.1מבוא למדעי החיים פרק זה הוא הקדמה לנושא הביולוגיה כולו .הפרק עוסק במהות מדע הביולוגיה ,בדרך החקירה המדעית ,ברמות הארגון בטבע ,במאפייני החיים ובצורכי הקיום של כל היצורים החיים.
.2מיון היצורים החיים הפרק עוסק במיון יצורים חיים בטבע על פי שיטת המיון המדעי ,ובעיקר במיון בעלי–חיים ובמיון צמחים.
.3התא כיחידת חיים הפרק עוסק בתא -יחידת המבנה והתפקוד הבסיסית של כל היצורים החיים ואחד ממאפייני החיים החשובים.
2
יש תאים מסוגים שונים ,שהם בעלי התמחויות שונות ומבנה שונה -לפי תפקידם ,ובהם :תאי שריר ,תאי עצב, תאי דם אדומים ולבנים ,תאי זרע ותאי אפידרמיס, שנמצאים בבעלי–חיים ,וכן תאי אפידרמיס ותאי יונקות ,שנמצאים בצמחים .תאים,שהמבנה והתפקיד שלהם דומים .מרכיבים רקמות ,והרקמות מרכיבות את האיברים ואת המערכות בגופם של היצורים.
שאלות סיכום /עמוד 25
81
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים סיכום
סיכום גופם של כל היצורים החיים בנוי מתאים -מתא אחד או מתאים רבים .עובדה זאת נודעה לחוקרים רק לפני כ– 350שנים ,לאחר שרוברט הוק צפה לראשונה בתאי שעם מבעד למיקרוסקופ שהוא בנה .מאז השתכללו המיקרוסקופים מאוד ,והתגלו פרטים רבים על חלקי התא ועל התהליכים המתרחשים בתאים חיים. בטבע יש מגוון גדול של תאים ,והם שונים זה מזה בגודל, בצורה ,במבנה ובתפקיד .יש תאים ,המרכיבים יצור רב– תאי ומתקיימים כחלק מרקמה ,ויש תאים שהם יצורים עצמאיים ,חד–תאיים ,כגון :סנדלית או חיידק .עם זאת, כל התאים דומים במאפייני החיים המתקיימים בהם, בצורכי הקיום שלהם ובמבנה הבסיסי שלהם .לכל התאים יש קרום ,הבורר את החומרים שיעברו דרכו אל תוך התא או החוצה ,ואת החומרים שלא יעברו דרכו .כל התאים מלאים בציטופלזמה צמיגית ,וברובם יש גרעין, מיטוכונדריה ואברונים נוספים .בתאי הצמח הירוקים יש גם כלורופלסטים ,חלולית ,ודופן קשיחה ,המקיפה אותם מחוץ לקרום התא .בגופם של יצורים רב–תאיים 80
7 1
6
8
2 4
5 9 3
-
מבנה תא צמח .1קרום התא .2 /ריבוזומים .3 /מיטוכונדריון .4 /גרעין התא .5 /רשת תוך-תאית .6 /אברון גולג'בי .7 /דופן התא .8 /חלולית
79
1
2
4 3 5 6
78
-
מבנה תא בעל חיים .1קרום התא .2 /ריבוזומים .3 /מיטוכונדריון .4 /גרעין התא .5 /רשת תוך-תאית .6 /אברון גולג'בי
-
הרחבה :תקשורת בין התאים
”מרכזיות" אלה הן חלבונים מיוחדים ,הממוקמים בקרומי התאים ופועלים כקולטנים (מקבלי מידע). חומרים שונים ,המגיעים אל סביבת התא (חומרים שהופרשו מתאים אחרים בגוף ,או שמקורם בסביבה החיצונית) נקשרים אל קולטנים אלה .כאשר קולטן מסוים מקבל ”שיחה נכנסת" ,כלומר :חומר מתאים נקשר אליו ,הקישור מפעיל את הקולטן ,והוא מעביר את המידע אל הגרעין או אל אברונים אחרים בתוך התא .בתאים מסוגים שונים יש קולטנים שונים .לכן ,רק תאים שיש להם קולטנים לחומר מסוים ,יוכלו לקשור את החומר ולהעביר את המידע אל תוך התא .העברת המסר מרגע קליטתו ועד מסירתו לנמען המתאים בתוך התא היא תהליך מורכב. חוקרים גילו שהתהליך מבוסס על העברת אותות בשרשרת באמצעות חלבונים ,שנמצאים בתוך התא :כל חלבון קולט מסר מהחלבון שלפניו ,ומעביר אותו אל הבא בתור ,כמו במרוץ שליחים .והתוצאה :התא מגיב למסר שנקלט - מגביר או מאט תהליכים שונים בתא (למשל ,הגברת קצב הנשימה התאית) או גורם לשינויים בצורת התא (למשל, תא דם לבן שולח שלוחות) .קליטת המסרים ,העברתם בתוך התא והתגובה עליהם ,הם הגורמים לתאים לגדול ולהתפתח ,להתרבות באמצעות חלוקה ועוד .אך כאשר העברת האותות משתבשת ,תאים מתחלקים בצורה לא מבוקרת ,והדבר עלול לגרום להתפתחות של תאים סרטניים .התוצאות של מחקרים בנושא זה עשויות לסייע בפיתוח תרופות למחלות שונות. שאלות -תקשורת בין תאים /עמוד 24
77
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים מיקומם של התאים במדרג הביולוגי
מיקומם של התאים במדרג הביולוגי כל היצורים החיים בנויים מתאים .יש הבנויים מתא אחד, ואחרים מורכבים מתאים רבים .דוגמה :בגוף האדם יש מאות מיליארדי תאים ואף יותר! בגופם של יצורים רב– תאיים רבים יש קבוצות של תאים מאותו הסוג (המבנה, התכונות והתפקוד משותפים) ,ואלה יוצרים רקמה. דוגמאות :תאי עור רבים יוצרים יחד רקמת עור ,תאי שריר יוצרים רקמת שריר ,ותאי אפידרמיס בעלה של צמח יוצרים רקמת אפידרמיס. הרקמות השונות בונות את איברי הגוף ,ומספר איברים, המשתתפים באותו התהליך ,יוצרים מערכת בגוף .דוגמה: רקמת העצב בונה את המוח ,והמוח ביחד עם חלקים נוספים ,מרכיבים את מערכת העצבים .מערכות גוף שונות בונות את היצור השלם .דוגמה :מערכת הנשימה ,מערכת העיכול ,מערכת העצבים ועוד -בונות את האדם. ומה קורה בתוך התאים? התאים מכילים אברונים שונים, המורכבים ממגוון גדול של מולקולות ,שבנויות מאטומים מסוימים. שאלות -המדרג הביולוגי /עמוד 23
הרחבה :תקשורת בין התאים כיצד תקשורת מתנהלת בין התאים ביצור החי? מי מקבל מידע? מי מוסר מידע? ומה קורה ,כאשר התקשורת משובשת? בתאים חיים יש מעין ”מרכזיות" ,הקולטות מסרים שמגיעים מבחוץ ,ומעבירות אותם אל תוך התא.
76
. המוגלובין -חלבון ,שנמצא בתאי הדם האדומים של בעלי–חיים רבים וממלא את רוב נפחם של תאים אלה .תפקידו לקשור אליו חמצן ופחמן דו–חמצני. ההמוגלובין מכיל אטומים של ברזל ,החיוניים לקשירת החמצן.
ת א י ד ם א ד ו מ י ם -תפקידם להוביל חמצן מן הריאות אל כל תאי הגוף ,ולסלק פחמן דו–חמצני מתאי הגוף אל הריאות .תא דם אדום הוא חסר גרעין ,ורוב נפחו מלא בחומר שנקרא המוגלובין .ההמוגלובין קושר אליו חמצן ופחמן דו–חמצני .תאי הדם האדומים נעים עם זרם הדם. הם קטנים מאוד ,בעלי צורת דסקית פחוסה ומסוגלים להידחס ולהידחק גם אל תוך נימי הדם הצרים ביותר.
.
ת א י ד ם ל ב נ י ם -תאים השייכים למערכת החיסון. תפקידם להגן על הגוף מפני גורמים זרים ,העלולים לחולל מחלה .חלק מתאי הדם הלבנים יכולים לשנות את צורתם: לשלוח שלוחות ,שמקיפות את הגורם הזר ,ולהכניס אותו אל תוכם .כך הם ”בולעים" גופיפים החודרים אל הגוף, ומפרקים אותם.
.
ת אי ז רע -תאי הרבייה הזכריים .התלכדות של תא זרע עם תא הרבייה הנקבי (תא ביצה) יוצרת עובר .בבעלי–חיים תאי הזרע הם קטנים ובעלי שוטון ,המאפשר להם לנוע בזריזות ולהגיע אל תאי הביצה.
.
ת א י אפ י ד רמ יס -עוטפים מבחוץ את גופם של יצורים חיים ,ובונים את רקמת העור של בעלי–החיים ואת רקמת האפידרמיס של הצמחים .תפקידם להגן על הרקמות הפנימיות של הגוף .תאי האפידרמיס צפופים מאוד וצמודים זה לזה ,ויוצרים שכבה המונעת חדירה של גורמים זרים.
. שטח הפנים -שטח הפנים של הגוף הוא סך כל שטחי הגוף, הפונים כלפי חוץ ובאים במגע עם הסביבה החיצונית.
ת אי ה י ונ ק ו ת ב ש ו ר ש -לתאי האפידרמיס ,שנמצאים קרוב לקצה השורש ,יש שלוחות ארוכות ודקיקות .יונקת אחת צומחת בכל תא ,והיא חודרת בין גרגרי האדמה, מגדילה את שטח הפנים של קרום התא ,ומשפרת את קליטת המים והמינרלים בצמח.
75
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים
-
סוגי תאים
סוגי תאים דמיון ושוני בין תאים את גופו של יצור חי אפשר לדמות למכונה משוכללת .ביצורים רב–תאיים (בעלי–חיים וצמחים) יש מגוון גדול של תאים, שהם שונים זה מזה בתפקודיהם .לסוגי התאים השונים יש חשיבות רבה בתפקוד של היצור הרב–תאי .בין התאים המרכיבים את גופם של בעלי–החיים :תאי שריר ,תאי עצב, תאי דם אדומים ,תאי דם לבנים ,תאי רבייה (תאי זרע ותאי ביצה) ,תאי עצם ותאי סחוס .בין התאים הבונים את הצמחים :תאי יונקות בשורשי הצמח ,תאי עצה ותאי שיפה ברקמת ההובלה ,תאי אפידרמיס ,העוטפים את הצמח, ותאי הרבייה. שאלות -סוגי תאים /עמוד 22
.
תאי שריר -תפקידם של השרירים להניע את הגוף .ואכן, הצורה של תאי השריר מוארכת ,הם גמישים מאוד ויכולים להתכווץ ולהתקצר וגם להתרפות ולהתארך .בתאי השריר יש אברוני מיטוכונדריה רבים ,המספקים את האנרגיה הרבה הנחוצה למילוי תפקידם .קבוצה של תאי שריר נקראת סיב שריר.
.
ת א י ע צ ב -מערכת העצבים קולטת מידע מן הסביבה, מעבדת אותו ומעבירה אל חלקי הגוף השונים הוראות כיצד לפעול .תאי העצב מצויים במוח ,בחוט השדרה ובסיבי העצבים ,שמגיעים אל כל מקום בגוף .לכל תא עצב יש שלוחות .בשלוחות אלה מידע יכול לעבור גם אל תאים מרוחקים ,בתנאי שהם סמוכים לקצה השלוחה הארוכה.
74
-
תהליך פעפוע (דיפוזיה) דיו בכוס מים
73
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים מבנה התא ותפקודו
אוסמוזה -פעפוע של מולקולות מים ,הנעות דרך קרום שהחדירות שלו בררנית ,מתמיסה ,שהריכוז שלהן בה גבוה (ריכוז מומסים נמוך) אל תמיסה ,שהריכוז שלהן בה נמוך (ריכוז מומסים גבוה).
