الانقسام المتساوي وانقسام السيتوبلازم - كتاب الأحياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: اربط حجم الخلية ووظائفها، ثم فسر كيف أن حجم الخلية محدد؟

الإجابة: 1: يرتبط حجم الخلية بوظيفتها؛ فزيادة الحجم تقلل نسبة السطح للحجم مما يضعف كفاءة النقل والتحكم النووي.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الفكرة هنا هي العلاقة بين حجم الخلية ووظيفتها، وكيف يؤثر الحجم على كفاءة العمليات الحيوية داخل الخلية.
2. **الخطوة 2 (التطبيق):** عندما تكبر الخلية، تزداد نسبة الحجم إلى مساحة السطح. هذا يعني أن مساحة السطح المتاحة لنقل المواد (مثل الغذاء والأكسجين) إلى داخل الخلية وإخراج الفضلات منها لا تزداد بنفس المعدل الذي يزداد به حجم الخلية. كما أن المسافة التي يجب أن تنتقلها المواد داخل الخلية تزداد.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** لذلك، فإن حجم الخلية المحدد ضروري للحفاظ على كفاءة النقل عبر غشاء الخلية، ولضمان وصول المعلومات من النواة إلى جميع أجزاء الخلية بسرعة وفعالية. إذا تجاوزت الخلية حجمها المثالي، فإن هذه العمليات تصبح أبطأ وأقل كفاءة، مما قد يؤثر على بقاء الخلية ووظيفتها. الإجابة هي: **يرتبط حجم الخلية بوظيفتها؛ فزيادة الحجم تقلل نسبة السطح للحجم مما يضعف كفاءة النقل والتحكم النووي.**

سؤال 2: لخص المراحل الرئيسة في دورة الخلية.

الإجابة: 2: الطور البيني (S, G1, G2) والطور الانقسامي M (انقسام النواة والسيتوبلازم).

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** دورة الخلية هي سلسلة من الأحداث المتتابعة التي تحدث في الخلية بين انقسامين متتاليين. الهدف منها هو نمو الخلية وتضاعف مادتها الوراثية ثم انقسامها لإنتاج خلايا جديدة.
2. **الخطوة 2 (المراحل):** تنقسم دورة الخلية بشكل رئيسي إلى مرحلتين كبيرتين: الطور البيني (Interphase) والطور الانقسامي (M phase).
3. **الخطوة 3 (التفصيل والنتيجة):** الطور البيني هو المرحلة التي تنمو فيها الخلية وتتضاعف فيها مادتها الوراثية (DNA)، وينقسم بدوره إلى مراحل فرعية هي G1 (نمو) و S (تضاعف DNA) و G2 (تحضير للانقسام). أما الطور الانقسامي (M) فهو المرحلة التي تنقسم فيها نواة الخلية (Mitosis) ثم ينقسم السيتوبلازم (Cytokinesis) لإنتاج خليتين ابنتين. إذن، المراحل الرئيسة هي: **الطور البيني (S, G1, G2) والطور الانقسامي M (انقسام النواة والسيتوبلازم).**

سؤال 3: صف ما يحدث للمادة الوراثية DNA في أثناء مرحلة بناء DNA من الطور البيني.

الإجابة: 3: في الطور S يتضاعف DNA وتتكون الكروماتيدات الشقيقة استعدادًا للانقسام.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** مرحلة بناء DNA هي جزء أساسي من الطور البيني لدورة الخلية، وتُعرف بمرحلة S (Synthesis). الهدف منها هو التأكد من أن كل خلية ابنة ستحصل على نسخة كاملة من المادة الوراثية.
2. **الخطوة 2 (العملية):** خلال مرحلة S، تقوم الخلية بعملية تضاعف دقيقة للمادة الوراثية (DNA). هذا يعني أن كل جزيء DNA موجود في الخلية يتم نسخه بالكامل.
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** نتيجة لهذا التضاعف، يصبح كل كروموسوم يتكون من نسختين متطابقتين تمامًا من DNA، تُعرفان بالكروماتيدات الشقيقة، وترتبطان معًا في نقطة تسمى السنترومير. هذا الاستعداد ضروري لضمان توزيع متساوٍ للمادة الوراثية عند انقسام الخلية. إذن، ما يحدث هو: **في الطور S يتضاعف DNA وتتكون الكروماتيدات الشقيقة استعدادًا للانقسام.**

سؤال 4: ارسم شكلاً تخطيطيًا لمراحل دورة الخلية، وصف ما يحدث في كل منها.

