عالم الخلايا

الدرس ١

عالم الخلايا

أهمية الخلايا

الخلايا أصغر لبنات الحياة في جميع المخلوقات الحية، وتتكون أجسامها في تريليونات من الخلايا المختلفة التي تقوم بأنشطة حيوية مختلفة، مثل هضم الطعام والحركة والنمو والتكاثر.

تختلف الخلايا باختلاف وظائفها؛ فتساعد بعض الخلايا النباتية مثلًا على نقل الماء والأملاح، كما تساعد خلايا الدم البيضاء - الموجودة في الإنسان ومعظم الحيوانات - على مقاومة الأمراض. وعلى الرغم من هذا الاختلاف فإن الخلايا النباتية، وخلايا الدم البيضاء، وجميع الخلايا الأخرى، تتشابه في جوانب عدة.

نظرية الخلية

اكتشف العالم روبرت هوك الخلايا عام ١٦٦٥م بعد اختراعه للمجهر، وذلك في أثناء فحصه لمقطع رقيق من الفلين، حيث شاهد حجرات صغيرة أطلق عليها اسم خلايا، انظر الشكل ١.

وخلال القرن التاسع عشر الميلادي عرف تجمع العلماء العديد من المخلوقات الحية باستخدام المجهر، وقد أدى إلى تطوير نظرية الخلية، التي تتلخص في ثلاثة أفكار رئيسة، هي:

١- تتكون جميع المخلوقات الحية من خلية أو أكثر.

٢- الخلية هي اللبنة الأساسية للحياة، وتحدث داخلها الأنشطة الحيوية.

٣- تنشأ جميع الخلايا من خلايا مماثلة لها.

المخلوقات وحيدة الخلية

تتكون جميع المخلوقات الحية من خلايا، انظر الشكل ٢، وتعد البكتيريا أصغر المخلوقات الحية، ويتكون جسمها من خلية واحدة فقط.

ماذا قرأت؟

ما عدد الخلايا التي تكون البكتيريا؟

الشكل ١ صمم روبرت هوك هذا المجهر ورسم خلايا الفلين التي شاهدها.

في هذا الدرس

الأهداف

• تناقش نظرية الخلية.
• تحدد بعض أجزاء الخلية النباتية والخلية الحيوانية.
• توضح وظائف أجزاء الخلية المختلفة.

الأهمية

تقوم الخلايا بأنشطة الحياة.

مراجعة المفردات

النظرية: تفسير الأشياء والأحداث بناء على معرفة علمية مصحوبة بالعديد من الملاحظات والتجارب.

المفردات الجديدة

البكتيريا
الغشاء البلازمي
الجدار الخلوي
السيتوبلازم
العضيات
النواة
DNA
الفجوات
الميتوكوندريا
البناء الضوئي
البلاستيدات الخضراء

الصور المستخرجة

اسم الصورة: مجهر_روبرت_هوك_وخلايا_الفلين
النص التابع لها: الشكل ١ صمم روبرت هوك هذا المجهر ورسم خلايا الفلين التي شاهدها.

---

#

المخلوقات عديدة الخلايا

تتكون أجسام المخلوقات الحية الكبيرة من مجموعة من الخلايا تعاون فيما بينها للقيام بالأنشطة الحيوية، لذا فإن معظم المخلوقات الحية من حولك مخلوقات متعددة الخلايا، وعلى سبيل المثال يتكون جسمك من أكثر من ١٠٠ تريليون خلية.

المجهر

بدأ العلماء دراسة الخلايا قبل ٣٠٠ عام. وقد مكّن التطور في صناعة المجاهر من معرفة الاختلافات بين الخلايا، وساعدت بعض المجاهر الحديثة العلماء على دراسة أدق تفاصيل الخلايا.

يسمى المجهر المستخدم في معظم المدارس المجهر الضوئي المركب. ويستخدم لتكبير صور الأجسام الدقيقة. وفي هذا النوع من المجاهر يمر الضوء خلال الجسم المراد رؤيته أولًا، ثم يمر من خلال عدستين أو أكثر. تسمى عدسة المجهر الأقرب إلى عين الرائي العدسة العينية، أما العدسة الأقرب إلى الشيء المراد تكبير صورته فتسمى العدسة الشيئية. وتعتمد قدرة تكبير المجهر المركب على قوة تكبير كل من العدستين: العينية والشيئية. فإذا تضمنت أي من هاتين العدستين إضافة إشارة × متبوعة برقم، والتي تعني قوة تكبيرها، فعندما ترى ×١٠ على العدسة فهذا يعني أنها تكبر الجسم عشر مرات. ولحساب قوة تكبير المجهر المركب نضرب قوة تكبير العدسة العينية في قوة تكبير العدسة الشيئية.

