براكسيلابس https://arblog.praxilabs.com المدونة العربية لمعامل العلوم الإفتراضية براكسيلابس Wed, 16 Sep 2020 14:24:21 +0000 ar hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.4.2 179113631 الفيزياء الحديثة: تاريخها، وأهم مبادئها، وأهم التجارب المقدمة من براكسيلابس https://arblog.praxilabs.com/armodern-physics-history-theories/ https://arblog.praxilabs.com/armodern-physics-history-theories/#respond Tue, 04 Aug 2020 06:47:45 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=704 مقدمة

لقد كان ظهور الفيزياء الحديثة أحد أهم الأحداث فى تاريخ البشر، حيث أن نظريات الفيزياء الحديثة قد غيرت وأعادت تشكيل نظرتنا للكون من حولنا، محدثة بذلك ثورة علمية هائلة.

الفيزياء الحديثة هى أحد فروع الفيزياء والتى تهتم بدراسة المفاهيم الفيزيائية التى ظهرت بعد نيوتن، وتقوم فى الأساس على أهم نظريتين فيزيائيتين فى القرن العشرين هما: النسبية والفيزياء الكمية. كما تشمل جميع الافكار الجديدة التى ظهرت بعد قوانين نيوتن ومعادلات ماكسويل وقوانين الديناميكا الحرارية والتى تصنف تحت مسمى الفيزياء الكلاسيكية. 

الفيزياء الحديثة

وبذلك يمكننا أن نعتبر الفيزياء الحديثة هى أحدث المحطات الرئيسية في تاريخ الفيزياء، ذلك التاريخ الذي تمتد جذوره إلى الحضارة الإغريقية وحضارة الهند القديمة والحضارة الصينية ثم ما قدمته الحضارة الاسلامية، وانتهاءاً بالثورة العلمية التى قامت على افكار كوبرنيكوس وجاليليو وديكارت ونيوتن وآخرين.

فى هذه المقالة سوف نلقى نظرة على تاريخ الفيزياء وتطورها خلال العصور المختلفة، وكذلك سنناقش تطور النظريات الرئيسية فى الفيزياء الحديثة مثل النسبية العامة والخاصة وفيزياء الكم، كما سنلقي نظرة على تجارب المعمل الافتراضى التى تتناول قواعد الفيزياء الحديثة، والتي تقدمها شركة براكسيلابس لمعامل العلوم الإفتراضية.

الفيزياء الكلاسيكية وما قبلها

يمكننا تعريف الفيزياء على انها احد فروع العلوم التي تهتم بدراسة المادة والطاقة بشكل تفصيلي، وتنقسم فى وقتنا هذا إلى فرعين أساسيين هما: الفيزياء الكلاسيكية والفيزياء الحديثة.

لكن كيف بدأت دراسة هذا العلم؟ لننتقل معاً إلى أحد أعرق وأعظم الحضارات التي عرفها التاريخ البشري وهي الحضارة اليونانية القديمة.

الفيزياء فى عهد الإغريق

كان لشعب اليونان فى العصور القديمة محاولات لتفسير الظواهر الطبيعية المختلفة، ولكن دائماً ما كانت تتمحور تلك التفسيرات حول القوى الخارقة والتفسيرات الدينية أو الاسطورية وذلك فى الفترة التي سبقت بداية اليونان العتيقة وظهور الفيلسوف الشهير طاليس.

كان طاليس فيلسوف إغريقي وعالم رياضيات وفلكي شهير وهو أول من نادى بوجود سبب طبيعي خلف حدوث كل ظاهرة من الظواهر الطبيعية، ولذلك تم تلقيبه بـ “أبو العلم”. وقد أقترح طاليس أن الماء هو المادة التى خلق منها الكون بأسره، وخالفه في ذلك الفيلسوف أناكسيماندر والذى أقترح أن مادة تسمى الأبيرون هي العنصر الأساسي الذي تتكون منه المواد.

ثم جاء بعدهم مجموعة من الفلاسفة العظماء مثل هرقليطس وبارمنيدس وأمبادوقليس وزينون الإيلي وديموقريطس، وهؤلاء هم من وضعوا فلسفة ما قبل سقراط وهى فلسفة يونانية قديمة سبقت سقراط ولم تتأثر بأفكاره.

ويعد أهم إنجازات تلك الفترة هو ظهور المذهب الذري والذي قام باقتراحه ليوكيبوس وتلميذه ديموقريطس، وقد قاما باقتراح فكرة وجود عنصر أساسي خالد وغير مرأى ويمثل البنية الأساسية لهذا الكون، ألا وهو الذرة.

وفى خلال الحقبة الكلاسيكية من التاريخ اليوناني ظهر فيلسوف عظيم ترك بصمته فى تاريخ البشرية جمعاء، ألا وهو أرسطو.

وقد كان أرسطو أول من أكد على أن الملاحظة والرصد هي أولى خطوات فهم الظواهر الطبيعية والقوانين التي تحكمها. وقد كتب أرسطو أول مؤلفاته فى علوم الطبيعة فى القرن الرابع قبل الميلاد، والتي وضع فيها نظرية العناصر الأربعة الأساسية وحاول شرح قوانين الحركة والجاذبية.

العالم الإسلامي

فى خلال العصور الوسطى ما بين القرن السابع والخامس عشر بعد الميلاد كان العالم الإسلامي يشهد ثورة علمية عظيمة، حيث ساعدت حركة الترجمة الكبرى على توفير العلوم الإغريقية والهندية باللغة العربية مما سمح للعظماء من علماء العرب والمسلمين على ترك بصمتهم في تاريخ الحضارة الإنسانية.

وكان أحد أعظم علماء المسلمين فى هذه الفترة هو ابن الهيثم، والذي ساهمت أعماله فى تطور العلوم بشكل ملحوظ، ولذلك يعد أبو المنهج العلمي التجريبي الحديث. حيث كان يقوم باستخدام التجارب القابلة للتكرار فى وضع نظرياته العلمية.

أما بخصوص إسهاماته فى الفيزياء فهو مؤسس علم البصريات، حيث كان أول من أثبت أن الرؤية تحدث نتيجة انعكاس الضوء الساقط على الاجسام ووصوله إلى العين.

وعند ذكر علماء المسلمين فلا بد من التوقف عند أحد أعظم عقول العالم الإسلامي في هذا الوقت، ألا وهو النابغة ابن سينا. فقد ناقش ابن سيناء قوانين الحركة، وقد اقترح ان المقذوفات التى تتحرك فى الفراغ لن تتوقف ما لم تؤثر عليها قوة معاكسة، وهو ما يتوافق مع قانون نيوتن الأول والذى ينص على أن الجسم المتحرك بسرعة ثابتة في خط مستقيم يبقى على هذه الحالة ما لم تؤثر عليه قوة خارجية فتغير الحالة الحركية له.

وأخيراً وليس آخراً نجد العالم العظيم ابن ملكا البغدادي والذى ناقش تسارع الاجسام الساقطة نتيجة زيادة قوة الدفع، كما اقترح ان لكل قوة قوة مضادة لها ولكن لم يقترح ان تلك القوتين متساويتين فى المقدار وهو ما اكمله قانون نيوتن الثالث والذى نص على أن لكل فعل رد فعل، يساويه في الشدة، ويعاكسه في الاتجاه.

الثورة العلمية

كانت بداية الثورة العلمية مع ظهور كوبرنيكوس ومعارضته الشديدة لفكرة مركزية الأرض، حيث قدم نموذج لمركزية الشمس ودوران الكواكب حولها، وقد أيد كيبلر فى القرن التالى هذا النموذج وشرح النظام الشمسي بشكل أكثر دقة، ودعمه جاليليو بأرصاده الفلكية عن طريق التليسكوب.

وقد قاد جاليليو الجولة الثانية من تلك الثورة ضد الكنيسة. وكان جاليليو عالم فلك ورياضيات وفيلسوف ايطالى قدم العديد من الإسهامات العلمية فى مجال الفيزياء، وساعد فى تطوير المنهج العلمي التجريبي. وقد استطاع جاليليو رصد الأقمار الاربعة للمشترى، ووضع قانون الذي يحكم حركة المقذوفات فى مسار منحني.

ثم جاء من بعدهم نيوتن، والذى وضع قوانينه الثلاثة لحركة الأجسام، كما وضع قانون الجذب العام الذي ساعدنا على فهم حركة الكواكب بشكل أكثر دقة. وقد أدت محاولاته لفهم ودراسة مسارات الكواكب إلى تأسيس فرع جديد من فروع الرياضيات وهو علم التفاضل والتكامل، حيث كان تأسيس علم التفاضل والتكامل أحد أعظم إنجازات نيوتن.

كما قام نيوتن بوضع نظرية الألوان إعتماداً على تحلل الضوء الأبيض عند مروره داخل منشور زجاجي، كما قام بالعديد من التجارب لدراسة سرعة الموجات الصوتية. وبعد هذه الإسهامات لنيوتن وغيره من علماء عصره أصبح المجتمع العلمي مستعد لاستقبال عهد جديد فى الفيزياء وهو عصر الفيزياء الحديثة.

ميلاد الفيزياء الحديثة

على الرغم من الانجازات العديدة والمهمة للفيزياء الكلاسيكية في تلك الحقبة، لكنها عجزت عن تفسير بعض الظواهر التى شكلت مشاكل حقيقية فى هذا الوقت نتيجة الحدود الضيقة التي تعمل فيها قوانين الفيزياء الكلاسيكية. وتعد من أبرز تلك المشاكل مشكلة إشعاع الجسم الأسود والتأثير الكهروضوئي.

تجارب الإشعاع

فى خلال القرن التاسع عشر استطاع الفيزيائيين تحديد بعض الإشعاعات التى كانت مجهولة قبل ذلك، مثل اشعة اكس والتى اكتشفها الفيزيائي فيلهلم رونتغن، واستطاعت ماري كوري وزوجها بيار كوري ان يكتشفو العناصر المشعة، وفى نفس الفترة تمكن طومسون من اكتشاف الإلكترون.

وكنتيجة لهذه الاكتشافات بدأ العلماء فى مراجعة مفهومهم للذرة على أنها أصغر وحدة بناء للمادة وأنها مصمتة وغير قابلة للتجزئة، فأعادوا النظر في فهمهم لبنية المواد في الكون.

أينشتين والنسبية

وصلنا الآن إلى عام 1905م حيث تم نشر واحدة من أهم الورقات البحثية فى تاريخ الفيزياء ألا وهى الورقة البحثية التي نشرها أينشتين معلناً ميلاد النسبية الخاصة. ويُعد أينشتين أحد أهم وأشهر علماء الفيزياء في التاريخ إن لم يكن أشهرهم، وهو ألماني المولد وكان عمره حين نشر تلك الورقة البحثية 26 عام فقط! حيث ناقش فيها فكرته حول تأثُر الوقت والمكان بحركة الراصد والشئ المرصود.

كما ناقش فكرة ثبات سرعة الضوء فى الفراغ وانها ثابتة بالنسبة للراصدين فى كل مكان، كما قدم معادلته الشهيرة  E = mc2 والتى توضح العلاقة بين الكتلة والطاقة.

النسبية الخاصة

وضح أينشتين فى نظرية النسبية الخاصة فكرة ثبات سرعة الضوء فى كل الأوساط، وان قوانين الكهرومغناطيسية كذلك تسري على مختلف الأوساط. وشرحت النسبية الخاصة العلاقة بين عمليات الرصد ومفهوم الزمان والمكان، وكان كان تطور هذه النظرية نابعاً من التناقضات بين قوانين نيوتن وقوانين الكهرومغناطيسية وقد ساهمت فى تطوير كلا الفرعين.

كما حاولت النسبية الخاصة إجابة السؤال الغامض “ما هو الوقت؟” حيث كان أجابت فيزياء نيوتن هذا السؤال وعرفت الوقت على أنه “الزمن المطلق، والصحيح، والرياضي، من نفسه، ومن طبيعته يتدفق بشكل متساو دون النظر إلى أي شيء خارجي، أما المدة فهى القيمة النسبية، الظاهرة، والوقت المشترك، قياس المدة بوسائل الحركة، والتي تستخدم عادة بدلاً من الوقت الحقيقي؛ مثل ساعة، يوم، شهر، سنة.”

ولكن أينشتين كان يرى أن هذا التعريف غير مكتمل فأضاف وجهة نظره بنسبية الوقت والتى تختلف من مكان إلى مكان. فكل مراقب يستخدم مقياس خاص به لتحديد الزمن، وعند وجود مراقبين لنفس الحدث في ظروف مختلفة، فإن هذا المقياس سيختلف بالتأكيد، ليكون قياس الحركة نسبي لكل منهما. الأمر الذي دفع إلى التساؤل عن ما هي النسبية؟ وإلى أن يصبح كلا من الزمان والمكان مفهومان متشابكين، يعتمد كلا منهما على المراقب. الذي يعتمد في نتائجة على إطار الزمكان أو نظام الإحداثيات التابع له. لا يوجد أي إطار مرجعي مطلق، فكل مراقب يعطي نتائج خاصة به تعتمد صحتها على مدى جودة أساليب قياسه.

النسبية العامة

فى عام 1916 تعمق أينشتين بشكل اكبر فى فهم الحركة فى كوننا، وقد قدم للعالم مفهوم انحناء الزمكان لأول مرة فى نظريته النسبية العامة، والذي يصف تأثير الجاذبية عند كل نقطة في الفضاء. استبدل هذا المفهوم قانون الجاذبية العام لنيوتن. وطبقاً لأينشتاين فإن الجاذبية ما هى إلا صورة من صور هندسة الفضاء.

حيث تسبب كتلة الاجسام المختلفة انحناء فى نسيج الزمكان مكوناً مسار تتبعه الاجسام، وقد وضح هذا الجانب من النظرية ظاهرة انحناء الضوء حول الشمس، والثقوب السوداء خصائص الأشعة الكونية.

الفيزياء الكمية

وعلى جانب آخر كان هناك عالم مجهول تماماً بالنسبة للبشر قبل عصر الفيزياء الحديثة وهو عالم الأجسام دون الذرية.

حيث ظهرت مشكلة جديدة لم تستطع الفيزياء الكلاسيكية حلها وهى مشكلة توزيع الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الجسم الأسود، فقد أظهرت تجربة الجسم الأسود أنه عند الأطوال الموجية القصيرة، القريبة من طول الأشعة فوق البنفسجية، تكون الطاقة قريبة من الصفر، على الرغم من قول الفيزياء الكلاسيكية أن الطاقة يجب أن تكون مالانهاية وليست صفرا. وقد تم حل هذه المشكلة من قبل النظرية الجديدة لميكانيكا الكم

وهكذا تم إعلان ثورة علمية جديدة فى عصر الفيزياء الحديثة وهى ثورة فيزياء الكم. فقد نشر ماكس بلانك في عام 1900 كتابه المبادئ الأساسية لنظرية الكم، وتفسير الإشعاع الحراري للجسم الأسود. واستخدم اينشتاين نظرية الكم في شرح التأثير الكهروضوئي، كما استخدمها نيلز بور في تفسير سبب استقرار ذرة رذرفورد والترددات المنبعثة من غاز الهيدروجين

وبهذا أصبحت ميكانيكا الكم أداة لا غنى عنها في تفسير الظواهر المختلفة على المستوى الذري.

