🧬

الأحياء · الصف 12

ملخص شامل · منهج وزارة التربية الكويت

من البيولوجيا الجزيئية للجين إلى الأنظمة البيئية — كل فصل مشروح بالكامل.

دليل دراسي شامل لأحياء الصف 12: ملاحظات فصلاً بفصل، أوراق غش، خلاصة جامعة، وبنك من الأسئلة الصعبة مع الحلول المشروحة. تُوصف جميع نتائج الوراثة باستخدام لغة الاحتمالات ("متوقع" / "محتمل").

الصف 12 وزارة التربية الكويت 2024/2025 7 فصول

البيولوجيا الجزيئية للجين

بنية DNA · التضاعف · الاستنساخ · الترجمة · الشيفرة الوراثية

1.1 بنية DNA

DNA (الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين) هو الجزيء الذي يخزن المعلومات الوراثية. وهو حلزون مزدوج: شريطان ملتفان حول بعضهما، يسيران متضادّي التوازي (أحدهما 5'→3' والآخر 3'→5').

النيوكليوتيد = سكر ديوكسي ريبوز + مجموعة فوسفات + قاعدة نيتروجينية.
القواعد: أدينين (A)، ثايمين (T)، غوانين (G)، سايتوسين (C).
تزاوج القواعد: A يتزاوج مع T (رابطتان هيدروجينيتان)؛ G يتزاوج مع C (ثلاث روابط هيدروجينية).
هيكلا السكر–فوسفات في الخارج؛ والقواعد تتجه إلى الداخل وتتزاوج.
النهاية 5' تحمل فوسفاتًا حرًا؛ والنهاية 3' تحمل −OH حرًا.

A = T | G ≡ C (قاعدة تشارغاف: %A = %T و %G = %C)

الخاصية	DNA	RNA
السكر	ديوكسي ريبوز	ريبوز
القواعد	A, T, G, C	A, U, G, C (U يحل محل T)
الأشرطة	حلزون مزدوج (شريطان)	شريط مفرد (عادة)
الموقع	النواة أساسًا (حقيقيات النوى)	النواة + السيتوبلازم
الوظيفة	يخزن المعلومات الوراثية	mRNA، tRNA، rRNA تنفّذ التعبير

1.2 تضاعف DNA (نصف محافظ)

تضاعف DNA نصف محافظ: يحتوي كل جزيء DNA جديد على شريط أبوي وشريط مُصنَّع حديثًا. والجزيئان الناتجان متطابقان مع بعضهما ومع الأصل.

الهيليكيز يفك الحلزون ويكسر الروابط الهيدروجينية عند أصل التضاعف.
بروتينات ربط الشريط المفرد تُبقي الأشرطة متباعدة.
البرايميز يصنع بادئ RNA قصيرًا (لازم لأن بوليميراز DNA لا يمد إلا شريطًا موجودًا).
بوليميراز DNA III يضيف نيوكليوتيدات 5'→3' على الشريط القائد باستمرار.
على الشريط المتأخر، يُصنَّع DNA في قطع أوكازاكي قصيرة.
بوليميراز DNA I يزيل بادئات RNA ويملأ الفجوات.
ليغاز DNA يلحم القطع في شريط متصل واحد.

فكرة أساسيةنصف محافظ يعني «نصف محفوظ»: يحتفظ كل DNA ابن بأحد الشريطين الأصليين. يبدأ التضاعف عند أصول محددة ويسير في اتجاهين من كل أصل.

1.3 الاستنساخ (DNA → mRNA)

الاستنساخ هو تصنيع mRNA من قالب DNA. ويحدث في النواة (حقيقيات النوى).

يرتبط بوليميراز RNA بمنطقة المحفّز (مثل صندوق TATA) للجين.
يقرأ الإنزيم الشريط القالب (3'→5') ويصنع mRNA في الاتجاه 5'→3'.
قاعدة التزاوج: A (DNA) → U (mRNA)؛ T (DNA) → A (mRNA)؛ G → C؛ C → G.
في حقيقيات النوى يُعدَّل النسخ الأولي (pre-mRNA): قبعة 5'، وذيل بولي-A عند 3'، وتُزال الإنترونات (غير المشفِّرة) بينما تُلحم الإكسونات (المشفِّرة) معًا.

معين للذاكرةالإنترونات = «في الطريق» (تُزال)؛ الإكسونات = «تُعبَّر» (تُبقى).

1.4 الترجمة (mRNA → بروتين)

تحدث الترجمة في السيتوبلازم عند الريبوسوم. تُقرأ متوالية mRNA في مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات (رامزة)، وكل رامزة تحدّد حمضًا أمينيًا واحدًا. تحمل جزيئات tRNA الحمض الأميني الصحيح وتزاوج مضاد الرامزة مع الرامزة على mRNA.

البدء: ترتبط الوحدة الريبوسومية الصغيرة بـ mRNA؛ وتُتعرَّف رامزة البدء AUG (ميثيونين)؛ وتنضم الوحدة الكبيرة.
الاستطالة: عند الريبوسوم، يحمل الموقع A الـ tRNA الوارد، ويحمل الموقع P الببتيد النامي، ويحرّر الموقع E الـ tRNA المستعمل. تتكوّن روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية.
الإنهاء: تُبلغ رامزة توقف (UAA، UAG، UGA)؛ ويحرّر عامل إطلاق عديد الببتيد المكتمل.

1.5 الشيفرة الوراثية

هناك 64 رامزة: 61 رامزة حس (تشفّر أحماضًا أمينية) + 3 رامزات توقف.
متحللة (زائدة): تُشفَّر معظم الأحماض الأمينية بأكثر من رامزة (مثل الليوسين له 6 رامزات).
شاملة: تُستخدم الشيفرة نفسها أساسًا لدى جميع الكائنات تقريبًا.
غير متراكبة وتُقرأ بلا ترقيم من رامزة البدء.
رامزة البدء AUG تشفّر أيضًا الميثيونين.

