بسم الله الرحمن الرحيم بنستكمل مع محاضرات ال
physical optics وتوقفنا عند موضوع ال
bacteriorhodopsin وإنه موجود في بكتيريا قديمة التي
هي ال halobacterium halobium وقلنا هذا ال
bacteriorhodopsin هو العين بتاعة البكتيريا بمعنى هو
الجزيء الحيوي أو المركب الكيميائي داخل البكتيريا
التي يستطيع فهم الضوء وحكينا أن هذا البكتيريو
رودوبسين الموجود في الهالو بكتيريوم هالوبيوم مكون
من شقين الأوبسين بورشين أو الجزء البروتيني
والريتينال بورشين الذي هو أحد مركبات أو أحد أشكال
فيتامين A هذان الجزئان مع بعضهما بكونان البكتيريو
رودوبسين وقلنا كيف عرف العلماء أنه يتأثر ال
bacteriorhodopsin بالضوء فوجدوا العلماء أنه بمجرد
سقوط الضوء على هذا المركب أو هذا الجزء الحيوي الذي
هو ال bacteriorhodopsin يحصل في شقيه .. في شقيه
يحصل تغير والتغير هذا بسرعة هائلة جداً ال obscene
portion .. ال obscene portion يتغير وال retinal
portion يتغير يبدأ التغير في ال retinal portion
الذي هو الجزء الذي هو عبارة عن شكل من أشكال .. من
أشكال vitamin A الذي هو جزء من مكونات ال
bacteriorhodopsin يصير فيه ..isomerization بمعنى
أن ال form تتحول إلى transform بسرعة شاهقة جداً
تقدر بعشرة أس سالب ستة عشر second يعني واحد على مليون
مليون ثانية واحد على أو جزء من مليون مليون جزء من
الثانية وهذا يتبع ال debrotonation إعطاء لبروتون
من ال obscene portion الذي هو الجزء البروتيني تمام
في عشرة أس سالب خمسة من الثانية يعني في واحد من
مائة ألف جزء من الثانية وهذا يُعتبر سرعة شاهقة أو
يعني شديدة السرعة في الاستجابة للضوء .. في
الاستجابة للضوء، إذاً ال bacteriorhodopsin يستجيب
لضوء والخلية تستفيد من استجابة bacteriorhodopsin و
تقوم بالعمليات الحيوية اللازمة لها وتوقفنا عند
هذه القضية طبعاً سألوا العلماء أنفسهم ال rodopsin أو
ال bacteriorodopsin الموجود في ال helobacterium
helobium هل يستجيب لأي نوع من الطول أو لأي طول
موجي أكثر هل يستجيب للأحمر أو للبرتقالي أو للأصفر
أو للأخضر أو للأزرق يعني أي من الموجات الطيفية
تُستحثّ ال bacteriorhodopsin بشكل أكثر من غيرها و
وجدوا أن طول الموج الأزرق 495 نانومتر هو يعني
ينشّط معاه ال bacteriorhodopsin تتغير التفاعلات
أو تحدث التفاعلات الكيميائية فيه بشكل أنشط مما لو
تعرض لموجات ضوئية من أطوال موجية أخرى، إذاً this
early rodopsin absorbed light maximally at 495
nanometer but responded to almost all visible
light يعني هو يستجيب الـ bacteriorhodopsin يستجيب
لكل الأطوال الموجية لكن الأكثر استجابة لطول الموج
الأزرق لطول الموج الأزرق الذي هو تقريباً أربعمائة و
خمسة وتسعين نانو متر أربعمائة وخمسة وتسعين يعني
حوالي الأزرق estimates suggest that the ancestor
of human color pigment genes Diverged from the
rhodopsin gene about 800 million years ago and
eventually resulted in a series of pigments with
maximal absorption peaks in the blue, green and
red areas of the spectrum. These specially adapted
molecules are needed for accurate color vision
.الآن العلماء سألوا نفسهم لفهم هذه الفقرة، يا
ترى أول ما بدأ يظهر الـRhodopsin أو أول ما خُلِق
الـRhodopsin أو الكائنات الأولية شديدة البداية
الـRhodopsin التي فيها هل هو يستجيب لطول موجي
معين أم يستجيب يعني أو في منه أنواع خلينا نقول
في منه أنواع مختلفة من الـRhodopsin كل واحد منها
يُستجيب لطول موجي بذاته فقدّر العلماء أن ظهور
الجينات ظهور الجينات طبعاً على الكروموسومات المسؤولة
عن إنتاج ال Rodopsin ممكن إنسان يقول ما علاقة