بعض التجارب العملية التى يوفرها معمل الفيزياء الحديثة الافتراضي من بلاكسيلابس

تجربة اشعاع الجسم الاسود

تهدف التجربة إلى دراسة الاشعاع المنبثق من الجسم الاسود واثبات قانون فيين للإشعاع الحراري وقانون التربيع العكسي باستخدام Heated Filament Method.

حيث تختلف شدة الاشعاع الصادر من الجسم الاسود مع اختلاف الطول الموجي والذى يعتمد على درجة حرارة الجسم الاسود. كما أن هناك علاقة عكسية بين الشعاع الصادر عن الجسم الاسود ومربع المسافة من الجسم الاسود.

تجربة انحراف شعاع الليزر

تهدف التجربة الى دراسة خصائص شعاع الليزر باستخدام laser photodiode method. حيث أن مصادر اشعة الليزر الاقل فى الشدة يكون ليها gaussian distribution فى اتجاه معاكس طبقاً للقانون I(r)=Ioe – r2/z2، حيث أن z هي قيمة قطر شعاع الليزر التي تقل عندها شدة الشعاع إلى Io/e 2.

ونتيجة لخاصية التماسك التى يتميز بها شعاع الليزر فمن المفترض ان لا يخضع لقانون التربيع العكسي الذي يسري على الضوء العادي.

تجربة مقياس ميكلسون للتداخل

تهدف التجربة إلى تحديد معامل الانكسار لسطح رقيق ونصف شفاف شفاف باستخدام طريقة مقياس ميكلسون للتداخل. 

حيث يتم إسقاط شعاع ضوئي احادى اللون من مصدر ليزر على السطح النصف شفاف والذى ينقسم إلى شعاعين، وينعكس الشعاعان مرة اخرة عائدين من مرآتين حيث يمكن ملاحظة التداخل بينهما، وعند تحريك احدى المرآتين او كلتاهما فسوف يتم ملاحظة حدوث تغير فى الطور. 

وعن طريق قياس شدة الضوء للموجة الناتجة يمكن تعيين أقل تغير في المسافة التي تقطعها الموجتين ومن ثم تحديد الطول الموجي لشعاع الليزر ومعامل الانكسار الخاص بالسطح نصف الشفاف.

تجربة ال I-V Characteristics للخلايا الشمسية

solar cells system on the green world 3d rendering

تهدف التجربة إلى دراسة الـ  I-V characteristics للخلايا الشمسية فى الظلام وتحت الإضاءة باستخدام دائرة كهربية بسيطة ومصباح.

يتم تصنيع الخلايا الشمسة من اشباه الموصلات والتى تكون حساسة لعوامل التركيب والبيئة المحيطة مثل شدة الإضاءة.

فى التجربة تكون الخلية الشمسية داخل دائرة كهربائية تحوي مقاومة متغيرة وبطارية لتوليد تيار مستمر وأميتر وفولتميتر، ومع تغيير قيمة المقاومة المتغيرة بشكل مستمر يمكن دراسة الـ I-V characteristics تحت ظروف اضاءة مختلفة.

جرب معمل الفيزياء الحديثة الافتراضي من براكسيلابس مجاناً

يمكنك الآن إجراء تجارب الفيزياء الحديثة مجاناً عن طريق موقعنا على الانترنت، سجل الآن على موقع براكسيلابس.

تقدم براكسيلابس معامل العلوم الإفتراضية التى تمكنك من إجراء العديد من التجارب العلمية فى الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا عبر الانترنت فى اى وقت ومكان.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/armodern-physics-history-theories/feed/ 0 704
المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي من براكسيلابس https://arblog.praxilabs.com/ardna-extraction-virtual-lab/ https://arblog.praxilabs.com/ardna-extraction-virtual-lab/#respond Sat, 04 Jul 2020 11:41:44 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=674 يُعد المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي وسيلة غير مكلفة لمحاكاة المعامل المجهزة بأحدث المعدات التى يتم إستخدامها فى تجارب استخلاص الحمض النووي في الواقع.

ويساعد المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي على توفير بيئة تعلم مثيرة وممتعة للتلاميذ فى الجامعات، وذلك عن طريق استخدام المعامل الافتراضية لتدريس العلوم والتى تعد أحد أهم أشكال تطبيقات تقنية الواقع الإفتراضي لتحسين سُبل التدريس.

ولكن لماذا تحتاج الجامعات إلى تطوير وتحسين سُبل تدريس العلوم؟

نُدرك جميعاً ما يواجهه عالمنا من مخاطر فى الوقت الحالي، فلا يخلو مؤتمر علمي فى أى فرع من فروع العلوم عن مناقشة الكوارث التي يواجهها العلماء بشكل يومي مثل: الاحتباس الحراري، والمجاعات، ونقص المياه، وبالتأكيد تفشي الأمراض الجديدة التى لم نكن نسمع عنها من قبل كفيروس كورونا الجديد على سبيل المثال.

 وتمثل تلك الكوارث عقبات حقيقية للجنس البشري، ويقع على عاتق العلماء إيجاد الحلول المناسبة لمواجهة تلك العقبات. وحيث أن طلاب الحاضر هم علماء المستقبل فلابد من توفير بيئة تعلم محفزة ومُجهزة بكل الوسائل والسُبل التكنولوجية لإعداد هؤلاء التلاميذ ليكونوا خط الدفاع الأول ضد تلك المخاطر. 

عالمة
عالمة بيولوجيا

فعلى سبيل المثال، يحتاج العالم الآن إلى علماء البيولوجيا الجزيئية لدراسة الأمراض الجديدة التي نواجهها ومحاولة إيجاد علاج لتلك الأمراض.

ولا يكون ذلك إلا عن طريق دراسة الفيروسات والبكتيريا المسببة لتلك الأمراض وفهم طبيعتها وتاريخها الجيني. ولذلك فلابد أن يكون الخريجين من طلاب العلوم فى مجال البيولوجيا الجزيئية متمرسين وعلى قدر كبير من الخبرة بمجال دراستهم، ويكون ولديهم القدرة على التعامل مع جميع التجارب العلمية التي لا غنى عنها لفهم تلك الفيروسات والبكتيريا.

وتُعد تجربة استخلاص الحمض النووي هي أحد أهم تلك التجارب التى يبنى عليها الكثير من التطبيقات المهمة فى مجال معالجة الأمراض.

المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي
عالم بيولوجيا جزيئية، وصورة فيروس كورونا

ولذلك يجب على الجامعات حول العالم السعي لتحسين سُبل ووسائل تدريس العلوم للطلاب، وذلك من خلال توفير بيئة تفاعلية ومثيرة بجانب التدريب الجيد داخل المختبرات العلمية المجهزة بأحدث الأجهزة والتقنيات الحديثة.

وحيث أن توفير كل هذه العوامل فى المختبرات الحقيقية قد يكون صعب بسبب التكلفة العالية والتقيد بأعداد التلاميذ وبالوقت والمكان المتاحين بالإضافة لمخاطر المختبرات الحقيقية، فإن المعامل الإفتراضية قد تكون الحل الأمثل للجامعات لتوفير هذه العوامل والتغلب على تلك المعوقات فى آنٍ واحد.

ولالقاء الضوء على هذا الحل يمكننا أخذ المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي المقدم من براكسيلابس كمثال.

من خلال التجربة الواقعية التي يوفرها المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي والذى تقدمه شركة براكسيلابس للمعامل الإفتراضية، سوف يكون طلاب البيولوجيا الجزيئية والطب على أتم الاستعداد لأداء دورهم فى المجتمع وخدمة البشرية على أكمل وجه.

سوف يكتسب الطلاب مهارة إجراء التجارب المعملية باستخدام أحدث الأجهزة والتقنيات، ويؤدى ذلك إلى تحسين الأداء وزيادة الإستيعاب لكيفية إجراء التجارب الخاصة باستخلاص الحمض النووي.

كما أنها تساعدهم على الإنخراط فى الأسس العلمية للتجربة بشكل أكثر حماسية وتفاعلاً فى بيئة شبيهة بالألعاب التفاعلية، وهو ما لا يمكن توفيره فى المختبر الحقيقي.

فمن خلال المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي سوف يتمكن الطلاب من استخلاص الحمض النووي باستخدام تقنية الفينول-كلوروفورم، وذلك باستخدام معمل افتراضي يحوى احدث الأجهزة المستخدمة فى هذه التقنية، وسوف يُتاح للطلاب فرصة التعلم من أخطائهم فى بيئة آمنة وغير مكلفة.

كما سيتمكن الطلاب والأساتذة من الوصول إلى ملفات تحتوي على مجموعة من الأسئلة التي تتناول الخلفية النظرية للتجربة، وذلك حتى يتثنى لأعضاء هيئة التدريس تقييم الطلاب، وإعطاء الطلاب الفرصة لإختبار مدى استيعابهم للتجربة.

بالاضافة لكل هذه المزايا، فإن الطلاب سوف يكتسبون خبرة حقيقية تضم المفاهيم والخطوات الكاملة لتنفيد تجربة استخلاص الحمض النووي، وتضاهي تلك الخبرة فى جودتها الخبرة المكتسبة في المختبرات الواقعية. وذلك كله باستخدام المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي.

معمل بيولوجيا
عالمة بيولوجيا

وبذلك أصبح إجراء التجارب ممتع وبعيد عن الأخطار وغير مكلف بفضل المعامل الإفتراضية، والتي توفر للطلاب الفرصة لتنمية مهاراتهم والتمكن من الجانب العملي لمقرراتهم كما لو أنهم نفذوها داخل مختبر حقيقي.

في هذا المقال سوف نلقي نظرة سريعة على مثال لأحد معامل البايولوجيا الإفتراضية المقدمة من براكسيلابس، وهو المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي.

ولكن قبل ذلك علينا الإجابة على بعض الأسئلة الهامة مثل: ما هو الحمض النووي؟ وكيف قام العلماء باكتشافه ؟ وماهو التركيب الخاص به؟ وماذا استفادت البشرية من استخلاص الحمض النووي؟

مقدمة عن الحمض النووي

ما هو الحمض النووي؟

حمض الديوكسي ريبونيوكليك أو الحمض النووي الصبغي (بالإنجليزية: Deoxyribonucleic acid)‏ أو (DNA) أو المادة الوراثية هو جزيء ضخم يتواجد داخل خلايا البشر وكل الكائنات الحية تقريباً، بالاضافة الى العديد من الفيروسات والبكتيريا، وهو يحتوي على المعلومات الوراثية الضرورية لعمل وتكاثر وتطور الكائنات.

الحمض النووي
الحمض النووي

وتنتقل كل تلك المعلومات الموجودة فى كل الخلايا من جيل إلى جيل آخر، حيث تتوارثها الأجيال على مر العصور. وتحتوي جميع الخلايا في أجسامنا تقريباً على نفس الحمض النووي.

اكتشاف الحمض النووي

فى عام 1953 قام عالم البيولوجيا الأمريكي “جيمس واتسون” وعالم البيوفيزياء البريطاني “فرنسيس كريك” باكتشاف الحمض النووي، وذلك عندما توصلا إلى الشكل الحلزوني الثلاثي الأبعاد للحمض النووي.

ولكن من المهم هنا أن نوضح بعض المجهودات السابقة لاكتشاف “واتسون” و”كريك”، والتي كانت تمثل الأساس لهذا الاكتشاف. فقد كان أول من تعرف على الحمض النووي هو الكيميائي السويسري “فريدريك ميسشر”، حيث استطاع فصله لأول مرة عام 1869م وذلك خلال عمله فى معمل البيوكيمياء الخاص بالعالم “فيليكس هوب سيلير”.

فريدريك ميسشر
فريدريك ميسشر

فى ذلك الوقت كان “ميسشر” يعمل ضمن فريق مشروع يهدف إلى تحديد التركيب الكيميائى للخلايا. فى بداية عمله اعتمد “ميسشر” على استخدام الخلايا الليمفاوية المستخرجة من العقد الليمفاوية، ولكنها لم توفر له الكميات المطلوبة لاجراء التحليل، ولذلك قرر الاعتماد على خلايا الدم البيضاء المستخرجة من الصديد الموجود على الجراح المضمدة حديثاً، وكان يجمعها من العيادات الجراحية القريبة.

وأثناء عمله على خلايا الدم البيضاء لاحظ ترسب مادة جديدة مجهولة والتى سماها “النوكلين” حيث أنها كانت موجودة داخل أنوية الخلايا.

وبعد تحليلات أكثر دقة اكتشف “ميسشر” أن التركيب الكيميائي الخاص بـ “النوكلين” مختلف تماماً عن البروتينات والجزيئات الأخرى المعروفة. ولذلك توقع “ميسشر” أن هذه المادة تلعب دور هام ومختلف داخل الخلايا، وبعد ذلك استطاع أن يعزلها بشكل منفصل من الحيوانات المنوية لسمك السالمون.

وفى خلال العقود القليلة التالية لاكتشاف “ميسشر”، قام العالمان “فيبوس ليفين” و “إروين تشارغاف” بتقديم المزيد من الأبحاث التي وفرت معلومات أكثر تفصيلاً عن التركيب الكيميائى لجزئ الحمض النووي وكيف تتلاحم تلك الجزيئات معاً.

وبهذا نستنتج أن إنجازات “واستون” و “كريك” لم تكن لتحدث لولا هذه المجهودات العظيمة المبذولة من الرواد، والتى سبقت أبحاثهم بعشرات السنين.

ففي عام 1950 بدأ “واستون” و “كريك” منافسة شرسة مع فرق علمية أخرى يتسابقون جميعهم لاكتشاف شكل وتركيب جزئ الحمض النووي. وقد إنضم إليهما “موريس ويلكنز”، والذى كان جزءًا من مشروع مانهاتن الذي قدم أول قنبلة نووية في التاريخ.

وقد تسببت مشاركة “ويلكنز” في مشروع مانهاتن في شعوره بالذنب حيث أنه كان أحد صناع الموت، و للتكفير عن ذنبه قرر “ويلكنز” أن يكون أحد صناع الحياة وذلك عن طريق مشروع اكتشاف شكل وتركيب الحمض النووي.

واتسون وكريك وويلكنز
واتسون وكريك وويلكنز

وقد قام “ويلكنز” بتقديم فكرة تصوير الحمض النووي باستخدام “الأشعة السينية” إلى “فرنسيس كريك” و “جيمس واستون” وذلك بعد أن بدأوا أبحاثهما عام 1953. وبذلك استطاعوا جميعاً اكتشاف شكل الحمض النووي وهما ما يسمى بالـ helical duplex.

