المقرر الأكاديمي • التربية البدنية والرياضة
الدرس 07
وظائف مكوّنات الخلية
Fonctions des composants cellulaires
صورة تعليمية توضيحية من إعداد هذا الدرس.
المستوى
المدة
نوع المحتوى
BT1
50 دقيقة
كتاب الطالب
منهجية إعداد الدرس: شرح علمي متدرج، أمثلة من المجال الرياضي، أنشطة صفية ولا صفية، تقويم تكويني.
القسم الأول | كتاب التلميذ
1. نواتج التعلم
1. تفسير وظائف مكونات الخلية الأساسية: الغشاء والنواة والريبوسومات والعضيات.
2. التمييز بين النقل السلبي والنقل النشط والنقل الحويصلي عبر الغشاء.
3. تتبع مثال مبسط لتصنيع بروتين مخصص للإفراز ونقله.
4. توضيح دور الميتوكوندريا ومصادر إنتاج ATP الأخرى داخل الخلية.
5. ربط وظائف الخلية العضلية بالأداء الرياضي باستخدام أمثلة دقيقة.
2. وضعية الانطلاق: فكر وناقش
سؤال البداية: أثناء جري لاعب مسافة 400 متر تحتاج الخلايا العضلية إلى تبادل مواد وإنتاج ATP وصنع بروتينات وإصلاح مكوّناتها. كيف تتعاون أغشية الخلية وعضياتها لتنفيذ هذه العمليات؟
3. فكرة أساسية: الخلية وحدة حية تعمل بتكامل
تحتوي الخلية البشرية النموذجية على تراكيب متخصصة. ولا يؤدي أي تركيب وظائف الخلية كلها وحده؛ بل تتعاون الأغشية والنواة والريبوسومات والعضيات والسيتوسول لاستمرار العمل الخلوي. ركّز الدرس السابق على بنية هذه التراكيب، ويركّز هذا الدرس على وظائفها وعلاقاتها.
الشكل 1: الوظائف العامة لستة مكونات في خلية بشرية نموذجية.
المكوّن
الوظيفة الأساسية
الغشاء البلازمي
ينظم تبادل المواد ويشارك في استقبال الإشارات والتواصل الخلوي.
النواة
تضم معظم DNA وتنظم التعبير عن المعلومات الوراثية.
الريبوسومات
تصنع سلاسل البروتين من الأحماض الأمينية بقراءة RNA الرسول.
الشبكة الإندوبلازمية الخشنة
تشارك في تصنيع وطيّ ومعالجة بروتينات مرتبطة بالغشاء أو مخصصة للإفراز.
جهاز غولجي
يعدّل ويصنّف ويوجّه بروتينات ودهونا عبر مسارات خلوية.
الميتوكوندريا
تُنتج قدرا كبيرا من ATP في الخلايا الهوائية عبر التنفس الخلوي.
4. النقل عبر الغشاء البلازمي
يحافظ الغشاء البلازمي على اختلاف تركيب الوسط داخل الخلية وخارجها، ويسمح بمرور مواد عبر آليات متعددة. تحدد خصائص المادة وتدرج تركيزها أو تدرجها الكهروكيميائي ووجود البروتينات الناقلة طريقة عبورها.
الشكل 2: تمييز تخطيطي بين الانتشار البسيط والانتشار الميسر والنقل النشط.
الآلية
كيف تحدث؟
مثال مبسط
الانتشار البسيط
حركة صافية مع تدرج التركيز، دون ناقل بروتيني أو ATP مباشر.
عبور O₂ وCO₂ عبر طبقة الدهون.
الانتشار المُيسّر
نقل مع التدرج عبر قناة أو ناقل غشائي، دون ATP مباشر.
دخول الغلوكوز إلى خلايا معينة عبر ناقلات GLUT.
النقل النشط
حركة مواد عكس تدرجها باستخدام الطاقة مباشرة أو بصورة غير مباشرة.
مضخة Na⁺/K⁺ تستخدم ATP.
الأسموزية
انتقال الماء عبر غشاء شبه منفذ وفق فرق الكمون المائي.
حركة الماء عبر قنوات الأكوابورين.
النقل الحويصلي
إدخال مواد أو إخراجها بمشاركة حويصلات غشائية.