כך הוא מתנגש בחלקיקים אחרים .התנועה האקראית (המקרית) של חלקיקי החומר וההתנגשויות שלהם זה בזה, גורמות לפיזור של חלקיקי החומר במרחב .תהליך זה נקרא פעפוע (דיפוזיה). כאשר באזור אחד יש יותר חלקיקים של חומר כלשהו (ריכוז גבוה של החומר) מאשר באזור אחר ,הסיכוי גדול יותר שחלקיקי חומר ינועו מן האזור שבו הם רבים ,אל האזור שיש בו פחות חלקיקים (ריכוז נמוך של החומר) .כך גם הסיכוי קטן יותר שחלקיקים ינועו בכיוון ההפוך .לכן ,על אף שחלקיקי החומר נעים לכל הכיוונים ,בסך הכול כיוון התנועה של רוב החומר הוא מאזור שריכוזו בו גבוה ,אל האזור שריכוזו בו נמוך .כאשר חומר מפעפע מריכוז גבוה אל ריכוז נמוך ,נהוג להגיד שהחומר נע עם כיוון מפל הריכוזים. מולקולות המים ו ה ג ז י ם ה ח י ו נ י י ם ל ת ה ל י כ י ה נ ש י מ ה
שאלות -פעפוע /עמוד 20
72
והפוטוסינתזה ,הם דוגמה לחומרים ,המפעפעים דרך קרום התא .אם ריכוז החומר בסביבה החוץ–תאית גבוה מריכוזו בתוך התא ,החומר יפעפע עם כיוון מפל הריכוזים, כלומר :מן הסביבה החוץ–תאית אל תוך התא .לפעמים, תנועת החומר נמשכת עד להשגת פיזור אחיד ,כלומר: ריכוזו בתוך התא יהיה שווה לריכוזו מחוץ לתא .אם ריכוז החומר בסביבה החוץ–תאית נמוך מריכוזו בתוך התא, החומר יפעפע עם כיוון מפל הריכוזים מן התא אל הסביבה החוץ–תאית .גם כאן התהליך יכול להתרחש עד להשגת פיזור אחיד של החומר ,כלומר :ריכוזו מחוץ לתא יהיה שווה לריכוזו בתוך התא.
לקרומי התאים יש תפקיד חיוני בשמירה על פעילותם התקינה של תאי הגוף ועל פעילותו של הגוף כולו .אחת מפעולות החיים החיוניות לקיומו של התא ,היא קליטת חומרים מן הסביבה ופליטת חומרים אל מחוץ לתא .תאים קולטים מן הסביבה חומרים חיוניים ,כגון :חומרי מזון שונים, הנחוצים לבניית התא וכמקור של אנרגיה ,חמצן ,הנחוץ לתהליך הנשימה התאית ,ומים ,שהם המרכיב העיקרי של התא .התאים גם פולטים החוצה חומרים שונים ,כגון: חומרי פסולת ,פחמן דו–חמצני ומים .קליטה של חומרים ופליטתם מתרחשות דרך קרום התא .קרום התא בנוי משתי שכבות של מולקולות שומן .חלבונים שונים משובצים בין מולקולות השומן .מבנה זה של הקרום מאפשר מעבר בררני של חומרים דרכו.
כיצד מתרחש מעבר חומרים דרך קרום התא? פעפוע (דיפוזיה) -התפשטות של חומר ממקום שריכוזו גבוה, למקום שריכוזו נמוך ,כתוצאה של תנועתם האקראית (מקרית) של חלקיקי החומר לכל הכיוונים ושל ההתנגשויות שלהם זה בזה. תהליך הפעפוע אינו מצריך השקעת אנרגיה.
חומרים עוברים דרך קרום התא בשתי דרכים עיקריות :פעפוע (דיפוזיה) -מעבר חומרים בתהליך של פעפוע ,אשר אינו מצריך השקעת אנרגיה .פעפוע של חומר נעשה דרך שתי שכבות השומן או דרך תעלות ונשאים המצויים בקרום. משאבות -מעבר של חומרים באמצעות משאבות מיוחדות, המצויות בקרום .פעולה זאת מצריכה השקעת אנרגיה: התא ”שואב" את החומר לתוכו או ממנו החוצה.
מעבר דרך קרום התא באמצעות פעפוע החלקיקים ,הבונים את כל החומרים בעולמנו ,נמצאים בתנועה מתמדת .כל חלקיק נע לכל הכיוונים ,ותוך כדי
71
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים מבנה התא ותפקודו
הידעתם? לא בכל תא יש גרעין בתאים של חיידקים אין גרעין .החומר התורשתי של החיידקים מרוכז באזור מסוים בציטופלזמה ,אך אינו מוקף בקרום .גם תאי דם אדומים בוגרים של כל היונקים ,ובכללם האדם, חסרי גרעין .תאי הדם האדומים מאבדים את הגרעין במהלך התבגרותם .בתאים חסרי גרעין אלה אין מידע גנטי להעביר לדור הבא ,ולכן הם אינם יכולים להתחלק וליצור תאי בת .לעומת זאת ,יש פטריות ,ויצורים חד-תאיים מסוימים, שבתאים שלהם יש יותר מגרעין אחד. שאלות -תאים ללא גרעין /עמוד 19
קרום התא כל התאים ,הבונים את גופם של היצורים החיים בעולמנו: בעלי–חיים ,צמחים ,פטריות ,חיידקים וחד–תאיים אחרים עטופים בקרום התוחם את התא ומפריד אותו מן הסביבההחיצונית .קרום זה אינו מעטפת פשוטה ,אלא הוא אחד מפלאי הטבע ,שהתפתחו על–פני כדור–הארץ .הוא בעל תכונה הקובעת אילו חומרים יחדרו אל תוך התא או יצאו ממנו החוצה ,כלומר :קרום התא הוא בררני ,חומרים מסוימים עוברים דרכו ,וחומרים אחרים אינם יכולים לעבור דרכו .הקרום מגן על התא מפני כניסת גורמים זרים (כגון: חיידקים או נגיפים) ,ומפני חומרים שעלולים להזיק לתא. כך ,הודות לקרום התא ,הסביבה הפנימית של התא קבועה ויציבה ואינה מושפעת בקלות משינויים בסביבה החיצונית.
70
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים התא כיחידת חיים
תא הצמח בנוסף לחלקים המשותפים לכל התאים החיים ,בתאי צמחים יש מבנים נוספים ייחודיים:
.
ד ו פ ן ה ת א -מבנה קשיח העוטף את תא הצמח ,מחוץ לקרום .הדופן מייצבת את התא ,שומרת על צורתו ,ומגנה עליו מפגיעות ומלחץ .דוגמה :כאשר התא מאבד מים ,הוא מתכווץ ,אך הדופן שומרת על יציבותו ואינה מאפשרת לו לקרוס פנימה .ואילו כאשר מים רבים חודרים אל תא של צמח ,הוא מתנפח מעט ,אך הוא שומר על צורתו בזכות הדופן הנוקשה שאינה מאפשרת לו להתנפח יותר מדי ו"להתפוצץ" .בדופן התא יש פתחים רבים ולכן ,בניגוד לקרום התא ,היא אינה בררנית אלא מאפשרת לחומרים שונים לעבור דרכה .דופן תא אופיינית גם לתאים של יצורים אחרים ,ובהם :פטריות וחלק מן החיידקים.
. פוטוסינתזה -תהליך ,שמתרחש בתאי הצמח הירוקים .בתהליך זה הצמחים מייצרים בעצמם את מזונם (סוכר) ,מפחמן דו–חמצני וממים בעזרת אור השמש.
כלורופלסט -אברון המכיל צבען (פיגמנט) ירוק ,שנקרא כלורופיל .תהליך הפוטוסינתזה מתרחש בכלורופלסט. בתהליך זה הצמחים מייצרים בעצמם את מזונם בעזרת אור השמש.
.
ח ל ו ל י ת ( ו ק ו א ו ל ה ) -אזור פנימי בתוך תא הצמח, המוקף בקרום ותופס חלק נכבד מנפחו של התא .על אף שמה ,החלולית אינה חלולה ,אלא מלאה במים ובחומרים שמומסים בהם ,והיא מתפקדת כמאגר של נוזלים ושל חומרים שונים .לחלולית תפקיד חשוב בשמירה על מאזן המים בתא .דוגמה :בתנאים של חוסר מים ,מים מן החלולית עוברים אל הציטופלזמה ,והחלולית מתכווצת.
69
68
אפידרמיס בצל פי 100
-
מבנה התא ותפקודו
. אברון -מבנה ,שנמצא בתא וממלא תפקיד כלשהו ,המאפשר את תהליכי החיים בתא.
ציטופלזמה -נוזל צמיגי במרקם של ג'לי ,הממלא את רוב נפח התא .הציטופלזמה יוצרת בתא סביבה פנימית מימית, החיונית לקיומם של כל התהליכים המתרחשים בתא. בציטופלזמה של רוב התאים יש גופיפים ,הקרויים אברונים. אלה הם מבנים תוך־תאיים מיוחדים ,בעלי תפקודים מוגדרים ,המוקפים בקרום בררני שדומה במבנהו לקרום התא .האברונים יוצרים בתא מדורים שונים ,המאפשרים "חלוקת עבודה" בתוך התא ,ומגבירים את יעילותם של התהליכים המתרחשים בתוכו.
.
גר ע י ן ה ת א -קיים ברוב התאים (מלבד חיידקים) ,והוא האברון הגדול והבולט ביותר בתא .החומר התורשתי (דנ"א), המכיל את כל המידע על תכונות האורגניזם ,נמצא בגרעין התא .הגרעין חיוני לקיומו של התא ,לתפקודו ולהתרבותו, מפני שהחומר התורשתי שבתוכו מכיל את ההוראות הדרושות לבניית התא ולביצוע פעולות החיים.
.
מ י ט ו כ ו נ ד ר י כ ה ” -תחנות הכוח" של התא .תהליך הנשימה התאית מתבצע בהן.
.
ר י ב ו ז ו מ י ם ” -מפעלי החלבונים" של התא .חלבונים מיוצרים בהם לפי המידע שנמצא בחומר התורשתי שבגרעין התא.
.
א ב ר ונ י ג ול ג' י -שקיקים שטוחים אשר מונחים זה מעל זה .הם מסייעים בעיבוד חלבונים ושומנים הנוצרים בתא, ובהפרשתם אל מחוץ לתא.
.
ר ש ת ת ו ך – ת א י ת -רשת מסועפת מאוד של קרומים בררניים ,המצויה בציטופלזמה.
67
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים התא כיחידת חיים
הידעתם? לא הכול ב נוי מתאים בגופם של יצורים חיים רבים יש חלקים אשר אינם בנויים מתאים :השיער שלנו ,פרוותם של יונקים ,קרניים וציפורניים אינם בנויים מתאים אלא עשויים מחומרים ,בעיקר חלבונים, שהופרשו מן התאים .חלבונים אלה בונים גם את הנוצות ואת המקור של העופות .הקונכיות של חלזונות ושל צדפות גם הן אינן בנויות מתאים, אלא עשויות מחומר גירני וממעט חלבון .לעומת זאת ,עצמות בנויות מתאים וגם משכבות של סידן ושל סיבי חלבון ,שתאי העצם מפרישים אל סביבתם .ביחד הם יוצרים את רקמת העצם. גם השיניים שלנו ושל שאר בעלי-החיים, מכילות בחלק החיצוני סיבי חלבון ,סידן וזרחן המעניקים להן את קשיחותן ,ובחלק הפנימי, רקמה "רכה" שמורכבת מתאים.
מבנה התא ותפקודו לכל התאים ,גם של בעלי–החיים וגם של הצמחים ,יש מבנה בסיסי דומה .החלקים העיקריים .המשותפים לתאי כל היצורים החיים הם:
. קרום בררני -קרום ,שמאפשר מעבר של חומרים מסוימים ולא של חומרים אחרים.
66
ק ר ו ם ה ת א -קרום העוטף את התא ומפריד אותו מן הסביבה החיצונית .קרום התא הוא קרום בררני ,כלומר :לא כל חומר יכול לעבור דרכו .הקרום מאפשר לשמור על סביבה פנימית קבועה ,ומאפשר קשר דו–סטרי בין התא לבין סביבתו.
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים התא כיחידת חיים
התא כיחידת חיים התא הוא לא רק יחידת המבנה ,הבונה את כל היצורים החיים, אלא גם יחידת החיים הקטנה ביותר ,המקיימת את כל פעולות החיים .התא הוא היחידה הבסיסית ,המשותפת לכל היצורים החיים על–פני כדור–הארץ.
מאפייני החיים בתאים רוב מאפייני החיים ,שעוזרים לנו להבדיל בין חי ללא חי, מתבטאים בתאים .כלומר :כל תא ,גם תא עצמאי של יצור חד–תאי וגם תא יחיד מגופו של יצור רב–תאי ,ניזון וצורך אנרגיה ,נושם ,מפריש פסולת ,גדל ומתפתח ,מתרבה ,מגיב לגירויים מסביבתו ועוד. שאלות -תא סנדלית /עמוד 18
נשימה תאית -תהליך ,המתרחש בכל תא ותא .בתהליך זה אנרגיה משתחררת מפירוקם של חומרי מזון (לרוב בעזרת חמצן) .אנרגיה זאת חיונית לקיומם של תהליכי החיים בתא .ברוב התאים הנשימה התאית מתרחשת במיטוכונדריה.
