البروتوبلاست Protoplast

هو المادة الحية في الخلية  ويتكون من :

أ- محتويات حية بروتوبلازمية Protoplasmic components

(1) النـواة  Nucleus:

جسم كروي أو بيضاوي يوجد في وسط السيتوبلازم في الخلايا المرستيمية وتكون في جانب الخلايا البالغة وصغيرة الحجم وتتركب من الأجزاء التالية :

أ-الغشاء النووي Nuclear membrane وهو غشاء مزدوج به ثقوب يفصل السيتوبلازم عن محتويات النواة .

ب-السائل النووي Nucleoplasm وهو سائل شفاف يحتوى على بروتينات وإنزيمات النواة والريبوسومات

جـ- الشبكة الكروماتينية Chromatin reteculum وهي خيوط دقيقة تلتف حول بعضها على هيئة كتلة متشابكة وهي أهم مكون في النواة وتتحول أثناء انقسام الخلية إلى كروموسومات تحمل العوامل الوراثية المعروفة بالجينات Genes التي تتحكم في الصفات الوراثية والتفا علات الحيوية في النبات .

والكروموسوم عبارة عن نصفين متماثلين يسمي كل منهما كروماتيده Chromatad لكنهما متصلين وملتصقين عند نقطة تسمى سنترومير Centromere وعدد الكروموسومات ثابت في جميع الخلايا الجسمية للنوع الواحد وتختلف من نوع لأخر داخل الجنس فمثلاً عددها في نبات الذرة ٠ ٢كروموسوم والقطن ٥٢ كروموسوم والقمح ٤٢ كروموسوم . والجينات هي المسئولة عن إنتقال الصفات الوراثية من جيل لأخر ( من الأباء إلى الأبناء) .

النوية Nucleolus هي جسم كروى معلق في السائل النووي وتحتوي النواه على نوية او أكثر

وظائف النواة/ هي التي تسيطر على كل النشاط الفسيولوجي والحيوي في الخلية كما أنها تعمل على نقل الصفات الوراثية وهي أساسية لقيام الخلية بوظائفها الحيوية واستمرار حياتها ( تتحكم في تنظيم نمو وتكاثر الخلية) .

(2) السيتوبلازم Cytoplasm :

هو المادة الغروية الأساسية للبروتوبلازم الذى يحتوى على الجسيمات السيتوبلازمية الحية الأخرى داخله ويتكون السيتوبلازم من البلازم الأساسي Ground plasm والأغشية البلازمية والشبكة الإندوبلازمية .

والبلازم الأساسي هو سائل غروي غير متجانس يمتاز باللزوجة وله طبيعة غروية ذات قوام أكثر سيولة من غشاء السيتوبلازم الخارجي والداخلي وهو يمثل الجزء الوسطى من السيتوبلازم . وتختلف لزوجته باختلاف نوع الخلية وعمرها ويتركب من ( الماء ٩٠% في الخلايا النشطة و ١٠% في سيتوبلازم خلايا البذور الجافة) ومواد عضوية بروتينية ودهنية وكربوهيدراتية وأحماض أمينية وأملاح معدنية للعناصر المختلفة ويحتوى على العضيات الحية والمحتويات الغير حية . ومن أهم وظائفه هو الوسط المحيط بالعضيات (الجسيمات الخلوية الحية) وايضا هو الوسط الملائم لجميع التفاعلات الفسيولوجية ويحتوى على العديد من الإنزيمات المرتبطة ببناء البروتينات والدهون وتكوين السكروز وتفاعلات الانحلال الجليكولي .

(3) الأغشية البلازمية Plasma membranes

يحيط بالسيتوبلازم من الخارج غشاء رقيق يفصله عن الجدار الخلوي والبيئة الخارجية وهو جزء من السيتوبلازم ي سمى الغشاء السيتوبلازمي ( البلازما لما ) Plasma lemma .

كما يوجد غشاء آخر داخلي ويحيط ب الفجوة العصارية ويفصلها عن السيتوبلازم يعرف بالغشاء الفجوى Tonoplast ويتركب هذين الغشائين من جزئيات البروتين والفوسفوليبيدات ومكونات أخرى . كما نحاط كل عضية حية بغشاء يفصلها عن السيتوبلازم وتعرف هذه الأغشية بالأغشية الخلوية .

