هيكل (أحياء)

العظم

إضافةً إلى ذلك، ويُعد نسيج العظام نوع من الأنسجة الضامة الكثيفة، حيث تتواجد أنواع متنوعة من العظام ذات هيكل داخلي وخارجي معقد كما أنها خفيفة الوزن، ورغم ذلكَ فهي قوية وصلبة.

من جهة ثانية، العظام هي أعضاء صلبة تشكل جزءًا من الهيكل الداخلي للفقاريات، وتعمل على تحريك ودعم وحماية أجزاء الجسم المختلفة، وإنتاج خلايا الدم الحمراء والبيضاء وتخزين المعادن.

وعلى صعيد آخر، أحد أنواع الأنسجة التي يتكون منها نسيج العظام هو النسيج المعدني وهذا يعطي الصلابة وبنية داخلية ثلاثية الأبعاد تشبه قرص العسل، بينما أنواع الأنسجة الآخرى التي توجد في العظام تشمل النخاع، وبطانة العظم والغشاء الخارجي «السمحاق» والأعصاب والأوعية الدموية والغضاريف.

أنواع الهياكل العظمية

إضافةً إلى ذلك، هناك نوعان رئيسيان من الهياكل العظمية: الصلبة والسائلة، والهياكل الصلبة يُمكن أن تكون داخلية وتُسمى «الهيكل الداخلي»، وقد تكون خارجية وتُسمى «الهيكل الخارجي». ويُمكن تصنيفها كذلك من حيث المرونة (مرنة/ متحركة) أو (صلبة/غير متحركة). بينما الهياكل السائلة دائمًا ما تكون داخلية.

الهيكل الصلب

كذلك، تتكون الهياكل العظمية العصلبة من مواد تتضمن الكايتين (كما متواجد في مفصليات الأرجل)، ومركبات الكالسيوم مثل كربونات الكالسيوم (مثل المتواجدة في الشعب المرجانية والرخويات الصخرية)، ومركبات السيليكات (وهي متواجدة في أنواع من الطحالب مثل الدياتوم، وأنواع من الكائنات الأولية مثل الشعوعيات).

كذلك، الهياكل العظمية الصلبة غير قادرة على الحركة عند الضغط عليها، توفر نظام دعم قوي في الحيوانات البرية، وعادة ما يتواجد هذا النوع من الهياكل العظمية في الحيوانات المائية لأجل الحماية (مثال: القواقع)، أو الحيوانات سريعة الحركة والتي تحتاج إلى دعم إضافي من الجهاز العضلي للسباحة في الماء.

الهيكل المرن

وفي السياق ذاته، قد يكون الغضروف هو أحد المواد المكونة للهياكل المرنة، ولكن أغلب الهياكل المرنة تتكون من مزيج من البروتينات والسكريات والماء.

من جانب آخر، وللحصول على تركيب أو حماية إضافية، قد تُدعم الهياكل اللينة بهياكل صلبة، وعادة ما تعيش الكائنات الحية التي تملك هياكل عظمية مرنة تحت الماء، وهذا يدعم بنية الجسد في غياب الهياكل العظمية الصلبة.

وعلى صعيد آخر، الهياكل العظمية المرنة قادرة على الحركة، ولذا حينما يُضغط على الهيكل العظمي يحدث تغير في شكله وبعد ذلكَ يعود لشكله الأصلي. وهذا النوع من الهياكل العظيمة المرنة مفيدة وذلكَ لأن الانقباض العضلي فقط هو المطلوب لأجل ثني الهيكل العظمي وعند إرتخاء العضلات يعود الهيكل العظمي لشكله الطبيعي. ويتواجد هذا النوع من الهياكل العظمية المرنة في بعض اللافقاريات مثل المفصل ذو الصمامين للقشريات.