يمكنك قراءة مقالتنا السابقة تحت عنوان 5 من اعظم علماء من التاريخ.

وقد كانت تقنيات استخلاص الحمض النووي أكثر تعقيداً وصعوبة وتستهلك الكثير من الوقت والجهد منذ الخمسينيات وحتى فترة قريبة. ولكن الآن قد تنوعت التقنيات والطرق المختلفة لاستخلاص الحمض النووي وأصبحت أكثر فاعلية، وبذلك أصبح استخلاص الحمض النووي أكثر سهولة من ذي قبل.

ماهو تركيب الحمض النووي؟

يتكون الحمض النووي من سلسلتين تتكونان من 4 انواع من وحدات النوكليوتيد الفرعية. وترتبط السلستين مع بعضهما البعض عن طريق الربطات الهيدروجينية بين النوكليوتيدات، بحيث تلتف كلتا السلسلتين حول بعضهما البعض مشكلين ما يسمى بالـ double helix.

شكل الحمض النووي
شكل الحمض النووي

وتسمى كل واحدة من تلك السلاسل بالـ DNA strand. ويتم حفظ المعلومات فى أكواد تتكون من أربعة قواعد كيميائية هي: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and thymine (T).

ويتشارك البشر في 99% من تلك القواعد الكيميائية، وتقدر عدد تلك القواعد فى جسم الإنسان بنحو 3 مليار قاعدة كيميائية. وترتيب تلك القواعد الكيميائية هو ما يحدد المعلومات المتاحة لبناء وتتطور وحفظ الكائن الحي، بالظبط كما يتم تحديد الكلمات والجمل من خلال ترتيب الحروف الأبجدية.

تركيب الحمض النووي
تركيب الحمض النووي

ويمتلك الحمض النووي صفة مهمة للغاية، حيث يستطيع استنساخ نفسه وصنع نسخ متعددة، وهى صفة مهمة عند انقسام الخلايا لأن كل خلية جديدة تحتاج إلى أن تحتفظ بنفس النسخة من الحمض النووي التي كانت موجودة فى الخلية القديمة.

استخلاص الحمض النووي

أهمية استخلاص الحمض النووي

إن استخلاص الحمض النووي هو أداة هامة جداً فى البيوتكنولوجيا، حيث أنها تعد الخطوة الأولى فى العديد من التطبيقات التى تتنوع من البحث العلمي إلى التشخيص الروتيني وتصنيع الادوية.

وتتمثل أهمية استخلاص الحمض النووي فى أنها المرحلة الأولى والأساسية لدراسة خصائص الحمض النووي مثل الحجم والشكل والوظيفة، كما أن تقصي الحمض النووي ودراسته مرتبطة إرتباط وثيق بدراسة الأمراض الفيروسية وفهم طبيعتها.

مختبر علمي
ميكروسكوب

وقد مكنتنا دراسة الحمض النووي من إنتاج العديد من اللقاحات والهرمونات والانزيمات المختلفة، كما أنها مهمة جداً للمساعدة في تحقيقات الجرائم من خلال الطب الشرعي.

ولكي نتمكن من دراسة الحمض النووي يجب أولاً استخلاصه من الخلية، وبالتالي فإن تقنيات استخلاص الحمض النووي يتم استخدامها على نطاق واسع فى المختبرات العلمية.

تقنية الفينول-كلوروفورم لاستخلاص الحمض النووي

تعتمد تجربة استخلاص الحمض النووي الموجودة فى معمل البيولوجيا الافتراضي المقدم من براكسيلابس على تقنية الفينول-كلوروفورم، حيث انها من اهم تقنيات استخلاص الحمض النووي المعروفة ولها انتشار واسع بين المتخصصين.

وتعتمد التقنية على استخدام ثلاثة مواد كيميائية وهى: الفينول، والكلوروفورم، وبنتان-2-ول او ما يعرف بالإنجليزية باسم isoamyl alcohol وهو كحول دهني يتكون من 5 ذرات كربون.

استخلاص الحمض النووي
عينة دم

وتعتبر تقنية الفينول-كلوروفورم احد تقنيات “استخلاص سائل-سائل” المستخدمة لاستخلاص الحمض النووي، حيث انه من الممكن إتمام عملية الفصل اعتماداً على ذوبانية الحمض النووي فى محلول.

وبذلك تعد خاصية الذوبانية خاصية مهمة جداً فى فصل أي جزئ بيولوجي، حيث يمتلك كل جزئ بيولوجي درجة خاصة من الذوبانية في الماء أو المحاليل المختلفة.

ماهى أسس تقنية الفينول-كلوروفورم لاستخلاص الحمض النووي؟

كما ذكرنا من قبل فإن تقنية الفينول- كلوروفورم تعتمد على فكرة “استخلاص سائل-سائل” للجزيئات البيولوجية. حيث تعتبر الذوبانية الخاصة بتلك الجزيئات هي أساس عمل التقنية بالكامل، ولذلك تستخدم لفصل جزء البروتين من الخلية.

تطبيقات استخلاص الحمض النووي فى المجالات المختلفة

تعتبر استخدامات الحمض النووي فى مجال معالجة الامراض وصناعة الادوية وعلم الوراثة هي اهم تطبيق على الاطلاق. كما أنه مهم فى تطبيقات الطب الشرعي، والتسلسل الجينومي، واكتشاف البكتيريا والفيروسات.

الهندسة الوراثية للنباتات

استخلاص الحمض النووي هو مرحلة اساسية لعملية التعديل الجيني للنباتات. حيث أن هناك العديد من شركات الإنتاج الزراعي تستخدم الحمض النووي المستخلص من نباتات لاضافة بعض الصفات الوراثية المرغوب فيها لجينوم النباتات المستهدفة.

هندسة وراثية
هندسة وراثية

التعديل الجيني للحيوانات

مجال الهندسة الوراثية للحيوانات يشمل فروع عديدة تبدأ من التعديلات بعض الجينات الوراثية فى الحيوان إلى نقل جينات معينة بين الحيوانات وبعضها البعض، وبعتبر استخلاص الحمض النووي هو الخطوة الأولى أيضاً لاتمام تلك العمليات.

الأدوية

استخلاص الحمض النووية هو خطوة اساسية لصناعة العديد من الأدوية واللقاحات الطبية مثل لقاح “التهاب الكبد b“، وكذلك هرمون النمو البشري (hGh) المصنع باستخدام تركيبة جينية، وهناك العديد من الهرمونات المصنعة باستخدام أحماض نووية مستخلصة ويُعد أشهر تلك الهرمونات هو هرمون الأنسولين.

التحقق من الهوية

الطب الشرعي
علماء الطب الشرعي

تُعتبر البصمة الوراثية أحد أهم تطبيقات استخلاص الحمض النووي، حيث يمكن للأطباء الشرعيين مطابقة الحمض النووي من عينة متاحة مع الأحماض النووية للأشخاص، وهو ما يكون مفيد للغاية فى التوصل إلى الجناة فى بعض الجرائم باستخدام بقايا الدماء على سبيل المثال.

جرب المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي مجاناً من براكسيلابس

توفر براكسيلابس المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي للطلاب وأعضاء هيئة التدريس والباحثين، حيث تحتاج فقط إلى تسجيل حسابك الشخصي ومن ثم يمكنك الاستمتاع بإجراء التجربة من خلال الإنترنت.

ويمكنك الدخول إلى المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي من خلال الإنترنت فى أى مكان وأى وقت.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/ardna-extraction-virtual-lab/feed/ 0 674
لطخة ويسترن: المفهوم، مراحل التنفيذ، وأهم التطبيقات https://arblog.praxilabs.com/arwestern-blot-concept/ https://arblog.praxilabs.com/arwestern-blot-concept/#respond Mon, 01 Jun 2020 17:19:05 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=637 لطخة ويسترن هى تقنية لا يمكن الإستغناء عنها بأي حالٍ من الأحوال داخل مختبرات الطب الحيوي، وكذلك العديد من المختبرات والمعامل فى مختلف تخصصات البيولوجيا. وغالباً ما يتم إستخدام هذه التقنية بشكل أساسى فى الأغراض البحثية، فعلى سبيل المثال تستخدم بشكل أساسى داخل مختبرات التجارب الطبية السريرية.

والغرض الأساسي من إجراء تجربة لطخة  ويسترن هو الكشف عن بروتين محدد داخل العينة التى تحتوى على بروتينات مختلفة، كما أنها تزودنا بالكثير من المعلومات التفصيلية حول حجم هذا البروتين ووفرته النسبية داخل العينة المراد فحصها. كما يتم تسمية لطخة ويسترن ببعض المسميات الأخرى كـ “اللطخة المناعية” وتسمى بالإنجليزية Western blot أو Western blotting.

 

رسم توضيحي - بيولوجيا

ويمكن تعريف لطخة ويسترن على أنها تقنية تحليلية يتم الإعتماد عليها بشكل أساسى فى مجالات البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة المناعي، حيث يتم استخدام “الأجسام المضادة” لتحديد “مولد الضد” الخاص بها. 

ويرجع تأسيس فكرة اللطخات الخاصة بالبروتينات إلى العالم “هاري توبين”. حيث أنه في عام 1978 قد قام “هاري توبين” بالإلتحاق بـ “معهد فريدريك ميسشر” في مدينة “بازل” كباحث بعد حصوله على درجة الدكتوراة، وذلك ضمن فريق علمي يرأسه “جوليان جوردون”.

وأثناء عمل “هاري” و “جوليان” على مشروعهما البحثي قاما بالتواصل مع “ثيو ستايهلين” وهو أحد أهم الرواد فى مجال دراسة البروتينات. 

وفى عام 1979 قام ثلاثتهم بنشر ورقة بحثية تحت عنوان “Electrophoretic Transfer of Proteins From Polyacrylamide Gels to Nitrocellulose Sheets: Procedure and Some Applications.” وكانت هذه الورقة هي الحجر الأساسي الذى أعتمدت عليه تقنيات لطخات البروتينات بمختلف أنواعها التى سوف نتطرق إليها فى نبذات مختصرة.

جرب نسختك المجانية من معمل البايولوجيا الافتراضي من براكسيلابس لتنفيذ التجارب المعملية أونلاين.

وقبل أن نستكمل نقاشنا حول الأساسيات التى تقوم عليها لطخة ويسترن وتطبيقاتها، سوف نحتاج أولاً إلى توضيح بعض المصطلحات الخاصة بـ لطخات مشابهة لمصطلح لطخة ويسترن، مثل اللطخة الجنوبية واللطخة الشمالية واللطخة الشرقية.

هناك بعض الأنواع الأخرى من اللطخات مثل الطخة الجنوبية وهي تقنية لاكتشاف الحمض النووي منقوص الأكسجين DNA. وهناك اللطخة الشمالية وهي طريقة اكتشاف الحمض النووي الريبوزي RNA. أما اللطخة الشرقية فهى تعتبر إمتداد لتطبيقات الكيمياء الحيوية الخاصة بلطخة ويسترن فهى تستخدم للكشف عن السكريات.

من خلال هذه المقال سوف نلقى الضوء على أساسيات وطريقة عمل لطخة ويسترن وأهم تطبيقاتها.

أساسيات تجربة لطخة ويسترن

لطخة ويسترن هي تقنية حيوية مستخدمة على نطاق واسع لدراسة بروتين معين فى عينة تحتوى على انواع أخرى من البروتينات. حيث يتم استخراج البروتينات من العينة، وبعد ذلك يتم تصنيفها طبقاً إلى الوزن الجزيئي لكلٍ منها، وذلك باستخدام الفصل الكهربائى الهلامي.

بعد ذلك تنتقل البروتينات كهربائياً لتستقر على سطح أكثر متانة وهو غشاء ثنائي فلوريد متعدد الفينيليدين، وهذه العملية تسمى بعملية التلطيخ.

فى النهاية يتم استخدام جسيمات مضادة معينة فى تحديد البروتين المستهدف، وبعد ذلك يمكن أن يتم تصوير البروتين المفصول لدراسته بشكل أكثر دقة، كما يتم تحديد وزنه الجزيئي وكثافة تواجده فى العينة.

هذا الفيديو مقدم من براكسيلابس لتطوير معامل العلوم الإفتراضية. يمكنك أيضًا قراءة هذا المقال الذي يحتوى على كل ماتريد ان تعرفه عن المعامل الافتراضية.

خطوات تنفيذ لطخة ويسترن

المقدمة

كما ذكرنا سابقاً فإن أول من اقترح تقنية لطخة ويسترن كان “هاري توبين” وذلك عام 1979، حيث تقوم الفكرة الرئيسية للتقنية على اكتشاف وفصل وتحليل بروتين معين داخل العينة المراد تحليلها.

حيث انه من الإمكان تصوير البروتينات المستهدفة ودراستها دراسة تفصيلية بعد فصلها عن المادة الهلامية، وذلك باستخدام الفصل الكهربائي الهلامي وانتقالهم إلى الغشاء. 

فبعد تجهيز العينة يتم وضعها على المادة الهلامية ثم تبدأ عملية الفصل الكهربائي الهلامي وهو ما يسمح للبروتينات التي تحمل شحنة سالبة بالانتقال إلى القطب الموجب للبطارية.

بعد ذلك تنتقل البروتينات من المادة الهلامية إلى الغشاء حتى يمكن تحليلها بشكل اكثر دقة وهذه المرحلة هي المسماة بالتلطيخ، وحتى يتم منع أى تفاعل بين الغشاء والبروتينات غير المستهدفة يجب أن يتم سده. ويتم بعد ذلك تحديد وتصوير البروتينات المراد تحليلها. 

ويمكن تقدير حجم البروتين إعتماداً على بعض السوائل التى يتم إضافتها كعلامة فى السائل الهلامي، والحجم ليس العامل الوحيد لفصل البروتينات حيث يمكن الفصل إعتماداً على الشحنة الجزيئية أو درجة التمسخ.

ونتائج لطخة ويسترن تعتمد على ثلاثة عوامل مهمة هي:

أ- قابلية الاجسام المضادة للالتصاق ببروتين معين.

ب- قوة التفاعل.

ج- تركيز البروتين نفسه.

هذا بالاضافة الى أخرى مثل نوعية الالتصاق بالبروتين المستهدف، وانخفاض التفاعلية المتصالبة، فهذين العاملين يؤثران أيضاً في جودة النتائج.

ويجب ملاحظة أنه ليس من السهل دائماً تفسير نتائج لطخة ويسترن، حيث ان الحجم من الممكن أن يختلف عن الحجم النظري للبروتين نتيجة لتعديل ما بعد الترجمة -كالارتباط بالجليكوزيل- أو نتيجة التفاعل مع البروتينات الأخرى.

