تخطى إلى المحتوى

بحث متكامل عن علم الاحياء 2024.

  • بواسطة
السلام عليكم ورحمة الله

بحث متكامل عن علم الاحياء

***************

القعدة
علم اﻷحياء أو البيولوجيا (بالإنجليزية: Biology) (من اليونانية، Bios تعني الحياة و Logos تعني المقالة أو الدراسة) هو علم دراسة الحياة و الكائنات الحية من حيث بنيتها، و طبيعتها، و صفاتها، و أنواعها، و القوانين التي تحكم طرق عيشها و تطورها و تفاعلها مع وسطها الطبيعي.

و علم اﻷحياء واسع جدا و ينقسم لعدة فروع من أهمها علم الكائنات المجهرية و علم الحيوان و علم النبات و كذلك علم وضائف اﻷعضاء و الكيمياء الحيوية و علم البيئة. و مع ترقي هذا العلم، منذ القرن التاسع عشر، صار ذات صلات وثيقة بالعلوم أخرى، النظرية منها و التطبيقية، مثل الطب و الصيدلة و مجالات تقنية أخرى تلبي إحتياجات الإنسان الضرورية والمستمرة. و هكذا صرنا اليوم لا نتحدث عن علم بل علوم الحياة (بالإنجليزية: Life Sciences).
يتعاملعلم الأحياء مع دراسة كافة أشكال الحياة . حيث يهتم بخصائص المتعضيات الحية و تصنيفها و سلوكها ، كما يدرس كيفية ظهور هذه الأنواع إلى الوجود و العلاقات المتبادلة بين بعضها البعض و بينها و بين بيئتها . لذلك فإن علم الأحياء يحتضن داخله العديد من التخصصات و الفروع العلمية المستقلة . لكنها جميعا تجتمع في علاقتها بالكائنات الحية (ظاهرة الحياة) على مجال واسع من الأنواع و الحجام تبدا بدراسة الفيروسات و الجراثيم ثم النباتات و الحيوانات ، في حين تختص فروع اخرى بدراسة العمليات الحيوية ضمن الخلية مثل الكيمياء الحيوية إلى فروع دراسة العلاقات بين الحياء و البيئة في علم البيئة.
على مستوى العضوية ، تأخذ البيولوجيا على عاتقها دراسة ظواهر مثل الولادة ، النمو ، الشيخوخة aging ، الموت death و تفسخ الكائات الحية ، ناهيك عن التشابهات بين الأجيال offspring و آبائهم (وراثة heredity ) كما يدرس أيضا ازهرار النباتات و غيرها من الظواهر حيرت الإنسانية خلال التاريخ .
ظواره أخرى مثل إفراز الحليب lactation ، metamorphosis ، وضع البيض ، تشافي healing ، الانتحاء Tropism . ضمن مجال أوسع من الوقت و المكان ، يدرس علماء الأحياء تهجين الحيوانات و النباتات ، إضافة للتنوع الهائل في الحياة النباتية و الحيوانية (التنوع الحيوي biodiversity ), التغير في العضويات الحية عبر الزمن (التطور ), الانقراض ، ظهور الأنواع Speciation ، السلوك الاجتماعي بين الحيوانات ، الخ .. .
يبرز ضمن علم الأحياء علم النبات الذي يختص بدراسة النباتات في حين يختص علم الحيوان بدراسة الحيوانات أما الأنثروبولوجيا فيختص بدرساة الكائن البشري . أما على المستوى الجزيئي ، فتدرس الحياة ضمن علم الأحياء الجزيئي ، و الكيمياء الحيوية و علم الوراثة الجزيئي. أما على المستوى التالي و هو الخلية فهو يدرس في علم الأحياء الخلوي. عند الانتقال لمستوى عديدات الخلايا multicellular ، يظهر لدينا علوم مثل الفيزيولوجيا و التشريح و علم النسج . أما علم أحياء النمو Developmental biology فهو يدرس الحياة في مستوى تطور و نمو الكائنات الحية المفردة أو ما يدعى ontogeny. أما عندما نتقل إلى أكثر من عضوية واحدة ، يبرز علم الوراثة الذي يدرس كيق تعمل مباديء الوراثة heredity بين الآباءو الأنسال . يدرس علم الإيثولوجيا Ethology سلوك المجموعات الحيوانية . أما علم الوراثة المجموعي Population genetics فيأخذ بعين الاعتبار كامل و مجمل المجموعة السكانية population أما النظاميات فتدرس مجالا متعدد الأنواع من الذراري lineage (أنواع من أصل مشترك) . المجموعات الحيوية المترابطة بعلاقات و مواطنها تدرس في إطار علم البيئة و علم الأحياء التطوري evolutionary biology . أحد أحدث العلوم البيولوجية حاليا هو علم الأحياء الفلكي astrobiology (أو xenobiology ) الذي يدرس إمكانية وجود حياة خارج كوكب الأرض .
ما هى الحياة؟
****************

كل التعريفات والتحديدات لكلمة الحياة حتى الآن غير مرضية أو غير مستوفية للغرض؛ وذلك لأن أصل الحياة مجهول تجريبيا. ولكن يمكن القول إن الحياة "ظاهرة تتميز بصفات معينة مثل: التغذية، التنفس، الحركة، التكائر، الإخراج…. الخ. وتنتهى حياة الفرد الحى بمجرد فقدانه صفة واحدة (أو أكثر) من تلك الصفات المميزة للحياة.
يمكن تلخيص مظاهر الحياة في الآتي:
أولا المادة الحية: وتسمى البروتوبلازم أو Protoplam. وهى أساس تكوين كل كائن معقدا كان أو بسيطا. إنها تصبغ كل الأنشطة الفيزيائية بالحياة مثل: الهضم، التنفس، الإخراج… الخ. باختصار: البروتوبلازم والحياة وجهان لعملة واحدة.
ثانيا الخلية وحدة بناء: هناك قاعدة بيولوجية تقول: الفرد الحي يتكون من مجموعة من الأجهزة، وكل جهاز يتكون من مجموعة من الأعضاء، وكل عضو يتكون من مجموعة من الأنسجة، وكل نسيج يتكون من مجموعة من الخلايا.. ومهما تعقد العضو أو كان بسيطا فإنه في النهاية يتكون من مجموعة خلايا.
ثالثا عمليةالأيض: مميز مهم جدا للأحياء. اللفظ (أيض/ Metabolism) يشمل كل الأنشظة الحيوية التى تتم في البروتوبلام، وهى إما (بناء) أو (هدم).. هناك تعريف ل" الأيض " في اللغة العربية، وهو: " صيرورة الشيء شيئاً أخراً". وكما نلاحظ من ذلك،الأيض الخلوي: هو كل التبدلات التي تطرأ على المواد في الخلية من هدم أو بناء ويسمى أحياناً الاستقلاب.
رابعا النمو: وهو ناتج بديهى لأضافة مواد جديدة للجسم (بناء). وعلى هذا لو كانت نسبة البناء تساوى نسبة الهدم فلن يحدث النمو.ولكن هناك بعض صور للنمو في كوائن غير حية مثل: تكوين الكريستالات او الترسيبات الكلسية. فما الفارق إذن؟ أما ما يحدث في حالة الكريستال مثلا، فهو لا يعدو أن يكون ترسيبا لأن المواد المضافة تكون من الخارج فقط… والأمر يختلف تماما مع الكائنات الحية لأن الإضافة تكون بإدخال تركيبات جديدة فيما بين التركيبات القديمة التى تكون جسم الكائن من قبل. تلك التركيبات هى الخلايا الحية.
خامسا الإحساس: يمكننا أن نعرف الإحساس بالقدرة على التفاعل مع المتغيرات في الوسط المحيط.والإحساس صفة ظاهرة في الكائنات المعقدة أمثالنا (قدرتك على قراءة تلك الكلمات الآن هو مثال لقدرتك على الإحساس). أما في النبات فتتمثل في: (الانتحاء تجاه الضوء، الانتحاء تجاه الماء، الانتحاء ضد الجاذبية) بالإضافة إلى بعض الخصائص الحسية التى تتميز بها نباتات بعينها (إحساس نبات نبات المستحية بالحرارة أو باللمس، قبض النباتات المفترسة على فريستها). الكائنات الدقيقة قادرة على الإحساس كذلك (لوحظ أن الأميبا تغير من طرق نموها وتكاثرها عند تأزم الظروف البيئية أو عدم ملاءمتها لها). إذن تظهر كذلك القدرة على الإحساس عند كل الكائنات الحية ولكن بنسب متفاوتة.
سادسا: التكاثر:سر عدم الفناء هو قدرة الكائن الحى على إنتاج أفراد جديدة من نفس النوع. وتتنوع طرق التكاثر بين جنسي ولاجنسى. والتكاثر اللاجنسي يحتاج لفرد واحد فقط لديه القدرة عل إنتاج أفراد تشبهه تماما. وهذا يحدث في الحيوانات والنباتات الدنيا على صورة من ثلاثة: الإنقسام الثنائي، التبرعم، التجرثم. أما التكاثر الجنسي فهو مميز للكائنات الراقية، وهو يحتاج لفردين أحدهما ذكر ينتج مشيجا متحركا، والآخر أنثى وينتج مشيجا ساكنا.. وعندما يتحد المشيجان يكونان الزيجوت وهو البذرة الأساسية للفرد الجديد. ولأن التكاثر لا يحقق أى فائدة للأبوين، فقد جعل الله لها محفزات مثل: الحاجة الجنسية والغريزة.

