مدخل إلى بيولوجيا الخلية PDF

CELL BIOLOGY 1  ‫علم الخلية ‪CELL BIOLOGY‬‬ ‫مقدمة‬ ‫ ‬ ‫التركيب الكيميائي الحيوي للخلية‬ ‫بنية ووظيفة النواة‬ ‫ ‬ ‫الغشاء الخلوي‬ ‫ ‬ ‫الهيكل الخلوي – البنية والوظيفة‬ ‫ ‬ ‫ارتباطا...

CELL BIOLOGY 1  ‫علم الخلية ‪CELL BIOLOGY‬‬ ‫مقدمة‬ ‫ ‬ ‫التركيب الكيميائي الحيوي للخلية‬ ‫بنية ووظيفة النواة‬ ‫ ‬ ‫الغشاء الخلوي‬ ‫ ‬ ‫الهيكل الخلوي – البنية والوظيفة‬ ‫ ‬ ‫ارتباطات الخاليا وحركتها ضمن النسج‬ ‫ ‬ ‫طاقة الخلية‬ ‫ ‬ ‫االنقسام الخلوي والدورة الخلوية‬ ‫ ‬ ‫صف ووراثة الصبغيا ت‬ ‫االنقسام المن ّ‬ ‫ ‬ ‫التمايز والخاليا الجذعية‬ ‫‪2‬‬  ‫الفصل األول‬ ‫مدخل إلى البيولوجيا‬ ‫‪INTRODUCTION TO CELL BIOLOGY‬‬ ‫‪3‬‬  ‫مقدمة‬ ‫ما الخصائص المشتركة التي تجعل كائناً ما حيّا؟‬ ‫ ‬ ‫وعندما نوا َجهً باألنماط العديدة ج ّداً للحياة‪ ،‬كيف نرتّب‬ ‫ ‬ ‫الكائنات الحية المختلفة بحيث يسهل علينا فهم تطورها؟‬ ‫كيف تتآثر الكائنات الحية مع بيئاتها المتباينة‪ ،‬وكيف نشأ هذا‬ ‫ ‬ ‫التنوع الحيوي وكيف يستمر؟‬ ‫وأخيرا‪ ،‬ما تكوين الخلية‪ ،‬الوحدة األصغر للحياة‪ ،‬وكيف تقوم‬ ‫ ‬ ‫مكوناتها وجزيئاتها العديدة بما يسهم‬‫بوظائفها على مستوى ّ‬ ‫في امتالك الكائن الحي صفاته المختلفة؟‬ ‫‪4‬‬  ‫خصائص الكائنات الحية‬ ‫الترتيب ‪Order‬‬ ‫ ‬ ‫االستجابة للمنبهات ‪Response to Stimuli‬‬ ‫ ‬ ‫التكاثر ‪ Reproduction‬والنمو ‪Growth‬‬ ‫ ‬ ‫والتطور ‪Evolution‬‬ ‫ّ‬ ‫التكيف ‪Adaptation‬‬ ‫ ‬ ‫التنظيم ‪ Regulation‬واالستتباب ‪Homeostasis‬‬ ‫ ‬ ‫استعمال الطاقة ‪Energy Processing‬‬ ‫ ‬ ‫‪5‬‬  ‫خصائص الكائنات الحية ‪PROPERTIES OF LIVING‬‬ ‫‪ORGANISMS‬‬ ‫تشترك جميع الكائنات الحية بعدد من الخصائص هي‪:‬‬ ‫الترتيب ‪ORDER‬‬ ‫الكائنات الحية هي بنى مرتبّة بصورة كبيرة تتألف من خلية أو أكثر‪.‬فبالنسبة‬ ‫للكائنات وحيدة الخلية ‪UNICELLULAR‬يكون مستوى الترتيب أكثر تعقيدا في‬ ‫الكائنات حقيقيات النوى ‪ EUKARYOTES‬منها في الكائنات طالئعيات النوى‬ ‫‪ ،PROKARYOTES‬فداخل كل خلية ذرات تشكّل جزيئات‪ ،‬وهذه تشكّل مكونات‬ ‫العضيّات الخلوية ‪ CELL ORGANELLES‬في حقيقيات النوى‪.‬من جه ٍة أخرى‪،‬‬ ‫تمتلك الكائنات متعددة الخاليا ‪ ،MULTICELLULAR‬التي قد تتألف من ماليين‬ ‫الخاليا لتصل في اإلنسان البالغ إلى نحو ‪ 37‬ترليون خلية‪ ،‬أن خالياها تخضع‬ ‫للتمايز لتعطي وظائف نوعية‪،‬‬ ‫االستجابة للمنبهات ‪RESPONSE TO STIMULI‬‬ ‫متنوعة‪.‬على سبيل المثال‪ ،‬تنمو النباتات‬ ‫ّ‬ ‫تستجيب الكائنات الحية لمنبهات‬ ‫باتجاه مصدر الضوء أو بعيدا عنها‪.