در این گفتار ابتدا با تعریف حیات آشنا شده و سپس به سراغ بررسی مولکولهای زیستی میرویم.
حیات چیست؟
تعریف حیات بسیار دشوار و گاه حتی غیرممکن است. زیستشناسان به جای تعریف حیات ویژگیهای آن را بررسی میکنند:
ویژگیهای حیات
۱-نظم و ترتیب: همهی جانداران سطحی از سازمانیابی دارند و منظم هستند.
۲-هومئوستازی: جاندار میتواند وضعیت درونی خود را در محدوده ثابتی نگه دارد. مجموعه اعمالی که جاندار برای پایدار نگه داشتن وضعیت درونی خود انجام میدهد هومئوستازی نام دارد.
۳-رشد و نمو:
رشد به معنی بزرگ شدن و شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلولهاست.
نمو به معنی عبور از مرحلهای به مرحله دیگری از زندگیست. درواقع نمو به معنی به دست آوردن چیزیست که قبلا وجود نداشته است.
در تک سلولیها رشد تنها با افزایش ابعاد سلول رخ میدهد و تقسیم آنها باعث «تولید مثل» میشود نه «رشد».
۴-فرایند جذب و استفاده از انرژی: جانداران انرژی میگیرند، از آن برای انجام فعالیت های زیستی خود استفاده میکنند و بخشی از آن را به صورت گرما از دست میدهند.
۵-تولید مثل: جانداران موجوداتی کم و بیش شبیه به خود را به وجود میآورند.
توانایی تولید مثل ممکن است در همه طول عمر یک موجود زنده دیده نشود. مثلا ما انسانها در ابتدای زندگی توانایی تولید مثل نداریم.
۶-پاسخ به محیط: همه جانداران به محرکهای محیطی پاسخ میدهند.
۷-سازش با محیط: این ویژگی باعث میشود جمعیتی از جانداران با محیطی که در آن زندگی میکنند متناسب و در آن ماندگار باشند.
برخی از ویژگیهای بالا برای زنده ماندن فرد ضروری هستند مثل هم ایستایی و یا جذب و استفاده از انرژی. اما برخی از ویژگیها مثل تولید مثل برای زنده ماندن فرد ضروری نیستند و فرد بدون وجود آنها هم میتواند به زندگی ادامه بدهد.
سطوح سازمانیابی حیات
۱-پایینترین سطح سازمانیابی حیات سلول است. همه جانداران از سلول تشکیل شدهاند.
موجودات تک سلولی فقط یک سطح از سازمانیابی را حیات دارند. باکتریها، برخی آغازیها و برخی قارچها تک سلولی هستند.
۲-تعدادی سلول در کنار هم بافت را به وجود میآورند.
۳-هر انجام از چندین بافت مختلف تشکیل میشود.
۴-هر دستگاه از چندین اندام تشکیل شده است.
۵-جانداری مانند گوزن، فردی از جمعیت گوزنهاست.
اگر به شکل کتاب درسی دقت کنید میبینید که لزوما همه اعضای جمعیت شبیه به هم نیستند. مثلا برخی از گوزنها شاخدار هستند و برخی دیگر نه.
۶-افراد یک گونه که در یک مکان و زمان خاص زندگی میکنند یک جمعیت را به وجود میآورند.
۷-جمعیتهای گوناگونی که با هم تعامل دارند یک اجتماع را به وجود میآورند.
۸-عوامل زنده و غیر زنده محیط و تاثیرهایی که روی هم میگذارند بومسازگان را میسازند.
بومسازگان اولین سطحیست که تاثیر عوامل غیرزنده مانند خاک، دما و نور خورشید در آن بررسی میشود. برای فهم بهتر شکل اجتماع و بومسازگان را در کتاب درسی با هم مقایسه کنید.
۹-زیست بوم از چند بومسازگان تشکیل شده که از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران مشابهاند.
۱۰-زیستکره شامل همه زیست بومهای زمین است.
خودآزمایی ۱
الف. همه جانداران میتوانند با کمک انرژی حاصل از جذب و استفاده از انرژی، از طریق افزایش برگشت ناپذیر تعداد سلولها رشد کنند.