والجدير بالذكر أن لطخة ويسترن هي طريقة شائعة، ويتم التأكد من فاعلية معظم المضادات الحيوية التجارية من خلالها.

تجهيز العينة

تجهيز عينة لطخة ويتسرن

الخطوة الأولى فى التجربة هي تجهيز العينة ووضعها فى المادة الهلامية، وقد تكون العينة عبارة عن نسيج حيوي او خلية او سائل المراد استخراج بروتين معين منه ودراسته.

يتم كسر الأنسجى باستخدام خلاط او مجنس او عن طريق الصوتنة، ثم يتم إضافة محلول منظم ومثبطات لتشجيع التكسير وإذابة البروتينات ومنع تآكل العينة بسبب انزيماتها الخاصة.

كما يمكن استخدام التقنيات الميكانيكية والكيمياء الحيوية (البايوكيميائية) كالعديد من أنواع التصفية والطرد المركزي لفصل أجزاء أو عضيات معينة من الخلايا.

ويجب الأخذ فى الاعتبار أن تحديد التركيز الكلي للبروتينات التى تم استخراجها هو أمر ضرورى حتى تتمكن من مقارنة العينات ببعضها البعض. 

الفصل الكهربائي الهلامي

الفصل الكهربائى الهلامي هو عملية فصل البروتينات حسب خواص معينة على الهلام باستدراج البروتينات نحو أقطاب كهربائية تساعد على فصل البروتينات المعينة ضمن الهلام تحضيراً لاستخدامات أخرى.

فبعد أن تكون العينة جاهزة للتحميل على الهلام لفصل البروتينات حسب الحجم يتم توليد مجال كهربي أعلى الهلام حتى يتم فصل العينات المشحونة.

وهذه الطريقة تسمى الرحلان الكهربائي باستخدام عديد الأكريلاميد (PAGE) وهي تقنية تستخدم على نطاق واسع في الكيمياء الحيوية والكيمياء الشرعية والطب الوراثي والبيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية لفصل الجزيئات البيولوجية، عادةً تكون البروتينات أو الأحماض النووية، وفقًا للرحلان الكهربائي.

وتوفر عملية الرحلان الكهربائي باستخدام عديد الأكريلاميد معلومات قيمة حول كتلة وشحنة وفرصة تواجد البروتين.

وتستخدم الهلامات متعددة الأكريلامايد polyacrylamide ومحاليل تحتوي على كبريتات دوديكل الصوديوم Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) لتنفيذ عملية الفصل الكهربي.

ويكون الدور الأساسى لكبريتات دوديكل الصوديوم هو الحفاظ على سلسلة البروتينات في حالة مفككة حتى تتم عملية المعالجة ومن ثم فصل البروتينات حسب وزنهم الجزيئي. 

كما تستخدم كبريتات دوديكل الصوديوم السالبة الشحنة لتغطية البروتينات فى العينة ومن قم يتم نقلها إلى القطب الكهربائي الموجب الشحنة خلال شبكة الأكريلامايد في الهلام. 

وتتناسب سرعة انتقال البروتينات مع أحجامها، حيث تنتقل البروتينات الصغيرة أسرع خلال هذه الشبكة وبذلك يتم فصل البروتينات حسب الحجم. كما يتناسب تركيز الأكريلامايد مع دقة البروتينات فكلما زاد تركيز الأكريلامايد كلما زادت دقة البروتينات ذات الأوزان الجزيئية العالية. 

ويتم تحميل العينات في آبار داخل الهلام. وعندما يتم تطبيق فرق الجهد على الهلام، تبدأ البروتينات فى الانتقال خلاله ضمنه بسرعات مختلفة. 

نقل البروتينات إلى الغشاء

نقل البروتينات إلى الغشاء

بعد إتمام مرحلة الفصل الكهربائى للهلام سوف ننتقل إلى المرحلة التالية وهى نقل البروتين إلى غشاء أكثر متانة. فى هذه الخطوة سوف نحتاج إلى إسفنج وورق ترشيح ومادة هلامية وغشاء بتم وضعه بين المادة الهلامية و القطب الموجب للبطارية.

تساعد هذه المرحلة على تسهيل عملية الوصول للبروتينات والاكتشاف بالأجسام المضادة، حيث يتم نقلهم من الهلام إلى غشاء مصنوع من النيتروسيليوز أو الـPVDF. 

وبعد ان يتم وضع هذا الغشاء فوق الهلام ووضع مجموعة من طبقات أوراق الترشيح فوقهم يتم وضع الطبقات كلها في محلول يقوم بالتنقل إلى الأعلى عبر الأوراق بالخاصية الشعرية Capillary action، جالباً البروتينات معه إلى الغشاء.

كما يوجد بعض الوسائل الاخرى لتنفيذ عملية نقل البروتينات و تدعى اللطخة الكهربائية، حيث يتم استخدام تيار كهربائي لسحب البروتينات من الهلام إلى الغشاء.

الآن وبعد ان تم نقل البروتينات من داخل الهلام إلى سطح الغشاء من النيتروسيليلوز أو PVDF مع ثبات الرتيب التى كانت موجودة طبقاً له داخل الهلام، أصبحت البروتينات الآن معروضة بشكل واضح على سطح رقيق قابلة للاكتشاف والتحليل. 

ويجب التنويه هنا إلى أن نوعي الغشاء سواءاً كان نيتروسيليلوز أو PVDF يتملكان خاصية خاصية الالتصاق بأى بروتين بشكل متساوي (مما يعني انهما يلتصقان بالبروتينات المستهدفة وغير المستهدفة على حد سواء). 

ويكون التصاق البروتينات مبني على hydrophobic interactions، بالإضافة إلى التفاعلات المشحونة بين الغشاء والبروتين. الجدير بالذكر أن أغشية النيتروسيليلوز تكون أقل كلفة من الـ PVDF، ولكنها هشة أكثر.

مرحلة السد

مرحلة السد

بما أنه تم اختيار الغشاء لقابليته للالتصاق بالبروتينات، وحيث أن كلاً من الأجسام المضادة والبروتينات المستهدفة هي عبارة عن بروتينات، لذلك من الضرورى أخذ بعض الاحتياطات لتجنب التفاعل بين الغشاء والجسم المضاد المستخدم لاكتشاف البروتين المستهدف. 

يتم منع الالتصاق بالبروتينات غير المستهدفة عن طريق وضع الغشاء في محلول مخفف من بروتين، وعادة ما يكون هذا البروتين هو ألبومين مصل البقر Bovine Serum Albumin المعروف بالـ BSA أو حليب من غير دهون وتتميز المادتين بانهم قليلي التكلفة، ويضاف إليهم كميات صغيرة من منظف مثل توين 20 Tween. 

البروتين الموجود في المحلول المخفف يؤدي لحدوث عملية الإلتصاق بالغشاء في الأماكن التى لا تحتوي على البروتينات المستهدفة.

ولذلك بعد إضافة الجسم المضاد، سوف يلتصق بالاماكن التى يوجد بها البروتين المستهدف مباشرة فلن يكون هناك مكان اخر له ليلتصق به. وهذا يؤدي الى تقليل نسبة الخطأ في النتائج النهائية للطخة ويسترن، وتكون النتائج ذات جودة أعلى وبالتالى أكثر وضوحاً.

الاكتشاف

فى اثناء عملية الاكتشاف، نقوم بالتحقق من وجود البروتينات المطلوبة على الغشاء وذلك باستخدام جسم مضاد معدل مرتبط بإنزيم مراسل، والذي يسبب تفاعل لوني عند وضع مادة معينة عليه عند وضع مادة معينة عليه وينتوج لون معين. وينقسم تنفيذ هذه الخطوة إلى مرحلتين.

المرحلة الأولى: الجسم المضاد الأولي

يتم تكوين الأجسام المضادة عندما يتم عرض البروتين المطلوب (أو جزءاً منه) على المستضيف أو خلايا المناعة المزروعة. عادةً، يكون هذا جزءاً من الاستجابة المناعية، ولكن هنا يتم حصد الأجسام المضادة واستخدامها كأدوات اكتشاف دقيقة وحساسة تلتصق بالبروتين مباشرة.

فبعد تنفيذ عملية السد، يتم احتضان الغشاء الموجود فى  المحلول المخفف من قِبل الجسم المضاد الأولي مع التحريك الخفيف. ويحتوي المحلول المخفف على محاليل ملحية مع نسبة صغيرة من المنظفات، وأحياناً مسحوق حليب أو ألبومين مصل البقر BSA. 

يمكن وضع محلول الجسم المضاد والغشاء معاً واحتضانهم لفترة محددة. ويمكن أيضاً احتضانهم في درجات حرارة مختلفة، حيث تكون الدرجات الدافئة أكثر محفزة على الالتصاق.

 

المرحلة الثانية: الجسم المضاد الثانوي

بعد تنقيع الغشاء أو غسله بهدف إزالة الأجسام المضادة الأولية الغير ملتصقة، نقوم بإضافة جسم مضاد آخر للغشاء وهو الجسم المضاد الثانوي، ويتم توجيه هذا الجسم المضاد الثانوي باتجاه جزء خاص لنوع الجسم المضاد الأولي. وبسبب خواصه المستهدِفة، يتم تسميته بـ”ضد الفأر”، “ضد العنز”، “ضد الجرذ”، الخ. 

الأجسام المضادة تأتي من مصادر الحيوانات، ولذلك فإن الجسم المضاد الثانوي ضد الفأر سيلتصق بأي جسم مضاد أولي مصدره الفأر. وهذا يسمح لتوفير المصاريف بالسماح لكل المختبر من استخدام مصدر واحد من جسم مضاد منتج بكثرة، ويوفر نتائج منسقة أكثر بكثير. 

ويتم إكتشاف البروتين على الغشاء بطرق مختلفة (chemiluminescence, chemifluorescence, fluorescence, chromogenic, or radioisotopic detection)

وبين كل هذه الطرق فإن الطريقة الأكثر إستخداماً هي الإضاءة الكيميائية Chemiluminescence.

تعتمد طريقة الاكتشاف بالإضاءة الكيميائية على احتضان لطخة ويسترن مع المادة التي تضيء عندما تتصل بالجزئ المراسل على الجسم المضاد الثانوي. وبعد ذلك يتم تجميع الضوء عن طريق فيلم فوتوغرافي أو باستخدام كاميرات سي سي دي CCD cameras والتى تلتقط صورة رقمية للطخة ويسترن. ثم نقوم بتحليل هذه الصورة باستخدام مقياس الكثافة الذي يحلل كمية الصبغة البروتينية النسبية ويقوم بالتحليل الكمي عن طريق الكثافة الضوئية. 

ويوجد  العديد من البرامج الجديدة التى تساعدنا فى عملية تحليل البيانات بصورة أخرى مثل تحليل الوزن الجزيئي إذا تم استخدام مقاييس صحيحة. يعتبر ما يسمى بالمضيء الكيميائي المحسن Enhanced chemiluminscent أو ECL هو من ضمن أكثر الطرق حساسية للاكتشاف التحليلي للطخة ويسترن.

كما يتم أحياناً استخدام طريقة الاكتشاف الفلوري Fluorescent detection حيث يتم تحفيز الملتقط ذو العلامات الفلورية بواسطة الضوء والانبعاث من التحفيز وبذلك يتم الاستدلال عليه بواسطة مسقبلات ضوئية مثل كاميرات السي سي دي المزودة بمرشح باعث مناسب.

حيث تقوم تلك الكاميرات باستقبال الضوء المنبعث وألتقاط صورة رقمية للطخة ويسترن ويقوم بالسماح لتحليل بيانات أخرى كالوزن الجزيئي والتحليل الكمي للطخة ويسترن. 

يعتبر الملتقط الفلوري من بين أكثر الطُرق حساسية لتحليل اللطخة.

مرحلة التحليل

الاشارات التى يتم استقبالها باستخدام الفيلم الفوتوغرافي او الكاميرات تتسبب فى تكوين مجموعة نطاقات من البروتينات على الغشاء. ويمكن من خلالها تقدير الوزن الجزيئي للبروتينات كما يمكن تحديد كمياتها.

تطبيقات لطخة ويسترن

وهناك العديد من التطبيقات المتنوعة والمختلفة للطخة ويسترن والتى تستخدم بشكل واسع فى المجالات الطبية والعلمية. حيث أنها تساعد على تحديد وجود بروتين معين، كما تساعد على دراسة وفهم كيف تتعامل البروتينات فى بعض الفيروسات مع الادوية.

وتعتبر لطخة ويسترن وسيلة لتأكيد النتائج الخاصة بتحليلات الامراض، فعلى سبيل المثال تستخدم بشكل اسا.ى لتأكيد نتائج الاصابة بمرض نقص المناعة (الإيدز).

يمكنك القراءة أيضًا عن تحليل PCR : وسيلة الكشف عن عدوى كورونا الجديد COVID-19

نفذ التجربة الآن مجاناً

يمكنك الآن إجراء تجربة لطخة ويسترن مجاناً عن طريق موقعنا على الانترنت، سجل الآن على موقع براكسيلابس.

تقدم براكسيلابس معامل العلوم الإفتراضية التى تمكنك من إجراء العديد من التجارب فى العلمية فى الكيمياء والفيزياء والبايولوجيا عبر الانترنت فى اى وقت ومكان.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/arwestern-blot-concept/feed/ 0 637
كل ماتريد ان تعرفه عن المعامل الافتراضية https://arblog.praxilabs.com/all-you-need-to-know-about-virtual-labs/ https://arblog.praxilabs.com/all-you-need-to-know-about-virtual-labs/#respond Sun, 19 Apr 2020 09:06:22 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=608 تعتبر المعامل الافتراضية واحدة من أهم تقنيات التعليم الإلكترونى لما لها من مزايا متعددة تُمكن كل من المعلم والطالب على تحقيق أهداف العملية التعليمية فى سهولة ويسر. وذلك من خلال إتاحة الفرصة لتطبيق الجانب العملي من المناهج الدراسية فى أى وقت ومكان وبدون أى شكل من أشكال القيود. 

فى خلال الأعوام القليلة الماضية تنوعت التطبيقات التكنولوجية فى مجال التعليم على نطاق واسع، وتسارعت معدلات التطور فى مجال التعليم الإلكتروني إستجابة لمتطلبات التحول الرقمي الذي نشهده فى مختلف مجالات الحياة في الوقت الراهن. 

المعامل الافتراضية

حيث سهلت المعامل الافتراضية إجراء التجارب خارج المعامل الواقعية، وهو ما وفر الكثير من الوقت والجهد وأزاح العديد من العقبات التي كانت تواجه كل من الطالب أو المعلم لتنفيذ جميع التجارب المتعلقة بالمقررات الدراسية.

فى هذه المقالة سوف نلقى الضوء على أهمية المعامل الافتراضية وكيفية الإستفادة منها وإستخداماتها، وكذلك بعض المعوقات التي قد تمنع المؤسسات التعليمية من تطبيق المعامل الإفتراضية.