تاريخ علم الأحياء
********************
أصل المصطلح تشكل مصطلح الأحياء (Biology) من دمج اللفظة اليونانية (bios) وتعني الحياة مع اللفظة (logos) والتي تعني (دراسة ال..) لتكوّنا المصطلح بمفهومه الحديث, ويُعتقد أن كارل فريدريك بورداك قدمه بشكل مستقل عام 1800 وغوتفريد راينولد تريفيرانوس عام 1802 وجان بابتيست لامارك عام 1802, كما أن المصطلح في حد ذاته ظهر كعنوان للمجلد الثالث من كتاب كريستوف هانوف (طبيعة فلسفة المناذج الفيزيائية: علوم الأرض والعلوم الحياتية) الذي نُشر عام 1766. علم الأحياء في العصور القديمة اكتسب الإنسان الأول المعرفة بالنبات والحيوان التي جعلته قادراً على الصيد والزراعة, فعلى سبيل المثال عرفوا كيف يتجنبون النباتات السامة وطرق تربية الحيوانات, لذا سبق علم الأحياء تاريخ البشر المكتوب بأشواط. عرف سكان الشرق الأوائل منذ أمد بعيد كيف يلقحون النخل للحصول على التمر, ففي بلاد ما بين النهرين اكتشفوا أنه يمكن استخدام غبار الطلع في تخصيب المحاصيل, كما ذكرت أحد الأعمال من فترة حمورابي (1800 قبل الميلاد) زهرة شجرة النخيل كأحد المجالات التجارية. وصفت النصوص الهندية بعض جوانب حياة الطيور وتم وصف الحشرات والضفادع في مصر, وعرف المصريون والبابليون علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء في هيئات مختلفة, وكانت الحيوانات في بلاد ما بين النهرين تحفظ في ما يمكن أن نطلق عليه أول حدائق للحيوانات. ورغم ذلك امتزجت المعتقدات الخرافية بالمعرفة الحقيقية, فاستعملت أعضاء الحيوانات في آشور وبابل في الشعوذة, ففي بابل وآشور استُعملت أعضاء حيوانات في أعمال السحر والتنبؤ وفي الطب المصري والتصوف. اهتمت المدارس العلمية عند الرومان والإغريق بالمنهجيات العقلانية, وكان أرسطو أحد أكثر الفلاسفة غزارة في الإنتاج في العصور القديمة, وقام بمشاهدات عديدة للطبيعة وبخاصة سلوك وخواص النبات والحيوان, كما خصص اهتماماً بنواحي تصنيف الكائنات الحية. كان بلايني مشهوراً في روما القديمة لمعرفته الواسعة بالنبات والطبيعة, وأصبح كلاوديوس غالين فيما بعد رائد الطب وعلم التشريح. علم الأحياء في العصور الوسطى يُطلق على هذه الفترة في بعض الأحيان بالعصر المظلم لعلم الأحياء, ومع ذلك أظهر البعض ممن مارسوا الطب اهتماماً بالنباتات والحيوانات, وقام العرب بترجمة العديد من المؤلفات الإغريقية للإستفادة منها, ومن المؤلفين العرب البارزين الجاحظ (توفي عام 868) الذي ألف كتاب (الحيوان). ألف الألماني ألبرتوس ماغنوس (أحد أساتذة توماس أكويناس) نحو 35 كتاباً, وكان مهتماً بتكاثر النباتات بشكل خاص, وناقش بالتفصيل النشاط الجنسي للنبات والحيوان. عصر النهضة درس العديد من فناني المدرسة الإفتراضية علم وظائف الأعضاء بالتفصيل وبشكل مثير للإهتمام إلى جانب اهتمامهم بأجسام الحيوان والبشر, ألف كل من أوتو برونفيلز وهيرونيموس بوك وليونارد فوكس عدة كتب حول النباتات البرية, وكان يُشار إليهم على أنهم آباء علم النبات. وتم تأليف كتب أخرى حول الحيوانات ككتب كونراد غيزنر وألبرت دور. علم الأحياء الحديث تطور علم الحياء قدماً مع تطور العلم في مجمله, حيث تم اختراع المجاهر الأولى, وبواسطتها تمكن أنتوني فان ليفينهوك (1632-1723) من فحص مكونات الدم, وعرف الناس الخلايا المنوية في ذلك الوقت على الرغم من انتشار أفكار ومعتقدات غريبة حول وظائفها. هيمن التصنيف والتنظيم على الأحياء خلال القرنين السابع عشر والثامن عشر, وكان كارل فون لين (1707-1778) من أشهر شخصيات تلك الفترة, فقد قام بدراسة نظام علم تصنيف الأنواع بالأسماء العلمية اللاتينية. بدأت نظرية التوالد التلقائي بالتفتت والإنهيار, وكانت هذه النظرية تقول أن العضويات الحية التي تعيش فترات طويلة تنشأ من مواد غير حية, وتم تفنيدها أخيراً على يد لويس باستور. تطور علم الجينات الوراثية في القرن التاسع عشر عندما قام الراهب النمساوي غريغور مينديل بصياغة قوانين الوراثة عام 1866, ومع ذلك فإن أعماله لم تلقى الإهتمام الكافي لبضعة عقود. كان البريطاني تشارلز دارون العالم الذي أثر في علم الأحياء بنشره أفكاره في هذا المجال, وأشهر كتبه هو "حول أصل الأنواع" الذي نُشر عام 1859 الذي يصف الإنتقاء الطبيعي وهو آلية التطور الرئيسية. أدت نتائج تطور المجالات خارج نطاق العلوم الصرفة إلى معارضة ومساندة من أطياف مختلفة في المجتمع. بحلول العام 1953 وضع جيمس واتسون وفرانسيس كريك أساس بنية الحمض النووي الريبي (DNA) وهو المكون الجيني لتجسيد الحياة في كل صورها وأشكالها. بعد النجاح في اكشاف بنية ال DNA, تحول كريك إلى دراسة الإدراك, وفي نفس الوقت جاءت الدراسات المتعلقة بالأحياء التطويرية في مقدمة المسائل التي لم تحل بعد, وجرت محاولات لاستنساخ النباتات والحيوانات, وأصاب بعضها النجاح إلا أنها خلفت أسئلة تتعلق بالمبادئ الأخلاقية. وعُرفت الخلايا الجذعية القادرة على النمو والتمييز على أنها من العناصر الرئيسية في دراسة الأحياء التطويرية وللعلاجات الطبية.
التسلسل الزمني لعلم الأحياء
***************************
ما قبل عام 1600 – 520 قبل الميلاد: عرف ألكامون الشرايين والأوردة واكتشف الأعصاب البصرية. – 500 قبل الميلاد: وصف سوشروتا أكثر من 120 أداة جراحية و300 عملية جراحية وصنف الجراحة البشرية إلى 8 أنواع وعرف جراحة التجميل. – 500 قبل الميلاد: درس إكزانوفانيس المتحجرات ووضع تصوراً لتطور الحياة. – 350 قبل الميلاد: حاول أرسطو تصنيف الحيوانات تصنيفاً شاملاً, وألف كتاب "التاريخ الحيواني" الذي يعتبر الأحياء الحيوانية العامة, وكتباً أخرى تبين علم التشريح المقارن للحيوانات ووظائف أعضائها, إضافة لكتاب "أجيال الحيوانات" حول الأحياء التطويرية. – 320 قبل الميلاد: شرع تيوبراستوس في دراسة علم النبات بشكل منظم وممنهج. – 300 قبل الميلاد: قام هيروفيلوس بتشريح الجسم البشري. – 300 قبل الميلاد: ألف ديوكليس أول كتاب معروف عن علم التشريح وكان أول كتاب يستخدم مصطلح "علم التشريح". – 50-70 ميلادية: تم نشر كتاب "التاريخ الطبيعي" في 37 مجلداً. – 130-200: كتب كلاوديوس غالين عدة أطروحات حول التشريح البشري. – 1010: ألف أبو علي الحسن بن سينا كتاب "القانون في الطب".
1600-1800 – 1628: نشر ويليام هارفي كتاب "مثال تشريحي على حركة القلب والدم عند الحيوان". – 1658: لاحظ جان سوامردام خلايا الدم الحمراء من خلال المجهر. – 1663: استعمل روبرت هوك المجهر لرؤية الخلايا الفلينية. – 1668: فند فرانسيسكو ريدي نظرية نشوء الديدان التلقائي في المواد المتعفنة. – 1676: راقب أنتون فان ليفنهوك الحيوانات الأحادية الخلية وأطلق عليها اسم (روتيفيرا). – 1677: درس أنتون فان ليفنهوك السبيرماتوزوا. – 1683: درس أنتون فان ليفنهوك البكتيريا. – 1765: دحض لازارو سبالانزاني عدة نظريات حول النشوء التلقائي للخلايا الحية. – 1771: اكتشف جوزيف برايستلي تحول ثاني أكسيد الكربون إلى أكسجين في النبات. – 1798: ناقش توماس مالتوس النمو السكاني للبشر والإنتاج الغذائي في "مقال حول المبادئ السكانية".
