أول من أطلق اسم الخلية (Cell) هو العالم روبرت هوك (Robert Hooke)
منذ الاكتشاف الأول للخلية توالت الدراسات بالمجهر الضوئي على خلايا الأنسجة المختلفة في النبات والحيوان ووجد أنها تتكون من خلايا. ويعتبر العالمان الألمانيان شوان (Schwann) وشليدن (Schleiden) أول من قال بأن الحيوانات والنباتات تتكون من خلايا وذلك بعد الدراسات المجهرية التي أجروها كل على حدة سنة 1838م وسنة 1839م وعلى أنواع مختلفة من الأجنة الحيوانية (شوان) والنباتية (شليدن).
وقد نتج عن ذلك ظهور نظرية الخلية (Cell theory) والتي تنص على أن:
جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا، وهذا يعني أن الخلية هي الوحدة التركيبية الأساسية لجميع الكائنات الحية.
ثم توالت الدراسات بعد ذلك وكان من بين الدراسات الهامة تلك التي أجراها العالم فيرشو (Virchow) سنة 1855م، حيث اثبت أن الخلايا الجديدة تأتي عن طريق انقسام خلايا سابقة. كما أن الخلايا لا يمكن أن تتولد تلقائياً من مواد غير حية. ومنذ ذلك الوقت توالت الدراسات المستفيضة على الخلية ومن جميع الزوايا (النمو، الوراثة، التكوين، ....)، إلى أن أصبحت في الوقت الحاضر علم قائم بذاته يعرف بعلم الخلية (Cytology) أو كما يعرف حديثاً (Cell biology).
كان للمجاهر الضوئية دورا كبيرا في معرفة مكونات الخلية من العضيات.
تعتبر المجاهر الوسيلة الأولى التي أمكن استخدامها في دراسة الخلية. ولعلها احد أهم الأسباب التي ساعدت ومازالت تساعد الباحثين في الكشف عن أسرار الخلية. وهناك نوعين من المجاهر المستخدمة في دراسة الخلية، وهي المجاهر الضوئية (The light microscopes) والمجاهر الالكترونية (Electron microscopes).
أ - المجاهر الضوئية (The light microscopes): ويوجد نوعان من هذه المجاهر هما:
1 – المجهر الضوئي البسيط (Simple light microscopes): وهو أول وابسط المجاهر التي أستخدمت في دراسة الخلية. ويتكون المجهر البسيط من عدسة زجاجية واحدة محدبة الوجهين. ومصدر الإضاءة فيه ضوء الشمس أو الضوء الكهربائي، وقوة التكبير فيه لا تزيد عن 25 مرة. ولم يعد استخدام مثل هذا النوع من المجاهر شائعاً في الوقت الحالي.
2 - المجهر الضوئي المركب (The compound light microscope): يمتاز هذا النوع من المجاهر الضوئية بقوة تكبير عالية قد تصل إلى ألف مرة. و يعتبر المجهر الضوئي المركب أكثر تعقيداً من المجهر الضوئي البسيط حيث يعتمد نظام التكبير فيه على مرور الضوء خلال العينة (Specimen) المراد فحصها إلى نوعين من العدسات، الأول يعرف بالعدسات الشيئية (Objective lenses) وهي القريبة من العينة. أما النوع الثاني فيعرف بالعدسات العينية (Ocular lenses) وهي العدسات التي يمكن رؤية صورة العينة من خلالها.
ب - المجاهر الالكترونية (Electron microscopes): تمتاز هذه المجاهر بقوة تكبير عالية جداً قد تصل إلى أكثر من مليون مرة، كما أن مصدر الإضاءة فيها عبارة عن حزم من الالكترونات، والعدسات المستخدمة فيها هي عدسات كهرومغناطيسية، بالإضافة إلى أسعارها المرتفعة. ومنها الأنواع التالية:
1 - المجهر الالكتروني النافذ (Transmission electron microscope): وهو من أول المجاهر الالكترونية التي تم استخدامها في دراسة الخلية. حيث بدأ العلماء باستخدام هذا النوع من المجاهر الالكترونية في الخمسينات من القرن الماضي وقد كان للمجهر الالكتروني النافذ الدور الكبير في دراسة التركيب الدقيق للخلية واكتشاف العديد من عضياتها المتناهية في الصغر والتي كان من المتعذر رؤيتها بواسطة المجهر الضوئي مثل الرايبوزومات (Ribosomes) والأجسام الهاضمة (Lysosomes). ويتكون المجهر الالكتروني النافذ من مصدر الكترونات والذي تنبعث منه حزمة مكثفة من الالكترونات تمر خلال مكثف ثم تخترق حزمة الالكترونات العينة المراد فحصها والتي يشترط أن يتراوح سمكها بين 0.01 – 0.2 ميكرومتر، ثم تمر الالكترونات بالعدسات الكهرومغناطيسية الشيئية فالعدسات الكهرومغناطيسية العينية حتى تصل إلى المسرح وهو عبارة عن شاشة فلوروسنتية (Fluorescent screen) والتي تصطدم بها الالكترونات وعليها تظهر صورة العينة فالأجزاء الكثيفة من العينة والتي لم تخترقها الالكترونات يمكن رؤيتها بألوان داكنة أما الأجزاء الرقيقة والتي نفذت منها الالكترونات فيمكن رؤيتها بألوان فاتحة وهكذا فان درجة التباين والوضوح تعتمد على كمية الالكترونات النافذة خلال العينة. أو يمكن طبع صورة العينة على فيلم بواسطة كاميرا.