ويوجد مقترح لتركيب الغشاء البلازمي يسمى النموذج المبرقش هو عبارة عن طبقتين من الفوسفوليبيدات داخلية وخارجية وجزئيات البروتينات الكرية منتشرة داخل أو طافية على الفوسفوليبيدات ومن أهم صفات الغشاء البلازمي أن له خاصية النفاذية الاختيارية Differentially permeable أي تتميز بالتحكم في تنظيم مرور المواد الذائبة من وإلى الخلية وله القدرة على اختيار ما يلزم الخلية من عناصر مختلفة بقواعد الأفضلية وحسب احتياج الخلية كما تحتوى الأغشية على العديد من الإنزيمات والنظم الإنزيمية كما تتم على أسطح الأغشية التفاعلات والأنشطة الأيضية مثل البناء الضوئي والتنفس وبناء البروتينات .

(4) الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic reticulum

هي عبارة عن شبكة من القنوات أو التجاويف الدقيقة أنبوبية الشكل متصلة أو متقاطعة ومحاطة بغشاء بلازمي وتتصل هذه الشبكة بالغشاء النووي المحيط بالنواة كما تتصل بالغشاء البلازمي الخارجي للخلية وتمتد بين الخلايا لتصل أغشية الخلايا المجاورة عن طريق الروابط البلازمية ويتم ربط الشبكات الإندوبلازمية للخلايا المتجاورة وكما يوجد على أسطحها الريبوسومات تسمى شبكة خشنة . Rough E.R. وقد تكون شبكة ملساء تسمى . Smooth E.R

ومن وظائف الشبكة الإندوبلازمية دورها في بناء البروتينات وسهولة مرور ونقل المواد داخل الخلية وتخزينها ولها دور في إرسال التنبيهات والتوصيل بين أجزاء السيتوبلازم المختلفة والنواة في الخلية وبين سيتوبلازم وأنوية الخلايا المتجاورة لاتصالها بالروابط البلازمية .

(5) البلاستيدات Plastids

هي اجسام بروتوبلازمية حية موجودة داخل السيتوبلازم لها القدرة على النمو والانقسام وهي من مميزات أفراد المملكة النباتية عن الحيوانية . وتنشأ من البلاستيدة الأولية Proplastids في خلايا الجنين ويختلف شكلها من نبات لآخر فقد تكون فنجانبة أو حلزونية أو كروية او قرصية أو بيضاوية وتختلف في ألوانها . وتقسم إلى ثلاثة أنواع على حسب ألوان صبغاتها إلى البلاستيدات الخضراء والملونة وعديمة اللون .

(أ)- البلاستيدات الخضراء Chloroplasts

يرجع اللون الأخضر المميز للنباتات لوجود صبغات خضراء تعرف بأصباغ الكلوروفيل Chlorophyll بالإضافة إلى صبغات الكاروتينويدات Carotenoids وتوجد في الخلايا المعرضة للضوء في الأوراق والسيقان ولا توجد في الجذور ويختلف شكل وحجم وعدد البلاستيدات الخضراء باختلاف الأنواع النباتية . 

ويصل عددها في الخلية من واحد في الطحالب إلى ١٥٠ في خلايا الميزوفيل للنباتات الراقية وشكلها عدسى في النباتات الراقية ويتراوح قطرها من ٤- ١٠ ميكرون .

وتركيب البلاستيدات الخضراء يكون من غشاء سيتوبلازمي مزدوج يحيط بالستروما Stroma وهي كتلة كثيفة شفافة من البروتينات والإنزيمات ويوجد منغمس في الستروما تجمع صفائح غشائية متراصة فوق بعضها البعض مثل قطع النقود مكونة البزيرات أو الجرانا Grana وهذه الصفائح أو الأكياس الغشائية تعرف بأغشية الجرانا أو الثيلاكويدات Thylakoids وتتصل البزيرات ببعضها بصفائح غشائية تسمى بين البزيرات أو الجرانا Intergrana lamella وتحتوى أغشية الجرانا بداخلها على بروتينات ود هون وصبغات الكلوروفيل والكاروتينويدات وتحتوى البلاستيدات على 40- 60 جرانا وكل جرانا بها ٥- ٥٠ قرص غشائي .

