معلومة

الوحدة 1: الأساس الكيميائي للحياة - علم الأحياء

الوحدة 1: الأساس الكيميائي للحياة - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

الوحدة 1: الأساس الكيميائي للحياة

الزبائن الذين شاهدوا هذه السلعة شاهدوا أيضا

إعادة النظر

"إد ريجيس دائمًا باحث دقيق ، ومفكر مستقل دائمًا. في هذا الكتاب الهدام ، يوضح أن أكبر الأسئلة الكبيرة لا تزال تستحق السؤال - بشكل أكثر إلحاحًا الآن من أي وقت مضى." - ديفيد كوامن

"تحليل شامل وأنيق للأساس المادي للحياة: خليفة حديث لكتاب شرودنغر لعام 1944." - مارفن مينسكي ، أستاذ فنون وعلوم الإعلام في توشيبا ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومؤلف آلة العاطفة

"مكتوبة بوضوح ويمكن الوصول إليها تمامًا لمن ليس لديهم أي خلفية علمية. مقدمة ممتعة وغنية بالمعلومات." -المراجعة الفصلية للبيولوجيا

نبذة عن الكاتب


محتويات

لطالما كان تعريف الحياة تحديًا للعلماء والفلاسفة ، مع طرح العديد من التعريفات المتنوعة. [16] [17] [18] يرجع هذا جزئيًا إلى أن الحياة عملية وليست مادة. [19] [20] [21] هذا معقد بسبب نقص المعرفة بخصائص الكائنات الحية ، إن وجدت ، التي ربما تكون قد تطورت خارج الأرض. [22] [23] كما تم طرح التعريفات الفلسفية للحياة ، مع وجود صعوبات مماثلة في كيفية التمييز بين الكائنات الحية وغير الحية. [24] تم أيضًا وصف ومناقشة التعريفات القانونية للحياة ، على الرغم من أنها تركز بشكل عام على قرار إعلان وفاة الإنسان ، والتداعيات القانونية لهذا القرار. [25] تم تجميع ما يصل إلى 123 تعريفًا للحياة. [26] يبدو أن هناك تعريفًا واحدًا تفضله وكالة ناسا: "نظام كيميائي قائم بذاته وقادر على التطور الدارويني." [27] [28] [29] [30] ببساطة ، الحياة هي "مادة يمكن أن تتكاثر وتتطور حسب ما يمليه البقاء". [31] [32] [33]

مادة الاحياء

نظرًا لعدم وجود تعريف واضح للحياة ، فإن معظم التعريفات الحالية في علم الأحياء وصفية. تعتبر الحياة سمة من سمات الشيء الذي يحافظ على وجوده أو يعززه أو يعزز وجوده في بيئة معينة. تُظهر هذه الخاصية كل أو معظم السمات التالية: [18] [34] [35] [36] [37] [38] [39]

  1. التوازن: تنظيم البيئة الداخلية للحفاظ على حالة ثابتة مثل التعرق لخفض درجة الحرارة
  2. منظمة: كونها مكونة هيكليا من خلية واحدة أو أكثر - الوحدات الأساسية للحياة
  3. الأيض: تحويل الطاقة عن طريق تحويل المواد الكيميائية والطاقة إلى مكونات خلوية (الابتنائية) وتحلل المواد العضوية (تقويض). تتطلب الكائنات الحية الطاقة للحفاظ على التنظيم الداخلي (الاستتباب) ولإنتاج الظواهر الأخرى المرتبطة بالحياة.
  4. نمو: الحفاظ على معدل أعلى من الابتنائية من تقويض. يزداد حجم الكائن الحي المتنامي في جميع أجزائه ، بدلاً من مجرد تراكم المادة.
  5. التكيف: القدرة على التغيير بمرور الوقت استجابةً للبيئة. تعد هذه القدرة أساسية لعملية التطور ويتم تحديدها من خلال وراثة الكائن الحي ونظامه الغذائي والعوامل الخارجية.
  6. الاستجابة للمنبهات: يمكن أن تتخذ الاستجابة أشكالًا عديدة ، من تقلص كائن حي وحيد الخلية إلى مواد كيميائية خارجية ، إلى تفاعلات معقدة تشمل جميع حواس الكائنات متعددة الخلايا. غالبًا ما يتم التعبير عن الاستجابة بالحركة على سبيل المثال ، أوراق نبات تتجه نحو الشمس (اتجاه ضوئي) ، والانجذاب الكيميائي.
  7. التكاثر: القدرة على إنتاج كائنات فردية جديدة ، إما لاجنسيًا من كائن أب وحيد أو جنسيًا من كائنين أصليين.

هذه العمليات المعقدة ، التي تسمى الوظائف الفسيولوجية ، لها قواعد فيزيائية وكيميائية أساسية ، بالإضافة إلى آليات إرسال الإشارات والتحكم الضرورية للحفاظ على الحياة.

التعريفات البديلة

من منظور فيزيائي ، الكائنات الحية عبارة عن أنظمة ديناميكية حرارية ذات بنية جزيئية منظمة يمكنها إعادة إنتاج نفسها والتطور وفقًا لما يقتضيه البقاء على قيد الحياة. [40] [41] من الناحية الديناميكية الحرارية ، تم وصف الحياة على أنها نظام مفتوح يستخدم التدرجات في محيطه لإنشاء نسخ غير كاملة من نفسه. [42] طريقة أخرى لوضع هذا هو تعريف الحياة على أنها "نظام كيميائي قائم بذاته وقادر على الخضوع للتطور الدارويني" ، وهو تعريف اعتمدته لجنة ناسا في محاولة لتعريف الحياة لأغراض علم الأحياء الخارجية ، بناءً على اقتراح كارل ساجان. [43] [44] [45] تتمثل إحدى نقاط القوة الرئيسية لهذا التعريف في أنه يميز الحياة بالعملية التطورية بدلاً من تركيبها الكيميائي. [46]

يتبنى آخرون وجهة نظر منهجية لا تعتمد بالضرورة على الكيمياء الجزيئية. أحد التعريفات النظامية للحياة هو أن الكائنات الحية ذاتية التنظيم وذاتية التكوين (ذاتية الإنتاج). تشمل الاختلافات في هذا التعريف تعريف ستيوارت كوفمان كعامل مستقل أو نظام متعدد العوامل قادر على إعادة إنتاج نفسه أو إنتاج نفسه ، وإكمال دورة عمل ديناميكية حرارية واحدة على الأقل. [47] تم توسيع هذا التعريف من خلال ظهور وظائف جديدة بمرور الوقت. [48]

الفيروسات

ما إذا كان ينبغي اعتبار الفيروسات حية أم لا أمرًا مثيرًا للجدل. غالبًا ما يُنظر إليهم على أنهم مجرد نسخ مكررة لترميز الجينات بدلاً من أشكال الحياة. [49] وُصفت بأنها "كائنات على حافة الحياة" [50] لأنها تمتلك الجينات ، وتتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي ، [51] [52] وتتكاثر عن طريق إنشاء نسخ متعددة من نفسها من خلال التجميع الذاتي. ومع ذلك ، لا يتم التمثيل الغذائي للفيروسات وتتطلب خلية مضيفة لإنتاج منتجات جديدة. التجميع الذاتي للفيروس داخل الخلايا المضيفة له آثار على دراسة أصل الحياة ، لأنه قد يدعم الفرضية القائلة بأن الحياة يمكن أن تكون قد بدأت كجزيئات عضوية ذاتية التجميع. [53] [54] [55]

الفيزياء الحيوية

لتعكس الحد الأدنى من الظواهر المطلوبة ، تم اقتراح تعريفات بيولوجية أخرى للحياة ، [56] والعديد منها يعتمد على أنظمة كيميائية. علق علماء الفيزياء الحيوية بأن الكائنات الحية تعمل على الانتروبيا السلبية. [57] [58] وبعبارة أخرى ، يمكن النظر إلى العمليات الحية على أنها تأخير في الانتشار أو التشتت التلقائي للطاقة الداخلية للجزيئات البيولوجية نحو المزيد من الدول المجهرية المحتملة. [16] بمزيد من التفصيل ، وفقًا لعلماء الفيزياء مثل جون برنال وإروين شرودنجر ويوجين وينر وجون أفيري ، تعتبر الحياة عضوًا في فئة الظواهر المفتوحة أو النظم المستمرة القادرة على تقليل إنتروبياها الداخلية على حساب المواد أو الطاقة الحرة المأخوذة من البيئة ثم يتم رفضها لاحقًا في شكل متحلل. [59] [60] ظهور وزيادة شعبية المحاكاة الحيوية أو التقليد الحيوي (تصميم وإنتاج المواد والهياكل والأنظمة المصممة على الكيانات والعمليات البيولوجية) من المرجح أن يعيد تعريف الحدود بين الحياة الطبيعية والاصطناعية. [61]

نظريات النظم الحية

الأنظمة الحية هي كائنات حية مفتوحة ذاتية التنظيم تتفاعل مع بيئتها. يتم الحفاظ على هذه الأنظمة من خلال تدفق المعلومات والطاقة والمادة.

عرّف بوديسا وكوبيشكين وشميدت الحياة الخلوية كوحدة تنظيمية ترتكز على أربع ركائز / ركائز أساسية: (1) الطاقة ، (2) التمثيل الغذائي ، (3) المعلومات و (4) الشكل. هذا النظام قادر على تنظيم ومراقبة التمثيل الغذائي وإمدادات الطاقة ويحتوي على نظام فرعي واحد على الأقل يعمل كحامل للمعلومات (المعلومات الجينية). الخلايا كوحدات ذاتية الاستدامة هي أجزاء من مجموعات سكانية مختلفة تشارك في العملية المفتوحة أحادية الاتجاه والتي لا رجعة فيها والمعروفة باسم التطور. [62]

اقترح بعض العلماء في العقود القليلة الماضية أن نظرية الأنظمة الحية العامة مطلوبة لشرح طبيعة الحياة. [63] ستنشأ مثل هذه النظرية العامة من العلوم البيئية والبيولوجية وتحاول رسم خريطة للمبادئ العامة لكيفية عمل جميع الأنظمة الحية. بدلاً من فحص الظواهر من خلال محاولة تقسيم الأشياء إلى مكونات ، تستكشف نظرية الأنظمة الحية العامة الظواهر من حيث الأنماط الديناميكية لعلاقات الكائنات الحية مع بيئتها. [64]

فرضية جايا

فكرة أن الأرض على قيد الحياة موجودة في الفلسفة والدين ، ولكن أول مناقشة علمية لها كانت من قبل العالم الاسكتلندي جيمس هوتون. في عام 1785 ، صرح أن الأرض كانت كائنًا خارقًا وأن دراستها المناسبة يجب أن تكون علم وظائف الأعضاء. يعتبر هوتون والد الجيولوجيا ، لكن فكرته عن الأرض الحية تم نسيانها في الاختزالية الشديدة في القرن التاسع عشر. [65]: 10 تشير فرضية غايا ، التي اقترحها العالم جيمس لوفلوك في الستينيات ، [66] [67] إلى أن الحياة على الأرض تعمل ككائن واحد يحدد ويحافظ على الظروف البيئية اللازمة لبقائه. [65] كانت هذه الفرضية بمثابة أحد أسس علم نظام الأرض الحديث.

عدم الانكسار

كرس روبرت روزين جزءًا كبيرًا من حياته المهنية ، من عام 1958 [68] فصاعدًا ، لتطوير نظرية شاملة للحياة كنظام معقد منظم ذاتيًا ، "مغلق للسببية الفعالة" [69] عرّف مكون النظام بأنه "وحدة من التنظيم جزء له وظيفة ، أي علاقة محددة بين الجزء والكل ". حدد "عدم تجزئة المكونات في الكائن الحي" على أنها الاختلاف الأساسي بين الأنظمة الحية و "الآلات البيولوجية". لخص آرائه في كتابه الحياة نفسها. [70] يمكن العثور على أفكار مماثلة في الكتاب الأنظمة الحية [71] بواسطة جيمس جرير ميلر.

الحياة كممتلكات للنظم البيئية

تتعامل رؤية الأنظمة للحياة مع التدفقات البيئية والتدفقات البيولوجية معًا على أنها "تأثير متبادل" ، [72] ويمكن القول إن العلاقة المتبادلة مع البيئة مهمة لفهم الحياة كما هي لفهم النظم البيئية. كما يشرح هارولد جيه موروويتز (1992) ، الحياة هي خاصية لنظام بيئي وليس كائنًا أو نوعًا واحدًا. [73] يجادل بأن التعريف البيئي للحياة أفضل من التعريف الكيميائي الحيوي أو الفيزيائي. يسلط روبرت أولانوفيتش (2009) الضوء على التبادلية باعتبارها المفتاح لفهم السلوك النظامي المولِّد للنظام للحياة والنظم البيئية. [74]

بيولوجيا الأنظمة المعقدة

بيولوجيا الأنظمة المعقدة (CSB) هي مجال علمي يدرس ظهور التعقيد في الكائنات الحية الوظيفية من وجهة نظر نظرية الأنظمة الديناميكية. [75] وغالبًا ما يُطلق على الأخير أيضًا اسم بيولوجيا الأنظمة ويهدف إلى فهم الجوانب الأساسية للحياة. يهتم نهج وثيق الصلة بـ CSB وبيولوجيا الأنظمة يسمى علم الأحياء العلائقي بشكل أساسي بفهم عمليات الحياة من حيث العلاقات الأكثر أهمية ، وفئات هذه العلاقات بين المكونات الوظيفية الأساسية للكائنات الحية متعددة الخلايا ، وقد تم تعريف هذا على أنه "قاطع" علم الأحياء "، أو تمثيل نموذجي للكائنات كنظرية فئة للعلاقات البيولوجية ، بالإضافة إلى طوبولوجيا جبرية للتنظيم الوظيفي للكائنات الحية من حيث شبكاتها الديناميكية والمعقدة من العمليات الأيضية والجينية والتخلقية ومسارات الإشارات. [76] [77] تركز المناهج البديلة ولكنها وثيقة الصلة على الترابط بين القيود ، حيث يمكن أن تكون القيود إما جزيئية ، مثل الإنزيمات ، أو مجهرية ، مثل هندسة العظام أو نظام الأوعية الدموية. [78]

ديناميكية داروينية

لقد قيل أيضًا أن تطور النظام في الأنظمة الحية وأنظمة فيزيائية معينة تخضع لمبدأ أساسي مشترك يسمى الديناميكية الداروينية. [79] [80] تمت صياغة الديناميكية الداروينية من خلال النظر أولاً في كيفية إنشاء الترتيب العياني في نظام غير بيولوجي بسيط بعيدًا عن التوازن الديناميكي الحراري ، ثم توسيع النظر إلى جزيئات RNA القصيرة والمتكررة. تم التوصل إلى أن عملية إنشاء الأوامر الأساسية متشابهة بشكل أساسي لكلا النوعين من الأنظمة. [79]