الإجابة: 4: المخطط: G1 (نمو) < S (تضاعف DNA) < G2 (تحضير) < M (انقسام). النتيجة: خليتان متطابقتان.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** دورة الخلية هي رحلة مستمرة تمر بها الخلية من لحظة تكونها حتى انقسامها إلى خليتين جديدتين. كل مرحلة لها أحداثها الخاصة.
2. **الخطوة 2 (المراحل والأحداث):** يمكن تمثيل دورة الخلية بشكل تخطيطي كالتالي: * **G1 (مرحلة النمو الأولى):** تنمو الخلية وتزيد في حجمها وتقوم بوظائفها الطبيعية. * **S (مرحلة تخليق DNA):** يتم فيها تضاعف المادة الوراثية (DNA) لتصبح كل كروموسومات الخلية مكونة من كروماتيدين شقيقين. * **G2 (مرحلة النمو الثانية):** تستعد الخلية للانقسام، وتتأكد من أن كل شيء جاهز. * **M (مرحلة الانقسام):** تشمل انقسام النواة (Mitosis) ثم انقسام السيتوبلازم (Cytokinesis). **المخطط:** G1 (نمو) ← S (تضاعف DNA) ← G2 (تحضير) ← M (انقسام).
3. **الخطوة 3 (النتيجة):** في نهاية مرحلة M، تنقسم الخلية الأم إلى خليتين ابنتين متطابقتين وراثيًا للخلية الأم. إذن، النتيجة النهائية هي: **خليتان متطابقتان.**

سؤال 5: كون فرضية. ماذا يحدث إذا تمكنت خلية كبيرة من النمو على الرغم من نموها إلى ما يفوق حجمها المثالي؟

الإجابة: 5: الفرضية: الانقسام ينتج خلايا أصغر بنفس الحجم تعطي أعلى، مما يحسن النقل ويزيد تراكم الفضلات.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المفهوم):** الفرضية هي تخمين علمي مبني على ملاحظات، نحاول من خلاله تفسير ظاهرة معينة. هنا، نتساءل عن عواقب نمو خلية أكبر من حجمها المثالي.
2. **الخطوة 2 (التفكير في العواقب):** إذا استمرت خلية كبيرة في النمو وتجاوزت حجمها المثالي، فإن نسبة مساحة السطح إلى الحجم ستصبح غير مناسبة. هذا يعني أن نقل المواد (الغذاء، الأكسجين، الفضلات) عبر غشاء الخلية سيصبح أبطأ وأقل كفاءة مقارنة بحجم الخلية الكبير. كما أن المسافة التي يجب أن تقطعها المواد داخل الخلية ستزداد.
3. **الخطوة 3 (صياغة الفرضية والنتيجة):** لتجنب هذه المشاكل، قد تكون الخلية مضطرة للانقسام. إذا انقسمت خلية كبيرة جدًا، فإن الخلايا الناتجة ستكون أصغر حجمًا، مما يعيد نسبة مساحة السطح إلى الحجم إلى وضع مثالي. هذا سيسهل عمليات النقل ويقلل من تراكم الفضلات. إذن، الفرضية هي: **الانقسام ينتج خلايا أصغر بنفس الحجم تعطي أعلى، مما يحسن النقل ويزيد تراكم الفضلات.**

سؤال 6: الرياضيات في علم الأحياء إذا كان مكعب طول أحد جوانبه 5 µm يمثل خلية فاحسب نسبة مساحة سطحه إلى حجمه، ثم فسر هل يعد الحجم مناسبًا للخلية أم لا؟

الإجابة: 6: النسبة (1.2 : 5) 6:5. يعني كفاءة نقل محدودة وحاجة الخلية للانقسام.

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لدينا خلية على شكل مكعب طول أحد جوانبه = 5 µm.
2. **الخطوة 2 (القوانين والحسابات):** نحتاج لحساب مساحة سطح المكعب وحجمه. * مساحة سطح المكعب = 6 × (طول الضلع)² مساحة السطح = 6 × (5 µm)² = 6 × 25 µm² = 150 µm² * حجم المكعب = (طول الضلع)³ الحجم = (5 µm)³ = 125 µm³ الآن نحسب نسبة مساحة السطح إلى الحجم: النسبة = مساحة السطح / الحجم النسبة = 150 µm² / 125 µm³ = 1.2 µm⁻¹
3. **الخطوة 3 (التفسير والنتيجة):** النسبة المحسوبة هي 1.2 µm⁻¹. إذا أردنا مقارنتها بنسبة أبسط، يمكننا قسمة البسط والمقام على 25 للحصول على نسبة 6:5 (أو 1.2:1). هذه النسبة تعني أن مساحة السطح ليست كبيرة جدًا مقارنة بالحجم. بالنسبة للخلية، كلما زادت نسبة مساحة السطح إلى الحجم، كان ذلك أفضل لعمليات النقل. نسبة 6:5 (أو 1.2:1) تعتبر نسبة محدودة. إذن، هل الحجم مناسب؟ **يعني كفاءة نقل محدودة وحاجة الخلية للانقسام.**