مم تتكون الخلايا؟

تكون الخلية - على الرغم من صغر حجمها - من أجزاء أصغر، لكل منها وظيفة محددة. ويمكن تشبيه الخلية بالمخبز الذي يحتاج إلى العديد من المعدات ليعمل، إضافة إلى الطاقة والمواد الأولية كدقيق القمح والماء والسكر وغيرها. وتدار عمليات المخبز بأكملها من قبل مدير المخبز الذي يضع خطة للعاملين، ولإنتاج منتجات الخبز وبيعها.

الشكل ٢ جميع المخلوقات الحية تتكون من خلايا.

أ- بكتيريا إي كولاي «القولون» مخلوق وحيد الخلية.

ب- تختلف الخلايا النباتية عن الخلايا الحيوانية.

ج- خلايا الإنسان تشبه خلايا بقية المخلوقات الحية كالقطة والسلحفاة.

الصورة المستخرجة

اسم الصورة: المخلوقات_الحية_تتكون_من_خلايا
النص التابع لها: الشكل ٢ جميع المخلوقات الحية تتكون من خلايا.

اسم الصورة: بكتيريا_إي_كولاي_مخلوق_وحيد_الخلية
النص التابع لها: أ- بكتيريا إي كولاي «القولون» مخلوق وحيد الخلية.

اسم الصورة: اختلاف_الخلايا_النباتية_عن_الحيوانية
النص التابع لها: ب- تختلف الخلايا النباتية عن الخلايا الحيوانية.

اسم الصورة: خلايا_الإنسان_تشبه_خلايا_المخلوقات_الحية
النص التابع لها: ج- خلايا الإنسان تشبه خلايا بقية المخلوقات الحية كالقطة والسلحفاة.

---

#

تعمل الخلية بطريقة مشابهة لعمل المخبز. فكما يوجد جدار للمخبز هناك غشاء يحيط بالخلية، تنمو في داخله جميع الأنشطة الحيوية التي تدار بطريقة منظمة. فهناك أجزاء صغيرة تعمل على خزن المواد في الخلية. وأجزاء تستخدم المواد الأولية مثل الأكسجين، والماء، والأملاح المعدنية، ومواد مغذية أخرى، في حين تطلق أجزاء أخرى الطاقة، أو تنتج المواد الضرورية للحياة، وتنتقل بعض المواد من الخلية لتستخدم في أماكن أخرى من جسم المخلوق الحي.

النواة: تنظم معظم أنشطة الخلية.

الغشاء البلازمي: ينظم مرور المواد من الخلية وإليها.

الفجوة: تخزن الغذاء والماء والأملاح المعدنية والفضلات.

السيتوبلازم: مادة شبه هلامية تحتوي على العديد من المواد الكيميائية التي تحتاج إليها الخلية.

الميتوكوندريا: تحول طاقة الغذاء إلى شكل آخر من الطاقة تستطيع الخلية استخدامه.

الكروموسومات: توجد داخل النواة، وتحتوي على الـ DNA الذي يحدد صفات المخلوق الحي.

خارج الخلية

يحيط الغشاء البلازمي المبين في الشكل ٣ بمكونات الخلية ويحميها، ويمتلك الغشاء البلازمي وشكل الغشاء البلازمي حاجزًا مرنًا يفصل بين الخلية والبيئة المحيطة بها، وينظم مرور المواد من الخلية وإليها.

تحاط بعض الخلايا - مثل خلايا النباتات والطحالب والفطريات ومعظم أنواع البكتيريا - بجدار يقع خارج الغشاء البلازمي يسمى الجدار الخلوي، كما في الشكل ٤، ويوفر هذا الجدار الدعم والحماية للخلية.

العلوم عبر المواقع الإلكترونية

المجهر الإلكتروني

ارجع إلى المواقع الإلكترونية الموثوقة عبر شبكة الإنترنت لتعرف أجزاء الخلية التي اكتشفت إلا بعد اختراع المجهر الإلكتروني (EM).

نشاط: اعمل كتيبًا تصف فيه المجهر الإلكتروني وأهم أجزاء الخلية التي اكتشفت باستخدامه.

الشكل ٣ بعض أجزاء الخلية الحيوانية التي تقوم بالعمليات الضرورية للحياة.

الصور المستخرجة

اسم الصورة: أجزاء_الخلية_الحيوانية
النص التابع لها: الشكل ٣ بعض أجزاء الخلية الحيوانية التي تقوم بالعمليات الضرورية للحياة.