وظيفتها : تعتبر أهم أنواع البلاستيدات في الخلية النباتية لأنها تقوم بعملية البناء الضوئي من بدايتها حتى نهايتها وهي العملية الحيوية الأساسية المسئولة عن تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مخزنة في أغشية الجرانا وينفرد الأكسجين وتسمى تفاعلات الضوء وتنتقل الطاقة الكيميائية في صورة مركبات غنية بالطاقة إلى الستروما التي يتم فيها اختزال ثاني أكسيد الكربون والماء وتحويله إلى سكريات (مركبات كربو هيدراتية معقدة) وتسمى تفاعلات الظلام . لذا تعتبر أهم عملية حيوية على سطح الأرض ويمكن اعتبارها مصانع حيوية داخل خلايا النباتات الخضراء .

(ب)- البلاسـتيدات الملونـة Chromoplasts : هي بلاستيدات عديدة الأشكال وذات ألوان مختلفة فمنها الألوان الحمراء والبرتقالية والصفراء ويعزى اللون إلى صبغة الكاروتينويدات (الكاروتين والزانثوفيل) وتوجد في ثمار الطماطم وجذور الجزر وبتلات الأزهار .

(ج)- البلاستيدات عديمة اللون (الليكوبلاست) Leucoplasts

بلاستيدات خالية من الصبغات توجد في الأجزاء الغير معرضة للضوء فتوجد في خلايا درنات البطاطس والكورمات وإندوسبرم وفلقات البذور وأوراق الكرنب الداخلية .

ووظيفتها أن تقوم بتكوين وتخزين المواد الغذائية فمنها بلاستيدات نشوية تسمى Amyloplasts تخزن النشا في خلايا حبوب القمح ودرنات البطاطس وبلاستيدات دهنية تسمى Elaioplast تقوم بتخزين الدهون في خلايا البذور مثل بذور السمسم والقطن و دوار الشمس ويمكن لهذه البلاستيدات أن تتحول من نوع لآخر ولون آخر فمثلاً البلاستيدات عديمة اللون في البلح والطماطم يمكن أن تتحول إلى البلاستيدات الخضراء ثم البلاستيدات الملونة عند النضج وأيضاً نشاهد تحول لون البلاستيدات عديمة اللون في درنات البطاطس إلى خضراء عند تعرضها إلى الضوء .

وتحول البلاستيدات الخضراء إلى عديمة اللون في سوق نبات الاسبرجس عند حفظها في الظلام .توجد في جميع الخلايا النباتية وتأخذ أشكالاً مختلفة فالسائد منها هو الشكل العصوي

رسم تخطيطي يوضح شكل وتركيب البلاستيدات

(6) الميتوكوندريا Mitochondria

جسيمات بروتوبلازمية حية لها القدرة على النمو والانقسام مغموسة في السيتوبلازم وقطرها حوالي ١ ميكرون وطولها ٢ ميكرون ويختلف عددها باختلاف درجة النشاط الفسيولوجي للخلية .

وتتركب الميتوكوندريا من غشاء مزدوج يحيط بالطامرة Matrix أو الحشوة التي تحتوى بروتينات ذائبة ويوجد به أحماض نووية وهم DNA  ، RNA تملأ تجويف الميتوكوندريا والغشاء الداخلي متعرج ذو نتوءات أو بروزات تمتد للداخل تسمى الأعراف أو رشراشات Cristae وأهم وظائفها هي عبارة عن أهم مواقع أو محطات أو مولدات إنتاج الطاقة في الخلية حيث أنها تحتوى على عديد من الإنزيمات اللازمة لإتمام اكسده المركبات العضوية واختزان الطاقة في مركب أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP الناتج من التنفس وتحتوى أيضاً على إنزيمات دورة كربس وإلانزيمات الخاصة بالأكسدة والاختزال وإنزيمات السيتوكرومات والنظم الانزيمية اللازمة لتخليق البروتينات والدهون .

رسم تخطيطي يوضح تركيب الميتوكوندريا

(7) الريبوسومات Ribosomes

هي أجسام بروتوبلازمية صغيرة توجد بكثرة على سطح الشبكة الإندوبلازمية الخشنة أو توجد حرة في السيتوبلازم ووظيفتها الأساسية هي مراكز تخليق البروتين في الخلية .

(8) جهاز جولجــي Golgi apparatus

يتكون من مجموعة أجسام تسمى ديكتيوسومات Dictyosomes وكل ديكتيسوم يتكون من مجموعة القضبان أو أنابيب متوازية محاطة بغشاء سيتوبلازمي وسطحها املس وجوفاء بداخلها مركبات عديدة مثل البروتينات والكربوهيدرات وتنتهي أطرافها بحويصلات كروية صغيرة تسمى حويصلات Vesicles وترتبط بالشبكة الإندوبلازمية الناعمة .