نظرية المشغل

يقترح تعريف منهجي آخر يسمى نظرية المشغل أن "الحياة هي مصطلح عام لوجود الإغلاق النموذجي الموجود في الكائنات الحية ، فإن الإغلاق النموذجي هو غشاء ومجموعة تحفيز ذاتي في الخلية" [81] وأن الكائن الحي هو أي نظام به مؤسسة تتوافق مع نوع المشغل الذي يكون على الأقل معقدًا مثل الخلية. [82] [83] [84] [85] يمكن أيضًا تصميم الحياة على أنها شبكة من ردود الفعل السلبية السفلية للآليات التنظيمية التابعة لردود فعل إيجابية متفوقة تتكون من إمكانات التوسع والتكاثر. [86]

المادية

كانت بعض النظريات المبكرة للحياة مادية ، معتبرة أن كل ما هو موجود هو المادة ، وأن الحياة مجرد شكل معقد أو ترتيب للمادة. جادل إمبيدوكليس (430 قبل الميلاد) بأن كل شيء في الكون يتكون من مزيج من أربعة "عناصر" أبدية أو "جذور الكل": الأرض والماء والهواء والنار. يتم تفسير كل التغيير من خلال ترتيب وإعادة ترتيب هذه العناصر الأربعة. تحدث الأشكال المختلفة للحياة عن طريق مزيج مناسب من العناصر. [87]

اعتقد ديموقريطس (460 قبل الميلاد) أن السمة الأساسية للحياة هي امتلاك الروح (روح). مثل غيره من الكتاب القدامى ، كان يحاول شرح ما يجعل شيئًا ما معيشة شيء. كان تفسيره هو أن الذرات النارية تصنع الروح بنفس الطريقة تمامًا التي تفسر بها الذرات والفراغ أي شيء آخر. يشرح بالتفصيل النار بسبب العلاقة الظاهرة بين الحياة والحرارة ، ولأن النار تتحرك. [88]

عالم أفلاطون للأشكال الأبدية وغير المتغيرة ، الممثل بشكل غير كامل في المادة بواسطة حرفي إلهي ، يتناقض بشكل حاد مع ميكانيكي مختلف Weltanschauungen ، والتي كانت الذرية ، بحلول القرن الرابع على الأقل ، الأبرز. استمر هذا النقاش في جميع أنحاء العالم القديم. حصلت الآلية الذرية على رصاصة في الذراع من أبيقور. بينما تبنى الرواقيون الغائية الإلهية. يبدو الاختيار بسيطًا: إما إظهار كيف يمكن لعالم منظم ومنتظم أن ينشأ من عمليات غير موجهة ، أو يضخ الذكاء في النظام. [89]

تم إحياء المادية الميكانيكية التي نشأت في اليونان القديمة ومراجعتها من قبل الفيلسوف الفرنسي رينيه ديكارت (1596-1650) ، الذي رأى أن الحيوانات والبشر عبارة عن مجموعات من الأجزاء التي تعمل معًا كآلة. تم تطوير هذه الفكرة بشكل أكبر بواسطة Julien Offray de La Mettrie (1709-1750) في كتابه آلة لوم. [90]

في القرن التاسع عشر ، شجع التقدم في نظرية الخلية في علم الأحياء على هذا الرأي. النظرية التطورية لتشارلز داروين (1859) هي تفسير آلي لأصل الأنواع عن طريق الانتقاء الطبيعي. [91]

في بداية القرن العشرين ، روج ستيفان ليدوك (1853-1939) لفكرة أن العمليات البيولوجية يمكن فهمها من حيث الفيزياء والكيمياء ، وأن نموها يشبه نمو البلورات غير العضوية المغمورة في محاليل سيليكات الصوديوم. أفكاره الواردة في كتابه لا biologie synthétique [92] تم فصله على نطاق واسع خلال حياته ، ولكنه أدى إلى تجدد الاهتمام بعمل راسل وبارج وزملائه. [93]

Hylomorphism

Hylomorphism هي نظرية عبر عنها لأول مرة الفيلسوف اليوناني أرسطو (322 قبل الميلاد). كان تطبيق hylomorphism في علم الأحياء مهمًا لأرسطو ، وقد تمت تغطية علم الأحياء على نطاق واسع في كتاباته الموجودة. من وجهة النظر هذه ، كل شيء في الكون المادي له مادة وشكل ، وشكل الكائن الحي هو روحه (اليونانية روح، لاتيني الأنيما). هناك ثلاثة أنواع من الأرواح: الروح الخضرية من النباتات ، مما يجعلها تنمو وتتحلل وتغذي نفسها ، ولكنها لا تسبب الحركة والإحساس روح الحيوان، مما يجعل الحيوانات تتحرك وتشعر و الروح العقلانية، وهو مصدر الوعي والتفكير الذي (يعتقد أرسطو) موجود فقط في الإنسان. [94] كل روح عليا لها كل صفات الطبقات الدنيا. اعتقد أرسطو أنه في حين أن المادة يمكن أن توجد بدون شكل ، فإن الشكل لا يمكن أن يوجد بدون المادة ، وبالتالي لا يمكن للروح أن توجد بدون الجسد. [95]

يتوافق هذا الحساب مع التفسيرات الغائية للحياة ، والتي تفسر الظواهر من حيث الهدف أو الهدف. وهكذا ، فإن بياض معطف الدب القطبي يفسر من خلال الغرض من التمويه. يتعارض اتجاه السببية (من المستقبل إلى الماضي) مع الدليل العلمي للانتقاء الطبيعي ، والذي يفسر النتيجة من حيث سبب سابق. لا يتم شرح السمات البيولوجية من خلال النظر إلى النتائج المثلى في المستقبل ، ولكن من خلال النظر في التاريخ التطوري السابق للأنواع ، مما أدى إلى الانتقاء الطبيعي للسمات المعنية. [96]

جيل عفوي

كان التولد التلقائي هو الاعتقاد بأن الكائنات الحية يمكن أن تتشكل دون أن تنحدر من كائنات حية مماثلة. عادة ، كانت الفكرة هي أن أشكالًا معينة مثل البراغيث يمكن أن تنشأ من مادة غير حية مثل الغبار أو الجيل الموسمي المفترض من الفئران والحشرات من الطين أو القمامة. [97]

اقترح أرسطو نظرية التوليد التلقائي ، [98] الذي جمع ووسع أعمال الفلاسفة الطبيعيين السابقين والتفسيرات القديمة المختلفة لظهور الكائنات الحية التي سيطرت عليها لمدة ألفي عام. تم تبديده بشكل حاسم من خلال تجارب لويس باستير في عام 1859 ، الذي توسع في تحقيقات أسلافه مثل فرانشيسكو ريدي. [99] [100] لم يعد عدم دعم الأفكار التقليدية للولادة التلقائية أمرًا مثيرًا للجدل بين علماء الأحياء. [101] [102] [103]

الحيوية

الحيوية هي الاعتقاد بأن مبدأ الحياة غير مادي. نشأ هذا مع جورج إرنست ستال (القرن السابع عشر) ، وظل يتمتع بشعبية حتى منتصف القرن التاسع عشر. وقد ناشدت فلاسفة مثل هنري بيرجسون وفريدريك نيتشه وويلهلم ديلثي ، [104] علماء التشريح مثل كزافييه بيشات والكيميائيين مثل جوستوس فون ليبيج. [105] تضمنت الحيوية فكرة وجود اختلاف جوهري بين المواد العضوية وغير العضوية ، والاعتقاد بأن المواد العضوية لا يمكن اشتقاقها إلا من الكائنات الحية. تم دحض ذلك في عام 1828 ، عندما أعد فريدريش فولر اليوريا من مواد غير عضوية. [106] يعتبر توليف Wöhler نقطة البداية للكيمياء العضوية الحديثة. إنه ذو أهمية تاريخية لأنه لأول مرة تم إنتاج مركب عضوي في تفاعلات غير عضوية. [105]

خلال خمسينيات القرن التاسع عشر ، أظهر هيرمان فون هيلمهولتز ، الذي توقعه يوليوس روبرت فون ماير ، أنه لا توجد طاقة مفقودة في حركة العضلات ، مما يشير إلى عدم وجود "قوى حيوية" ضرورية لتحريك العضلات. [107] أدت هذه النتائج إلى التخلي عن الاهتمام العلمي بالنظريات الحيوية ، خاصة بعد إثبات بوكنر أن التخمر الكحولي يمكن أن يحدث في مستخلصات الخميرة الخالية من الخلايا.[108] ومع ذلك ، لا يزال الاعتقاد موجودًا في النظريات العلمية الزائفة مثل المعالجة المثلية ، التي تفسر الأمراض والمرض على أنها ناتجة عن اضطرابات في القوة الحيوية الافتراضية أو قوة الحياة. [109]

يبلغ عمر الأرض حوالي 4.54 مليار سنة. [110] [111] [112] تشير الأدلة إلى أن الحياة على الأرض كانت موجودة منذ 3.5 مليار سنة على الأقل ، [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] ] مع أقدم الآثار المادية للحياة التي يعود تاريخها إلى 3.7 مليار سنة [122] [123] [124] ومع ذلك ، فإن بعض النظريات ، مثل نظرية القصف الثقيل المتأخر ، تشير إلى أن الحياة على الأرض ربما بدأت في وقت مبكر ، في وقت مبكر من 4.1 قبل 4.4 مليار سنة ، [113] [114] [115] [116] [117] وربما تكون الكيمياء المؤدية إلى الحياة قد بدأت بعد وقت قصير من الانفجار العظيم ، قبل 13.8 مليار سنة ، خلال حقبة كان فيها الكون 10 فقط - 17 مليون سنة. [125] [126] [127]

أكثر من 99٪ من جميع أنواع أشكال الحياة ، والتي تصل إلى أكثر من خمسة مليارات نوع ، [128] التي عاشت على الأرض تشير التقديرات إلى أنها انقرضت. [129] [130]

على الرغم من أن عدد أنواع أشكال الحياة المصنفة على الأرض يتراوح بين 1.2 مليون و 2 مليون ، [131] [132] فإن العدد الإجمالي للأنواع في الكوكب غير مؤكد. تتراوح التقديرات من 8 ملايين إلى 100 مليون ، [131] [132] مع نطاق أضيق يتراوح بين 10 و 14 مليونًا ، [131] لكنها قد تصل إلى 1 تريليون (مع واحد فقط من الألف من واحد بالمائة من الأنواع موصوف) وفقًا لدراسات أُجريت في مايو 2016. [133] [134] يقدر العدد الإجمالي لأزواج قواعد الحمض النووي ذات الصلة على الأرض بـ 5.0 × 10 37 ويزن 50 مليار طن. [135] وبالمقارنة ، قُدرت الكتلة الإجمالية للغلاف الحيوي بما يصل إلى 4 تريليون طن من الكربون (تريليون طن من الكربون). [١٣٦] في يوليو 2016 ، أفاد العلماء بتحديد مجموعة من 355 جينًا من آخر سلف مشترك عالمي (LUCA) لجميع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض. [137]

تشترك جميع أشكال الحياة المعروفة في الآليات الجزيئية الأساسية ، مما يعكس أصلها المشترك بناءً على هذه الملاحظات ، وتحاول الفرضيات حول أصل الحياة إيجاد آلية تشرح تكوين سلف مشترك عالمي ، من الجزيئات العضوية البسيطة عبر الحياة ما قبل الخلوية إلى الخلايا الأولية و الأيض. تم تقسيم النماذج إلى فئتي "الجينات أولاً" و "التمثيل الغذائي أولاً" ، لكن الاتجاه الأخير هو ظهور نماذج هجينة تجمع بين الفئتين. [138]

لا يوجد إجماع علمي حالي حول كيفية نشأة الحياة. ومع ذلك ، فإن معظم النماذج العلمية المقبولة مبنية على تجربة Miller-Urey وأعمال Sidney Fox ، والتي تظهر أن الظروف على الأرض البدائية تفضل التفاعلات الكيميائية التي تصنع الأحماض الأمينية والمركبات العضوية الأخرى من السلائف غير العضوية ، [139] وتتشكل الفوسفوليبيد تلقائيًا طبقات الدهون الثنائية ، وهي البنية الأساسية لغشاء الخلية.

تقوم الكائنات الحية بتصنيع البروتينات ، وهي عبارة عن بوليمرات من الأحماض الأمينية باستخدام تعليمات مشفرة بواسطة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA). يستلزم تخليق البروتين بوليمرات حمض نووي وسيط (RNA). أحد الاحتمالات لكيفية بدء الحياة هو أن الجينات نشأت أولاً ، تليها البروتينات [140] ، البديل هو أن البروتينات تأتي أولاً ثم الجينات. [141]

ومع ذلك ، نظرًا لأن كلا من الجينات والبروتينات مطلوبان لإنتاج الآخر ، فإن مشكلة التفكير في أيهما يأتي أولاً تشبه مشكلة الدجاجة أو البيضة. تبنى معظم العلماء الفرضية القائلة بأنه بسبب ذلك ، من غير المحتمل أن تكون الجينات والبروتينات قد نشأت بشكل مستقل. [142]

لذلك ، هناك احتمال ، اقترحه فرانسيس كريك لأول مرة ، [143] وهو أن الحياة الأولى كانت مبنية على الحمض النووي الريبي ، [142] الذي يمتلك خصائص تشبه الحمض النووي لتخزين المعلومات والخصائص التحفيزية لبعض البروتينات. وهذا ما يسمى بفرضية عالم الحمض النووي الريبي (RNA) ، وهي مدعومة بالملاحظة التي مفادها أن العديد من المكونات الأكثر أهمية للخلايا (تلك التي تتطور بشكل أبطأ) تتكون في الغالب أو بالكامل من الحمض النووي الريبي. أيضًا ، العديد من العوامل المساعدة الحاسمة (ATP ، Acetyl-CoA ، NADH ، إلخ) هي إما نيوكليوتيدات أو مواد مرتبطة بها بوضوح. لم تكن الخصائص التحفيزية للـ RNA قد تم توضيحها بعد عند اقتراح الفرضية لأول مرة ، [144] ولكن تم تأكيدها من قبل توماس تشيك في عام 1986. [145]

تتمثل إحدى مشكلات فرضية عالم الحمض النووي الريبي في أن تخليق الحمض النووي الريبي من سلائف غير عضوية بسيطة أكثر صعوبة من الجزيئات العضوية الأخرى. أحد أسباب ذلك هو أن سلائف الحمض النووي الريبي مستقرة جدًا وتتفاعل مع بعضها البعض ببطء شديد في ظل الظروف المحيطة ، كما تم اقتراح أن الكائنات الحية تتكون من جزيئات أخرى قبل الحمض النووي الريبي. [146] ومع ذلك ، فإن التوليف الناجح لبعض جزيئات الحمض النووي الريبي في ظل الظروف التي كانت موجودة قبل الحياة على الأرض قد تم تحقيقه عن طريق إضافة سلائف بديلة بترتيب محدد مع وجود سلائف الفوسفات خلال التفاعل. [147] تجعل هذه الدراسة فرضية عالم الحمض النووي الريبي أكثر منطقية. [148]

أظهرت النتائج الجيولوجية في عام 2013 أن أنواع الفسفور التفاعلي (مثل الفوسفيت) كانت بكثرة في المحيط قبل 3.5 Ga ، وأن Schreibersite يتفاعل بسهولة مع الجلسرين المائي لتوليد الفوسفات والجلسرين 3-فوسفات. [149] يُفترض أن النيازك المحتوية على شريبيرسيت من القصف الثقيل المتأخر يمكن أن توفر الفسفور المختزل مبكرًا ، والذي يمكن أن يتفاعل مع الجزيئات العضوية البريبايوتيك لتكوين جزيئات حيوية فسفرة ، مثل الحمض النووي الريبي. [149]