‬‬  ‫التكاثر ‪ REPRODUCTION‬والنمو ‪GROWTH‬‬ ‫تتكاثر الخاليا أوال بمضاعفة مادتها الوراثية أو الدنا ‪ ،DNA‬ثم تشرع باالنقسام‬ ‫بشكل متسا ٍو لتعطي كل خلية أم ‪ MOTHER CELL‬خليتين بنتين ‪DAUGHTER‬‬ ‫‪.CELLS‬‬ ‫من جهة أخرى‪ ،‬تنتج العديد من الكائنات عديدات الخلية خاليا تكاثرية نوعية تعطي‬ ‫يمرر الدنا الحاوي على المورثات ‪ GENES‬إلى‬‫أفرادا جددا‪.‬وعندما يحدث التكاثر‪ّ ،‬‬ ‫ذرية الكائن‪.‬‬ ‫والتطور ‪EVOLUTION‬‬ ‫ّ‬ ‫التكيف ‪ADAPTATION‬‬ ‫تُبدي جميع الكائنات الحية تالؤما مع بيئتها‪.‬ويُشار عادة إلى ذلك بالتكيّف وهو إحدى‬ ‫عواقب التطور نتيجة االصطفاء الطبيعي ‪ NATURAL SELECTION‬والطفرة‬ ‫الوراثية‪.‬‬ ‫ويزيد التكيّف أيضا من القدرة على التكاثر لألفراد الذين يبدونه‪ ،‬بما في ذلك القدرة‬ ‫على البقاء إلى أن يحين زمن التكاثر وهي المهمة االساسية للكائنات بهدف الحفاظ‬ ‫على النوع‪.‬‬ ‫والتكيف ليس ثابتا‪.‬فكلما تغيرت البيئة المحيطة بالكائن الحي‪ ،‬أدّى االصطفاء‬ ‫الطبيعي إلى تكيّف الكائن مع تلك التبدّالت‪.‬‬  ‫‪:‬‬ ‫التنظيم ‪REGULATION‬‬ ‫تحتاج الخاليا لكي تقوم بوظيفتها على أكمل وجه إلى ظروف مالئمة مثل الحرارة (درجة‬ ‫الحموضة ‪ )PH‬وتراكيز األمالح‪.‬وعلى الرغم من أنه يمكن لهذه الظروف أن تتغير من حين‬ ‫آلخر‪ ،‬تتمكّن الكائنات من الحفاظ على الشروط الداخلية ضمن مجال ضيق طوال الوقت ‪.،‬‬ ‫فالكائنات التي تعيش في مناخ بارد‪ ،‬مثل الدببة القطبية‪ ،‬تتمتّع أجسامها بغطاء كثيف من الفرو‬ ‫وبالقدرة على توليد الحرارة والح ّد من فقدها ‪.‬‬ ‫التعرق ‪ PERSPIRATION‬عند‬ ‫ّ‬ ‫بينما تقوم الكائنات التي تعيش في المناخ الحار بعمليات مثل‬ ‫اإلنسان واالستحمام عند الفيلة التي تساعدها على التخلّص من الحرارة الزائدة‪.‬‬ ‫تستخدم جميع الكائنات الطاقة للقيام بفعالياتها االستقالبية‪.‬ويمكن تمييز نوعين من مخازن‬ ‫الطاقة‪ :‬مخازن قصيرة األمد ‪ SHORT TERM‬تتحرر منها الطاقة بسرعة وسهولة‪ ،‬وتتمثّل في‬ ‫جزيئات األدينوزين ثالثي الفوسفات أو الـ ‪ ،ATP‬ومخازن طويلة األمد ‪ ،LONG TERM‬تتمثّل في‬ ‫الطاقة المختزنة في طاقة الرابطة التساهمية كربون‪-‬كربون ‪ C-C‬في الجزيئات الكبرية‬ ‫‪ ،MACROMOLECULES‬وهي ال تتحرر إال نتيجة تفاعالت استقالبية معقّدة تتواسطها إنزيمات‬ ‫نوعية‪.‬‬  ‫مستويات التراتيبة في الحياة‬ ‫‪Levels of Organization in Life‬‬ ‫الذرة ‪Atom‬‬ ‫ ‬ ‫العضيّات ‪Organelles‬‬ ‫ ‬ ‫الخلية ‪Cell‬‬ ‫ ‬ ‫النسيج ‪Tissue‬‬ ‫ ‬ ‫العضو ‪Organ‬‬ ‫ ‬ ‫الجهاز العضوي ‪Organ System‬‬ ‫ ‬ ‫الكائن ‪Organism‬‬ ‫ ‬ ‫الجماعة ‪Population‬‬ ‫ ‬ ‫المجتمع ‪Community‬‬ ‫ ‬ ‫المنظومة البيئية ‪Ecosystem‬‬ ‫ ‬ ‫الكرة الحيويّة ‪Biosphere‬‬ ‫ ‬ ‫‪9‬‬  ‫‪LEVELS OF ORGANIZATION IN LIFE‬‬ ‫مستويات التراتيبة في الحياة‬ ‫ّ‬ ‫إن للحياة بنية منظمة عالية التعقيد تتبع مقياسا من األصغر إلى األكبر‪:‬‬ ‫الذرة ‪ :ATOM‬وهي أصغر وحدة لجميع األشياء‪ ،‬تتألف من إلكترونات وبروتونات ونيوترونات‪.