בפעילות שביצעתם ,למדתם שבסנדלית ,יצור שכל כולו תא אחד ויחיד ,מאפייני חיים מתקיימים :היא צורכת מזון, נעה ומגיבה לגירויים מהסביבה .גם מאפייני חיים נוספים, שלא בדקתם בניסוי זה ,מתקיימים בסנדלית ובתאים של יצורים חד–תאיים אחרים .הסנדלית גדלה ומתפתחת מרגע היווצרותה מתא סנדלית קודם שהתחלק לשניים ,עד שהיא עוברת תהליך של רבייה ומתחלקת לשני תאי סנדלית חדשים .בנוסף ,הסנדלית נושמת ,כמו כל תא ,בתהליך שנקרא נשימה תאית (אנרגיה משתחררת בו ,מפירוקם של חומרי מזון) ,ומפרישה החוצה חומרי פסולת ופחמן דו– חמצני.
שאלות -נשימה תאית /עמוד 18
65
64
פשפש בהגדלה פי 25
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים המיקרוסקופ
צריך לעבור דרך העצם שבודקים ,דרך העדשות ועד עיני המתבוננים בו .לכן ,חשוב שהעצם יהיה דק מאוד ,וכן יש להניח אותו על זכוכית דקה ושקופה .כדי להכין להסתכלות במיקרוסקופ עצם גדול ,חותכים ממנו פרוסות דקות מאוד, ואם צריך צובעים אותו בצבעים מיוחדים ,שמבליטים אותו או חלקים ממנו. האור מן המנורה של מיקרוסקופ האור עובר דרך צמצם (המאפשר לכוון את כמות האור) ,דרך העצם שבודקים, ולאחר מכן הוא עובר דרך אחת מעדשות העצם .ניתן לבחור בין מספר עדשות עצם .הן מגדילות את המראה של העצם פי ,4פי ,10פי ,20פי ,40ואף פי .100לאחר מכן קרני האור עוברות דרך עדשת העין ,המגדילה פי 10או פי .20וכך, למשל ,אם עדשת העצם מגדילה פי ,20וגם עדשת העין מגדילה פי ,20העצם נראה גדול פי 400מגודלו המקורי ( 20כפול .)20כדי לקבל תמונה חדה וברורה ,יש להרחיק את העצם (המונח על שולחן המיקרוסקופ) מעדשת העצם, או לקרב אותו אליה .עושים זאת בעזרת בורגי ההכוונה, המזיזים את שולחן המיקרוסקופ עד לנקודה שהמראה ממוקד. שאלות -אפידרמיס בצל /עמוד 17
מיקרוסקופ אלקטרוני
נגיף (וירוס) -גופיף קטן מאוד, שגודלו בין 10ל– 300ננומטר (מיליונית המילימטר) .הוא אינו מבצע את כל תהליכי החיים ,ולא כל מאפייני החיים מתקיימים בו. נגיפים מסוגלים להתרבות רק בתוך תאים חיים.
מיקרוסקופ אלקטרוני הוא מיקרוסקופ חדיש יותר ,אשר הומצא רק באמצע המאה ה– .20פעולתו מבוססת על מעבר של קרן של אלקטרונים (חלקיקים המרכיבים את האטומים) דרך העצם שבודקים .מיקרוסקופ זה מסוגל להגדיל את התמונה עד פי מיליון! באמצעותו ניתן גם לראות חיידקים קטנים במיוחד .נגיפים ,מבנים תוך–תאיים (אברונים) ואפילו מולקולות.
63
1
3
4
2
8
6
5 7
9
62
-
חלקי המיקרוסקופ .1עדשת עין .2 /עדשת עצם .3 /בורג הכוונה גס .4 /בורג הכוונה עדין .5 /צמצם .6 /שולחן מיקרוסקופ .7 /מנורה (מקור אור) .8 /זרוע .9 /בסיס
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים הרחבה :המיקרוסקופ
הרחבה :המיקרוסקופ כידוע ,מיקרוסקופ הוא מכשיר ,המאפשר לראות פריטים קטנים בהגדלה .לכן באמצעותו אפשר להבחין בעצמים זעירים ,שהעין שלנו אינה מסוגלת להבחין בהם. המיקרוסקופ הוא אחת ההמצאות הטכנולוגיות ,שקידמו במידה משמעותית את חקר התא .את המיקרוסקופים הראשונים המציאו בסוף המאה ה– 16שני מלטשי עדשות הולנדיים .בתחילת המאה ה– 17פיתח את המכשיר איש המדע ,הממציא האיטלקי הגדול ,גלילאו גליליי (1642- ,)1564שכלל אותו ,ואף נתן לו את שמו( .בלטינית :מיקרו = קטן ,סקופ = להתבונן). יש סוגים שונים של מיקרוסקופים .הנפוץ ביותר ,והראשון שהומצא ,נקרא מיקרוסקופ אור .מיקרוסקופ אור יכול להגדיל את מראה העצמים עד פי )!( 1000מגודלם האמתי. דרכו ניתן לראות חלקי גוף של יצורים קטנטנים ,כגון: קשקשים על כנף של פרפר או שערות זעירות במחוש של דבורה ,תאי גוף מסוגים שונים וכן יצורים חד–תאיים זעירים ,כגון :אמבה ואפילו חיידק ,שגודלו אלפיות מילימטרים בלבד!
מיקרוסקופ אור מיקרוסקופ אור מגדיל את התמונה באמצעות העדשות האופטיות המותקנות בו .הוא בנוי מצינור ,אשר בקצהו התחתון עדשה מגדילה ,שנקראת עדשת העצם; ובחלקו העליון יש עוד עדשה מגדילה ,שנקראת עדשת העין .את העצם שבודקים ,מניחים על שולחן המיקרוסקופ מול העדשות .אור מגיע ממנורה בתחתית המיקרוסקופ ,והוא
61
60
פיסת שעם בהגדלה במיקרוסקופ
-
אנטוני ואן לוונהוק אבי תורת המיקרוביולוגיה
59
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים ההיסטוריה של המדע -גילוי התאים
חוקרים רבים המשיכו את דרכם של רוברט הוק ושל אנטוני ואן–לבנהוק ,מגלי התאים הראשונים .רק כ– 150שנים מאוחר יותר ,באמצע המאה ה– 19כאשר שוכללו העדשות, והתחדדה תמונת התאים במיקרוסקופ ,חלה התקדמות של ממש בחקר התאים .מטיאס שליידן ( )1881-1804ותיאודור שוואן ( ,)1882-1810שני חוקרים גרמנים ,שהתבוננו במגוון של תאים בצמחים וברקמות של בעלי–חיים שונים ,הגיעו יחד למסקנה כי כל היצורים החיים בנויים מתאים .יש יצורים שהם חד–תאיים ,כלומר ,בנויים מתא אחד בלבד, ובהם :חיידקים ,אצות ופטריות מסוימות (שמרים) ,ויש יצורים שהם רב–תאיים ,כלומר ,בנויים מתאים רבים ,ובהם: צמחים ובעלי–חיים .בנוסף ,הם הבינו כי התא הוא היחידה הבסיסית של החיים ,כלומר :התא הוא הדבר הקטן ביותר, שמקיים את החיים .מאוחר יותר רודולף וירכאו (1902- ,)1821שחקר גדילת תאים והתרבותם ,הגדיר עיקרון חשוב נוסף ,שהוא נכון לכל התאים" :תא מוצאו מתא" .כלומר :כל תא מקורו בתא קודם ,שהתחלק לשני תאים .תגליותיהם של חוקרי התאים הראשונים היו בסיס להבנה של מבנה התאים ,של תכונותיהם ושל תהליכים שונים ,המתרחשים בהם .בעקבות התצפיות והניסויים של חוקרים חלוצים אלה ,הם הסיקו מסקנות שהיו לרעיונות היסוד ,שחקר התא מתבסס עליהם מאז ועד היום. שאלות -פיסת שעם /עמוד 16
58
-
רוברט הוק החוקר שבנה את המיקרוסקופ
57
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים ההיסטוריה של המדע -גילוי התאים
ההיסטוריה של המדע - גילוי התאים כושר ההפרדה של העין (היכולת להבחין בפרטים קטנים ,בנפרד זה מזה) הוא עשירית המילימטר. עד המצאת המיקרוסקופ לא ניתן לראות דברים קטנים מעשירית המילימטר.
56
באמצע המאה ה– 17בנה החוקר האנגלי ,רוברט הוק (- 1703 ,)1635מיקרוסקופ בעל שתי עדשות מלוטשות ,אשר אפשר לראות דרכו בהגדלה עד פי ,200בפעם הראשונה נתגלו פריטים ,שלא יכלו לראותם קודם לכן .כאשר התבונן הוק בפיסת שעם מגזע עץ האלון מבעד למיקרוסקופ שבנה, הוא הבחין במבנה ,שדמה בעיניו לצורתה של "חלת דבש". החדרים הקטנטנים והצפופים ,שיצרו את המבנה המסודר, הזכירו לו תאי נזירים במנזר ,ולכן קרא להם תאים. בהמשך גילה הוק כי גם ברקמות אחרות של צמחים ,כגון: רקמות עלים וגבעולים ,ניתן להבחין ב"תאים מלאי מיצים", אך הוא לא ידע מה הם. באותה התקופה החל אנטוני ואן–לבנהוק ( )1723-1632סוחר בדים הולנדי ,לעסוק בליטוש עדשות .הוא התקין מהן מיקרוסקופים וצפה בעצמים שונים :באריגים ,בשערות מפרוות חיות ,בעוקץ של דבורה ,בראש של זבוב ועוד. הוא הצליח לייצר מיקרוסקופ משוכלל בעל יכולת הגדלה פי .250ואן–לבנהוק לקח דגימה ממי שלולית בקרבת ביתו, וכאשר התבונן בה מבעד למיקרוסקופ זה ,הופתע לגלות מגוון יצורים זעירים .הוא קרא להם "חי–קטנים" .בסקרנותו הרבה המשיך ואן–לבנהוק לצפות בדגימות משלוליות מי– גשם ,מביצות ,מאדמה ומחומר שגירד בין שיניו .משום שלא ידע לצייר ,שכר את שירותיו של צייר ,כדי שיכין ציורים של כל מה שראה .בדוחות מפורטים שכתב על ממצאיו ,סיפר על חישובי הגודל שערך ,ולפיהם אפשר להכניס מיליון יצורים כאלה בגרגר חול אחד! בהמשך הוא הבחין גם בתאי הדם האדומים ,בתאי זרע ובתאים מפיסת עור גופו.
תאי עצה (נמצאים ,למשל ,בגזעי עצים ומקנים לגזעים חוזק וקשיות) ,תאי סיבים ותאי שעם (נמצאים בקליפת הגזע של עצים רבים ,ומהם מייצרים פקקי שעם). אמנם התאים שונים זה מזה .אך לכולם יש מאפייני חיים משותפים :כל התאים נושמים ,גדלים ומתפתחים, צורכים אנרגיה ומזון ומגיבים לגירויים .למרות השוני ביניהם ,התאים חולקים גם דמיון במבנה ,וכמובן :כל התאים מוצאם מתאים ,שקדמו להם! תאים מאותו הסוג בגופם של יצורים חיים ,כלומר :תאים בעלי מבנה ותפקוד דומים ,מקובצים ,בדרך כלל ,לרקמה. הרקמות בונות איברים ,והאיברים בונים את היצור כולו. בפרק זה ,נלמד על מבנה התא ,על חלקיו ועל תהליכי החיים המתרחשים בו .תכירו סוגים שונים של תאים ושל רקמות ,ותשוו ביניהם .אך ראשית -העבר :כיצד התגלו התאים לראשונה?
