كل مايخص البحوث موقع بحوث دراسية بحوث علمية

موقع بحوث دراسية
بحوث علمية
لوحدة الثانية

الخلية

وحدة البناء والوظيفة

في الكائنات الحية

* مفهوم الخلية :

يمكن أن نلخص مفهوم الخلية كما يُنظر إليه هذه الأيام فيما يلي :

1 – الخلايا هي الوحدات البنائية لكل الكائنات الحية تقريباً سواء كان الكائن الحي يتكون من خلية واحدة كالأميبا أو البكتيريا، أو عدة خلايا كالإنسان أو شجرة، فإن كل الكائنات الحية تتكون من وحدات بنائية أساسية تُسمى الخلايا، فالخلايا هي الوحدات البنائية في تركيب الكائنات الحية .



2 ـ الخلايا هي الوحدات الوظيفية لكل الكائنات الحية تقريباً، فكل التفاعلات الكيميائية الضرورية للحفاظ على الأنظمة الحية وتكاثرها تحدث داخل الخلايا، فالعمليات الكيميائية ( الأيضMetabolism ) التي توفر الطاقة اللازمة لانقباض خلية عضلية مثلاً تحدث في الخلية العضلية ذاتها، كما يحدث نفس الشيء بالنسبة لعمليات تكاثر الخلية، كلها تحدث في داخل الخلايا .



3 ـ تنشأ الخلايا من خلايا سابقة لها، فالخلايا لا تتولد تلقائياً، فالكائن عديد الخلايا ينمو عن طريق تضاعف خلاياه، وعن طريق انقسامات خلوية خاصة تُكوّن بعض الكائنات الحية خلايا جنسية متخصصة كالبويضات والحيوانات المنوية لها القدرة عند الاتحاد ببعضها على تكوين كائن حي جديد بإذن الله .



4 ـ تحتوي الخلايا على مادة وراثية ( حمض نووي ) حيث تنتقل من خلالها صفات معينة من الخلايا الأبوية إلى الخلايا البنوية، وتحتوي هذه المادة الوراثية على " شفرة " تضمن استمرارية النوع من جيل من الخلايا إلى الجيل التالي .



* ملاحظات عامة :

* لكل الخلايا سطح يغطيها يُطلق عليه غشاء الخلية ينظم حركة مرور المواد من وإلى الخلية .



*كل الخلايا تحتوي على معلومات وراثية توجد على شكل " شفرة " في جزيئات حمض نووي، وفي بعض أنواع الخلايا يوجد الحمض النووي في منطقة خاصة تُحاط بغشاء وتسمى النواة، وفي بعض الأنواع الأخرى من الخلايا يتوزع الحمض النووي في وسط الخلية .



* تحتوي الخلايا على العديد من تراكيب صغيرة تُسمى " عُضيات " وهي عبارة عن أعضاء صغيرة تقوم بوظائف هامة في الخلية، فبعض العضيات يختص بإطلاق الطاقة وبعضها الآخر يختص ببناء البروتين والبعض الآخر يختص بنقل المواد في داخل الخلية . ولا تحتوي كل الخلايا على كل أنواع العضيات، كما تُبنى بعض التصنيفات الرئيسية للكائنات الحية على وجود أو غياب بعض عضيات الخلية .



* حقيقيات النواة وأوليات النواة :

* حقيقيات النواة تحتوي على نواة محددة وخلاياها عادة ما تكون أكبر وأعقد من أوليات النواة، وتحتوي على عضيات أكثر من أوليات النواة .



* خلايا كل النباتات والحيوانات الرااقية حقيقية النواة . أما خلايا البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة فهي من أوليات النواة .



* لا تكون أوليات النواة كائنات عديدة الخلايا، ويقارن الشكل التالي بين أوليات النواة وحقيقيات النواة .



* بعض الأدوات والتقنيات التي تستخدم في دراسة الخلايا :

1 – الميكروتوم : Microtome

جهاز يُستخدم في الحصول على قطاعات رقيقة من الخلايا والأنسجة مما يُسهّل دراستها بالمجهر .



2 – المجهر الضوئي : Light Microscope

هو الأداة الرئيسية في دراسة تركيب الخلية، وتزداد تفاصيل معلوماتنا عن تشريح الخلية كلما زادت قوة تحليل المجهر الضوئي .



ويُقصد بقوة تحليل المجهر مدى قدرته على أن يفصل للعين نقطتين قريبتين جداً من بعضهما .