الإدخال الخلوي والإخراج الخلوي.
تمييز أساسي: النقل السلبي لا يستهلك ATP بصورة مباشرة لتنفيذ عبور المادة مع تدرجها. أما النقل النشط الأولي فيستهلك ATP مباشرة، والنقل النشط الثانوي يستفيد من تدرج أيوني تكوّن بإنفاق طاقة.
5. النقل الحويصلي: إدخال وإخراج المواد
الشكل 3: مثال تخطيطي مبسط على الإدخال الخلوي والإخراج الخلوي.
في الإدخال الخلوي (Endocytose) ينغمد الغشاء لتكوين حويصلة تُدخل مواد إلى الخلية. أما في الإخراج الخلوي (Exocytose) فتندمج حويصلة مع الغشاء البلازمي، وتطرح محتوياتها خارج الخلية أو تساهم في إضافة مكونات غشائية.
6. من المعلومات الوراثية إلى تصنيع البروتين
تُنسخ معلومات جين معين في النواة إلى RNA رسول (mRNA)، ثم تُترجم المعلومات على الريبوسومات إلى سلسلة بروتينية. قد تبقى بعض البروتينات في السيتوسول؛ أما البروتينات المخصصة للإفراز أو لأغشية معينة فتسلك غالبا مسارا يشمل الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وجهاز غولجي.
الشكل 4: مسار تعليمي لبروتين مخصص للإفراز؛ ليس مسارا إجباريا لكل البروتينات.
• النواة: نسخ المعلومات الوراثية إلى mRNA.
• الريبوسومات: ترجمة mRNA إلى سلسلة أحماض أمينية.
• الشبكة الإندوبلازمية الخشنة: تصنيع ومعالجة أولية لكثير من البروتينات المخصصة للإفراز أو الأغشية.
• جهاز غولجي: تعديل وفرز وتوجيه عدد من هذه البروتينات.
• الحويصلات: نقلها إلى مواقعها المناسبة داخل الخلية أو خارجها.
7. الميتوكوندريا وATP: لماذا تحتاج الخلية إلى الطاقة؟
ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) هو جزيء تستخدمه الخلية لنقل الطاقة اللازمة إلى عمليات مثل الانقباض العضلي والنقل النشط. يبدأ تحلل الغلوكوز في السيتوسول ويمكن أن يُنتج ATP، بينما تسهم الميتوكوندريا في إنتاج قدر كبير من ATP عبر التنفس الخلوي الهوائي الذي يستخدم الأكسجين.
الشكل 5: إسهام التحلل السكري والميتوكوندريا في إعادة تكوين ATP المستخدم في الحركة.
تنبيه علمي: الميتوكوندريا ليست الموقع الوحيد لإنتاج ATP؛ ولا يعني استعمال الأكسجين أن ATP يُنتج فوريا بمجرد دخول O₂ إلى الخلية. وتتفاوت مساهمة المسارات الهوائية واللاهوائية بحسب شدة الجهد ومدته.
8. العضيات المساندة: الهضم والتنظيم الخلوي
التركيب
الدور
الليسوسومات (الجسيمات الحالّة)
تُسهم في هضم مواد وتفكيك مكونات خلوية وإعادة تدويرها.
الهيكل الخلوي
يساعد في المحافظة على شكل الخلية وتنظيم النقل الداخلي وحركة بعض التراكيب.
الشبكة الإندوبلازمية الملساء
تشارك في تصنيع الدهون ووظائف أخرى؛ وللشبكة الساركوبلازمية دور في تنظيم الكالسيوم في العضلات.
9. تطبيق رياضي: عمل الخلية العضلية أثناء الجري
الشكل 6: تكامل الغشاء والريبوسومات والميتوكوندريا مع آلية الانقباض العضلي.
خلال الجري تنسّق إشارات الغشاء والآليات الداخلية نشاط الخلية العضلية، وتُستخدم جزيئات ATP في عمل بروتينات الانقباض وفي تشغيل مضخات أيونية. تساهم الميتوكوندريا ومسارات خلوية أخرى في تجديد ATP، بينما تصنع الريبوسومات البروتينات اللازمة لبنية الخلية وعملها على المدى الطويل.