1800-1899 – 1801: شرع جان-بابتيست لامارك في دراسة معمقة لتصنيفات أنواع اللافقاريات. – 1802: قُدم مصطلح "علم الأحياء" بشكل مستقل في صيغته الحديثة من قبل غودفري راينهولد ترفيرانوس ولامارك, وابتكر كارل فريدريتش بروداك هذه الكلمة عام 1800. – 1809: قدم لامارك ميراث المميزات المُكتسبة لنظرية التطور. – 1817: قام بيير-جوزيف بيلتيير وجوزيف-باينايم كافينتو بعزل الكلوروفيل. – 1820: وضع كريستيان فريدريك ناس القانون الذي حمل اسمه والذي يقول أن الهيموفيليا التي توجد عند الذكور فقط تنتقل بواسطة إناث غير مصابة بالمرض. – 1828: اكتشف كارل فون باير بيوضاً عند الثدييات. – 1828: قام فريدريك وولر بتركيب حمض اليوريا وهو أول مركب عضوي يتم تصنيعه من مواد أولية لاعضوية. – 1836: اكتشف ثيودور شوان إنزيم البيبسين من مستخلصات جدار المعدة, وهي أول محاولة لعزل الإنزيمات الحيوانية. – 1837: بين ثيودور شوان أن تسخين الهواء يحول دون تعفنه. – 1838: اكتشف ماتهياس شلايدن أن جميع الأنسجة النباتية الحية مؤلفة من خلايا. – 1856: وضع لويس باستور القاعدة التي تقول أن الكائنات الحية المجهرية تنتج الإختمار. – 1858: قدم كل من تشارلز داروين وألفريد والاس الإنتقاء الطبيعي بشكل مستقل, واستعمل داريم مصطلح "التطور" في طبعات لاحقة من كتبه الذي وضعه هيربرت سبنسر قبل عام 1852. – 1858: ذكر رودلف فيرشو أن الخلايا يمكن أن تنشأ من خلايا سابقة فقط. – 1862: دحض لويس باستور وعلى نحو مقنع النشوء التلقائي للخلايا الحية. – 1865: أدرك فريدريك أوغست سترادونتز أن البنزين مركب من ذرات الكربون والهيدروجين على هيئة حلقة سداسية. – 1869: اكتشف فريدريك مايتشر الأحماض النووية في نوى الخلية. – 1874: طور جاكوبس فانتهوف وجوزيف أكيلي لابيل عرضاً ثلاثي الأبعاد للجزيئات العضوية وقدما ذرات الكربون الرباعية السطوح. – 1876: بين أوسكار هيرتويغ وهيرمان فول أن البيض المخصب يسيطر على النوى الذكرية والأنثوية على حد سواء. – 1884: بدأ إميل فيشر بتحليله المفصل لمكونات ومركبات المواد السكرية. – 1898: استخدم مارتينوس بايجرنيك تجارب منقاة لبيان أن الأمراض المنقولة بالتبغ يسببه شئ أصغر من البكتيريا والتي أسماها (الفيروسات).
1900-1949 – 1906: اكتشف ميكاييل سفيت تقنية العزل والتنقية لفصل المركبات العضوية. – 1907: بين آيفان بافلوف ردات الفعل المكيفة للعاب الكلاب. – 1907: قام إميل فيشر بتصنيع سلاسل حمض البيبتايد الأميني, وأظهر بذلك أن الأحماض الأمينية في البروتينات مرتبطة بمجموعة روابط أحماض أمينية. – 1911: بين توماس مورغان أن عوامل مندل مرتبة في صف على الكروموسومات. – 1926: بين جيمس سومنر أن أنزيم اليوريز عبارة عن بروتين. – 1928: اكتشف كل من أوتو دايلز وكيرت ألدر تفاعل دايلز-ألدر لتشكيل حلقات الجزيئات. – 1928: اكتشف ألكسندر فلمنغ أول مضاد حيوي: "البنسلين". – 1929: اكتشف فوبيوس ليفين سكر الديوكسيريبوز في الأحماض النووية. – 1929: أفلح كل من إدوارد دويزي وأدولف بوتينانت الإستيرون بصورة منفصلة. – 1930: بين جون هوارد نورثروب أن إنزيم البيبسين عبارة عن بروتين. – 1931: اكتشف أدولف بوتينانت الأندروستيرون. – 1932: اكتشف هانز أدولف كيربز دورة حمض اليوريا. – 1933: نجح تاديوس رايخشتاين في تركيب الفيتامين سي صناعياً وهو أول فيتامين غير طبيعي. – 1935: تمكن فيندل ستانلي من بلورة فيروسات التبغ. – 1937: توصل هانز أدولف كيربز إلى اكتشاف دورة حمض الكربوكسيليك. – 1937: وجد ثيودوسيوس دوبهانسكي روابط بين التطور والتغير الجيني في كتاب "علم الوراثة وأصل الأنواع". – 1938: تم العثور على سمكة كولاكنت على مقربة من سواحل جنوب إفريقيا. – 1940: أعلن دونالد غريفين وروبرت غالامبوس عن اكتشافهما لتحديد مواقع الأشياء في حالة الرؤية الضعيفة بالأمواج فوق الصوتية عند الخفافيش. – 1942: عرض ماكس ديلبروك وسلفادور لوريا أن مقاومة البكتيريا لعدوى الفيروسات يسببها التغير العشوائي وليس التغير التكيفي. – 1944: بين أوزوالد آفري أن الحمض النووي الريبي يحمل معه رموزاً وراثية في بكتيريا نيوموكوتشي. – 1944: قام روبرت بيرنز وودوارد وويليام فون دورينغ بتصنيع الكوينين. – 1948: بين إروين شارغاف أن عدد وحدات الغوانين في الحمض النووي الريبي يساوي عدد وحدات حامض سايتوسين الأميني, وأن عدد وحدات الأدينين يساوي عدد وحدات الثايمين.
1950-1989 – 1951: تم تصنيع الكوليسترول والكورتيزون على يد روبرت وودوارد. – 1952: استخدم ألفرد هيرشي ومارثا تشايس أجهزة التتبع الإشعاعية لتبيان أن الحمض النووي الريبي هو المادة الوراثية في الفيروسات. – 1952: أتم فريد سانغر وهانز توبي وتيد ثومبسون تحليلهم الكروماتوغرافي حول تسلسل حمض الأنسولين الأميني. – 1952: استخدمت روزالين فرانكلين إنحراف أشعة إكس لدراسة بنية الحمض النووي الريبي, وذكرت أن العمود الفقري لفوسفات السكر موجود خارجه. – 1953: عرض جايمس واتسون وفرانسيس كريك بنية لولبية ثنائية للحمض النووي الريبي. – 1953: عرف ماكس بيروتز وجون كيندرو بينة الهيموغلوبين مستخدمين دراسات انحراف أشعة إكس. – 1953: بين ستانلي ميلر أن الأحماض الأمينية يمكن تكوينها عند مرور البرق المُحاكى عبر أوعية تحتوي على الماء والميثان والأمونيا والهيدروجين. – 1955: اكتشف سيفيرو أوكوا أنزيمات بوليمرات الRNA. – 1955: اكتشف آرثر كورنبرغ أنزيمات بوليمرات الحمض النووي الريبي. – 1960: وجد خوان أورو أن المحاليل المركزة لسيانيد الأمونويم في الماء يمكن أن تنتج مركب النيوكليوتيد العضوي استناداً إلى مادة الأدينين. – 1960: قام روبرت وودوارد بتصنيع الكلوروفيل. – 1967: استخدم جون غوردين الزرع النووي لاستنساخ ضفدع, وكانت تلك أول محاولة استنساخ كائنات فقارية. – 1968: استخدم فريد سانغر الفسفور المشع كوسيلة تعقب لحل شفرة مكونة من 120 تسلسلاً للRNA بطريقة كروموتوغرافية. – 1970: اكتشف هاملتون سميث ودانييل ناثانز أنزيمات تقييد الحمض النووي الريبي. – 1970: توصل كل من هوارد تيمين ودايفيد بالتيمور بشكل مستقل لاكتشاف أنزيمات ترانزكريبتيز المعكوسة. – 1972: نجح روبرت وودوارد في تركيب فيتامين B-12 صناعياً. – 1972: قدم ستيفن جاي غاولد ونيكلسون آثار الموازنة المرمزة في عملية التطور. – 1972: طور سينغر ونيكلسون نموذج الموائع الذي يدخل في تكوين أغشية جميع الخلايا. – 1974: بين مانفريد إيغين ومانفريد سامبر أن خليط النيوكليوتيد والRNA ترفع من جزيئات الحمض النووي الريبي والتي تقوم بدورها بالتضاعف والتغير والدوران. – 1974: أوضح ليزلي أورغل أن RNA بمقدوره التضاعف بدون مضاعفات ال RNA وأن الخارصين يساعد على هذا التضاعف. – 1977: اكتشف جون كورليس وجاك دايموند ولويس غوردون وجون إدموند وريتشارد فون هيرزين وروبرت بالارد وكينيث غرين ودايفيد ويليامز وأرنولد باينبريدج وكايثي كراين وتيرد فان أندل نوعاً جديداً من الحيوانات البرمائية في جزر غالاباغوس. – 1977: قدم والتر غيلبرت وآلان ماكسيم تقنية تسلسل جينية سريعة تعتمد على الإستنساخ والمواد الكيميائية المدمرة للقواعد والهلام المتنقل بالكهرباء. – 1977: أعلن فريدريك سانغر وآلان كولسون عن تقنية تسلسل جينية سريعة تستعمل الديديوكسينيوكليوتايدات والهلام المتنقل بالكهرباء. – 1978: قدم فريدريك سانغر التسلسل 5386 للفيروس PhiX174 وهو أول تسلسل مورث كامل. – 1982: تم تقديم مبادئ بروتين البريون من قبل ستانلي بروزنر. – 1983: ابتكر كاري موليس تفاعل البوليمرات التسلسلي. – 1984: استنبط أليك جيفريز منهج البصمة الوراثية. – 1985: اكتشف كل من هاري كروتو وجون هيث وأوبراين وكورل وريتشارد سمولي الثبات غير الطبيعي لجزيئات المركبات المتعددة الكربون وبنيتها. – 1986: قام ألكسندر كليبانوف بتوضيح أن الأنزيمات يمكن أن تؤدي وظائفها في بيئة لامائية.
1990-الوقت الحالي – 1990: اكتشف ولفغانغ كراتشمير ولويل لامب وكونستانتينوس فوستربولوس ودونالد هوفمان أنه يمكن فصل المركبات المتعددة الكربون عن السخام الحامض بسبب قابليته للذوبان في البنزين. – 1996: ظهرت "النعجة دوللي" على الملأ وهي أول كائن ثديي بالغ مُستنسخ. – 2024: تم نشر المسودات الأولية للموررث البشري المكتمل. – 2024: اكتشاف أول فيروس متأتي من "الخدوش".

