الفصل الأول : الحياة ومظاهرها
علم الأحياء Biology : هو العلم الذي يدرس مختلف مظاهر الحياة في المخلوقات الحية .
س : لماذا ندرس علم الأحياء ؟
أسباب دراسة علم الأحياء شرح
1- التفكر في عظمة الله خلق الله سبحانه قال تعالى ( وفي أنفسكم أفلا تبصرون ) .
2- المعرفة وحب الاستطلاع
3- في مجال الطب والصيدلة ساهم هذا العلم في :
أ ـ مكافحة الأمراض ( مرض الجدري ) . ب ـ دراسة مسببات هذه الأمراض .
ج ـ اكتشاف المضادات الحيوية و التطعيمات . د ـ اكتشاف طرق انتقال الأمراض ( الإيدز) .
4- في المجال الاقتصادي ساهم هذا العلم في :
أ ـ تحقيق الأمن الغذائي . ب ـ تحسن و زيادة الإنتاج .
ج ـ مكافحة الآفات الزراعية . د ـ توفير نباتات مقاومة للأمراض .
5- في المجال البيئي ساهم هذا العلم في :
أ ـ إعطاء الحلول لكثير من المشاكل البيئية .
ب ـ تفسير الظواهر الحيوية ( التصحر وثقب الأوزون ) .
ج ـ حماية المخلوقات من الانقراض .
س : كيف تتعلم علم الأحياء ؟
* يشترك علماء الأحياء في أبحاثهم في خاصيتين هما :
1- اهتمامهم بالطبيعة . 2- طريقة البحث ( الطريقة العلمية ) .
مراحل الطريقة العلمية في البحث :
مراحل ( خطوات ) الطريقة العلمية تعريفها أهم عملياتها
1- الملاحظة تبدأ بالاكتشاف للظواهر الطبيعية المحيطة بالإنسان ومنها إثارة التساؤلات والبحث عن إجابات . ــ للملاحظة الصحيحة :
1- جمع البيانات للملاحظة .
2- إجراء بعض القياسات ( كالطول أو الحجم أو الوقت) .
3- إجراء بعض التجارب لزيادة فهم الظاهرة
( باستخدام الأدوات والأجهزة المناسبة ) .
2- صياغة الفروض
بناءاً على الملاحظات و إيضاح لهذه المشكلة تصاغ الفروض خطوات بناء الفرضية :
1- تنظيم العينات وتحليلها .
2- التصنيف ( لتسهيل دراستها وفهمها ).
3- الاستدلال ( البحث عن الأدلة العلمية التي تدعم الملاحظات والفرضيات ) .
4- 4- التنبؤ ( التوقع العلمي ) بناء على الملاحظات .
( قد تكون التوقعات صحيحة أو تثبت الدراسات عدم صحتها ).
3- اختبار الفرضية أو الفرضيات
إجراء التجارب على الفرضية أو الفرضيات حيث يستطيع من خلالها تحديد سبب أو عامل معين أدى إلى حدوث هذه الملاحظة ( مثل عامل درجة الحرارة ، الأشعة فوق البنفسجية ) .
ــ لأجراء التجارب على الفرضيات نحتاج إلى :
1- تحديد العامل المتغير ( كالأشعة فوق البنفسجية أو درجة الحرارة ) .
2- مقارنة نتائج هذه التجربة بمجموعة أخرى لم يؤثر عليها
تسمى المجموعة الضابطة .
3- جمع البيانات والتحقق من النتائج .
المجموعة الضابطة هي مجموعة لم يؤثر عليها العامل المفترض دراسة
تأثيره على التجربة .
4- تحليل النتائج تنظيم ما تم الحصول عليه من النتائج وتحليلها ( وضع نتائج التجربة السابقة إما في جداول أو على شكل منحيات ) .
5- التوصل إلى النتيجة يقرر الباحث بعد تحليل النتائج هل تدعم ( تؤيد ) نتائج التجريب التي تم توصل إليها فرضيته أم لا .
إن كانت لا تدعم النتائج فرضيته فيتم تجريب فرضيات أخرى حتى يتم التوصل إلى تفسير لها .
6- نشر النتائج نشر ما توصل إليه الباحث من معلومات .
