الاتصال بين الخلايا - أنظمة جسم الإنسان - ثالث ثانوي

رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa الاتصال بين الخلايا (Communication between Cells) Communication between Cells Chemical Messengers Receptors 2-3 الأهداف: بنهاية الدرس أستطيع أن: أعدد طرق الاتصال بين الخلايا في جسم الإنسان. أميز الاتصال الفيزيائي الدائم بين الخلايا. أعرف الاتصال بواسطة العلامات. أصنف الاتصال بواسطة الرسل الكيميائية. أستنتج أنواع المستقبلات. أتعرف على بعض الأمراض الشائعة في أنسجة جسم الإنسان. المفاهيم الاتصال بين الخلايا الرسل الكيميائية المستقبلات تمهيد: كل الخلايا البشرية تعيش في ترابط وظيفي متناغمة مع بعضها وترتبط على مستويات تنظيمية أكثر تفصيلاً لتشكل الأنسجة، فالأعضاء ، فالأجهزة، فجسم الإنسان كاملًا. وقد أشرنا في الفصل الأول إلى أهمية التكامل بين المستويات التنظيمية في الكائن الحي من أجل البقاء. ولكي يكون التكامل الوظيفي بين هذه المستويات التنظيمية طبيعيا لتحقيق هدف التوازن الداخلي؛ فإن على الخلية الواحدة أن تتواصل مع الخلايا الأخرى المشابهة لها في النسيج نفسه، أو تلك التي تكون في أنسجة وأجهزة أخرى يتمثل هذا الترابط بأن تتصل الخلية مع الخلايا الأخرى وذلك باستقبال الرسائل القادمة؛ حيث تستجيب لهذه الرسائل استجابة تخدم مصلحة جسم الإنسان. طرق الاتصال بين الخلايا (Communication Methods Between Cells): الاتصال الفيزيائي الدائم بين الخلايا بواسطة المفاصل : ويكون بوجود مركبات بين الخلايا؛ ومن أهمها: المفاصل المحكمة (Tight Junctions): وهي مركبات بروتينية موجودة على سبيل المثال في خلايا الكبد، والخلايا الطلائية للقناة الهضمية، وخلايا عضلة القلب أو الخلايا الأنبوبية القريبة من الكلية. في هذه المناطق تفقد المسافة بين الخلايا تمامًا؛ حيث يلتحم الجزء الخارجي لأغشية البلازما بالخلايا المجاورة، مما يمنع مرور المواد تمامًا باستثناء ما يحتاجه الجسم. وتمتلك هذه المفاصل - أيضًا - ارتباطًا ميكانيكيا قويًا بين الخلايا التي تتعرض للشد الميكانيكي والحركة الدائمة؛ مثل القلب. ومن أهم وظائف هذه المفاصل المحكمة منع تسرب الماء، وانتشار الجزيئات بين الخلايا، وتكوين حواجز بين التراكيب المختلفة؛ لتنظيم مرور هذه الجزيئات. ولتوضيح ذلك أكثر؛ نأخذ الجهاز الهضمي مثلا؛ حيث تمنع هذه المفاصل تسرب وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 70

إنزيمات الجهاز الهضمي إلى الدورة الدموية. كذلك هي موجودة في الخلايا الطلائية المبطنة مفصل . محكم كأس سكري مفصل محکم للمثانة، وتمنع تسرب البول خارج الخلايا. هي الدسموسومات (Desmosomes): تقاطعات وروابط بين الخلايا؛ كخلايا العضلات القلبية، والخلايا الطلائية، وخلايا دسموسوم الجلد؛ حيث تؤدي إلى التصاق الخلايا المجاورة (أ): صورة مأخوذة بالمجهر الإلكتروني. مع بعضها بكثافة؛ مما يزيد من ارتباطها وتثبت شبكة الخيوط المتوسطة إلى غشاء البلازما؛ مما