يتبع…..

التشريح

**************

التشريح هو أحد فروع علم الأحياء الذي يتناول دراسة بنية و تنظيم الكائنات الحية و تركيب أعضائها المتنوعة . يمكن تقسيمه إلى تشريح حيواني و تشريح نباتي . كما يتضمن عدة فروع تخصصية ضمنه أهمها : التشريح المقارن ، و علم النسج ، و التشريح البشري .

التشريح الحيواني

******************

التشريح الحيواني يتضمن دراسة بنى الحيوانات المختلفة و عندئذ يعرف غالبا ب : تشريح مقارن أو مورفولوجيا حيوانية ، و يمكن أن يكون محصورا على دراسة حيوان وحيد عندئذ نكون نتحدث عن تشريح مختص .

التشريح الإنساني

**********************
يتضمن التشريح الإنساني دراسة تفصيلية لمختلف أعضاء الجسم و نسجه و طريقة تكوينه و يمكن مقاربة التشريح من عدة زوايا.

من وجهة نظر طبية يتكون التشريح من معرفة الشكل الدقيق ، الموضع ، و القياس و العلاقات بين البنى المختلفة للجسم البشري السليم و هنا تنطبق تسمية : علم التشريح الوصفي أو الطوبوغرافي

جسم الأنسان

******************

القعدة
مخطط تشريحي من Cyclopaedia, 1728

يقسم جسم الأنسان تشريحيا للأقسام الأتية و ذلك التقسيم التى تبنى عليها دراستة في كليات الطب :