يمكنك تجربة معامل براكسيلابس الإفتراضية بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك من هنا

مقدمة عن المعامل الافتراضية وكيفية الاستفادة منها في التعليم الحديث:

المعامل الافتراضية هي أحد المستحدثات التكنولوجية فى وسائل التعليم الحديثة والتى يتم فيها استخدام الحاسب الآلي لتوفير منظومة متكاملة خلال بيئة تخيلية ثلاثية الأبعاد لمعمل العلوم، تُمكن الطالب من المعايشة والتفاعل والتعامل معها من خلال حواسه واستخدامه للحاسوب، بحيث يشعر الطالب كما أنه يتعايش ويتعامل ويتفاعل مع معمل العلوم الحقيقي بكل أبعاده.

وبالتالى يتمكن المتعلم من استخدام شبكة الانترنت والحاسوب فى أى مكان وزمان لأداء التجارب، كما يتمكن من الوصول إلى المعلومات والمعارف في مختلف المواد والتخصصات، مما ينمي المهارات لدى الطالب ويساعده على مواكبة التطورات اليومية الحديثة فى مجال التعليم.

ونظراً لما يشهده العالم من تحول جذرى فى تقنيات وأساليب التعليم وإستخدام الأجهزة الرقمية فى نطاق واسع داخل المنظومة التعليمية فمن الضرورى أن تجارى المؤسسات التعليمية ذلك التحول، وتسعى لتحصيل أكبر إستفادة من مميزات المعامل الافتراضية حتى تساعد الدارسين بها على المنافسة فى سوق العمل وفى المجالات البحثية فمن الواضح لنا أن العصر الرقمى سوف يُفسح المجال فقط لمن يستطيعون مجاراته ويملكون من التطور التكنولوجى ما يمكنهم من التأقلم مع تطبيقاتها فى جميع نواحى الحياة.

وكيفية الإستفادة من إستخدامات المعامل الافتراضية في التعليم الحديث يكون من خلال ربط المنهج النظري الذي يتلقاه الطالب فى المحاضرة، بالجانب العملي الذي ينفذه فى المعمل، كما يعد أهم جوانب الإستفادة منها هو إمكانية إستخدامها فى تدريس مهارات التفكير التحليلي، بالإضافة لإستخدامها فى تقييم أداء الطلاب وتحصيلهم، وهو ما ينعكس بشكل ملحوظ على تحسين عملية التعلم.

مميزات المعامل الافتراضية:

1 ساعدت المعامل الافتراضية على حل مشكلة نقص الإمكانات وتمويل التجارب.

2- حماية الطلاب من الأخطار التى تواجههم أثناء إجراء بعض التجارب المعملية الخطرة فهى تجعلهم فى عدم حاجة للتعامل مع المواد الكيميائية السامة او المشعة وأيضاً الأخطار الأخرى كالتوصيلات الكهربية وغيرها، وكذا تفادى وقوع حوادث المختبرات.

3- القدرة على عرض والنتائج الدقيقة جداً التى قد تكون غير قابلة للملاحظة بإستخدام الأدوات المعملية البسيطة وتحتاج إلى معدات معقدة وباهظة الثمن.

المعامل الافتراضية

4- مساعدة المُعلم على تغطية كافة جوانب المقرر الدراسى بالتطبيقات العملية ومساعدة الطالب على فهم كل نقاط المقرر الدراسى بالتجربة وهو ما يصعب توفيره فى حالة نقص المعدات والتمويل المعملي.

5- التزامن بين عملية شرح الأفكار النظرية والتطبيق العملي حيث أن التجارب المعملية الحقيقية مرتبطة بجدول معامل منفصل عن المحاضرات النظرية.

6- مساعدة الطلاب والمعلمين على استذكار وتحضير التجارب المعملية فى أى وقت ومكان.

7- تُمكن الطالب من إجراء التجربة الواحدة أكثر من مرة طبقاً لقدرة المتعلم على الإستيعاب وهو أيضاً ما يصعب توفيره فى المعمل الحقيقى فى حالة نقص المواد والإمكانيات وعدم توفر الأجهزة الكافية بما يتناسب مع أعداد الطلاب.

8- تُعطى الطالب الفرصة للتحكم فى مدخلات التجربة وتغيير المعاملات والمختلفة وملاحظة التغيرات فى النتائج دون وجود رقيب بشرى ودون أن يتعرض لأى أخطار.

9- توفير التعاون والتفاعل بين الطلاب وبعضهم البعض وبين المعلمين والطلاب.

10- القدرة على تسجيل كافة النتائج بشكل إلكترونى مما يساعد على تحليلها ومعالجتها بإستخدام أحدث البرامج ال Software ومشاركتها مع الأخرين.

المعامل الافتراضية

11- تساعد المعلم على تقييم الطلاب بشكل إلكترونى وسهولة توجيههم ومتابعة تقدمهم فى إجراء التجارب.

12- توفير الوقت والجهد على الباحثين حيث تغنيهم عن الإنتقال بين أماكن المعامل المختلفة.

13- توفر للمُتعلم نظرة شاملة عن التجارب الخطرة التى قد لا يتعرض لها فى المعامل الحقيقية مما يوفر له أستيعاب أكبر للمقررات الدراسية.

14- توفير الكثير من الأموال على المؤسسات التعليمية.

15- إضافة الطابع المسلى للطلاب أثناء إجراء التجارب مما يساعد على جذب انتباههم.

فيديو يستعرض تدريب الطلاب على إستخدام المعامل الافتراضية من براكسيلابس فى جامعة عين شمس

يمكنك تجربة معامل براكسيلابس الإفتراضية بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك من هنا

16– من المتوقع أن تساعد المعامل الافتراضية على زيادة الإقبال على إجراء التجارب المعملية لدى الطلاب.

17- إشباع الشغف العلمي لدى الدارسين حيث سيتمكنون من الوصول الى التجارب المختلفة بسهولة ودون التقيد بوقت او مكان.

18- زيادة الاستيعاب للمقررات الدراسية فى الفيزياء والكيمياء والأحياء وزيادة التحصيل الدراسي لديهم.

المعامل الافتراضية

19- ستؤدى المعامل الافتراضية الى زيادة معدلات البحث العلمى لما توفره من وقت وجهد على الباحثين مما يمكنهم من إستخدام وقتهم بشكل أكثر فعالية وإنتاجية.

20- ستُمكن المعامل الافتراضية الطلاب من إستخدام التقنيات الحديثة وإكسابهم القدرة على متابعة التقدم الهائل فى الثورة المعلوماتية.

21- تنمية القدرة لدى الطلاب على استخدام الأسلوب العلمي في حل المشكلات.

22- تطوير وسائل التعليم والتعلم مما يؤدي إلى فاعلية العملية التعليمية.

ثلاث معوقات أساسية لاستخدام المعامل الافتراضية:

1– تحتاج إلى أجهزة كومبيوتر بمواصفات خاصة لكى يتم تصوير الظواهر الدقيقة بكامل التفصيل وإنشاء معامل إفتراضية ثلاثية الأبعاد.

2- تحتاج إلى مبرمجين محترفين ولديهم مهارة قوية فى أنواع البرمجة المختلفة كما تتطلب فريق من الخبراء فى المادة العلمية والمعلمين وخبراء فى علم النفس، لإنشاء المعامل.

3- من الأثار السلبية للمعامل الإفتراضية أنها تقلل من التعامل المباشر بين الطلاب وبعضهم البعض وأيضاً بين الطلاب والمعلمين حيث يكون التواصل بينهم بشكل إلكترونى فى أغلب الوقت بأستخدم أجهزة الحاسب الآلى.

وختاماً فإن المعامل الافتراضية تعد واحدة من أهم تطبيقات التعليم الإلكترونى فهى بيئة تَعَلُم وتعليم إفتراضية تستهدف تنمية مهارات العمل المخبري لدى الطلاب ، وبما أنها تتوافر من خلال استخدام شبكة الانترنت فإن الطالب يتمكن من إجراء العديد من التجارب من خلالها دون التقيد بمكان محدد أو أوقات معينة كما هو الحال عند إستخدام المعامل الحقيقية.

وكذلك المُعلم أيضاً لن يكون مضطر إلى الذهاب إلى المعامل فى أوقات معينة والتنقل من مكان إلى مكان مختلف لكى يقوم بإعداد وتحضير التجربة لتلاميذه وهو ما يوفر الكثير من الجهد والوقت وهو ما يعتبر من أهم الاهداف العامة لأساليب التعليم الإلكترونى.

يمكنك تجربة معامل براكسيلابس الإفتراضية بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك من هنا

]]>
https://arblog.praxilabs.com/all-you-need-to-know-about-virtual-labs/feed/ 0 608
تحليل PCR : وسيلة الكشف عن عدوى كورونا الجديد COVID-19 .. أحد تجارب مبادرة براكسيلابس https://arblog.praxilabs.com/arpcr-analysis/ https://arblog.praxilabs.com/arpcr-analysis/#respond Wed, 01 Apr 2020 16:03:49 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=594 مؤخراً ومع انتشار فيروس كورونا المستجد COVID-19 تردد على مسامعنا كثيراً مصطلح تحليل PCR وهو اختصار Polymerase Chain Reaction وتعنى تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي، حيث يُعد هذا التحليل هو التحليل الاساسى المستخدم حالياً للكشف عن الأشخاص المصابين بفيروس كورونا. 

ومن خلال تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي او الـ (PCR) يستطيع العلماء الكشف وجود الفيروسات المسببة للعدوى حتى عند تواجدها بكميات قليلة في الجسم. تساهم هذه الطريقة في تشخيص الأمراض الفيروسية التى تنتقل بالعدوى، وكذلك في تحديد وجود طفرات في الأمراض الوراثية المختلفة. 

وتتوافر فى معامل براكسيلابس الإفتراضية ثلاثية الأبعاد تجربة تحليل PCR ضمن مبادرتها لدعم الكليات العملية، حيث يمكنك إجراء التجربة بكافة خطواتها فى معمل البيولوجيا الإفتراضى، وهو ما يوفر لطلاب العلوم والأساتذة فهم أكثر دقة لذلك المصطلح. 

التجارب متوفرة بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك الآن  إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك

ماهو تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي PCR :

تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي هو أحد التقنيات المهمة التى يتم إستخدامها لتكبير وتضخيم جزء من سلسلة الحمض النووي باستخدام كميات صغيرة جداً من المواد، حيث يمكن لسلسلة الحمض النووي أن تتضاعف إلي أكثر من مليون مرة.

وبعد عملية التضخيم يتم البحث عن وجود سلسلة جينية معينة في أحد سوائل الجسم أو في أحد أنسجته، إذا كانت موجودة أم لا.

حيث إن المادة الوراثية هي المكون الأساسي للشفرة الجينية والتي هي تقوم عليها عملية بناء أنسجة الجسم والاٍنزيمات المسؤولة عن العمليات الكيميائية، وهى مميزة لكل مخلوق على حدى. وهذا ما يمكن العلماء من التأكد من وجود مخلوقات غريبة داخل الجسم كالفيروسات وما نوع ذلك الفيروس.

أهداف تجربة تحليل PCR: 

تهدف تجربة تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي إلى مضاعفة وإكثار جزء مستهدف من الحمض النووي بحجم قد يصل إلى 10,000 نيوكليوتيدة (10kb) مما يسمح بالحصول على ملايين النسخ من سلسلة DNA المستهدفة خلال فترة وجيزة. وبذلك يتمكن الأطباء من فحص المادة الوراثية بدقة والتأكد من تواجد أجسام دخيلة ونوعها وكميات تواجدها فى جسم المريض. 

خطوات التجربة:

تنقسم تجربة تفاعل إنزيم البوليميريز المتسلسل إلى ثلاثة خطوات رئيسية وتبدأ من غرفة تحضير الخليط الأساسى حيث ستقوم فى الخطوة الأولى إلى تجهيز كمية مناسبة من الخليط الأساسي المستخدم بكفى لعمل ٦ عينات من الحمض النووى وذلك بواسطة إضافة الكواشف الخاصة بالتجربة فى أنبوبة الخليط الأساسي. 

تجربة تحليل PCR

ثم بعد ذلك ينتقل المعمل إلى غرفة استخراج عينة الحمض النووي DNA، وهناك ستقوم بإضافة ٤٩ ميكرولتر من الخليط الأساسي الذي قمت بتجهيزه فى الخطوة السابقة إلى ١ ميكرولتر من كل عينة من عينات الحمض النووي DNA

تجربة تحليل PCR

ثم ستنتقل إلى جهاز ال PCR فى هذه المرحلة سوف نضع انابيب إيبندورف في المدور الحراري ثم تقوم بضبط إعدادت الجهاز لثلاث مراحل حتى تتم عملية الإنفصال.

تطبيقات تحليل PCR:

نظراً لحساسية تحليل PCR المتناهية ومدى فاعليته، فإنها تستخدم في مجموعة العديد من التطبيقات المتنوعة والمختلفة فعلماء الأحياء الجزيئية يستخدمون عملية تتفاعل إنزيم البوليماز المتسلسل في عمليات إستنساخ الجينات وتسلسل الحمض النووي.

كذلك، فإن علماء الطب الشرعي يستخدمون عملية تفاعل البوليماز المتسلسل للكشف عن المشتبه فيهم أو الضحايا في الجرائم وذلك من خلال عينة الدم أو اللعاب أو الأنسجة التي يتم العثور عليها في مكان الجريمة. ً كما يستخدم علماء الوراثة الإكلينيكيون تفاعل إنزيم البوليماز المتسلسل لتحديد ما إذا كان الوالدان قد يحملان مرضاً وراثياً يمكن أن ينقل إلي أطفالهم. 

وبذلك فأن تجربة تحليل PCR هي أحد أهم التجارب التى ينبغى ان يفهمها طلاب علوم البيولوجيا والطب بمختلف تخصصاتهم ولذلك قامت براكسيلابس بتوفيرها ضمن مبادرتها لدعم الكليات العملية أثناء فترة توقف الدراسة نظراً للظروف الراهنة.

التجارب متوفرة الآن بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك الآن  إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/arpcr-analysis/feed/ 0 594
التعليم عن بعد بالجامعات: مبادرة لدعم الكليات العملية أثناء تعليق الدراسة https://arblog.praxilabs.com/arpraxilabs-initiative/ https://arblog.praxilabs.com/arpraxilabs-initiative/#respond Wed, 18 Mar 2020 13:44:38 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=554 أدركت المؤسسات التعليمية فى اللحظات الحالية مدى أهمية تقنيات التعليم عن بعد ومدى فاعليتها فى المساعدة على ضمان استمرار العملية التعليمية أثناء تعليق الدراسة عند سوء الأحوال الجوية أو أثناء انتشار الأوبئة.