في عام 2009 ، أظهرت التجارب التطور الدارويني لنظام مكون من عنصرين من إنزيمات الحمض النووي الريبي (الريبوزيمات) في المختبر. [150] تم تنفيذ العمل في مختبر جيرالد جويس ، الذي ذكر "هذا هو المثال الأول ، خارج علم الأحياء ، للتكيف التطوري في نظام وراثي جزيئي." [151]

قد تكون مركبات البريبايوتيك قد نشأت خارج كوكب الأرض. تشير نتائج وكالة ناسا في عام 2011 ، استنادًا إلى الدراسات التي أجريت على النيازك الموجودة على الأرض ، إلى أن مكونات الحمض النووي والحمض النووي الريبي (الأدينين والجوانين والجزيئات العضوية ذات الصلة) قد تتشكل في الفضاء الخارجي. [152] [153] [154] [155]

في مارس 2015 ، أفاد علماء ناسا أنه لأول مرة ، تم تكوين مركبات عضوية معقدة من الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، بما في ذلك اليوراسيل والسيتوزين والثايمين في المختبر في ظل ظروف الفضاء الخارجي ، باستخدام مواد كيميائية ابتدائية ، مثل البيريميدين. في النيازك. وفقًا للعلماء ، ربما تكون البيريميدين ، مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) ، المادة الكيميائية الأكثر ثراءً بالكربون الموجودة في الكون ، قد تكونت في عمالقة حمراء أو في سحب الغبار والغاز بين النجوم. [156]

وفقًا لفرضية البانسبيرميا ، قد توجد الحياة المجهرية - الموزعة بواسطة النيازك والكويكبات وغيرها من أجسام النظام الشمسي الصغيرة - في جميع أنحاء الكون. [157] [158]

تنوع الحياة على الأرض هو نتيجة التفاعل الديناميكي بين الفرصة الجينية ، والقدرة الأيضية ، والتحديات البيئية ، [159] والتعايش. [160] [161] [162] طوال فترة وجودها ، سيطرت الكائنات الحية الدقيقة على بيئة الأرض الصالحة للسكن وتعرضت لعملية التمثيل الغذائي والتطور. نتيجة لهذه الأنشطة الميكروبية ، تغيرت البيئة الفيزيائية والكيميائية على الأرض على نطاق زمني جيولوجي ، مما أثر على مسار تطور الحياة اللاحقة. [159] على سبيل المثال ، تسبب إطلاق الأكسجين الجزيئي بواسطة البكتيريا الزرقاء كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي في إحداث تغيرات عالمية في بيئة الأرض. نظرًا لأن الأكسجين كان سامًا لمعظم أشكال الحياة على الأرض في ذلك الوقت ، فقد شكل ذلك تحديات تطورية جديدة ، وأدى في النهاية إلى تكوين الأنواع النباتية والحيوانية الرئيسية على الأرض. هذا التفاعل بين الكائنات الحية وبيئتها هو سمة متأصلة في الأنظمة الحية. [159]

المحيط الحيوي

المحيط الحيوي هو المجموع العالمي لجميع النظم البيئية. يمكن أيضًا وصفها بأنها منطقة الحياة على الأرض ، وهي نظام مغلق (بصرف النظر عن الإشعاع الشمسي والكوني والحرارة من باطن الأرض) ، وهي ذاتية التنظيم إلى حد كبير. [163] من خلال التعريف الفيزيولوجي الحيوي الأكثر عمومية ، فإن المحيط الحيوي هو النظام الإيكولوجي العالمي الذي يدمج جميع الكائنات الحية وعلاقاتها ، بما في ذلك تفاعلها مع عناصر الغلاف الصخري والغلاف الأرضي والغلاف المائي والغلاف الجوي.

تعيش أشكال الحياة في كل جزء من المحيط الحيوي للأرض ، بما في ذلك التربة والينابيع الحارة وداخل الصخور التي لا تقل عن 19 كم (12 ميل) تحت الأرض ، وأعمق أجزاء من المحيط ، وما لا يقل عن 64 كم (40 ميل) في الغلاف الجوي. . [164] [165] [166] في ظل ظروف اختبار معينة ، لوحظ أن أشكال الحياة تزدهر في شبه انعدام الوزن في الفضاء [167] [168] وتعيش في فراغ الفضاء الخارجي. [169] [170] يبدو أن أشكال الحياة تزدهر في خندق ماريانا ، أعمق بقعة في محيطات الأرض. [171] [172] أفاد باحثون آخرون بدراسات ذات صلة تفيد بأن أشكال الحياة تزدهر داخل الصخور حتى 580 مترًا (1900 قدم 0.36 ميل) تحت قاع البحر تحت 2590 مترًا (8.500 قدم 1.61 ميل) من المحيط قبالة سواحل شمال غرب الولايات المتحدة. ، [171] [173] وكذلك 2400 م (7900 قدم 1.5 ميل) تحت قاع البحر قبالة اليابان. [١٧٤] في أغسطس 2014 ، أكد العلماء وجود أشكال حياة تعيش على ارتفاع 800 متر (2600 قدم 0.50 ميل) تحت جليد القارة القطبية الجنوبية. [175] [176] وفقًا لأحد الباحثين ، "يمكنك العثور على الميكروبات في كل مكان - فهي قابلة للتكيف للغاية مع الظروف ، وتعيش أينما كانت." [171]

يُفترض أن المحيط الحيوي قد تطور ، بدءًا من عملية biopoesis (الحياة التي نشأت بشكل طبيعي من مادة غير حية ، مثل المركبات العضوية البسيطة) أو التكوُّن الحيوي (الحياة التي نشأت من مادة حية) ، منذ حوالي 3.5 مليار سنة على الأقل. [177] [178] يتضمن أقدم دليل على وجود الحياة على الأرض الجرافيت الحيوي الموجود في صخور ميتاسيدمينتية عمرها 3.7 مليار سنة من غرب جرينلاند [122] وحفريات حصرية ميكروبية وجدت في 3.48 مليار سنة من الحجر الرملي من غرب أستراليا. [123] [124] في الآونة الأخيرة ، في عام 2015 ، تم العثور على "بقايا الحياة الحيوية" في صخور عمرها 4.1 مليار سنة في غرب أستراليا. [114] [115] في عام 2017 ، تم الإعلان عن اكتشاف الكائنات الدقيقة المتحجرة المفترضة (أو الأحافير الدقيقة) في رواسب التنفيس الحراري المائي في حزام نوفواجيتوك في كيبيك بكندا والتي كانت عمرها 4.28 مليار سنة ، وهو أقدم سجل للحياة على الأرض ، مما يشير إلى "الظهور الفوري تقريبًا للحياة" بعد تكوين المحيطات قبل 4.4 مليار سنة ، ولم يمض وقت طويل على تكوين الأرض قبل 4.54 مليار سنة. [1] [2] [3] [4] وفقًا لعالم الأحياء ستيفن بلير هيدجز ، "إذا نشأت الحياة بسرعة نسبيًا على الأرض ، فقد تكون شائعة في الكون." [114]

بشكل عام ، المحيطات الحيوية هي أي أنظمة مغلقة ذاتية التنظيم تحتوي على أنظمة بيئية. يتضمن ذلك الغلاف الحيوي الاصطناعي مثل Biosphere 2 و BIOS-3 ، وربما الكواكب أو الأقمار الأخرى. [179]

مجموعة من التسامح

المكونات الخاملة للنظام البيئي هي العوامل الفيزيائية والكيميائية الضرورية للحياة - الطاقة (ضوء الشمس أو الطاقة الكيميائية) ، والمياه والحرارة والغلاف الجوي والجاذبية والمغذيات والحماية من الأشعة فوق البنفسجية. [١٨٠] في معظم النظم البيئية ، تختلف الظروف خلال النهار ومن موسم إلى آخر. للعيش في معظم النظم البيئية ، إذن ، يجب أن تكون الكائنات الحية قادرة على البقاء على قيد الحياة في مجموعة من الظروف ، تسمى "نطاق التحمل". [181] في الخارج توجد "مناطق الإجهاد الفسيولوجي" ، حيث يكون البقاء والتكاثر ممكنًا ولكن ليس على النحو الأمثل. ما وراء هذه المناطق توجد "مناطق التعصب" ، حيث يكون البقاء على قيد الحياة وتكاثر هذا الكائن الحي أمرًا مستبعدًا أو مستحيلًا. الكائنات الحية التي لديها نطاق واسع من التسامح موزعة على نطاق أوسع من الكائنات الحية ذات المدى الضيق من التسامح. [181]

المتطرفون

للبقاء على قيد الحياة ، يمكن للكائنات الحية الدقيقة المختارة أن تتخذ أشكالًا تمكنها من مقاومة التجمد ، والجفاف الكامل ، والجوع ، والمستويات العالية من التعرض للإشعاع ، وغيرها من التحديات الفيزيائية أو الكيميائية. قد تعيش هذه الكائنات الدقيقة على قيد الحياة من التعرض لمثل هذه الظروف لأسابيع أو شهور أو سنوات أو حتى قرون. [159] الكائنات المتطرفة هي أشكال الحياة الميكروبية التي تزدهر خارج النطاقات التي توجد فيها الحياة بشكل شائع. [182] يتفوقون في استغلال مصادر الطاقة غير المألوفة. بينما تتكون جميع الكائنات الحية من جزيئات متطابقة تقريبًا ، فإن التطور قد مكّن هذه الميكروبات من التعامل مع هذا النطاق الواسع من الظروف الفيزيائية والكيميائية. توصيف البنية والتنوع الأيضي للمجتمعات الميكروبية في مثل هذه البيئات القاسية مستمر. [183]

تزدهر أشكال الحياة الميكروبية حتى في خندق ماريانا ، أعمق بقعة في محيطات الأرض. [171] [172] تزدهر الميكروبات أيضًا داخل الصخور التي يصل ارتفاعها إلى 1900 قدم (580 م) تحت قاع البحر تحت 8.500 قدم (2600 م) من المحيط. [171] [173] وجدت بعثات البرنامج الدولي لاكتشاف المحيطات حياة أحادية الخلية في رواسب تبلغ 120 درجة مئوية على بعد 1.2 كم تحت قاع البحر في منطقة نانكاي تروغ. [184]

يعد التحقيق في ثبات وتنوع الحياة على الأرض ، [182] بالإضافة إلى فهم الأنظمة الجزيئية التي تستخدمها بعض الكائنات الحية للبقاء على قيد الحياة في مثل هذه الحالات المتطرفة ، أمرًا مهمًا للبحث عن الحياة خارج الأرض. [159] على سبيل المثال ، يمكن أن يعيش الحزاز لمدة شهر في محاكاة بيئة المريخ. [185] [186]

العناصر الكيميائية

تتطلب جميع أشكال الحياة بعض العناصر الكيميائية الأساسية اللازمة للعمل الكيميائي الحيوي. وتشمل هذه العناصر الكربون ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، والأكسجين ، والفوسفور ، والكبريت - العناصر الغذائية الأساسية لجميع الكائنات الحية [187] - التي غالبًا ما يتم تمثيلها بالاختصار CHNOPS. تشكل هذه معًا الأحماض النووية والبروتينات والدهون ، وهي الجزء الأكبر من المادة الحية. تشتمل خمسة من هذه العناصر الستة على المكونات الكيميائية للحمض النووي ، باستثناء الكبريت. هذا الأخير هو أحد مكونات الأحماض الأمينية السيستين والميثيونين. أكثر هذه العناصر وفرة من الناحية البيولوجية هو الكربون ، الذي له السمة المرغوبة لتشكيل روابط تساهمية متعددة ومستقرة. يسمح هذا للجزيئات القائمة على الكربون (العضوية) بتكوين مجموعة متنوعة هائلة من الترتيبات الكيميائية. [188] تم اقتراح أنواع افتراضية بديلة للكيمياء الحيوية التي تقضي على واحد أو أكثر من هذه العناصر ، أو تستبدل عنصرًا بعنصر غير موجود في القائمة ، أو تغير الخصائص الكيميائية المطلوبة أو الخصائص الكيميائية الأخرى. [189] [190]

حمض Deoxyribonucleic هو جزيء يحمل معظم التعليمات الجينية المستخدمة في نمو وتطور وعمل وتكاثر جميع الكائنات الحية المعروفة والعديد من الفيروسات. الحمض النووي والحمض النووي الريبي هما أحماض نووية إلى جانب البروتينات والكربوهيدرات المعقدة ، وهما أحد الأنواع الثلاثة الرئيسية للجزيئات الكبيرة الضرورية لجميع أشكال الحياة المعروفة. تتكون معظم جزيئات الحمض النووي من شريطين من البوليمر الحيوي ملفوفين حول بعضهما البعض لتشكيل حلزون مزدوج. تُعرف خيوطا الحمض النووي باسم عديد النيوكليوتيدات لأنها تتكون من وحدات أبسط تسمى النيوكليوتيدات. [191] يتكون كل نوكليوتيد من نوكليوبيز يحتوي على النيتروجين - إما السيتوزين (C) ، أو الجوانين (G) ، أو الأدينين (A) ، أو الثايمين (T) - بالإضافة إلى سكر يسمى deoxyribose ومجموعة الفوسفات. ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في سلسلة بواسطة روابط تساهمية بين سكر نيوكليوتيد وفوسفات النوكليوتيد التالي ، مما ينتج عنه عمود فقري بديل للسكر والفوسفات. وفقًا لقواعد الاقتران الأساسي (A مع T و C مع G) ، تربط الروابط الهيدروجينية القواعد النيتروجينية لخيوط البولي نيوكليوتيد المنفصلة لتكوين DNA مزدوج الشريطة. يقدر المبلغ الإجمالي لأزواج قواعد الحمض النووي ذات الصلة على الأرض بـ 5.0 × 10 37 ، ويزن 50 مليار طن. [135] وبالمقارنة ، قُدرت الكتلة الإجمالية للغلاف الحيوي بما يصل إلى 4 تريليون طن من الكربون (تريليون طن من الكربون). [136]

يخزن الحمض النووي المعلومات البيولوجية. إن العمود الفقري للحمض النووي مقاوم للانقسام ، وكلا خيوط البنية مزدوجة الشريطة تخزن نفس المعلومات البيولوجية. يتم تكرار المعلومات البيولوجية حيث يتم فصل الخيوط. جزء كبير من الحمض النووي (أكثر من 98 ٪ للبشر) غير مشفر ، مما يعني أن هذه الأقسام لا تعمل كنماذج لتسلسل البروتين.

يعمل شريطا الحمض النووي في اتجاهين متعاكسين مع بعضهما البعض ، وبالتالي فإنهما غير متوازيين. يرتبط بكل سكر بأربعة أنواع من القواعد النووية (بشكل غير رسمي ، القواعد). إن تسلسل هذه القواعد النووية الأربعة على طول العمود الفقري هو الذي يشفر المعلومات البيولوجية. بموجب الكود الجيني ، تُترجم خيوط الحمض النووي الريبي لتحديد تسلسل الأحماض الأمينية داخل البروتينات. يتم إنشاء خيوط RNA هذه في البداية باستخدام خيوط DNA كقالب في عملية تسمى النسخ.