الطرف علوي :و يتكون من ذراع و ساعد و يد و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب ( عظم عضد ، عظم الزند، الكعبرة ،
الطرف سفلي : و يتكون من الفخذ و الساق و القدم و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب (عظم فخذ، رضفة، عظم قصبة )
الرأس: و تتكون من العظام : جمجمة و فك وأسنان و ما تحتويه من أعضاء ( أذن، عين، أنف، مخ ، لسان ) و ما تحتويه من أجزاء خارجية ( فم، فروة رأس، وجه، شعر، شفة ) و الغدد (غدة لعابية) .
العنق: و يتكون من الفقرات العنقية و تتكون من 7 فقرات و ما يحتوية من عضلات و أوردة و شرايين و أعصاب و يحتوى أيضا على المري و القصبة هوائية و الحنجرة و البلعوم .
الصدر : ويتكون من عظام : عظم الترقوة، الأضلاع، عظم قص و الأعضاء التالية (قلب، رئة و يفصله عن الجذع حجاب حاجز).
الجذع : و تتقسم منطقة البطن في علم التشريح إلى 9 أقسام و يحتوى على الأعضاء التالية (كبد، قولون أَو أمعاء غليظة، أمعاء دقيقة، طحال، معدة، زائدة دودية، بنكرياس ) .
حوض : و يحتوى على الأعضاء التالية شرج، كلية، مستقيم، و الأعضاء تناسلية (مبيض، قضيب، مشيمة،رحم.
العضلات الخلفية العضلة شبه المنحرفة musculus trapezius : هي عضلة كبيرة سطحية مثلثة الشكل، ذات قاعدة إنسية وقمّة وحشية أخرميّة (اسمها شبه المنحرفة متأصل من كون العضلتين من الجانبين تكونان شكل شبه منحرف) تغطي القفا (مؤخرة الرقبة) والكتف وأعلى الظهر. يقوم العصب القحفي الحادي عشر والفروع البطنية (الأمامية) للألياف الرقبية الثانية والثالثة والرابعة بتعصيب هذه العضلة. • المنشأ : تنشأ العضلة بألياف وتدية من : o النتوءات الشوكية للفقرات الظهرية الستة السفلى . o النتوءات الشوكية للفقرات القطنية والعجزية كلها بواسطة الصفاق القطني . o من النصف الخلفي للحرف الوحشي لعظم الحرقفة عن طريق الصفاق القطني . o من السطح الوحشي للأضلاع الثلاثة الأخيرة . • الاندغام : الكتفين، عند الثلث الوحشي للترقوة و الناتئ الأخرومي وشوكة الكتف ، وتندغم بوترها في عظم العضد في قاع الميزاب الرأسي لوتر العضلة العضدية ذات الرأسين. • الشريان المغذي : الشريان الرقبي المستعرض . • التعصيب : العصب العنقي السادس والسابع والثامن ،العصب القحفي الحادي عشر. • عمل العضلة : تعمل على ضم العضد للجذع ،وتساعد على شد الجذع إلى أعلى والأمام في حالة رفع الذراع أعلى الرأس وتثبيته كما في العقلة وحركات السباحة والتجديف. العضلة الظهرية العريضة musculus latissimus dorsi : هي عضلة كبيرة مسطحة ،وهي مثلثة الشكل القاعدة في الخط المتوسط للظهر ،ورأس المثلث عند الكتف ، تقع في الجزء الظهري الوحشي من الجذع إلى الخلف من الذراع .  المنشأ : o الثلث الإنسي للخط القفوي العلوي لعظم الجمجمة . o من النتوء المؤخري للجمجمة . o من الرباط القفوي . o من النتوءات الشوكية للفقرة العنقية الأخيرة ،والفقرات الصدرية كلها .  الاندغام : o الألياف العليا : تتجه من أعلى إلى أسفل والوحشية لتندغم في الجزء الخلفي للثلث الوحشي لعظم الترقوة . o الألياف الوسطى : تتجه أفقياً إلى الوحشية لتندغم في الحرف الإنسي للنتوء الأخرومي لعظم اللوح وكذلك في الحرف العلوي للشوكة . o الألياف السفلى : تتجه إلى أعلى الوحشية لتندغم في قاعدة النتوء الشوكي لعظم اللوح بواسطة ألياف وتدية .  الشريان المغذي : الشريان تحت الكتف، الفرع العميق للشريان المُسْتعْرِضِ الرَّقَبِي .  التعصيب : العصب المخي الحادي عشر ، والعنقي الثالث والرابع .  عمل العضلة : تقريب الذراع ،تثبيت عظم اللوح وحفظه في مكانه مع الكتف ،كما تعمل مع العضلة المسننة على رفع العضد فوق الرأس أي بزاوية أكثر من 90 درجة ،وذلك بتدوير عظم اللوح . العضلة المعينية الكبيرة musculus rhomboideus major :

هي عضلة تصل عظم الكتف بالفقرات وتجاور المعينية الصغرى وحرفا العضلتين متجاورين ومتوازيين .  المنشأ : النتوء الشوكي للفقرات الصدرية من النتوء الثالث والرابع والخامس الصدري ، ومن الرباط الليفي الفوق نتوئي الذي يربط بين هذه النتوءات الشوكية .  الاندغام : الحرف الإنسي لعظم الكتف من الخلف أسفل مستوى الشوكة أي أسفل اندغام العضلة المعينية الصغيرة .  الشريان المغذي : الشريان الكتفي الظهراني .  التعصيب : العصب العنقي الخامس .  عمل العضلة : : شد اللوح وجذبه إلى أعلى وإلى العمود الفقري ، تثبيت عظم الكتف في مكانه ملاصقاً للقفص الصدري .  العضلة المضادة : العضلة المنشارية الأمامية . العضلة المعينية الصغيرة musculus rhomboideus minor :

هي عضلة طويلة تجاور العضلة الرافعة للوح في اندغامها وتجاور المعينية الكبرى في المنشأ والاندغام وتصل عظم الكتف بالفقرات .  المنشأ : ألياف عضلية من النتوء الشوكي للفقرة العنقية السابعة ، والصدرية الأولى ، ومن الجزء السفلي للرباط القفوي .  الاندغام : الحافة الخلفية للحرف الإنسي لعظم لوح الكتف في قمة الشوكة ، المغرز الأعلى للعضلة المعينية الكبيرة .  الشريان المغذي : الشريان الكتفي الظهراني .  التعصيب : العصب العنقي الخامس .  عمل العضلة : شد اللوح وجذبه إلى أعلى وإلى العمود الفقري ، تثبيت عظم الكتف في مكانه ملاصقاً للقفص الصدري .  العضلة المضادة : العضلة المنشارية الأمامية . العضلة الرافعة للوح الكتف musculus Levator scapulae :

هي عضلة صغيرة مستطيلة الشكل تقع على الجهة الخلفية للعنق بين عظم اللوح والفقرات العنقية العليا .  المنشأ : تنشأ العضلة بواسطة ألياف عضلية من النتوءات المستعرضة للفقرات العنقية الأربعة العليا .  الاندغام : في الشفة الخلفية للحرف الإنسي لعظم اللوح بين زاويته العليا والشوكة .  عصب العضلة : من العصب العنقي الثالث والرابع .  عمل العضلة : رفع عظم اللوح إلى أعلى ولذلك سميت بالعضلة الرافعة للوح .

*********************

علم الأحياء الفلكي

*********************

علم الأحياء الفلكي Astrobiology هو دراسة الحياة في الفضاء ، فهو يحاول جمع علم الأحياء و علم الفلك و الجيولوجيا [2] يركز علم الأحياء الفلكي مبدئيا على دراسة الأصل و التوزع و التطور للحياة. يعرف أيا بعلم الفلك الخارجي Exobiology أو Xenobiology. [3] [4] بعض مواضيع أبحاث علم الأحياء الفلكي الرئيسية تتضمن : [2][5][6][7]

ما هي الحياة؟
كيف نشأت الحياة على الأرض]؟
أي نوع من البيئة يمكن لحياة احتمالها؟
كسف يمكن ان نحدد وجود حياة على كواكب أخرى ؟ ما مدى احتمالية إيجاد حياة معقدة ؟
كيف تتكون الحياة على كواكب أخرى? هل ستكون معتمدة على أساس دناوي/كربوني؟[1]
كيف ستبدو هذه الأنماط الأخرى من الحياة الخارج-أرضية؟

القعدة

كيمياء حيوية

****************

الكيمياء الحيوية هى أحد فروع العلوم الطبيعية التى تختص بدراسة كل ما هو متعلق بحياة الكائنات الحية سواء كانت كائنات دقيقة (بكتيريا ، فطريات ، طحالب ) او راقية كالانسان و الحيوان و النبات . و يوصف علم الكيمياء الحيوية احيانا بانه علم كيمياء الحياة وذلك نظرا لارتباط الكيمياء الحيوية بالحياة فقد ركز العلماء في هذا المجال على البحث في كيمياء الكائنات الحية على اختلاف انواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات و مناطق تواجدها و وظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التى تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق ، أو من حيث الهدم و انتاج الطاقة.