55
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :3התא כיחידת חיים מבוא
מבוא היצורים החיים בנויים מתאים .התא הוא יחידת המבנה הבסיסית של כל היצורים החיים .רוב התאים זעירים, ומכיוון שהעיניים שלנו אינן מסוגלות להבחין בפריטים כה קטנים ,אנו זקוקים לעזרים אופטיים ,כמו מיקרוסקופ, כדי לצפות בהם .ואכן ,התאים התגלו לראשונה רק במאה ה– ,17עם המצאת המיקרוסקופ הראשון ,על–ידי רוברט הוק ,אשר צפה בפיסת שעם וגילה מבנים דמויי תאים. רק כ– 150שנה לאחר מכן הגיעו חוקרים למסקנה כי כל היצורים החיים :צמחים ,בעלי–חיים ,פטריות וחיידקים כולם בנויים מתאים.גודלם של תאים הוא ,לרוב 1 ,עד 500מיקרומטר (מיקרומטר = מיליונית המטר) .יש יצורים חיים הבנויים מתא אחד ,ובהם :חיידק ,סנדלית או אמבה ,ולעומתם, יש כאלה הבנויים ממיליארדי תאים ,ובהם :פיל ,עץ אלון או האדם .יש מגוון גדול של תאים .יש תאים המרכיבים את גופם של בעלי–החיים ,ויש המרכיבים את הצמחים .בין התאים בגופם של בעלי–החיים :תאי עצב ,תאי שריר ותאי דם אדומים .בין התאים בצמחים: 54
פרק 3
התא כיחידת חיים
53
52
צמחים בעלי פרחים ,ובעיקר 5משפחות של צמחים, שנפוצות מאוד בישראל :מצליבים ,מורכבים ,סוככיים, דגניים ופרפרניים. המצאת המיקרוסקופ אפשרה את גלוי התאים .כל היצורים החיים בנויים מתאים -יחידת המבנה והתפקוד הבסיסית של החיים .יש מגוון גדול של תאים ,ולכולם מבנה בסיס דומה ותהליכים משותפים מתקיימים בהם, ועל כך בפרק הבא.
שאלות לסיכום /עמוד 14
51
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים סיכום
סיכום מגוון מינים עשיר מתקיים בכדור–הארץ .החוקרים ממיינים את היצורים החיים לקבוצות בשיטת המיון המדעי .בשיטה זאת השיוך של יצורים לקבוצות מתבסס על תכונות רבות ,ובהן :מבנה הגוף ואיבריו ,תפקוד המערכות בגוף ,ההתנהגות ,ובעיקר החומר התורשתי (הדנ״א) של היצורים .שיטת המיון המדעי מקלה על ההבנה של תהליכים ושל תופעות בעולם היצורים החיים ,מראה את מידת הקרבה ביניהם ואפילו מצביעה על המוצא שלהם. על–פי שיטת המיון המדעי ,מחלקים את היצורים לממלכות (ממלכת בעלי–החיים ,ממלכת הצמחים וכדומה) .כל ממלכה מתחלקת למערכות ,וכל מערכה מחולקת לקבוצות קטנות עוד יותר (מחלקות) .המיון ממשיך עד לסדרות ,למשפחות ,לסוגים ולמינים .בפרק זה הכרנו מאפיינים של בעלי–חיים מקבוצות שונות ,חסרי חוליות ובעלי חוליות ,ובעיקר 5מחלקות של בעלי חוליות: דגים ,דו–חיים ,זוחלים ,עופות ויונקים .מממלכת הצמחים הכרנו מאפיינים של צמחים חסרי פרחים ושל 50
49
48
-
צמחים בעלי פרחים צמחים חסרי פרחים
.
מ ש פ ח ת ה פ ר פ ר נ י י ם -המאפיין העיקרי של משפחה זאת הוא מבנה הפרח ,המזכיר פרפר .בפרח 5עלי כותרת, והם מאורגנים בסידור אופייני :שני עלי הכותרת המרכזיים צמודים זה לזה בצורת סירה; משני צידי ה״סירה״ יש שני עלי כותרת ,כמו שני משוטים ,וליד ה״סירה״ יש עלה כותרת גדול וזקוף ,הנראה כמו מפרש .מינים שונים ממשפחה זאת הם צמחי תרבות ,שהזרעים שלהם עשירים בפחמימות ובחלבון ומשמשים למאכל ,ובהם :שעועית ,אפונה ,בוטנים, פול ,סויה וחמצה (חומוס).
הידעתם? לצמחים ממשפחת הסחלביים (כגון :דבורנית, סחלב שלוש-השיניים ושפתן) פרחים בעלי יופי מיוחד .לסחלבים יחסי גומלין מעניינים עם חרקים ,שמאביקים את פרחיהם .כל מיני הסחלבים ,הגדלים כצמחי בר בישראל ,הם צמחים מוגנים ,שאסור לפגוע בהם! פעילות -אלבום צמחים /עמוד 13
47
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים ממלכת הצמחים
. תפרחת -קבוצה של פרחים, שנמצאים ביחד על אותו הגבעול בסידור אופייני.
מ ש פ ח ת ה מ ו ר כ ב י ם -רוב הצמחים במשפחת המורכבים הם עשבוניים (רכים כעשב) ,אך יש בה גם עצים ושיחים מעטים .הפרחים של צמחים במשפחת המורכבים (כגון :חרצית ,סביון וחמנית) קטנים מאוד .הם מרוכזים על הגבעול בתפרחת ,שדומה לפרח אחד גדול ,ונקראת קרקפת .בישראל יש למעלה מ 100-מיני בר ממשפחה זאת.
.
מ ש פ ח ת ה מ צ ל י ב י ם -בישראל יש יותר מ 130-מיני בר ממשפחת המצליבים (כגון :כרוב החופ ,חרדל לבן וכרמלית) .בפרחים של המצליבים יש 4עלי כותרת, המסודרים בצורת צלב ,ומכאן שמה של המשפחה. צמחי תרבות רבים טופחו ממיני הבר של משפחה זאת, והם משמשים אותנו למאכל (כרוב ,כרובית ,צנון ,צנונית, קולרבי) או לתיבול המזון (חרדל ,חזרת).
.
מ ש פ ח ת ה ס ו כ כ י י ם -הפרחים של הצמחים במשפחת הסוככיים (כגון :גזר) קטנים מאוד ,ומרוכזים בתפרחת שדומה לסוכך (מכאן שמה של המשפחה) או למטרייה. יש צמחים ,שהתפרחת שלהם מחולקת לסוככונים (סוככים קטנים) נפרדים כמו בצמח דל–קרניים .צמחים רבים ממשפחה זאת מכילים חומרים ,שיש להם ריחות וטעמים אופייניים ,ולכן הם משמשים תבלינים :קימל ,כמון, פטרוזיליה ,שמיר וכוסברה.
.
משפחת הדגניים -משפחת הדגניים היא בין המשפחות הגדולות ביותר בין הצמחים בעלי הפרחים .לצמחים במשפחה זאת פרחים קטנים וירוקים ,המסודרים בתפרחת שנקראת שיבולת .כמה מן הצמחים במשפחה זאת הם מקור מזון חשוב במיוחד :חיטה ,שעורה ,אורז ותירס.
46
הובלת המים שלהם משוכללת יותר ,ולכן יש ביניהם גם מינים ,שיכולים להתקיים בסביבות חיים יבשתיות ,שבקיץ חם ויבש בהן. הצמחים המחטניים הם שיחים ,או עצים המתנשאים לגובה רב ,כגון :אורן ,ברוש ,ארז ואשוח .הם נחשבים למפותחים יותר מן השרכניים .מערכת הובלת המים שלהם מפותחת יותר מזאת של השרכניים ,ולכן יש ביניהם גם מינים, שיכולים להתקיים אפילו במדבר יבש וחם או בסביבות, שהמים קופאים בהן בחורף .המאפיינים העיקריים שלהם: העלים שלהם צרים וארוכים ,דמויי מחט (כמו אצל אורנים), או שהם גדלים בצורת קשקשים צמודים לגבעולים (כמו אצל הברושים) .תאי הרבייה שלהם ,והזרעים המתפתחים לאחר ההפריה ,נוצרים בין קשקשי האצטרובלים .כאשר האצטרובלים מתפ? קים ,הזרעים נופלים ומתפזרים.
צמח ים בעלי פרחים
חד–שנתי -צמח המשלים את מחזור הגידול שלו בתוך שנה אחת (או פחות מכך) ,מנביטת הזרע ועד שהוא מפזר זרעים ומת.
הצמחים בעלי הפרחים נחשבים למפותחים יותר מן הצמחים חסרי הפרחים .תאי הרבייה שלהם נוצרים בפרחים (תאי הביצה -בשחלת הפרח ,ותאי הזרע? בתוך גרגרי האבקה שבאבקנים) .לאחר ההפריה שחלת הפרח מתפתחת לפרי ,והזרעים נוצרים בו. מינים רבים של צמחים בעלי פרחים גדלים בישראל ,ובהם עצים ,שיחים ,צמחים חד–שנתיים ועוד .צמחים חד–שנתיים גדלים בארץ בכמויות עצומות ,ורובם פורחים באביב .אז הם מכסים שטחים נרחבים בכתמי צבע גדולים. המיון של הצמחים בעלי הפרחים למשפחות ,מתבסס בעיקר על מבנה הפרח ועל חלקיו .לפניכם 5משפחות של צמחים. במשפחות אלה מינים רבים של צמחים חד–שנתיים, שנפוצים כמעט בכל הארץ.
45
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים ממלכת הצמחים
ממלכת הצמחים כמו ממלכת בעלי–החיים ,גם ממלכת הצמחים כוללת מגוון רחב של יצורים רב–תאיים .הצמחים נבדלים מבעלי–החיים בתכונות רבות .אחת התכונות הבולטות ,המאפיינות את הצמחים ,היא יכולתם לייצר בעצמם את המזון ,בתהליך הפוטוסינתזה. ממלכת הצמחים נחלקת לשתי קבוצות מיון מרכזיות :צמחים חסרי פרחים וצמחים בעלי פרחים.
צמחים חסרי פרחים חסרי הפרחים כוללים את האצות ,את הטחבניים ,את השרכניים ,את המחטניים וקבוצות נוספות של צמחים, שהמאפיין המשותף לכולם היותם חסרי פרחים. אבותיהם הקדומים של צמחי היבשה הם ,ככל הנראה ,האצות הירוקיות ,שהתפתחו במים .גם רוב מיני האצות ,החיות בימינו ,מתקיימות במים -במי האוקיינוס והים המלוח או במקווי מים מתוקים. רוב הטחבניים הם צמחי יבשה זעירים .גובהם עד סנטימטרים מעטים ,והמבנה שלהם פשוט .הובלת המים בגופם אינה יעילה ,ולכן הם חשופים לסכנת התייבשות ,ויכולים להתקיים רק בסביבות לחות מאוד .הרבייה שלהם יכולה להתרחש רק בנוכחות מים .השרכניים נחשבים לצמחי יבשה מפותחים יותר מן הטחבניים ,בין השאר מפני שמאובנים שלהם מופיעים בסלעים רק מתקופות מאוחרות יותר מאלה של הטחבניים .רובם גדולים יותר מן הטחבניים, עשויים להגיע לגובה של כמה מטרים ,וחלק מהם אפילו דומים לעץ גבוה .גופם מורכב מגבעולים ומעלים ,מערכת
44
-
מאובן מיקרורפטור -סוג נכחד של דינוזאור קטן
43
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים התפתחות המינים
הרחבה :התפתחות המינים
מאובנים -שרידים של יצורים קדומים ,שגופם התקשה לאבן והשתמר בסלעים מתקופות עתיקות.
על–פי הדמיון בין היצורים החיים (במאפייני החיים ,במבנה התאי ובחומר התורשתי -הדנ״א) ,הסיקו המדענים שכל היצורים החיים קשורים זה לזה .עדויות רבות נמצאו לכך, שמינים מורכבים של יצורים חיים התפתחו ממינים פשוטים במשך מיליוני שנים .אחת העדויות היא מאובנים של יצורים חיים ,שמתו ונכלאו בשכבות קדומות של סלעים .עדויות ראשונות לחיים על כדור–הארץ נמצאו בסלעים עתיקים בני 3.7מיליארדי שנים .היו אלה חד–תאיים פשוטים .ככל ששכבות הסלע נוצרו בתקופות מאוחרות יותר ,מוצאים בהן גם יצורים רב–תאיים ,שמבנה גופם ואיבריהם מורכבים יותר ויותר.
הערכה של מספר מינים ,החיים בכדור- הארץ בשנת :2010
. . . . . . . .
יונקים 5,500 :מינים דו–חיים 6,000 :מינים עופות 10,000 :מינים זוחלים 10,000 :מינים דגים 40,000 :מינים צמחים ואצות 670,000 :מינים חסרי חוליות (בלי חרקים) 1,756,000מינים חרקים 5,000,000 :מינים
הנתונים מעובדים על–פי מידע באתר האינטרנט של הארגון הבינלאומי לשמירת הטבע ומשאביו (.)IUCN
42
מחלקה
סימנים מאפיינים
הדג י ם
. . . . .