الهيكل الخارجي

في هذا الإطار، يُمكن أن يكون الهيكل العظمي الخارجي وزنه ثقيل للغاية مقارنة بالكتلة الكلية للحيوان، لذا على الأرض عادة ما تكون الكائنات الحية التي تملك هيكل خارجي صغيرة نسبيًا، بينما يُمكن للحيوانات المائية تحمل الهيكل الخارجي، لأن الوزن يقل تحت الماء، ومثال على ذلكَ: بطلينوس العملاق الجنوبي، وهو نوع من أنواع البطلينوس كبير للحجم للغاية ويتواجد في المياه المالحة للمحيط الهادي ويمتلك صدفة ضخمة الحجم والوزن ويُصنف أنه حلزون بحري يمتلك صدفة كبيرة للغاية.

كذلك، يكون الهيكل الخارجي من الخارج، ويتواجد في عديد من اللافقاريات حيث تحيط وتحمي الأنسجة الرخوة وأعضاء الجسم، ويحدث لبعض أنواع الهياكل الخارجية انسلاخ بصورة دورية أو تبديل للجلد أثناء نمو الحيوان كما يحدث في الكثير من المفصليات وتشمل الحشريات والقشريات.

في هذا الإطار، والهيكل الخارجي للحشرات ليس نوع من أنواع الحماية وحسب، بل يُعد كمثابة السطح الذي يربط العضلات، ووسيلة حماية تمنع تسرب المياه لتحمي من الجفاف، وعضو الإحساس الذي يتعامل مع البيئة. وتقوم قشرة الرخويات بأداء جميع هذه الوظائف كذلك باستثناء أنها لا تحتوي على أعضاء للإحساس.

سلامة العظام

من جهة ثانية، يوجد الكالسيوم في كثير من الأطعمة ويحتاج جسم الإنسان الناضج منه 1 جرام/اليوم . يوجد الكالسيوم في اللبن والجبن وفي الكرنب والبروكولي وفي اللوز، كما يوجد في المياه المعدنية.

علاوةً على ذلك، تتغير بنية العظام باستمرار حيث ينقل الدم منها مواد تستعملها الأجهزة الأخرى من الجسم ويقوم بتعويضها مما نأكله ومما يتكون في أجسامنا من فيتامينات . ويعمل الجسم على الاحتفاظ بصلابة العظام، فعملية أخذ مواد من العظام وتعويضها هي عملية مستمرة ولا تهدأ العظام في هذا النشاط.

من جانب آخر، يساعد فيتامين D الكالسيوم في بناء العظام، وينظم فيتامين دي انتقاء الكالسيوم من الأمعاء. لذلك تهدد قلة فيتامين دي بهشاشة العظام وتعرضها للانكسار بسهولة . التعرض للشمس يساعد على تكوين فيتامين دي، فلا نجد من هو فقير في فيتامين دي في مناطق معيشتنا في الشرق الأوسط حيث الشمس تكاد تكون موجودة باستمرار.

وفي السياق ذاته، تساعد الحركة والرياضة فضلًا عن حصول الجسم على كمية كالسيوم عن طريق الغذاء بمعدل 1 جرام في اليوم . ويساعد الكالسيوم على تكوين العظام فيتامين دي . والحركة الجسدية هامة في هذا المجال، وهو تشغيل العضلات والمشي والجري ونط الحبل أو حمل أثقال صغيرة، إذ أن تشغيل العضلات ينشط مرور الدم في العضلات وفي الأوتار الرابطة وبالتالي تنشط تكوين العظام .

في هذا الإطار، ولكن مع حلول أواسط العمر يبدأ استبدال المواد في العظام في الانخفاض، ابتداء من سن الأربعين، حيث تبدأ كتلة العظم تقل سنويا بمعدل 1 %.وعلى الأخص بالنسبة للنساء بعد حلول فترة العقم حيث تقل افراز هرمون الأستروجين، فتقل كثافة العظام عند المرأة في الستينيات من عمرها إلى حد حرج . وتصبح العظام مهددة بالانكسار وخصوصا فقرات العمود الفقري أو احساس المرأة بآلام . وبالنسبة للرجال كذلك تقل كثافة العظام مع زيادة السن بسبب انخفاض هرمون الرجولة تستوستيرون في الكبر.