ونظرا لتشعب فروع علم الكيمياء الحيوية فانه تم تقسيمها إلى ثلاثة اتجاهات رئيسية وهى:

1-دراسة التركيب الكيميائي لمكونات الخلايا من حيث النوع و الكم ، و سمى هذا المجال بالكيمياء الحيوية التركيبية .

2-دراسة فزيولوجية لمكونات الخلايا الحية و التحولات الغذائية و انتاج الطاقة ، و سمى هذا المجال بالكيمياء الحيوية الفسيولوجية و الحركية.

3-دراسة وظيفة المركبات الحيوية داخل الخلايا و العلاقة بينها و بين وظائف الاعضاء و الانسجة ، و سمى هذا المجال بالكيمياء الحيوية الوظيفية

مواضيع الكيمياء الحيوية

***********************

المركبات الحيوية
***************

الكيمياء الحيوية تتضمن أيضا دراسة التركيبِ و وظيفة المكوّنات الخلوية، مثل البروتينات ، كربوهيدرات ، ليبيدات ، حمض نووي ، و الجزيئات الحيوية الأخرى. ركّزتْ كيمياء حيويةُ مؤخراً بشكل مُحدّد أكثرُ على كيمياءِ الأنزيمات التي تَوسّطَ الكثير من العمليات و التفاعلات الحيوية ، وعلى خواص البروتينات .

تتكون الكيمياء الحيوية عامة من دراسة المركبات الحيوية:-

الكربوهيدرات.
الاحماض الامينية و البروتينات .
الاحماض النووية.
الانزيمات.
الليبيدات .
الاستقلاب .
الهرمونات.
الفيتامينات

التفاعلات الحيوية
********************

يدرس المتخصصون في الكيمياء الحيوية الجزيئات والتفاعلات الكيميائية المُحَفَّزة مِن قبل الإنزيمات التي تسهم في كل العمليات الحيوية ضمن الكائن الحي . يقدم علم الأحياء الجزيئي تخطيطا و وصفا للعلاقة الداخلية بين الكيمياء الحيوية،و علم الأحياء، وعلم الوراثة

الاستقلاب

*****************

الاستقلاب او الأيض أو عملية التمثيل الغذائي (بالإنجليزية: Metabolism) هي التغيرات الحيوية التي تتم داخل الكائن الحي على المواد الغذائية المختلفة بواسطة العوامل الإنزيمية بغرض الحصول على الطاقة أو بناء الأنسجة وينقسم التمثيل الغذائي إلى:

1- التقويض Catabolism : حيث يتم تكسير المواد الغذائية الرئيسية سواء كانت كربوهيدرات أو بروتينات أو دهون خلال طرق مختلفة من التفاعلات الحيوية إلى جزيئات بسيطة ويتم خلال ذلك الحصول على الطاقة.

2- الابتناء (Anabolism): الجزيئات البسيطة الناتجة من عملية الهدم يمكن استخدامها كنواة لبناء مواد أكثر تعقيدا سواء كانت بروتينية أو أحماض نووية من خلال سلسلة من التفاعلات وذلك لبناء الأنسجة وتستهُلك الطاقة في تلك التفاعلات.

تأخذ عمليات البناء والهدم مسارات مختلفة من ناحية التفاعلات الحيوية داخل جسم الكائن الحي وهذه التفاعلات ليست بالسهولة من ناحية تحويل كلا لآخر.

يقصد بالاستقلاب تلك العمليات البيوكميائية التي تتم داخل الجسم عندما يقوم ببناء الأنسجة الحية من مواد الطعام الأساسية و من ثم يفككها لينتج منها الطاقة, و يحتاج ذلك إلي عملية هضم الطعام في الأمعاء و أمتصاص خلاصاتها و تخزينها كمرحلة أنتقالية لدمجها في أنسجة الجسم ثم تفكيكها الي ماء و ثاني أكسيد الكربون فالطاقة التي تتولد من الأستقلاب لا تتحول كلها الي حرارة بل تخزن داخل الخلايا و تستخدم عند الحاجة

و يبدا استقلاب الكاربوهيدرات مع أمتصاص الكلوجوز عبر جدران الامعاء الي الدم فيحمل البعض منه الي مختلف أنحاء الجسم حيث يتم إستقلابة في حين يتم تخزين البعض الأخر في الكبد و العضلات علي شكل سكر او جلوكوجين و تتفكك بعض ذلك عند الحاجة.

المسارات الاستقلابية

**********************
في الكيمياء الحيوية، المسار الاستقلابي هو سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحدث ضمن الخلية. في كل مسار يتم تعديل مادة كيميائية أساسية (غالبا عضوية غذائية) عن طريق تفاعل كيميائي يتم تحفيزها عن طريق إنزيمات. المعادن الغذائية ، الفيتامينات و غيرها من العوامل المرافقة ضرورية جدا للقيام بعمليات الاستقلاب الكيميائية هذه . تتشابك العديد من المسارات الاستقلابية ضمن الخلية لتشكل الشبكة الاستقلابية للخلية. هذه المسارات الاستقلابية ضرورة لحياة الخلية للحفاظ على توازنها homeostasis و استمراريتها.

الاستقلاب هو تعديل خطوة بخطوة للجزيئة الأساسية لكي يتم إعادة تشكيلها في شكل كيميائي آخر . النتيحة يمكن ان تكون بإحدى ثلاث طرق :

التخزين ضمن الخلية.
الاستخدام المباشر للناتج الاستقلابي .
المتبعة في مسار استقلابي آخر ، يدعى الخطوة المولدة للتدفق flux generating step
الجزيئة التي تدخل المسار الاستقلابي تدعى الركازة substrate و هي اعتمادا على حاجة الخلية و توفر الركازة. الزيادة في النواتج النهائية البنائية و الهدمية يمكن أن يخفض من السرعة أو المعدل الاستقلابي لمسار استقلابي معين

العائلات الرئيسية من المركبات الحيوية

****************************** *****

ببتيدات | الحموض الأمينية | حموض نووية | كاربوهيدرات | ليبيديات | تيربينات | كاروتينويدات | تيترابيرولات | عوامل مرافقة أنزيمية | ستيرويدات | فلافونيدات | قلويدات | بوليكيتيدات | غليكوزيدات


معلوماتية حيوية

******************

المعلوماتية الحيوية (بالإنجليزية: Bioinformatics) أو علم الأحياء الحاسوبي ( البيولوجيا الحاسوبية ) computational biology هو استخدام أحدث تقنيات الرياضيات التطبيقية ، المعلوماتية informatics ، الإحصاء ، و علوم الحاسب لحل مشكلات بيولوجية حيوية . جهود الأبحاث الرئيسية في هذا الحقل تتضمن التراصف التسلسلي Sequence alignment ، إيجاد المورثات ، مشروع الجينوم البشري ، تراصف البنية البروتينية protein structural alignment ، تنبؤ البنية البروتينية protein structure prediction ، التنبؤ بالتعبير الجيني gene expression ، و تآثرات بروتين-بروتين ، اضافة لنمذجة التطور

القعدة
حمض نووي ريبي منقوص الأكسجين

مقدمة

**********

المعلوماتية الحيوية (البيوإنفورماتيك) من أحدث علوم الحاسب ،ومن المتوقع في المستقبل القريب أن يشتد الطلب على الخبراء في هذا المجال.ووفقاً للمحللين الاقتصاديين فإنّ حجم الاستثمارات في هذا القطّاع ستقارب الستين مليار دولار خلال هذه السنة.

تعريف المعلوماتية الحيوية

************************

المعلوماتية الحيوية هو تحليل المعلومات البيولوجية باستخدام الكمبيوتر و التقنيّات الإحصائيّة. هو العلم الذي يسعى لاستخدام وتطوير قواعد البيانات و الخوارزميّات الحاسوبيّة لتسيع وتعزيز الأبحاث البيولوجيّة.