أدوات تستخدم في دراسة علم الأحياء :
1- أدوات التشريح (مشرط ( سكين ) – مقص – سلك – ملقط – دبابيس ــ قطارة .....الخ . )
2- المجاهر ( وظيفتها : وهي مشاهدة الأجسام الصغيرة جدا و التي لا ترى بالعين المجردة . مثل الخلايا و أجزائها و المخلوقات الدقيقة ).
أنواع المجاهر تركيبه استعمالاته قوة تكبيره
1- المجهر التشريحي يحتوي على عدستين عينيتين
( يعطي صورة مجسمة " ثلاثية الأبعاد " ) يستعمل لفحص الحيوانات والنباتات الصغير وأجزائها . 6 – 50 مرة
2- المجهر المركب يتركب من مجموعتين هما :
أولاً : المجموعة الآلية : وتتركب من :
1- الذراع ( يستعمل لحمل المجهر من مكان لآخر ) .
2- القاعدة ( الجزء الذي يرتكز عليه المجهر ) .
3- المنصة " المسرح " ( توضع عليها الشريحة وفي أعلاها ماسكان لتثبيت الشريحة وفي وسطها ثقب يمر من خلالها الضوء .
4- ضوابط البعد البؤري : تتكون من نوعين :
أ ـ الضابط الكبير : يستخدم في تحريك المسرح .
ب ـ الضباط الصغير : يستخدم في تحريك المسرح حركة غير مرئية .
5- ترس حركة المكثف ( للتحكم في المكثف )
6- الحجاب الحدقي " القزحي" ( للتحكم في كمية الضوء المار إلى المكثف ) .
7- مفتاح كهربائي ( لتشغيل المصدر الضوئي).
ثانياً : المجموعة الضوئية : وتتركب من :
1- العدسات العينية ( العدسات التي تواجه العين ) .
2- العدسات الشيئية ( 3 أو 4 عدسات مركبة على قرص دوار تواجه الشيء المراد فحصه ) .
3- المكثف ( أسفل المسرح يقوم بتجميع الأشعة الضوئية وتوجيهها نحو الشريحة ) .
4- مصدر ضوئي ( لمبة كهربائية مثبته في قاعدة المجهر) .
قوة تكبير المجهر المركب =
قوة تكبير العدسة العينية X
قوة تكبير العدسة الشيئية .
ملحوظة :
1- يوجد لبعض المجاهر المركبة كاميرا خاصة .
2- يجب أن تكون العينات رقيقة و شفافة بسمك من 5 - 10 ميكرون .
3- جهاز الميكروتوم : جهاز يقوم بتقطيع العينات السمكية إلى عينات رقيقة جداً توضع بعدها على الشرائح .
يستعمل في فحص الأنسجة والخلايا
يصل إلى 2500 مرة
3- المجهر الرقمي هو مجهر يمكن توصيله بالحاسب الآلي ( عرض الشرائح
على شاشة الحاسب الآلي ) .
مميزاته :
1- إمكانية تحويل الشريحة إلى ملف حاسوبي .
2- تخزين عدد كبير من الشرائح المجهرية .
3- إمكانية طباعة أو تعديل الشريحة .
4- إمكانية اخذ لقطات للشرائح
التي تمر بتغيرات على فترات.
5- إمكانية توصيله بالحاسب أو التلفاز .
تصل إلى
1000 – 1500 مرة
4- المجهر الإلكتروني الفرق بين المجهر الإلكتروني والمجهر المركب :
1- تستعمل الحزم الإلكترونية ( لتوليدها يستخدم جهد كهربائي60 – 100كيلو فولت ) بدلاً من الأشعة الضوئية.
2- المجالات ( العدسات ) بدلاً من العدسات الزجاجية .
ملحوظة : تعتمد قوة التكبير على الجهد الكهربائي ، قوة التحليل للمجهر عالية؛ لأن الطول الموجي للحزمة الإلكترونية قصير ، لذلك لابد أن تكون العينات دقيقة وشفافة بسمك 50 – 90نانومتر. تصل إلى
نصف مليون مرة
ـ يوجد نوعان :
أ ـ المجهر الإلكتروني النفاذ :
( يعطي صورة مسطحة للعينة )
يستعمل لدراسة تفاصيل تركيب الخلية ( الغشاء الخلوي ، الشبكة الإندوبلازمية ، الميتوكندريا )
ب ـ المجهر الإلكتروني الماسح :
( يعطي صورة مجسمة " ثلاثية الأبعاد " ) يستعمل لدراسة التفاصيل السطحية للعينة .