فمع انتشار فيروس كورونا فى انحاء العالم وتوجه الدول للحد من التجمعات البشرية، اصبح من الضرورى إغلاق المؤسسات التعليمية التي تمثل أحد أكبر صور التجمعات.

وقد وفرت تقنيات التعليم عن بعد الفرصة للطلاب والمعلمين لإستكمال دراسة المناهج للمحافظة على سير العملية التعليمية بشكل منتظم.

وإيمانًا من براكسيلابس بالواجب المجتمعي فقد وفرت العديد من تجاربها العلمية مجاناً. فى هذا المقال يمكنك التعرف على مفهوم التعليم عن بعد وتفاصيل المبادرة وكيف يمكن للأساتذة والطلاب فى الكليات العملية الإستفادة منها، بالإضافة إلى رابط التسجيل.

كما يحوي المقال تفاصيل تجربة ال PCR وهى أحد التجارب المتوافرة فى المبادرة، وال PCR هو التحليل المستخدم حالياً للكشف عن المصابين بفيروس كورونا. 

التعليم عن بعد

التعليم عن بعد هو التعليم عن طريق وسائل الاتصال التكنولوجية الحديثة والحاسب الآلى، وشبكة الإنترنت، والوسائط المتنوعة كالصوت والصورة والفيديو والتى يمكن إستخدامها فى الفصول أو فى المنازل، مما يساعد على توفير الوقت والجهد ومساعدة التلميذ على تلقى أكبر فائدة ممكنة.

وتختلف مسميات التعليم عن بعد فأحياناً يمكن تسميته بالتعليم الإلكترونى، والتعليم المفتوح ، والتعليم الموزع. وهناك تعبيرات أخرى والدراسة المنزلية ،والدراسة المستقلة ، والدراسة من الخارج.

مبادرة براكسيلابس لدعم الكليات العملية أثناء أزمة كورونا

فى ظل الظروف الحالية ومع الإجراءات التى تتخذها العديد من الدول بما فيها مصر لمواجهة وباء كورونا، تم إيقاف الدراسة مؤقتاً فى المؤسسات التعليمية بمختلف مستوياتها.

ولذلك قررت مؤسسة براكسيلابس للعلوم الإفتراضية أطلاق مبادرة من براكسيلابس لدعم الكليات العملية من خلال توفير 22 تجربة معملية ثلاثية الأبعاد لأهم تجارب البيولوجيا والكيمياء والفيزياء مجانًا. وأحد اهم هذه التجارب هي تجربة ال PCR.

التجارب متوفرة الآن بشكل مجانى تماماً ولمدة شهر كامل لأساتذة الكليات العملية والطلاب. يمكنك إنشاء حساب براكسيلابس الخاص بك من هنا

تجربة الـ PCR

تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي او الـ (PCR)، هو الطريقة الرئيسية المستخدمة حالياً للكشف عن الأشخاص المصابين بوباء كورونا، وتوفر براكسيلابس ضمن تجارب المبادرة تجربة ال PCR.

حيث يمكنك معرفة طريقة إجراء التجربة، وتطبيق خطواتها بنفسك باستخدام المحاكاة ثلاثية الأبعاد المقدمة من براسكيلابس. 

ويعد تفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي أحد التقنيات القوية والتي تستخدم لتكبير وتضخيم جزء من سلسلة الحمض النووي باستخدام كميات صغيرة جداً من المواد، حيث يمكن لسلسلة الحمض النووي أن تتضاعف إلي أكثر من مليون مرة.

ونظراً للحساسية المتناهية لذلك، فإن تفاعل إنزيم البوليماز المتسلسل يتم إستخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات، ويستخدم علماء الأحياء الجزيئية تفاعل إنزيم البوليميراز المتسلسل في عمليات استنساخ الجينات وتسلسل الحمض النووي. 

كذلك، فإن علماء الطب الشرعي يستخدمون عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل للكشف عن المشتبه فيهم أو الضحايا في الجرائم وذلك من خلال عينة الدم أو اللعاب أو الأنسجة التي يتم العثور عليها في مكان الجريمة.

كما يستخدم علماء الوراثة الإكلينيكية تفاعل إنزيم البوليميراز المتسلسل لتحديد ما إذا كان الوالدان قد يحملان مرضًا يمكن أن يُنقل إلى أطفالهم.

سجل الآن فى المبادرة من خلال الضغط هنا، لتتمكن من تجربة المحاكاة ثلاثية الأبعاد لتفاعل إنزيم البلمرة المتسلسل التقليدي (الـ PCR).

]]>
https://arblog.praxilabs.com/arpraxilabs-initiative/feed/ 0 554
اكتشافات الفيزياء الأهم في التاريخ (الجزء الأول) https://arblog.praxilabs.com/the-most-important-physics-discoveries-ar/ https://arblog.praxilabs.com/the-most-important-physics-discoveries-ar/#respond Sun, 01 Mar 2020 12:46:35 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=529 الفيزياء هي الأداة التى تساعدنا على إدراك الكون من حولنا وفهم مختلف الظواهر الطبيعية التى تحيط بنا. ومن خلال دراسة البشر للعلوم الطبيعية وتحقيق أهم اكتشافات الفيزياء، استطاعوا تسخير العلم لصناعة النهضة والتقدم الذي وصلنا إليه الآن. ولذلك يٌعرف علم الفيزياء على أنه العلم الذي يدرس المفاهيم الأساسية مثل الطاقة، القوة والزمان، وكل ما ينبع من هذا، مثل الكتلة، المادة وحركتها. وبشكل أكثر توسعاً فالفيزياء هي التحليل العام للطبيعة، والتي تهدف إلى فهم بنية الكون وطريقة عمله.

فى هذه السلسلة من المقالات المقدمة من مدونة براكسيلابس للمعامل الإفتراضية للعلوم سوف نلقى الضوء على بعض أهم اكتشافات الفيزياء التى ساعدت الإنسان على فهم العديد من الألغاز المحيطة بنا.

 

براكسيلابس هى مجموعة من المعامل الإفتراضية ثلاثية الأبعاد المتوفرة الآن لجميع المؤسسات التعليمية، يمكنك التعرف على أهم مميزات إستخدام المعامل الإفتراضية فى مؤسستك التعليمية من هذه المقالة.

1- الطبيعة الجسيمية للضوء:

كان أحد أكثر الأسئلة شيوعاً على مر تاريخ الفيزياء هو (ما هي ماهية الضوء، هل هو جسيمات أم أمواج؟). حتى جاء نيوتن فى القرن السابع عشر وأجرى تجربة المنشور الزجاجى الشهيرة. كانت وجهة النظر السائدة فى هذا العصر أن الضوء الأبيض نقي و أساسي، وأن الألوان التي تظهر بسبب تلطخ الضوء الأبيض عند انعكاسه على السطوح.

فقام نيوتن بوضع منشور زجاجى فى داخل غرفة مظلمة، واسقط عليه شعاعاً من الضوء الأبيض. مما أدى إلى تحلل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف الأساسية السبعة. وبذلك استنتج نيوتن أن الضوء الأبيض ليس أساسياً، وإنما هو مزيج من ألوان الطيف الأساسية. وهذا ما يخالف وجهة النظر السالف ذكرها. كما رأى أيضا أن تحلل الضوء إلى تلك الألوان لا يمكن تفسيره إلا فى إطار النظرية الجسيمية، فالموجات لا يمكنها أن تتصرف على نفس النحو.

ولكن بالطبع لم يتقبل مؤيدو النظرية الموجية ما توصل إليه نيوتن من تجربته وأخذو فى التشكيك وقالو أن هناك عيوب في زجاج المنشور هي التي تسببت فى تحلل الضوء الأبيض إلى ألوان الطيف. ولكن رد نيوتن كان سريعاً، حيث قام بوضع منشور أخر في الجهة المقابلة للألوان السبعة الصادرة من المنشور الأول، فخرجت الأشعة من المنشور الثانى مجتمعة فى منشور أبيض واحد من جديد! أى انه قام بعكس عملية التحلل الأولى. 

وبذلك استنتج نيوتن أن الضوء مؤلف من جسيمات ملونة، تتحد معا لتشكل اللون الأبيض. وقد كان السائد فى المجتمع العلمي فى ذلك الوقت أن الضوء لابد أن يكون إما موجات أو جسيمات، ولذلك تتم اعتبار تجربة نيوتن نصرا للنظرية الجسمية مؤقتاً.

2- الطبيعة الموجية للضوء:

ولكن نظرية نيوتن الجسيمية للضوء كانت تتخللها نقطة ضعف مهمة وهي قابلية الضوء للحيود. حيث قام الإيطالي فرانشيسكو غريمالدي بتوجيه شعاع ضوئي نحو حاجز يحتوي على ثقب صغير، فخرج الضوء من الجانب الآخر من الثقب وسقط على جدار، ولكن الضوء سقط على مساحة أكبر من مساحة الثقب الموجود فى العائق. مما يعني أن لو كان الضوء عبارة عن جسيمات، فيفترض به أن يخرج في خط مستقيم بداية من مصدر الضوء ثم إلى الثقب ثم يسقط على الجدار الخلفي في شكل بقعة ضوء بحجم الثقب، لكن ما حدث في هذه التجربة أن الضوء حاد في جميع الإتجاهات أثناء خروجه من الثقب مُسبباً بقعة كبيرة من الضوء على الجدار الخلفي بحجم أكبر من حجم الثقب. 

اكتشافات الفيزياء
اكتشافات الفيزياء

حاول نيوتن تفسير هذا الحدث ولكنه لم يكن مُقنعا بالنسبة للكثيرين في تفسيره، حيث قال أن حُيود الضوء هو فقط نوع جديد من الإنكسار. ولكن  جاء الفيزيائي الهولندي كريستيان هويغنز بالنظرية الموجية للضوء، ليشرح فيها تجربة الحيود في إطار رياضي محكم، ويفسر حتى قانوني الإنكسار و الإنعكاس. 

ثم قام البريطاني توماس يونغ بتجربة التداخل والتى حسمت أمر الطبيعة الموجية للضوء. وتجربة التداخل مشابهة جداً لتجربة للحيود، ولكن مع استخدام ثقبين بدلاً من ثقب واحد. وقد فرض أن إننا سنشاهد خلف الحاجز بقعتي ضوء الناتجتين عن الثقبين إن كان نيوتن محقاً.

ولكن ما حدث كان غير ذلك، حيث كان هناك مجموعات متوالية من البقع المضيئة و المظلمة على الجدار الخلفى بعد مرور الضوء من الثقبين. وكان هذا كان دليلاً على تداخل شعاعى الضوء الماران من الثقبين، وهو ما يفسر البقع المظلمة والمضيئة. ففي بعض المواضع كان التداخل بين الشعاعين تداخل بناء، فنحصل على بقعة أكثر نورا. وفى مواضع أخرى كان التداخل هو تداخل هدام، فيلغيان بعضهما البعض تاركين بقعة مظلمة. 

وبذلك أصبح هناك دليلاً قاطعاً على أن الضوء هو عبارة عن أمواج. ثم جاء ماكسويل بمعادلاته الأربعة لنظرية الكهرومغناطيسية، والتى أكدت أن الضوء ماهو إلا موجة كهرومغناطيسية.

توفر معامل براكسيلابس مجموعة من تجارب خصائص الموجات، يمكنك تجربة نسختك المجانية من معامل براكسيلابس للعلوم من هنا.

3- سرعة الضوء ثابتة (الأثير)

اكتشافات الفيزياء
اكتشافات الفيزياء

بعد النجاح والانتشار الواسع الذي حققته النظرية الكهرومغناطيسية في القرن التاسع عشر وقبول العلماء الطبيعة الموجية للضوء، طُرح سؤال جديد على الساحة ألا وهو ( ماهى طبيعة الوسط الذي تحتاجه موجات الضوء للانتشار؟). 

فكما أن الأمواج المائية مثلا تحتاج إلى الماء كوسط تنتشر فيه، والأمواج الصوتية تحتاج إلى الهواء كوسط انتشار، اعتقد العلماء أن الضوء كموجات كهرومغناطيسية سوف يكون فى حاجة إلى وسط ينتشر من خلاله الأمواج الكهرومغناطيسية. واعتقدوا بأن هذا الوسط يملأ كل الفضاء وحتى الفراغ، حيث أن موجات الضوء كانت تنتشر في الفراغ أيضا. وقد أطلق علماء هذا القرن إسم الأثير (Aether) على هذا الوسط، نسبة لإله الضوء عند الإغريق. 

وحيث أن الأرض تدور حول الشمس بسرعة تزيد عن 1000 كم فى الساعة الواحدة، فمن المفترض أن الحركة النسبية التى تخيلها العلماء بين الأرض و الأثير الذي يتحرك فيه الضوء سوف تتسبب في تغيير سرعة الضوء طبقاً لاتجاه حركة الأرض في الأثير.  للتوضيح يمكنك تخيل مياه البحر انها الأثير وامواج المياه هي أمواج الضوء الكهرومغناطيسية، وباعتبار انك تتحرك فى البحر على متن سفينة فان سرعة أمواج البحر سوف تختلف بالنسبة إليك طبقاً لإتجاه حركة السفينة في البحر. 

وقد قام عالمى الفيزياء الأمريكيان ألبرت ميكلسون و إدوارد مورلي بتجربة لقياس الإختلاف في سرعة الضوء الناتج عن الحركة النسبية الأرض بالنسبة للأثير بدقة عالية. فكانت تجربتهما تستعمل خاصية التداخل للضوء، حيث يخرج ضوء أحادي التردد من مصدر معين، يتم فصله إلى شعاعين منعكس و منكسر بواسطة مرآة نصف عاكسة، ثم يتم تجميع الشعاعين من جديد باستعمال مرايا أخرى، لنحصل في الأخير على تداخل بناء و هدام. 

اكتشافات الفيزياء
اكتشافات الفيزياء

المقاسات التي سينتج بها هذا التداخل هي التى سوف تحدد التغير في سرعة الشعاعين الضوئيين، وبالتالي تمكن ميكلسون ومورلي من قياس الحركة النسبية للأثير بالنسبة إلى لأرض. وكانت نتائج تلك التجربة صادمة للغاية فلم يكن هناك أي إختلاف أو تغير فى سرعة الضوء القادم من أى إتجاه، ويعني ذلك عدم وجود شيء يسمى الأثير! 

أدت هذه النتائج إلى محاولات عديدة من العلماء لتقديم العديد من النظريات التي تحاول تفسير ما حدث. ولكن جاء العبقري ألبرت أينشتاين وقدم أربع أوراق بحثية كانت نقطة تحول في تاريخ علم الفيزياء، وضمت تلك الأوراق الورقة التى تحدثت عن نظرية جديدة تحوى مفهوماً جديداً لبنية الكون (الزمكان)، وتقدم القوانين التى تحكم حركة الأجسام ذات السرعات العالية. 