1.6 تعبير الجينات — الأساسيات

يمكن تنظيم تعبير الجينات على عدة مستويات: نسخي (عوامل النسخ تشغّل الجينات أو توقفها)، وبعد النسخ (الوصل)، وترجمي، وبعد الترجمة (تعديل البروتين). في بدائيات النوى تُنظَّم الجينات غالبًا في أوبرونات (مثل أوبرون lac) يتحكم فيها محفّز واحد.

تحقق مفهوميتسري المعلومات: DNA → (استنساخ) → mRNA → (ترجمة) → بروتين. يضاعف التضاعف DNA قبل انقسام الخلية.

الطفرات والهندسة الوراثية

أنواع الطفرات · النتائج · DNA المؤتلف · PCR · التطبيقات

2.1 ما هي الطفرة؟

الطفرة تغيّر دائم في متوالية نيوكليوتيدات DNA. قد تحدث تلقائيًا أثناء التضاعف أو تُستحث بـمطفرات مثل الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وبعض المواد الكيميائية.

2.2 أنواع طفرات الجينات (النقطية)

النوع	ما يحدث	الأثر في البروتين
استبدال صامت	تُستبدل قاعدة واحدة؛ والرامزة ما زالت تشفّر الحمض الأميني نفسه	لا تغيّر
استبدال مغلّط	تُستبدل قاعدة واحدة؛ والرامزة تشفّر حمضًا أمينيًا مختلفًا	يتغيّر حمض أميني واحد (قد يؤثر في الوظيفة أو لا)
استبدال هراء	تغيّر القاعدة ينتج رامزة توقف	بروتين مبتور (مقصور)؛ عادة غير وظيفي
إدخال	تُضاف قاعدة أو أكثر	إن لم يكن العدد مضاعفًا لـ 3، يسبب إزاحة إطار: تتغيّر جميع الرامزات التالية
حذف	تُزال قاعدة أو أكثر	إن لم يكن العدد مضاعفًا لـ 3، يسبب إزاحة إطار

إزاحة الإطار ≠ استبدالالاستبدال يبدّل قاعدة بأخرى (يبقى الإطار سليمًا). أما إدخال أو حذف 1–2 قاعدة فيزيح إطار القراءة كله نحو الأسفل، منتجًا عادة بروتينًا غير وظيفي.

2.3 طفرات الكروموسومات

الحذف: يُفقد قطعة من كروموسوم.
التضاعف: تُنسخ قطعة وتُدرج.
القلب: تُعكس قطعة في موضعها.
الانتقال: تنتقل قطعة إلى كروموسوم غير متماثل.

2.4 الهندسة الوراثية — الأدوات

الهندسة الوراثية هي التلاعب المتعمّد بـ DNA. تُوصف التقنيات أدناه إجراءات مختبرية؛ ولا تتضمن أي رأي معيّن عن تاريخ الكائنات.

DNA المؤتلف: DNA مدمج من مصدرين مختلفين.
البلازميدات: DNA دائري صغير خارج الكروموسوم في البكتيريا؛ تُستخدم نواقل لحمل جينات أجنبية.
إنزيمات القطع (النوكليازات الداخلية): تقطع DNA عند متواليات متناظرة محددة، تاركة «نهايات لزجة» تتزاوج مع نهايات لزجة مكملة.
ليغاز DNA: يلحم القطع المقطوعة، خاتمًا الجزيء المؤتلف.
التحويل: تأخذ البكتيريا البلازميد المؤتلف.
الرحلان الكهربائي الهلامي: يفصل قطع DNA حسب الحجم — القطع الأصغر تقطع مسافة أبعد في الهلام.

2.5 PCR (تفاعل البوليميراز المتسلسل)

يضخّم PCR (ينسخ) متوالية DNA محددة في أنبوب اختبار. كل دورة تضاعف عدد النسخ.

بعد n دورة: النسخ = 2ⁿ × (العدد الابتدائي)

التمسخ (~95 °C): تنفصل الأشرطة.
الالتحام (~55 °C): ترتبط البادئات بالمتواليات المستهدفة.
الامتداد (~72 °C): يمد بوليميراز Taq الشريط الجديد.

2.6 تطبيقات الهندسة الوراثية

المجال	التطبيقات
الطب	إنسولين بشري للسكري، هرمون النمو البشري، لقاحات، علاج جيني، أجسام مضادة وحيدة النسيلة
الزراعة	محاصيل مقاومة للآفات، محاصيل متحملة لمبيدات الأعشاب، محتوى غذائي محسَّن (مثل الأرز الذهبي)
الصناعة	إنزيمات صناعية، إنتاج وقود حيوي، بكتيريا تنظّف انسكابات النفط
الطب الشرعي	بصمة DNA، تحديد هوية الأفراد

لماذا يهم هذاكان الإنسولين المؤتلف من أوائل المنتجات التجارية للهندسة الوراثية واستبدل إنسولين الحيوان، مخفّضًا التفاعلات التحسسية لدى المرضى.

الوراثة المتقدمة

مربعات بانيت · تحليل الأنساب · المرتبط بالجنس · متعدد الجينات · الأليلات المتعددة · الاحتمالات

لغة الاحتمالات مستخدمة في كل الموضعتتنبأ التزاوجات الوراثية بـنسب متوقعة وفرص محتملة للنسل. ولا تصرّح أبدًا بأن ناتجًا معيّنًا مؤكد. نسبة متوقعة 3 : 1 تعني أن لكل نسل فرصة محتملة 75% لإظهار الطراز الظاهري السائد وفرصة محتملة 25% لإظهار الطراز الظاهري المتنحي.

3.1 التزاوج أحادي الصفة

تزاوج بين فردين يختلفان في صفة واحدة. لـ Tt × Tt (T = طويل، سائد؛ t = قصير، متنحٍ):

النسبة الجينية المتوقعة: 1 TT : 2 Tt : 1 tt | النسبة الظاهرية المتوقعة: 3 طويل : 1 قصير

مربع بانيت (Tt × Tt): ينتج كل أب أمشاج T و t باحتمال متساوٍ. التراكيب الأربعة المتساوية الاحتمال هي TT، Tt، tT، tt. ومن ثم النسبة الجينية المتوقعة 1 : 2 : 1 والنسبة الظاهرية 3 : 1؛ والفرصة المحتملة لنسل قصير (tt) هي 25%.

