علم الحياة Biology

علم الحياة Biology

يختص علم الحياة بدراسة الكائنات الحية حيوانية كانت أو نباتية وينقسم إلى:

(1)             علم الحيوان Zoology

(2)             علم النبات Botany

علم الحيوان :

يشتمل علم الحيوان على فروع كثيرة تختص جميعها بدراسة المملكة الحيوانية من النواحى المختلفة ومن أمثلة العلوم المتفرعة عن علم الحيوان ما يأتى:

1- علم الشكل Morphology

        ويختص بدراسة شكل وتركيب الحيوان وينقسم على قسمين يختص أحدهما بدراسة شكل وتركيب الحيوان من الخارج والآخر بدراسة الشكل والتراكيب من الداخل (External and internal morphology) ومثال ذلك دراسة الخلية والأنسجة المختلفة ودراسة تشريح الحيوان إلخ ولهذا فإن علم الشكل الداخلى ينقسم بدوره إلى :

1-   علم دراسة الخلية Cytology ويبحث فى شكل وتركيب محتويات الخلية.

2-   علم دراسة الأنسجة Histology ويختص بدراسة وتركيب الأنسجة المختلفة التى يتكون منها الكائن الحى .

3-   علم التشريح Anatomy ويشمل دراسة جسم الحيوان بعد التشريح.

2- علم وظائف الأعضاء Physiology

        يهتم هذا العلم بدراسة الوظائف المختلفة لأعضاء الحيوان، ومدى تكيفها لتأدية الوظائف الحيوية التى يعتمد عليها الحيوان.

3- علم الأجنة Embryology

        يشمل دراسة الكائن الحى فى مراحلة الجنينية من نمو تطور وتنوع أنسجته المختلفة من البويضة المخصبة إلى تمام التكوين.

4- علم الوراثة Genetics

        يدرس انتقال الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء.

5- علم التطفل : Parasitiology

        يختص بدراسة ظاهرة تطفل أنواع مختلفة من الحيوانات على أنواع أخرى واعتمادها عليها فى معيشتها ومدى تأثر العائل نتيجة لهذا التطفل.

6- علم التقسيم Taxonomy

        يهتم هذا العلم بدراسة تقسيم المملكة الحيوانية إلى أقسام كبيرة وأخرى أصغر منها وهكذا تنقسم المملكة الحيوانية Animal kindom إلى :

7- علم البيئة Ecology

يختص بدراسة العلاقة بين الحيوانات والبيئة الطبيعية التى تعيش فيها.

8- علم الحشرات Entomology

        يدرس علم الحشرات من النواحى المختلفة.

9- علم الديدان Helminthology

        يختص بدراسة الديدان.

10- علم الأوليات Protozoology

يختص بدراسة الكائنات الأولية.

11- علم الفيروسات Virology

يختص بدراسة الفيروسات المختلفة .

الأحياء والجمادات

Living and non-living

لعله من العسير أن نفسر كلمة الحياة أن نعرف كنهها، وكل ما نعرفه عن الحياة أن هو ظواهر خاصة توجد فى كائنات بذاتها وقد عرفت هذه بأنها كائنات حية ومثل هذه الصفات التى تعزى الحياة إليها لا توجد مجتمعة فى كائنات أخرى تعرف بالجمادات وهذه الصفات الخاصة هى:

1- التركيب الخلوى للكائن Cellular Structure

        يتكون جسم الكائن الحي من وحدة أو أكثر من وحدات أساسية تعرف بالخلايا وهذه لها وظائف حيوية خاصة، وينتج هذا التخصص كلما تعددت خلايا الكائن وارتقى فى علم التقسيم الحيوانى.

2- النمو Growth

        يتميز الكائن الحى بقدرته على النمو بزيادة وزن أو حجم الجسد أو الاثنين معاً ومن المعروف أن جميع الكائنات الحية تبدأ حياتها الأولى من خلية واحدة وتعرف باسم اللاقحة Zygote وهذه الخلية لا تزال تنقسم وتنمو إلى خلايا وأنسجة وأعضاء مختلفة إلى أن يكتمل الكائن الجديد وهذا بدوره يستمر فى نموه إلى أن يبلغ الحجم المعتاد للنوع الذى ينتمى إليه.

3- الحركة Movement

        الكائنات الحية جميعا قادرة على الحركة والانتقال من مكان لآخر كما أن لها القدرة على تحريك بعض أعضائها دون الآخر كلما دعت الحاجة إلى ذلك ، والحركة ضرورية لحياة الحيوان.