داخل الخلايا ، يتم تنظيم الحمض النووي في هياكل طويلة تسمى الكروموسومات. أثناء انقسام الخلية ، يتم تكرار هذه الكروموسومات في عملية تكرار الحمض النووي ، مما يوفر لكل خلية مجموعتها الكاملة من الكروموسومات. تخزن الكائنات حقيقية النواة (الحيوانات والنباتات والفطريات والطلائعيات) معظم حمضها النووي داخل نواة الخلية وبعض حمضها النووي في عضيات ، مثل الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء. [192] في المقابل ، فإن بدائيات النوى (البكتيريا والعتائق) تخزن الحمض النووي الخاص بها في السيتوبلازم فقط. داخل الكروموسومات ، تضغط بروتينات الكروماتين مثل الهستونات وتنظم الحمض النووي. توجه هذه الهياكل المدمجة التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات الأخرى ، مما يساعد على التحكم في أجزاء الحمض النووي التي يتم نسخها.

تم عزل الحمض النووي لأول مرة من قبل فريدريش ميشر في عام 1869. [193] تم تحديد هيكله الجزيئي بواسطة جيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953 ، حيث تم توجيه جهودهما في بناء النموذج بواسطة بيانات حيود الأشعة السينية التي حصلت عليها روزاليند فرانكلين. [194]

العصور القديمة

تم إجراء أول محاولة معروفة لتصنيف الكائنات الحية بواسطة الفيلسوف اليوناني أرسطو (384-322 قبل الميلاد) ، الذي صنف جميع الكائنات الحية المعروفة في ذلك الوقت إما على أنها نبات أو حيوان ، بناءً على قدرتها على الحركة بشكل أساسي. كما ميز الحيوانات التي تحتوي على دم من حيوانات بدون دم (أو على الأقل بدون دم أحمر) ، والتي يمكن مقارنتها بمفاهيم الفقاريات واللافقاريات على التوالي ، وقسم الحيوانات المصابة بالدماء إلى خمس مجموعات: ذوات الحيوانات الرباعية الولود (الثدييات) ، والبيض رباعي الأرجل (الثدييات). الزواحف والبرمائيات) والطيور والأسماك والحيتان. تم تقسيم الحيوانات غير الدموية أيضًا إلى خمس مجموعات: رأسيات الأرجل ، والقشريات ، والحشرات (التي تضمنت العناكب ، والعقارب ، والمئويات ، بالإضافة إلى ما نسميه الحشرات اليوم) ، والحيوانات المقشرة (مثل معظم الرخويات وشوكيات الجلد) ، و " zoophytes "(حيوانات تشبه النباتات). على الرغم من أن عمل أرسطو في علم الحيوان لم يخلو من الأخطاء ، إلا أنه كان أعظم توليف بيولوجي في ذلك الوقت وظل السلطة النهائية لقرون عديدة بعد وفاته. [195]

لينيان

كشف التنقيب في الأمريكتين عن أعداد كبيرة من النباتات والحيوانات الجديدة التي تحتاج إلى أوصاف وتصنيف. في الجزء الأخير من القرن السادس عشر وبداية القرن السابع عشر ، بدأت الدراسة الدقيقة للحيوانات وتم توسيعها تدريجيًا حتى شكلت مجموعة كافية من المعرفة لتكون بمثابة أساس تشريحي للتصنيف.

في أواخر الأربعينيات من القرن الثامن عشر ، قدم كارل لينيوس نظامه للتسميات ذات الحدين لتصنيف الأنواع. حاول لينيوس تحسين التكوين وتقليل طول الأسماء متعددة الكلمات المستخدمة سابقًا عن طريق إلغاء الخطاب غير الضروري ، وإدخال مصطلحات وصفية جديدة وتحديد معناها بدقة. [196] يتكون تصنيف لينيوس من ثمانية مستويات: المجالات ، والممالك ، والشعبة ، والطبقة ، والترتيب ، والعائلة ، والجنس ، والأنواع.

تم التعامل مع الفطريات في الأصل كنباتات. لفترة قصيرة ، صنفهم لينيوس في تصنيف Vermes في Animalia ، لكنه أعادهم لاحقًا إلى Plantae. صنف كوبلاند الفطريات في كتابه Protoctista ، وبالتالي تجنب المشكلة جزئيًا مع الاعتراف بوضعها الخاص. [197] تم حل المشكلة في النهاية بواسطة ويتاكر ، عندما أعطاهم مملكتهم الخاصة في نظام الممالك الخمس. يظهر التاريخ التطوري أن الفطريات ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالحيوانات أكثر من ارتباطها بالنباتات. [198]

عندما أتاحت الاكتشافات الجديدة إجراء دراسة تفصيلية للخلايا والكائنات الحية الدقيقة ، تم الكشف عن مجموعات جديدة من الحياة ، وتم إنشاء مجالات بيولوجيا الخلية وعلم الأحياء الدقيقة. تم وصف هذه الكائنات الجديدة في الأصل بشكل منفصل في البروتوزوا كحيوانات و protophyta / thallophyta كنباتات ، ولكن تم توحيدها من قبل Haeckel في المملكة Protista لاحقًا ، تم تقسيم بدائيات النوى في مملكة Monera ، والتي سيتم تقسيمها في النهاية إلى مجموعتين منفصلتين ، البكتيريا والعتائق. أدى ذلك إلى نظام الممالك الست ، وفي النهاية إلى نظام المجالات الثلاثة الحالي ، والذي يعتمد على العلاقات التطورية. [199] ومع ذلك ، فإن تصنيف حقيقيات النوى ، وخاصة من الطلائعيات ، لا يزال مثيرًا للجدل. [200]

مع تطور علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية وعلم الفيروسات ، تم اكتشاف عوامل التكاثر غير الخلوية ، مثل الفيروسات وأشباه الفيروسات. سواء كانت تعتبر حية أم لا ، فقد كانت مسألة نقاش تفتقر الفيروسات إلى خصائص الحياة مثل أغشية الخلايا والتمثيل الغذائي والقدرة على النمو أو الاستجابة لبيئاتها. لا يزال من الممكن تصنيف الفيروسات إلى "أنواع" بناءً على بيولوجيتها وعلم الوراثة الخاص بها ، لكن العديد من جوانب هذا التصنيف تظل مثيرة للجدل. [201]

في مايو 2016 ، أفاد العلماء أن 1 تريليون نوع يقدر وجودها على الأرض حاليًا مع وصف واحد على الألف من واحد بالمائة فقط. [133]

تم تعديل نظام Linnaean الأصلي بمرور الوقت على النحو التالي:

لينيوس
1735 [202]
هيكل
1866 [203]
تشاتون
1925 [204]
كوبلاند
1938 [205]
ويتاكر
1969 [206]
Woese et al.
1990 [199]
كافاليير سميث
1998 [207]
كافاليير سميث
2015 [208]
2 ممالك 3 ممالك 2 إمبراطوريتين 4 ممالك 5 ممالك 3 مجالات 2 إمبراطوريتين و 6 ممالك إمبراطوريتان و 7 ممالك
(لم يعالج) الطلائعيات بروكاريوتا مونيرا مونيرا بكتيريا بكتيريا بكتيريا
العتيقة العتيقة
حقيقيات النوى بروتوكتيستا الطلائعيات يوكاريا الكائنات الاوليه الكائنات الاوليه
كروميستا كروميستا
فيجيتابيليا النبات النبات النبات النبات النبات
الفطريات الفطريات الفطريات
الحيوان الحيوان الحيوان الحيوان الحيوان الحيوان

كلادي

في ستينيات القرن الماضي ، ظهر نظام cladistics: نظام يرتب الأصناف على أساس clades في شجرة تطورية أو شجرة النشوء والتطور. [209]

الخلايا هي الوحدة الأساسية للتركيب في كل كائن حي ، وتنشأ جميع الخلايا من خلايا موجودة مسبقًا عن طريق الانقسام. صاغ هنري دوتروشيه ، وثيودور شوان ، ورودولف فيرشو وآخرين نظرية الخلية خلال أوائل القرن التاسع عشر ، وأصبحت فيما بعد مقبولة على نطاق واسع. [210] يعتمد نشاط الكائن الحي على النشاط الكلي لخلاياه ، حيث يحدث تدفق الطاقة داخلها وفيما بينها. تحتوي الخلايا على معلومات وراثية يتم ترحيلها كرمز جيني أثناء انقسام الخلية. [211]

هناك نوعان أساسيان من الخلايا. تفتقر بدائيات النوى إلى النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء ، على الرغم من أنها تحتوي على دنا دائري وريبوسومات. البكتيريا والأركيا مجالان من بدائيات النوى. النوع الأساسي الآخر من الخلايا هو حقيقيات النوى ، التي لها نوى مميزة مرتبطة بغشاء نووي وعضيات مرتبطة بالغشاء ، بما في ذلك الميتوكوندريا ، والبلاستيدات الخضراء ، والجسيمات الحالة ، والشبكة الإندوبلازمية الخشنة والملساء ، والفجوات. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم كروموسومات منظمة تخزن المواد الوراثية. جميع أنواع الكائنات الحية المعقدة الكبيرة هي حقيقيات النوى ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات ، على الرغم من أن معظم أنواع حقيقيات النوى عبارة عن كائنات دقيقة أولية. [212] النموذج التقليدي هو أن حقيقيات النوى تطورت من بدائيات النوى ، مع تكوين العضيات الرئيسية لحقيقيات النوى من خلال التعايش الداخلي بين البكتيريا والسلف حقيقيات النوى. [213]

تعتمد الآليات الجزيئية لبيولوجيا الخلية على البروتينات. يتم تصنيع معظم هذه بواسطة الريبوسومات من خلال عملية محفزة بالإنزيم تسمى التخليق الحيوي للبروتين. يتم تجميع سلسلة من الأحماض الأمينية وضمها معًا بناءً على التعبير الجيني للحمض النووي للخلية. [214] في الخلايا حقيقية النواة ، يمكن بعد ذلك نقل هذه البروتينات ومعالجتها من خلال جهاز جولجي استعدادًا لإرسالها إلى وجهتها. [215]

تتكاثر الخلايا من خلال عملية انقسام الخلية حيث تنقسم الخلية الأم إلى خليتين أو أكثر من الخلايا الوليدة. بالنسبة إلى بدائيات النوى ، يحدث انقسام الخلية من خلال عملية انشطار يتم فيها تكرار الحمض النووي ، ثم يتم ربط النسختين بأجزاء من غشاء الخلية. في حقيقيات النوى ، يتم اتباع عملية أكثر تعقيدًا للانقسام. ومع ذلك ، فإن النتيجة النهائية هي نفسها النسخ الخلوية الناتجة متطابقة مع بعضها البعض والخلية الأصلية (باستثناء الطفرات) ، وكلاهما قادر على الانقسام الإضافي بعد فترة الطور البيني. [216]

قد تكون الكائنات متعددة الخلايا قد تطورت أولاً من خلال تكوين مستعمرات من الخلايا المتطابقة. يمكن أن تشكل هذه الخلايا كائنات مجموعة من خلال التصاق الخلية. يمكن للأفراد في المستعمرة البقاء على قيد الحياة بمفردهم ، في حين أن أعضاء الكائن الحي متعدد الخلايا الحقيقي قد طوروا تخصصات ، مما يجعلهم يعتمدون على بقية الكائن الحي من أجل البقاء. تتشكل هذه الكائنات بشكل نسبي أو من خلية جرثومية واحدة قادرة على تكوين مختلف الخلايا المتخصصة التي تشكل الكائن الحي البالغ. يسمح هذا التخصص للكائنات متعددة الخلايا باستغلال الموارد بشكل أكثر كفاءة من الخلايا المفردة. [217] في يناير 2016 ، أفاد العلماء أنه منذ حوالي 800 مليون سنة ، قد يكون تغيير جيني طفيف في جزيء واحد ، يسمى GK-PID ، قد سمح للكائنات الحية بالانتقال من كائن خلية واحدة إلى واحدة من العديد من الخلايا. [218]

طورت الخلايا طرقًا لإدراك بيئتها المكروية والاستجابة لها ، وبالتالي تعزيز قدرتها على التكيف. تعمل الإشارات الخلوية على تنسيق الأنشطة الخلوية ، وبالتالي فهي تحكم الوظائف الأساسية للكائنات متعددة الخلايا. يمكن أن يحدث التشوير بين الخلايا من خلال الاتصال الخلوي المباشر باستخدام إشارات الجوكستاكرين ، أو بشكل غير مباشر من خلال تبادل العوامل كما هو الحال في نظام الغدد الصماء. في الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا ، يمكن أن يحدث تنسيق الأنشطة من خلال الجهاز العصبي المخصص. [219]

على الرغم من تأكيد الحياة على الأرض فقط ، يعتقد الكثيرون أن الحياة خارج كوكب الأرض ليست معقولة فحسب ، بل محتملة أو حتمية. [220] [221] يتم فحص الكواكب والأقمار الأخرى في النظام الشمسي وأنظمة الكواكب الأخرى بحثًا عن أدلة على دعم الحياة البسيطة ذات مرة ، وتحاول مشاريع مثل SETI اكتشاف الإرسال اللاسلكي من الحضارات الفضائية المحتملة. تشمل المواقع الأخرى داخل النظام الشمسي التي قد تستضيف الحياة الميكروبية تحت سطح المريخ ، والغلاف الجوي العلوي لكوكب الزهرة ، [222] والمحيطات الجوفية على بعض أقمار الكواكب العملاقة. [223] [224] خارج النظام الشمسي ، تُعرف المنطقة المحيطة بنجم تسلسل رئيسي آخر يمكن أن تدعم حياة شبيهة بالأرض على كوكب شبيه بالأرض باسم المنطقة الصالحة للسكن. يختلف نصف القطر الداخلي والخارجي لهذه المنطقة باختلاف لمعان النجم ، كما هو الحال مع الفاصل الزمني الذي تبقى فيه المنطقة. النجوم الأكثر ضخامة من الشمس لها منطقة صالحة للسكن أكبر ، لكنها تبقى على "التسلسل الرئيسي" الشبيه بالشمس لتطور النجوم لفترة زمنية أقصر. تواجه الأقزام الحمراء الصغيرة مشكلة معاكسة ، مع وجود منطقة صالحة للسكن أصغر تخضع لمستويات أعلى من النشاط المغناطيسي وتأثيرات انغلاق المد والجزر من المدارات القريبة. ومن ثم ، فإن النجوم في نطاق الكتلة المتوسطة مثل الشمس قد يكون لديها احتمالية أكبر لتطور حياة شبيهة بالأرض. [225] قد يؤثر موقع النجم داخل المجرة أيضًا على احتمالية تشكل الحياة. النجوم في المناطق التي بها وفرة أكبر من العناصر الأثقل التي يمكن أن تشكل كواكب ، إلى جانب معدل منخفض من أحداث المستعر الأعظم التي قد تضر بالموائل ، من المتوقع أن يكون لها احتمال أكبر لاستضافة كواكب ذات حياة معقدة. [226] تُستخدم متغيرات معادلة دريك لمناقشة الظروف في أنظمة الكواكب حيث من المرجح أن توجد الحضارة. [227] ومع ذلك ، فإن استخدام المعادلة للتنبؤ بكمية الحياة خارج كوكب الأرض أمر صعب لأن العديد من المتغيرات غير معروفة ، وتعمل المعادلة كمرآة لما يعتقده مستخدمها بالفعل. نتيجة لذلك ، يمكن تقدير عدد الحضارات في المجرة على أنه منخفض مثل 9.1 × 10 13 ، مما يشير إلى قيمة دنيا تبلغ 1 ، أو تصل إلى 15.6 مليون (0.156 × 10 9) للحسابات ، انظر معادلة دريك.