‬‬ ‫الجزيء ‪ :MOLECULE‬وهو ارتباط ذرتين أو أكثر‪ ،‬من نفس العنصر الكيميائي أو من عناصر كيميائية مختلفة‪.‬‬ ‫ومن أهم جزيئات الحياة هي ما يعرف بالجزيئات الكبرية األربعة‪ :‬السكريات والدسم والبروتينات والحموض‬ ‫النووية‪.‬‬ ‫العضيّات ‪ :ORGANELLES‬تحتوي بعض الخاليا على تراكمات للجزيئات الكبرية محاطة بغشاء حيوي‪.‬‬ ‫والعضيّات الخلوية هي بنى صغيرة توجد ضمن الخلية وتؤدي وظائف نوعية لها‪..‬‬ ‫الخلية ‪ :CELL‬وهي الوحدة البنيوية والوظيفية األساسية للكائنات الحية‪.‬‬ ‫النسيج ‪ :TISSUE‬تجتمع الخاليا في معظم الكائنات متعددة الخاليا لتشكّل نسيجا‪ ،‬وهو يتألف من خاليا متشابهة‬ ‫تؤدي نفس الوظيفة‪.‬مثال‪ :‬النسيج العصبي في الحيوان ‪.‬‬ ‫العضو ‪ :ORGAN‬ويتألف من عدد من النسج تجتمع معا لتؤدي وظيفة محددة‪.‬مثال‪ :‬الدماغ في الحيوان‬ ‫والورقة في النبات‪.‬‬ ‫الكائن ‪ :ORGANISM‬وهو إما متعدد الخاليا ‪ MULTICELLULAR‬وم)‪.‬‬ ‫الجماعة ‪ :POPULATION‬وتتألف من عدد من الكائنات الحيّة من نفس النوع ة‪.‬‬ ‫المجتمع ‪ :COMMUNITY‬ويتض ّمن تآثر أفراد من أنواع مختلفة في مكان محدد‪.‬‬ ‫المنظومة البيئية ‪ :ECOSYSTEM‬وتتألف من المجتمع إضافة إلى البيئة الفيزيائية المحيطة‪ ،‬من ماء ومياه مطر‬ ‫وغازات النيتروجين واألكسجين والكربون في الهواء‪.‬مثال‪ :‬الغابة نفسها هي منظومة بيئية‪.‬‬ ‫الكرة البيولوجية ‪ :BIOSPHERE‬وتضم ك ّل المنظومات البيئية الموجودة في كوكب األرض من يابسة وماء‬ ‫وهواء‪ ،‬بما في ذلك جميع الكائنات الحية التي تعيش فيها وتتآثر مع بيئاتها النوعية‪.‬‬ ‫مستويات التراتبية‬ ‫‪11‬‬ ‫مستويات التراتبية (تتمة)‬ ‫‪12‬‬  ‫تآثر الكائنات الحية مع البيئة‬ INTERACTION WITH ENVIRONMENT 13  ‫إن من أهم التآثرات بين الكائنات الحية والبيئة المحيطة هو ما يتعلّق بحاجة‬ ‫ّ‬ ‫الكائنات إلى مصدرين أساسيين هما الطاقة ‪ ENERGY‬والمواد‬ ‫الكيميائية ‪.CHEMICALS‬تستم ّد الكائنات الحيّة الطاقة من طاقة الشمس الضوئية‬ ‫حول إلى طاقة كيميائية بواسطة عملية التركيب الضوئي في الكائنات ذاتية‬ ‫التي ت ُ ّ‬ ‫سم) وبالتحديد‬‫خزن قسم منها في الجزيئات الضخمة (سكاكر‪ ،‬بروتينات‪ُ ،‬د ُ‬ ‫التغذية يُ ّ‬ ‫في الرابطة التساهمية بين ذرات الكربون (‪.)C-C‬‬ ‫ويتم من جه ٍة أخرى تدوير وإعادة استخدام المواد الكيميائية‪ ،‬فتنتقل من شكل إلى‬ ‫آخر لكنها ال تنفد! فالمواد الكيميائية تدخل في تركيب الجزيئات الضخمة‪ ،‬وتنتقل‬ ‫من شكل إلى آخر عبر سلسلة التغذية ‪( FOOD CHAIN‬نبات‪ ،‬حيوانات عاشبة‪،‬‬ ‫حيوانات الحمة) إلى أن تتحلّل جثث الكائنات الحية‪ ،‬وتنتقل المواد الكيميائية إلى‬ ‫التربة والهواء ليعاد امتصاصها مرة أخرى من قبل النباتات واستخدامها في‬ ‫التركيب الضوئي مجدّدا‪.