3.2 التزاوج ثنائي الصفة

تزاوج بين أفراد يختلفون في صفتين. لـ TtRr × TtRr (طويل/قصير؛ أملس/مجعد، مع طويل وأملس سائدين):

النسبة الظاهرية المتوقعة: 9 طويل أملس : 3 طويل مجعد : 3 قصير أملس : 1 قصير مجعد

كل خلية من خلايا مربع بانيت الـ 16 متساوية الاحتمال. الفرصة المحتملة لنسل مزدوج متنحٍ (قصير مجعد = ttrr) هي 1/16 = 6.25%. والفرصة المحتملة لمزدوج سائد (طويل أملس = T_R_) هي 9/16 = 56.25%.

3.3 الأليلات المتعددة — فصائل دم ABO

توجد ثلاثة أليلات في الجماعة: I^A، I^B، و i. I^A و I^B سائدان معًا؛ وكلاهما سائد على i.

الطراز الجيني	الطراز الظاهري
I^AI^A أو I^Ai	فصيلة A
I^BI^B أو I^Bi	فصيلة B
I^AI^B	فصيلة AB
ii	فصيلة O

لـ I^Ai × I^Bi، النسل الأربعة المتساوية الاحتمال هي I^AI^B، I^Ai، I^Bi، و ii — معطية نسبة ظاهرية متوقعة 1 AB : 1 A : 1 B : 1 O. ولكل طفل فرصة محتملة 25% لكل فصيلة دم.

3.4 الوراثة المرتبطة بالجنس

تُسمّى الجينات على الكروموسوم X مرتبطة بـ X. ولأن للذكور X واحدًا فقط (XY)، يُعبَّر عن أليل متنحٍ واحد على X في الذكور. أما الإناث (XX) فيجب أن يرثن نسختين لإظهار صفة متنحية مرتبطة بـ X؛ والإناث متغايرات الزيجوت حاملات.

صفات متنحية شائعة مرتبطة بـ X: عمى الألوان الأحمر–الأخضر، الهيموفيليا، الحثل العضلي الدوشيني.
أم حاملة (X^NXⁿ) × أب سليم الرؤية (X^NY): نسبة النسل المتوقعة 1 X^NX^N : 1 X^NXⁿ : 1 X^NY : 1 XⁿY. الفرصة المحتملة لطفل مصاب = 25%؛ والفرصة المحتملة لابن مصاب (من بين الأبناء) = 50%.

3.5 الوراثة متعددة الجينات

الصفة متعددة الجينات يتحكم فيها جينات كثيرة تعمل معًا، منتجة مدى متصلًا من الطرز الظاهرية (مثل طول الإنسان، لون الجلد، لون العين). ويتبع احتمال وقوع النسل في أي فئة محددة توزيعًا يشبه الجرس تقريبًا.

3.6 تحليل الأنساب

مربع = ذكر؛ دائرة = أنثى.
رمز مملوء = مصاب؛ نصف مملوء = حامل؛ فارغ = غير مصاب.
خط أفقي بين رمزين = تزاوج؛ خط عمودي إلى صف من الرموز = أطفال.
متنحٍ جسدي: يتخطى أجيالًا غالبًا؛ يصيب الجنسين بالقدر نفسه.
سائد جسدي: يظهر في كل جيل؛ يصيب الجنسين بالقدر نفسه.
متنحٍ مرتبط بـ X: يصيب الذكور أكثر بكثير من الإناث؛ لا ينتقل من الأب إلى الابن.

3.7 الاستشارة الوراثية

تستخدم الاستشارة الوراثية تاريخ العائلة وتحليل النسب و(عند الاقتضاء) الفحص الوراثي لتقدير الفرصة المحتملة أن يرث طفل حالة معيّنة، وإرشاد الأبوين المحتملين بشأن الخيارات.

⚡ ورقة غش · الفصول 1–3 (البيولوجيا الجزيئية + الوراثة)

تزاوج قواعد DNA

A=T (2H)، G≡C (3H)

تشارغاف

%A = %T، %G = %C

التضاعف

نصف محافظ؛ هيليكيز → برايميز → بوليميراز DNA III → ليغاز

العقيدة المركزية

DNA → mRNA → بروتين

بدء / توقف

البدء: AUG؛ التوقف: UAA، UAG، UGA

مجموع الرامزات

64 (61 حس + 3 توقف)

إزاحة الإطار

إدخال/حذف 1–2 قاعدة (ليس مضاعفًا لـ 3)

دورات PCR

النسخ = 2ⁿ × الابتدائي

نسبة أحادي الصفة

طراز ظاهري متوقع 3 : 1؛ جيني 1 : 2 : 1

نسبة ثنائي الصفة

طراز ظاهري متوقع 9 : 3 : 3 : 1

أليلات ABO

I^A، I^B سائدان معًا؛ كلاهما سائد على i

متنحٍ مرتبط بـ X

يصيب الذكور أكثر؛ الحاملة = أنثى متغايرة الزيجوت

التنسيق والاستجابة

الدماغ · النخاع الشوكي · العصبونات · الغدد الصماء · التغذية الراجعة · المستقبلات

4.1 أقسام الجهاز العصبي

CNS (الجهاز العصبي المركزي): الدماغ + النخاع الشوكي.
PNS (الجهاز العصبي المحيطي): 12 زوجًا من الأعصاب القحفية + 31 زوجًا من الأعصاب الشوكية؛ ينقسم إلى مسارات جسدية (إرادية) ومستقلة (لا إرادية).