الجينات في الموضوع هذا، لا ننسى أن ال Rodopsin
مكوّن من جزء بروتيني وجزء vitamin E الجزء البروتيني
للبروتينات معروف أنها أحماض أمينية مترابطة مع
بعضها البعض ويعني تكون polypeptide chain وتكون
منها البروتين الذي هو طبعاً سلاسل التي هي عديدة ال
peptide فبالتالي بروتين مكوّن من amino acids، معناته
هذه أنتجت في الريبوسومات، الريبوسومات من الذي
أعطاها الإشارة؟ أنها تنتج الجينات أو الكروموسومات
الموجودة في النواة عبر ال messenger RNA أرسلت
رسالة عن طريق ال messenger RNA للريبوسومات التي هي
مصانع البروتينات فأنتجت التي هي ال amino acids أو
جمعت ال amino acids وكونت لي ال obscene portion
بتاعة ال bacteriorhodopsin العلماء عندما سألوا
أنفسهم سؤال هل في أكثر من نوع من ال Rodopsin يعني
نوع يستجيب مثلاً للطول الموجي أو يمتص الطول الموجي
الأزرق، نوع يمتص الطول الموجي الأخضر، نوع يمتص
الطول الموجي الأحمر وهكذا، هل في أنواع كثيرة يعني
أم هو نوع واحد وخلاص، فالدراسات
قادت إلى أن الجينات الجينات التي تتحكم في إنتاج
أنواع مختلفة من ال Rodopsin أنواع مختلفة من الـ
Rhodopsin يعني بدأت بالظهور تقديرياً تقريباً 800
مليون سنة قبل عصرنا الحالي يعني قبل عصرنا الحالي
يعني الحفريات أوجدت أو استطاع العلماء التوصل
لكائنات فيها أنواع متعددة من الجينات هذه الجينات
مسؤولة عن إنتاج أنواع مختلفة من الريدوبسين عندما درست
هذه الأنواع المختلفة وجدوا أن كل نوع منها يستجيب
لطول موجي معين وهكذا بدأ بالظهور يعني أنواع
مختلفة من الجينات واستنتجوا أنها تنتج
أنواع مختلفة من الريدوبسين وكل نوع منها حساس لطول
موجي معين فبالتالي بدأت قصة ال color vision في
الظهور منذ ذلك الوقت ووصلنا لأعلى الكائنات التي
هو الإنسان الذي عنده سلسلة من الصبغات التي يصير
ال maximum absorption لل light فيها بعضها عند ال
blue بعضها عند ال green وبعضها عند ال red ولعشان
هي كذلك الإنسان عنده ثلاثة أنواع من ال cones التي هي
مستقبلات الألوان red sensitive cone و green
sensitive cone و blue sensitive cone، الآن بدأ
نتحدث عن قضية خارجة عن المحاضرة لكن مهمة جداً من الخطأ ..
من الخطأ أن أقول blue cones و green .. green
cones و red cones لأن هذه ليست ألوان لخلايا،
الخلايا ليست .. أو ليست ملونة وإنما ال pigment
التي فيها أو ال protein التي فيها أو الrodopsin
لكي نكون دقيقين جداً تركيبة ال Rodopsin هنا تختلف
عن تركيبة ال Rodopsin هنا تختلف عن تركيبة ال
Rodopsin هنا ترتيب الأحماض الأمينية فيه
يجعله حساساً للطول الموجي الأزرق هنا ترتيب الأحماض
الأمينية التي هي قلنا عنها مئتين وثمانية وأربعين
حمض أميني في ال بكتيريو رودوبسين لكن في الإنسان
يعني تختلف التركيبة لكن أيضاً في ال obscene portion
مكوّن من عدد معين من الأحماض الأمينية ترتيبتها
ترتيبها وتشابكها مع بعضها البعض يجعل أحياناً بعض
الخلايا حساسة للطول الموجي الأزرق بعضها حساس للطول
الموجي الأخضر وبعضها حساس للطول الموجي الأحمر إذاً
الكلمة blue و green و red cones هذه كلمة خاطئة و
هنا أقول blue sensitive cone green sensitive cone
و red sensitive cone يعني حسب حساسيتها لأي طيف من
الضوء المرئي إذاً التقديرات تقول أن ال ancestor of
human color pigment genes أن الجد أو السلف بتاعه
human color pigment genes الجينات التي بدأت بالظهور
طبعاً هذه وفقاً لنظريات التطور عندهم لكن بالنسبة
للإنسان خلق الإنسان في أحسن تقويم ويعني معروف أن
من بداية خلق الإنسان من آدم عليه السلام أن هذه
الجينات كلها موجودة عند آدم عليه السلام وذريته
وصولاً لعصرنا الحالي وحتى يعني تقوم الساعة كلّه