‬وكمثال على ذلك‪ ،‬تمتص النباتات عنصر اآلزوت‬ ‫‪ NITROGEN‬من التربة ليدخل في تركيب الحموض األمينية والبروتينات التي‬ ‫تصطنعها النباتات في التركيب الضوئي‪ ،‬لينتقل عنصر اآلزوت بعدها إلى الحيوانات‬ ‫العاشبة والالحمة على شكل بروتينات الغذاء‪ ،‬ومن ث ّم يعود اآلزوت إلى التربة عند‬ ‫موت النباتات والحيوانات وتحلّل مكوناتها ليعاد استخدامه مرة أخرى في التركيب‬ ‫الضوئي‪.‬‬ ‫‪14‬‬  ‫الشكل يبين تآثرات الكائنات الحية مع الطاقة والمواد الكيميائية ‪ )1.‬استهالك الطاقة الضوئية للشمس من‬ ‫قبل النباتات بالتركيب الضوئي‪ 2.‬و ‪ )3‬انتقال الطاقة والمواد الكيميائية من النباتات إلى الحيوانات العاشبة‪4.‬‬ ‫و ‪ )5‬انتقال الطاقة والمواد الكيميائية من الحيوانات العاشبة إلى الحيوانات الالحمة‪ )6.‬موت الكائنات وتحلل‬ ‫عناصرها وعودة العناصر الكيميائية مرة أخرى للتربة ليتم بعدها إعادة استهالكها من جديد في عمليات‬ ‫التركيب الضوئي في النبات‪.‬ويُلحظ تبدّد الحرارة الناتجة عن التفاعالت االستقالبية في العديد من المراحل وهذه‬ ‫الحرارة عادة ما تنطلق من األرض إلى الفضاء الخارجي ما لم تحتبس داخل الغالف الجوي‪.‬‬ ‫‪15‬‬  ‫ويهدف تآثر الكائنات الحية مع بيئاتها المختلفة بشكل رئيسي إلى تحقيق‬ ‫التوازن في المنظومات البيئية‪ ،‬وبشك ٍل يضمن استدامة الحياة‪ّ.‬‬ ‫وإن من أهم‬ ‫األمثلة الممتعة عن التوازن في المنظومات الحية هو تقارن عمليات الفسفرة‬ ‫الكائنات الحية تقوم ‪PHOTOSYNTHESI‬التأكسدية والتركيب الضوئي‬ ‫باستقالب الجزيئات الضخمة (سكاكر ودسم وبروتينات) عبر العديد من‬ ‫التفاعالت الحيوية المستهلكة لألكسجين منتجة كميات كبيرة من غاز الكربون‬ ‫المنبعث إلى الهواء‪ ،‬والذي تتلقّفه الكائنات الحيّة ذاتية التغذية لتستخدمه ‪CO2‬‬ ‫‪CO2 ،‬في اصطناع الجزيئات الضخمة نفسها‪ ،‬وهو ما يس ّمى بتثبيت الكربون‬ ‫ويترافق ذلك مع تحرير كميات كبيرة من األكسجين في الهواء‪.‬وهكذا‪ ،‬تضبط‬ ‫الكائنات غيرية وذاتية التغذية مستويات َ‬ ‫غاز ْي األكسجين والكربون بحيث تؤ ّمن‬ ‫متطلّبات كل منهما في العمليات الحيوية لدى جميع الكائنات الحية‪.‬‬ ‫‪16‬‬  ‫االحتباس الحراري‬ ‫‪GLOBAL WARMING‬‬ ‫‪17‬‬  ‫االحتباس الحراري ‪GLOBAL WARMING‬‬ ‫لقد شهدت العقود الماضية زيادات كبيرة في كميات غاز الكربون في الهواء الذي َي ْحت َ ِبس في غالفنا‬ ‫الجوي الحرارة المنبثقة من سطح األرض ويمنع انتشارها وتبدّدها إلى الفضاء الخارجي‪.‬وكثيرا ما يدعى‬ ‫تأثير غاز الكربون هذا بتأثير البيت األخضر بسبب تراكم غاز الكربون في البيوت البالستيكية التي تُزرع‬ ‫فيها النباتات خالل الليل‪.‬‬ ‫وعلى الرغم من أن مساحة الغابات الكبيرة قد تقلّصت من نحو ‪ %14‬إلى ‪ %6‬من مساحة اليابسة على‬ ‫سهم األهم في تثبيت الكربون وخفض مستويات غاز الكربون في الهواء‪،‬‬ ‫سطح األرض‪ ،‬فهي ما تزال ال ُم ِ‬ ‫إضافة إلى إنتاج األكسجين‪.