הד ו -ח י י ם
. . . . . .
הז ו ח ל י ם
. . .
בעלי סנפירים. נושמים בעזרת זימים. עור חלק ורירי ,מכוסה בקשקשים. טמפרטורת גופם אינה קבועה. הצאצאים מתפתחים בדרך כלל בתוך ביצים ,שהוטלו במים.
עור גופם חשוף ,דק ולח. מתפתחים בדרך של גלגול (הצאצאים הצעירים שונים מהבוגרים בצורת גופם ובסביבת חייהם). הצעירים (ראשנים) נושמים בעזרת זימים ועור, והבוגרים מפתחים ריאות ונושמים גם דרך העור. רובם חיים בשתי ("דו") סביבות חיים :בתחילת החיים במים ,ובבגרותם -ביבשה.טמפרטורת גופם אינה קבועה. ביצים ,שהוטלו ֿ הצאצאים מתפתחים בדרך כלל בתוך במים.
רובם נעים בזחילה (גופם צמוד לקרקע). עור גופם יבש (אינם מזיעים). העור החיצוני אינו מסוגל לגדול ,ולכן הם מתנשלים (העור הישן מתקלף ,ועור חדש וגדול יותר מתגלה מתחתיו). הגוף מכוסה בקשקשים. טמפרטורת גופם אינה קבועה. הצאצאים מתפתחים בדרך כלל בתוך ביצים ,שהוטלו
. . .
ביבשה.
41
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים ממלכת בעלי החיים
. . . .
סימטריה דו–צדדית -הצד הימני דומה לצד השמאלי. גפיים -לרוב בעלי החוליות יש 2זוגות גפיים .אצל מקצתם התנוונו הגפיים (נחשים). מערכת הדם -אצל כל בעלי החוליות הדם זורם בתוך מערכת דם סגורה. זנב -לרוב בעלי החוליות יש זנב; אצל מקצתם התנוון הזנב (אדם ,דוב).
קבוצת בעלי החוליות נחלקת ל 7-מחלקות אלה :דגים (3 מחלקות) ,דו–חיים ,זוחלים ,עופות ויונקים .הנה כמה מן המאפיינים של המחלקות השונות בקבוצת בעלי החוליות: פעילות קבוצתית /עמוד 12
המחלקה
הע ופ ו ת
סימנים מאפיינים
. . . . . . . . . . . .
הגוף מכוסה בנוצות. בעלי מקור.
בעלי כנפיים. טמפרטורת גופם קבועה. הצאצאים מתפתחים בתוך ביצים ,שהוטלו ביבשה. כולם הולכים על שתי רגליים.
היונקים
הגוף מכוסה בשיער (פרווה). הצאצאים מתפתחים ברחם ,בתוך גופה של הנקבה. הצעירים יונקים חלב אם. טמפרטורת גופם קבועה. לרובם יש אפרכסות אוזניים. המוח גדול ומפותח.
40
רגליים העשויות פרקים–פרקים (ומכאן שמה של המערכה). את מערכת פרוקי–הרגליים מחלקים לחמש מחלקות ,ובהן: מחלקת החרקים ,מחלקת הסרטנים ומחלקת העכבישניים. החרקים והעכבישניים דומים אלה לאלה ,אך לחרקים יש 6 רגליים ,ואילו לעכבישניים יש 8רגליים .הזבוב והפרפר (שניהם במחלקת החרקים) דומים זה לזה יותר מאשר לעכביש (ששייך למחלקת העכבישניים) .הזבוב ,הפרפר והעכביש ,השייכים למערכת פרוקי–הרגליים. מספר המינים במחלקת החרקים הוא הגדול ביותר בין כל בעלי–החיים .עד היום נמצאו למעלה ממיליון מיני חרקים (!) ,ולכולם יש מאפיינים אלה :שלד חיצוני ,המכיל כיטין, ו 3זוגות רגליים (בסך הכול 6רגליים) .לרובם יש כנפיים,ויש בעלי זוג מחושים .דוגמאות לחרקים :חיפושיות, פשפשים ,פרעושים ,כינים ,זבובים ,נמלים ,דבורים, פרפרים ,שפיריות ויתושים.
בעלי החוליות (חולייתנים) בעלי החוליות נפוצים ביבשה ,במים ובאוויר ,וכוללים ,בין השאר ,את החיות הגדולות ביותר בעולם וגם את האדם. למרות ההבדלים הגדולים בין הדג לבין הפינגווין או בין הצפרדע לבין הפיל (כולם בעלי חוליות) ,אפשר לזהות תכונות וסימנים ,המשותפים לכל היצורים המשתייכים לקבוצה זאת .הסימן המוכר ביותר הוא העצמות שבתוך גופם ,היוצרות שלד פנימי. הנה כמה מאפיינים ,המשותפים לבעלי החוליות: שלד פנימי -שלד פנימי בתוך הגוף ,עשוי מעצם ומסחוס. השלד גדל במהלך החיים. עמוד שדרה -עמוד שדרה במרכז הגוף ,המורכב משורה של עצמות קצרות ,הנקראות חוליות (ומכאן שם הקבוצה).
. .
39
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים ממלכת בעלי החיים
ממלכת בעלי-החיים ממלכת בעלי–החיים נחלקת לשתי קבוצות מיון מרכזיות: חסרי חוליות ובעלי חוליות (חוליות הן העצמות המרכיבות את עמוד השדרה).
חסרי החוליות רוב מיני בעלי–החיים בעולם הם חסרי חוליות .יש החיים במים (כגון :אלמוגים ,מדוזות וסרטנים) ,אחרים חיים ביבשה (כגון :תולעים ,חרקים ,עכבישים) ,יש המעופפים באוויר (כגון :פרפרים ודבורים) ,ואחרים מתחפרים באדמה (כגון: עקרבים וזחלים של חרקים רבים) .אך לכולם ,ללא יוצא מן הכלל ,יש מאפיין משותף אחד :אין בגופם עצמות ,כלומר: אין להם שלד פנימי .הם חסרי חוליות. קבוצת חסרי החוליות כוללת מערכות ,מחלקות ,סדרות, משפחות ,סוגים ומיליוני מינים .לפניכם מידע על 2מערכות מחסרי החוליות.
.
מ ע ר כ ת ה ר כ י כ ו ת -מערכה זאת של חסרי חוליות היא אחת מן המערכות המגוונות והנפוצות ביותר על–פני כדור– הארץ .גופן של הרכיכות רך (ומכאן שמה של המערכה), ולרוב הוא מוגן על–ידי קונכייה או שתי קשוות .דוגמאות לרכיכות :צדפות וחלזונות .רוב הרכיכות חיות במים ,אך יש גם ביבשה.
.
מ ע ר כ ת פ ר ו ק י -ה ר ג ל י י ם -מערכה זאת של חסרי חוליות כוללת בעלי–חיים שלהם תכונות רבות משותפות. לדוגמה ,לכולם יש שלד חיצוני ,המכיל כיטין ,וכמה זוגות
38
4
5
37
3 1
2
36
-
ממלכות היצורים החיים .1פטריות .2 /ארכיבקטריה .3 /פרוטיסטה .4 /בעלי חיים .5 /צמחים
מין ( - )Spiciesקבוצת המיון הבסיסית של יצורים חיים. בקבוצה זאת יצורים בעלי תכונות דומות ,והם חלק מקבוצת מיון גדולה יותר (סוג) .פרטים (זכר ונקבה) ,המשתייכים לאותו המין, יכולים להתרבות זה עם זה ,אך אינם יכולים להתרבות עם פרטים ממין אחר.
בממלכת הצמחים מייצרים את מזונם בעצמם (בתהליך הפוטוסינתזה); וכל בעלי–החיים מקבלים את מזונם מאכילת יצורים חיים אחרים .כל ממלכה מכילה קבוצות קטנות יותר -מערכות ,וכל מערכה מחולקת לקבוצות קטנות עוד יותר -מחלקות .המיון ממשיך לסדרות ,למשפחות ,לסוגים ולמינים .לפעמים יש צורך לחלק קבוצה לתת–קבוצות, כגון :תת–מערכת ותת–מין. ככל שקבוצת המיון קטנה יותר ,הדמיון בין היצורים הנכללים בה ,הוא גדול יותר .על–פי שיטה זאת ,המין הוא קבוצת המיון הבסיסית .כל היצורים המשתייכים לאותו המין ,דומים זה לזה עד כדי כך ,שהם יכולים להתרבות זה עם זה ולהעמיד צאצאים פוריים .יצורים ,שאינם שייכים לאותו המין ,אינם יכולים ,בדרך כלל ,להתרבות זה עם זה .כך התכונות, שמבדילות אותם מיצורים ממינים אחרים ,נשמרות .למשל, הסוג לבנין (פרפר) כולל את המין לבנין הכרוב וגם את המין לבנין התלתן .כל פרפרי לבנין הכרוב דומים זה לזה ויכולים להתרבות ביניהם ,אך הם אינם יכולים להתרבות עם פרפרי לבנין התלתן ,המשתייכים למין אחר.
35
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים חלוקה לקבוצות
.
פ ר ו ט י ס ט ה ( - )Protistaיצורים ,שרובם חד– תאיים ,ובתאי גופם יש גרעין תא ואברונים נוספים, המוקפים בקרומים .יש ביניהם המייצרים את מזונם בעצמם ,ואחרים זקוקים למזון ממקור חיצוני .דוגמאות: אמבה ,אצות אדומיות
.
חיידקים ( - )Bacteriaחד–תאיים חסרי גרעין תא, כלומר :החומר התורשתי (דנ״א) שלהם נמצא במקום מסוים בתא ,אך אינו מוקף בקרום .גם בקבוצה זאת יש כאלה המייצרים את מזונם ,ויש הזקוקים למזון ממקור חיצוני. דוגמאות :סטרפטקוקוס ,אי-קולי
הידעת? ארכיבקטריה = Archaebacteriaחיידקים קדומים, יצורים חד-תאיים ,שהחומר התורשתי שלהם נמצא לא בגרעין אלא במבנה מיוחד (שנקרא פלסמיד) .רובם ניזונים מחומרים שהם מפרקים ,ומתקיימים בסביבות חיים ,שהתנאים בהן קיצוניים במיוחד (טמפרטורות גבוהות מאוד ,סביבה מלוחה ,שחסר בה חמצן או שהיא חומצית) .ככל הנראה ,הארכיבקטריה הם צאצאים של היצורים שחיו בכדור–הארץ בתקופות קדומות ,כאשר שררו בו תנאים קיצוניים יותר בהשוואה לתנאים בימינו. דוגמאות :תרמופרוטאוס ,הלוקוודרה אמנם היצורים החיים בכל ממלכה נבדלים זה מזה במאפיינים רבים ,אך לכולם יש תכונות משותפות ,שמבדילות אותם מן היצורים בממלכות האחרות .דוגמאות :כל היצורים
34
-
חלוקה לקבוצות
חלוקה לקבוצות הראשון ,שנקט גישה מדעית ושיטתית למיון היצורים החיים, היה ליניאוס ,מדען שוודי בן המאה ה .18-הוא חילק את היצורים החיים לקבוצות על–פי הצורה שלהם ועל–פי המבנה הפנימי שלהם ,וקיבל שתי ממלכות :צמחים ובעלי– חיים .עם הזמן התגלו החיידקים ויצורים אחרים ,ונוספו ממלכות חדשות (למשל ,ממלכת הפטריות). מאז השתכללו שיטות המיון .כיום ידוע שהחומר התורשתי הוא הגורם העיקרי ,הקובע את התכונות ואת ההתנהגות של היצורים החיים ,ולכן המיון המדעי מבוסס במידה רבה על מידת הדמיון הגנטי (הדמיון בחומר התורשתי) ביניהם .ככל שהדמיון הגנטי בין שני יצורים רב יותר ,הקרבה ביניהם גדולה יותר. בימינו נהוג למיין את היצורים החיים ל 6-קבוצות ראשיות, שנקראות ממלכות:
.
ב ע ל י -ח י י ם ( - )Animaliaיצורים רב–תאיים, שמקבלים את מזונם על–ידי אכילת יצורים אחרים. דוגמאות :פרה ,צפרדע
.
צ מ ח י ם ( - )Plantaeיצורים רב–תאיים ,שמייצרים את מזונם בעצמם (בתהליך הפוטוסינתזה) .דוגמאות :אלון, כלנית
.