وفي السياق ذاته، أما العلاج بإعطاء هرمون الأستروجين فقد بينت الدراسات أنها غير مجدية إذ يزيد هرمون الإستروجين من احتمال التعرض بالإصابة بمرض السرطان.

• اقرأ كذلك
• تخلخل العظام
• هيكل عظمي بشري

الهيكل الخلوي

من جهة ثانية، تُستعمل الهياكل الخلوية لتحقيق الاستقرار والحفاظ على شكل الخلايا، وهي بنية حركية تحافظ على شكل وحماية الخلية وتُمكن بعض الخلايا من الحركة باستخدام الأسواط أو الأهداب أو الأرجل الدقيقة، بالإضافة أنها تلعب أدوارًا هامة في كل من النقل داخل الخلايا (مثال: حركة الحويصلات والعضيات)، وأخيرًا تُساعد في إنقسام الخلية.

الهيكل المائع

الهيكل الداخلي

وعلى صعيد آخر، الهيكل الداخلي هو التكوين الداخلي الداعم للحيوان، ويتكون من أنسجة معدنية وهو مثالي للفقاريات، وتختلف الهياكل الداخلية في تعقيدها حيث تكون وظيفتها إما الدعم وحسب (كما في حالة الإسفنجيات)، أو تكون موقع لارتباط العضلات وآلية لنقل القوى العضلية.

علاوةً على ذلك، وينشأ الهيكل الداخلي من نسيج أديم متوسط ومثال على ذلكَ الهيكل المتواجد في شوكيات الجلد والحبليات.

الغضروف

إضافةً إلى ذلك، ويصنف الغضروف إلى ثلاثة أنواع: الغضروف المرن، والغضروف الزجاجي «الهياليني»، والغضروف الليفي.

كذلك، خلال التطور الجنيني يكون المركب الأولي هو الغضروف والذي يتطور بعد ذلكَ إلى عظم حينما تتشكل العضلات حوله، الغضروف هو نسيج ضام صلب غير مرن توجد في الكثير من المناطق التي تتضمن المفاصل المتواجدة بين العظام، والقفص الصدري، والأذن، والأنف، والمرفق، والركبة، والكاحل، وأنابيب الشعب الهوائية، والأقراص المتواجدة بين الفقرات، ولا تكون صلبة وقاسية مثل العظام ولكنها أكثر صلابة وأقل مرونة من العضلات.

وفي السياق ذاته، يتكون الغضروف من خلايا متخصصة تُسمى الخلايا الغضروفية والتي تنتج كمية كبيرة من المادة الخلالية التي تتكون من النوع الثاني من ألياف الكولاجين ما عدا الغضروف الليفي الذي يحتوي على النوع الأول من ألياف الكولاجين والمادة الأساسية الوفيرة الغنية بمادة البروتيوغليكان وكذلكَ ألياف الإيلاستين.

وظائف الهيكل العظمي

• يقوم الهيكل العظمي بعدد من الوظائف الهامة للجسم منها:
• 1. حماية أعضاء الجسم الهامة مثل القلب والدماغ.
• 2. تدعيم الجسم، وإعطاءه الشكل العام.
• 3. يساعد على حركة الجسم، لارتباطه بالعضلات ووجود المفاصل بين العظام.
• 4. تشكيل خلايا الدم الحمراء في نخاع العظم الأحمر.
• 5. مركز لتخزين الدهون في نخاع العظم الأصفر.

الهيكل الهيدروستاتيكي

أجزاء الهيكل العظمي

كذلك، الهيكل العظمي الهيدروستاتيكي هو عبارة عن هيكل من الأنسجة الرخوة شبه صلبة ممتلئة بسائل تحت ضغط، وتحيط بها العضلات، حيث تسمح العضلات الطولية والدائرية حول أجسامهم بالحركة بالتناوب ما بين التمدد والانقباض، والمثال المنتشر المتواجد به هذا النوع من الهياكل هي دودة الأرض.