يوفر القوة والمرونة الميكانيكية للأنسجة؛ مثل خيوط متوسطة قنوات بين الخلايا دسموسوم أغشية بلازمية حيز بين خلوي (ب): رسم تخطيطي للتوضيح الشكل (221): بعض أشكال الاتصال الفيزيائي بين الخلايا. البشرة والقلب حتى تقوم هذه الأنسجة بعملها الذي يناسب وظائفها المتعددة طبيعيًّا. وأي خلل -أو انقطاع- في عمل هذه الروابط قد يؤدي إلى أمراض في الجلد والقلب. تكون الدسموسومات عادة ذات شكل شريطي (Bandike مقارنة بالمفاصل المحكمة قرصية الشكل (Disk-Like)، انظر الشكل (221) المفاصل الفجوية (Gap Junctions): عبر المفاصل الفجوية تحوي قنوات داخلية تشكل مسامًا وجسوراً تربط الخلايا المجاورة، ومن أهم وظائفها تنظيم الإشارات الكهربائية بين الخلايا. ويمكن أن تمر الجزيئات الصغيرة والأيونات والإشارات الكهربائية في خلية واحدة تقاطعات الفجوة إلى الخلايا المجاورة؛ حيث توجد هذه المفاصل بين الخلايا العضلية القلبية والملساء، كما تتيح هذه العملية للأنسجة تنسيق الاستجابة للمنبهات على سبيل المثال، تسمح تقاطعات الفجوة بالتنسيق الحركي والانقباض في عضلات الرحم المؤدية إلى الولادة وهي مهمة - أيضًا - في توزيع السيالات الكهربائية وسرعتها في القلب، وتؤدي إلى انقباضات عضلة القلب ليعمل بالكفاءة الطبيعية. الاتصال بواسطة العلامات (Markers) العلامات هي مجموعة متفردة من البروتينات الموجودة على سطح الخلية تمكن من تحديد الخلايا ذات الأجسام المضادة، وتعيينها وتصنيفها ؛ ويمكن توجيه هذه الأجسام المضادة لتهاجم هدفًا واحدًا أو عدة أهداف حسب نوع الخلية والمجموعة المتفردة من العلامات الموجودة . وغالبًا ما يكون هذا النوع من الاتصال بين الخلايا المناعية؛ فعندما تصاب خلية مناعية بأحد الممرضات؛ كالفيروس؛ فإنها تبحث عن خلية مناعية أخرى مساندة لتساعدها في القضاء على هذا الفيروس؛ وتُظهر جزيئًا يدعى جزيء التصاق Molecules adhesion) ، أو علامة (Marker) على السطح الخارجي لغشائها البلازمي؛ فتتعرف الخلايا المساندة (المناعية) على هذا الجزيء بواسطة مستقبلات خاصة موجودة - أيضًا- على سطح غشائها البلازمي؛ ليحدث الارتباط بين جزيء الالتصاق والمستقبل وتتفاعل مناعيا. 71 لعليم Ministry of Education 2024-1446

الاتصال بواسطة الرسل الكيميائية ( Chemical Messengers): يعد هذا النوع الأكثر الأكثر انتشاراً انتشاراً بين بين الخلايا، انظر الشكل (22-2)، وتحديدًا بين مكونات المنعكسات في الجسم؛ حيث يمكن تصنيف الرسل الكيميائية إلى الأنواع الآتية: الناقل العصبي Neurotransmitter): غدة خلية عصبية خلية عصبية سيل سيل هرمون هرمون عصبي تيار الدم ناقل عصبي تيار الدم خلية خلية هدف عصبية خلية هدف خلية غير مختصة بالإفراز خلية غير مختصة بالإفراز وهو جزيء يستعمل في الجهاز العصبي لنقل الرسائل الكهربائية، وتفرزه الخلايا العصبية لتؤثر به على خلايا عصبية أخرى مجاورة، أو على خلايا عضلية أو غدية؛ فمثلا هرمون السيروتونين هو ناقل عصبي مثبط يساعد في تنظيم الحالة