الجزيئات البيولوجية الكبيرة
بدءًا من البكتيريا الوحيدة الخلية إلى أجسامنا المكونة من تريليونات الخلايا، تتكون جميع الكائنات الحية من خلية واحدة على الأقل أو ملايين الملايين من الخلايا. و تحتوي الخلايا على عضيات.
يتركب جسم الكائن الحى من مجموعة من الأجهزة التى يتكون كل منها من مجموعة من الأعضاء التى تتكون من مجموعة من الأنسجة و كل نسيج يتكون من مجموعة متماثلة من الخلايا داخل كل خلية يوجد العديد من العضيات التى تقوم كل منها بدورها داخل الخلية للابقاء على حياة الكائن الحى.
العضَيات هي تراكيب تؤدي وظائف محددة داخل الخلية. تتكون هذه العُضيات من جزيئات مُكونة من ذرات. و من ثَم، يجب أن تحصل الخلايا على مواد عضوية و غير عضوية للبقاء على قيد الحياة.
الجزيئات الحيوية الكبيرة أو ما يطلق عليها الجزيئات البيولوجية الكبيرة هي جزيئات عضوية كبيرة الحجم لها أهمية خاصة في الحفاظ على حياة جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى الإنسان و هي تشمل الكربوهيدرات و الليبيدات و البروتينات و الأحماض النووية.
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.
يتكون أي كائن حي من أجهزة. و تحتوي الأجهزة على عدة أعضاء. تتكون الأعضاء من أنسجة. و تتكون الأنسجة من خلايا. تحتوي الخلايا على عدة عُضيَّات مكونة من جزيئات، و تتكون الجزيئات من ذرات. حتى الذرات نفسها تتكون من جسيمات دون ذرية أصغر منها.
توجد أربعة أنواع من الجزيئات البيولوجية الكبيرة. و هي البروتينات و الليبيدات والكربوهيدرات و الأحماض النووية. أحجام هذه الجزيئات كبيرة نسبيا إذا ما قورنت بجزئ أصغر، مثل الأكسجين أو الجلوكوز. و كما يتضح من الاسم، تشير كلمة «كبيرة» إلى حجم هذه الجزيئات.
كما أن الجزيئات الحيوية الكبيرة جزيئات عضوية. و هذا يعني أنها تحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين. أما الجزيئات التي لا تحتوي على روابط بين الكربون و الهيدروجين فهي تعد جزيئات غير عضوية من منظور علم الأحياء. الجزيئات البيولوجية الكبيرة لا بد أن تحتوي علي عنصر الكربون.
الجزيء العضوي الجزيء العضوي هو جزيء يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين.
الجزيء غير العضوي هو جزيء لا يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين. فى بعض الأحيان يحتوى المركب على عنصر الكربون و لكن لا يطلق عليه جزئ بيولوجي كبير مثل ثانى أكسيد الكربون.
البوليمر هو جزيء كبير مكون من عدة وحدات فرعية متكررة تسمى المونومرات.
المونيمر هو وحدة فرعية صغيرة ترتبط بمونومرات أخرى لتكوين بوليمر.
البلمرة هي ارتباط المونومرات بعضها ببعض لتكوين بوليمرات.
الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية مكونة من عدة وحدات فرعية مرتبطة معًا. و يمكن أن تكون عبارة عن بوليمرات مكونة من عدّة 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 :
غالبًا ما يُستخدم مصطلح السكريات البسيطة للإشارة إلى السكريات الأحادية و السكريات الثنائية و يستخدم مصطلح السكريات المعقدة للإشارة إلى السكريات العديدة.
السكريات الأحادية هي أبسط أنواع الكربوهيدرات و هي المونومرات (الوحدات الأساسية) لجميع الكربوهيدرات.
السكريات الثنائية تتكون بارتباط وحدتان من السكريات الأحادية معًا مع خروج جزئ ماء كناتج ثانوي.
