Skip to main content
Global

2.0: מבוא

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208168

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    בו אנו שוקלים במה מדובר בביולוגיה, כלומר אורגניזמים והמגוון שלהם. אנו מגלים שאורגניזמים בנויים מתא אחד או יותר, לפעמים רבים הפועלים בצורה מתואמת (חברתית). אנו רואים את מקורות האורגניזמים, את תכונותיהם הבסיסיות ואת מערכות היחסים שלהם זה עם זה.

    ביולוגיה היא מדע האורגניזמים, כיצד אורגניזמים מתפקדים, מתנהגים, מתקשרים, מסתגלים, וכאוכלוסיות יש ויכולים להתפתח. כפי שנראה, אורגניזמים הם מערכות פיזיקוכימיות דיסקרטיות, מאורגנות מאוד, מוגבלות אך פתוחות, ללא שיווי משקל. עכשיו זה הרבה מילים, אז השאלה היא למה הם מתכוונים? במה שונה סלע מפטרייה שנראית כמו סלע? מהי בדיוק, למשל, מערכת מוגבלת ולא שיווי משקל? התשובות אינן פשוטות; הם מניחים ידע עובד בתרמודינמיקה, נושא מורכב שאנו מתייחסים אליו בפרק 5. כרגע, כשאנחנו מדברים על מערכת שאינה שיווי משקל, אנו מתכוונים למערכת שיכולה לבצע צורות עבודה שונות. כמובן שזה אומר שעלינו להגדיר למה אנו מתכוונים בעבודה. לשם הפשטות, נתחיל בהגדרת העבודה כתוצאה כלשהי שלוקחת את קלט האנרגיה כדי להשיג. בהקשר של מערכות ביולוגיות, העבודה נעה בין יצירת ושמירה על שיפועים מולקולריים והנעת תגובות שליליות אחרות, כלומר הדורשות אנרגיה, כגון סינתזה של מגוון רחב של ביומולקולות, כולל חומצות גרעין, חלבונים, שומנים ופחמימות, הנדרשות לצמיחה, רבייה, יצירת תנועה וכן הלאה.

    נתמקד במה שמכונה אנרגיה חופשית, שהיא אנרגיה זמינה כדי לגרום לדברים לקרות. כאשר מערכת נמצאת בשיווי משקל, האנרגיה החופשית שלה היא 0, מה שאומר שאין שינויים מקרוסקופיים (גלויים) או נטו. המערכת היא סטטית במהותה, למרות ברמה המולקולרית יש עדיין תנועות בשל נוכחות של חום. אורגניזמים שומרים על מצבם הלא-שיווי משקל (האנרגיה החופשית שלהם גדולה בהרבה מאפס) על ידי ייבוא אנרגיה בצורות שונות מהעולם החיצוני. אורגניזמים שונים ממערכות אחרות שאינן שיווי משקל בכך שהם מכילים מרכיב גנטי (תורשתי). בעוד שסוגים אחרים של מערכות שאינן שיווי משקל מתרחשות בטבע-הוריקנים וטורנדו הן מערכות שאינן שיווי משקל - הן שונות מאורגניזמים בכך שהן חולפות. הם מתעוררים דה נובו וכשהם מתפוגגים הם לא משאירים צאצאים, אין הוריקנים לתינוקות. לעומת זאת, כל אורגניזם החי כיום נבע מאורגניזמים קיימים אחד או יותר (ההורים שלו) ולכל אורגניזם, למעט כמה יוצאים מן הכלל, יש את היכולת לייצר צאצאים. כפי שאנו רואים, הראיות הקיימות מצביעות על כך שלכל אורגניזם ואורגניזם, בעבר, בהווה ובעתיד, יש (או תהיה) היסטוריה ללא הפרעה המשתרעת על מיליארדי שנים אחורה. זוהי מסקנה יוצאת דופן, בהתחשב בשבריריות הברורה של החיים, והופכת אורגניזמים לייחודיים בין מערכות פיזיוכימיות.

    לביולוגיה יש רק כמה תיאוריות מקושתות. אחד מאלה, תורת התא של החיים, מסביר את ההמשכיות ההיסטורית של אורגניזמים, בעוד שתורת האבולוציה על ידי הברירה הטבעית (ותהליכים אחרים) מסבירה הן את מגוון האורגניזמים והן כיצד אוכלוסיות של אורגניזמים יכולות להשתנות לאורך זמן. לבסוף, תורת החיים הפיזיקוכימית מסבירה כיצד אורגניזמים יכולים להציג את תכונותיהם המדהימות מבלי להפר את החוקים השולטים בכל המערכות הפיזיקליות והכימיות.

    תורמים וייחוסים