المزاجية، وأنماط النوم، والجنس، والقلق، والشهية، الشكل (2-2) : شكل تخطيطي يبين مكان إفراز أنواع هرمون جواري هرمون ذاتي خلية هدف الرسل الكيميائية وتأثيرها. والألم. الهرمون التقليدي (Classic hormone): الذي تفرزه الغدد الصماء التقليدية لينتقل بواسطة الدم، حيث يكون له هدف من الأنسجة (Target tissues) تكون بعيدة -عادة عن مكان إفراز الهرمون؛ ومثاله الإنسولين الذي يؤثر على الكبد والعضلات. الهرمون العصبي (Neurohormone): تنتج الخلايا العصبية هذا النوع من الهرمونات وتفرزه، ثم ينتقل عن طريق الدم ليعمل على أهداف من الأنسجة؛ مثل الأوكسيتوسين؛ فهو ناقل عصبي وهرمون يُنتج في "ما تحت المهاد"، ثم يُنقل إلى الغدة النخامية ويُفرغ في قاعدة الدماغ، ثم يُرسل عن طريق الدم إلى الأنسجة المستهدفة ، ويلعب دورًا مهما في عملية الولادة والرضاعة. الإفراز الهرموني الجواري (Paracrine secretion): وتفرزه خلايا غدية لكنه لا يتنقل بالدم بل ينتشر إلى السائل خارج الخلايا، ويؤثر على الخلايا المجاورة القريبة، ولا يتعدى تأثيره هذه الخلايا المجاورة؛ فهرمون المثبت الجسمي أشكال الإشارات الكيميائية الخلية تستهدف نفسها الإفراز الهرموني الذاتي (Somatostatin) تفرزه خلايا البنكرياس، ويؤثر على خلايا تستهدف الخلية خلية متصلة بواسطة تقاطعات الفجوة الإرسال عبر تقاطعات الفجوة ألفا وبيتا المجاورة؛ حيث ينظم ( يثبط إفراز هذه الخلايا الخلية المستهدفة لهرموني جلوكاجون والإنسولين. الخلية المرسلة خلية تستهدف خلية قريبة الإفراز الهرموني الجواري الخلية المستهدفة الإفراز الهرموني الذاتي (Autocrine secretion): تفرزه خلايا عديدة في الجسم ويؤثر على الخلايا المفرزة تستهدف الخلية خلية بعيدة عبر مجرى الدم نفسها كما في "بروستاغلاندينات" (Prostaglandins). انظر الخلية المستهدفة الخلية المرسلة الهرمون التقليدي الخلية المرسلة الشكل (23-2). 72 12 تيار الدم الشكل (23-2): الاتصال بواسطة الرسل الكيميائية. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

المستقبلات (Receptors) إن الرسل الكيميائية تمثل وسائل الاتصال الأكثر شيوعًا بين مكونات المنعكس الذي يعد الشكل الشائع من أشكال آليات الثبات الداخلي، هذه الرسل الكيميائية تفرزها دائمًا الخلية السابقة في مسار المنعكس، وتتأثر بها الخلية اللاحقة في المنعكس. المستقبلات هي جزيئات بروتينية في الخلية المستهدفة - أو على سطحها - ترتبط بالروابط (Ligand)مع خلايا أخرى. تتعرض باستمرار جميع الخلايا الموجودة في جسم الإنسان لمجموعة متنوعة من الإشارات خارج الخلية التي تحتاجها في تفسير الاستجابة المناسبة لبيئتها وترجمتها. يمكن أن تكون هذه الإشارات عوامل قابلة للذوبان تنشأ محليًّا؛ مثل النقل المتشابك (Synaptic transmission)، وتكون بعيدة ؛ مثل الهرمونات وعوامل النمو، أو تكون روابط على سطح الخلايا الأخرى (Ligand)، أو تكون مصفوفة خارج الخلية نفسها (Extracellular matrix)؛ لتحقيق هذا الهدف؛ تحافظ الخلايا