وقد استند آينشتاين فى نظريته الجديدة نقطة أساسية وهى أن:”سرعة الضوء في الفراغ ثابت كوني، تبقى ثابتة مهما كانت سرعة مصدر هذا الضوء بالنسبة لنا”. هذه كانت نظرية النسبية الخاصة.

 

فى الجزء الثانى سوف نستكمل مجموعة أخرى من أهم اكتشافات الفيزياء.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/the-most-important-physics-discoveries-ar/feed/ 0 529
ترتيب الجامعات عالمياً 2020 (معايير الإختيار) https://arblog.praxilabs.com/ar-universities-ranking/ https://arblog.praxilabs.com/ar-universities-ranking/#respond Mon, 17 Feb 2020 12:51:40 +0000 https://arblog.praxilabs.com/?p=499 ترتيب الجامعات عالمياً هو محط اهتمام لكل طالب وباحث أكاديمي يهدف إلى مواصلة دراساته الجامعية، كما أنها موضع إهتمام للشركات الراغبة فى تعيين خريجي الجامعات العالمية، ولذلك فإن كل جامعة تسعى لتحسين التصنيف الخاص بها عالمياً لجذب المزيد من الطلاب والباحثين إليها وتوفير فرص العمل الجيدة لهم بين المُشغلين فى مختلف أنحاء العالم. 

ترتيب الجامعات العربية طبقاً لموقعى QS و US News

وتختلف طرق تقييم الجامعات من مؤسسة لأخرى تبعاً لمقومات التقييم التى تعتمد عليها المؤسسة، ولذلك نجد تباين فى ترتيب الجامعات بين التصنيفات المختلفة وفقاً لمعايرها الخاصة. فبعض المؤسسات تعتمد فى تقييمها على معدلات النشر الدولي للأبحاث التى تساهم بها الجامعة ومدى تأثير تلك الأبحاث فى المجتمع الأكاديمي -حيث يتم تضمين عدد الاستشهادات ضمن التقييم-، وهناك بعض المؤسسات التي تعتمد في تصنيفها للجامعات على أساس مدى الشهرة بين الأكاديميين وآراء ووجهات نظر المُشغلين فى تلك الجامعات، وتعتمد مؤسسات أخرى فى تصنيفها للجامعات على مدى تطور تكنولوجيا التعليم فى تلك الجامعات. 

يمكنك مشاهدة وتجربة أحدث صور تطبيق التكنولوجيا فى مجال التعليم، جرب المعامل الإفتراضية المقدمة من براكسيلابس مجاناً من خلال الضغط هنا.

فى هذا المقال سوف نتناول أهم التصنيفات العالمية، ووسائل التقييم التى يعتمدون عليها كما سنسرد أحدث التقييمات لعام 2020 للجامعات العالمية.

أشهر التصنيفات الجامعية: 

يختلف التصنيف العالمي للجامعات تبعاً لكل مؤسسة، بعض المؤسسات تختص بتقييم برامج أكاديمية محددة من حيث جودتها، فعلى سبيل المثال يهتم تصنيف الفايننشيال تايمز (Financial Times) بتقييم البرامج الدراسية فى ماجستير إدارة الأعمال فقط، كما نجد بعض التصنيفات التى تنحصر فقط على تقييم الجامعات فى دولة معينة كتصنيف الجامعات الهندية (QS I·GAUGE)، والبعض الآخر يوفر تقييماً لجميع تخصصات ومراحل التعليم العالى على مستوى العالم، وأشهر مثالين على هذا النوع هما تصنيف (US News) و (QS)، وكل مثال من المثالين يتبع طريقة تقييم مختلفة خاصة به، لذلك نجد تفاوت بين التصنيفين.

1- تصنيف US News: 

ترتيب الجامعات عالمياً طبقاً لموقع US News

شبكة US News هي شبكة إعلام أمريكية انطلقت عام 1933م على شكل مجلة إخبارية، ثم تم إفتتاح قناة تليفزيونية ثم موقع ويب، ويقع المقر الرئيسي للشبكة فى العاصمة الأمريكية واشنطن، وتهتم الشبكة بكل المستجدات على الساحات السياسية والثقافية والرياضية بالاضافة إلى كل مستجدات التعليم، ويعتبر التصنيف المحلى والعالمي للجامعات الذي تقدمه شبكة US News هو أحد أهم الخدمات المتوفرة على الويب الخاص بالشبكة على الصعيد التعليمي. وسوف نوضح فى السطور القادمة النظام الذي تعتمده US News فى تصنيف الجامعات.

فيديو يوضح اقوى 10 جامعات فى الولايات المتحدة الامريكية على مدار 36 عام، طبقاً لتصنيف US News.

يعتمد نظام US News بشكل أساسى على نقطتين رئيسيتين هما[1] :

1- أولاً بناء قاعدة بيانات مما يزيد عن 1500 جامعة، يقع من ضمنها 250 جامعة هم الأفضل طبقاً لنتائج المسح الأكاديمي السنوي الذي يجريه موقع clarivate analytics، وتحقق تلك الجامعات شرط اساسى وهو ان يتجاوز معدل النشر الأكاديمي لكلٍ منها 1500 ورقة بحثية خلال الخمس سنوات بداية من عام 2013 وحتى نهاية عام 2017. 

2- ثانياً تقييم الجامعات بناءً على 13 مؤشر وهم: الشهرة البحثية عالمياً، الشهرة البحثية إقليمياً، المنشورات البحثية، الكتب، المؤتمرات، أثر الإقتباس، مجموع الإقتباسات، عدد المنشورات المصنفة ضمن ال 10% الأكثر إقتباساً، نسبة المنشورات المصنفة ضمن ال 10% الأكثر إقتباساً، التعاون الدولى (بالنسبة للدولة)، التعاون الدولي، عدد الأوراق البحثية الأكثر إقتباساً المصنفة ضمن الـ 10% الأكثر إقتباساً فى مجالاتها، نسبة المنشورات الكلية المصنفة ضمن أفضل 1% الأكثر إقتباساً. 

2- تصنيف QS: 

ترتيب الجامعات عالمياً طبقاً لموقع QS

شركة Quacquarelli Symonds هي شركة بريطانية متخصصة فى مجال التعليم، تأسست عام 1990م من قبل Nunzio Quacquarelli.

ويعتمد تصنيف الـ QS تقييم الجامعات على 5 نقاط اساسية وهم كالتالي[2]:

أ – الشهرة الأكاديمية:

السمعة الأكاديمية هي العامل الأهم في تقييم QS للجامعات، وقد أستخدم موقع QS استطلاع رأى لما يزيد عن 94,000 استاذ وباحث أكاديمي على مستوى العالم لتقييم الشهرة الأكاديمية لكل جامعة في المجتمع العلمي.

ب – الشهرة فى بين المشغلين:

تعتمد هذه النقطة فى التقييم على إستطلاع رأى هو الأكبر من نوعه فى العالم ويقوم به موقع QS، حيث يجمع آراء ما يزيد عن 45,000 مُشغل حول العالم حول أكثر المؤسسات التى توفر لسوق العمل خريجين على قدر عالى من الكفاءة يناسب احتياجاتهم.

فيديو يوضح ترتيب الجامعات العربية طبقاً لتصنيف QS

ج – نسبة أعضاء هيئة التدريس إلى والطلاب:

من النقاط الأساسية التى تعتبر مؤشر هام لجودة التعليم هو نسبة أعضاء هيئة التدريس بالنسبة للطلاب، فكلما كانت النسبة أكبر ساعد ذلك على توفير فرص تعلم أفضل للطلاب.

د – نسبة الإقتباسات إلى أعضاء هيئة التدريس والباحثين بالجامعة

الإقتباسات هي مؤشر لجودة الأبحاث الخاصة بكل جامعة، ويقوم موقع QS بحساب نسبة عدد الإقتباسات من جميع الابحاث التى شاركت بها الجامعة خلال 5 سنوات إلى عدد أعضاء هيئة التدريس والباحثين العاملين بالجامعة.

هـ – نسبة الطلاب وأعضاء هيئة التدريس الدوليين بالجامعة:

نسبة الطلاب والأساتذة الدوليين هي مؤشر لمدى شهرة الجامعة عالمياً، كما ان توافر البيئة متعددة الجنسيات يساعد الطلاب وأعضاء هيئة التدريس على النمو المعرفى والثقافى.

كيف نستفيد من ترتيب الجامعات عالمياً:

أهمية ترتيب الجامعات عالمياً لا تقتصر فقط على اختيار الطلاب لوجهاتهم الدراسية ولكن هناك العديد من الإستخدامات الاخرى يمكن الاستفادة من تصنيف الجامعات فيها ومن أهمها هو اختيار الحكومات للجامعات التى تستحق ضخ الأموال والدعم باستخدام التصنيفات العالمية، حيث ان هناك جامعات معينة تشير مؤشرات تقييمها إلى قدرتها على أن تصبح من الطراز العالمي، فعلى سبيل المثال اختارت السعودية 4 جامعات ضمن نطاق الاهتمام من اجل جعلها ضمن أفضل 200 جامعة في العالم بحلول عام 2030.

المصادر

1- https://www.usnews.com/education/best-global-universities/articles/methodology

2- https://www.topuniversities.com/qs-world-university-rankings/methodology

]]>
https://arblog.praxilabs.com/ar-universities-ranking/feed/ 0 499
تفاصيل فيروس كورونا الجديد وطرق الوقاية منه https://arblog.praxilabs.com/coronavirus/ https://arblog.praxilabs.com/coronavirus/#respond Thu, 30 Jan 2020 07:28:39 +0000 http://arblog.praxilabs.com/?p=478 فى الأيام القليلة الماضية كثر الحديث حول فيروس كورونا الجديد والذى ظهر فى مدينة ووهان عاصمة مقاطعة هوبي فى الصين، حيث أعلنت الصين عن أول إصابة بفيروس كورونا الجديد فى الثلاثين من ديسمبر الماضى [1] ثم توالى الإعلان عن حالات إصابة فى بلاد عدة حول العالم طبقاً للخريطة التالية من شبكة sky news.

خريطة للدول المصابة

وقد تضاربت الأقاويل حول اسباب ظهور هذا الفيروس ومدى خطورته وكيفية الوقاية منه، لذلك تقدم براكسيلابس لكم فى هذا المقال فكرة سريعة عن بيولوجيا الفيروسات بشكل عام ومن ثم نتناول أهم ما ورد من منظمات الصحة حول العالم بخصوص هذا الفيروس بشكل خاص.

الفيروسات

الفيروسات هي جسيمات ميكروسكوبية يمكنها التكاثر من خلال السيطرة على خلايا الكائنات الحية واستخدام مكوناتها لتصنيع المزيد من الفيروسات، وبذلك فهى لا تعتبر كائنات حية حيث أنها تحتاج إلى مُضيف لكى تستطيع التكاثر، ولأنها لا تملك خلايا حيث أن حجمها صغير جداً مقارنة بخلايا الكائنات الحية. [2] [3]

وعلى الرغم من أنها لا تُصنف ككائنات حية ولكن أيضاً لا يمكن تصنيفها انها غير حية وذلك لأنها تمتلك بعض صفات خلايا الكائنات الحية كالحمض النووي الذي يحتوى على الصفات الوراثية تماماً كالكائنات الحية، وأيضاً تمتلك القدرة على التطور.

كورونا الجديد

وتتنوع أشكال الفيروس ما بين الكروي والعصوي، ولكن يتم تصنيفها أيضاً بناءاً على الخلايا المُضيفة لها، حيث توجد فيروسات حيوانية تهاجم الحيوانات فقط، ونباتية تهاجم النباتات فقط، وبشرية تهاجم الإنسان فقط، وهناك بعض أنواع الفيروسات المختلطة والتى يمكنها إصابة الإنسان والحيوان، مثل فيروس إنفلونزا الطيور والخنازير وداء الكلَب والحمى الصفراء وحمى الببغاء، وغيرها.

فيروس كورونا

ينتمي فيروس كورونا إلى فصيلة الفيروسات التاجية و الفيروسات التاجية هي فيروسات اٍيجابية ذات حمض نووي ريبوزي أحادي السلسلة، ويتم تعريف الحمض النووي الريبوزي على انه جزئ حيوي يتواجد تقريبًا لدى كل الكائنات الحية والفيروسات، كما يلعب أدوارًا متعددة في نقل وتشفير وفك تشفير وتنظيم التعبير عن المعلومات الوراثية وتحفيز العديد من التفاعلات الكيميائية. ومن خلال إستخلاص الحمض النووي الريبوزي الخاص بالفيروس ودراسته يتمكن العلماء من فهم المزيد والمزيد من المعلومات حول الفيروس والتطورات التى تطرأ عليه. 

فى هذا الفيديو تشاهدون تجربة إستخلاص الحمض النووي الريبوزي باستخدام معمل البيولوجيا الإفتراضي من براكسيلابس.

كما يمكنكم تجربة نسختكم المجانية من معامل براكسيلابس الإفتراضية للعلوم من هنا. 

وتُسبب فيروسات كورونا أمراضًا للثدييات، بما في ذلك البشر والطيور. حيث يصيب الفيروس البشر في الجهاز التنفسي و فى الغالب تكون إصابة طفيفة لا تُشكل خطورة، ولكن نادرًا ما تكون تلك الإصابة قاتلةً. ولا توجد لقاحاتٍ أو مضاداتٌ فيروسية موافقٌ عليها للوقاية أو العلاج من هذه الفيروسات حتى الآن.

فيروس كورونا الجديد

بعد ظهور الحالات الأولى المصابة بفيروس كورونا الجديد فى الصين، وتَمكُن العلماء من التعرف عليه وتصنيفه أعلنت السلطات الصينية ان هذا الفيروس ينتمي إلى فصيلة فيروسات كورونا، ويتم تصنيف فيروسات كورونا إلى ستة أنواع تصيب البشر حتى الآن، ومع ظهور هذا النوع الجديد يصبح عددهم سبعة أنواع. وقد كان أحد أخطر هذه الأنواع هو متلازمة الالتهاب التنفسي الحاد (سارس)، والذي تسبب بقتل 774 شخص بعدما أصاب ما يزيد عن  8000 شخص حيث إنتشر في معظم الدول الآسيوية وكان منبعة أيضاً من الصين عام 2002. 

وبحسب موقع BBC فقد صرحت جوزي غولدنغ، من مؤسسة ويلكم تراست أنه “لا يزال سارس عالقاً في أذهاننا بقوة حتى وقتنا هذا، وأعتقد أن هذا هو مصدر الخوف المتزايد، لكننا الآن مستعدون أكثر لمكافحة هذه النوعيات من الأمراض.”