4.2 الدماغ — البنى الرئيسية

الجزء	الوظيفة
المخ	أكبر جزء؛ الحركة الإرادية، معالجة الحس، التفكير، الذاكرة
المخيخ	التوازن، الوضعية، التنسيق الدقيق للحركة
النخاع المستطيل	وظائف حيوية لا إرادية: التنفس، معدل القلب، ضغط الدم
تحت المهاد	الاستتباب — درجة حرارة الجسم، العطش، الجوع؛ يتحكم في الغدة النخامية
المهاد	محطة ترحيل للمعلومات الحسية (عدا الشم)

4.3 العصبون والسيال العصبي

الزوائد الشجرية تستقبل الإشارات؛ جسم الخلية يحتوي النواة؛ المحور ينقل السيال؛ نهايات المحور تطلق الناقل العصبي.
غمد المايلين (تصنعه خلايا شوان في PNS؛ والخلايا قليلة التغصن في CNS) يعزل المحور ويسرّع التوصيل؛ والفجوات تُسمّى عقد رانفييه.
جهد الراحة: نحو −70 mV (الداخل سالب؛ K⁺ مرتفع داخلًا، Na⁺ مرتفع خارجًا).
جهد الفعل: يندفع Na⁺ إلى الداخل (إزالة استقطاب إلى ~+30 mV)، ثم يندفع K⁺ إلى الخارج (إعادة استقطاب). يليه فترة عصيان.
السيال كل أو لا شيء: فوق العتبة ينطلق جهد الفعل كاملًا؛ ودون العتبة لا ينطلق.

عند المشبك، يثير جهد الفعل إطلاق ناقل عصبي (مثل أستيل كولين، دوبامين، سيروتونين) في الشق المشبكي. يرتبط الناقل بمستقبلات العصبون التالي، مستمرًا بالإشارة.

4.4 الجهاز الهرموني

الهرمونات رسل كيميائية تُحمل في الدم. مقارنةً بالسيالات العصبية، الاستجابات الهرمونية أبطأ لكنها أطول أمدًا.

الغدة	الهرمون(ات)	الأثر الرئيس
النخامية (الأمامية)	هرمون النمو، TSH، ACTH، FSH، LH	النمو؛ تتحكم في غدد أخرى
النخامية (الخلفية)	ADH، أوكسيتوسين	توازن الماء؛ تقلص الرحم
الدرقية	ثيروكسين (T4)	معدل الأيض
البنكرياس	إنسولين، غلوكاغون	خفض / رفع غلوكوز الدم
الكظرية (النخاع)	أدرينالين	استجابة الكر أو الفر
الكظرية (القشرة)	كورتيزول	استجابة الإجهاد؛ الأيض
الخصيتان / المبيضان	تستوستيرون / إستروجين، بروجستيرون	وظائف تكاثرية

4.5 حلقات التغذية الراجعة

التغذية الراجعة السالبة: تعكس تغيّرًا لاستعادة نقطة ضبط (مثل تنظيم غلوكوز الدم بالإنسولين/الغلوكاغون؛ تنظيم الحرارة).
التغذية الراجعة الموجبة: تضخّم تغيّرًا (مثل إطلاق الأوكسيتوسين أثناء الولادة؛ شلال تخثر الدم).

4.6 المستقبلات الحسية

نوع المستقبل	المنبّه	الموقع (مثال)
مستقبلات الضوء	ضوء	الشبكية — العصي (ضوء خافت) والمخاريط (لون)
مستقبلات آلية	ضغط، اهتزاز، صوت	الجلد؛ خلايا الشعر القوقعية
مستقبلات كيميائية	مواد كيميائية	براعم التذوق؛ الظهارة الشمية
مستقبلات حرارية	حرارة / برد	الجلد؛ تحت المهاد
مستقبلات الوضعية	موضع الجسم	العضلات، الأوتار، المفاصل

الإخراج

الكلية · النيفرون · الترشيح · إعادة الامتصاص · الإفراز · تنظيم الأسموزية · الكبد

5.1 ما هو الإخراج؟

الإخراج هو إزالة الفضلات الأيضية التي ينتجها الجسم — أساسًا ثاني أكسيد الكربون (الرئتان)، واليوريا والأملاح/الماء الزائدان (الكليتان)، وأصباغ الصفراء (الكبد → الأمعاء). وهو متميز عن التغوّط (إزالة الطعام غير المهضوم برازًا).

5.2 الكلية والنيفرون

تحتوي كل كلية نحو مليون نيفرون، الوحدات الوظيفية للكلية. ولكل نيفرون:

الكبيبة — عقدة شعيرات بضغط دم مرتفع.
محفظة بومان — بنية كأسية تجمع الرشاحة.
الأنبوب الملتوي القريب (PCT) — إعادة الامتصاص بالجملة.
عروة هنلي — تركّز الرشاحة (تنشئ تدرج ملح).
الأنبوب الملتوي البعيد (DCT) — يضبط توازن الأيونات والحمض–القاعدة بدقة.
القناة الجامعة — إعادة امتصاص الماء النهائية؛ يخرج البول عبر الحالب.

5.3 الخطوات الثلاث لتكوين البول

الخطوة	أين	ما الذي يتحرك
1. الترشيح	الكبيبة → محفظة بومان	يُدفع الماء والغلوكوز والأحماض الأمينية والأملاح واليوريا بضغط الدم. البروتينات وخلايا الدم أكبر من أن تمر فتبقى في الدم.
2. إعادة الامتصاص	PCT (الجملة)، عروة هنلي، DCT	~100% من الغلوكوز والأحماض الأمينية، ~65% من الماء وكثير من الأملاح تُعاد إلى الدم. تُترك اليوريا غالبًا.
3. الإفراز	DCT	يُضخ H⁺ و K⁺ الزائدان وبعض الأدوية إلى الأنبوب لتُخرج.

أرقام للتذكريُنتج نحو 180 L من الرشاحة يوميًا، لكن لا يُخرج سوى ~1–2 L من البول — والباقي يُعاد امتصاصه.