على تنوع المستقبلات على سطحها، وتستجيب تحديدًا للمنبهات الفردية، وتكون عادة هذه المستقبلات من مجموعات مختلفة ومتنوعة تعتمد أساسًا على الطريقة التي تولد بها الإشارات داخل الخلايا، وتؤدي إلى استجابات وظيفية معينة. علاوة على ذلك ؛ يمكن تعديل نشاط مستقبلات معينة بواسطة مسارات الإشارة الأخرى بعدة طرائق ؛ مما يولد المرونة المطلوبة لمثل هذا النظام المعقد. يجب معرفة أن الخلية السابقة تفرز الرسل الكيميائية لتؤثر على الخلية اللاحقة؛ حيث إن ذلك يتم بواسطة امتلاك الخلية المتأثرة اللاحقة) لمستقبلات نوعية Specific receptors خاصة بالرسول الكيميائي الذي تفرزه الخلية السابقة، ويمثل المستقبل موضع ارتباط للرسول الكيميائي (ligand) ، ويتكون المستقبل عادة من بروتين أو بروتين كربوهيدراتي - يقع إما في غشاء الخلية البلازمي، بوصفه مستقبلات النواقل العصبية ومستقبلات الهرمونات المشتقة من الأحماض الامينية والهرمونات الببتيدية والبروتينية، أو داخل سيتوبلازم الخلية بصفته مستقبلات الهرمونات الستيرويدية وهرمونات الدرقية وبعض الإفرازات الهرمونية الذاتية. أنواع المستقبلات بحسب مواقعها في الخلية: يمكن تصنيف المستقبلات بحسب أماكن وجودها في الخلية إلى نوعين رئيسين: مستقبلات في سطح الخلايا (Cell-Surface Receptors): مستقبلات سطح الخلية، والمعروفة - أيضًا - باسم "مستقبلات" غشاء الخلية"، تتكون من جزيئات بروتينية ترتبط بالجزيئات الخارجية (Ligand). يمتد هذا النوع من المستقبلات على غشاء البلازما ويعمل على نقل الإشارة ، وتحويل إشارة خارج الخلية إلى إشارة داخل الخلايا؛ فلا تضطر الروابط التي تتفاعل مع مستقبلات سطح الخلية إلى الدخول إلى الخلية التي تؤثر عليها، وتسمى مستقبلات سطح الخلية - أيضًا - البروتينات أو العلامات الخاصة بالخلايا؛ لأنها مختصة بأنواع من الخلايا. عليم 73 Ministry of Education 2024-1446

تحوي كل مستقبلات سطح الخلية ثلاثة مكونات رئيسة؛ هي مجال ربط خارجي (مجال خارج الخلية)، ومجال غشاء ممتد وكاره للماء، ومجال داخلي بوسط الخلية يختلف حجم كل من هذه المجالات واتساع نطاقها حسب نوع المستقبلات. تتشارك مستقبلات سطح الخلية في معظم الإشارات في الجسم؛ فهناك ثلاث فئات عامة من مستقبلات سطح الخلية؛ المستقبلات المرتبطة بقناة الأيونات، والمستقبلات المرتبطة بالبروتين (G) ، والمستقبلات المرتبطة بالإنزيم؛ ومن الأمثلة على هذه المستقبلات مستقبلات الرسل الكيميائية عديدة الببتيد وكاتيكولامينات التي تعمل أكثر من كونها مواقع ارتباط لهذه الرسل؛ إذ أنها تحول الإشارة القادمة من خارج الخلية على هيئة رسول كيميائي إلى استجابة في داخل الخلية. المستقبلات الداخلية (Internal Receptors): المستقبلات الداخلية، والمعروفة - أيضًا - باسم "المستقبلات الخلوية" أو "السيتوبلازمية"، تكون موجودة في سيتوبلازم الخلية وتستجيب لجزيئات الروابط الكارهة للماء التي لها القدرة على عبور غشاء البلازما، وبمجرد دخولها الخلية ترتبط العديد من هذه الجزيئات بالبروتينات التي تعمل بوصفها عوامل منظمة لتكوين ر.