الحياة الاصطناعية هي محاكاة لأي جانب من جوانب الحياة ، كما هو الحال من خلال أجهزة الكمبيوتر أو الروبوتات أو الكيمياء الحيوية. [228] تحاكي دراسة الحياة الاصطناعية علم الأحياء التقليدي من خلال إعادة تكوين بعض جوانب الظواهر البيولوجية. يدرس العلماء منطق الأنظمة الحية من خلال إنشاء بيئات اصطناعية - سعياً لفهم معالجة المعلومات المعقدة التي تحدد مثل هذه الأنظمة. في حين أن الحياة ، بحكم تعريفها ، هي حياة حية ، يشار إلى الحياة الاصطناعية عمومًا على أنها بيانات محصورة في البيئة الرقمية والوجود.

تعد البيولوجيا التركيبية مجالًا جديدًا للتكنولوجيا الحيوية يجمع بين العلوم والهندسة البيولوجية. الهدف المشترك هو تصميم وبناء وظائف وأنظمة بيولوجية جديدة غير موجودة في الطبيعة. تشمل البيولوجيا التركيبية إعادة تعريف واسعة النطاق للتكنولوجيا الحيوية والتوسع فيها ، مع الأهداف النهائية المتمثلة في القدرة على تصميم وبناء أنظمة بيولوجية مُهندَسة تعالج المعلومات ، وتعالج المواد الكيميائية ، وتصنع المواد والهياكل ، وتنتج الطاقة ، وتوفر الغذاء ، وتحافظ على صحة الإنسان وتعززها. البيئة. [229]

الموت هو الإنهاء الدائم لجميع الوظائف الحيوية أو عمليات الحياة في كائن أو خلية. [230] [231] يمكن أن يحدث نتيجة حادث أو حالة طبية أو تفاعل بيولوجي أو سوء تغذية أو تسمم أو شيخوخة أو انتحار. بعد الموت ، تعود بقايا الكائن الحي إلى الدورة الكيميائية الجيولوجية الحيوية. يمكن أن تستهلك الكائنات الحية من قبل حيوان مفترس أو زبال ، ويمكن بعد ذلك أن تتحلل المواد العضوية المتبقية من خلال الكائنات الحية التي تعيد تدوير المخلفات ، وتعيدها إلى البيئة لإعادة استخدامها في السلسلة الغذائية.

أحد التحديات في تعريف الموت هو تمييزه عن الحياة. يبدو أن الموت يشير إلى اللحظة التي تنتهي فيها الحياة ، أو عندما تبدأ الحالة التي تلي الحياة. [231] ومع ذلك ، فإن تحديد وقت حدوث الوفاة أمر صعب ، لأن توقف وظائف الحياة غالبًا لا يكون متزامنًا عبر أنظمة الأعضاء. [232] لذلك يتطلب هذا التحديد رسم خطوط مفاهيمية بين الحياة والموت. ومع ذلك ، فإن هذا يمثل مشكلة ، لأن هناك القليل من الإجماع حول كيفية تعريف الحياة. لطالما كانت طبيعة الموت منذ آلاف السنين الشغل الشاغل للتقاليد الدينية في العالم وللتحقيق الفلسفي. تحافظ العديد من الأديان على الإيمان إما بنوع من الحياة الآخرة أو التناسخ للروح ، أو قيامة الجسد في وقت لاحق.

انقراض

الانقراض هو العملية التي من خلالها تموت مجموعة من الأصناف أو الأنواع ، مما يقلل من التنوع البيولوجي. [233] تعتبر لحظة الانقراض بشكل عام موت آخر فرد من هذا النوع. نظرًا لأن النطاق المحتمل للأنواع قد يكون كبيرًا جدًا ، فإن تحديد هذه اللحظة أمر صعب ، وعادة ما يتم ذلك بأثر رجعي بعد فترة من الغياب الواضح. تنقرض الأنواع عندما لا تعود قادرة على البقاء في الموائل المتغيرة أو ضد المنافسة المتفوقة. في تاريخ الأرض ، انقرض أكثر من 99٪ من جميع الأنواع التي عاشت على الإطلاق [234] [128] [129] [130] ومع ذلك ، ربما تكون الانقراضات الجماعية قد سرعت التطور من خلال توفير فرص لتنويع مجموعات جديدة من الكائنات الحية. [235]

الحفريات

الأحافير هي بقايا أو آثار محفوظة لحيوانات ونباتات وكائنات أخرى من الماضي البعيد. يُعرف مجموع الأحافير ، المكتشفة وغير المكتشفة ، ووضعها في التكوينات الصخرية والطبقات الرسوبية المحتوية على أحافير باسم سجل الحفريات. تسمى العينة المحفوظة الحفرية إذا كانت أقدم من التاريخ التعسفي قبل 10000 عام. [236] وبالتالي ، تتراوح الحفريات في العمر من الأصغر في بداية عصر الهولوسين إلى الأقدم من العصر الأركي ، حتى 3.4 مليار سنة. [237] [238]


تفاعل البيولوجيا التركيبية مع الهندسة الكيميائية

يتضمن الجدول 1 مساهمة نهج دورة التصميم الهندسي في تطوير البيولوجيا التركيبية. يعد استخدام الأجزاء القياسية لبناء وحدات / دوائر وظيفية في الهندسة الإلكترونية تشبيهًا شائعًا لـ SB حيث تكون الأجزاء القياسية هي العناصر الكيميائية الحيوية الأساسية التي تبني وحدات لتنظيم ، على سبيل المثال ، سلوك الجينات ووظيفة البروتين (Purnick and Weiss ، 2009) . وبالمثل ، فإن المهندسين الكيميائيين على دراية جيدة بأخذ المفاهيم من الكيمياء والكيمياء الحيوية


بنك الاختبار للبيولوجيا 13 إصدار مادير

1 منظر للحياة
الوحدة 1 الخلية
2 الكيمياء الأساسية
3 كيمياء الجزيئات العضوية
4 هيكل الخلية ووظيفتها
5 هيكل الغشاء ووظيفته
6 التمثيل الغذائي: الطاقة والإنزيمات
7 التمثيل الضوئي
8 التنفس الخلوي
الوحدة الثانية: الأساس الجيني للحياة
9 دورة الخلية والتكاثر الخلوي
10 الانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي
11 أنماط الميراث المندلية
12 البيولوجيا الجزيئية للجين
13 تنظيم النشاط الجيني
14 التكنولوجيا الحيوية وعلم الجينوم
الوحدة 3 التطور
15 داروين والتطور
16 كيف يتطور السكان
17 الانتواع والتطور الكلي
18 أصل وتاريخ الحياة
19 التصنيف والنظاميات وعلم النشوء والتطور
الوحدة 4 علم الأحياء الدقيقة والتطور
20 الفيروسات والبكتيريا والعتائق
21 التطور والتنوع البروتست
22 تطور الفطريات والتنوع
الوحدة الخامسة تطور النبات وعلم الأحياء
23 تطور النبات والتنوع
24 نباتات مزهرة: الهيكل والتنظيم
25 نباتات مزهرة: التغذية والنقل
26 نباتات مزهرة: التحكم في استجابات النمو
27 النباتات المزهرة: التكاثر
الوحدة السادسة تطور الحيوان وتنوعه
28 تطور اللافقاريات
29 تطور الفقاريات
30 تطور الإنسان
الوحدة السابعة علم الأحياء الحيواني المقارن
31 منظمة الحيوان والتوازن
32 الدورة الدموية والجهاز القلبي الوعائي
33 الجهاز اللمفاوي والجهاز المناعي
34 الجهاز الهضمي والتغذية
35 جهاز تنفسي
36 تنظيم سوائل الجسم وأنظمة الإخراج
37 الخلايا العصبية والجهاز العصبي
38 أجهزة الحواس
39 أنظمة الحركة والدعم
40 الهرمونات وأجهزة الغدد الصماء
41 أنظمة الإنجاب
42 تنمية الحيوان
الوحدة 8 السلوك والبيئة
43 علم البيئة السلوكية
44 علم البيئة السكانية
45 المجتمع والنظام البيئي البيئي
46 النظم البيئية الرئيسية للمحيط الحيوي
47 حفظ التنوع البيولوجي


اترك تعليقا إلغاء الرد

في السؤال أولاً ، لم تضع هنا هذه الخلية التي تم اكتشافها لأول مرة بواسطة أي عالم حي أو غير حي

GOOOOOD & # 8230 في الواقع ، شعرت براحة أكبر عندما اختبرت نفسي & # 8230 & # 8230 شكراً جزيلاً & # 8230. أنا ممتن لك حقًا.

الجواب من السؤال الأول. هو Leeuwenhoek. & # 8217s المذكورة في N.C.E.R.T. الصفحة 125 Ch-8.

أنت على حق ولكن تم اكتشاف خلية حية ليست الخلية الأولى ، في الواقع كانت الخلية الأولى التي تم اكتشافها هي خلية ميتة بواسطة روبرت هوك.

شروتي رانوت على حق ، سيد رامان

يذهب إخوانه في الصف 8 ncert هناك سترى ذلك
اكتشف روبرت هوك & # 8211 الخلية الأولى التي كانت خلية الفلين الميتة
اكتشف Leeuwenhoek & # 8211 الخلية الحية الأولى وليست الخلية

تم اكتشاف الخلية الحية لأول مرة بواسطة Leeuwenhoek وتم اكتشاف الخلية الميتة بواسطة Robert Hook

لا أنت مخطئ هذا روبرت هوك فقط
في الصفحة الأولى من الفصل الأول من السيرة الذاتية

اكتشف روبرت هوك الخلية لأول مرة لكن أنطون فون ليفينهوك اكتشف الخلية الحية لأول مرة.

اكتشف أول خلية حية & # 8230 & # 8230. ولكن روبرت هوك اكتشف بالفعل الخلايا الميتة من قبل على لحاء الشجرة

هذه هي الخلية الحية وليست فقط الخلية & # 8230

اكتشف إخوانه الخلية الحية وهنا يرد روبرت هوك الذي وجد خلية غير حية لم يذكروا هنا أنها حية أو غير حية

لاحظ A.V.Leeuwenhoek أولاً الخلية المبطنة ولكن في حالة اكتشاف خلية pf ، يجب أن تكون روبرت براون على الرغم من أنها ماتت خلية الفلين

لا هو ليس & # 8217t. اكتشف البروتوزوا. تم اكتشاف الخلية بواسطة روبرت هوك

كان Anton Von Leeuwenhoek أول من رأى ووصف الخلية الحية. هو مكتوب بشكل واضح في NCERT.

في الواقع اكتشف خلية حية في البركة & # 8230 ولكن أولاً تم اكتشاف الخلية بواسطة روبرت هوك في الفلين & # 8230.

في الواقع ، عندما تأتي الأسئلة من اكتشف & # 8220cell & # 8221 ، فإنه دائمًا ما يكون روبرت هوك حتى وما لم يكن محددًا
على سبيل المثال- من اكتشف خلية في كائن حي - ليوينهوك

في Q13. الخيار الأول هو الطور الأول فقط ولم يذكر أي شيء آخر. قد يعني الطور الانتصافي أيضًا.


3.1.6 ATP

فرص تنمية المهارات

جزيء واحد من أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) هو مشتق من النيوكليوتيدات ويتكون من جزيء ريبوز وجزيء من الأدينين وثلاث مجموعات فوسفات.

التحلل المائي لـ ATP إلى ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP) ومجموعة فوسفات غير عضوية (Pأنا) بواسطة إنزيم هيدرولاز ATP.

  • يمكن أن يقترن التحلل المائي لـ ATP بتفاعلات تتطلب طاقة داخل الخلايا.
  • يمكن استخدام الفوسفات غير العضوي المنطلق أثناء التحلل المائي لـ ATP في فسفرة المركبات الأخرى ، مما يجعلها غالبًا أكثر تفاعلًا.

يتم إعادة تصنيع ATP عن طريق تكثيف ADP و Pأنا. يتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم سينسيز ATP أثناء عملية التمثيل الضوئي ، أو أثناء التنفس.


تاريخ وحدة الكتلة الذرية

اقترح جون دالتون أولاً وسيلة للتعبير عن الكتلة الذرية النسبية في عام 1803. واقترح استخدام الهيدروجين -1 (البروتيوم). اقترح فيلهلم أوستوالد أن الكتلة الذرية النسبية ستكون أفضل إذا تم التعبير عنها من حيث 1/16 من كتلة الأكسجين. عندما تم اكتشاف وجود النظائر في عام 1912 والأكسجين النظيري في عام 1929 ، أصبح التعريف القائم على الأكسجين محيرًا. استخدم بعض العلماء AMU استنادًا إلى الوفرة الطبيعية للأكسجين ، بينما استخدم آخرون AMU على أساس نظير الأكسجين -16. لذلك ، في عام 1961 ، تم اتخاذ قرار باستخدام الكربون 12 كأساس للوحدة (لتجنب أي خلط مع الوحدة المحددة بالأكسجين).أعطيت الوحدة الجديدة الرمز u لتحل محل amu ، بالإضافة إلى أن بعض العلماء أطلقوا على الوحدة الجديدة Dalton. ومع ذلك ، لم يتم تبني u و Da عالميًا. استمر العديد من العلماء في استخدام amu ، فقط أدركوا أنه يعتمد الآن على الكربون بدلاً من الأكسجين. في الوقت الحاضر ، القيم المعبر عنها في u و AMU و amu و Da تصف جميعها نفس المقياس بالضبط.


مادة الاحياء

الغرض من تعليم العلوم هو تطوير المعرفة العلمية ، ومساعدة المتعلمين: الاهتمام بالعالم من حولهم وفهمه للانخراط في مناقشة حول الجوانب العلمية والتكنولوجية الكامنة وراء القضايا العالمية والمحلية لفهم طبيعة العلم القابلة للاختبار والمنافسة. ، والتشكيك في الادعاءات التي قدمها الآخرون حول الأمور العلمية لتكون قادرًا على تحديد الأسئلة واستخلاص استنتاجات قائمة على الأدلة ومناقشة صلاحيتها وتكوين آراء ، منطقية ومطلعة ، حول البيئة ، حول صحتهم ورفاههم ، وحول دور وتأثير العلم على المجتمع. علم الأحياء هو دراسة التنوع الرائع للحياة أثناء تطورها وتفاعلها ووظائفها. أدى التحقيق في النظم البيولوجية وتفاعلاتها ، من المستوى الجزيئي إلى العمليات الخلوية إلى ديناميكيات النظام البيئي ، إلى المعرفة البيولوجية والفهم الذي يمكننا من استكشاف وشرح الملاحظات اليومية ، وإيجاد حلول للقضايا البيولوجية ، وفهم عمليات الاستمرارية البيولوجية و التغير مع مرور الوقت.