داخل الخلية

يملأ الخلية سائل شبه هلامي يسمى السيتوبلازم. يشكل الماء ثلثيه، ويحتوي على العديد من المواد الكيميائية اللازمة للخلية. وتحدث معظم العمليات الحيوية داخل السيتوبلازم وهو بذلك يشبه منطقة العمل في المخبز.

العضيات

تحتوي جميع الخلايا ما عدا خلايا البكتيريا على عضيات كالتي تشاهدها في الشكلين ٣ و٤، وهي أجزاء متخصصة تستطيع التحرك داخل السيتوبلازم، وتقوم بالعمليات الضرورية للحياة. ويمكن تشبيه العضيات بالعاملين في المخبز، فلكل عضية وظيفة معينة تقوم بها. بينما في البكتيريا، تحدث معظم الأنشطة الحيوية في السيتوبلازم.

الربط مع الكيمياء

العنصر المفسرة: يتكون الغشاء البلازمي من طبقة مزدوجة من جزيئات معقدة تسمى الدهون المفسفرة. ابحث عن العناصر المكونة لهذه الجزيئات.

الفجوة: تخزن الغذاء والماء والأملاح المعدنية والفضلات.

البلاستيدات الخضراء: تمتص طاقة ضوئية وتستخدمها في تحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى غذاء.

السيتوبلازم: مادة شبه هلامية تحتوي على العديد من المواد الكيميائية التي تحتاج إليها الخلية.

الميتوكوندريا: تحول طاقة الغذاء إلى شكل آخر من الطاقة تستطيع الخلية استخدامه.

النواة: تنظم معظم أنشطة الخلية.

الكروموسومات: توجد داخل النواة، وتحتوي على الـ DNA الذي يحدد صفات المخلوق الحي.

الجدار الخلوي: يوفر الدعم والحماية للخلية.

الغشاء البلازمي: ينظم مرور المواد من الخلية وإليها.

الشكل ٤ معظم الخلايا النباتية تحتوي على عضيات كالتي توجد في الخلايا الحيوانية، والخلايا النباتية كذلك لها جدار خلوي وبلاستيدات خضراء.

الصور المستخرجة

اسم الصورة: أجزاء_الخلية_النباتية
النص التابع لها: الشكل ٤ معظم الخلايا النباتية تحتوي على عضيات كالتي توجد في الخلايا الحيوانية، والخلايا النباتية كذلك لها جدار خلوي وبلاستيدات خضراء.

---

#

النواة

يضع مدير المخبز الخطط المناسبة، ويراقب سير العمل من أجل ضمان نجاح عمل مخبزه. يشبه عمل المادة الوراثية في الخلية عمل مدير المخبز؛ إذ تنظم معظم عمليات الخلية. توجد المادة الوراثية داخل النواة في جميع خلايا المخلوقات ما عدا البكتيريا. وتتكون محمولة على الكروموسومات على شكل مركب كيميائي يسمى الحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين DNA، والتي تحدد صفات المخلوق الحي، كشكل أوراق النباتات أو لون عيني الإنسان.

ماذا قرأت؟

ما التركيب الكيميائي الذي يحدد صفات المخلوق الحي؟

التخزين

كما يستخدم عمال المخبز الخزائن والثلاجات لخزن المنتجات، وبعض اللفافات في سلال، جاءت خزن الخلية للمواد الغذائية والمواد الضرورية داخل عضيات ضمن السيتوبلازم، تشبه البالون في شكلها، تسمى الفجوات. وتكون في الخلايا النباتية أكبر من الخلايا الحيوانية. وبعض هذه الفجوات يخزن الماء ومواد أخرى للاستفادة منها، بينما يخزن بعضها الآخر الفضلات لحين التخلص منها.

الطاقة والخلية

تستخدم المخابز طاقة الكهرباء أو طاقة الوقود وتحولها إلى طاقة حرارية تستعمل في الأفران لتصنيع الخبز والكعك. أما الخلايا الحية - ما عدا البكتيريا - فتحتوي على عضيات تسمى الميتوكوندريا، تحدث داخلها سلسلة من التفاعلات الكيميائية، تسمى التنفس الخلوي، ينتج عنها تحويل الطاقة المختزنة في الغذاء إلى شكل طاقة جديد يمكن استخدامه داخل الخلية، انظر الشكل ٥. تتحرر الطاقة بواسطة اتحاد الأكسجين بالغذاء، وينتج عن هذه العملية أيضًا ثاني أكسيد الكربون والماء.