پاسخ سوال الف
نادرست. میدانیم رشد شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلولهاست. موجودات پرسلولی و تک سلولی از طریق بزرگ شدن ابعاد میتوانند رشد کنند، اما رشد از طریق تقسیم سلولی فقط در پرسلولیها دیده میشود.
ب. همه جانداران در تمام طول حیات خود میتوانند طی فرایندی که در نتیجه آن موجوداتی کم و بیش شبیه خود را به وجود میآورند، ماده وراثتی را به نسل بعدی منتقل کنند.
پاسخ سوال ب
نادرست. به قید «در تمام طول حیات خود» توجه کنید. جانداران فقط زمانی که بالغ هستند میتوانند تولید مثل کنند و زمانی که نابالغ هستند توانایی تولید مثل ندارند.
پ. به طور معمول جانداران با استفاده از یکی از ویژگیهای اساسی خود که باعث پایداری وضعیت درونی آنها میشود، حفظ نظم و ترتیب خود را امکان پذیر کنند.
پاسخ سوال پ
درست. هم ایستایی یکی از ویژگیهاییست که برای زنده ماندن فرد ضروریست. این ویژگی باعث میشود که جانداران بتوانند حفظ نظم و ترتیب خود را امکانپذیر کنند.
ت. همه جانداران به همه محرکهای محیطی پاسخ میدهند.
پاسخ سوال ت
نادرست. همه جانداران به محرکهای محیطی پاسخ میدهند، اما همه جانداران به همه محرکهای محیطی پاسخ نمیدهند.
ث. هر جانداری که توانایی ذخیره مولکولهای دنا در سلولهای مختلف را دارد، قطعا با کمک مایع بین سلولی خود به حفظ هم ایستایی میپردازد.
پاسخ سوال ث
درست. هر جانداری که توانایی ذخیره مولکولهای دنا در سلولهای مختلف را دارد یک موجود پرسلولیست. این جاندار میتواند از طریق مایع بین سلولی هم ایستایی خود را حفظ کند.
ج. هر جانداری که توانایی پاسخ به محرکهای موجود در محیط را دارد، قطعا بخشی از اطلاعات ژنتیکی خود را در هسته ذخیره میکند.
پاسخ سوال ج
نادرست. همه جانداران به محرکهای موجود در محیط پاسخ میدهند، اما همه جانداران لزوما هستهدار نیستند مثل باکتریها.
چ. در نوعی از ویژگی جانداران که سبب افزایش پیکر جانداران میشود، میتواند با افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلولها همراه است.
پاسخ سوال چ
درست. جانداران رشد و نمو میکنند. رشد به معنای بزرگ شدن و شامل افزایش برگشت ناپذیر ابعاد یا تعداد سلولهاست.
ح. در نوعی از ویژگی جانداران که سبب فراهم کردن انرژی مورد نیاز برای رشد و نمو میشود، به طور حتم بخشی از انرژی غذا باعث افزایش دمای بدن جاندار میشود.
پاسخ سوال ح
درست. جانداران از محیط انرژی میگیرند و از آن استفاده میکنند و بخشی از آن را به صورت گرما از دست میدهند. این گرمای از دست رفته میتواند باعث گرم شدن بدن و افزایش دمای آن بشود.
خ. به دلیل اینکه تعریف کردن حیات غیرممکن است، ویژگیهای مشترک جانداران قابل بررسی نیست.
پاسخ سوال خ
نادرست. تعریف حیات بسیار دشوار است و شاید حتی غیرممکن باشد، به همین دلیل به جای تعریف آن ویژگیهای حیات را بررسی میکنند.
د. سطحی از سازمانیابی حیات که به طور مستقیم باعث تشکیل یک اجتماع میشود، قطعا از یک گونه موجود در یک مکان و زمان خاص تشکیل شده است.
پاسخ سوال د
درست. سطحی از سازمانیابی حیات که به طور مستقیم باعث تشکیل یک اجتماع میشود جمعیت است. جمعیت از گونه که در یک مکان و زمان خاص زندگی میکند تشکیل شده است.
ذ. در دهمین سطح سازمانیابی حیات برخلاف نهمین سطح، بومسازگانهای متفاوت از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران دیده میشود.
پاسخ سوال ذ
درست. نهمین سطح سازمانیابی حیات زیستبوم است. در زیستبوم بومسازگانهایی وجود دارند که از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران مشابه هستند. زیستکره شامل همه بومسازگانهای زمین است و زیستبومهای مختلف بومسازگانهایی مختلف از نظر اقلیم و پراکندگی جانداران دارند.