يستطيع رؤية الألوان إلا إذا كان عنده مرض عمى
الألوان لكن كلّه موجود عنده ال genes بتاعة التي هي
الرؤية اللونية و كما نقول و نذكر ليست الجينات هي
التي ترى الألوان الجينات تتحكم في إنتاج ال
proteins التي هي تدخل في تكوين الأبسين بتاع ال
Rodopsin بتاع ال Rodopsin
عندما نقول أربعمائة وخمسة وتسعين نرجع للبكتيريو
رودوبسين أكثر حساسية البكتيريو رودوبسين الموجود في
الهالو بكتيريوم هالوبيوم عند الطول الموجي أربعمائة
وخمسة وتسعين نانومتر هي الأطياف من عند أربعمائة
تقريباً لسبعمية لو جئنا نقول تقريباً أربعمائة وخمسة
وتسعين نانومتر يعني هو جاي بين الأزرق والأخضر
بين الأزرق والأخضر بين اللون الأزرق والأخضر فهنا
يكون ال maximum .. ال maximum sensitivity ل ال
bacteriorhodopsin لكن نذكر أيضاً أنه حساس لكل
الأطياف الموجية .. لكل الأطياف الموجية thus early
animals used something akin to the original
rhodopsin and a very simple optical system to see
الآن قبل أن نشرح هذه الفقرة نقول كان أبسط ..
أبسط جزيء .. أبسط جزيء حساس للضوء ووجد في
الhalobacterium halobium وأطلقوا عليه العلماء اسم
bacteriorhodopsin هذه الصورة أو ال simulation بتاعه
نريد الآن أن ننتقل لكائنات أكثر تعقيداً قليلاً ليس كثيراً
أكثر تعقيداً ولكن أكثر تعقيداً بدرجة التي
بعدها في التعقيد هنا هذا الجزيء موجود داخل خلية
الhalobacterium halobium وسمينا ال
bacteriorhodopsin بسيطاً للغاية لا يتطلب أي شروط
للتفاعل مع الضوء بمعنى آخر لو جاء ضوء من الناحية
هنا سيستجيب له، لو جاء الضوء من الناحية high،
سيستجيب له، لو جاء الضوء من الناحية high،
سيستجيب له، من أين ما جاء الضوء، من تحت، من فوق،
من شماله، من يمينه، من أين ما سقط الضوء على هذه
الخلية البكتيرية، سيصل إلى .. الذي هو ال
bacteriorhodopsin ويسبب التغيرات التي تحدثنا عنها
في الجزئين اثنين طيب ممكن إنسان يقول هل هذا يعني
.. ما علاقته؟ قضية أنه يستجيب من أين ما جاء
الضوء، معناته هذا الجهاز بسيط للغاية، يمكن أن نقول
هذا يعني أفضل، يعني نقول لا وكلما تم التعقيد
يصير شيء يُسمّى ال directionality أو الاستجابة
أو الاتجاهية في الاستجابة، بمعنى آخر الإنسان الذي
هو أعلى الكائنات لو جاءه الضوء من خلف رأسه ليس
سيراه، ليس سيراه فبالتالي لماذا؟ لأنه عنده الاستجابة
directional بمعنى أن لكي يرى الضوء يجب أن يكون الضوء
موجّه باتجاه جهاز الإبصار لدى الإنسان وهو
العين .. وهو العين الآن نأتي إلى ال step الأعلى من ال
bacteriorhodopsin نقول thus early animals used
something akin to the original rhodopsin and very
simple optical system الآن ال rodopsin ال original
rhodopsin وال bacteriorhodopsin موجود في الخلية 178 00:14:1
.. هي صورة للمحارة، المحارة عبارة عن cup-like
structures طبعًا مبطنة من الداخل .. مبطنة من
الداخل، طبعًا احنا ما بدنا .. يعني هذه اللي هي
الإفرازات المحارة أو شيء من هذا القبيل وإنما في
بطانة للمحارة تمام لتوضيح الفكرة طبعًا هذه
البطانة موجود فيها light sensing cells light
sensing cells بمعنى في خلايا حساسة للضوء ليش هذه
الخلايا اللي بتبطن هذا الـ cup؟ حساسة للضوء لأنه
موجود فيها الـ Rodopsin الآن مش هسميه Rodopsin
بكتيريو Rodopsin هسميه Rodopsin لأنه احنا أهداك
سميناه بكتيريو Rodopsin لأنه موجود ضمن البكتيريا
هذا الـ Rodopsin يشبه في التركيب ولكن مع إضافة هذا الـ
optical system ليش سميناها optical system؟ لأنه
بيلعب دور أنه الضوء إذا إجا من ورا مش هيصل للـ light
sensing cells فبالتالي مش .. مش هيستفيد هذا الكائن
الحقيقي أو هذا الحيوان منه بينما لو إجا مباشر ..