السكريات العديدة عبارة عن بوليمرات كبيرة تتكون من العديد من وحدات السكريات الأحادية. هنا نلاحظ أن عدد جزيئات الماء الناتجة تساوي مجموع عدد السكريات الأحادي- 1
السكريات الأحادية
السكريات الأحادية هي أبسط وحدات السكر الممكنة وهى جزيء واحد فقط تتكون من ذرات كربون مرتبطة بذرات الهيدروجين و الأكسجين. و هي تحتوي على ما بين (ثلاث إلى ست ذرات كربون). و من أمثلة السكريات الأحادية الجلوكوز و الفركتوز و الجالاكتوز و الريبوز.
الجلوكوز هو مصدر رئيس للطاقة في الخلايا، و يوجد الجالاكتوز في الحليب و منتجات الألبان، و يوجد الفركتوز في الفواكه و الخضروات، و يشكل الريبوز عنصرا مهما في تكوين النيوكليوتيدات فى الأحماض النووية DNA, RNA .
السكريات الثنائية
تنتج جزيئات السكريات الثنائية عندما يرتبط جزيئان من السكريات الأحادية ببعضهما. و يتم ذلك من خلال إزالة جزيء ماء و يتم تكوين رابطة تساهمية جديدة تسمى الرابطة الجليكوزيدية. و تعد السكريات الثنائية الثلاثة الأكثر شيوعا هي السكروز و اللاكتوز و المالتوز.
•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
السكريات العديدة
تعمل الأنواع المختلفة من السكريات العديدة كمخازن للغذاء في النباتات و الحيوانات. كما أنها تقوم بدور فى تركيبة جدران الخلايا النباتية و في الهياكل الخارجية القوية للحشرات. جزيء السكريات العديدة سلسلة قد تحتوي على مئات أو حتى الآلاف من السكريات الأحادية. و كما هو الحال مع السكريات الثنائية ترتبط وحدات السكريات الأحادية الموجودة في السكريات العديدة بروابط جليكوزيدية.
. الجليكوجين، و هو بوليمر متعدد من الجلوكوز يعمل كأحد أشكال تخزين الطاقة فى الأنسان.
. النشا و هو بوليمر من الجلوكوز يعمل على تخزين الطاقة فى النباتات.
. السليلوز، بوليمر آخر من الجلوكوز و هو المكون التركيبى الرئيس لجدران الخلايا النباتية. و غالبا يصنع الخشب و الورق و القطن أيضا من السليلوز.
خواص السكريات المعقدة
1- ليس لها الطعم الحلو 2- عديمة القابلية للذوبان فى الماء 3- وزنها الجزيئي مرتفع
أهمية الكربوهيدرات
1- تستخدم الكربوهيدرات لنقل الطاقة و تخزينها.
2- ترتبط الكربوهيدرات بالبروتينات الموجودة في غشاء الخلية. هذه البروتينات تسمى الجليكوبروتينات، و تلعب دورا مهما في اتصال الخلايا معًا.
3- تعمل الكربوهيدرات على توفير الصلابة و الدعم لجدار الخلية في النباتات (السليلوز).
4- يخزن الجلوكوز الزائد في الكبد و العضلات على هيئة جليكوجين لاستخدامه لاحقًا.
5- تخزن فى النبات على صورة نشا.
الكشف عن السكريات الأحادية (الجلوكوز) باستخدام كاشف بندكت الأزرق يتحول الى اللون البرتقالي
الكشف عن النشا باستخدام محلول اليود البرتقالى الذى يتحول الى اللون الأزرق
الليبيدات
الليبيدات عبارة عن جزيئات غير قابلة للذوبان فى الماء. تتكون جزيئات الليبيدات من ذرات الكربون و الهيدروجين و الأكسجين (C-H-O) بنسب غير ثابتة. يستخدم الجسم كلا من الكربوهيدرات و الليبيدات لتخزين الطاقة لفترات قصيرة (الكربوهيدرات) و لفترات طويلة (الليبيداتِ).
تتكون الليبيدات من جزئين رئيسيين:
. الجليسرول، و هو جزيء كحول صغير ثلاثي الكربون، به ثلاث مجموعات هيدروكسيل و الأحماض الدهنية، و التي تتضمن سلسلة من ذرات الكربون و الهيدروجين.