تجربة

عمل نموذج لخلية

الخطوات

• اجمع بعض الأدوات والمواد المنزلية، مثل: ورق مقوى، خيط، أزرار، صلصال، أعواد الأذن، وأي مواد أخرى.

• اعمل من المواد التي جمعتها نموذجًا ثلاثي الأبعاد لخلية نباتية أو خلية حيوانية.

• باستخدام طبق من الورق، اعمل مفتاحًا لنموذجك.

التحليل

• ما وظيفة كل جزء من النموذج؟

• ما الجزء الذي تعرف عليه زملاؤك دون الرجوع إلى المفتاح؟

• كيف يمكنك تحسين النموذج الذي صنعته؟

في المنزل

داخل الشكل:
ثاني أكسيد الكربون
ماء
غذاء
أكسجين
طاقة للخلية

الشكل ٥ تحول طاقة الغذاء داخل الميتوكوندريا إلى طاقة يمكن استخدامها داخل الخلية.

استنتج ماذا يحدث للماء وثاني أكسيد الكربون الناتجين من الميتوكوندريا في خلايا الإنسان؟

الصور المستخرجة

اسم الصورة: الميتوكوندريا_وتحول_طاقة_الغذاء
النص التابع لها: الشكل ٥ تحول طاقة الغذاء داخل الميتوكوندريا إلى طاقة يمكن استخدامها داخل الخلية.

---

#

مصانع طبيعية للطاقة الشمسية

تحصل الحيوانات على غذائها من محيطها؛ فالأبقار تأكل الأعشاب في الحقول، وتتغذى الطيور على الديدان. ولكن هل شاهدت يومًا نباتًا يأكل غذاءه؟ كيف تحصل النباتات على غذائها؟

تصنع النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا غذاءها بنفسها بعملية تسمى البناء الضوئي، وهي تحدث داخل عضيات خضراء متخصصة تسمى البلاستيدات الخضراء. تكثر هذه العضيات في خلايا الورقة، وتكسبها اللون الأخضر.

خلال عملية البناء الضوئي، الموضحة في الشكل ٦، تمتص البلاستيدات الخضراء الطاقة الضوئية، وتستخدمها مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء، والماء في صنع الغذاء، وتخزن الطاقة في الغذاء الناتج. وعندما تحتاج الخلية النباتية إلى الطاقة تقوم الميتوكوندريا بإنتاجها بتفكيك الغذاء. وتنتقل الطاقة الضوئية بالتسلسل إلى مخلوقات حية أخرى تتغذى على المخلوقات الحية التي تقوم بعملية البناء الضوئي.

تجربة عملية
البكتيريا
ارجع إلى كراسة التجارب العملية على منصة عين الإثرائية.

داخل الشكل:
ثاني أكسيد الكربون
ضوء الشمس
ماء
أكسجين
غذاء

الشكل ٦ تحدث عملية البناء الضوئي داخل البلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية.

سدر - محمية الإمام تركي بن عبدالله الملكية

الصور المستخرجة

اسم الصورة: البناء_الضوئي_داخل_البلاستيدات_الخضراء
النص التابع لها: الشكل ٦ تحدث عملية البناء الضوئي داخل البلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية.

اسم الصورة: نبات_السدر
النص التابع لها: سدر - محمية الإمام تركي بن عبدالله الملكية.

---

#

مراجعة الدرس ١

الخلاصة

أهمية الخلايا

• الخلايا تراكيب منفصلة تساعد المخلوقات الحية على القيام بأنشطة الحياة.
• تصف نظرية الخلية الأفكار الرئيسية المرتبطة بالخلايا.
• ساعدت المجاهر العلماء على دراسة الخلايا.

مم تتكون الخلايا؟

• الأجزاء المختلفة للخلية تقوم بوظائف مختلفة.

الطاقة والخلية

• تحتاج الخلية إلى الطاقة للقيام بوظائفها، وتنتج هذه الطاقة عن عملية التنفس الخلوي.
• تقوم النباتات والطحالب وبعض أنواع البكتيريا بإنتاج الغذاء بعملية البناء الضوئي.

اختبر نفسك

• اذكر البنود التي تنص عليها نظرية الخلية.

• وضح أهمية النواة للخلية الحية.

• صف كيف تحصل الخلية على الطاقة اللازمة للقيام بأنشطتها؟

• صف أهمية الغشاء البلازمي.

• التفكير الناقد افترض أن معلمك أعطاك شريحة خلية مجهولة. كيف تعرف إذا كانت خلية حيوانية أم نباتية؟

تطبيق المهارات

• قارن بين أجزاء الخلية النباتية والخلية الحيوانية، ووظيفة كل جزء منها.