وتتناسب قدرة تحليل المجهر الضوئي تناسباً عكسياً مع الطول الموجي للطاقة الإشعاعية المستخدمة، وهذا يعني أنه كلما قصر الطول الموجي للأشعة المستخدمة كلما ازدادت القدرة التحليلية للمجهر، وأحدث المجاهر الضوئية تصل قدرتها التحليلية إلى 0.17 ميكرون ( الميكرون = 1000 / 1 مم ) .



3 – المجهر الإلكتروني : Electronic Microscope :

وضع العالم الفيزيائي بروجلي نظرية تقول بأن " الإلكترونات ذات طبيعة موجية "، ثم اتضح بعد ذلك أن طول موجات الإلكترونات يصل فقط إلى 0.05 أنجستروم ( الأنجستروم = 000 000 10/1 ) .



وعلى ذلك استنتج أنه إذا استُبدِل الشعاع الضوئي بشعاع من الإلكترونات، فإن قِصر الطول الموجي لشعاع الإلكترونات سيُحدِث زيادة مقابلة في قوة تحليل المجهر، وقد ثبُت صدق هذا التنبؤ حيث استُخدِم المجهر الضوئي عام 1934 للحصول على صور قوة التحليل بها أكبر كثيراً مما نحصل عليه من المجهر الضوئي .



ويستخدم المجهر الإلكتروني حزمة من الإلكترونات بدلاً من حزمة ضوئية وتستخدم ملفات مغناطيسية لتركز الحزمة الإلكترونية بنفس الطريقة التي تُستخدم بها العدسات الشيئية لتركيز الشعاع الضوئي من المجهر الضوئي .



وكما ذكرنا سابقاً أن قوة تحليل أحدث مجهر ضوئي ( عام 1990 ) تصل إلى 0.17 ميكرون بينما قوة تحليل المجهر الإلكتروني تصل إلى 0.0005 ميكرون . وعلاوة على ذلك فإنه بينما القيمة القصوى لتكبير الأشياء باستخدام المجهر الضوئي لا تزيد على 2000 مرة، فإن المجهر الإلكتروني يستطيع أن يكبّر الأشياء إلى أكثر من مليون مرة، ومن ذلك تتضح الفائدة العظمى للمجهر الإلكتروني بالنسبة للعلماء عامة وعلماء البيولوجي المحدثين خاصة .



التنظيم الخلوي لحقيقيات النواة


الظاهرة المميزة للخلايا حقيقية النواة هو تقسيمها إلى حجرات مُحاطة بأغشية تنفصل عن بعضها البعض كما تنفصل عن الغشاء البلازمي، وأوضح حجرة من هذه الحجرات هي النواة .



- الأغشية الخلوية :

يحيط بالمادة الحية في الخلية ( البروتوبلازم Protoplasm ) جدار خلوي ( Cell Wall ) صلب أو شبه صلب يعطي الحماية والشكل للخلية ولا يُعتبر ذا طبيعة بروتوبلازمية، ويعتبر الجدار الخلوي مادة إفرازية ناتجة عن المادة الحية في داخل الخلية، وهو من مكونات الخلية النباتية ولا يظهر في الخلايا الحيوانية .



تمر المواد من وإلى الخلية خلال الغشاء البلازمي Plasma Membrane ، ولقد أظهرت الدراسات الكيميائية للأغشية البلازمية المنزوعة من الخلايا ما يلي :



1 ـ أن الأغشية البلازمية والأغشية الخلوية الداخلية ( مثل أغشية الشبكة الإندوبلازمية وأغشية الميتوكوندريا ) لها جميعاً نفس التركيب، وإن كان هناك بعض الفروق الصغيرة .



2 ـ أن كل الأغشية تتكون من ثلاث أنواع من الجزيئات هي الفوسفوليبيدات (Phospholipids ) وهي مواد ليبيدية مرتبطة بوحدة من الفوسفور، والجليكوليبيدات وهي مواد ليبيدية مرتبطة بوحدة من المواد الكربوهيدراتية، والبروتين، وتمثل الليبيدات تقريباً نصف كتلة مكونات معظم الأغشية، وتكون البروتينات النصف الآخر.