‬لكن‪ ،‬ومنذ بدء الثورة الصناعية في منتصف القرن التاسع عشر‪ ،‬أخذت‬ ‫مستويات غاز الكربون باالرتفاع‪ ،‬إذ شُرع باستخدام الوقود األحفوري (مشتقات النفط) بكثرة‪ ،‬ونتج عن‬ ‫احتراقه كميات كبيرة جدا من غاز الكربون ترافق ذلك مع الزيادة السكانية في العالم وازدهار تربية‬ ‫سع‬‫المواشي تلبية للصناعات الغذائية‪ ،‬ومن ث ّم مع زيادة إنتاج غاز الكربون كناتج للتنفس‪ ،‬إضافة إلى تو ّ‬ ‫مساحة المدن واألبنية السكنية على حساب المساحات الخضراء‪.‬‬ ‫والمحصلة هي‪ :‬زيادة إنتاج غاز الكربون ونقص تثبيته‪.‬في الواقع‪ ،‬لقد أدّى ذلك إلى ارتفاع درجة حرارة‬ ‫األرض بشكل مقلق وغير مسبوق! إذ قد تصل الزيادة المتوقعة في درجات الحرارة في حدّها األعظمي إلى‬ ‫َخمس درجات مئوية في عام ‪ 2060‬كما دلّت تقارير عدّة أن مظاهر االحتباس الحراري التي نشهدها‬ ‫اليوم من ذوبان للجليد وارتفاع منسوب مياه المحيطات‪ ،‬والجفاف في األراضي الخصبة وانخفاض معدّل‬ ‫هطول األمطار هي نتيجة ارتفاع درجة حرارة األرض نحو درجة مئوية واحدة فقط!!‬ ‫وهكذا‪ ،‬يمثّل االحتباس الحراري أحد أهم األمثلة التغير البيئي على الكائنات الحية واإلنسان التعامل معه‬ ‫جدي يهدّد التوازن في منظوماتنا البيئية والكرة البيولوجية ككل‪.‬‬‫ّ‬ ‫كخطر‬ ‫‪18‬‬ ‫االحتباس الحراري ‪ : Global Warming‬يبيّن الزيادة الكبيرة في انبعاث غاز الكربون‬ ‫الذي أدّى إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الكرة األرضية وما رافق ذلك من ذوبان للثلوج‬ ‫وتص ّحر الكثير من األراضي الزراعية الخصبة‪.‬‬ ‫‪19‬‬  ‫التنوع الحيوي وتصنيف الكائنات الحية‬ ‫‪BIODIVERSITY & CLASSIFICATION‬‬ ‫‪20‬‬  ‫التنوع الحيوي وتصنيف الكائنات الحية & ‪BIODIVERSITY‬‬ ‫‪CLASSIFICATION‬‬ ‫نوع‬ ‫ٍ‬ ‫تشير بعض التقديرات الحديثة أن عدد أنواع الكائنات الحية قد يصل إلى ‪ 30‬مليون‬ ‫‪ SPECIES‬مما يجعل التعامل مع هذا الرقم المرتفع صعبا جدا إن لم تُصنّف هذه األنواع العديدة‬ ‫التحول التدريجي‬ ‫ّ‬ ‫جدا ويع ّد التطور ‪ EVOLUTION‬المصدر األساسي لهذا التنوع‪ ،‬وهو عمليّة‬ ‫أول‬‫التي تبزغ من خاللها أنواع جديدة من األنواع القديمة‪..‬وكان العالم ‪ّ CARL LINNAEUS‬‬ ‫من اقترح في القرن التاسع عشر ترتيب الكائنات الحية المعروفة آنذاك ضمن منظومة تراتبية‬ ‫س ّميت الجنس ‪.GENUS‬وبعد‬ ‫تصنيفية‪.‬ووضع فيها األنواع األكثر تشابها ضمن مجموعة ُ‬ ‫ذلك‪ ،‬وضعت األجناس المختلفة ضمن مجموعة واحدة س ّميت بالعائلة ‪.FAMILY‬‬ ‫‪.‬وتض ّم المنظومة التصنيفية الحالية ثمانية مستويات للتراتبية من األصغر إلى األكبر‪ ،‬وهي‪:‬‬ ‫النوع ‪ ،SPECIES‬الجنس ‪ ،GENUS‬والعائلة ‪ ،FAMILY‬والرتبة ‪ ،ORDER‬والصف‬ ‫‪ ،CLASS‬والشعبة ‪ ،PHYLUM‬والمملكة ‪ ،KINGDOM‬والنطاق (أو المجال) ‪.DOMAIN‬‬ ‫في الواقع‪ ،‬إن المستوى األعلى أو النطاق هو مصطلح جديد نسبيا أضيف منذ التسعينيات من‬ ‫ت للحياة هي حقيقيات النوى ‪EUKARYA‬‬ ‫القرن الماضي‪.