4- التغذية Nutrition

        الغذاء أمر لازم لاستمرار حياة الكائن والمحافظة عليها وكذا وقايته من بعض الأمراض وتبحث الكائنات Organisms عن طعامها بطرق مختلفة وتتناوله بأساليب شتى تتباين من نوع إلى آخر.

5- التنفس Respiration

وبه يحصل الحيوان على حاجته من غاز الأكسجين الذى يستخدمه فى أكسدة المواد الغذائية أثناء عملية الأيض التى تحدث فى خلايا الجسم وتنطلق الطاقة اللازمة لحياة الكائن ويتكون نتيجة لهذا غاز ثاني أكسيد الكربون الذى يخرج بعيداً من الجسم من طريق التنفس أيضا.

6- الأيض Metabolism

        تهضم الكائنات الحية ما تتناوله من مواد غذائية لازمة لها. وتحوليها إلى مركبات بسيطة تنفذ داخل الخلايا المختلفة حيث تتم عمليتا الأيض من غيض وفيض (Anabolism & Catabolism) وتتم هذه العمليات بمساعدة إنزيمات التى تفرز داخليا فى جسم الحيوان.

7- الإخراج Excretion

        وعن طريقة يتمكن الكائن من دفع المواد المتخلفة عن عمليات الأيض التى لا يحتاج إليها والتخلص منها بعيدا خارج الجسم.

8- التكاثر Reproduction

        جميع الكائنات الحية قادرة على حفظ أنواعها عن طريق التكاثر عبر أجيال متتابعة. ويتم التكاثر بطرق مختلفة فمنه تكاثراً لا جنسيا وتكاثراً جنسيا حيث توجد خلايا وأنسجة معينة تختص بتلك العملية.

9- الالتئام Healing

        هو قدرة الحيوان على تعويض ما يفقده من خلايا مثل ما يحدث فى الإخراج أو عندما يفقد بعضا من جسمه كما فى دودة الأرض.

10- التناسق Co-ordination

        هو تعاون أعضاء الجسم وأنسجته المختلفة وتناسقها حتى يتمكن الجسم جميعاً من مباشرة وظائفه الحيوية والمحافظة على سلامته ويتضح هذا فى الحيوانات الراقية حيث يؤدى الجهاز العصبي وكذا الغدد الصم وظيفة التناسق العصبي والكيماوي فى جسم الحيوان.

11- القابلية للتهيج Irritability

        هى قدرة الحيوان على الاستجابة للمؤثرات الخارجية والداخلية وانتقال هذا التأثير عبر أنسجة خاصة حيث يترجم إلى نوع من الاستجابة لكل مؤثر.

علم الخلية Cytology

النظرية الخلوية Cell Theory

لقد كانت النظرية الخلوية هى أول الاستنتاجات لتفسير تركيب أجسام الكائنات سواء كانت حيوانية أو نباتية. وكان ذلك بفضل اختراع المجهر (الميكروسكوب) ونص هذه النظرية هو "تتركب أجسام الكائنات الحية حيوانات كانت أو نباتات من وحدات تركيبية هى الخلايا ومن نواتج هذه الخلايا" سنة 1840.

والخلية فى التحديد العلمى هى كتلة من البروتوبلازم تحتوى على نواة بالإضافة إلى كونها وحدة تركيبية فهى وحدة فسيولوجية أيضاً. فهى تتغذى وتتحرك وتنو وتتنفس وتخرج وتتكاثر، وإن كانت بعض خلايا الجسم تفقد بعض هذه الظواهر فكرات الدم الحمراء مثلا تفقد أنويتها عند اكتمال نموها وبلوغها، وكذا الخلايا العصبية التى تفقد القدرة على التكاثر.

صفات البروتوبلازم

Properties of the Protoplasm

يتميز البروتوبلازم بأنه لزج تختلف سيولته باختلاف الظروف المحيطة به، كما أنه قوامه هلامى (محبب) لامع مستشف أى أنه غير تام الشفافية، ويتبع البروتوبلازم المحاليل الغروانية Colleoidal Solution فى صفاتها التى تتميز بأنها إذا بخرت تختلف عن كتلة عديمة الشكل غير بلورية، كما يتميز أيضا بأنه يتكون من وسط انتشارى ومادة منتشرة غير ذائبة تتركب من جزيئات غاية فى الصغر فإذا قل الماء فى الوسط الانتشارى ازدحمت الدقيقات العالقة (أى غير العالقة للمادة المنتشرة) واكتسب البروتوبلازم صلابة وإذا ما كثر الماء صار المحلول أكثر سيولة، ويتم الحول من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بسرعة عظيمة مما يكسب البرتوبلازم القدرة على القيام بأوجه نشاط المختلفة .