5.4 تنظيم الأسموزية

تنظيم الأسموزية هو التحكم في توازن الماء والملح. يزيد هرمون ADH (الهرمون المضاد لإدرار البول)، المُطلق من النخامية الخلفية، إعادة امتصاص الماء في القناة الجامعة عندما يكون الدم شديد التركيز. وهذه حلقة تغذية راجعة سالبة.

5.5 وظائف الكبد

نزع الأمين: أحماض أمينية زائدة → أمونيا → يوريا (عبر دورة الأورنيثين)؛ تذهب اليوريا إلى الكلية للإخراج.
إزالة السموم: يفكك الكحول وكثيرًا من الأدوية.
إنتاج الصفراء: تستحلب الصفراء الدهون في الأمعاء الدقيقة.
التخزين: غليكوجين (احتياطي غلوكوز)، حديد، فيتامينات A، D، B12.
التصنيع: بروتينات البلازما (ألبومين، عوامل تخثر).
إعادة التدوير: يفكك خلايا الدم الحمراء القديمة؛ ويُخرج البيليروبين في الصفراء.

⚡ ورقة غش · الفصول 4–5 (التنسيق + الإخراج)

CNS

الدماغ + النخاع الشوكي

جهد الراحة

−70 mV (K⁺ داخلًا، Na⁺ خارجًا)

جهد الفعل

Na⁺ داخلًا (إزالة استقطاب) → K⁺ خارجًا (إعادة استقطاب)

المايلين

خلايا شوان (PNS)؛ يعزل ويسرّع التوصيل

مثال ناقل عصبي

أستيل كولين (وكذلك دوبامين، سيروتونين)

الغدة السائدة

النخامية

خفض غلوكوز الدم

إنسولين (خلايا β في البنكرياس)

رفع غلوكوز الدم

غلوكاغون (خلايا α في البنكرياس)

تغذية راجعة سالبة

تعكس التغيّر → تستعيد نقطة الضبط

وحدة النيفرون

~1 مليون لكل كلية

موقع الترشيح

الكبيبة → محفظة بومان

ADH

يزيد إعادة امتصاص الماء في القناة الجامعة

فضلات نيتروجينية

أحماض أمينية → أمونيا → يوريا (الكبد)

الرشاحة اليومية

~180 L؛ ~1–2 L بول يُخرج

الدعم والحركة

الهيكل العظمي · المفاصل · أنواع العضلات · نظرية الخيوط المنزلقة

6.1 الهيكل العظمي

الهيكل المحوري: الجمجمة، العمود الفقري (33 فقرة)، القفص الصدري (12 زوجًا)، القص — يوفّر دعمًا مركزيًا ويحمي الأعضاء الحيوية.
الهيكل الطرفي: الحزام الصدري (لوح الكتف + الترقوة)، الحزام الحوضي، وعظام الأطراف العلوية والسفلية — يمكّن الحركة.

وظائف الهيكل: الدعم، الحماية، الحركة (مع العضلات)، إنتاج خلايا الدم (النخاع الأحمر)، وتخزين المعادن (كالسيوم، فوسفور).

6.2 المفاصل

نوع المفصل	الحركة	مثال
ليفي	غير متحرك	دروز الجمجمة
غضروفي	طفيفة	بين الفقرات؛ الارتفاق العاني
زليلي — رزي	مستوى واحد، ذهابًا وإيابًا	المرفق، الركبة
زليلي — كروي	مدى واسع في اتجاهات كثيرة	الكتف، الورك
زليلي — محوري	دوران	العنق (الأطلس–المحور)
زليلي — انزلاقي	انزلاق	بين عظام الرسغ
زليلي — سرجي	الإبهام (قبضة متقابلة)	قاعدة الإبهام

6.3 ثلاثة أنواع من العضلات

الخاصية	هيكلية	ملساء	قلبية
التخطيط	نعم	لا	نعم
التحكم	إرادي	لا إرادي	لا إرادي
الخلايا	طويلة، متعددة النوى	مغزلية، نواة واحدة	متفرعة، نواة واحدة، أقراص متداخلة
الموقع	متصلة بالعظم	جدران الأعضاء المجوفة (الأمعاء، الأوعية)	القلب فقط

6.4 نظرية الخيوط المنزلقة لتقلص العضلة

القسيمة العضلية هي الوحدة الوظيفية لليف العضلة الهيكلية، تمتد من خط Z إلى خط Z. تحتوي خيوطًا سميكة (ميوسين) وخيوطًا رقيقة (أكتين، مع تروبوميوسين وتروبونين). يحدث التقلص عندما تنزلق الخيوط الرقيقة إلى الداخل فوق السميكة، مقصّرة القسيمة — والخيوط نفسها لا تقصر.

الخطوات:

يطلق عصبون حركي أستيل كولين عند الموصل العصبي العضلي، مثيرًا جهد فعل على الليف العضلي.
يسير السيال على طول النبيبات T؛ ويُطلق Ca²⁺ من الشبكة الإندوبلازمية العضلية إلى الساركوبلازم.
يرتبط Ca²⁺ بـ التروبونين، الذي يزيح التروبوميوسين ويكشف مواقع ارتباط الأكتين.
يرتبط رأس الميوسين بالأكتين، ويحلل ATP مائيًا، وينفّذ «ضربة قدرة» تسحب الأكتين نحو مركز القسيمة.
يرتبط ATP جديد بالميوسين، فاصلًا إياه عن الأكتين؛ وتتكرر الدورة ما دام Ca²⁺ و ATP موجودين.
عندما تتوقف الإشارة، يُضخ Ca²⁺ عائدًا إلى الشبكة، ويعيد التروبوميوسين تغطية الأكتين، فترتخي العضلة.

ATP لازم للتقلص والارتخاء كليهمابعد الموت ينفد ATP؛ ويبقى Ca²⁺ مرتفعًا، ولا يستطيع الميوسين الانفصال عن الأكتين — وهذا يسبب التيبس الموتي.