‬وقد ميّز علماء األحياء ثالثة نطاقا ٍ‬ ‫والعتائق (أو الجراثيم البدائية) ‪ ARCHAEA‬والجراثيم ‪.BACTERIA‬ويضم نطاق حقيقيات‬ ‫النوى الكائنات الحية التي لخالياها نوى وتتوزع بين أربع ممالك هي مملكة الفطور ‪،FUNGI‬‬ ‫ومملكة النباتات ‪ ،PLANTS‬ومملكة الحيوان ‪ ،ANIMALS‬وعدة ممالك لألوالي ‪PROTISTS‬‬  ‫تصنيف الكائنات الحية‬ ‫الحيوانات‬ ‫النباتات‬ ‫الفطور‬ ‫األوالي‬ ‫الجراثيم الحقيقية‬ ‫العتائق ‪ /‬الجراثيم البدائية‬ ‫‪22‬‬. :1-1. “colonies ”.Nucleus Bacteria. Organelles Circular Chromosome.Circular Plasmids.Eukaryotes Ribosomes.Peptidoglycan.Asexual Reproduction.. Protists : Animal-like Protozoa o.Protists.Plant-like Protists o.Fungi-like Protists o...Heterotrophs Fungi.) ( Chitin.Mycelium.Spores.Tissues.Cellulose Plants.Autotrophs.Tissues. Animals.Heterotrophs 23  ‫أعطي لكل نوع اسم ثنائي محدد بحيث يتمكّن العلماء والباحثون في جميع أرجاء‬ ‫العالم من تعريفه بدقّة‪.‬وعلى سبيل المثال‪ ،‬يسمى النوع البشري باإلنسان العاقل‬ ‫‪ HOMO SAPIENS‬أو اختصارا ‪ H. SAPIENS‬وهو من جنس اإلنسان ‪HOMO‬‬ ‫ومن نوع العاقل ‪.SAPIENS‬‬ ‫كما تس ّمى واحدة من أشهر الجراثيم باإلشريكية القولونية ‪ESCHERICHIA COLI‬‬ ‫أو ‪ E. COLI‬وهي من جنس اإلشريكيات ونوع القولونية‪.‬ويمكن ان نقارن من‬ ‫خالل التصنيف مثال بين اإلنسان العاقل ونبات الذرة اللذين يشتركان فقط بمستوى‬ ‫التصنيف األعلى‪ ،‬أي بنطاق حقيقيات النوى‪.‬ويحتوي كل مستوى في هذه التراتبية‬ ‫على عدد أكبر من األنواع بالمقارنة مع المستوى األدنى منه‪.‬وهكذا‪ ،‬تنتمي‬ ‫الفئران والكالب والقرود والبشر إلى صف الثدييات ‪ MAMMALS‬بينما تنتمي‬ ‫القرود والبشر إلى رتبة الرئيسات ‪ PRIMATES‬وينتمي اإلنسان وحده إلى عائلة‬ ‫األناسي ‪.HOMINIDAE‬‬  ‫التصنيف عبر شيفرة الدنا‪: DNA BARCODING :‬‬ ‫طبّقت حديثا تحاليل المادة الوراثية ‪ DNA‬في تصنيف الكائنات الحية‪ ،‬إذ تختلف المادة‬ ‫ُ‬ ‫الوراثية بين كل نوع من األنواع ضمن الجنس نفسه ويمكن تمييزها بعضها من بعض‬ ‫صة‪.‬‬ ‫باستخدام اختبارات خا ّ‬ ‫واستخدم مؤ ّخرا مصطلح شيفرة الدنا ‪ DNA BARCODING‬لتمييز األنواع بعضها من‬ ‫بعض‪ ،‬بحيث يكون لكل نوع الشيفرة الخاصة به التي تشبه الرمز الملصق على المعلّبات‬ ‫المبيعة في البقّاليات ‪.‬‬ ‫ويتميّز هذا التصنيف الجديد بالدقة العالية وبالقدرة على تمييز األنواع شديدة الشبه من‬ ‫حيث الشكل والوظائف‪.‬‬ ‫ولذلك العديد جدّا من التطبيقات المه ّمة نذكر منها المثال التالي‪ :‬تنمو في إحدى حقول‬ ‫ضارة تسبب خسارة كبيرة في محصول القمح‪ ،‬واستخدمت إلبادتها عدة‬ ‫ّ‬ ‫القمح عشبة‬ ‫أنواع من المبيدات العشبية دون جدوى‪.