- الليبيدات غير قطبية. و هذا 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 مباشر له مثل الكربوهيدرات التي تذوب في الماء.
أنواع الليبيدات
هناك ثلاث أنواع من الليبيدات هي:
- الليبيدات البسيطة (الجليسريدات الثلاثية) ، و منها: الدهون و الزيوت، و الشموع.
- الفسفوليبيدات.
- الإستيرويدات. الليبيدات المشتقة
لا يلجأ الجسم للحصول على الطاقة المخزنة فى الليبيدات إلا عندما لا يجد ما يكفيه من الكربوهيدرات ليأخذ منها الطاقة اللازمة له (الكربوهيدرات المصدر السريع للحصول على الطاقة)
و من المعلوم أن الليبيدات تخزن كميات من الطاقه أكبر من الكربوهيدرات، لأن مقدار الطاقة المستمدة من كمية ما من الليبيداتِ تعادل أكثر من ضعف مقدار الطاقة المستمدة من الكمية نفسها من الكربوهيدرات.
تقسيم الليبيدات
يمكن تقسيم الليبيدات إلى بسيطة و مركبة و مشتقة
الزيوت. دهون سائلة. أحماض دهنية غير مشبعة مع الجليسرول. الزيوت التى تغطى ريش الطيور المائية مثل البط و الأرز و غيرها
الدهون. دهون صلبة. أحماض دهنية مشبعة مع الجليسرول. تعمل كعازل حرارى فى الحيوانات الموجودة فى المناطق القطبية مثل الدب القطبى و البطريق و الحيتان
الشموع. أحماض دهنية ذات أوزان جزيئية عالية مع كحول أحادى الهيدروكسيل غير الجليسرول. تنتج من الثمار و الأوراق النباتية و خصوصا فى النباتات الصحراوية
- الزيوت توجد فى الطيور المائية لتغطية ريشها بحيث لا ينفذ إليه الماء، مما يسهل على الطائر الطفو و التحرك فوق سطح الماء بسهولة.
- الشموع على أسطح النباتات الصحراوية لتحفظ بالماء داخل أنسجتها، و بالتالى تحمى نفسها من الجفاف.
2- اللبيدات المركبة (المعقدة)
هي مواد تتكون جزيئاتها من عدة مركبات تتصل ببعضها بروابط كيميائية مختلفة. و هي عبارة عن الأحماض الدهنية مع الجليسرول كما سبق في الزيوت و الدهون، إلا أنها تحتوي على مجاميع إضافية أخرى كالتالي
** الفسفوليبيدات: و هي عبارة عن اتحاد بين الدهون و حمض الكولين و مجموعة الفوسفات توجد في مح البيض و النسيج الدماغي و الأنسجة العصبية. و يدخل فى تركيبها عناصر الكربون و الهيدروجين و الأكسجين و النيتروجين و الفوسفور. باستبدال الحمض الدهنى الثالث بحمض الكولين و مجموعة الفوسفات
تدخل الفسفوليبيدات فى تركيب الغشاء البلازمي (الخلوى) الذى يحيط بالخلية و يحميها. و تعمل الفوسفوليبيدات على تنظيم و ضبط حركة جزيئات المواد المختلفة التى تدخل إلى الخلية الحية أو تخرج منها.
3- الدهون المشتقة: و هي عبارة عن نواتج التحلل المائى لليبيدات البسيطة و المرتبطة.
تشمل:1. الستيرويدات( Steroids) 2. الهرمونات
3. الكوليسترول هو مثال على نوع من الليبيدات يسمى الستيرويد. و تكمن أهمية الكوليسترول في الدور الذي يلعبه في تقوية الغشاء الخلوي في الخلايا الحيوانية.
يتم الكشف عن وجود الليبيدات بواسطة كاشف سودان 4 حيث يتغير لون الكاشف إلى الأحمر، دلالة على وجود الدهون فى الأطعمة المختلفة.
أهمية الليبيدات:
1- الليبيدات و الحصول 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 و بناء الخلايا: تألف الليبيدات حوالي 5% من المواد العضوية الداخلة في تركيب الخلية الحية أي ان لها دور مهم في تركيب الأغشية الخلوية
3- عازل حراري: تعمل (الدهون) التي تخزن تحت الجلد كعازل حراري في الحيوان و الإنسان.مثل الدب القطبي لتحافظ علي درجة حرارتها في الأماكن الشديدة البرودة.
4- تعمل كغطاء واق : (الشموع ) لسطح العديد من النباتات الصحراوية و الحيوانات.
5-البعض منها يعمل كهرمونات كما في الإسترويدات (الهرمونات الجنسية) الاستروجين و البروجسترون في الاناث و التستسترون في الذكور. و هرمونات الكوتيزون و الالدسترون.
اهم الملاحظات على منهج احياء الصف الاول الثانوي
الكربوهيدرات
السكر الاحادي
& به من ثلاثه الى ست ذرات كربون.
& به من ثلاثه الى ست ذرات اكسجين.
& السكر الوحيد الذي يشذ عن هذه القاعده القاعده هو سكر الدي اوكسي ريبوز C5H10O4
& السكر الاحادي الجلوكوز هو السكر المشترك في تكوين السكريات الثنائيه.
& كل جزئ من سكر الجلوكوز عند الأكسدة يعطي 38 ATP و هذا يكون داخل الميتوكندريا من خلال عملية يطلق عليها التنفس الخلوي ( عملية هدم).
& تعتبر عمليه البناء الضوئي عمليه بلمره حيث يتكون فيها الجلوكوز و يخزن على هيئه نشا.
& جدار الخليه النباتيه يتكون من الكربوهيدرات المتعدده و هو السيليلوز.
&عدد جزيئات الماء الناتجه عند تكوين السكر الثنائي= عدد جزيئات السكر الثنائي المتكونه.
& عدد جزيئات الماء الناتجه عند تكوين السكر العديد= عدد جزيئات الجلوكوز - ١.
& عدد جزيئات السكر الاحادي الجلوكوز الداخله في تكوين السكر العديد = عدد جزيئات الماء الناتجه + ١.
& عندما يحتاج الجسم الى الطاقه فانه يلجأ الى الترتيب التالي.
سكر احادي جلوكوز- سكر ثنائي- سكر عديد جليكوجين- اخيرا الليبيدات او الدهون.
& الجزيء العضوي او الجزيء البيولوجي الكبير لابد ان يحتوي على عنصر الكربون. ليس كل جزيء يحتوي على الكربون جزيء بيولوجي كبير او جزيء عضوي.
& ترتيب الجسم من الاصغر الى الاكبر هو كالاتي.
ذرات- جزيئات بيولوجيه- عضيات- خلايا- انسجه- اعضاء- اجهزه- جسم الانسان.
& عدد ذرات الكربون في السكر الثنائي لا تزيد عن ١٢ ذره كربون. لماذا؟
& عدد ذرات الكربون في السكر العديد دائما اكبر من ١٢ ذره كربون. لماذا؟
& اكتب الصيغه الكيميائيه لاحد السكريات المتعدده الذي يتكون من اربع ذرات كربون.
& عدد ذرات الهيدروجين في الدهون اكبر من عددها في الزيوت لتكون الدهون من أحماض دهنية مشبعة بينما تتكون الزيوت من أحماض دهنية غير مشبعة.
& تشترك الكربوهيدرات و الليبيدات في وجود عناصر C. H. O
& العناصر التي توجد في الفوسفوليبيدات و لا توجد في الكربوهيدرات هي P. N.
& الفوسفوليبيدات و الكوليسترول يدخلا في تكوين الغشاء البلازمي. و من ثم فهما يلعبا دورا هاما في مرور المواد من و الي الخلية.
& السليلوز يدخل في تركيب الجدار الخلوي للخلية النباتية و من ثم له دور تدعيمي للخلية.
د. محمد مبروك.
تعليقات
إرسال تعليق