تعريف المركز العالمي لمعلومات البيوتكنولوجي [NCBI] :
عرف المعلوماتية الحيوية كما يلي: المعلوماتية الحيوية (البيوإنفورماتيك) هو حقلٌ من العلم حيث علم الأحياء (Biology) و علوم الحاسب (Computer Science) و تكنولوجيا المعلومات (Information techonlogy ) دُمجت سويّةً في مجال علميّ واحد.

تنضوي المعلوماتية الحيوية على ثلاثة فروع رئيسيّة هي:

تطوير خوارزميات جديدة و تقنيات إحصائيّة تساعد في تحصيل المعلومات من مجموعات ضخمة من البيانات.
تحليل و تفسير الأنماط المختلفة من البيانات التي تتضمن سلاسل الحموض الأمينية
و الأنوية و القطع و البنى البروتينيّة.

تطوير و تنفيذ أدوات تساعد على إدارة فعالة للأنماط المختلفة من المعلومات.
أمّا ويبوبيديا (***opedia) فتعرّف المعلوماتية الحيوية كما يلي:

هي تطبيق التكنولوجيا الحاسوبيّة و المعلوماتيّة في إدارة المعلومات البيولوجيّة,

وبشكل محدّد هي علم تطوير قواعد بيانات و خوارزميّات حاسوبيّة لتسهيل و تسريع الأبحاث البيولوجيّة.

استُخدمت المعلوماتية الحيوية على نطاق واسع في أبحاث الجينوم البشري ضمن مشروع الجينوم البشري الذي حدّد السلسلة الجينيّة الكاملة للإنسان والتي تتكوّن من حوالي ثلاثة بلايّين (مليارات) زوج أساسي وبشكل أساسي ساعت في استخدام المعلومات الجينيّة لفهم الأمراض و كان لها دور في اكتشاف عقاقير جديدة فعّالة.

إن المصطلحات الثلاثة المعلوماتية الحيوية و البيولوجيا الحوسبيّة و البنية التحتيّة للمعلومات البيولوجيّة تشير إل نفس المضمون تقريبا.

ماالمقصود بالمعلوماتية الحيوية

***************************

المعلوماتية الحيوية هي استخدام تكنولوجيا المعلومات ضمن علم الأحياء (البيولوجيا) للاستفادة من ذلك في عمليات تخزين البيانات (data storage and warehousing),و تحليل سلاسل الحمض النووي (DNA).

للعمل ضمن مجال البيوإنفورماتيك عليك الإلمام بعدد من العلوم تشمل علم الأحياء(Biology) والرياضيات وعلوم الحاسب إضافةً لقوانين الفيزياء والكيمياء والأهم طبعاً هو إلمامك بتكنولوجيا المعلومات (IT)وذلك من أجل تحليل البيانات البيولوجيّة ودراستها. لا ينحصر استخدام البيوإنفرماتيك في حوسبة البيانات البيولوجية و إنّما يتعدّى ذلك إلى حلّ العديد من المشاكل البيولوجيّة واكتشاف الأنماط الإحيائيّة المتعدّدة.
يتبع….

المهارات المطلوبة لتصبح خبيراً ناجحاً في مجال المعلوماتية الحيوية
****************************** ******************** ******

كبداية عليك الإلمام بما يلي:

بيولوجيا الجزيئات.
خبرة في العمل على واحد أو أكثر من حزم البرمجيات المخصصة للتعامل مع بيولوجيا الجزيئات.تعلّم كيفيّة تحليل المعطيات البيولوجيّة باستخدام هذه البرمجيّات والتي أذكر منها: (GCG,BLAST,FASTA) وغيرها.
تعلّم عن نظم التشغيل مفتوحة المصدر (LINUX,UNIX) لأنّ الشائع في هذه الأيّام هو استخدام البرمجيّات الحرة في البيوإنفورماتيك وذلك نظراً لقوّتها وتوفّر الأدوات البرمجيّة والبرمجيّات المخصّصة لهذه المنصّات.
معرفة جيّدة بلغات البرمجة مثل : Java,C++,Python,Perl كما يجب عليك الإلمام بلغة HTML.
الإلمام بنظم إدارة قواعد البيانات وأفضلها : Oracle و MySQL (مفتوحة المصدر والمجانيّة) و الأكثر استخداماً لتخزين كميات ضخمة gigabytes من المعطيات البيولوجية لتحليلها واستخلاص المعلومات منها.

علم الأحياء الجزيئي

*********************

يقوم علم الأحياء الجزيئي أو البيولوجيا الجزيئية (بالإنجليزية: Molecular biology) بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي ، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء و الكيمياء في عدة فروع و يتقاطع مع الكيمياء الحيوية و علم الوراثة في عدة مناطق و تخصصات . تهتم البيولوجيا الجزيئية بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية و بخاصة العلاقات بين الدنا و الرنا و عملية الاصطناع البروتيني إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية و كافة العمليات الحيوية .

يصف وليم أستبوري علم الاحياء الجزيئي في مقالة له في مجلة نيتشر :

" … بأنه ليس تقنية بل هو مقاربة، مقاربة من وجهة نظر ما يدعى بالعلوم الأساسية مع فكرة موجهة للبحث ضمن الحقائق و الخطوط العريضة لعلم الأحياء عن خطة جزيئية موافقة . إنه علم يهتم أساسا بأشكال الجزيئات الحيوية و … بشكل أكثر تحديدا على البنى الثلاثية الأبعاد و التشكيلات البنيوية بحيث لا تقتصر فقط على الدراسة الشكلية morphology بل تتعداها لتدرس التشكل genesis و الوظيفة . "

العلاقة بعلوم الأحياء الأخرى على المستوى الجزيئي

****************************** *************

القعدة
رسم توضيحي للعلاقة لبن الكيمياء الحيوية، وعلم الوراثة، وعلم الأحياء الجزيئي.

الباحثون في الأحياء الجزيئية استخدموا تقنيات محددة منشؤها علم الأحياء الجزيئي, ولكن مع تزايد الجمع بين هذه الأفكار من تقنيات و علم الوراثه وعلم الكيمياء الحيويه و الفيزياء الحيويه مع انه ليس هناك ترابط بين هذه المجالات كما كان من قبل. الشكل التالي يمثل مخطط علاقه بين بعض تلك المجالات

الكيمياء الحيوية: هي دراسة المواد الكيميائية والعمليات الحيوية اللذان يحدثان في الكائنات الحيَّة.
علم الوراثة: هو دراسة تأثيرِ الإختلافات الوراثيةِ على الكائنات الحية.
كثيرا ما يمكننا هذا من الاستدلال علي غيابِ مكوّن طبيعي (ومثال على ذلك: – جين واحد).

دراسه "المسوخ" الكائنات التي تفتقر الي واحد او أكثر من العناصر الفنية فيما يتعلق بما يسمي " بالنوعِ البرّيِ " أَو نمط ظاهري طبيعي. التفاعلات الوراثية مثل epistasis يمكن أَن تفند تفسيرات بسيطة في أغلب الأحيان مثل هذه الدراسات "القاضية".

علم الأحياء الجزيئي : دراسه الاسس الجزيئيه من عمليه النسخ والاستنساخ والترجمه الجينيه. العقيدة المركزية لعِلْمِ الأحياء الجزيئيِ حيث أنَّ مادّة وراثية نُسِختْ إلى آر إن أي وبعد ذلك ترجمتْ إلى البروتينِ، على الرغم مِنْ أنْ هناكَ صورةَ مُبَالَغة في تبسيط علم الأحياء الجزيئي ، ولا يزال يوفر نقطه انطلاق جيده لفهم الميدان. بيد ان هذه الصوره يجري تنقيحها في ضوء الادوار الجديده الناشئه للرنا .

مُعظم العملِ في علم الأحياء الجزيئي كمي ، تم انجاز الكثير من العمل المشترك في البيولوجيا الجزيئيه وعلوم الحاسوب والمعلوماتية الحيوية وعلم الأحياء الحسابي . اعتبارا من مطلع العشرين ، ودراسه بنية الجينات وعلم الوراثه الجزيئية كان الحقلِ الثانويِ الأبرزِ لعلم الأحياء الجزيئي.