‬يستطيع المزارع اآلن إرسال عينة من العشبة‬ ‫إلى المخبر التخصصي الذي سيحدّد بدقة متناهية نوع العشبة الضارة عبر تحليل الدنا‪،‬‬ ‫ومن ث ّم يوصي باستخدام المبيد العشبي النوعي والمناسب للتخلّص من تلك العشبة‪.‬‬  ‫تصنيف بر شي رة د طبيق ه‬ ‫‪DNA Barcoding‬‬ ‫يبيّنًشيفرة الدنا ‪ DNA Barcode‬التيًاستخدمتًحديثاًفيًتصنيفًأنواعًالكائناتًالحية‪.‬‬ ‫‪26‬‬  ‫‪-‬التطور واالنقراض ‪EVOLUTION & EXTINCTION‬‬ ‫يختفي يوميّا أكثر من ‪ 400‬نوع ‪ ،SPECIES‬وهو ما يدعى باالنقراض‪ ،‬أو موت آخر كائن من نوع‬ ‫محدّد‪.‬مع ذلك‪ ،‬فإن أنواعا جديدة تظهر أيضا كل يوم‪ ،‬بحيث تكون ومتكيّفة مع البيئة المحيطة بها‪.‬لقد‬ ‫سس العالم تشارلز دارون في كتابه أصل األنواع عام ‪ 1859‬لعلم تطور الكائنات الحية‪ ،‬إذ أشار فيه إلى‬ ‫أ ّ‬ ‫ما أطلق عليه قانون االصطفاء الطبيعي ‪ ،NATURAL SELECTION LAW‬الذي بيّن فيه أنه عند ظهور‬ ‫تباين بيئي جديد يسمح ألفراد معينين من نوع ما باالستحواذ على المزيد من مصادر الطعام والطاقة‬ ‫عموما‪ ،‬فإن هذه األفراد تميل إلى البقاء بالمقارنة مع أفراد النوع األخرى‪.‬‬ ‫التطور التشابه الموجود بين العديد من الكائنات الحيّة من إذ الشكل والسلوك حتى‬ ‫ّ‬ ‫سر نظرية‬‫وربّما تف ّ‬ ‫سر انقراض أنواع حيّة عديدة‪ ،‬كالديناصورات مثال‪ ،‬التي يبدو أنها لم تستطع‬ ‫المادة الوراثية‪ ،‬كما قد تف ّ‬ ‫التكيّف مع المنظومات البيئية التي سادت في وقت من األوقات في كرتنا البيولوجية‪.‬‬ ‫وقد استُخدمت شجرة القرابة الوراثية في تلخيص العالقات التطورية بين الكائنات الحية‪.‬وهذه الشجرة‬ ‫ضح العالقات التطورية بين األنواع الحية اعتمادا على التشابهات واالختالفات في الصفات‬ ‫هي رسم يو ّ‬ ‫لتفرع األغصان‬ ‫الوراثية الجينية أو الفيزيائية الشكلية أو كليهما‪.‬وتتألف الشجرة من عدة نقاط ّ‬ ‫ش ّكلت شجرة‬ ‫‪..BRANCHES‬ولرسم الشجرة‪ ،‬استخدمت العالقات الوراثية عوضا عن التشابه الشكلي‪.‬و ُ‬ ‫بعد مقارنة تسلسالت الدنا لمورثات موجودة في جميع الكائنات الحية‪ ،‬التي اختلفت تسلسالتها بشكل قليل‬ ‫التطور‪ ،‬لكونها مورثات أساسية في حياة‬ ‫ّ‬ ‫عند كل من الكائنات ولم تتأثر بالتغيرات البيئية طوال مدة‬ ‫الكائنات‪.‬ومن تلك المورثات مورثات السيتوكروم سي ‪ ،CYTOCHROME C GENES‬وهي من‬ ‫المورثات المه ّمة المسؤولة عن إنتاج الطاقة في كل من طالئعيات وحقيقيات النوى على ح ّد سواء‪.‬‬ ‫شجرة القرابة الوراثية للنطاقات الثالثة للحياة؛‪.‬وتظهر في حقيقيات النوى ممالك الحيوان والنبات‬ ‫والفطور إضافةً إلى العديد جدا ً من مجموعات الكائنات الحية األخرى التي تنتمي إلى األوالي‬ ‫‪ Protists‬كالهدبيات ‪ Ciliates‬والسوطيات ‪ Flagellates‬والعفن الغروي ‪Slime Mold‬‬ ‫والمتحوالت ‪ ،Entamoeba‬وغيرها‪.‬‬ ‫‪28‬‬  ‫النظرية العلمية‬ THE SCIENTIFIC THEORY 29  ‫‪ -‬النظرية العلمية ‪THE SCIENTIFIC THEORY‬‬ ‫تحول جزء كبير منها‬ ‫اعتمد تطور جميع العلوم ومنها علم الخلية إلى فرضيات ‪ HYPOTHESES‬عديدة ّ‬ ‫إلى نظريات ‪ THEORIES‬استندت إليها آالف البحوث الهادفة إلى فهم أفضل لآلليات الخلوية والجزيئية في‬ ‫الكائنات الحية وربط ذلك بالخلل المؤدي لألمراض‪ ،‬بينما تم نقض فرضيات أخرى وأعيدت دراستها‬ ‫ومناقشة عناصرها من جديد‪.‬‬ ‫تتألف الدراسة العلمية المنهجية من خمسة عناصر أساسية (الشكل ‪ ،)8-1‬هي‪:‬‬ ‫المالحظة ‪ :OBSERVATION‬ويُعنى هذا العنصر بمراقبة الظواهر الطبيعية وسلوكيات الكائنات الحية‬ ‫وتآثرها مع بيئاتها المختلفة‪.‬‬ ‫الفرضية ‪ :HYPOTHESIS‬إذا اتّسمت المالحظة بالجدّة والحداثة وعدم وجود نظريات سابقة لتفسيرها‪،‬‬ ‫عند ذلك يجب تأسيس فرضية تحاول تفسير الظواهر المدروسة باستخدام المنطق السليم‪.‬‬ ‫االختبار والنتائج ‪ :TESTING & RESULTS‬يتم التحضير الختبار الفرضية عن طريق استخدام العديد من‬ ‫المواد والطرائق وتصميم التجارب المناسبة لذلك وتسجيل النتائج وتوثيقها كما هي‪ ،‬دون تد ّخل من قبل‬ ‫األفراد العاملين بتلك التجارب‪ ،‬ودائما بمقارنة المجموعات المختبرة التي تلقّت معالجات معيّنة مع‬ ‫ق تلك المعالجات‪.‬‬ ‫مجموعات عيارية لم تتل ّ‬ ‫المناقشة واالستنتاج ‪ :DISCUSSION & CONCLUSION‬تتم مناقشة النتائج ومحاولة تفسيرها‬ ‫باستخدام المنطق السليم ومقارنتها بنتائج سابقة نشرها آخرون ومحاولة الوصول إلى استنتاجات تدعم‬ ‫الفرضية أو تثبت أن الفرضية كانت خاطئة‪.‬‬ ‫النظرية العلمية ‪ :SCIENTIFIC THEORY‬عندما تُثبت الفرضية صوابيتها وتدعمها فرضيات ونتائج‬ ‫أخرى صحيحة وموثوقة‪ ،‬يمكن أن تتحول الفرضية إلى نظرية علمية راسخة‪.‬‬ ‫العناصر الخمسة للدراسة العلمية المنهجية الصحيحة‬ ‫مال ظ‬ ‫تم‬ ‫دد‬ ‫ظ‬ ‫سجل‬ ‫سب‬ ‫م و‬ ‫ر‬ ‫رضي‬ ‫سب‬ ‫ستخد م و‬ ‫ي‬ ‫تنب ط ر ي‬ ‫نت ج‬ ‫ال تب‬ ‫ال تنت ج‬ ‫من ش‬ ‫ختبر ر ي بإ رء ج‬ ‫ض‬ ‫تم ح يل نت ج قبو‬ ‫ظ‬ ‫سجيل نت ج‬ ‫تب‬ ‫ر ي حط‬ ‫دد‬ ‫ع مي‬ ‫نظري‬ ‫ظ‬ ‫دد ن م‬ ‫د م‬ ‫ظري‬ ‫ي تتحو‬ ‫ر ي‬ ‫‪31‬‬  ‫خاتمة‬ ‫اطلعنا في هذا الفصل على تنوع الكائنات الحية‪ ،‬ودرسنا‬ ‫ ّ‬ ‫خصائصها العا ّمة وتصنيفها وبعض أشكال التآثر مع بيئاتها‬ ‫نوع‬ ‫لننتقل في الفصل الثاني من هذا الكتاب إلى دراسة ت ّ‬ ‫المكونة للخلية‪ ،‬ومن ثم في الفصل الثالث‬ ‫ّ‬ ‫الجزيئات الكيميائية‬ ‫وانتهاءً بالفصل الثاني عشر إلى دراسة الخلية الحًيّة بجميع‬ ‫مكوناتها ووظائفها المختلفة‪ ،‬وبما يؤسس لفهم أعمق‬ ‫للتغيرات ال َم َرضيّة التي تطرأ على الكائنات الحيّة على‬ ‫مستوى الخاليا والنسج واألعضاء‪ ،‬األمر الذي يقع في صلب‬ ‫اهتمام االختصاصيين في مجال العلوم الطبية‪.‬‬ ‫‪32‬‬