المنطق

تعد معرفة وفهم العلوم ومحو الأمية العلمية والأساليب العلمية ضرورية للمتعلمين لتطوير المهارات اللازمة لحل الأسئلة المتعلقة بعالمهم الطبيعي والمبني.

الغرض من تعليم العلوم هو تطوير المعرفة العلمية ، ومساعدة المتعلمين: الاهتمام بالعالم من حولهم وفهمه للانخراط في مناقشة حول الجوانب العلمية والتكنولوجية الكامنة وراء القضايا العالمية والمحلية لفهم طبيعة العلم القابلة للاختبار والمنافسة. ، والتشكيك في الادعاءات التي قدمها الآخرون حول الأمور العلمية لتكون قادرًا على تحديد الأسئلة واستخلاص استنتاجات قائمة على الأدلة ومناقشة صلاحيتها وتكوين آراء ، منطقية ومطلعة ، حول البيئة ، حول صحتهم ورفاههم ، وحول دور وتأثير العلم على المجتمع.

علم الأحياء هو دراسة التنوع الرائع للحياة أثناء تطورها وتفاعلها ووظائفها. أدى التحقيق في النظم البيولوجية وتفاعلاتها ، من المستوى الجزيئي إلى العمليات الخلوية إلى ديناميكيات النظام البيئي ، إلى المعرفة البيولوجية والفهم الذي يمكننا من استكشاف وشرح الملاحظات اليومية ، وإيجاد حلول للقضايا البيولوجية ، وفهم عمليات الاستمرارية البيولوجية و التغير مع مرور الوقت.

يهدف علم الأحياء إلى تطوير المتعلمين و rsquo:

  • الشعور بالدهشة والفضول حيال الحياة واحترام جميع الكائنات الحية والبيئة
  • فهم كيفية تفاعل الأنظمة البيولوجية وترابطها مع تدفق المادة والطاقة من خلال وبين هذه الأنظمة والعمليات التي تستمر وتتغير بواسطتها
  • فهم المفاهيم والنظريات والنماذج البيولوجية الرئيسية المتعلقة بالنظم البيولوجية على جميع المستويات ، من العمليات دون الخلوية إلى ديناميكيات النظام البيئي
  • تقدير كيفية استخدام العلماء لعلم الأحياء في مجموعة واسعة من التطبيقات ، وكيف تؤثر المعرفة البيولوجية على المجتمع في السياقات المحلية والإقليمية والعالمية
  • القدرة على تخطيط وتنفيذ العمل الميداني والمختبر والتحقيقات البحثية الأخرى بما في ذلك جمع وتحليل البيانات النوعية والكمية وتفسير الأدلة
  • القدرة على استخدام الحجج السليمة والقائمة على الأدلة بشكل إبداعي وتحليلي عند تقييم الادعاءات وتطبيق المعرفة البيولوجية
  • القدرة على توصيل الفهم البيولوجي والنتائج والحجج والاستنتاجات باستخدام التمثيلات والأنماط والأنواع المناسبة.

نتائج التعلم

عند الانتهاء بنجاح من هذه الدورة ، سيتمكن المتعلمون من:

  • تنظيم الأنشطة ومراقبة وتقييم التقدم لإكمال الأنشطة والوفاء بالمواعيد النهائية المساهمة في إكمال أنشطة المجموعة في سياق علم الأحياء
  • تطبيق التقنيات العلمية والمهارات العملية باستخدام المعدات بأمان وكفاءة لجمع البيانات المتعلقة بالبيولوجيا
  • استخدام البحث العلمي لتطوير التجارب المتعلقة بعلم الأحياء وإجرائها وتفسيرها وتقييمها
  • جمع وتسجيل البيانات الأولية والثانوية من مجموعة متنوعة من المصادر ذات الصلة
  • تطبيق مهارات بحثية مميزة والالتزام بمبادئ النزاهة الأكاديمية
  • التواصل والتنبؤ وشرح الظواهر البيولوجية ، باستخدام التمثيلات النوعية والكمية في الأنماط والأنواع المناسبة ، واتباع الاتفاقيات والمصطلحات المقبولة
  • إقامة روابط بين معرفة علم الأحياء والاعتبارات الأخلاقية والسياسية والثقافية والاجتماعية والاقتصادية والعلمية في سياقات مختلفة
  • تطبيق المفاهيم البيولوجية لوصف العمليات على جميع مستويات التنظيم البيولوجي: الأساس الكيميائي لكائنات الخلايا الحية واستمرارية الكائنات الحية وبقاء التغييرات
  • تفسير المعلومات وتطبيق المفاهيم والعمليات البيولوجية لمناقشة المشاكل وتقديم تنبؤات معقولة
  • تفسير البيانات لاستخلاص استنتاجات صحيحة.

وصول

الممرات

تم تصميم هذه الدورة للمتعلمين المهتمين والفضوليين بعلم العالم الحي. سيوفر الانتهاء الناجح من المستوى الثاني لعلوم الحياة إعدادًا مفيدًا لدراسة علم الأحياء.

ستوفر دراسة علم الأحياء أساسًا للمتعلمين للنظر بشكل نقدي واتخاذ قرارات مستنيرة حول القضايا البيولوجية المعاصرة في حياتهم اليومية.

يمكن دراستها كجزء من مسار للدراسة الجامعية والمهن في مجالات مثل الزراعة ، وعلم النبات ، وعلم الحيوان ، والعلوم البحرية ، والتكنولوجيا الحيوية ، والعلوم الصحية ، والصيدلة ، والطب ، والتمريض أو العلوم البيطرية. كما أنها مناسبة للمتعلمين الراغبين في دراسة العلوم كجزء من التعليم العام.

متطلبات المصدر

حجم وتعقيد الدورة

هذه الدورة لديها مستوى تعقيد 3.

في المستوى 3 ، من المتوقع أن يكتسب المتعلم مزيجًا من المعرفة والمهارات النظرية و / أو التقنية والواقعية واستخدام الحكم عند مختلف الإجراءات للتعامل مع الجوانب غير العادية أو غير المتوقعة التي قد تنشأ. من المتوقع وجود بعض المهارات في تنظيم الذات والبعض الآخر. المستوى 3 هو معيار مناسب لإعداد المتعلمين لمزيد من الدراسة في المستوى العالي. غالبًا ما تكون كفاءات التعليم والتدريب المهني في هذا المستوى هي تلك السمات المميزة لشهادة AQF III.

تبلغ قيمة هذه الدورة التدريبية 15.

متطلبات الدورة

جميع مجالات محتوى علم الأحياء هي اجباريومع ذلك ، لم يتم تحديد أمر التسليم.

مدة تصميم هذه الدورة 150 ساعة. أ 45 ساعة على الأقل يتم إنفاقها على الأنشطة العملية ، التي تعد جزءًا لا يتجزأ من الدورة ، ويجب استخدامها كوسيلة لتدريس محتوى الدورة وتوحيده وكذلك كوسيلة للتقييم.

يمكن استخدام دراسات الحالة لإشراك المتعلمين ودمج المحتوى من أجزاء مختلفة من الدورة.

محتوى الدورة

بالنسبة لمجالات المحتوى في علم الأحياء ، فإن الخيوط الثلاثة (3) المترابطة & ndash مهارات الاستفسار عن العلوم العلم كمسعى بشري و فهم العلم & ndash يعتمد على الطلاب & rsquo التعلم في F-10 المنهج الاسترالي: العلوم. في ممارسة العلم ، تتكامل الفروع الثلاثة بشكل وثيق: يعكس عمل العلماء طبيعة وتطور العلم الذي يتمحور حول البحث العلمي ويسعى إلى الاستجابة للمجتمع والتأثير فيه. سيتم دمج هذه الفروع الثلاثة في جميع مجالات الدراسة في هذه الدورة.

سيطور المتعلمون فهمًا للمنهج العلمي وكذلك علم الأحياء كمسعى بشري ، طوال الدورة.

سيتم تطوير فهم العلم من خلال دراسة أربعة أقسام (4):

  • الأساس الكيميائي للحياة (المعيار 5)
  • الخلايا (المعيار 6)
  • الكائنات الحية (المعيار 7)
  • استمرارية الكائنات الحية وبقاء التغيرات (معيار 8).

ستتم دراسة كل قسم بالرجوع إلى المفاهيم والعمليات الأساسية ذات الصلة من العناصر التالية:

  • وظيفة تعكس الهيكل
  • إدخال / إخراج المواد
  • إدخال / إخراج الطاقة
  • الحفاظ على التوازن
  • الحمض النووي: رمز الحياة
  • إدارة التحديات.

سيتم تقييم جميع أقسام الدورة وفقًا للمعايير 1 و 2 و 3 و 4.

يتلخص هيكل محتوى الدورة في الجدول أدناه:

خيوط شاملة

مهارات الاستفسار عن العلوم ، العلم كمجهود بشري ، فهم العلوم

  • تحديد الأسئلة والبحث عنها وصنعها للتحقيق واقتراح الفرضيات والتنبؤ بالنتائج المحتملة
  • تجارب التصميم ، بما في ذلك الإجراء (الإجراءات) التي يجب اتباعها ، والمواد المطلوبة ، ونوع ومقدار البيانات الأولية و / أو الثانوية التي سيتم جمعها ، ومراقبة تقييمات المخاطر والنظر في أخلاقيات البحث ، بما في ذلك أخلاقيات الحيوان
  • جمع بيانات صحيحة وموثوقة بأمان وكفاءة ومنهجية من التحقيقات العملية
  • تمثيل البيانات بطرق مفيدة ومفيدة تنظيم البيانات وتحليلها لتحديد الاتجاهات والأنماط والعلاقات نوعياً وصف مصادر أخطاء القياس وعدم اليقين والقيود في البيانات واختيار الأدلة وتوليفها واستخدامها للتوصل إلى الاستنتاجات وتبريرها
  • حدد وبناء واستخدام التمثيلات المناسبة لتوصيل الفهم المفاهيمي وحل المشكلات وعمل التنبؤات
  • تفسير مجموعة من الموارد العلمية ، على سبيل المثال ، الأبحاث والتقارير الإعلامية ، وتقييم العمليات والادعاءات والاستنتاجات من خلال النظر في جودة الأدلة المتاحة واستخدام المنطق لبناء الحجج العلمية
  • التواصل مع جماهير محددة لأغراض محددة باستخدام اللغة والتسميات والأنواع والأنماط المناسبة ، بما في ذلك التقارير العلمية.

العلم باعتباره مصلحًا بشريًا

  • يمكن للمعرفة العلمية أن تمكن العلماء من تقديم تفسيرات صحيحة وإجراء تنبؤات موثوقة
  • زادت تكنولوجيا المعلومات والاتصالات وغيرها من التقنيات بشكل كبير من حجم ودقة والنطاق الجغرافي والزمني لمجموعات البيانات التي يعمل بها العلماء
  • يتم الطعن في النماذج والنظريات وتنقيحها أو استبدالها عندما تتحدىها أدلة جديدة ، أو عندما يكون لنموذج أو نظرية جديدة قوة تفسيرية أكبر
  • يمكن أن يتأثر قبول المعرفة العلمية بالسياق الاجتماعي والاقتصادي والثقافي الذي يتم النظر فيه
  • يمكن للناس استخدام المعرفة العلمية لتوفير المعلومات لرصد وتقييم وتقييم المخاطر
  • قد يكون لاستخدام المعرفة العلمية عواقب مفيدة و / أو ضارة و / أو غير مقصودة
  • يمكن أن يكون العلم محدودًا في قدرته على تقديم إجابات نهائية للنقاش العام ، فقد لا تتوفر بيانات موثوقة كافية ، أو قد يكون تفسير البيانات مفتوحًا للتساؤل
  • يمكن استخدام المعرفة العلمية لتطوير وتقييم الآثار الاقتصادية والاجتماعية والبيئية المتوقعة وتصميم الإجراءات لتحقيق الاستدامة.

تصميم تجريبي (المعيار 2)

  • اقترح فرضية قابلة للاختبار تحدد بوضوح المتغير المستقل والتابع
  • صمم تجربة مضبوطة:
    • اشرح متطلبات متغير مستقل واحد فقط وأهمية التحكم في جميع المتغيرات الأخرى (المتغيرات الثابتة)
    • اشرح الحاجة إلى علاج تحكم للمقارنة
    • اشرح الحاجة إلى حجم عينة مناسب ومضاعفاتها والقيود التي لا يكون فيها ذلك ممكنًا
    • شرح القيود الاقتصادية والأخلاقية والبيئية على التصميم.
    • حدد التحليل المناسب وتمثيل البيانات (الرسوم البيانية / الجداول)
    • وصف الأنماط / الاتجاهات في النتائج
    • تقديم تفسير / شرح معقول للنتائج
    • قدم استنتاجًا موجزًا ​​عما إذا كانت النتائج تدعم أو تنفي الفرضية
    • تحديد نقاط القوة والضعف في التصميم التجريبي
    • تحديد قيود ومصادر الأخطاء المحتملة في الدراسة
    • اقترح التحسينات الممكنة على الطريقة
    • اقترح المزيد من التجارب البديلة.

    تطبيق وتأثير علم الأحياء في المجتمع (المعيار 4)

    • يمكن للمعرفة البيولوجية أن تمكن العلماء من تقديم تفسيرات صحيحة وإجراء تنبؤات موثوقة. هذه المعرفة والفهم من قبل المجتمع لهما صلة بالقضايا البيولوجية ويوجهان عملية صنع القرار
    • قيم الناس و rsquos (الأخلاقية ، السياسية ، الثقافية ، الاجتماعية ، الاقتصادية ، العلمية) مهمة في صنع القرار
    • تؤثر مجموعات الضغط / أصحاب المصلحة على اتخاذ القرار بشأن القضايا البيولوجية
    • قد يكون لاستخدام المعرفة العلمية عواقب مفيدة و / أو ضارة و / أو غير مقصودة
    • توضح القضايا الحالية التعقيد والتوترات (الأخلاقية والسياسية والثقافية والاجتماعية والاقتصادية والعلمية) المحيطة بعملية صنع القرار بشأن القضايا البيولوجية.

    الأساس الكيميائي للحياة (المعيار 5)

    تقوم الخلايا بمجموعة متنوعة من الوظائف التي تتطلب مغذيات لتكون قادرة على تصنيع مواد للنمو والصيانة والإصلاح. التنفس والتمثيل الضوئي ضروريان لإنتاج طاقة الحيوانات والنباتات. تتطلب الخلايا مدخلات من أشكال مناسبة من الطاقة ، بما في ذلك الطاقة الضوئية أو الطاقة الكيميائية في الجزيئات المعقدة ، والمواد ، بما في ذلك الغازات والمغذيات البسيطة والأيونات وإزالة النفايات ، للبقاء على قيد الحياة. تتطلب أنشطة الخلايا مجموعة متنوعة من الجزيئات البيولوجية لأنشطة التمثيل الغذائي. تعتبر الإنزيمات محفزًا يساعد في العديد من التفاعلات.