ووظيفة جهاز جولجي الإفراز والعمل على تجميع إفرازات الخلية والذي له علاقة ببناء الجدار الخلوي بإفرازه المواد البكتينية والسليولوز . وله دور بتجميع ونقل البروتين من الريبوسومات والمواد الدهنية والإنزيمات إلى أماكن أخرى في الخلية .

ويختلف عددها حسب عمر الخلية ووظيفتها لذا يزداد عددها في خلايا النبات المختصة بالإفراز لخلايا القلنسوة في الجذر التي تفرز المواد الهلامية لتسهل انزلاق واختراق الجذر بين حبيبات التربة كما يكثر وجودها بالقرب من النواة .

(9) الأجسام الدقيقة Microbodies

هي جسيمات كروية أو حويصلات صغيرة حية تتكون من حشوة بها مواد بروتينية كثيفة متجانسة ومحاطة بغشاء مفرد وتضم هذه الجسيمات كل من البيروكسيومات Peroxisomes والجليوكسيسومات Glyoxysomes تحتوي على الإنزيمات الخاصة بوظيفة كل منها في الخلية . وتحتوى البيروكسيسومات على إنزيمات تختص بتحليل فوق أكسيد الهيدروجين H₂O₂ بواسطة إنزيم الكتاليز وبها إنزيمات تحويل الجليكولات لذا لها دور هام في التنفس الضوئى في النبات وتكون مصاحبة للبلاستيدات الخضراء . الجليوكسيسومات هي أجسام دقيقة لها علاقة بتحويل الدهون إلى كربوهيدرات وتوجد في البذور الزيتية .

(10) الليسوسومات Lysosomes

هي جسيمات صغيرة كروية تحتوي على إنزيمات التحلل المائي للكربوهيدرات والبروتينات والدهون والأحماض النووية إلى مكوناتها البسيطة تظهر على هيئة فجوة محاطة بغشاء سيتوبلازمي وتظل هذه الإنزيمات حبيسة داخل الليسوسومات طالما الخلية حية وعند موتها ينطلق في السيتوبلازم وتحلل الخلية تحليلاً ذاتياً Autolysis من هذه الإنزيمات الهاضمة إنزيم الليبيز والبروتيز والنيوكليز تساعد على تحلل هذه الجزيئات الكبيرة إلى مركبات أصغر .

ب – المحتويات الغير حية Non-protoplasmic components

1- الفجوات العصارية Vacuoles

هي فجوات أو فراغات منتشرة في سيتوبلازم الخلايا . وهي أحد المكونات الغير حية المميزة للخلايا النباتية وتحتوي على العصير الخلوي Cell sap وتحاط بالغشاء السيتوبلازمي الداخلي التنوبلاست (Tonoplast) له خاصية النفاذية الاختيارية ويفصلها عن السيتوبلازم ويحيط بالعصير الخلوي وهو محلول مائي به مواد ذائبة كثيرة مثل السكريات والأملاح المعدنية والبروتينات والتانينات والأحماض العضوية والغازات مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والبللورات والأصباغ مثل صبغة الأنثوسيانين التي يرجع إليها تلوين العديد من الأزهار والثمار والجذور .

وقد تحتوى الخلية النباتية على فجوة عصارية واحدة أو أكثر تبعاً لنوع الخلية ففي الخلايا البالغة البارانشيمية تحتوي على فجوة واحدة تشغل 80 % من حجم الخلية وأما الخلايا الإنشائية فتحتوى فجوات عديدة دقيقة وكروية تظهر كقطرات بها .

وظيفة الفجوات : تحتوى الفجوات على معظم ماء الخلايا فتجعل الخلايا في حالة امتلاء كامل – تعمل كمستودعات تخزن بها المواد الغذائية والمواد الغير مرغوب فيها وهي تعمل على صيانة ضغط امتلاء الخلايا نظراً لوجود الضغط الأسموزي للعصير الخلوي لذا لها دور هام في علاقة الخلايا بالماء واستطالة الخلايا ونموها .