פטר י ו ת ( - )FUNGIיצורים חד–תאיים או רב–תאיים. הם חסרי כלורופיל ,ולכן חייבים לקלוט מזון ממקור חיצוני כלשהו (מפונדקאי שהם נטפלים אליו ,מפירוק של הפרשות או של שרידי יצורים אחרים ,או מיצורים אחרים ,המקיימים אתם קשרי שיתוף) .דוגמאות :אורנייה ,אמנית
33
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים חד-תאיים ורב-תאיים
חד-תאיים ורב-תאיים חד–תאיים -יצורים חיים ,שגופם בנוי מתא אחד בלבד. רב–תאיים -יצורים חיים ,שגופם בנוי ממספר תאים? מתאים מעטים ועד מיליוני תאים ואף יותר. שטח הפנים -השטח של השכבה החיצונית של גוף כלשהו .שטח הפנים של הגוף הוא סך כל שטחי הגוף ,הפונים כלפי חוץ ובאים במגע עם הסביבה החיצונית.
אחת הדרכים הפשוטות למיון היצורים החיים היא חלוקה לשתי קבוצות על–פי תכונה אחת בלבד -מספר תאי הגוף. שתי הקבוצות ,שמתקבלות במיון זה ,הן קבוצת היצורים החד–תאיים וקבוצת היצורים הרב–תאיים. אכן ,תכונה אחת ,או מאפיין אחד ,אינם מספיקים לצורך מיון מדעי של יצורים חיים ,ולכן בשיטת המיון המדעי מסתמכים על תכונות נוספות ,כגון :המבנה של הגוף ושל איבריו, תפקוד המערכות בגוף ,ובשנים האחרונות מסתמכים גם על מבנה החומר התורשתי (הדנ״א) של היצורים .שיטת המיון המדעי מאפשרת להסיק מסקנות רבות על היצורים החיים ,על התאמתם לסביבות חיים משתנות ועל מידת הקרבה ביניהם. ד ו ג מ ה -במבט מהיר ושטחי הכריש והדולפין דומים זה לזה במראה הכללי של גופם ובכך ששניהם חיים במים .אבל בכך הדמיון מסתיים :הכריש נושם באמצעות זימים ,טמפרטורת הגוף שלו אינה קבועה ,והעוברים שלו מתפתחים בתוך ביצים (בדרך כלל ,הן נשארות בגוף האם עד לבקיעתן); ואילו הדולפין נושם באמצעות ריאות, טמפרטורת הגוף שלו קבועה ,והעוברים שלו מתפתחים ברחם שבגוף הנקבה .על–פי תכונות אלה ,הדולפין דומה יותר לחתול ,שחי ביבשה :גם הוא נושם באמצעות ריאות, טמפרטורת גופו קבועה ,וגם העוברים שלו מתפתחים ברחם הנקבה .גם החומר התורשתי של הדולפין דומה יותר לזה של החתול מאשר לזה של הכריש .ואכן ,על–פי המיון המדעי ,הדולפין והחתול משתייכים לאותה הקבוצה (מחלקת היונקים) ,ואילו הכריש משתייך לקבוצה אחרת (מחלקת דגי הסחוס).
.
שאלות -יצורים /עמוד 11
32
בקבוצה אחרת .קבוצות אלה מוסכמות על כל המדענים, והן הבסיס המשותף לדיונים ולמחקרים בנושאים חשובים ,כגון :רפואה (זיהוי מיני חיידקים ,הגורמים למחלות או זיהוי צמחי רפואה) ,חקלאות (זיהוי מזיקים והטיפול בהם) או תזונה (הכרת צמחים אכילים וצמחים רעילים ,שאסור לאכול אותם). אם כך ,שיטת המיון המדעי היא הדרך המקובלת על כל החוקרים .השיוך של היצורים החיים לקבוצות מתבסס על תכונות הגוף ,על המבנה הפנימי שלו ,על צורתו החיצונית ועל תכונות נוספות .המדענים ,העוסקים במתן שמות ליצורים חיים ובמיונם באים לקבוצות, נקראים טקסונומים ,ותחום עבודתם נקרא טקסונומיה.
מגוון המינים -כל מיני היצורים החיים בשטח מסוים :צמחים, בעלי–חיים ,פטריות ,חיידקים וחד–תאיים אחרים. מיון -חלוקה של פריטים לקבוצות ,לפי סימנים ,לפי תכונות או לפי מאפיינים משותפים. טקסונומיה -תחום בביולוגיה, העוסק במתן שמות מדעיים ליצורים חיים ובמיונם לקבוצות, על פי תכונות משותפות.
31
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :2מיון היצורים החיים מבוא
מבוא ״חגיגה של חיים״ מתקיימת על פני כדור-הארץ שלנו .מגוון רחב של יצורים חיים מתקיים במערכות האקולוגיות המצויות בו -ביער ובחורש ,במדבר ובים ואפילו באזורי הקוטב הקפואים .כל מיני היצורים החיים בשטח מסוים מרכיבים את מגוון המינים באותו המקום :צמחים ,בעלי חיים ,חיידקים ויצורים חד-תאיים אחרים. מיון היצורים החיים לקבוצות על-פי מידת הדמיון שלהם זה לזה ועל-פי ההבדלים ביניהם עשוי להקל על ההבנה של תהליכים ושל תופעות בעולם היצורים החיים. מאז ומעולם האדם ממיין דברים .הצורך למיין נובע מרצוננו לעשות סדר בעולם ,להתמצא בו ולהבין את החוקים השולטים בו .בחיי היום-יום כולנו ממיינים חפצים בהתאם לצורך ,וכל אחד עושה זאת בדרך שונה. כך ,למשל ,סביר להניח שלא תחפשו את המחברות ואת ספרי הלימוד בארון הבגדים שלכם. המיון המדעי של היצורים החיים משקף את יחסי הקרבה ביניהם .כלומר :יצורים ,שיש להם מוצא משותף ,נכללים באותה הקבוצה; ואילו אחרים ,שמוצאם שונה ,נכללים 30
פרק 2
מיון היצורים החיים
29
28
-
סיכום
סיכום תחום הביולוגיה ,מדעי החיים ,עוסק בתופעות ,במבנים ובתהליכים ביצורים חיים .דרך החקירה הנהוגה בתחום זה היא שיטת החקר המדעי .מושאי המחקר הם בעלי– החיים ,הצמחים ,החיידקים ושאר היצורים החיים ,שאנו חולקים עמם את אזורי המחיה על–פני כדור–הארץ ואת המשאבים המצויים שם .למרות השוני הנראה לעין, המשותף לנו וליצורים חיים אחרים הוא רב מאוד: מאפייני החיים ,צורכי הקיום ומבנה פנימי דומה. הביולוגיה עוסקת במה שמתרחש בתוך גופנו ובגופם של יצורים חיים אחרים -בתהליכי החיים המתרחשים במערכות הגוף ,באיברים ,ברקמות ובתאים .בפרק זה הכרנו את המדרג הביולוגי ,וראינו את מקומה של כל רמת ארגון ביחס לרמות האחרות .כל רמת ארגון שונה מזאת שמעליה ומזאת שמתחתיה.
שאלות לסיכום /עמוד 9
27
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים רמות ארגון בטבע
.
ת א -יחידת המבנה והתפקוד הבסיסית של הגוף החי. התאים בונים את הרקמות ואת האיברים בגופם של היצורים החיים .רקמת השריר של לב הפיל מורכבת מתאי שריר מפוספסים (בעלי פסים) .סדר הגודל של תאים: מיקרומטרים עד עשרות סנטימטרים.
.
ר ק מ ה -קבוצה של תאים ,הדומים זה לזה במבנה ובתפקיד .שריר הלב הוא דוגמה לרקמה של תאים בגופו של הפיל .סדר הגודל של רקמות בגוף :מסנטימטרים עד מטרים
.
א י ב ר -מבנה בגופם של יצורים חיים ,המכיל מספר רקמות ,ויש לו תפקוד מסוים בגוף .הלב הוא אחד האיברים במערכת ההובלה בגופו של הפיל .סדר הגודל של איברים בגוף :מסנטימטרים עד מטרים
.
מערכת בתוך הגוף -קבוצה של איברים ,אשר פעולתם המשותפת אחראית לתפקוד מסוים של הגוף .דוגמה למערכת בגוף :מערכת ההובלה (דם) של הפיל .סדר הגודל של מערכות בגוף :מסנטימטרים עד מטרים.
פעילות -המדרג הביולוגי /עמוד 8
26
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים רמות ארגון בטבע
בעלי–חיים ושל צמחים מתקיימת בסוואנה באפריקה ,והיא כוללת :פילים ,ג'ירפות ,זברות ,אריות ,עצי שיטה ,צמחים עשבוניים ממינים שונים ויצורים ממינים נוספים.
.
א ו כ ל ו ס י י ה -קבוצה של יצורים חיים ,השייכים לאותו המין ,החיים בצוותא באותה הסביבה .אוכלוסייה גדולה של פילים מתקיימת בסוואנה באפריקה.
.
יצור חי (אורגניזם) -גוף ,הפועל באופן עצמאי ומקיים את כל מאפייני החיים .יצורים חיים מורכבים מתא אחד או יותר .פיל אפריקני הוא דוגמה לאחד ממיני היצורים החיים בסוואנה באפריקה .סדר הגודל של יצורים חיים: ממיקרומטרים עד מטרים.
.
אט ו ם -יחידת המבנה הבסיסית של כל החומרים בעולם, ובהם החומרים המרכיבים את היצורים החיים .במולקולה אחת של חד–סוכר ,כגון :גלוקוז ,יש 12אטומי מימן .סדר הגודל של אטומים נמדד ביחידות של אנגסטרם.
.
מולקולה -שני אטומים (או יותר) ,הקשורים ביניהם בקשר כימי .מולקולה של סוכר (גלוקוז) היא דוגמה למולקולות של חומרים ,הנמצאים בתא .סדר הגודל של מולקולות: מאנגסטרם עד ננומטרים
.
א ב ר ו ן -מבנה ,הנמצא בכל תא וממלא תפקיד כלשהו, המאפשר את קיום החיים בתא .מיטוכודריה הם דוגמה לאברונים ,שנמצאים בכל התאים החיים ,והנשימה התאית מתרחשת בהם .סדר הגודל של אברונים בתא :מננומטרים עד מיקרומטרים.
25
24
כדור הארץ כפי שנראה מאפולו
-
רמות ארגון בטבע
רמות ארגון בטבע המדרג הביולוגי -תרשים ,המציג את כדור–הארץ ואת היצורים החיים על–פניו ,במערך מדורג של רמות ארגון :מן הרמה הגדולה ביותר (כדור–הארץ כולו) ועד לרמת האטומים ,הבונים את גופם של היצורים החיים.
את המרכיבים בטבע נהוג לארגן בתרשים -המדרג הביולוגי. התרשים מורכב מרמות ארגון ,שכל אחת מהן נכללת ברמה שלפניה ,ומכילה את הבאה אחריה .למשל ,הגוף השלם -היצור החי -הוא רמת ארגון .רמה זאת כוללת את מערכות הגוף ,ומערכות אלה בנויות מתאים .התא הוא יחידת החיים הבסיסית ,והוא מורכב מאברונים .האברונים מורכבים ממולקולות ,והמולקולות -מאטומים. אם נעלה ברמות הארגון ,ניווכח שכל יצור חי הוא חלק מקבוצה של יצורים מאותו המין -מאוכלוסייה .כל אוכלוסייה היא חלק מחברה ,כל חברה היא חלק ממערכת אקולוגית ,וכל המערכות האקולוגיות ביחד הן הביוספרה. לפניכם תרשים של המדרג הביולוגי בטבע.
.
ביוספרה -תחום בכדור–הארץ ,שיצורים חיים מתקיימים בו ביבשה ,בים ובאוויר .את הביוספרה אנו מחלקים למערכות האקולוגיות ,המתקיימות בכדור–הארץ .סדר הגודל של הביוספרה :עשרות אלפי קילומטרים.
.
מ ע ר כ ת א ק ו ל ו ג י ת -מערכת ,הכוללת את כל מרכיבי הסביבה -היצורים החיים וגורמי הסביבה הדוממים- ואת כל יחסי הגומלין המתקיימים ביניהם ,כלומר :את ההשפעות שלהם זה על זה .סוואנה באפריקה ,שונית אלמוגים ,חורש ,מערת העטלפים ונאת–מדבר הם דוגמאות למערכות אקולוגיות בכדור–הארץ .סדר הגודל של מערכות אקולוגיות :מסנטימטרים עד קילומטרים.
.
ח ב ר ה -אוכלוסיות של יצורים חיים ממינים שונים ,החיים בצוותא באותה המערכת האקולוגית .חברה עשירה של
23
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים צורכי הקיום של יצורים חיים
.