ر. وجود بعضی از ویژگیها در بدن جاندار، منجر به افزایش نیاز جاندار به ویژگیهای دیگر میشود.
پاسخ سوال ر
درست. مثلا وجود تولید مثل باعث میشود که جانور نیاز داشته باشد انرژی بیشتری را از محیط جذب کند.
ز. هر جاندار که توانایی حفظ وضعیت درونی خود در یک محدوده ثابت را دارد، به طور حتم از دستگاههای مختلف برای حفظ پایداری بهره میبرد.
پاسخ سوال ز
نادرست. جانداران چه تک سلولی باشند و چه پرسلولی توانایی حفظ وضعیت درونی خود در یک محدوده ثابت را دارند، اما جانداران تک سلولی دارای دستگاه نیستند.
ژ. در اولین سطح از سطوح سازمانیابی حیات که از تعامل بین جمعیتهای گوناگون تشکیل میشود به طور حتم عوامل غیرزنده محیط در آن نقشی ندارند.
پاسخ سوال ژ
درست. منظور صورت سوال سطح اجتماع است. این سطح اولین سطحیست که در آن جمعیتهای گوناگون در کنار هم جمع میشوند. در این سطح عوامل غیرزنده محیط نقشی ندارند.
س. در اولین سطح از سطوح سازمانیابی حیات که از تعامل بین افراد یک گونه تشکیل میشود، به طور حتم ویژگیهای ظاهری همه افراد، مشابه میباشد.
پاسخ سوال س
نادرست. منظور سوال سطح جمعیت است که برای اولین بار تعامل بین افراد یک گونه در این سطح دیده میشود. در جمعیت یک گونه ویژگیهای ظاهری همه افراد مشابه نیست. مثلا اگر به شکل کتاب درسی نگاه کنید در جمعیت گوزنها برخی شاخدار و برخی بدون شاخ هستند.
ش. در ارتباط با سطوح سازمانیابی حیات، پایینترین سطحی که در آن عوامل غیر زنده محیط مشاهده میشود، بلافاصله پس از سطحی قرار دارد که در آن تعامل جمعیتهای مختلف دیده میشود.
پاسخ سوال ش
درست. پایینترین سطحی که در آن عوامل غیر زنده محیط مشاهده میشود سطح بومسازگان است. بومسازگان بلافاصله بعد از اجتماع قرار دارد. در اجتماع تعامل بین جمعیتهای گوناگون دیده میشود.
ص. در ارتباط با پنجمین سطح سازمانیابی حیات میتوان گفت برخلاف سطح دوم و چهارم، هر جز سازنده آن همواره تمامی ویژگیهای حیات را از خود نشان میدهد.
پاسخ سوال ص
نادرست. پنجمین سطح سازمانیابی حیات جاندار است. یک جاندار تا زمانی که بالغ نباشد نمیتواند تولید مثل کند. بنابراین نمیتواند این ویژگی را همواره از خود نشان بدهد.
مولکولهای زیستی
برای بررسی سلولها، ابتدا باید گروههای اصلی تشکیل دهنده آنها را بشناسیم. چهار گروه کربوهیدراتها، لیپیدها، پروتئینها و نوکلئیک اسیدها مولکولهای تشکیل دهنده سلول هستند. این مولکولها، مولکولهای زیستی نام دارند.
کربوهیدراتها
همانطور که از نامشان پیداست از کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شدهاند.
مونوساکاریدها
سادهترین قندها مونوساکاریدها هستند.
گلوکز و فروکتوز مونوساکاریدهایی با شش کربن هستند.
ریبوز مونوساکاریدی با پنج کربن است.
دیساکاریدها
دیساکاریدها از ترکیب دو مونوساکارید تشکیل میشود. دیساکاریدهایی که در کتاب درسی وجود دارند:
ساکارز (دیساکارید موجود در قند و شکر) = گلوکز + فروکتوز
مالتوز (قند موجود در جوانه گندم و جو) = گلوکز + گلوکز
پلیساکاریدها
پلیساکاریدها از ترکیب چند مونوساکارید به دست میآید. سلولز و گلیکوژن پلیساکارید هستند.