الأنظمة البيئية والبيئة

المكونات · تدفق الطاقة · دورتي الكربون والنيتروجين · ديناميكا المجتمعات

7.1 مكونات النظام البيئي

العوامل الحيوية: المكونات الحية — المنتجون (ذواتي التغذية يصنعون غذاءهم بالبناء الضوئي)، والمستهلكون (أوليون، ثانويون، ثالثيون)، والمحللون (بكتيريا وفطريات تفكك المادة العضوية الميتة).
العوامل اللاحيوية: المكونات غير الحية — الضوء، درجة الحرارة، الماء، التربة، pH، المعادن، الغازات.

7.2 تدفق الطاقة عبر السلاسل الغذائية

تدخل الطاقة الأنظمة البيئية من الشمس ويأسرها المنتجون بالبناء الضوئي. ثم تسري عبر المستهلكين بالتتابع:

الشمس → المنتجون → المستهلكون الأوليون → المستهلكون الثانويون → المستهلكون الثالثيون

عند كل خطوة (مستوى غذائي)، لا يُنقل سوى نحو 10% من الطاقة إلى المستوى التالي؛ ويُفقد الباقي ~90% حرارة أو يُستخدم في الأيض.
بسبب هذا الفقد، نادرًا ما تتجاوز السلاسل الغذائية 4–5 مستويات غذائية.
السلسلة الغذائية مسار خطي؛ والشبكة الغذائية الشبكة المترابطة لجميع السلاسل في نظام بيئي.
يمكن للأهرام البيئية أن تُظهر الأعداد أو الكتلة الحيوية أو الطاقة عند كل مستوى غذائي — وهرم الطاقة قائم دائمًا.

7.3 دورة الكربون

يتحرك الكربون بين الغلاف الجوي (على صورة CO₂) والكائنات الحية والتربة/المحيط. العمليات الرئيسة (موصوفة آليات فيزيائية/كيميائية/حيوية):

البناء الضوئي: يحوّل المنتجون CO₂ الجوي إلى مركبات عضوية (مثل الغلوكوز).
التنفس: تفكك جميع الكائنات الحية المركبات العضوية، مطلقة CO₂ عائدًا إلى الغلاف الجوي.
التحلل: يفكك المحللون الكائنات الميتة، مطلقة CO₂.
الاحتراق: حرق المادة العضوية (بما فيها الوقود الأحفوري) يطلق CO₂.
تبادل المحيط: يذوب CO₂ في ماء البحر ويُخزَّن بيكربونات / كربونات.

7.4 دورة النيتروجين

يُحتاج النيتروجين لبناء الأحماض الأمينية والأحماض النووية. ومع أن الغلاف الجوي ~78% N₂، لا تستطيع معظم الكائنات استخدام N₂ مباشرة — يجب «تثبيته» أولًا إلى أمونيا أو نترات.

الخطوة	العملية	تنفّذها
تثبيت النيتروجين	N₂ → NH₃	بكتيريا حرة المعيشة وتكافلية (مثل Rhizobium في عقد جذور البقوليات)؛ وكذلك البرق
النترجة	NH₃ → NO₂⁻ → NO₃⁻	بكتيريا النترجة (Nitrosomonas، Nitrobacter)
التمثيل	تمتص النباتات NO₃⁻ أو NH₄⁺؛ وتحصل الحيوانات على النيتروجين بأكل النباتات أو حيوانات أخرى	النباتات والحيوانات
الأَمْوَنة	نيتروجين عضوي (في المادة الميتة/الفضلات) → NH₃	المحللون
نزع النتروجين	NO₃⁻ → N₂ (يُعاد إلى الغلاف الجوي)	بكتيريا نزع النتروجين (مثل Pseudomonas) في تربة منخفضة الأكسجين

7.5 ديناميكا المجتمعات

تغيّر الجماعة = (الولادات + الهجرة الداخلية) − (الوفيات + الهجرة الخارجية)

سعة الحمل: أقصى حجم جماعة يمكن للبيئة أن تدعمه على المدى الطويل.
العوامل المحددة: الغذاء، الماء، الحيز، الضوء، الافتراس، المرض، تراكم الفضلات.
النمو الأسي (منحنى J): يحدث عندما تكون الموارد غير محدودة.
النمو اللوجستي (منحنى S): يتباطأ النمو كلما اقتربت الجماعة من سعة الحمل.

معتمد على الكثافة مقابل مستقل عن الكثافةللعوامل المعتمدة على الكثافة (المرض، التنافس، الافتراس) آثار أقوى كلما نمت الجماعة. أما العوامل المستقلة عن الكثافة (الكوارث الطبيعية، تطرفات درجة الحرارة) فتصيب الجماعة بغض النظر عن حجمها.

⚡ ورقة غش · الفصول 6–7 (الدعم/الحركة + الأنظمة البيئية)

الهيكل المحوري

الجمجمة، العمود الفقري، القفص الصدري، القص

الطرفي

الحزامان الصدري والحوضي، الأطراف

المفاصل الزليلية

رزي، كروي، محوري، انزلاقي، سرجي

عضلة هيكلية

إرادية، مخططة، متعددة النوى

عضلة ملساء

لا إرادية، غير مخططة، جدران الأعضاء

عضلة قلبية

لا إرادية، مخططة، متفرعة، القلب فقط

خيط سميك / رقيق

ميوسين / أكتين (مع تروبوميوسين + تروبونين)

مثير التقلص

Ca²⁺ يرتبط بالتروبونين → تُكشف مواقع الأكتين

نقل غذائي

~10% من الطاقة تمر إلى المستوى التالي

كربون → الغلاف الجوي

التنفس، التحلل، الاحتراق

N₂ → NH₃

تثبيت النيتروجين (Rhizobium)

NO₃⁻ → N₂

نزع النتروجين (Pseudomonas)

تغيّر الجماعة

(B + I) − (D + E)

المنحنى اللوجستي

منحنى S؛ يتباطأ عند سعة الحمل

★

الخلاصة الجامعة

كل ما تحتاجه في صفحة واحدة

الجين قطعة من DNA تشفّر بروتينًا. DNA حلزون مزدوج بأشرطة متضادة التوازي؛ تتزاوج القواعد A–T (رابطتان هيدروجينيتان) و G–C (ثلاث روابط هيدروجينية)، وتتبع قاعدة تشارغاف (%A = %T، %G = %C) مباشرة. التضاعف نصف محافظ: يفك الهيليكيز، ويصنع البرايميز بادئ RNA، ويمد بوليميراز DNA III 5'→3'، ويلحم الليغاز قطع أوكازاكي على الشريط المتأخر.