سؤال تحليلي: هل تنقبض العضلة لأن الريبوسومات تصنع البروتينات في اللحظة نفسها؟ لا؛ يعتمد الانقباض الفوري على بروتينات موجودة وآليات تنشيطها وتوفر ATP، بينما يساهم تصنيع البروتينات في الصيانة والتكيف على مدى أطول.
10. أنشطة التعلم
النشاط 1 | طابق الآلية بالمثال
الآلية
المثال
1. انتشار مُيسّر
أ. طرح مواد خارج الخلية باندماج الحويصلات
2. نقل نشط أولي
ب. دخول الغلوكوز عبر ناقل GLUT وفق تدرجه
3. إخراج خلوي
ج. عمل مضخة Na⁺/K⁺ باستخدام ATP
4. انتشار بسيط
د. مرور O₂ عبر طبقة الدهون
النشاط 2 | رتّب المراحل
رتّب مراحل تصنيع بروتين مخصص للإفراز: جهاز غولجي – نسخ DNA إلى mRNA – حويصلة إفراز – ترجمة mRNA على الريبوسوم والشبكة الخشنة.
النشاط 3 | ناقش حالة رياضية
1. لماذا تحتاج الخلية العضلية إلى ATP خلال الجري؟
2. هل تنتج الميتوكوندريا جميع جزيئات ATP في الخلية؟ فسّر.
3. ما الفرق بين دور الريبوسومات في الخلية ودور الميتوكوندريا؟
11. تقويم تكويني | 5 علامات
السؤال الأول | اختر الإجابة الصحيحة (علامتان):
1. انتقال الغلوكوز عبر ناقل GLUT مع تدرجه هو: أ. نقل نشط أولي، ب. انتشار مُيسّر، ج. إخراج خلوي.
2. التركيب الذي يترجم mRNA إلى بروتين هو: أ. الريبوسوم، ب. النوية، ج. الليسوسوم.
السؤال الثاني | صح أم خطأ مع تصحيح الخطأ (علامتان):
1. جميع البروتينات المصنوعة في الخلية تمر بالضرورة عبر جهاز غولجي.
2. الميتوكوندريا مصدر رئيس لإنتاج ATP هوائيا، ولكنها ليست المصدر الوحيد له داخل الخلية.
السؤال الثالث | فسّر (علامة واحدة):
ما الحاجة إلى الغشاء البلازمي والمضخات الأيونية أثناء نشاط الخلية العضلية؟
ملخص المفاهيم المطلوب حفظها
1. الانتشار البسيط: حركة مواد مع تدرجها من دون ناقل أو ATP مباشر.
2. الانتشار المُيسّر: مرور مواد مع تدرجها عبر بروتين ناقل أو قناة.
3. النقل النشط: نقل يعتمد على الطاقة لنقل مادة عكس تدرجها.
4. النقل الحويصلي: نقل مواد إلى الخلية أو خارجها بواسطة حويصلات.
5. الريبوسوم: ترجمة RNA الرسول لتكوين البروتينات.
6. جهاز غولجي: تعديل وفرز وتوجيه بروتينات ودهون.
7. ATP: جزيء يوفر الطاقة اللازمة لعمليات حيوية متعددة.
8. الميتوكوندريا: عضية تسهم في إنتاج قدر كبير من ATP هوائيا.
الواجب المنزلي
1. ارسم مخططا مبسطا يميز بين الانتشار البسيط والانتشار الميسر والنقل النشط، واكتب مثالا لكل آلية.
2. أنشئ جدولا من أربعة أسطر يوضح وظيفة النواة والريبوسومات والميتوكوندريا وجهاز غولجي.
3. اكتب فقرة من 5–6 أسطر تشرح كيف تتعاون وظائف الخلية العضلية في الجري، ولماذا لا تعتمد كل عمليات إنتاج ATP على الميتوكوندريا.
بطاقة الخروج: دوّن فكرة علمية تعلمتها اليوم، وقدّم مثالا رياضيا واحدا يوضحها.
خريطة تذكّر: من وظيفة العضية إلى النشاط الرياضي
خلاصة مصورة للعلاقة بين تبادل المواد وتصنيع البروتين والطاقة والحركة.