الفرق بين المجهر الضوئي المركب والمجهر الإلكتروني ص ( 27 )
الفصل الثاني : تركيب جسم المخلوق الحي
مميزات المخلوقات الحية :
مميزات المخلوقات الحية تعريف ( أنواع )
1- وجود الأعضاء
( التعضي ) جميع المخلوقات الحية تتكون من وحدات تركيبه تسمى الخلايا .
الخلايا ( تتجمع لتكون) الأنسجة ( تنتظم لتكون ) الأعضاء ( تعمل مع بعض لتكون ) الجهاز
( تشترك هذه الأجهزة لتكون ) جسم المخلوق الحي .
مثال : خلايا عصبية أنسجة عصبية المخ (عضو) الجهاز العصبي الإنسان .
2- التغذية تنقسم الكائنات الحية من حيث التغذية إلى أ ـ ذاتية التغذية : تصنع غذائها بنفسها بواسطة التمثيل ( البناء ) الضوئي .
مثل : النبات الأخضر .
ب ـ غير ذاتية التغذية : تحصل على غذائها بشكل مباشر أو غير مباشر .
مثل : الحيوان .
3- التنفس تحرير الطاقة الكامنة في المواد الغذائية سواء بوجود O2 ( الأكسجين ) أو عدم وجوده .
أشكال الطاقة :
1- طاقة حرارية تدفئ الجسم . 2- طاقة حركية تستعمل في العمليات المختلفة للجسم .
4- الإخراج التخلص من المواد الضارة الناتجة عن عمليتي التنفس والتغذية وسائل ( طرق ) الإخراج :
1- التخلص من CO2 + بخار الماء عن طريق الزفير .
2- التخلص من الماء الزائد + البولة + الأملاح الزائدة عن طريق البول و العرق .
5- الحركة قدرة الكائن على الانتقال من مكان لآخر. وتنقسم إلى أنواع الحركة في الكائنات الحية :
1- الحركة الظاهرية ( الانتقالية ) في أغلب الحيوانات .
2- الحركة الموضعية ( في مكانها ) في النبات مثل الانتحاء ( الانتحاء الضوئي ) .
6- الإحساس قدرة المخلوق الحي على الاستجابة للمؤثرات التي تحدث في الوسط المحيط أنواع المؤثرات ( منبهات ) :
1- مؤثرات خارجية ( حرارة ) 2- مؤثرات داخلية ( ألم داخلي كالمغص ) .
المؤثر( المنبه ): هو أي تغيير في الوسط يسبب استجابة المخلوق الحي أو جزء منه .
7- النمو الزيادة في حجم ووزن المخلوق الحي أنواع النمو في المخلوقات الحية :
1- مخلوقات وحيدة الخلية : الزيادة في الحجم . كالبراميسيوم .
2- مخلوقات عديدة الخلايا : الزيادة في عدد الخلايا + حجمها . مثل الإنسان والحيوان والنبات .
8- التكاثر قدرة المخلوق الحي على إنتاج أفراد جديدة ( لحفظ النوع من الانقراض ) أنواع التكاثر في المخلوقات الحية :
أ ـالتكاثر اللاجنسي:إنتاج أفراد جديدة من فرد واحد دون الحاجة إلى وجود ذكر أو أنثى ـ أنواعه :
1- الانشطار ( كما في البراميسيوم ) .
2- التبرعم ( كما في الهيدرا ) .
3- الخضري ( كما في النباتات ) .
ب ـ التكاثر الجنسي : إنتاج أفراد جديدة بواسطة اتحاد المشيج المذكر بالمشيج المؤنث .
الإخصاب = اتحاد المشيج المذكر + المشيج المؤنث لتكوين اللاقحة .
تنقسم اللاقحة ( الجنين ) لتكون المخلوق الحي .
9- التكيف هو وجود صفات تركيبية ووظيفية وسلوكية في المخلوق الحي تساعده على العيش في بيئته .
علم الأحياء Biology : هو العلم الذي يدرس مختلف مظاهر الحياة في المخلوقات الحية .
س : لماذا ندرس علم الأحياء ؟
أسباب دراسة علم الأحياء شرح
1- التفكر في عظمة الله خلق الله سبحانه قال تعالى ( وفي أنفسكم أفلا تبصرون ) .
2- المعرفة وحب الاستطلاع
3- في مجال الطب والصيدلة ساهم هذا العلم في :
أ ـ مكافحة الأمراض ( مرض الجدري ) . ب ـ دراسة مسببات هذه الأمراض .
ج ـ اكتشاف المضادات الحيوية و التطعيمات . د ـ اكتشاف طرق انتقال الأمراض ( الإيدز) .
4- في المجال الاقتصادي ساهم هذا العلم في :
أ ـ تحقيق الأمن الغذائي . ب ـ تحسن و زيادة الإنتاج .
ج ـ مكافحة الآفات الزراعية . د ـ توفير نباتات مقاومة للأمراض .
5- في المجال البيئي ساهم هذا العلم في :
أ ـ إعطاء الحلول لكثير من المشاكل البيئية .
ب ـ تفسير الظواهر الحيوية ( التصحر وثقب الأوزون ) .
ج ـ حماية المخلوقات من الانقراض .
س : كيف تتعلم علم الأحياء ؟
* يشترك علماء الأحياء في أبحاثهم في خاصيتين هما :
1- اهتمامهم بالطبيعة . 2- طريقة البحث ( الطريقة العلمية ) .
مراحل الطريقة العلمية في البحث :
مراحل ( خطوات ) الطريقة العلمية تعريفها أهم عملياتها
1- الملاحظة تبدأ بالاكتشاف للظواهر الطبيعية المحيطة بالإنسان ومنها إثارة التساؤلات والبحث عن إجابات . ــ للملاحظة الصحيحة :
1- جمع البيانات للملاحظة .
2- إجراء بعض القياسات ( كالطول أو الحجم أو الوقت) .
3- إجراء بعض التجارب لزيادة فهم الظاهرة
( باستخدام الأدوات والأجهزة المناسبة ) .
2- صياغة الفروض
بناءاً على الملاحظات و إيضاح لهذه المشكلة تصاغ الفروض خطوات بناء الفرضية :
1- تنظيم العينات وتحليلها .
2- التصنيف ( لتسهيل دراستها وفهمها ).
3- الاستدلال ( البحث عن الأدلة العلمية التي تدعم الملاحظات والفرضيات ) .
4- 4- التنبؤ ( التوقع العلمي ) بناء على الملاحظات .
( قد تكون التوقعات صحيحة أو تثبت الدراسات عدم صحتها ).
3- اختبار الفرضية أو الفرضيات
إجراء التجارب على الفرضية أو الفرضيات حيث يستطيع من خلالها تحديد سبب أو عامل معين أدى إلى حدوث هذه الملاحظة ( مثل عامل درجة الحرارة ، الأشعة فوق البنفسجية ) .
ــ لأجراء التجارب على الفرضيات نحتاج إلى :
1- تحديد العامل المتغير ( كالأشعة فوق البنفسجية أو درجة الحرارة ) .
2- مقارنة نتائج هذه التجربة بمجموعة أخرى لم يؤثر عليها
تسمى المجموعة الضابطة .
3- جمع البيانات والتحقق من النتائج .
المجموعة الضابطة هي مجموعة لم يؤثر عليها العامل المفترض دراسة
تأثيره على التجربة .
4- تحليل النتائج تنظيم ما تم الحصول عليه من النتائج وتحليلها ( وضع نتائج التجربة السابقة إما في جداول أو على شكل منحيات ) .
5- التوصل إلى النتيجة يقرر الباحث بعد تحليل النتائج هل تدعم ( تؤيد ) نتائج التجريب التي تم توصل إليها فرضيته أم لا .
إن كانت لا تدعم النتائج فرضيته فيتم تجريب فرضيات أخرى حتى يتم التوصل إلى تفسير لها .
6- نشر النتائج نشر ما توصل إليه الباحث من معلومات .
أدوات تستخدم في دراسة علم الأحياء :
1- أدوات التشريح (مشرط ( سكين ) – مقص – سلك – ملقط – دبابيس ــ قطارة .....الخ . )
2- المجاهر ( وظيفتها : وهي مشاهدة الأجسام الصغيرة جدا و التي لا ترى بالعين المجردة . مثل الخلايا و أجزائها و المخلوقات الدقيقة ).
أنواع المجاهر تركيبه استعمالاته قوة تكبيره
1- المجهر التشريحي يحتوي على عدستين عينيتين
( يعطي صورة مجسمة " ثلاثية الأبعاد " ) يستعمل لفحص الحيوانات والنباتات الصغير وأجزائها . 6 – 50 مرة
2- المجهر المركب يتركب من مجموعتين هما :
أولاً : المجموعة الآلية : وتتركب من :
1- الذراع ( يستعمل لحمل المجهر من مكان لآخر ) .
2- القاعدة ( الجزء الذي يرتكز عليه المجهر ) .
3- المنصة " المسرح " ( توضع عليها الشريحة وفي أعلاها ماسكان لتثبيت الشريحة وفي وسطها ثقب يمر من خلالها الضوء .
4- ضوابط البعد البؤري : تتكون من نوعين :
أ ـ الضابط الكبير : يستخدم في تحريك المسرح .
ب ـ الضباط الصغير : يستخدم في تحريك المسرح حركة غير مرئية .
5- ترس حركة المكثف ( للتحكم في المكثف )
6- الحجاب الحدقي " القزحي" ( للتحكم في كمية الضوء المار إلى المكثف ) .
7- مفتاح كهربائي ( لتشغيل المصدر الضوئي).
ثانياً : المجموعة الضوئية : وتتركب من :
1- العدسات العينية ( العدسات التي تواجه العين ) .
2- العدسات الشيئية ( 3 أو 4 عدسات مركبة على قرص دوار تواجه الشيء المراد فحصه ) .
3- المكثف ( أسفل المسرح يقوم بتجميع الأشعة الضوئية وتوجيهها نحو الشريحة ) .
4- مصدر ضوئي ( لمبة كهربائية مثبته في قاعدة المجهر) .
قوة تكبير المجهر المركب =
قوة تكبير العدسة العينية X
قوة تكبير العدسة الشيئية .
ملحوظة :
1- يوجد لبعض المجاهر المركبة كاميرا خاصة .
2- يجب أن تكون العينات رقيقة و شفافة بسمك من 5 - 10 ميكرون .
3- جهاز الميكروتوم : جهاز يقوم بتقطيع العينات السمكية إلى عينات رقيقة جداً توضع بعدها على الشرائح .
يستعمل في فحص الأنسجة والخلايا
يصل إلى 2500 مرة
3- المجهر الرقمي هو مجهر يمكن توصيله بالحاسب الآلي ( عرض الشرائح
على شاشة الحاسب الآلي ) .
مميزاته :
1- إمكانية تحويل الشريحة إلى ملف حاسوبي .
2- تخزين عدد كبير من الشرائح المجهرية .
3- إمكانية طباعة أو تعديل الشريحة .
4- إمكانية اخذ لقطات للشرائح
التي تمر بتغيرات على فترات.
5- إمكانية توصيله بالحاسب أو التلفاز .
تصل إلى
1000 – 1500 مرة
4- المجهر الإلكتروني الفرق بين المجهر الإلكتروني والمجهر المركب :
1- تستعمل الحزم الإلكترونية ( لتوليدها يستخدم جهد كهربائي60 – 100كيلو فولت ) بدلاً من الأشعة الضوئية.
2- المجالات ( العدسات ) بدلاً من العدسات الزجاجية .
ملحوظة : تعتمد قوة التكبير على الجهد الكهربائي ، قوة التحليل للمجهر عالية؛ لأن الطول الموجي للحزمة الإلكترونية قصير ، لذلك لابد أن تكون العينات دقيقة وشفافة بسمك 50 – 90نانومتر. تصل إلى
نصف مليون مرة
ـ يوجد نوعان :
أ ـ المجهر الإلكتروني النفاذ :
( يعطي صورة مسطحة للعينة )
يستعمل لدراسة تفاصيل تركيب الخلية ( الغشاء الخلوي ، الشبكة الإندوبلازمية ، الميتوكندريا )
ب ـ المجهر الإلكتروني الماسح :
( يعطي صورة مجسمة " ثلاثية الأبعاد " ) يستعمل لدراسة التفاصيل السطحية للعينة .