ن.أ. الرسول mRNA الذي يساعد في عملية التعبير الجيني ، انظر الشكل (24-2) . التعبير الجيني هو العملية الخلوية لتحويل المعلومات في الحمض النووي للخلية إلى سلسلة من الأحماض الأمينية التي تشكل البروتين في النهاية. عندما يرتبط العامل المؤثر (هرمون (مثلا) (Ligand) بالمستقبل الداخلي؛ فإنه يحدث تغييرًا شكليًّا يكشف موقع ربط الحمض النووي على البروتين، وتضم هذه مستقبلات الهرمونات الستيرويدية؛ مثل الكورتيزول ،والدوستيرون، والهرمونات الجنسية وفيتامين (د). انظر الشكل (225) . 74 إرسال الإشارات مركب سائل خارج الخلية السيتوبلازم مستقبلات داخل الخلايا نواة الحمض النووي الشكل (24-2: عمل المستقبلات الداخلية. غشاء بلازمي (d-) 3 (ATP) بروتين (G) الشكل (25-2) أنواع المستقبلات. نواة (2 4 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

الأمراض الشائعة في النسيج الطلائي الأورام الحميدة والأورام السرطانية: تقريبًا (90) من الأورام في جسم الإنسان يكون منشؤها من النسيج الطلائي؛ ومن أمثلة تلك الأورام سرطان الثدي وسرطان الرئة خاصة في المدخنين. متلازمة كارتجنر (متلازمة الأهداب غير المتحركة: ينتج هذا المرض نتيجة خلل في أحد الجينات يؤدي إلى فقدان الحركة بالأهداب والأسواط؛ مما يؤدي إلى التهاب مزمن في الجزء العلوي من الجهاز التنفسي عند الذكور والإناث، بالإضافة إلى إصابة الذكور بالعقم. مجرى هوائي خلال أعراض الربو مجرى هوائي سليم جدار مجرى الهواء ملتهب يزداد سمكة الأمراض الشائعة في النسيج الضام الأصيل: الربو الشعبي: يحدث هذا المرض بسبب عوامل وراثية، أو عوامل مخاط مجرى هوائي متضيق عضلات مشدودة بيئية؛ كتلوث البيئة المحيطة، وتلوث الهواء بدخان جريان هوائي محدود تضيق مجرى الهواء مجرى الهوء متضيق المصانع وعوادم السيارات، ويكون لدى المريض ضيق في مجرى الهواء؛ مما يؤدي إلى صعوبة في التنفس . انظر الشكل (26-2). مرض نقص المناعة المكتسبة (مرض الإيدز) M عضلة جدار مجرى الهواء عضلة الرئتين جدار مجرى الهواء مخاط عضلة الشكل (226) : مقارنة بين مجرى الهواء للشخص السليم وآخر مريض الربو. يحدث هذا المرض نتيجة تدمير بعض أنواع الخلايا اللمفاوية بفيروس المرض. ارتشاح بين الخلايا يحدث هذا العرض نتيجة زيادة تجمع السائل بين الخلايا زيادة غير طبيعية. الأمراض الشائعة في أغشية الجسم: الاستسقاء: يحدث هذا المرض نتيجة زيادة تجمع السائل البريتوني بالتجويف البريتوني. الأمراض الشائعة في الغضاريف: - تأكل الغضاريف: تحدث غالبًا في كبار السن، وتسبب ألاما مبرحة عند حركة المفاصل المصابة. الانزلاق الغضروفي يحدث نتيجة لانزلاق الغضروف بين فقرات العمود الفقري؛ وخاصة الفقرات القطنية؛ مما ينتج عنه الضغط على الأعصاب الشوكية. 75 عليم Ministry of Education 2024-1446