مباشر ووصل للـ light sensing cell إذا ساعتها
هيستجيب للضوء طب هذا إيش فادني؟ فادني في شغل ثاني
أنه في optical system أضيف الـ Bacteriorhodopsin مش
optical system مجرد جزء كيميائي .. جزء كيميائي أو
مركب عضوي داخل خلية وخلصنا، إذا هذا مش optical
system وإنما مركب عضوي يستطيع التأثر بالضوء أما
بالنسبة لـ المحار والديدان القديمة، في عنده غير
قضية الردوبسين الموجود في خلايا سميناها light
sensing cells، في عندي optical system، very simple
optical system، هو عبارة عن cup-like structure،
يعني تركيبة هيك بتشبه الفنجان أو بتشبه الصحن
بالإضافة إنه أضيفت قضية الـ directionality إنه
الضوء إذا إجا على الـ cup من وجهه بينشاف لأنه بيصل
للـ light sensing cells إذا ما إجا من .. من .. من
ظهر المحارة مش هينشاف أبدًا لأنه مش هيصل للـ light
sensing cells because each cell is shielded from
light that approaches the cup from the non-seeing
side ليش مش هينشاف؟ لأنه كل خلية من الخلايا
الحساسة للضوء يعني محمية من الضوء إذا إجا الضوء للـ
cup من الـ non-seeing side .. من الـ non-seeing side
تطورت الحياة أكثر أو خلينا نقول مش تطورت الحياة
أكثر يعني هي الحياة متطورة من .. من ذو بدء الخليقة
أو ننتقل لطبقة أعلى من الكائنات طبقة أعلى من
المحارات ومن الـ .. الديدان القديمة بنقول if the
cup is made deeper and the sides are turned over a
lensless pinhole system is produced نرجع للمحار
ونقول المحار أعقد من البكتيريا في شغلتين أنه الـ
light sensing cells اللي فيها الرضبسين محمية من
جهة بالـ optical system هذا اللي أنا بأشير عليه اللي
هو cup-like structure وتتمتع بخاصية الـ
directionality طيب لو هذا الـ cup سألوا العلماء
سؤال هل يوجد كائنات أعلى من المحار أعلى من المحار
فيها هذا الـ optical system أعمق؟ وحوافه متقاربة ليش
العلماء صاروا يدوروا على مخلوقات تتمتع بهذه
الخاصية لأنهم بدهم يقتربوا في التركيب بما يشبه
الإنسان .. بما يشبه عين الإنسان قالوا يا ترى الآن
لو في عندنا .. لو ش .. لو شفنا أو .. أو لجينا
مخلوقات أو كائنات عندها optical system يشبه الـ
optical system بتاع المحار بس أطور شوية منه بمعنى
آخر أنه الـ cup هذا صار عميق .. صار عميق وتقاربة
الحواف بتاعته يعني الـ light sensing cells الخلايا
الحساسة للضوء المبطنة للـ .. للـ cup هذا بدنا نجيلنا
أي كائن حي آخر غير المحار يكون فيه عنده نفس الفكرة
بس مع اختلاف بسيط إنه الـ cup عميق عشان يصير يشبه
العين وإن الحواف بتاعة الـ cup متقاربة مع بعضها
البعض عشان تصير تشبه الـ pupil بدناش crystalline
lens وبدناش قرنية احنا بدنا بس المرحلة اللي بعدها
فبالتالي if the cup is made deeper and the sides
الحواف are turned off over يعني متقاربة أو بدت
تتسكر على بعضها البعض بساعتها هيكون هذا الكائن الحي
عنده ما يسمى بالـ lensless pinhole system lensless
pinhole system يعني optical system عبارة عن
pinhole لأنه إذا تقاربت الحوافو سكرت ع بعضها هيصير
عندي كأنه pupil أو pin hole يعني مع شكل كروي مغلق
فقط مفتوح من عند الـ pin hole ومافيش crystalline
lens إذا بسميه lensless optical system بدنا نؤكد
على نقطة أن احنا هذا الكلام اللي أنا بحكيه مش
مقصود فيه المحار وإنما العلماء بدوروا على كائن ..