    وظيفة انعكاسات الهيكل

    للإنزيمات بنية ووظائف محددة يمكن أن تتأثر بعوامل مختلفة.

    • هيكل ووظيفة الإنزيمات
    • دور وخصائص الانزيمات
    • العوامل المؤثرة على معدل عمل الانزيم
      • درجة الحرارة
      • الرقم الهيدروجيني
      • تركيز الركيزة
      • تركيز الانزيم
      • نموذج مناسب مستحث
      • مثبطات تنافسية وغير تنافسية.

      تحتاج الكائنات الحية إلى مواد خام في شكل مغذيات عضوية وغير عضوية. تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والأحماض النووية.

      • الخصائص الأساسية ووظائف المركبات البيولوجية
      • الاختلافات بين المركبات العضوية وغير العضوية
      • الكربوهيدرات: السكريات الأحادية والسكريات والسكريات الأحادية
      • الدهون: الدهون الثلاثية فقط
      • البروتينات: بوليمرات الأحماض الأمينية
      • فيتامينات
      • المعادن والماء.

      (تفاصيل التركيب الكيميائي غير مطلوبة.)

      يتم استخدام الطاقة من قبل جميع الخلايا للقيام ldquowork و rdquo. جميع أنشطة الكائنات الحية هي نتيجة لعملية التمثيل الغذائي. يتم استخدام الطاقة لبناء جزيئات جديدة وتفتيت الجزيئات القديمة ونتيجة لذلك تستخدم جميع أنشطة الخلايا الطاقة الكيميائية.

      • التقاط الافراج عن الطاقة ونقلها
      • التمثيل الضوئي هو عملية كيميائية حيوية تحدث في البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية باستخدام الطاقة الضوئية لتكوين مركبات عضوية ، ويمكن تمثيل العملية الكلية بتفاعل كيميائي متوازن:
        • المواد المتفاعلة الأولية والمنتجات النهائية (التفاعلات الكيميائية الحيوية الفردية غير مطلوبة)
        • العوامل المؤثرة في معدل التمثيل الضوئي وتشمل: درجة الحرارة ، تركيز ثاني أكسيد الكربون ، شدة الضوء وجودة الضوء
        • المتفاعلات الأولية والمنتجات النهائية بما في ذلك إطلاق الطاقة من أجل التنفس الهوائي والتنفس اللاهوائي
        • التنفس اللاهوائي في البكتيريا والخميرة والنباتات (إنتاج الكحول)
        • التنفس اللاهوائي في الحيوانات (إنتاج حمض اللاكتيك)
        • مواقع التنفس اللاهوائي والهوائي
        • ATP كعملة للطاقة
        • الكربوهيدرات والدهون كجزيئات تخزين الطاقة.

        (التفاعلات البيوكيميائية الفردية غير مطلوبة.)

        تحتوي جميع الكائنات الحية على المادة الوراثية من حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA).

        • هيكل ودور الحمض النووي
        • هيكل وتكرار الحمض النووي (تفاصيل الانزيمات غير مطلوبة)
        • تخليق البروتين: فهم أساسي للنسخ والترجمة (تفاصيل الإنزيمات المعنية غير مطلوبة)
        • الطفرات الجينية (أو النقطية) كمصدر للتنوع الجيني.

        الخلايا (المعيار 6)

        الخلايا هي الوحدة الوظيفية الأساسية لجميع الكائنات الحية ، ويختلف هيكلها باختلاف وظيفتها. تحتوي على DNA وهو جزيء حلزوني مزدوج الشريطة يحدث مرتبطًا بالبروتينات الموجودة في الكروموسومات في النواة ، وكدنا دائري غير منضم في العصارة الخلوية بدائيات النوى وفي الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للخلايا حقيقية النواة.

        وظيفة انعكاسات الهيكل

        • يعكس الهيكل الوظيفة في الخلايا وعضيات الخلية
        • الاختلافات بين الخلايا النباتية والحيوانية
        • في الخلايا حقيقية النواة ، تسهل العضيات المتخصصة العمليات الكيميائية الحيوية لعملية التمثيل الضوئي ، والتنفس الخلوي ، وتخليق الجزيئات المعقدة ، وإزالة المنتجات الخلوية والنفايات
        • تحديد ووظيفة العضيات:
          • نواة ، نواة ، غشاء نووي
          • ميتوكوندريا
          • البلاستيدات الخضراء
          • جهاز جولجي
          • الريبوسوم
          • الشبكة الإندوبلازمية (خشنة وسلسة)
          • فجوة ، ليسوسوم ، حويصلة
          • المريكزون
          • غشاء الخلية ، جدار الخلية ، بما في ذلك نموذج الفسيفساء السائل
          • فجوة مقلص
          • الهدب ، السوط.

          تحدث حركة المواد عبر الأغشية عن طريق الانتشار والتناضح والنقل النشط و / أو الالتقام الخلوي.

          • تحتاج الخلايا إلى مواد وتزيل النفايات
          • العمليات السلبية: الانتشار والانتشار الميسر والتناضح
          • العمليات النشطة: النقل النشط والإفراز الخلوي والالتقام الخلوي
          • أهمية مساحة السطح إلى نسبة الحجم.
          • الحفاظ على التوازن في الخلايا
          • يتم الاحتفاظ بالمواد في حالة توازن في الخلايا وندش الأملاح والماء
          • آلية الفجوة الانقباضية كمثال على الحفاظ على التوازن في بعض الكائنات وحيدة الخلية.
          • انقسام الخلية
          • أهمية الانقسام والانقسام الاختزالي في التكاثر اللاجنسي والجنسي كمصدر للتنوع الجيني (تفاصيل العمليات غير مطلوبة).

          الكائنات الحية (المعيار 7)

          هيكل ينعكس وظيفة وإدخال / إخراج المواد

          • تعكس البنية الوظيفة في الكائنات الحية - وأمثلة يجب دراستها في سياق المدخلات ، والتفكك ، والنقل ، والإخراج للمواد في الكائنات الحية المختارة
          • المبادئ المتضمنة في العمليات التالية في الفقاريات والنباتات (ثنائيات فقط) ، بالإشارة إلى العلاقة بين الهيكل والوظيفة:
            • الهضم والامتصاص
              • الحاجة إلى الهضم في العواشب والحيوانات آكلة اللحوم والحيوانات آكلة اللحوم
              • الهضم الفيزيائي والكيميائي (بما في ذلك مجموعة متنوعة من الأنظمة الغذائية)
              • خصائص التبادل الفعال للغازات (الأسطح في الحيوانات والنباتات)
              • الدم كوسيلة نقل
              • القلب كمضخة (لا يشمل الدورة الدموية للجنين)
              • الشرايين والأوردة والهياكل الشعرية
              • نقل الماء والغذاء في النباتات (ثنائيات فقط)
              • النتح (بما في ذلك الآليات) والانتقال (ليس الآلية)
              • النفايات النيتروجينية كمنتجات ينتجها الكبد من الأحماض الأمينية الزائدة (الأمونيا واليوريا وحمض البوليك)
              • الترشيح الفائق وإعادة الامتصاص في الكلى.
              • تكيفات النباتات والحيوانات (بما في ذلك الهيكلية والفسيولوجية والسلوكية) للتغيرات البيئية في:
                • درجة الحرارة
                • توافر المياه (تنظيم التناضح).

                يتضمن الاستتباب نموذجًا للاستجابة التحفيزية يتم فيه اكتشاف التغيير في الظروف البيئية الخارجية أو الداخلية وتحدث الاستجابات المناسبة عبر ردود الفعل السلبية في الفقاريات ، وترتبط المستقبلات والمؤثرات عبر مركز تحكم عن طريق المسارات العصبية و / أو الهرمونية.

                • آليات التغذية الراجعة الأساسية في الفقاريات (الاستتباب)
                • مفهوم آليات التغذية الراجعة السلبية في تنظيم:
                  • درجة الحرارة
                  • جلوكوز الدم
                  • توازن الماء.

                  استمرارية الكائنات الحية وبقاء التغييرات (المعيار 8)

                  • التكاثر اللاجنسي والجنسي: علم الوراثة
                  • دلالات التكاثر الجنسي واللاجنسي
                  • تنشأ الاختلافات في النمط الجيني للنسل نتيجة لعمليات الانقسام الاختزالي والتخصيب ، وكذلك نتيجة الطفرات. تهجين أحادي الهجين ، بما في ذلك الهيمنة غير الكاملة والسيطرة المشتركة ، الأليلات المتعددة (فقط لدم ABO).
                  • يمكن التنبؤ بتواتر الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية للنسل باستخدام نماذج الاحتمالية ، بما في ذلك مربعات Punnett ، ومن خلال مراعاة أنماط الوراثة ، بما في ذلك تأثيرات الأليلات السائدة والجسمية والمتصلة بالجنس والأليلات المتعددة (فقط لدم ABO)
                  • الارتباط الجنسي
                  • النسب.
                  • مفهوم الأنواع والنظام ذي الحدين للتسمية
                  • الانتواع بما في ذلك آليات العزل
                  • نظرية داروين ورسكو للتطور عن طريق الانتقاء الطبيعي
                  • مفاهيم تجمع الجينات والانحراف الجيني وتدفق الجينات والتغيرات في تردد الجينات / الأليل.
                  • الوظائف المتعلقة بالدفاع ضد المرض
                  • الغدد الليمفاوية ، الأوعية الليمفاوية ، الليمفاوية ، الطحال ، الغدة الصعترية ، الزائدة الدودية واللوزتين.

                  الكائنات الحية المسببة للمرض

                  • الفرق بين الأمراض المعدية وغير المعدية: تختلف الأمراض المعدية عن غيرها من الأمراض (على سبيل المثال ، الأمراض الوراثية وأمراض نمط الحياة) من حيث أنها ناتجة عن غزو أحد العوامل الممرضة ويمكن أن تنتقل من مضيف إلى آخر
                  • الظروف التي بموجبها يوصف الكائن الحي بأنه عامل ممرض
                  • الفرق بين بريونات مسببات الأمراض التالية ، الفيروسات ، البكتيريا ، الفطريات ، الطلائعيات والطفيليات
                  • انتقال الأمراض: تمتلك مسببات الأمراض تكيفات تسهل دخولها إلى الخلايا والأنسجة ، ويحدث انتقالها بين العوائل بطرق مختلفة. بما في ذلك من خلال الاتصال المباشر ، والتلامس مع سوائل الجسم ، وعبر الطعام الملوث أو الماء أو ناقلات الأمراض الخاصة.

                  خطوط الدفاع داخل الجسم

                  المناعة هي قدرة جسم الإنسان و rsquos على مقاومة جميع أنواع الكائنات الحية والسموم التي تميل إلى إتلاف الأنسجة أو الأعضاء.

                  الاستجابات المناعية غير النوعية (الفطرية)

                  • حواجز تمنع دخول مسببات الأمراض للإنسان:
                    • الهيكلي
                      • الجلد والأغشية المخاطية والأهداب
                      • الرقم الهيدروجيني
                      • المنافسة من الكائنات غير المسببة للأمراض.
                      • آليات دفاع الجسم و rsquos: عندما يدخل العامل الممرض إلى مضيف ، فإنه يتسبب في حدوث تغيرات فيزيائية أو كيميائية (على سبيل المثال ، إدخال مواد كيميائية غريبة عبر سطح العامل الممرض ، أو إنتاج السموم) في الخلايا أو الأنسجة ، وهذه التغييرات تحفز مناعة المضيف استجابات.
                      • آليات خط الدفاع الثاني:
                        • إفراز الهيستامين - الالتهابي ، وزيادة تدفق الدم ونفاذية الأوعية الدموية
                        • البلعمية & ndash الخلايا البلعمية والخلايا القاتلة الطبيعية
                        • الحمى الفسيولوجية وندش
                        • السيتوكينات الكيميائية وندش ، البروتينات المكملة.

                        استجابات مناعية محددة (تكيفية)

                        في البشر ، تشمل الاستجابات التكيفية لمستضدات معينة إنتاج مناعة خلطية من خلال إنتاج الأجسام المضادة بواسطة الخلايا الليمفاوية البائية ، وتوفير مناعة خلوية بواسطة الخلايا اللمفاوية التائية في كلتا الحالتين ، يتم إنتاج خلايا الذاكرة التي تؤكد مناعة طويلة الأمد تجاه النوع المحدد. مولد المضاد.

                        • الاستجابة الخلطية:
                          • إنتاج ووظيفة الأجسام المضادة
                          • البروتينات المكملة.
                          • الخلايا التائية السامة للخلايا ، الخلايا التائية المساعدة ، الخلايا التائية الكابتة
                          • تنشيط الخلايا البلعمية
                          • مستضد تقديم الخلايا & ndash macrophages ، الخلايا التغصنية ، الخلايا البائية
                          • رفض الكسب غير المشروع.

                          المناعة السلبية أو النشطة

                          في البشر ، قد تكون المناعة سلبية (على سبيل المثال ، الأجسام المضادة المكتسبة عن طريق المشيمة أو عن طريق الجسم المضاد أو حقن مصل الخلايا اللمفاوية التائية) أو نشطة (على سبيل المثال ، يتم الحصول عليها من خلال إجراءات الجهاز المناعي نتيجة التعرض الطبيعي لمسببات الأمراض أو من خلال استخدام اللقاحات).

                          • الفرق بين المناعة السلبية والنشطة
                          • تحصين
                          • الاستجابة الأولية والثانوية للمستضد.

                          تقدير

                          التقييم القائم على المعيار هو شكل من أشكال تقييم النتائج التي تحدد مدى تحصيل المتعلم في نقطة نهاية مناسبة من الدراسة. على الرغم من أن التقييم & ndash كجزء من برنامج التعلم & ndash مستمر ، إلا أن الكثير منه يكون تكوينيًا ، ويتم إجراؤه لمساعدة المتعلمين على تحديد ما يحتاجون إليه لتحقيق أقصى فائدة من دراستهم للدورة. لذلك ، سيركز تقييم التقارير النهائية إلى TASC على ما يفهمه كل من المعلم والمتعلم ليعكس إنجاز نقطة النهاية.

                          يتم تسجيل معيار الإنجاز الذي يحصل عليه كل متعلم في كل معيار على أنه تصنيف & lsquoA & rsquo ، & lsquoB & rsquo ، أو & lsquoC & rsquo ، وفقًا للنتائج المحددة في قسم المعايير من الدورة.

                          يجب استخدام تدوين A & lsquot & rsquo حيث يوضح المتعلم أي إنجاز مقابل معيار أقل من المعيار المحدد لتصنيف & lsquoC & rsquo.

                          يتم استخدام تدوين A & lsquoz & rsquo حيث لا يقدم المتعلم أي دليل على الإنجاز على الإطلاق.

                          يجب أن يشارك مقدمو هذه الدورة في عمليات ضمان الجودة المحددة من قبل TASC لضمان صحة مزود الخدمة وقابليتها للمقارنة للمعايير عبر جميع الجوائز. لمعرفة المزيد ، راجع عمليات ضمان الجودة ومعلومات التقييم الخاصة بـ TASC.

                          سيتم إجراء التقييم الداخلي لجميع المعايير من قبل المزود. سيقدم مقدمو الخدمة تقريرًا عن تصنيف المتعلم و rsquos لكل معيار إلى TASC.