تسري المعلومات DNA → (استنساخ) → mRNA → (ترجمة) → بروتين. يحدث الاستنساخ في النواة ويحفّزه بوليميراز RNA؛ تُقطع الإنترونات وتُلحم الإكسونات. تحدث الترجمة عند الريبوسوم: رامزة من 3 نيوكليوتيدات على mRNA تحدّد حمضًا أمينيًا واحدًا؛ يجلب tRNA الحمض الأميني الصحيح؛ رامزة البدء AUG؛ رامزات التوقف UAA/UAG/UGA. الشيفرة الوراثية متحللة (64 رامزة، 61 حس + 3 توقف) وشاملة.

تشمل الطفرات الاستبدالات (صامتة، مغلّطة، هراء) والإدخالات/الحذوفات التي تسبب إزاحات إطار. تستخدم الهندسة الوراثية إنزيمات القطع (تقطع عند المتناظرات → نهايات لزجة)، والبلازميدات (نواقل)، وليغاز DNA (يلحم)، و PCR (ينسخ DNA: 2ⁿ بعد n دورة). تمتد التطبيقات عبر الطب (إنسولين، لقاحات، علاج جيني)، والزراعة (مقاومة للآفات، متحملة لمبيدات الأعشاب)، والصناعة (إنزيمات، معالجة حيوية).

تُعامل الوراثة على أنها احتمالات. يعطي تزاوج أحادي الصفة Tt × Tt نسبة ظاهرية متوقعة 3 : 1 وفرصة محتملة 25% للطراز الظاهري المتنحي. ويعطي ثنائي الصفة TtRr × TtRr نسبة ظاهرية متوقعة 9 : 3 : 3 : 1، مع فرصة محتملة 1/16 (6.25%) للمزدوج المتنحي. تُظهر فصائل دم ABO سيادة مشتركة (I^AI^B = AB) وثلاثة أليلات (I^A، I^B، i). تصيب الصفات المتنحية المرتبطة بـ X (مثل عمى الألوان، الهيموفيليا) الذكور أكثر لأن للذكور X واحدًا فقط.

يستخدم الجهاز العصبي (CNS = الدماغ + النخاع الشوكي؛ PNS = أعصاب قحفية وشوكية) سيالات كهربائية (جهد راحة −70 mV؛ جهد فعل عبر Na⁺ داخلًا / K⁺ خارجًا) ومشابك كيميائية (نواقل عصبية مثل أستيل كولين). الأجزاء الرئيسة للدماغ: المخ، المخيخ، النخاع، تحت المهاد، والمهاد. يستخدم الجهاز الصماوي هرمونات (أبطأ لكنها أطول أمدًا)، والنخامية «الغدة السائدة». تستعيد التغذية الراجعة السالبة (مثل غلوكوز الدم عبر الإنسولين/الغلوكاغون) نقطة ضبط؛ وتضخّم التغذية الراجعة الموجبة تغيّرًا.

تُخرج الكلية اليوريا وتنظّم الماء/الأملاح عبر ثلاث خطوات في النيفرون: الترشيح (الكبيبة → محفظة بومان)، وإعادة الامتصاص (يستعيد PCT الغلوكوز والأحماض الأمينية والماء؛ وتركّز عروة هنلي البول)، والإفراز (يضيف DCT H⁺ و K⁺ والأدوية). يتحكم ADH في إعادة امتصاص الماء. ينزع الكبد أمين الأحماض الأمينية إلى يوريا، ويزيل سمية المواد الكيميائية، ويصنع الصفراء، ويخزن الغليكوجين، ويصنع بروتينات البلازما.

يعمل الهيكل (محوري + طرفي) مع ثلاثة أنواع عضلية — هيكلية (إرادية، مخططة)، وملساء (لا إرادية، غير مخططة)، وقلبية (لا إرادية، مخططة، متفرعة). تتقلص العضلة الهيكلية بـنظرية الخيوط المنزلقة: يرتبط Ca²⁺ بالتروبونين، ويتحرك التروبوميوسين، ويرتبط الميوسين بالأكتين، ويمد ATP الضربة بالطاقة؛ وATP لازم للتقلص والارتخاء كليهما.

للنظام البيئي مكونات حيوية (منتجون، مستهلكون، محللون) ولاحيوية. تسري الطاقة من الشمس عبر المستويات الغذائية بنقل ~10% عند كل خطوة. تدفع دورة الكربون البناء الضوئي والتنفس والتحلل والاحتراق؛ وتعتمد دورة النيتروجين على البكتيريا للتثبيت والنترجة ونزع النتروجين. تتبع ديناميكا الجماعات (الولادات + الهجرة الداخلية) − (الوفيات + الهجرة الخارجية)، محدودة بسعة الحمل والعوامل البيئية.

أسئلة صعبة

أسئلة صعبة مع الحلول الكاملة

وُجد أن عيّنة DNA تحتوي 22% أدينين. حدّد نسب الثايمين والغوانين والسايتوسين.

الحل: بحسب قاعدة تشارغاف، %A = %T، إذن الثايمين = 22%. ومن ثم A + T = 44%، فيبقى G + C = 100% − 44% = 56%. وبما أن %G = %C، الغوانين = السايتوسين = 56%/2 = 28%. الإجابة: T = 22%، G = 28%، C = 28%.

يقرأ شريط DNA قالب 3'-TAC-CGA-GTC-5'. اكتب متوالية mRNA المستنسخة منه والببتيد الناتج بعد الترجمة (استخدم جدول الرامزات).