2 - المجهر الالكتروني الماسح (Scanning electron microscope): وهو من المجاهر الحديثة. تركيب المجهر الالكتروني الماسح والذي يشبه المجهر الالكتروني النافذ من حيث مصدر الإضاءة والعدسات المستخدمة، إلا أنه يختلف عن النافذ في كيفية إظهار صورة العينة. حيث يعتمد إظهار الصورة في هذا النوع من المجاهر الالكترونية على الالكترونات المرتدة من على سطح العينة لتظهر على شاشة تلفزيونية. وعادة ما يستخدم المجهر الالكتروني الماسح في دراسة العينة كاملة أو جزء منها لذلك لا يشترط أن تكون العينات رقيقة.
ج- عزل عضيات الخلية (Cell fractionation)
بعد التطور الكبير في دراسة التركيب الدقيق للخلية بواسطة المجاهر الالكترونية، احتاج الباحثون لدراسة الوظائف الكيموحيوية (Biochemical functions) الخاصة بكل عضية من عضيات الخلية، وقد تمكنوا من فصل أو ترسيب عضيات الخلايا ودراسة وظائفها ومكوناتها باستخدام أجهزة خاصة تعرف بأجهزة الطرد المركزي (Centrifugation instruments) والتي تنقسم حسب السرعة إلى نوعين هما:
1 – أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة (High speed centrifuges). والتي لا تزيد سرعتها عن 40.000 دورة في الدقيقة [40.000 Revolutions per minute (RPM)]، وتستخدم هذه الأجهزة في ترسيب عضيات الخلية الكبيرة والمتوسطة الكثافة مثل النواة (Nucleus) والميتوكوندريا (Mitochondria) والبلاستيدات (Chloroplasts).
2 - أجهزة الطرد المركزي فائقة السرعة (Ultracentrifuges). وهي تعتبر من أحدث أجهزة الفصل، وتصل سرعتها إلى 100.000 دورة في الدقيقة. ويمكن بواسطة هذه الأجهزة ترسيب العضيات الخلوية الدقيقة جداً مثل الرايبوزومات.
وتمر عملية فصل أو ترسيب مكونات الخلايا بخطوتين رئيسيتين يمكن ذكرهما باختصار على النحو التالي:
أ – تمزيق أو هرس النسيج (Tissue homogenization)
يتم تمزيق أو هرس النسيج الحيواني أو النباتي عادة في وسط متعادل (Isotonic medium) أو يضبط عند درجة حموضة (pH) مناسبة حسب نوع النسيج. وتتم عملية التمزيق بواسطة جهاز خاص يعرف بجهاز الهرس أو التمزيق (Homogenizer) والذي يتكون من أنبوبة هرس زجاجية (Homogenizer tube) و يد الهاون (Pestle) التي تتكون من ساق معدنية تنتهي بجزء منتفخ مصنوع من التفلون (Teflon). وتتصل الساق المعدنية من الطرف الآخر بمحرك يعمل على لف يد الهاون داخل الأنبوبة. أو يمكن تمزيق الأنسجة بواسطة الخلاط الكهربائي العادي (Mixer).
بعد إتمام عملية الهرس أو التمزيق التي تتم عند درجة حرارة 4 درجة مئوية، يوزع المهروس المتجانس في أنابيب الفصل أو الترسيب تمهيداً للخطوة الثانية.
ب – الطرد المركزي (Centrifugation) وتبدأ هذه الخطوة بوضع الأنابيب المحتوية على المهروس في دوار أو راس مثبت في جهاز الطرد المركزي، تمهيدا لإجراء عملية فصل مكونات الخلايا (Cell fractionation) الشكل. وفي هذه العملية يتم ترسيب مكونات الخلية خلال عدة خطوات منفصلة، تعتمد على كثافة ووزن عضيات الخلية، فالعضيات ذات الوزن الأكبر تترسب أولاً ثم الأقل وزنا فالأقل.