        وتتركب المادة المنتشرة من تجمعات من الجزئيات الصغيرة تعلق فى وسط انتشارى وهى حركة براونية دائمة مما يزيد السطح وكذا سرعة التفاعلات التى تحدث فى البروتوبلازم زيادة كبيرة. ويكون البرتوبلازم عند ملامسة الماء غشاء صلباً نصف نفاذ يسمى الغشاء البلازمى.

مكونات البروتوبلازم

Protoplasmic Component's

يتألف البروتوبلازم من مكونات عديدة يمكن تصنيفها إلى ثلاث مجاميع:

1- مكونات حية:

تشمل تراكيب محددة البناء تقوم بوظائف حيوية معينة لو توقفت لفقدت الخلية مقومات الحياة وتسمى هذه المكونات بالعضيات Ordanoids وسيلي شرحها ضمن تركيب الخلية.

2- مكونات غير حية :

        هى مركبات تشمل المواد الخام والكيماويات التى تدخل فى بناء البروتوبلازم ويجدر بنا أن نذكر أنه لا يمكن دراسة البروتوبلازم كيماوياً وهى حى لفقدانه هذه الخاصية نتيجة المعالجة الكيماوية. ولذا تكون هذه الدراسة بعيداً عن حياة البروتوبلازم التى لا تزال من أسرار الخالق عز وجل.

3- الأحماض النووية:

        هى مركبات عضوية بالغة التعقيد عالية النشاط يتم بناؤها داخل نواة الخلية وعن طريقها يتم تحويل المواد غير الحية إلى برتوبلازم.

المكونات غير الحية

Non-living components

1- البروتينات Protenis

        هى لبنات البناء للبروتوبلازم، وتدخل الخلية على شكل جزيئات من أحماض أمينية (CH₂-NH₂-COOH) ومن هذه الجزئيات نسبة كبيرة تتحد مع بعضها البعض بطرق عديدة لتعطى بروتينات جديدة مختلفة عن البروتينات الأصلية التى نشأت منها، يستغل الجانب الأكبر منها فى بناء البرتوبلازم، وصبغات الدم وبعض المواد الأخرى كالصوف والقيراطين الداخل فى تركيب الطبقة القرنية للجلد.

        قد تتحد بروتينات الخلية مع معادن معينة كالكبريت كما فى المح (صفار البيض) والحديد كما فى الهيموجلوبين، وقد تتحد بعض البروتينات مع اليبيدات (وهى مواد دهنية) لتبني أغشية الخلايا، ويستخدم جانب من الأحماض الأمينية كمصدر للأزوت العضوى اللازم لبناء الأحماض النووية.

        تختلف بروتينات الخلية فى خواصها تبعاً لأنواع الأحماض الأمينية الداخلة فى تركيبها، وعدد وحداتها ، وطريقة ترتيب جزيئاتها ومن أمثلة ذلك: البروتينات الليفية الموجودة بوفرة فى الأنسجة العضلية والضامة والحرير الطبيعى والصوف، والبروتينات الكروية الإنزيمات والهيموجلوبين وزلال البيض (الألبيومين).

2- الكربوهيدرات: Carbohydrates

        تعتبر مصدراً أساسى للطاقة الحرارية نظراً لسرعة احتراقها وهى تدخل فى صورة بسيطة ذائبة هى الجلوكوز (C₆H₁₂O₂) وتحترق كمية من الجلوكوز داخل الخلية لتمدها بحاجتها من الطاقة، ويوجد فى العصارة النووية نوعان من السكاكر الخماسية هما الريبوز والديوكسى ريبوز، وهما من المكونات الأساسية للأحماض النووية.

        أما الجلوكوز الزائد فإنه يتحول إلى سكر عديد هو الجليكوجين أو النشا الحيوانى الذى يخزن فى الكبد لوقت الحاجة، وإذا ما اختل النظام الهرمونى المتحكم فى حرق الجلوكوز أو تحويله إلى جيلكوجين فإنه يتخلص من الدم ليخرج مع البول (فى حالات البول السكرى). وفى حالات خاصة يتحول الفائض من الكربوهيدرات إلى دهون لسد حاجة الجسم منها.

3- الدهون Lipids

        تدخل الدهون الخلية فى أبسط وحداتها الكيميائية وهى الأحماض الدهنية، التى إما تستهلك فى توليد الطاقة أو يعاد ربطها ببعضها البعض فى أشكال مختلفة مكونة ليبيدات، وتدخل الليبيدات فى بناء أغشية الخلية متحدة مع البروتينات أو مع الفوسفات. ويختزن الزائد منها على شكل قطرات دقيقة فى سيتوبلازم الخلايا الدهنية التى تظهر فى التحضيرات المكونات