الحل: mRNA مكمل للقالب، مع حلول U محل T، ويُكتب 5'→3'. زاوج كل قاعدة: T→A، A→U، C→G، G→C، T→A. إذن mRNA هو 5'-AUG-GCU-CAG-3'. قراءة الرامزات: AUG = ميثيونين (بدء)، GCU = ألانين، CAG = غلوتامين. الإجابة: mRNA = AUG-GCU-CAG؛ الببتيد = Met–Ala–Gln.

في نباتات البازلاء، الطويل (T) سائد على القصير (t). يُزاوج نبات طويل متغاير الزيجوت (Tt) مع نفسه (Tt × Tt). (أ) ما النسبة الجينية المتوقعة؟ (ب) ما النسبة الظاهرية المتوقعة؟ (ج) ما الفرصة المحتملة لنسل قصير؟

الحل: ينتج كل أب أمشاج T و t باحتمال متساوٍ. مربع بانيت:
T t
T | TT | Tt |
t | Tt | tt |
(أ) النسبة الجينية المتوقعة = 1 TT : 2 Tt : 1 tt. (ب) الطرز الظاهرية: TT و Tt طويلان (3 خلايا)؛ tt قصير (خلية واحدة) → النسبة الظاهرية المتوقعة = 3 طويل : 1 قصير. (ج) الفرصة المحتملة لنسل قصير (tt) = 1/4 = 25%. الإجابات: (أ) 1 : 2 : 1، (ب) 3 : 1، (ج) 25%.

في تزاوج ثنائي الصفة TtRr × TtRr (T = طويل سائد، t = قصير؛ R = أملس سائد، r = مجعد)، ما النسبة الظاهرية المتوقعة؟ وما الفرصة المحتملة للحصول على نسل قصير مجعد؟

الحل: ينتج كل أب أربعة أمشاج متساوية الاحتمال: TR، Tr، tR، tr. لمربع بانيت 4×4 ست عشرة خلية متساوية الاحتمال. التجميع حسب الطراز الظاهري:
• طويل أملس (T_R_) = 9 خلايا
• طويل مجعد (T_rr) = 3 خلايا
• قصير أملس (ttR_) = 3 خلايا
• قصير مجعد (ttrr) = خلية واحدة
النسبة الظاهرية المتوقعة = 9 : 3 : 3 : 1. الفرصة المحتملة لنسل قصير مجعد (ttrr) = 1/16 = 0.0625 = 6.25%. الإجابة: النسبة المتوقعة 9 : 3 : 3 : 1؛ الفرصة المحتملة لقصير مجعد = 6.25%.

عمى الألوان الأحمر–الأخضر صفة متنحية مرتبطة بـ X. امرأة حاملة (X^NXⁿ) لها أطفال من رجل سليم الرؤية (X^NY). (أ) ما النسبة الجينية المتوقعة لأطفالهما؟ (ب) ما الفرصة المحتملة أن يكون الطفل مصابًا بعمى الألوان؟ (ج) ما الفرصة المحتملة أن يكون الابن مصابًا بعمى الألوان؟

الحل: أمشاج الأم: X^N، Xⁿ. أمشاج الأب: X^N، Y. مربع بانيت:
X^N Y
X^N | X^NX^N | X^NY |
Xⁿ | X^NXⁿ | XⁿY |
(أ) النسبة الجينية المتوقعة = 1 X^NX^N : 1 X^NXⁿ : 1 X^NY : 1 XⁿY. (ب) XⁿY وحده مصاب بعمى الألوان، إذن الفرصة المحتملة لكل طفل = 1/4 = 25%. (ج) من بين الأبناء (X^NY و XⁿY)، نصفهم مصاب بعمى الألوان، إذن الفرصة المحتملة أن يكون الابن مصابًا = 1/2 = 50%. الإجابات: (أ) 1 : 1 : 1 : 1، (ب) 25%، (ج) 50%.

رجل فصيلة دمه A (الطراز الجيني I^Ai) وامرأة فصيلة دمها B (الطراز الجيني I^Bi) لهما طفل. (أ) ما النسبة الظاهرية المتوقعة لأطفالهما؟ (ب) ما الفرصة المحتملة أن يكون للطفل فصيلة دم O؟

الحل: أمشاج الأب: I^A، i. أمشاج الأم: I^B، i. مربع بانيت:
I^B i
I^A | I^AI^B | I^Ai |
i | I^Bi | ii |
(أ) الطرز الظاهرية: AB، A، B، O — واحد من كل. النسبة الظاهرية المتوقعة = 1 AB : 1 A : 1 B : 1 O. (ب) الطراز الجيني ii وحده يعطي الفصيلة O، إذن الفرصة المحتملة = 1/4 = 25%. الإجابات: (أ) 1 : 1 : 1 : 1، (ب) 25%.

التليف الكيسي حالة متنحية جسدية. الأبوان كلاهما حاملان غير مصابين (Aa). (أ) ما الفرصة المحتملة أن يكون الطفل مصابًا؟ (ب) ما الفرصة المحتملة أن يكون الطفل حاملًا (غير مصاب لكنه يحمل الأليل المتنحي)؟

الحل: مربع بانيت لـ Aa × Aa:
A a
A | AA | Aa |
a | Aa | aa |
(أ) المصاب = aa = 1/4 = 25% فرصة محتملة. (ب) الحاملون = Aa = 2/4 = 1/2 = 50% فرصة محتملة. الإجابات: (أ) 25% مصابون، (ب) 50% حاملون.

يبدأ تفاعل PCR بجزيء DNA مزدوج الشريط واحد. كم نسخة متوقعة بعد 10 دورات؟ وبعد 20 دورة؟

الحل: تضاعف كل دورة PCR عدد جزيئات DNA، إذن يتبع عدد النسخ N = 2ⁿ × (الابتدائي). بعد 10 دورات: 2¹⁰ = 1024 نسخة. بعد 20 دورة: 2²⁰ = 1,048,576 نسخة (نحو مليون). الإجابة: 1024 نسخة بعد 10 دورات؛ 1,048,576 نسخة بعد 20 دورة.