ولكن هل يمثل فيروس كورونا الجديد تهديداً حقيقياً كفيروس سارس؟َ! وطبقاً لأحد المقالات الصادرة عن دورية “جاما”  فإن الإشارات الأولى لهذا الفيروس مطمئنة بعض الشيء، فبعد ظهور الحالات الأولى القاسية ظهرت أيضًا حالات أقل حدة مما يعني أن انتشار الفيروس، والاستجابة له من قبل الجسد البشري، أقل من حالة “سارس” مثلا والذي قتل 11% من المصابين، بينما قتل الفيروس الجديد 4% فقط من الحالات إلى الآن. [4] 

كما أن معظم الوفيات التى سببها الفيروس الجديد كانت لكبار السن الذين تجاوز عمرهم ال 50 عاماً، وهذا على عكس مرض السارس والذى كان متوسط أعمار الوفيات الناتجة عنه هو 40 عام، وبناءاً على ذلك فإن منظمة الصحة العالمية لم تعلن حالة الطوارئ إلى الآن، ولكن أوصت منظمة الصحة العالمية بضرورة المراقبة عن كثب وأهمية تداول المعلومات بين الدول بدرجة كبيرة من الحيادية والدقة، حيث كان هناك مخاوف بشأن التعتيم على الأمر أو إصدار بيانات غير صحيحة بهدف التضليل لتخفيف الحدث على المواطنين.[5]

كيف ظهر فيروس كورونا الجديد؟

يتم إكتشاف أنواع مختلفة من الفيروسات الجديدة بشكل مستمر، وغالبا ما تنتقل العدوى إلى الإنسان من فصلية ما، دون أن يشعر بها. وبقول جوناثان بول، أستاذ الفيروسات بجامعة نوتنغهام: “إذا نظرنا على انتشار الفيروسات في الماضي، وإذا كان هذا عضو جديد في عائلة فيروسات كورونا، فيُرجح أن يكون قد انتقل من حيوان حامل للفيروس”. فقد ظهر فيروس السارس وإنتقل إلى الإنسان من الوطاويط. كما إنتقل فيروس (ميرس)، المسمى بمتلازمة الشرق الأوسط التنفسية، إلى البشر من الجمال وقد تسبب فى موت 858 فيما بلغ عدد المصابين 2494. 

أعراض فيروس كورونا الجديد: 

تشمل أعراض الإصابة بالفيروس الشعور بـ :

1- ضيق وصعوبة فى التنفس

2- إرتفاع في درجة الحرارة

3- ألم في الحلق

4- الصداع

5- وقد تتطور الأعراض إلى التهاب رئوي.

الوقاية من فيروس كورونا الجديد

فى حالة الإضطرار إلى السفر إلى الصين فقد أعلنت منظمة الصحة العالمية بعض الإرشادات الإحترازية ألا وهى

1- تجنب مخالطة المصابين بالتهابات تنفسية حادة مخالطة حميمة؛

2- المواظبة على غسل اليدين مراراً وتكراراً، وخاصةً عقب مخالطة المصابين باعتلالات أو ‏بيئتهم مباشرة؛

3- تجنب مخالطة حيوانات المزارع أو الحيوانات البرية مخالطة حميمة، سواء كانت حية أم نافقة؛

4- ينبغي أن يراعي المسافرون المصابون بأعراض التهاب تنفسي حاد ممارسة آداب السعال ‏‏(الابتعاد عن الأفراد بمسافة كافية وتغطية الفم والأنف عند السعال والعطاس بمناديل أو قطع ‏قماش يمكن التخلص منها، وغسل اليدين).‏

أما إذا كنت تعيش خارج الصين فليس عليك سوا المواظبة على غسل يديك بالماء والصابون بشكل متكرر خاصة بعد التواجد في أماكن مزدحمة، وتجنب لمس الأنف والفم والعينين بشكل متكرر، وتجنب الاتصال المباشر مع المُصابين بالعدوى أو مشاركتهم أدواتهم. وتجنّب كذلك التواجد في أماكن الإصابة المعروفة (لا تسافر إليها إلا عند الضرورة)، وتجنب التواجد في محيط حيوانات (الأسواق).

علاج فيروس كورونا الجديد

الكشف عن عدوى كورونا الجديد تتم باستخدام تحليل ال PCR، ولكن حتى الآن لا يوجد أمصال مضادة للفيروس المكتشف حديثاً ولا أدوية للعلاج منه، لكن يعمل الباحثون الآن بشكل مكثف على تطوير أمصال وأدوية للفيروس. وتنعقد الآمال على الأبحاث التي أُجريت لتطوير مصل مضاد لفيروس ميرس، وهو أيضا من عائلة فيروسات كورونا، في أن تكون المهمة أسهل. كما تجرب المستشفيات مضادات الفيروسات المتوافرة بالفعل لمعرفة ما إذا كان أي منها يمكنه علاج هذا الفيروس.

 

المصادر

1- https://bit.ly/2NX4Gq3

2- https://bit.ly/30WxKTS

3- https://go.nature.com/3aIxyw1

4- https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2759815

5- https://bit.ly/36EeTy8

]]>
https://arblog.praxilabs.com/coronavirus/feed/ 0 478
معامل العلوم الافتراضية من براكسيلابس.. أهم إنجازات 2019 https://arblog.praxilabs.com/virtual-science-labs-from-praxilabs-the-most-important-achievements-of-2019/ https://arblog.praxilabs.com/virtual-science-labs-from-praxilabs-the-most-important-achievements-of-2019/#respond Sun, 05 Jan 2020 11:10:09 +0000 http://arblog.praxilabs.com/?p=463 عام جديد يُضاف إلى تاريخ براكسيلابس -الشركة الرائدة فى مجال تطوير معامل العلوم الافتراضية في الشرق الأوسط وشمال إفريقيا-، وقد كان هذا العام حافلاً بالعديد من الأنشطة والإنجازات التى حققتها براكسيلابس، وتنوعت المسابقات والجوائز التي حصدتها براكسيلابس ما بين محلية ودولية.

كما شاركت براكسيلابس في مجموعة من الأنشطة المتعددة بالتعاون مع مؤسسات تعليمية مختلفة، بجانب القيام بإضافة تحسينات كبيرة إلى  المعامل الافتراضية لمساعدة المستخدمين على تحقيق أقصى استفادة ممكنة منها.

أهم الجوائز التى حصدتها براكسيلابس خلال 2019:

1- المركز الأول فى مسابقة NextBillion EdTech Prize بدبى:

NextBillion هو عبارة عن مجتمع من قادة الأعمال، ورجال الأعمال الاجتماعيين، ومديري المنظمات غير الحكومية، وواضعي السياسات، والأكاديميين وغيرهم، ويهدف إلى تدعيم العلاقة بين التنمية والشركات الناشئة، ويقع مقره بجامعة ميشيغان الأمريكية.

وقد تمكنت براكسيلابس من الصعود لتكون ضمن عشر شركات ناشئة في مجال تكنولوجيا التعليم من قارة أفريقيا والتي تأهلت للفوز بجائزة Next Billion EdTech، حيث أقيمت التصفيات النهائية للجائزة على هامش المنتدى العالمي للتعليم والمهارات (GESF) الذي عُقد في مدينة دبي خلال الفترة من 22 إلى 24 مارس 2019 بحضور 1500 ممثل من مختلف دول العالم لبحث الحلول الممكنة لأهم قضايا التعليم.

الجدير بالذكر أن الجائزة تم تخصيصها منذ عام 2018 لدعم الأفكار المبتكرة في التعليم. وقد تقدم للمنافسة بهذه المسابقة 800 شركة متخصصة في تطوير تقنيات التعليم من جميع أنحاء العالم وبعد مرحلة التصفيات الأولى تمكنت 30 شركة فقط من الصعود، وخلال التصفيات قبل النهائية تمكنت 6 شركات فقط من الوصول للتصفيات النهائية ثم تمكنت شركة براكسيلابس من الفوز بالمركز الأول مع شركتي Ubongo من تنزانيا و Dost Education من الهند.

2- الفوز بمسابقة Techne Summit بالإسكندرية:

فازت براكسيلابس بجائزة مسابقة Techne Summit والتى أقيمت فى الإسكندرية خلال الفترة من 28 إلى 30 سبتمبر عام 2019، وهي حدث دولي يركز على مجالات متعددة و خصوصًا مجال الاستثمار وريادة الأعمال، حيث يهدف إلى دعم أصحاب الشركات الناشئة في منطقة البحر المتوسط.

انطلقت هذه القمة  في الإسكندرية بمصر في البداية عام 2015، وفي 2018 حضر القمة ما يزيد عن 6 آلاف شخص و 130 متحدث و 230 شركة ناشئة و 80 مستثمر من حوالي 25 دولة. 

وبفوز براكسيلابس بهذه الجائزة فقد تأهلت لخوض المرحلة التالية من المسابقة، والتي ستقام فى وادي السيليكون بالولايات المتحدة الأمريكية في مايو 2020 وسيحصل الفائز فيها على جائزة مالية  قدرها مليون دولار.

3- الفوز بمسابقة South Summit بمدريد:

قمة الجنوب South Summit هي عبارة عن مؤتمر سنوى يجمع الكوادر المؤثرة فى عالم ريادة الأعمال وتحضره أكبر الشركات الناشئة وأهم المواهب من دول جنوب أوروبا، ومنطقة البحر الأبيض المتوسط وأمريكا اللاتينية، وأفضل المستثمرين، بالإضافة إلى أكبر الشركات التي تهدف إلى الابتكار في العالم، ويقام المؤتمر بشكل سنوي فى مدينة مدريد بإسبانيا. 

وقد تمكنت براكسيلابس من الفوز بجائزة المؤتمر لهذا العام، والذى أقيم فى الفترة بين 2 و 4 أكتوبر 2019، وذلك لمساهمتها في تطوير طريقة تدريس العلوم بالجامعات، من خلال معامل العلوم الافتراضية التي تقوم بتطويرها. 

4- الفوز بجائزة سمو الشيخ سالم العلي:

إختتمت براكسيلابس عام 2019 بفوزها بواحدة من أهم جوائز تكنولوجيا المعلومات في العالم العربي، وهي جائزة سمو الشيخ سالم العلي الصباح للمعلوماتية ، حيث استلمت د. خديجة البدويهي الجائزة خلال الحفل الذي أقيم برعاية وحضور صاحب السمو الشيخ صباح الأحمد الجابر الصباح أمير الكويت بقصر بيان العامر.

وقد شرفت الحفل بالحضور أيضا سعادة الشيخة عايدة سالم العلي الصباح رئيس مجلس أمناء الجائزة، كما استمعت في اليوم التالي للحفل إلى المحاضرة التعريفية التي قدمتها د. خديجة البدويهي (الرئيس التنفيذي لبراكسيلاس) حول معامل العلوم الافتراضية ودورها في تطوير تدريس العلوم بالكليات العملية، وذلك بجناح الجائزة في معرض الكويت الدولي للكتاب.

أبرز الأنشطة التى شاركت فيها براكسيلابس خلال عام 2019:

1- المشاركة فى ورشة عمل تدريبية بالتعاون مع مركز الابتكار بجامعة عين شمس:

يدعم مركز الابتكار بجامعة عين شمس Innovation Hub فكرة تطوير تعليم العلوم بالكليات، وذلك عن طريق إقامة ورش عملية لتدريب الطلاب على استخدام المعامل الافتراضية.

وقد استُخدمت المحاكاة ثلاثية الأبعاد تجربة استخلاص الحمض النووي -وهى أحد تجارب معامل البيولوجيا التى توفرها براكسيلابس- لتدريب الطلبة. كما قامت د. هبة علوي من كلية طب القصر العيني بشرح خطوات إجراء التجربة للطلاب.

وقد قام أ.د. محمد البنا، نائب وكيل كلية الهندسة بجامعة عين شمس بتكريم الطلاب الذين حضروا الورشة التدريبية.

2- المشاركة فى فاعليات المؤتمر السنوى العاشر لعرب نت ببيروت:

شاركت براكسيلابس فى فاعليات المؤتمر السنوي العاشر لمؤسسة عرب نت في بيروت بلبنان، وذلك خلال يومي 12 و 13 يونيو 2019وقد شرف المؤتمر بالحضور معالي رئيس الوزراء اللبناني، السيد سعد الحريري وعدد من السادة الوزراء، بالإضافة إلى عدد كبير من المتحدثين والمهتمين بريادة الأعمال والتكنولوجيا من عدة دول حول العالم.

وقد مثل براكسيلابس كلاً من د. خديجة البدويهى ( الرئيس التنفيذي ومؤسس براكسيلابس)، و أ. عصام السعدي (المؤسس المشارك ومدير العمليات)، والذين قاموا بتعريف الحضور بتفاصيل معامل العلوم الافتراضية التى توفرها براكسيلابس وأهم مميزاتها.

3- المشاركة فى فاعليات معرض القاهرة الدولي للإبتكار فى دورته السادسة:

قامت براكسيلابس بالمشاركة في معرض القاهرة الدولي للإبتكار بدورته السادسة بمركز المعارض والمؤتمرات الدولية تحت رعاية أ.د خالد عبد الغفار وزير التعليم العالي والبحث العلمي.

ويهدف هذا المعرض إلى جمع كل المهتمين بالعلم والابتكارات في مصر، وتحفيز الابتكار العلمي من خلال جمع العلماء والمبتكرين والمخترعين ورجال الأعمال، في مكان واحد، ويعتبر حلقة وصل بين كل المهتمين بالإبداع و العلم، وقد قام أعضاء فريق عمل براكسيلابس بشرح آلية عمل ومميزات المعامل الافتراضية للسادة الحضور.

المميزات التى أضيفت إلى معامل العلوم الافتراضية من براكسيلابس خلال عام 2019:

خلال هذا العام قام فريق التطوير وخبراء التعليم فى براكسيلابس بإنتاج ما يزيد عن 20 تجربة جديدة، حيث يتم إضافتهم إلى التجارب الموجودة في معامل العلوم الافتراضية ببراكسيلابس، ذلك فى مواد الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا.

 كما سعت براكسيلابس إلى تحسين تجربة المستخدم من خلال تقليل الوقت المطلوب لتحميل التجارب على الإنترنت، وما زال فريق العمل في براكسيلابس يحرص على التواصل المستمر مع المؤسسات التعليمية وخبراء تعليم العلوم للتعرف على مقترحات التحديث والتطوير وضمان مواكبة التوجهات الحديثة لتبسيط تدريس العلوم. 

وبهذا نكون قد سردنا ملخصًا سريعًا لأبرز إنجازات وأنشطة براكسيلابس هذا العام، والذى يمكننا إعتباره عامًا ذهبيًا لبراكسيلابس، ونأمل ان يحمل العام القادم في طياته المزيد من الإنجازات والنجاحات فى خدمة وتطوير تكنولوجيا التعليم.

يمكنك إنشاء حساب مجاني لتجربة معامل براكسيلابس الإفتراضية من هنا.

]]>
https://arblog.praxilabs.com/virtual-science-labs-from-praxilabs-the-most-important-achievements-of-2019/feed/ 0 463