ט מ פ ר ט ו ר ה -כל היצורים החיים יכולים להתקיים רק בטווח טמפרטורות מוגבל .טמפרטורות גבוהות מדי או נמוכות מדי פוגעות בתהליכים המתרחשים בתאי הגוף, ועלולות לסכן את החיים .עם זאת ,יש יצורים ,שמותאמים לחיים בטמפרטורה נמוכה ,כגון :חיות הקוטב ,ויש כאלה שיכולים להתקיים בטמפרטורה גבוהה ,כגון :חיידקים שחיים במעיינות מים חמים.
.
ה ג נ ה -היצורים החיים זקוקים לסביבה בטוחה ,שהם יכולים להתגונן בה מסכנות ומאויבים ,להתרבות ולגדל את צאצאיהם ,ובתנאי מזג אוויר קשה גם למצוא מחסה.
שאלות -קבוצת חוקרים /עמוד 6
הידעתם? הזרעים של כל מיני הצמחים חיים זמן מה לאחר שנוצרו (ויכולים לנבוט ולהתפתח לצמחים חדשים) .לאחר שהבשילו הזרעים, הם נמצאים בתרדמה ,ותהליכי החיים שלהם הם אטיים מאוד .רק לאחר שהזרעים קולטים מים ותופחים ,הם מתעוררים מתרדמתם ,תהליך הנשימה מתגבר ,והם מתחילים לנבוט ולצמוח. המים הם המעוררים אותם מתרדמתם! זרעים שאינם סופגים מים אינם יכולים לנבוט ,והם עלולים לאבד את כושר הנביטה ולמות .לכל מין ומין יש משך זמן אופייני ,שבו הזרעים שומרים על חיוניותם ויכולים לנבוט. פעילות -גביש נחושת גופריתית /עמוד 7
22
.
ח מ צ ן -רוב היצורים החיים ,ובכללם בעלי–חיים וצמחים ,זקוקים לחמצן .החמצן מגיע אל תאי גופם ומשתתף בתהליך הנשימה .בתהליך זה התאים משתמשים באנרגיה ,המשתחררת מפירוק חומרי מזון ,לקיום תהליכי החיים .החמצן נמצא באוויר שסביבנו ,והוא גם מומס במי האוקיינוסים ,האגמים והנהרות.
.
מ י ם -המים הם המרכיב העיקרי בגופם של יצורים חיים, והם נחוצים לכל היצורים החיים .חומרים רבים מומסים במים שבגוף ,והם התווך (החומר המתווך) ,שהתהליכים המתרחשים בגוף מתקיימים בו .וכמובן ,המים הם סביבת חיים ליצורים שחיים בהם ,כגון :דגים ,אצות ועוד.
.
מ ז ו ן -חומרי המזון (חומרים אורגניים) הם מקור האנרגיה לכל היצורים ,גם אלה שמייצרים מזון בעצמם (כגון הצמחים) וגם אלה שחייבים לאכול מזון או לקלוט אותו ממקור חיצוני .המזון הוא גם המקור של החומרים ,הבונים את הגוף ומאפשרים לו לפעול.
.
א ו ר -לצמחים אור השמש הוא מקור האנרגיה ,המאפשר להם לייצר את מזונם בתהליך הפוטוסינתזה .בתהליך הפוטוסינתזה ,הצמחים זקוקים גם לפחמן דו–חמצני ולמים .האור משפיע על תהליכים נוספים ,המתרחשים בצמחים (לבלוב ,פריחה ,שלכת וכדומה) ובבעלי–חיים (עונת רבייה ,נדידה ,תרדמת חורף וכדומה).
.
קרקע -הקרקע היא התשתית (הבסיס) ,שהצמחים גדלים עליה .שורשי הצמחים גדלים בתוכה ונאחזים בה ,והיא מקור חשוב של מלחים (מינרלים) מסוימים ,שהצמחים קולטים ביחד עם המים .הקרקע היא גם סביבת חיים ליצורים שונים ,שמתחפרים בתוכה או חיים בין רגביה.
21
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים צורכי הקיום של יצורים חיים
הידעתם? החלמון של ביצת התרנגולת (החלק הצהוב) הוא תא אחד בלבד .תא זה מלא בחומר הצהוב, בחלמון .הוא גדול כל כך ,עד שאנו יכולים לראות אותו בקלות -ללא מיקרוסקופ .החלמון מכיל חומר מזון עשיר מאוד ,ותפקידו לספק את צורכי העובר ,שמתפתח בתוך הביצה. חלבון הביצה מורכב בעיקר ממים ,ויש בו גם חלבונים (דווקא בחלמון יש יותר חלבונים מאשר בחלבון הביצה) .כך העוברים של העופות יכולים להתפתח בביצים ,ללא צורך באספקת מזון מבחוץ. פעילות -האם זרעים נושמים? /עמ' 5
צורכי הקיום של יצורים חיים מה יצור חי צריך ,כדי לחיות? היצורים החיים זקוקים לסביבה ,שהם משיגים בה את כל צורכי הקיום ,הנחוצים להם .מה הם צורכי קיום ,ומדוע הם נחוצים? לאחרונה דנים בהקמת תחנת חלל על הירח או על מאדים ,כדי לאסוף שם משאבי טבע עבור כדור–הארץ. חשבו על אסטרונאוטים ,שנמצאים תקופה ארוכה בתחנת החלל .מה צריך לספק להם ,כדי שיבצעו את משימתם ויחזרו בשלום?
20
-
תגובה לגירויים נחש
19
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים מאפייני החיים
שינויי צורה ניכרים .דו–חיים ופרפרים ,למשל ,עוברים שינוי גדול מאוד ,בעת ההתפתחות מצעיר (ראשן של צפרדע או זחל של פרפר) לבוגר .גם הצמח הצעיר -הנבט -שונה מאוד מן הצמח הבוגר .למשל ,צורת העלים של נבט צעיר שונה מצורת העלים של צמח בוגר.
.
ת ג ו ב ה ל ג י ר ו י י ם ( ת ק ש ו ר ת ע ם ה ס ב י ב ה ) -כל היצורים החיים מגיבים לגירויים ,שהם קולטים מן הסביבה החיצונית .כך הם מקיימים תקשורת עם יצורים חיים אחרים. החתולה מגיבה במהירות ,כשהיא רואה לטאה חולפת ,כלב מאיים ,או כשהיא חשה ליטוף .היא תופסת את הלטאה, בורחת מן הכלב (או נושפת וחושפת שיניים) ,והיא מגרגרת בהנאה ,כשמלטפים אותה .גם צמחים מגיבים לגירויים מן הסביבה ,למשל :פרחים נפתחים ונסגרים בהתאם לשעות האור ,ואידוי המים מעלי הצמח פוחת בחום וביובש.
.
ת נ ו ע ה -תנועה היא מאפיין בולט של יצורים חיים, בעיקר של בעלי–חיים .אך יש יצורים חיים ,שקשה להבחין בתנועתם ,בעיקר צמחים .לעומת זאת ,יש גופים ,שאינם חיים ,שיש להם תנועה ,למשל :מכונית נוסעת ,זרימת המים בנחל או העננים השטים בשמים.
.
ה מ בנ ה ה ת א י -ליצורים חיים יש מאפיין נוסף :הם כולם בנויים מתאים .את רוב התאים ניתן לראות רק באמצעות מיקרוסקופ ,כי הם קטנים מאוד .יש יצורים הבנויים מתא אחד בלבד .אלה יצורים חד–תאיים .ויש הבנויים ממספר גדול של תאים ,ואפילו ממיליוני תאים .אלה יצורים רב– תאיים .אמנם יש יצורים חיים ,שגופם בנוי מתא אחד בלבד, אך אם נוציא תא אחד מגוף של יצור רב–תאי ,התא הזה לא יוכל לתפקד כיצור חי ועצמאי.
שאלה -חי או דומם /עמוד 6
18
.
נשימ ה -בגופם של רבים מבעלי החיים ,אפשר להרגיש בכניסת אוויר (שאיפה) ,שמכניסה אל הגוף אוויר עשיר בחמצן ,וביציאת אוויר (נשיפה) ,שמסלקת אוויר עשיר בפחמן דו–חמצני .אצל יצורים אחרים כגון הצמחים ,אין מערכת נשימה כמו בגופם של בעלי–חיים ,ובכל זאת תהליך הנשימה מתרחש בגופם .חמצן נכנס אל הגוף ,וגז פחמן דו– חמצני נפלט ממנו באטיות .בכל היצורים החיים ,הנשימה חיונית לתהליך הפקת אנרגיה המתרחש בכל תאי הגוף .את האנרגיה הדרושה לקיום החיים ,הגוף מפיק מן המזון .כדי להפיק אנרגיה מן המזון דרוש חמצן .בתאי הגוף ,חומרי המזון מתפרקים בעזרת חמצן ,אגב שחרור אנרגיה בתא ופליטת פחמן דו–חמצני .תהליך זה ,המתרחש בכל תא, נקרא ”נשימה תאית״.
.
ר ב י י ה -יצורים חיים מביאים צאצאים אל העולם .כך הקיום של המין נמשך על–פני כדור–הארץ גם אחרי מותם של ההורים.
.
הפרשה -תהליכי הנשימה ותהליכים אחרים ,המתקיימים בגופם של יצורים חיים ,גורמים להיווצרות פסולת בתאי הגוף .כמות גדולה מדי של פסולת כזאת מסכנת את החיים, וחייבים לסלק אותה מן הגוף .אצל בעלי–חיים מערכת השתן מבצעת את סילוק הפסולת מן הגוף.
.
גדילה והתפתחות -גודל הגוף ,ובמקרים רבים גם צורת הגוף ומבנה האיברים ,משתנים בתהליך הגדילה של יצורים חיים .זאת ההתפתחות .גורי החתולה או גוזלי הציפור דומים להוריהם ,אך הם קטנים יותר .במהלך חייהם הם גדלים ונעשים דומים יותר ויותר להוריהם .אך יש קבוצות של בעלי–חיים ,שהצאצאים הצעירים שלהם שונים מאוד מהוריהם .במהלך הגדילה וההתפתחות שלהם הם עוברים
17
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים מאפייני החיים
מאפייני חיים
מאפייני חיים -תופעות ותהליכים, המתרחשים אצל כל היצורים החיים ,מהיווצרותם ועד מותם. צורכי קיום -דברים חיוניים, שבלעדיהם יצורים חיים לא יוכלו לחיות ,כגון :חמצן ,מים ומזון.
כאמור ,ביולוגיה היא התחום העוסק בכל מה שקשור ליצורים חיים ,ובכלל זה בשאלה" :האם יש מאפיינים משותפים לכל היצורים החיים על–פני כדור–הארץ?״. האם יש משהו משותף בין חיידק לבין פיל? האם יש דמיון בין זרע של שעועית לבין בני האדם? מסתבר ,שיש הרבה במשותף לכל היצורים החיים .לכולם אותם מאפייני החיים, אותו המבנה ,העשוי תאים ,ואותם צורכי הקיום. החתולה המסתובבת בבית ,היא ללא ספק יצור חי :היא זזה בכוחות עצמה; כשהיא ישנה ,ניתן לראות את תנועות הנשימה שלה ולהרגיש את האוויר שהיא נושפת; כשהיא רעבה ,היא אוכלת; כשמרגיזים אותה ,היא שורטת; היא עושה את צרכיה בארגז החול; באביב היא ממליטה גורים; והיא הגיעה לבית כגורה קטנטנה ,ומאז גדלה והשתנתה. גם העץ שבחצר הוא יצור חי :אניתן להבחין בכך שענפיו מתארכים ,ושעליו משנים את הכיוון שלהם על הענף; העץ נושם; הוא מנצל אנרגיה ומייצר את מזונו בתהליך הפוטוסינתזה; הוא מגיב לגירויים מהסביבה; הוא מתרבה באמצעות פרחים וזרעים; והוא גדל מנבט קטן לעץ גדול.
מה הם מאפייני החיים של החתולה ,של העץ ושל שאר היצורים החיים?
.
ה ז נ ה ( צ ר י כ ת א נ ר ג י ה ) -כל היצורים החיים זקוקים לאנרגיה .המזון הוא מקור האנרגיה של בעלי–החיים, שאוכלים יצורים חיים (צמחים או בעלי–חיים אחרים) .אור השמש הוא מקור האנרגיה של הצמחים ,והוא מאפשר להם לייצר את מזונם בתהליך הפוטוסינתזה.