على كائن أرقى قليلًا من المحار وهم ما يقصدوا أن
المحار يتطور بذاته ويسير هذا المحار، هيضله محار
من حد ما يفلق لغاية ما تنتهي حياته، الآن هم ده
بدهم يدوروا على درجة أعلى من الحياة أو درجة أعلى
من الكائنات الحية، بمعنى إيش يعني أعلى؟ يعني
الجهاز الإبصار اللي ديها مطور أكثر، إيش يعني مطور
أكثر؟ يعني يشبه أكثر، جهاز يشبه أكثر قليلًا جهاز
الإبصار بتاع أعلى الكائنات وهو الإنسان، الإنسان
وأن ننساش أنه لين .. أنه لين عبارة عن كوب مغلق مغلق
وفي pinhole اللي هو الـ pupil تمام وفي
crystalline lens العلماء بدهم بس تطور قليل جدًا أو
كائن أرقى قليلًا من المحار بس أنه يكون الـ .. الـ cup
بتاعه more deep جهاز الإبصار بتاعه more deep و
الحواف تتقاربت عشان تشبه الـ pupil بدناش نسأل الآن
عن الـ .. الـ crystalline lens بدناش نسأل عن
القرنية وما إلى ذلك وجدوا العلماء طلبهم في كائن
يسمى الـ Nautilus الـ Nautilus اللي هو نوع من الـ
swimming mollusc اللي هي الحلزونات التي العائمة ..
الحلزون العائم واحنا جبنا صورة هنا لـ الـ
Nautilus Nautilus
هينوع من أنواع الحلزونات العائمة، هاي جهاز الإبصار
فيه، هاي جهاز الإبصار فيه، أنا كبرت جهاز الإبصار
عشان نشوف إنه عبارة عن كأنه عين بس بدون
crystalline lens أو قرنية، يعني مجرد .. يعني تجويف
عميق بالظبط زي كورة العين والحواف تقاربت لدرجة
أنه .. أصبح عندي ما يسمى بالـ lensless pinhole
system طبعًا هذا الكلام لجوه such a system is used
by a very primitive swimming mollusc طبعًا هذا الـ
mollusc مش .. مش رقي، very primitive، بداية جدًا بس
هو أرقى إبصاريا .. أرقى إبصاريا من المحار .. إذا
this system is used by a very primitive swimming
mollusc called Nutilus thus with visible light
falling .. الآن بدنا نلخص كل المحاضرات اللي ..
اللي سبقت بالفقرة هاي بنقول هكذا بمجرد عرفنا طبعًا
thus with visible light falling on the earth
and rhodopsin already present the stage was set for
the development from simple light sensing to
natural or living optics يعني الضوء وصل نقم من
مصدره اللي هو الشمس صار على سطح الأرض بشكل آمن الـ
Rodopsin اللي هو الجزء الحساس للضوء واللي هيقدر
يُترجم أن الضوء موجود في خلايا نقم .. خلايا
الإنسان، خلايا الحيوان، خلايا البكتيريا، الأخرى الـ
Rodopsin موجود، إذا الآن أصبح المرحلة أو الحياة
انتقلت لطور من الـ very simple light sensing اللي
هو موجود في الـ Bacteriorhodopsin مجرد light
sensing to natural or living optics يعني لـ .. اللي
هو الإبصار اللي بي .. بي .. بي .. بنستخدمه لتأدية
كل مهام الحياة أو الغالبية العظمى من مهام الحياة و
هيك احنا وصلنا للجزء الثاني اللي هو الـ physical
optics والصفات الفيزيائية للضوء والمرة القادمة
هنستكمل معه إن شاء الله تعالى ويعطيكم العافية