ما الهدف الرئيسي من الطور G₂ في دورة الخلية؟

• أ) تضاعف المادة الوراثية (DNA) استعدادًا للانقسام.
• ب) الاستعداد للانقسام النووي وبناء البروتينات اللازمة لتشكيل الأنيبيبات الدقيقة.
• ج) انقسام السيتوبلازم لتكوين خليتين جديدتين.
• د) نمو الخلية وزيادة حجمها فقط دون أي استعدادات أخرى.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: الاستعداد للانقسام النووي وبناء البروتينات اللازمة لتشكيل الأنيبيبات الدقيقة.

الشرح: 1. الطور G₂ هو جزء من الطور البيني. 2. يلي مرحلة S (تضاعف DNA). 3. الهدف الأساسي هو تحضير الخلية للانقسام المتساوي. 4. يتم خلاله بناء البروتينات اللازمة لتكوين الأنيبيبات الدقيقة التي ستساعد في فصل الكروموسومات.

تلميح: هذا الطور يلي مرحلة بناء DNA ويسبق الانقسام الفعلي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

ما الفرق الرئيسي في آلية التكاثر بين الخلايا حقيقية النوى وبدائية النوى كما ورد في النص؟

• أ) كلاهما يتكاثران بنفس الطريقة وهي الانقسام المتساوي.
• ب) تمر الخلايا حقيقية النوى بدورة الخلية (تتضمن الانقسام المتساوي)، بينما تتكاثر الخلايا بدائية النوى بالانشطار الثنائي.
• ج) تتكاثر الخلايا حقيقية النوى بالانشطار الثنائي، بينما تتكاثر بدائية النوى بالانقسام المتساوي.
• د) لا يوجد فرق، فكلاهما يمران بمراحل الطور البيني والانقسام المتساوي.

الإجابة الصحيحة: b

الإجابة: تمر الخلايا حقيقية النوى بدورة الخلية (تتضمن الانقسام المتساوي)، بينما تتكاثر الخلايا بدائية النوى بالانشطار الثنائي.

الشرح: 1. الخلايا حقيقية النوى لها نواة محاطة بغشاء. 2. تتكاثر عبر دورة خلية معقدة تشمل الطور البيني والانقسام المتساوي. 3. الخلايا بدائية النوى لا تحتوي على نواة حقيقية. 4. تتكاثر بعملية أبسط تسمى الانشطار الثنائي، حيث تنقسم الخلية إلى خليتين متطابقتين تقريبًا.

تلميح: فكر في تعقيد عملية التكاثر ووجود نواة حقيقية.

التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط

ما الذي تصفه نسبة مساحة السطح إلى الحجم في الخلية، وما الذي يحدده؟

• أ) تصف كمية السيتوبلازم مقارنة بحجم النواة، ويحددها معدل بناء البروتين.
• ب) تصف مساحة الغشاء البلازمي مقارنة بحجم الخلية، ويحددها معدل انقسام الخلية فقط.
• ج) تصف نسبة مساحة السطح إلى الحجم مساحة الغشاء البلازمي مقارنة بحجم الخلية، ويحدد هذه النسبة كفاءة نقل المواد والتعليمات داخل الخلية.
• د) تصف سمك جدار الخلية، ويحددها نوع النسيج الذي تنتمي إليه الخلية.

الإجابة الصحيحة: c

الإجابة: تصف نسبة مساحة السطح إلى الحجم مساحة الغشاء البلازمي مقارنة بحجم الخلية، ويحدد هذه النسبة كفاءة نقل المواد والتعليمات داخل الخلية.

الشرح: 1. نسبة مساحة السطح إلى الحكم هي علاقة رياضية بين مساحة غشاء الخلية وحجمها الكلي. 2. هذه النسبة تصف كمية السطح المتاح لنقل المواد مقارنة بالحجم الذي يجب خدمته. 3. كلما كانت النسبة أكبر، كان نقل المواد (مثل الغذاء والفضلات) والتعليمات (من النواة) أكثر كفاءة. 4. لذلك، تحدد هذه النسبة حجم الخلية المثالي لضمان بقائها وفعالية وظائفها.

تلميح: اربط بين مساحة الغشاء (السطح) وحجم الخلية الكلي.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط