الجزيئات البيولوجية الكبيرة
بدءًا من البكتيريا الوحيدة الخلية إلى أجسامنا المكونة من تريليونات
الخلايا، تتكون جميع الكائنات الحية من خلية واحدة على الأقل. وتحتوي الخلايا على
عضيات.
العضَيات هي تراكيب تؤدي وظائف محددة داخل الخلية. تتكون هذه العُضيات من جزيئات مُكونة من ذرات. ومن ثَم، يجب أن تحصل الخلايا على مواد عضوية وغير عضوية للبقاء على قيد الحياة. الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية كبيرة الحجم لها أهمية خاصة في الحفاظ على حياة جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى الإنسان.
الجزيء الكبير (البوليمر)
يتكون مصطلح بوليمر من كلمتين يونانيتين Poly و meros بمعنى "أجزاء عديدة".البوليمرات جزيئات كبيرة مكونة من وحدات بناء جزيئية صغيرة متكررة تُسمّى المونومرات.تعرف العملية التي ترتبط بها المونومرات معًا لتكوين جزيء البوليمر باسم البلمرة.
مثال ١: ترتيب التراكيب الحيوية حسب الحجم رتِّب التراكيب الآتية حسب ترتيبها في جسم الإنسان، من الأكبر إلى الأصغر: خلايا، جزيئات، ذرات، عُضَيات. أجهزة. أعضاء. أنسجة.
يتكوَّن أي كائن حي من أجهزة.
وتحتوي الأجهزة على عدة أعضاء. تتكون الأعضاء من أنسجة. وتتكون الأنسجة من خلايا.
تحتوي الخلايا على عدة عُضيَّات مُكونة من جزيئات، وتتكون الجزيئات من ذرات. حتى
الذرات نفسها تتكون من جسيمات دون ذرِّيَّة أصغر منها.
أنواع الجزيئات البيولوجية الكبيرة
توجد أربعة أنواع من الجزيئات البيولوجية الكبيرة. وهي البروتينات
والليبيدات والكربوهيدرات والأحماض النووية. أحجام هذه الجزيئات كبيرة نسبيًّا إذا
ما قُورنت بجزيء أصغر، مثل الأكسجين أو الجلوكوز. وكما يتضح من الاسم، تشير كلمة
«كبيرة» إلى حجم هذه الجزيئات.
كما أن الجزيئات الحيوية الكبيرة جزيئات عضوية. وهذا يعني أنها تحتوي
على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين. أما الجزيئات التي لا تحتوي على روابط بين
الكربون والهيدروجين فهي تُعد جزيئات غير عضوية من منظور علم الأحياء.
تعريف: الجزيء العضوي الجزيء
العضوي هو جزيء يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين.
تعريف: الجزيء غير العضوي الجزيء
غير العضوي هو جزيء لا يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين..فى بعض الأحيان يحتوى المركب على عنصر الكربون ولكن لا
يطلق عليه جزئ بيولوجى كبير مثل ثانى أكسيد الكربون
تعريف: البوليمر البوليمر
هو جزيء كبير مكون من عدة وحدات فرعية متكررة تُسَمَّى المونومرات.
تعريف: المونومر المونومر
هو وحدة فرعية صغيرة ترتبط بمونومرات أخرى لتكوين بوليمر.
تعريف: البلمرة البلمرة
هي ارتباط المونومرات بعضها ببعض لتكوين بوليمرات.
مثال: وصف تكوين جزيئات كبيرة من
وحدات مونومر فرعية
قد تتكوَّن الجزيئات البيولوجية الكبيرة من وحدات فرعية (مونومرات) يرتبط بعضها ببعضٍ في سلسلة. ما اسم هذه العملية؟ الحل
الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية مكونة من عدة وحدات فرعية مرتبطة معًا. ويمكن أن تكون عبارة عن بوليمرات مكونة من عدَّة وحدات أصغر تسمى المونومرات. أحد أمثلة البوليمرات هو الكربوهيدرات، التى تتكون من مونومرات تسمى «السكريات الأحادية».
الكربوهيدرات
الكربوهيدرات هي جزيئات تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين
والأكسجين. ترتبط السكريات الأحادية لتكوين بوليمرات الكربوهيدرات، أو متعددات
السكريات. و هى عبارة عن جزيئات
ضخمة تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين بالنسبة 1: 2: 1. C: H: O.
تصنيف الكربوهيدرات
1- السكريات الأحادية 2- السكريات الثنائية 3- السكريات العديدة
(المعقدة)
يمكن تصنيف الكربوهيدرات بناءً على تركيبها الجزيئي إلى ثلاثة مجموعات أو أنواع مختلفة :
السكريات الأحادية هي أبسط أنواع الكربوهيدرات وهي المونومرات (الوحدات الأساسية) لجميع الكربوهيدرات.
السكريات الثنائية تتكون بارتباط وحدتان من السكريات الأحادية معًا.
السكريات العديدة عبارة عن بوليمرات كبيرة تتكون من العديد من وحدات السكريات الأحادية
السكريات الأحادية
السكريات الأحادية هي أبسط وحدات السكر الممكنة وهى جزيء واحد فقط تتكون من
ذرات كربون مرتبطة بذرات الهيدروجين والأكسجين.
وهي تحتوي على ما بين ثلاث إلى ست ذرات كربون. ومن أمثلة السكريات
الأحادية الجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز والريبوز.
الجلوكوز هو مصدر رئيس للطاقة في الخلايا، ويوجد الجلاكتوز في الحليب
ومنتجات الألبان، ويوجد الفركتوز في الفواكه والخضروات، ويشكل الريبوز عنصرًا
مهمًا في تكوين النيوكليوتيدات فى الأحماض النووية DNA, RNA
.
السكريات الثنائية
تنتج جزيئات السكريات الثنائية عندما يرتبط جزيئان من السكريات الأحادية
ببعضهما. ويتم ذلك من خلال إزالة جزيء ماء ويتم تكوين رابطة تساهمية جديدة تسمى
الرابطة الجليكوزيدية.
وتُعَد السكريات الثنائية الثلاثة الأكثر شيوعًا هي السكروز واللاكتوز
والمالتوز.
•يتكون السكروز من جزيء
الجلوكوز + جزيء الفركتوز.
•يتكون اللاكتوز من جزيء الجلوكوز + جزيء الجلاكتوز.
•يتكون المالتوز من جزئ الجلوكوز
+ جزئ جلوكوز
تتميز السكريات البسيطة (الأحادية – الثنائية)
1- الطعم الحلو 2- القابلية للذوبان فى الماء 3- وزنها الجزيئى منخفض
تعمل الأنواع المختلفة من السكريات العديدة كمخازن للغذاء في النباتات
والحيوانات. كما أنها تقوم بدور فى تركيبة جدران الخلايا النباتية وفي الهياكل
الخارجية القوية للحشرات.
جزيء السكريات العديدة سلسلة قد تحتوي على مئات أو حتى الآلاف من السكريات
الأحادية.وكما هو الحال مع السكريات الثنائية ترتبط وحدات السكريات الأحادية
الموجودة في السكريات العديدة بروابط جليكوزيدية.
أمثلة
•الجليكوجين، وهو بوليمر متعدد من الجلوكوز يعمل كأحد أشكال تخزين الطاقة فى
الأنسان.
•النشا وهو بوليمر من الجلوكوز يعمل على تخزين الطاقة فى النباتات.
•السليلوز، بوليمر آخر من الجلوكوز وهو المكون التركيبى الرئيس لجدران
الخلايا النباتية. وغالبَا يصنع الخشب والورق والقطن أيضُا من السليلوز.
خواص السكريات المعقدة
1- ليس لها الطعم الحلو
2- عديمة القابلية للذوبان فى الماء 3- وزنها الجزيئى مرتفع
أهمية الكربوهيدرات
تلعب أنواع الكربوهيدرات المختلفة أدوارًا متنوعة في الكائنات الحية.
1- تستخدم الكربوهيدرات لنقل الطاقة وتخزينها.
2- ترتبط الكربوهيدرات بالبروتينات الموجودة في غشاء الخلية. هذه
البروتينات تسمى الجليكوبروتينات، وتلعب دورًا مهمًّا في اتصال الخلايا معًا.
3- تعمل الكربوهيدرات على توفير الصلابة والدعم لجدار الخلية في
النباتات (السليلوز).
4- يخزن الجلوكوز الزائد في الكبد والعضلات على هيئة جليكوجين لاستخدامه
لاحقًا.
5- تخزن فى النبات على صورة
نشا.
الكشف
عن السكريات الأحادية (الجلوكوز) باستخدام كاشف بندكت الأزرق يتحول الى اللون
البرتقالى
الكشف
عن النشا باستخدام محلول اليود البرتقالى الذى يتحول الى اللون اللأزرق
الليبيدات
الليبيدات هي مواد شبيهة بالدهون في الجسم، يتم استخدام الدهون للتخزين والعزل الحراري. وهي توجد في أغشية الخلايا وحول الأعصاب.
الليبيدات عبارة عن جزىئاتِ غىرِ القابلةِ للذوبانِ فى الماءِ. تتكوّنُ جزىئاتُ اليبيدات من ذرّات الكربونِ والهىدروجىنِ و الأكسجىنِ (C-H-O). يستخدمُ الجسم كلا من الكربوهىدراتِ و اليبيدات لتخزىنِ الطاقةِ لفترات قصىرة (الكربوهيدرات) ولفترات طويلة (الليبيداتِ).
تتكون
الليبيدات من جزأين رئيسيين:
-
الجليسرول، وهو جزيء صغير ثلاثي الكربون، و به ثلاث مجموعات هيدروكسيل و الأحماض
الدهنية، والتي تتضمن سلسلة من ذرات الكربون والهيدروجين.
- الليبيدات غير قطبية. وهذا يجعل الليبيدات غير قابلة للذوبان في الماء لأن الماء قطبي. و لكنها تذوب في المذيبات العضوية غير القطبية (الكربونية) مثل البنزين و رابع كلوريد الكربون. على الرغم من أن الليبيدات يمكن أن توفر الطاقة، إلا أنها ليست مصدرًا مباشرًا له مثل الكربوهيدرات التي تذوب في الماء.
أنواع الليبيدات
هناك
ثلاث أنواع من الليبيدات هي:
-
الليبيدات البسيطة (الجليسريدات الثلاثية) ، ومنها:الدهون و الزيوت، و الشموع.
-
الفسفوليبيدات.
- الإستيرويدات.
ومن المعلوم أن الليبيدات تخزن كميات من الطاقةَ أكبر من الكربوهىدرات، لأن مقدار الطاقة المستمدة من كمية ما من الليبيداتِ تعادل أكثر من ضعف مقدارِ الطاقةِ المستمَدّةِ من الكمية نفسها من الكربوهىدراتِ.
تقسيم اليبيدات
يمكن تقسيم الليبيدات إلى بسيطة ومركبة ومشتقة
|
|
|
|
|
الزيوت |
دهون
سائلة أحماض
دهنية غير مشبعة مع الجليسرول |
الزيوت
التى تغطى ريشس الطيور المائية مثل البط والأوز وغىرِها |
|
الدهون |
دهون
صلبة أحماض
دهنية مشبعة مع الجليسرول |
تعمل
كعازل حرارى فى الحيوانات الموجودة فى المناطق القطبية مثل الدب القطبى و
البطريق والحيتان |
|
الشموع |
أحماض دهنية ذات أوزان جزيئية عالية مع كحول أحادى
الهيدروكسيل
غير الجليسرول |
تنتِج
من الثمار والأوراق النباتىّة و خصوصا فى النباتات الصحراوىّة |
-
الزيوت توجد فى الطيور المائية لتغطية ريشِها بحيث لا ينفذ إليه الماءُ،
مما يسهّل على الطائرِ الطفو والتحرك فوق سطحِ الماءِ بسهولة.
- الشموعُ على أسطح النباتات الصحراوية لتحفظ بالماءَ داخل أنسجتها، وبالتالى تحمى نفسها من الجفاف.
الليبيدات المعقدة
هي مواد تتكون جزيئاتها من عدة مركبات تتصل ببعضها بروابط كيميائية مختلفة. وهي عبارة عن الأحماض الدهنية مع الجليسرول كما سبق في الزيوت والدهون، إلا أنها تحتوي على مجاميع إضافية أخرى كالتالي
** الفسفوليبيدات: وهي عبارة عن اتحاد بين الدهون وحمض الكولين و مجموعة الفوسفات توجد في مح البيض والنسيج الدماغي والأنسجة العصبية. و يدخل فى تركيبها عناصر الكربون والهيدروجين و الأكسجين و النيتروجين و الفوسفور. باستبدال الحمض الدهنى الثالث بحمض الكولين ومجموعة الفوسفات
3- الدهون المشتقة Derived Lipids:
وهي عبارة عن نواتج التحلل المائى لليبيدات البسيطة والمرتبطة. تشمل:
1- الستيرويدات(
Steroids)
2-
الستيرولات
3-
الهرمونات
4-
الكاروتينويدات(Carotenoids)
الكوليسترول هو مثال على نوع من الليبيدات يسمى الستيرويد. وتكمُن أهمية الكوليسترول في الدور الذي يلعبه في تقوية الغشاء الخلوي في الخلايا الحيوانية.
يتم
الكشف عن وجود الليبيدات بواسطة كاشف سودان٤ ،
حيث يتغير لون الكاشف إلى الأحمر، دلالة على وجود الدهون فى الأطعمة المختلفة.
أهمية الليبيدات:
1-
الليبيدات والحصول علي الطاقة:
الطاقة
المستمدة من الليبيدات أكثر من الطاقة المستمدة من نفس كمية الكربوهيدرات،
لا يبدأ
الجسم في استخلاص الطاقة من الدهون إلا في غياب الكربوهيدرات.
2-
الليبيدات وبناء الخلايا: تؤلف الليبيدات
حوالي 5% من المواد العضوية الداخلة في تركيب الخلية الحية
أي
ان لها دور مهم في تركيب الأغشية الخلوية
3-
كعازل حراري: – تعمل
(الدهون) التي تخزن تحت الجلد كعازل حراري في الحيوان والإنسان.مثل الدب القطبي
لتحافظ علي درجة حرارتها في الأماكن الشديدة البرودة.
4-
تعمل كغطاء واق :- (الشموع ) لسطح
العديد من النباتات الصحراوية والحيوانات.
5-البعض
منها :- يعمل
كهرمونات كما في الإسترويدات (الهرمونات الجنسية).
تعليقات
إرسال تعليق