انواعی از پلیساکاریدهای معرفی شده در کتاب درسی:
نشاسته = در سیبزمینی و غلات وجود دارند.
گلیکوژن = در جانوران و قارچها ساخته میشود. این پلی ساکارید در کبد و ماهیچه وجود دارد و منبع ذخیره گلوکز در جانوران است.
قارچها کبد و ماهیچه ندارند بنابراین نمیتوان گفت گلیکوژن در هر جاندار دارای آن در کبد و ماهیچه ذخیره میشود.
در گیاهان گلیکوژن وجود ندارد.
سلولز = در گیاهان ساخته میشود و در تولید پارچه و کاغذ استفاده میشود.
لیپیدها
لیپیدها مانند کربوهیدراتها از سه عنصر کربن، هیدروژن و اکسیژن ساخته شدهاند.
لیپیدهای معرفی شده در کتاب درسی:
تریگلیسیرید = هر تریگلیسیرید از یک مولکول گلیسرول و سه اسید چرب تشکیل شده است. روغنها و چربیها از انواع تریگلیسیریدها هستند. نقش تریگلیسیریدها ذخیره انرژی در بدن است. سوختن هر گرم تریگلیسیرید دو برابر سوختن هر گرم کربوهیدرات است.
فسفولیپیدها = فسفولیپیدها بخش اصلی غشای یاختهای را تشکیل میدهند. ساختار آنها شبیه تریگلیسیریدهاست، با این تفاوت که مولکول گلیسرول در فسفولیپیدها به دو اسید چرب و یک گروه فسفات متصل میشود.
کلسترول = این لیپید در ساخت غشای سلولهای جانوری و نیز انواعی از هورمونها شرکت میکند.
پروتئینها
پروتئينها به نسبت دو گروه اول یک عنصر بیشتر دارند. درواقع آنها از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شدهاند. از به هم پیوستن این عناصر آمینواسیدها تشکیل میشود. پروتئینها از هم به پیوستن این آمینواسیدها تشکیل میشوند.
نوکلئیکاسیدها
این مولکولها به نسبت پروتئینها یک عنصر بیشتری دارند. آنها از کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و فسفر تشکیل شدهاند.
مولکول دنا که کار ذخیره اطلاعات وراثتی را انجام میدهد یک نوع نوکلئیک اسید است.
خودآزمایی ۲
الف. نوعی کربوهیدرات که در شکر و قندی و که میخوریم وجود دارد، به طور حتم از اتصال دو مونوساکارید مشابه ایجاد شده است.
پاسخ سوال الف
نادرست. قند موجود در شکر و قند ساکارز است. ساکارز از پیوند یک گلوکز و یک فروکتوز تشکیل میشود. بنابراین این قند از دو مونوساکارید مشابه تشکیل نشده است.
ب. نوعی کربوهیدرات که در سیبزمینی و غلات دیده میشود، به طور حتم ساخت آن توسط قارچها نیز صورت میگیرد.
پاسخ سوال ب
نادرست. کربوهیدراتی که در سیبزمینی و غلات دیده میشود نشاسته است اما گلیکوژن که منبع ذخیره گلوکز جانوران است در جانوران و قارچها ساخته میشود.
پ. مقدار انرژی تولید شده از یک گرم تریگلیسیرید با مقدار انرژی تولید شده از دو گرم گلیکوژن تقریبا یکسان است.
پاسخ سوال پ
درست. انرژی تولید شده از یک گرم تریگلیسیرید حدود دو برابر انرژی تولید شده از یک گرم کربوهیدرات است. از همین جمله کتاب میتوانیم متوجه شویم مقدار انرژی تولید شده از یک گرم تریگلیسیرید با مقدار انرژی تولید شده از دو گرم گلیکوژن تقریبا یکسان است.
ت. پلیساکارید ذخیرهای گیاهان همانند کربوهیدرات شکر، انواع یکسانی از سادهترین کربوهیدراتها را دارد.
پاسخ سوال ت
نادرست. پلیساکارید ذخیرهای گیاهان نشاسته است. در نشاسته فقط گلوکز وجود دارد، در حالی که کربوهیدرات شکر ساکارز است و از یک گلوکز و یک فروکتوز تشکیل شده است.
ث. به طور حتم همه عناصر سازنده گروهی از لیپیدها که در آنها گلیسرول به سه بخش دیگر متصل شده است با کربوهیدراتها یکسان هستند.