16
-
הידעת? פרופ' עדה יונת
מצא בצנצנת הפתוחה הרבה זבובים ורימות על הבשר, בצנצנת המכוסה בבד התפתחו מעט רימות על הבשר, ובצנצנת האטומה בפקק שעם -כלל לא היו זבובים ורימות. ככל הנראה ,רדי השתמש בכמה צנצנות מכל סוג. שאלות -הניסוי של רדי /עמוד 4
כאמור ,הניסוי של רדי היה אחד הניסויים הביולוגיים המדעיים הראשונים ,אשר נעשו על–פי אמות מידה מדעיות ותועדו. התיאוריה שרדי פיתח ,לאור החקירה המדעית שלו ,שרירה ומקובלת עד היום? זאת התיאוריה הטוענת :חי מקורו רק מחי .מאז ועד היום כל הביולוגים ושאר החוקרים בתחום המדעים המדויקים משתמשים בשיטת החקר המדעי ,כדי לבדוק תופעות ותהליכים שונים ,וכדי להבין את ההסבר.
ה ידעת? פרופ' עדה י ונת חוקרת ישראלית ממכון ויצמן למדע ,אשר זכתה בפרס נובל בשנת .2009היא קיבלה את הפרס על מחקר במדעי החיים ,שערכה במשך עשרות שנים ,במטרה לגלות את המבנה של אברון קטן בתוך התא ,שנקרא ריבוזום .הודות לתגליתה של פרופ' יונת ,אנו יכולים להבין ,כיצד חיידקים מחוללים מחלות ,וכיצד ניתן למנוע זאת מהם באמצעות פיתוח תרופות אנטיביוטיות יעילות יותר .על תחילת דרכה בחקר הריבוזום אמרה פרופ' יונת" :כולם צחקו עליי ,ואמרו שאני חולמת״ .אך היא הגיעה להישגים ,אשר הקנו לה שם עולמי וזיכו אותה בפרס היוקרתי. פעילות -פרופ' עדה יונת /עמוד 5
15
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים שיטות החקר במדעי החיים
טענה זאת התבססה על תצפיות שונות: כאשר משאירים בשר על השולחן ,כעבור ימים אחדים הוא מתמלא ברימות (זחלים) של זבובים. כאשר מאחסנים שקי חיטה במחסנים לחים ומעופשים, עכברים מופיעים בהם. אחרי הגשם צפרדעים ,שלא היו שם קודם ,צצות בשלוליות.
. . . בריאה ספונטנית -היווצרות של יצור חי מחומר דומם.
מעובדות אלה הסיקו בעבר מסקנות נחרצות :זבובים נוצרים מבשר נרקב ,עכברים נבראים מחיטה מקולקלת ,וצפרדעים נוצרות מבוץ. הגישה שיצור חי נוצר (נברא) מדומם נקראת בריאה ספונטנית, והיא הייתה הגישה הרווחת עד המאה ה .17-לעומת האנשים שהאמינו בבריאה ספונטנית ,סברו אחרים שיצורים חיים יכולים להיווצר רק מיצורים חיים אחרים ,שקדמו להם, כלומר" :חי מוצאו מחי״ .חוקר אחד שסבר כך היה רדי .הוא הבחין שזבובים חגים מעל הבשר הרקוב -לפני שהרימות מתפתחות בהן .רדי החליט להכריע בין שתי הגישות על–ידי ניסוי .הוא היה החוקר הראשון ,שתיעד את ניסוייו בצורה מדוקדקת ,ותיאר כיצד בודד משתנים ,וכיצד חזר על הניסויים פעם אחר פעם במטרה להשיג תוצאות מהימנות.
הניסוי של רדי רדי הניח בשר בשלוש צנצנות :את הצנצנת הראשונה השאיר פתוחה ,את השנייה כיסה בבד דק ,ואת השלישית אטם בפקק שעם .הוא שיער שאם בריאה ספונטנית אכן מתרחשת, ורימות זבובים אכן נוצרות מן הבשר ,כעבור זמן מה יימצאו רימות וזבובים בכל שלוש הצנצנות .לאחר מספר ימים הוא
14
5
6
13
1 2
3
4
12
-
ציוד מעבדה .1מד טמפרטורה .2 /זכוכית נושאת .3 /מבחנה .4 /משקל .5 /בקבוק טפי .7 /כוס כימית
4
3
6
5
11
1
2
10
-
ציוד מעבדה .1מזרק עם צינורית .2 /מבחנות .3 /משורה .4 /גזיה .5 /שעון עצר .6 /כוס כימית
בתכנון הניסוי .איסוף ,מדידה ורישום של עובדות הוא חשוב ביותר ,ולכן משקיעים גם מאמץ טכנולוגי בפיתוח מכשור מתקדם ,שלא יהיה מושפע ממגבלות חושינו .חשוב לחזור על הניסויים מספר פעמים ,כדי להבטיח שהתוצאות אינן מקריות אלא מעידות באמת על מה שאכן קורה בטבע. התוצאות מובילות למסקנה -האם ההשערה אומתה (התגלתה כנכונה) או הופרכה (התגלתה כשגויה)? ואם היו מספר השערות -איזו השערה אומתה? מן המסקנות של מספר ניסויים אפשר ליצור מודל או תיאוריה -הסבר כללי לתופעה שנחקרה .המודל או התיאוריה הם שיא הפעילות המדעית ופסגת הישגיו של המדע . שלב חשוב בחקר המדעי הוא תיעוד תהליך החקר והפרסום שלו .תיעוד הניסוי מאפשר לבחון את הניסוי ואת המסקנות ולהבטיח שהניסוי הבא שייערך ,יסתמך על כל הידע הקודם .בשיטת המחקר המדעי יש עקביות וקו מחשבה הגיוני .מן ההשערות ,שהוכחו בניסוי שהן נכונות ,הוסקו מסקנות רחבות וכלליות .את אותן המסקנות ניתן להעמיד למבחן חוזר בניסוי .עם הזמן ,יעלו שאלות חדשות ,שיגרמו לביצוע ניסויים נוספים .כך הידע המדעי מתרחב וגדל. שאלות -מבוא /עמוד 3
בין הראשונים שערכו חקירה מדעית שיטתית ,היה החוקר האיטלקי פרנצ׳סקו רדי ( )1626 - 1697רדי החליט להכריע בין שתי דעות סותרות שהיו מקובלות בימיו ,אשר ניסו להסביר כיצד יצורים חיים נוצרים. לפי דעה אחת ,חיים יכולים להיווצר בכל פעם מחדש מחומרים דוממים (שאינם חיים).
9
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים שיטות החקר במדעי החיים
שיטות החקר במדעי החיים
יאמתו -יוכיחו שההשערה נכונה. יפריכו -יוכיחו שההשערה איננה נכונה.
8
הביולוגיה ,מהיותה מדע ,מתאפיינת לא רק במה? אלא גם באיך? ,כלומר :לא רק בנושאים שהיא עוסקת בהם ,אלא גם בדרכי המחקר של הנושאים האלה ובדרכי הבנתם .כדי להבין תופעות ביולוגיות ,אנחנו נעזרים במחקר המדעי. המחקר המדעי הוא תהליך מחשבתי ,שבמקרים רבים דורש מקוריות ויכולת המצאה .המחקר בביולוגיה יכול להתחיל בסקרנות אנושית או בצורך לפתור בעיה .כך היה משחר ההיסטוריה ועד ימינו .על בסיס ידע קודם או על בסיס תצפיות ,המדענים מגדירים מה הם עדיין אינם מבינים ומנסחים שאלות למחקר .השאלות מעוררות חיפוש תשובות .בשלב הראשון נותנים תשובות ,שהן מבוססות על שיקול דעת ועדיין אין להן הוכחות .תשובות אלה נקראות השערות .יש שאלות הדורשות השערות רבות ,שמכסות את כל קשת התשובות האפשריות לשאלה .בניסוח ההשערות יש להתחשב בכל האפשרויות ולא רק בדעות קודמות של החוקרים .רק כך אפשר להבטיח שהמחקר אכן יגלה את התשובה הנכונה ולאו דווקא את מה שהחוקרים רוצים למצוא .בשלב הבא מתכננים ניסוי או תצפית נוספים ,אשר יאמתו את ההשערה או יפריכו אותה .את הניסויים יש לתכנן היטב ,כך שניתן להבחין בין כל הגורמים ,שיכולים להשפיע על תוצאות הניסוי .דבר זה מחייב שבכל ניסוי נבדוק את השפעתו של גורם אחד בלבד ,ולכן בדיקה זאת נקראת בידוד משתנים .גם ההשערות וגם שאלות החקר צריכות להיות מנוסחות כך שניתן יהיה למדוד כיצד גורם כלשהו - הגורם המשפיע -מעורר שינוי בגורם אחר -הגורם המושפע. כמו כן ,יש לבצע בקרה ולהשוות את התוצאות המתקבלות בהשפעת הגורם הנבדק ובהיעדרו .תוצאות הניסוי נמדדות או מתועדות בדרכים ובכלים שונים ,על–פי מדדים שנקבעו
תחום מדעי החיים הוא תחום מאתגר ,שמתפתח בקצב מסחרר .מדי יום מפרסמים גילויים חדשים ,שאולי תהיה להם השפעה משמעותית על האדם ,על בריאותו, על איכות חייו ועל פעולותיו .התפתחות הטכנולוגיה ושילובה במחקר הביולוגי מאפשרים לחקור שאלות, שעד כה היה קשה למצוא להן תשובות ,אך כל גילוי מעורר שאלות חדשות ,שהדרך לפתרונן עוד ארוכה. מספר שאלות שהביולוגיה עוסקת בהן :כיצד אפשר להשתמש בהנדסה גנטית כדי לסייע לחולים במחלה סוכרת נעורים? ההתרבות של ציפורי דררה בישראל - איך היא משפיעה על עופות הבר שלנו? שיתוף הפעולה בין עץ האורן לבין פטריית האורנייה -מה הוא תורם לשני השותפים? הצבת תיבות קינון לתנשמות בשדות חקלאיים -איך היא משפיעה על כמות המזיקים בשדות?
7
-
חוברת :1מבוא ובסיס לביולוגיה //פרק :1מבוא למדעי החיים מבוא
מבוא ביולוגיה היא תחום של מדע ,העוסק ביצורים חיים. המחקר בביולוגיה נערך על פי השיטה המדעית .לכל היצורים החיים יש מאפיינים משותפים ,ובהם :נשימה, רבייה ,הזנה ,הפרשה ,גדליה והתפתחות ,תקשורת עם הסביבה ומבנה תאי .לכל היצורים החיים יש צרכים חיוניים שהם משיגיעם מן הסביבה .קיימות רמות שונות של ארגון בעולם היצורים החיים (המדרג הביולוגי). התחום מדעי החיים ,ביולוגיה ,עוסק בתופעות ,במבנים ובתהליכים ביצורים חיים ,ובמיון של היצורים לקבוצות. בתחום זה יש כמה ענפי מדע מרכזיים .הענפים הראשונים שהביולוגיה עסקה בהם היו :זאולוגיה (מדע בעלי החיים) ובוטניקה (מדע הצמחים). במהלך השנים נוספו עליהם מיקרוביולוגיה (העוסקת ביצורים חיים בסביבתם) ,פיזיולוגיה (העוסקת בתפקודן של מערכות ביצורים חיים) ,גנטיקה (תורשה) ,ביוכימיה (חקר התהליכים הקשורים בחומרים ,כימיה ,הבונים את היצורים החיים) ,ביוטכנולוגיה והנדסה גנטית (שילוב של ידע טכנולוגי וביולוגי). 6
פרק 1
מבוא למדעי החיים
5
4
תוכן עניינים 4
פרק :1מבוא למדעי החיים 6 8 16 20 23 27
2 8
פרק :2מיון היצורים החיים 30 33 38 44 50
5 2
מבוא שיטות החקר במדעי החיים מאפייני החיים צורכי הקיום של יצורים חיים רמות אירגון בטבע סיכום
מבוא חלוקה לקבוצות ממלכת בעלי החיים ממלכת הצמחים סיכום
פרק :3התא כיחידת חיים 54 55 65 66 74 80
מבוא ההיסטוריה של המדע -גילוי התאים התא כיחידת חיים מבנה התא ותפקודו סוגי תאים סיכום
מקרא אייקונים
אייקון הפניה לפעילות ,ניסוי או שאלות ,בחוברת העבודה הנמצאת בקלסר המארז.
אייקון מלווה להסברים הקשורים בצילומים ,איורים ותרשימים לאורך חוברות התוכן.
מבוא למדעי החיים 3