الفرق بين المجهر الضوئي المركب والمجهر الإلكتروني ص ( 27 )
الفصل الثاني : تركيب جسم المخلوق الحي
مميزات المخلوقات الحية :
مميزات المخلوقات الحية تعريف ( أنواع )
1- وجود الأعضاء
( التعضي ) جميع المخلوقات الحية تتكون من وحدات تركيبه تسمى الخلايا .
الخلايا ( تتجمع لتكون) الأنسجة ( تنتظم لتكون ) الأعضاء ( تعمل مع بعض لتكون ) الجهاز
( تشترك هذه الأجهزة لتكون ) جسم المخلوق الحي .
مثال : خلايا عصبية أنسجة عصبية المخ (عضو) الجهاز العصبي الإنسان .
2- التغذية تنقسم الكائنات الحية من حيث التغذية إلى أ ـ ذاتية التغذية : تصنع غذائها بنفسها بواسطة التمثيل ( البناء ) الضوئي .
مثل : النبات الأخضر .
ب ـ غير ذاتية التغذية : تحصل على غذائها بشكل مباشر أو غير مباشر .
مثل : الحيوان .
3- التنفس تحرير الطاقة الكامنة في المواد الغذائية سواء بوجود O2 ( الأكسجين ) أو عدم وجوده .
أشكال الطاقة :
1- طاقة حرارية تدفئ الجسم . 2- طاقة حركية تستعمل في العمليات المختلفة للجسم .
4- الإخراج التخلص من المواد الضارة الناتجة عن عمليتي التنفس والتغذية وسائل ( طرق ) الإخراج :
1- التخلص من CO2 + بخار الماء عن طريق الزفير .
2- التخلص من الماء الزائد + البولة + الأملاح الزائدة عن طريق البول و العرق .
5- الحركة قدرة الكائن على الانتقال من مكان لآخر. وتنقسم إلى أنواع الحركة في الكائنات الحية :
1- الحركة الظاهرية ( الانتقالية ) في أغلب الحيوانات .
2- الحركة الموضعية ( في مكانها ) في النبات مثل الانتحاء ( الانتحاء الضوئي ) .
6- الإحساس قدرة المخلوق الحي على الاستجابة للمؤثرات التي تحدث في الوسط المحيط أنواع المؤثرات ( منبهات ) :
1- مؤثرات خارجية ( حرارة ) 2- مؤثرات داخلية ( ألم داخلي كالمغص ) .
المؤثر( المنبه ): هو أي تغيير في الوسط يسبب استجابة المخلوق الحي أو جزء منه .
7- النمو الزيادة في حجم ووزن المخلوق الحي أنواع النمو في المخلوقات الحية :
1- مخلوقات وحيدة الخلية : الزيادة في الحجم . كالبراميسيوم .
2- مخلوقات عديدة الخلايا : الزيادة في عدد الخلايا + حجمها . مثل الإنسان والحيوان والنبات .
8- التكاثر قدرة المخلوق الحي على إنتاج أفراد جديدة ( لحفظ النوع من الانقراض ) أنواع التكاثر في المخلوقات الحية :
أ ـالتكاثر اللاجنسي:إنتاج أفراد جديدة من فرد واحد دون الحاجة إلى وجود ذكر أو أنثى ـ أنواعه :
1- الانشطار ( كما في البراميسيوم ) .
2- التبرعم ( كما في الهيدرا ) .
3- الخضري ( كما في النباتات ) .
ب ـ التكاثر الجنسي : إنتاج أفراد جديدة بواسطة اتحاد المشيج المذكر بالمشيج المؤنث .
الإخصاب = اتحاد المشيج المذكر + المشيج المؤنث لتكوين اللاقحة .
تنقسم اللاقحة ( الجنين ) لتكون المخلوق الحي .
9- التكيف هو وجود صفات تركيبية ووظيفية وسلوكية في المخلوق الحي تساعده على العيش في بيئته .