2- حبيبات النشا Starch grains 

يعتبر النشا أهم المكونات الغير بروتوبلازمية الذي يتكون داخل الخلية النباتية ويوجد النشا في صورة حبيبات تختلف شكلاً وحجماً حسب النبات" وحبيبات النشا قد تكون من ضغطة أو بيضاوية أو كروية . ويتكون النشا داخل الحبيبة في طبقات حول مركز حبة النشا يسمى السرة Hilum داخل البلاستيدة عديمة اللون والسرة قد تكون في مركز البلاستيدة ويترسب حولها طبقات النشا بانتظام تسمى مركزية السرة كما في نشا البسلة أو القمح – أو تكون السرة جانبية ويتم ترسيب طبقات النشا في جانب أسرع من الآخر لأن السرة قريبة من جدار البلاستيدة فتتكون حبة جانبية السرة كما في البطاطس والموز . وإذا احتوت الحبيبة على سرة واحدة تسمى حبيبة نشا بسيطة وإذا تكونت معا أكثر من حبيبة وأحيطت ببعض الطبقات المغلفة داخل البلاستيدة عديمة اللون سميت حبيبة مركبة - واذا أحتوت على سرتين واشتركتا في بعض الطبقات المغلفة سميت حبيبة نصف مركبة .

أشكال حبيبات النشا

3- حبيبات الأليرون Aleurone grains

يخزن البروتين على حالة سائلة في العصير الخلوي أو على صورة متبلورة أو على شكل حبيبات يطلق عليها حبيبات الأليرون وهي كبيرة الحجم في البذور الزيتية كبذور الخروع وصغيرة في البذور النشوية كبذرة البسلة وتتركب حبة الأليرون من طامرة من البروتين الغير متبلور عبارة عن غلاف خارجي يحتوي جسمان أحدهما كبير مضلع يعرف بالجسم شبه البلوري Crystalloid والجسم الآخر صغير كروي غير متبلور يعرف بالجسم الكري Globoid يتكون من البروتين يتحد مع ملح معدني .

4- البللورات المعدنية Crystals :

تتكون البللورات في فجوات الخلايا النباتية وقلما يخلو منها نبات أو عضو نباتي وتتكون غالبية البللورات من أكسالات الكالسيوم حيث يتحد حمض الأكساليك مع أملاح الكالسيوم مكونة بللورات أكسالات الكالسيوم تترسب بأشكال مختلفة والبللورة إما تكون فردية أي واحدة داخل الخلية كما في بعض أنواع الموالح وبذور الفاصوليا أو تكون البللورات متجمعة وردية أو نجمية الشكل كما في نبات البيجونيا . أو تكون بللورات إبرية تكون في حزمة تسمى الرافيدات Raphides كما في نبات الدراسينا وحي العلم أو تتركب البللورة من كربونات الكالسيوم كما في الحوصلة الحجرية وتتكون من البللورة على نتوء من الجدار الخلوي تترسب عليه مادة كربونات الكالسيوم مكونة تجمع عنقودياً كما في خلايا البشرة المتضاعفة لأوراق نبات الفيكس المطاط .

انواع البللورات المعدنية

5- الزيوت  Oils: من المحتويات السائلة وتختزن كغذاء مدخر في البذور الزيتية مثل بذور القطن والسمسم والخروع وعباد الشمس والكتان والفول السوداني على هيئة قطرات لامعة في الخلايا . أو قد توجد زيوت طيارة على هيئة قطرات صغيرة في الفجوات أو السيتوبلازم في خلايا بتلات الأزهار تعطيها رائحتها لجذب الحشرات وزيت القرنفل والنعناع والكافور من الزيوت ذات القيمة الاقتصادية .

6- اللبن النباتي Latex : من المحتويات السائلة في الخلية وهو سائل أبيض أو أبيض مصفر يتجمد عندما يتعرض للهواء يوجد في الأنابيب اللبانية في أنسجة النبات وهو عبارة عن مستحلب مائي لخليط من المواد البروتينية والمخاطية السكرية والصمغية وقلويدات وأملاح وتانينات توجد في اللبن النباتي في نبات المطاط ويصنع منه الكاوتش ويوجد اللبن النباتي في نبات اليوفوربيا (بنت القنصل) واشجار الفيكس المطاط .

وتوجد مواد أخرى ضمن المكونات الغير حية مثل التانينات وأشباه القلويدات – الصبغات – المواد الراتنجية – الجليكوسيدات .....ألخ