تركز على نحو متزايد العديد من الحقلِ الأخرى لعلمِ الأحياء على الجزيئات ، إما دراسة مباشرة لتفاعلاتهم في أماكن تواجدهم مثل في علم الأحياء الخلوي وعلمِ الأحياء التطوريِ ، أَو بشكل غير مباشر ، حيث تقنيات علمِ الأحياء الجزيئيِ تستعمل لإستنتاج الخواص التأريخية من السكان أَو النوع، كما في مجالات علم الأحياء المتطورة مثل علمِ وراثة السكان و علم الوراثة العرقي phylogenetics . وهناك ايضا تقاليد عريقه دراسه الجزيئات البيولوجية "من الصفر" في الفيزياء الحيوية .

تقنيات الأحياء الجزئية

*********************

منذ أواخر خمسينات وأوائل الستّينات ، تعلم علماء الاحياء الجزيئي كيفية تمييز وعزل ومعالجة المكونات الجزيئية للخلايا والكائنات الحية. تتضمّن هذه المكوّنات الدنا (DNA) مستودع المعلومات الوراثية ؛ الرنا (RNA) الشبيه بالدي إن أي (DNA) . الذي تَتراوحُ وظائفَها مِنْ العَمَل كالنسخة العاملة المؤقتة ل (DNA) دنا إلى هيكلية فعلية ومهام انزيمية كذلك الوظيفيه والهيكليه من أجهزة النقل. والبروتين هو الهيكل الرئيسي والنوع الانزيمي للجزيئات في الخليه.

علم الأحياء الخلوي

***********************

علم الأحياء الخلوي أو البيولوجيا الخلوية (Cell biology أو cellular biology أحيانا cytology ) علم يقوم بدراسة الخلايا الحية : خواصها و بنيتها و مكوناتها ، و العضيات الموجودة فيها و تفاعلاتها مع البيئة المحيطة . إضافة لذلك دورة حياتها cell cycle ، انقسامها ، و اخيرا موتها. تتم هذه الدراسة على نطاق مجهري أو جزيئي . البيولوجيا الخلوية تبحث في مجالات تمتد من تنوعات الأحياء وحيدة الخلية إلى الحياء متعددة الخلايا بخلاياها المتمايزة جدا مثل الإنسان.

معرفة تركيب الخلايا و كيفية عملها أساسي لجميع العلوم الحيوية . فتقدير مدى التشابه و اللاختلاف بين النماط الخلوية يعتبر أمرا مهما و أساسيا لجميع العلوم الحيوية الجزيئية و الخلوية . لأن هذه التشابهات تشكل إطارا عاما موحدا يسمح بتعميم المباديء و نتائج الأبحاث في علوم مترابطة مثل علم الوراثة ، الكيمياء الحيوية ، علم الأحياء الجزيئي و أخيرا علم الأحياء التنموي .

القعدة
الخلايا من حيث مكوناتها الجزئية

عمليات خلوية

******************

انقسام خلوي Cell division – كيفية تولد الخلايا الجديدة

هناك نوعين من الانقسام الخلوي وهما الانقسام غير المباشر (الذي يحدث في الخلايا الجسدية في الكائنات الحية) و الانقسام الاختزالي (و الذي يحدث في الخلايا التناسلية للكائنات الحية).

القعدة
شكل يوضح المراحل المختلفه لأنواع الانقسام

الانقسام غير المباشر:

وتكمن أهمية الانقسام غير المباشر في إنه يساهم في نمو الكائنات الحية وتعويض أنسجتها التالفة، كما يساهم في نقل الجينات الموجودة على الكروموسومات من الخلية الأصلية إلى الخليتين الجديدتين.

وبالطبع فإن الانقسام الغير المباشر يختلف في الخلية النباتية عنه في الخلية الحيوانية، فالخلية النباتية لا تحتوي على جسم مركزي (حيث يلعب الجسم المركزي دوراً في انقسام الخلية الحيوانية،حيث ينقسم إلى قسمين، و يهاجر كل قسم إلى أحد قطبي الخلية. و يبدأ في هذا الدور تكثف خيوط سيتوبلازمية بين الجسمين المركزين و تبدو هذه الخيوط بالمغزل)، كما أنه لا يحدث اختناق في الخلية النباتية إنما تشكل انتفاخات غشائية من جهاز جولجي على الخط الاستوائي للخلية و تمتد هذه الانتفاخات حتى تشكل حاجزاً يسمى بالصفيحة الوسطى والتي تقسم الخلية إلى خليتين.

أدوار الانقسام غير المباشر:
الدور التمهيدي: تتميز الكروموسومات في هذا الدور ، و تكون على شكل خيوط طويلة و رفيعة، و يظهر كل كروموسوم مكونا من جزءين، و يدعى كل جزء كروماتيدة و يرتبط الكروماتيدان مع بعضهما في نقطة تسمى بالسنترومير، و يلتفان حول بعضهما البعض.

الدور الاستوائي: يكتمل في هذا الدور تشكل المغزل. و تتميز الكروموسومات في هذا الدور و يصبح من السهل عدها و تحديدها.

الدور الانفصالي: ينقسم السنترومير في هذا الدور، و يبتعد الكروماتيدان في كل كروموسوم عن بعضهما، ويتجه كل كروماتيد نحو القطبين. و بذلك يصبح عند كل قطب من قطبي الخلية مجموعتان متشابهتان من الكروموتيدات، والتي يمكن تسميتها الآن بالكروموسومات.

الدور النهائي: تبدو مجموعة الكروموسومات في كل قطب طويلة و رفيعة، و تظهر النوية و الغشاء لنووي

الانقسام الاختزالي:

يحدث الانقسام الاختزالي في الخلايا التناسلية الحية و التي تعرف أيضاً بالجاميتات (gamets)و يختلف هذه النوع من الانقسام بأنه خلاله يختزل عدد الكرموسومات إلى النصف. و تكمن أهمية الانقسام الاختزالي بأنه ضرورياً للحفاظ على الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً، كما انه بواسطة الاختزال يحافظ على ثبات عدد الكروموسومات ، و يساعد في تنوع صفات الكائنات الحية لنفس السلالة.

في الحيوان يحدث الانقسام الاختزالي في الخصية للذكر لتكوين الحيوانات منوية، و في الاناث في المبيض لتكوين البويضات . أما في النبات فيحدث في المتك لتكوين حبوب اللقاح، و المبيض لتكوين البويضات.

تأشير الخلايا – تنظيم سلوك الخلية عن طريق إشارات خارجية.

نقل فعال Active transport و نقل منفعل Passive transport – انتقالات الجزيئات من الخلايا و إلى الخلايا.

التصاق الخلايا Cell adhesion – جمع الخلايا مع بعضها البعض.

نسخ وراثي و mRNA splicing – التعبير الجيني.
حركة الخلية : كيموتاكسيس Chemotaxis ، التقلص Muscle contraction ، هدب (خلية) و سوط الخية
إصلاح الدنا و موت الخلية
استقلاب: تحلل غليكوزي Glycolysis ، تنفس خلوي, تركيب ضوئي : اصطناع ضوئي أو تمثيل ضوئي

تقنيات

*************

Microscopy and Immunostaining
Gene knockdown and Transfection
مستعمرة خلوية Cell culture و متعقب مشع Radioactive tracers
بي سي آر and تهجين في الموقع In situ hybridization
DNA microarray مرشحات للتعبير الجيني

تنقية الخلايا و أجزائها
يتم التوصل إلى تنقية الخلايا و أجزائها باستخدام الطرق التالية :
القعدة

Flow cytometry
تجزئة الخلية Cell fractionation
تحرير العضيات الخلوية بوساطة disruption of cells.
فصل العضيات المختلفة ضمن الخليفة بوساطة تثفيل centrifugation.
استخلاص البروتينات من الأغشية الخلوية عن طريق المنظفات detergents و املاح او غيرها من الكيماويات.
Immunoprecipitation

مشكوووووووور

موضوع مفيد يعطيك الف عافية

بارك الله فيك
جزاك الله خيرا
شكرا لك على المعلومات القيمة

الوسوم:

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.