3 ـ أن الأغشية ليست جدران خاملة تعمل فقط كحاويات أو مرشحات، ولكنها تلعب دوراً رئيسياً في الكثير من الوظائف البيولوجية والظواهر الغشائية مثل :



أ – الأسموزية : Osmosis

وتعني انتقال المذيب ( المذيب في الكائنات الحية هو الماء عادة ) خلال الغشاء البلازمي للخلية من منطقة ذات تركيز أعلى إلى أخرى ذات تركيز أقل . وحيث أن جزيئات الماء صغيرة فإن قدرة التحكم المباشر للخلية على حركة الماء عبر الغشاء محدودة إلى حد ما .



ب – الديلسة : Dialysis

هي مرور مادة ذائبة خلال الغشاء البلازمي، وتحدث الديلسة مادام الغشاء منفذاً للأيون محل الدراسة أما إذا كان الغشاء غير منفذ لهذا الأيون فإن الأيون لا يستطيع أن ينتشر خلاله، ومن ذلك يتضح أن خصائص الغشاء هي العامل الحاسم في تحديد أي المواد الذائبة ستمر خلاله ( كل الأغشية البيولوجية منفذة للماء ) .



ج – النقل الميسرFacilitated transport والنقل النشط Active transport :

هناك عدة مظاهر مشتركة بين النقل الميسر والنقل النشط تتضمن :

ـ حركة الجزيئات والأيونات عبر الأغشية بمعدلات أسرع مما يحدث بالديلسة وحدها .

ـ درجة عالية من التخصص، فلكل منهما قدرة اختيارية بالنسبة للمواد التي تسمح بنقلها .



كما يوجد بين النقل الميسر والنقل النشط فروق جوهرية تتمثل في :

ـ أن النقل النشط يتطلب بذل قدر من الطاقة بواسطة الخلية بينما النقل الميسر لا يتطلب ذلك .

ـ يستطيع النقل النشط أن ينقل المواد عبر الغشاء ضد اتجاه التركيز، أي من المنطقة ذات التركيز الأقل إلى المنطقة ذات التركيز الأعلى، بينما لا يستطيع النقل الميسر أن يقوم بذلك .
ذا البحث عن الفوليرين... لطلاب الثانوية والبحث كامل جامعي للي يطلبه يطرش لي ايميل وانا بطرش له البحث واتمنى انه ينال اعجابكم وشكرا... وااسف لاني بحط البحث عادي مب في صفحة الورد لاني كل ما حاولت انزل الفايل في المنتدى يقوول لي ان غير مسموح به ...
المهم هذه بداية البحث :


الكثير من السناج مع العديد من جزيئات الفوليرين

عاد كروتو إلى إنجلترا وحاول أن يصنع كمية معقولة من C60 لكي يتمكن من إجراء تحاليل على البنية التركيبَّية للجزيء. وكان ذلك في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، عندما انخرطت أنا وجوناثان هير في دراساتنا لما بعد االدكتوراه في الكيمياء. وقد عمل جوناثان مع كروتو في عزل C60 وقمت أنا بانشاء نموذج لمحاكمة سلوك عناقيد الكربون في مجموعة الكيمياء النظرية التابعة لجون موريل.


أدت التجارب التي استمرت عدة اسابيع باستخدام قوس الكربون في وعاء على شكل جرس م***ء بالهيليوم إلى الحصول على السناج المحتوي على C60 بكميات اكبر مما هو متوقع ، وعندئذ استخلص جوناثان محلولا جميلا أحمر اللون من سناج الكربون يحتوي أساسا علىC60.

ولكن قبل تسجيل تلك الاكتشافات ، تلقى هاري كروتو رسالة بالفاكس تطلب منه تقييم بحث علمي أرسله إلى مجلة " Nature " فريق ألماني / أمريكي مكوَّن من ولفجانج كريتسكمر ودون هوفمان اللذين توصلا إلى تكوين بلُّورة C60 وحددا تركيبها باستخدام الأشعة السينية. وكان ما أصاب كروتو بالرعب، هو أن البحث تضَّمن كل النتائج التي كان يأمل في التوصل إليها بنفسه!







محلول مستخلص
من سناج الكربون

جوناتان هير


وكانت طريقة قوس الكربون طريقة بسيطة لإنتاج C60 ! ومع نشر مقالة كريتسكمر وهوفمان، بدأت المجموعات البحثية في كل أنحاء العالم في بناء مولدات للفوليرين بقوس الكربون وبدأت في بحث هذا الجزئ الخَّلاب . حتى المدارس نجحت في تحضير C60.