پاسخ سوال ث
نادرست. در تریگلیسیریدها مولکول گلیسرول به سه اسید چرب متصل شده و در فسفولیپیدها گلیسرول به دو اسید چرب و یک فسفات متصل است. پس در هر دو مولکول گلیسرول به سه بخش دیگر متصل شده است. عناصر سازنده تریگلیسریدها با کربوهیدراتها یکسان است، اما این موضوع برای فسفولیپیدها (به دلیل داشتن گروه فسفات) صادق نیست.
ج. در ساختار آمینواسیدها برخلاف بخش اصلی تشکیل دهنده غشای سلول فسفات دیده میشود.
پاسخ سوال ج
نادرست. آمینواسیدها از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن تشکیل شدهاند و در ساختار آنها فسفات به کار نرفته است. بخش اصلی تشکیل دهنده غشای سلول فسفولیپید است که دارای فسفات است، پس عبارت صورت سوال برعکس گفته است.
چ. گروهی از مولکولهای زیستی که در انقباض ماهیچهها نقش اصلی را بر عهده دارند، به هیچوجه درون اندامک کیسهای شکل سلولهای بدن انسان یافت نمیشوند.
پاسخ سوال چ
نادرست. برای حل سوال باید بدانیم پروتئینها در انقباض ماهیچهها نقش اصلی را بر عهده دارند، همچنین اندامک کیسهای شکل سلولهای بدن انسان میتواند کافندهتن یا ریزکیسه باشد. میدانیم که در کافندهتن انواعی از آنزیمهای پروتئینی وجود دارد.
ح. در سطحی از سطوح سازمانیابی که بلافاصله پیش از جمعیت قرار گرفته است، به طور حتم میزان مولکولهای زیستی آن نسبت به سطح اول بیشتر است.
پاسخ سوال ح
نادرست. پیش از جمعیت سطح فرد قرار دارد. میدانیم در تک سلولیها یک سلول میتواند یک فرد باشد. بنابراین در تک سلولیها تعداد مولکولهای سطح اول با سطح پنجم برابر است.
خ. هر مولکولی که دارای اسید چرب است جز لیپیدهای ذخیره کننده انرژی بوده و در تشکیل ساختار اجزای سلول نقش ندارد.
پاسخ سوال خ
نادرست. تریگلیسیریدها و فسفولیپیدها دارای اسید چرب هستند. میدانیم فسفولیپیدها در تشکیل غشا نقش اصلی را برعهده دارد.
د. هیچ یک از مولکولهای زیستی که دارای عناصر C و H و O هستند، نمیتوانند در کاغذسازی و تولید انواعی از پارچهها به کار بروند.
پاسخ سوال د
درست. همه مولکولهای زیستی دارای C و H و O هستند. یکی از مولکولهای زیستی کربوهیدرات است که برخی از آنها مانند سلولز در کاغذسازی و تولید انواعی از پارچهها به کار میروند.
ذ. نوعی مولکول زیستی که در ساخت انواعی از هورمونها نقش دارد به طور حتم در ساختار غشای سلولهای جانوری دیده میشود.
پاسخ سوال ذ
درست. پروتئینها و کلسترول در ساخت انواعی از هورمونها نقش دارند. هر دو نوع مولکول نام برده در غشای سلولهای جانوری دیده میشود.
ر. نوعی مولکول زیستی که نقش مهمی در ذخیره اطلاعات وراثتی دارد به طور حتم تنها گروه مولکولهای زیستی دارای فسفر است.
پاسخ سوال ر
نادرست. اطلاعات وراثتی در دنا ذخیره میشود. دنا یک نوع نوکلئيکاسید است و میدانیم نوکلئیکاسیدها دارای فسفر هستند. دقت کنید فسفر در برخی لیپیدها مانند فسفولیپید دیده میشود.
ز. هر مولکول پروتئینی که در سلول بدن انسان دیده میشود، الزاما به گذر مواد از عرض غشای کوچکترین واحد ساختاری حیات کمک میکند.
پاسخ سوال ز
نادرست. کوچکترین واحد ساختار حیات سلول است. پروتئينها کارها مختلفی را در سلول انجام میدهد که یکی از آنها کمک به گذر از عرض غشاست.