                          سوف تشرف TASC على التقييم الخارجي للمعايير المعينة والتي سيتم الإشارة إليها بعلامة النجمة (*). سيتم استخدام التصنيفات التي تم الحصول عليها من التقييم الخارجي بالإضافة إلى التصنيفات الداخلية من المزود لتحديد الجائزة النهائية.

                          عملية ضمان الجودة

                          سيتم تسهيل العمليات التالية بواسطة TASC لضمان وجود:

                          • تطابق بين معايير الإنجاز المحددة في المقرر والمهارات والمعرفة التي أظهرها المتعلمون
                          • ثقة المجتمع في نزاهة ومعنى المؤهل.

                          معالجة & ndash TASC يعطي مقدمي الدورة ملاحظات حول أي اختلافات منهجية في العلاقة بين التقييمات الداخلية والخارجية الخاصة بهم ، وعند الاقتضاء ، يسعى للحصول على مزيد من الأدلة من خلال التدقيق ويتطلب اتخاذ إجراءات تصحيحية في المستقبل.

                          متطلبات التقييم الخارجي

                          سيشمل التقييم الخارجي لهذه الدورة ما يلي:

                          لمزيد من المعلومات ، راجع مواصفات وإرشادات التقييم الخارجي الحالية لهذه الدورة التدريبية المتوفرة في المستندات الداعمة أدناه.

                          المعايير

                          يعتمد تقييم مستوى الأحياء 3 على الدرجة التي يمكن للمتعلم من خلالها:

                          1. تطبيق المهارات الشخصية لتخطيط وتنظيم واستكمال الأنشطة
                          2. تطوير وتفسير وتقييم التجارب البيولوجية *
                          3. جمع المعلومات وتسجيلها ومعالجتها وإبلاغها
                          4. مناقشة تطبيق وتأثير علم الأحياء في المجتمع
                          5. وصف وتطبيق مفاهيم وعمليات الأساس الكيميائي للحياة *
                          6. وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات التي تشمل الخلايا *
                          7. وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات داخل الكائنات الحية *
                          8. وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات المتعلقة باستمرارية الكائنات الحية وبقاء التغييرات *

                          * = تشير إلى المعايير التي يتم تقييمها داخليًا وخارجيًا

                          المعايير

                          المعيار 1: تطبيق المهارات الشخصية لتخطيط الأنشطة وتنظيمها وإتمامها

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يختار ويستخدم التقنيات والمعدات بأمان وكفاءة ومنهجية ، ويطبقها في سياقات غير مألوفة يختار ويستخدم التقنيات والمعدات بأمان وكفاءة ومنهجية يستخدم تقنيات ومعدات مألوفة بأمان وكفاءة
                          اتباع التعليمات بدقة وبشكل منهجي ، والتكيف مع الظروف الجديدة يتبع التعليمات بدقة وبشكل منهجي لإكمال الأنشطة يتبع التعليمات بدقة لإكمال الأنشطة
                          يراقب ويقيم بشكل نقدي التقدم المحرز نحو تحقيق الأهداف والجداول الزمنية ، ويخطط لأعمال مستقبلية واقعية يراقب ويقيم التقدم المحرز نحو تحقيق الأهداف والجداول الزمنية ، ويخطط / يفاوض الإجراءات المستقبلية الواقعية يرصد التقدم المحرز نحو تحقيق الأهداف والجداول الزمنية والخطط / التفاوض على الإجراءات المستقبلية
                          يفي بالجداول الزمنية المخطط لها ويعالج جميع جوانب النشاط بدرجة عالية من الدقة يفي بالجداول الزمنية المخطط لها ويتناول جميع جوانب النشاط يفي بالجداول الزمنية المخطط لها ويتناول معظم جوانب النشاط
                          يؤدي ويراقب المساهمة الخاصة ، ويوجه الآخرين في مساهمتهم في إكمال أنشطة المجموعة بنجاح. يؤدي المهام ويراقب المساهمة الخاصة في إتمام أنشطة المجموعة بنجاح. يؤدي المهام للمساهمة في إتمام أنشطة المجموعة بنجاح.

                          المعيار 2: تطوير وتفسير وتقييم التجارب البيولوجية

                          يتم تقييم هذا المعيار داخليًا وخارجيًا.

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يعبر عن فرضية لشرح الملاحظات ، كبيان دقيق وقابل للاختبار يمكن دعمه أو دحضه من خلال التجربة يعبر عن فرضية لشرح الملاحظات ، على أنها بيان دقيق وقابل للاختبار يعبر عن فرضية لشرح الملاحظات ، وتلبية معظم معايير الفرضية القابلة للاختبار
                          يصمم تجربة محكومة وآمنة وأخلاقية ، مع تحديد جميع المتغيرات بما في ذلك جميع العناصر المقبولة للتصميم التجريبي ، لجمع بيانات صحيحة وموثوقة بكفاءة يصمم تجربة محكومة وآمنة وأخلاقية ، تحدد المتغيرات الرئيسية ، لجمع بيانات صحيحة وموثوقة يصمم تجربة مضبوطة ، وتحديد المتغيرات الرئيسية مع مراعاة السلامة والأخلاق ، لجمع البيانات الصحيحة
                          يحلل البيانات بشكل نقدي ويفسرها ويشرحها للوصول إلى نتيجة صحيحة تتعلق بفرضية ما يحلل البيانات ويفسرها ويشرحها للتوصل إلى نتيجة صحيحة تتعلق بفرضية ما استنادًا إلى البيانات ، يقدم بعض التفسير ويستخلص استنتاجًا يتعلق بفرضية لها بعض الصحة
                          يناقش القيود الكبيرة ومصادر الخطأ في التصميم التجريبي ، مع الرجوع إلى الأدلة يحدد القيود الكبيرة ومصادر الخطأ في التصميم التجريبي يحدد بعض القيود ومصادر الخطأ في التصميم التجريبي
                          يحلل بشكل نقدي تصميمًا تجريبيًا ويقدم نقدًا قائمًا على الأدلة ومناقشة حول التحسينات والبدائل الصالحة. يقيّم تصميمًا تجريبيًا ويصف عددًا من التحسينات الصالحة الممكنة. يحدد تحسينًا صالحًا في تصميم تجريبي.

                          المعيار 3: جمع المعلومات وتسجيلها ومعالجتها وإبلاغها

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يستخدم مجموعة متنوعة من المصادر ذات الصلة لجمع المعلومات وتقييم موثوقيتها بشكل نقدي يستخدم مجموعة متنوعة من المصادر ذات الصلة لجمع المعلومات وتقييم موثوقيتها يستخدم مصادر مختلفة ذات صلة لجمع المعلومات
                          يجمع مجموعة واسعة من البيانات التجريبية النوعية والكمية ذات الصلة والدقيقة ، ويسجلها بشكل منهجي في تنسيق يسمح بالتحليل يجمع البيانات التجريبية النوعية والكمية ذات الصلة والدقيقة ويسجلها بتنسيق يسمح بالتحليل يجمع ويسجل البيانات التجريبية النوعية والكمية ذات الصلة ، بدرجة معينة من الدقة
                          يتبع بدقة الاصطلاحات المعقدة المقبولة والمصطلحات في الردود المكتوبة يتبع بدقة الاصطلاحات والمصطلحات المقبولة في الردود المكتوبة يتبع الاصطلاحات والمصطلحات المقبولة لتحقيق الوضوح في الردود المكتوبة
                          يحدد بوضوح المعلومات والصور والأفكار وكلمات الآخرين المستخدمة في عمل المتعلم و rsquos يحدد بوضوح المعلومات والصور والأفكار وكلمات الآخرين المستخدمة في عمل المتعلم و rsquos يميز المعلومات والصور والأفكار وكلمات الآخرين عن المتعلم و rsquos
                          يحدد بوضوح مصادر المعلومات والصور والأفكار والكلمات التي لا يمتلكها المتعلم و rsquos. يتم اتباع الاتفاقيات والمنهجيات المرجعية بدرجة عالية من الدقة. يحدد بوضوح مصادر المعلومات والصور والأفكار والكلمات التي لا يمتلكها المتعلم و rsquos. يتم اتباع الاتفاقيات والمنهجيات المرجعية بشكل صحيح. يحدد مصادر المعلومات والصور والأفكار والكلمات التي لا يمتلكها المتعلم و rsquos. عادة ما يتم اتباع اتفاقيات ومنهجيات المراجع بشكل صحيح.
                          ينشئ قوائم مرجعية / ببليوغرافيات مناسبة وجيدة التنظيم ينشئ قوائم مرجعية منظمة / ببليوغرافيات مناسبة ينشئ قوائم مرجعية / ببليوغرافيات مناسبة
                          يختار ويستخدم الأشكال العلمية المناسبة للتواصل الفعال والدقيق للمعلومات لجماهير وأغراض محددة. يستخدم تنسيقًا علميًا مناسبًا لتوصيل المعلومات بشكل واضح ودقيق لجمهور وأغراض محددة. يستخدم تنسيقًا علميًا مناسبًا لتوصيل المعلومات.

                          المعيار 4: مناقشة تطبيق وتأثير علم الأحياء في المجتمع

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يشرح مدى صلة الخلفية العلمية المحددة بقضية ما يصف الخلفية العلمية ذات الصلة بقضية ما يحدد الخلفية العلمية ذات الصلة بقضية ما
                          يقيّم الجوانب ويشرح المكونات الهامة لقضية ما لتقديم مناقشة مفصلة ومتوازنة بالإشارة إلى الأدلة بتقييم جوانب القضية ووصف مكوناتها لتقديم مناقشة متوازنة يحدد المكونات الرئيسية لقضية ما ويقدم مناقشة
                          يقيّم بشكل نقدي التوترات والصلات بين جميع المؤثرات المهمة ذات الصلة (الأخلاقية ، والسياسية ، والثقافية ، والاجتماعية ، والاقتصادية ، والعلمية) في مجموعة من السياقات يناقش الروابط بين قضية ما ومعظم التأثيرات ذات الصلة (الأخلاقية والسياسية والثقافية والاجتماعية والاقتصادية والعلمية) في مجموعة من السياقات يحدد الروابط بين قضية ما وبعض التأثيرات ذات الصلة (الأخلاقية ، والسياسية ، والثقافية ، والاجتماعية ، والاقتصادية ، والعلمية) في أكثر من سياق واحد
                          يحلل ويقيم لتقديم حجة معقدة تتعلق بفوائد استخدام المعرفة العلمية ، وأي عواقب ضارة أو غير مقصودة يناقش فوائد استخدام المعرفة العلمية ، وأي عواقب ضارة أو غير مقصودة يصف فوائد استخدام المعرفة العلمية ، وأي عواقب ضارة أو غير مقصودة
                          يجادل باستنتاج مسبب ، ويربطه بالأدلة ذات الصلة ، ويقيم التأثير النسبي للتأثيرات على صنع القرار. يجادل باستنتاج مسبب ، وربطه بالأدلة ذات الصلة. يقدم استنتاجًا مسببًا ، باستخدام بعض الأدلة ذات الصلة.

                          المعيار 5: وصف وتطبيق مفاهيم وعمليات الأساس الكيميائي للحياة

                          يتم تقييم هذا المعيار داخليًا وخارجيًا.

                          فيما يتعلق بدراسة الأساس الكيميائي للحياة ، فإن المتعلم:

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يشرح المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يصف المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يحدد المفاهيم والعمليات الأساسية بشكل صحيح
                          يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الأساس الكيميائي للحياة ، ويحلل ويفسر المشاكل المعقدة ، ويصنع تنبؤات منطقية ومعقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الأساس الكيميائي للحياة ، وتحليل المشكلات وتفسيرها ، وإجراء تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم والعمليات الأساسية لوصف الأساس الكيميائي للحياة ، ويفسر المشاكل ، ويقدم تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة
                          يبرر اختيار البيانات كدليل ، ويحلل بشكل نقدي ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص الاستنتاجات القائمة على الأدلة التي تحدد أي قيود. يختار البيانات المناسبة كدليل ، ويحلل ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص استنتاجات صحيحة بناءً على البيانات. يستخدم البيانات لتوضيح روابط للمفاهيم الأساسية ، ويقدم استنتاجات بسيطة صحيحة بناءً على البيانات.

                          المعيار 6: وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات التي تشمل الخلايا

                          يتم تقييم هذا المعيار داخليًا وخارجيًا.

                          فيما يتعلق بدراسة الخلايا فإن المتعلم:

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يشرح المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يصف المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يحدد المفاهيم والعمليات الأساسية بشكل صحيح
                          يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الخلايا والتحليل وتفسير المشكلات المعقدة ، وإجراء تنبؤات منطقية ومعقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الخلايا والتحليل وتفسير المشكلات ، وإجراء تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم والعمليات الأساسية لوصف الخلايا ، ويفسر المشاكل ، ويقدم تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة
                          يبرر اختيار البيانات كدليل ، ويحلل بشكل نقدي ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص الاستنتاجات القائمة على الأدلة التي تحدد أي قيود. يختار البيانات المناسبة كدليل ، ويحلل ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص استنتاجات صحيحة بناءً على البيانات. يستخدم البيانات لتوضيح روابط للمفاهيم الأساسية ، ويقدم استنتاجات بسيطة صحيحة بناءً على البيانات.

                          المعيار 7: وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات داخل الكائنات الحية

                          يتم تقييم هذا المعيار داخليًا وخارجيًا.

                          فيما يتعلق بدراسة الكائنات الحية ، المتعلم:

                          التصنيف أ التصنيف ب التصنيف ج
                          يشرح المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يصف المفاهيم والعمليات بشكل صحيح يحدد المفاهيم والعمليات الأساسية بشكل صحيح
                          يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الكائنات الحية ، والتحليل وتفسير المشاكل المعقدة ، وإجراء تنبؤات منطقية ومعقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم والعمليات لشرح الكائنات الحية ، والتحليل وتفسير المشاكل ، وإجراء تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة وغير مألوفة يطبق المفاهيم الأساسية لوصف الكائنات الحية ، ويفسر المشاكل ، ويقدم تنبؤات معقولة في سياقات مألوفة
                          يبرر اختيار البيانات كدليل ، ويحلل بشكل نقدي ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص الاستنتاجات القائمة على الأدلة التي تحدد أي قيود. يختار البيانات المناسبة كدليل ، ويحلل ويفسر الأدلة بالإشارة إلى المفاهيم ، ويستخلص استنتاجات صحيحة بناءً على البيانات. يستخدم البيانات لتوضيح روابط للمفاهيم الأساسية ، ويقدم استنتاجات بسيطة صحيحة بناءً على البيانات.

                          المعيار 8: وصف وتطبيق المفاهيم والعمليات المتعلقة باستمرارية الكائنات الحية وبقاء التغييرات

                          يتم تقييم هذا المعيار داخليًا وخارجيًا.

                          فيما يتعلق بدراسة استمرارية الكائنات الحية وبقاء التغييرات ، فإن المتعلم:


                          شاهد الفيديو: أولى حلقات الأحياء للصف الأول الثانوي 2021 -الباب الأول: الأساس الكيميائي للحياة - مع أ. سيد خليفة (شهر فبراير 2023).