الحالات والأمراض الشائعة في العظام: مرض الكساح Rickets) يصيب هذا المرض الأطفال نتيجة النقص الشديد في فيتامين (د) ، ويؤدي إلى نقص شديد في الكالسيوم بالعظام. مرض لين العظام (Osteomalacia): يحدث هذا المرض بصفة خاصة في كبار السن؛ نتيجة النقص في نسبة الكالسيوم بالعظام الناتج من النقص الشديد في فيتامين (د). كسور العظام: تحدث نتيجة الاصطدام بجسم صلب، أو الوقوع على الأرض. التهاب العظام: يحدث نتيجة إصابة العظام بالميكروبات. يصيب مرض هشاشة العظام (Osteoporosis): هذا المرض بصفة خاصة كبار السن، ويتميز بنقص شديد في المواد المكونة لمصفوفة العظام بمافيها الكالسيوم. انظر الشكل (27-2). الأمراض الشائعة في الدم الأنيميا: عظام هشة عظام صحية الشكل (27-2: هشاشة العظام. يحدث هذا المرض نتيجة للنقص الشديد في كمية الهيموجلوبين بخلايا الدم الحمراء، أو نتيجة للنقص الشديد في خلايا الدم الحمراء. زيادة خلايا الدم البيضاء: يحدث زيادة في عدد خلايا الدم البيضاء، أو أحد مكوناتها نتيجة لوجود بعض الأمراض والالتهابات. نقص خلايا الدم البيضاء: يحدث نتيجة أمراض معينة تؤدي إلى نقص في خلايا الدم البيضاء، أو أحد مكوناتها. سرطان الدم (اللوكيميا) هو سرطان يصيب الخلايا المكونة للدم؛ مثل تلك التي بنخاع العظام، وينتج عنه عدد كبير من خلايا الدم المعطوبة التي تنتقل إلى مجرى الدم. مرض سيولة الدم (هيموفيليا) هو أحد أمراض الدم الوراثية الذي ينتج عن نقص أحد عوامل التجلط بالدم؛ مما يؤدي إلى إطالة زمن النزف، وعدم تخثر الدم بسهولة. 76 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

لعليم الأمراض الشائعة في النسيج العضلي ضمور العضلات الإرادية يحدث نتيجة نقص في عدد الألياف العضلية، أو حجمها ضمور عضلة القلب البني: هو مرض خلقي مميت يصيب حديثي الولادة. تضخم عضلة القلب: يحدث نتيجة وجود أمراض في الجهاز الدوري، أو الرئتين. شلل العضلات يحدث عند فقد العضلة للعصب المغذي لها. إجهاد العضلات هو عرض يحدث نتيجة تجمع حمض اللبنيك وبقية نواتج الأيض بالعضلة. تمزق العضلة: يحدث نتيجة إصابة العضلة حاد، أو استعمال العضلة في أعمال شاقة. التهاب العضلات بجسم ينتج من إصابة العضلات ببعض الكائنات الدقيقة. الأمراض الشائعة في النسيج العصبي قطع بالحبل الشوكي يؤدي إلى فقد المصاب للقدرة الحركية والحسية المرتبطة بالجزء المصاب. التهاب الأعصاب الطرفية: ينتج عنه فقد المريض للإحساس الوارد من الجزء المصاب. مرض شلل الأطفال: مرض فيروسي يصيب الحبل الشوكي، ويؤدي إلى شلل العضلات. خراج بالمخ: يؤدي إلى فقدان المخ لوظائف الأجزاء المصابة منه. إثراء: لمزيد من المعلومات يمكن زيارة الموقع الإلكتروني لوزارة الصحة والاطلاع على منشور تعريفي حول أمراض الجهاز العصبي على الرابط الآتي: 77 Ministry of Education 2024-1446

2-3 التقويم 1. قارن بين الإفراز الهرموني الجواري والإفراز الهرموني الذاتي. الإفراز الهرموني الجواري 2. عدد أنواع الاتصال الفيزيائي بين الخلايا. الله الإفراز الهرموني الذاتي وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446