أما المهتمون بالنواحي النظرَّية مثل باتريك فولر (إكستر،المملكة المتحدة) فقد تساءلوا عن عدد جزيئات الفوليرين الممكنة وكيف يمكن تحضيرها بتلك السهولة، وقد ساهمت في النقاش الأخير بمقالة في مجلة العلوم "Science" بعنوان الحفز الذاتي أثناء نمو جزئ الكربون

ولكن مازال هناك المزيد حول هذا الموضوع! فقد اتضح بعد فترة وجيزة أن هناك تركيبات كروية يمكن العثور عليها في السناج مثل C70 وهي تشبه إلى حد ما كرة الرجبي التي يلعبونها في أمريكا.







أعلى : جزئ C70
أنقر على رسم الجزئ لتراه من جميع النواحي (يلزم وجود برنامج تشايم)
أسفل : الأنبوبة النانومترية)
الأنابيب الثانومترية كما تظهر في المجهر الإلكترون





كما أن الأكثر إثارة أنه عند تغيير طاقة قوس الكربون لكي يصبح التيار مستمرا بدلا من التيار المتردد ، فإن من الممكن الحصول على هياكل أنبوبية غريبة الشكل في أحد الرواسب على القطب. وهذه الأنابيب مكوَّنه بالكامل من الكربون، وتمَّت تسميتها الأنابيب النانومترية وذلك نظرا لقطرها الذي يبلغ عدة نانومترات، وقد تمت مشاهدتها كتابة تقرير عنها للمرة الأولى عام 1991 بواسطة العالم الياباني سوميو ليجيما

ومنذ ذلك الحين تم اقتراح عدة طرق أخرى لإنتاج جزيئات الكربون المكونة من الأنابيب النانومترية، وهي تشتمل
عمل تحليل كهربي باستخدام أقطاب من الجرافيت في أملاح منصهرة ؛
*
تحليل حراري مُحفِّز للهيدروكربونات؛ *
تبخير للجرافيت باستخدام الليزر. *



يمكن عمل أنبوبة نانومترية مستقيمة ذات جدار واحد بلف رقيقة جرافيتيَّة علىاسطوانة. ويمكن عمل ذلك بطرق مختلفة، وسوف نحصل على أنواع مختلفة من الأنابيب النانومترية (تسمى " ذراع المعقد " و" الزجزاج " و " عدم التماثل"). وطبقا للترتيب المحدد تكون لهم خواص إلكترونية مختلفة، فبعضها يُتوقَّع أن يكون معدنيا بينما يكون البعض الآخر أشباه موصلات.

الأنابيب النانومترية كما تظهر في المجهر الإلكتروني

يستطيع المرء أيضا أن يدُخل " عيوبا " في الأنبوبة المستقيمة ، التي تتكوَّن من ذرات كربون ترتبط على سبيل الحصر في أنماط مسدسه ، وذلك بإضافة أو تقليل رابطة كربون واحدة. ويمكن للأشكال الخماسية والسباعية إدخال انفتال أو انحناء أو ما شابه ذلك. ولذا يمكن خلق أشكال حلزونية نانومترية ، وكعكات نانومترية ونهايات مغطاة للانابيب، والنهايات المغطاة للأنابيب... والتي قد تمت مشاهدتها جميعاً.

واتضح أن تلك الأنابيب النانومتريَّه قويَّة بدرجة لا تُصدَّق – فهي أقوى بمئات المرات من الصلب، ويرجع ذلك جزئيا إلى شكلها الهندسي المسدس ، والذي يمكنه توزيع القوى والتشوهات بسبب قوة رابطة الكربون – كربون وكما سبق ذكره، فإن لهم خواص إلكترونية غير عاديَّة وتم التوصل إلى الأجهزة الإلكترونية البسيطة مثل الأقطاب الثنائية والمفاتيح و الترنزستورات باستخدام الأنابيب النانومتريه التي كانت أصغر بكثير من مكافئاتها من السيليكون والمستخدم في تصنيع شرائح الحاسب الآلي الآن.

يتواصل البحث الآن لإنتاج أنابيب نانومترية من الكربون بطريقة يعتمد عليها وفي ظروف إنتاج محدده. وعند التوصل إلى هذه الطرق، فإن الأنابيب النانومتريه سوف تظهر في الأجهزة وكذلك في مواد ذات قوة خارقة
__________________
[ALIGN=CENTER][/ALIGN]
[ALIGN=CENTER]انت الزائر رقم[/ALIGN]
[ALIGN=CENTER][/ALIGN]
[ALIGN=CENTER]لموضوعاتي[/ALIGN]