ أكبر في نظرية الخلية، مضيفًا أن جميع الخلايا تنشأ من انقسام خلايا موجودة مسبقًا. ^{[ 3 ]} لا تُعتبر الفيروسات جزءًا من علم الأحياء الخلوي، فهي تفتقر إلى خصائص الخلية الحية، وتُدرس بدلًا من ذلك في فرع علم الأحياء الدقيقة من علم الفيروسات . ^{[ 6 ]}

يبحث علم الأحياء الخلوي في طرق مختلفة لزراعة الخلايا ومعالجتها خارج الجسم الحي، وذلك لتعزيز البحث في علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء البشرية ، واستخلاص الأدوية. وقد تطورت التقنيات المستخدمة في دراسة الخلايا. وبفضل التقدم في المجهر، أتاحت التقنيات والتكنولوجيا للعلماء فهمًا أفضل لبنية الخلايا ووظائفها. وفيما يلي قائمة بالعديد من التقنيات الشائعة الاستخدام في دراسة علم الأحياء الخلوي: ^{[ 7 ]}

• زراعة الخلايا : تعتمد على استخدام خلايا سريعة النمو في أوساط زراعية، مما يتيح الحصول على كميات كبيرة من نوع خلوي محدد، ويوفر طريقة فعالة لدراسة الخلايا. ^{[ 8 ]} تُعد زراعة الخلايا إحدى الأدوات الرئيسية المستخدمة في علم الأحياء الخلوي والجزيئي، حيث توفر أنظمة نموذجية ممتازة لدراسة وظائف الخلايا الطبيعية وكيمياءها الحيوية (مثل الدراسات الأيضية، والشيخوخة)، وتأثيرات الأدوية والمركبات السامة على الخلايا، والطفرات والتسرطن. كما تُستخدم أيضًا في فحص الأدوية وتطويرها، وفي الإنتاج واسع النطاق للمركبات البيولوجية (مثل اللقاحات، والبروتينات العلاجية).
• المجهر الفلوري : تُستخدم علامات فلورية مثل البروتين الفلوري الأخضر (GFP ) لتحديد مكون معين من مكونات الخلية. بعد ذلك، يُستخدم طول موجي معين من الضوء لإثارة العلامة الفلورية التي يمكن رؤيتها بعد ذلك. ^{[ 8 ]}
• المجهر ذو التباين الطوري : يستخدم الجانب البصري للضوء لتمثيل تغيرات الحالة الصلبة والسائلة والغازية على شكل اختلافات في السطوع. ^{[ 8 ]}
• المجهر متحد البؤر : يجمع بين المجهر الفلوري والتصوير عن طريق تركيز الضوء والتقاط الصور لتكوين صورة ثلاثية الأبعاد. ^{[ 8 ]}
• المجهر الإلكتروني النافذ : يتضمن تلوين الخلايا بالمعادن وتمرير الإلكترونات عبرها، والتي تنحرف عند تفاعلها مع المعدن. وهذا بدوره يُشكل صورة للمكونات قيد الدراسة. ^{[ 8 ]}
• قياس التدفق الخلوي : توضع الخلايا في الجهاز الذي يستخدم شعاعًا لتشتيت الخلايا بناءً على جوانب مختلفة، وبالتالي يمكن فصلها بناءً على الحجم والمحتوى. يمكن أيضًا وسم الخلايا ببروتين الفلورسنت الأخضر (GFP) وفصلها بهذه الطريقة أيضًا. ^{[ 9 ]}
• تجزئة الخلايا : تتطلب هذه العملية تفتيت الخلية باستخدام درجة حرارة عالية أو الموجات فوق الصوتية، متبوعة بالطرد المركزي لفصل أجزاء الخلية مما يسمح بدراستها بشكل منفصل. ^{[ 8 ]}

يُطلق على الفرع العلمي الذي يدرس ويشخص الأمراض على المستوى الخلوي اسم علم أمراض الخلايا . ويُستخدم هذا العلم عادةً على عينات من الخلايا الحرة أو أجزاء من الأنسجة، على عكس فرع علم الأمراض النسيجية الذي يدرس الأنسجة الكاملة. ويُستخدم علم أمراض الخلايا بشكل شائع لدراسة الأمراض التي تصيب نطاقًا واسعًا من مناطق الجسم، وغالبًا ما يُستخدم للمساعدة في تشخيص السرطان، وكذلك في تشخيص بعض الأمراض المعدية والالتهابات الأخرى. على سبيل المثال، من التطبيقات الشائعة لعلم أمراض الخلايا اختبار مسحة عنق الرحم ، وهو اختبار فحص يُستخدم للكشف عن سرطان عنق الرحم ، والآفات السابقة للتسرطن في عنق الرحم التي قد تؤدي إلى الإصابة بسرطان عنق الرحم. ^{[ 10 ]}

• الجمعية الأمريكية لبيولوجيا الخلية
• استئصال الخلايا
• الفيزياء الحيوية للخلايا
• فسيولوجيا الخلية
• علم الأحياء الدقيقة الخلوية
• اختبار الاستنساخ الخلوي
• مخطط علم الأحياء الخلوي

•  تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من موقع Science Primer التابع للمركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية (NCBI ) . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 8 ديسمبر 2009.

• وسائط متعلقة بعلم الأحياء الخلوي على ويكيميديا ​​كومنز
• الخلية الهرمة
• "فرانسيس هاري كومبتون كريك (1916-2004)" بقلم أ. أندريه في موسوعة مشروع الجنين
• أساسيات علم الأحياء الخلوي من تأليف لورين دالتون وروبن يونغ