مقدمة في الكيمياء الحيوية

مقدمة في الكيمياء الحيوية

• الكيمياء الحيوية هي دراسة المواد الكيميائية والعمليات الكيميائية التي تحدث في الكائنات الحية.
• تهدف إلى فهم كيفية عمل الكائنات الحية على المستوى الجزيئي.
• تُركز على التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلايا، مثل التمثيل الغذائي، والتحلل، والنمو.
• تُدرس الكيمياء الحيوية الجزيئات الحيوية الأساسية مثل البروتينات، والكربوهيدرات، والدهون، والأحماض النووية.

الجزيئات الحيوية

• البروتينات: تتكون من سلاسل عديدة من الأحماض الأمينية. تؤدي وظائف متنوعة، بما في ذلك الإنزيمات والهياكل الخلوية.
  • تحتوي على ذرات كربون، هيدروجين، أكسجين، نيتروجين، وربما كبريت.
  • تختلف في ترتيب الأحماض الأمينية، وبالتالي في أشكالها ووظائفها.
• الكربوهيدرات: مصدر رئيسي للطاقة في الكائنات الحية. تتكون من سكريات بسيطة (مثل الجلوكوز).
  • تُصنف إلى سكريات أحادية، ثنائية، متعددة.
  • تختلف في عدد الوحدات السكرية.
• الدهون: تُوفر الطاقة، وتُشكل هيكل الخلية. تتكون من أحماض دهنية وجلسرين.
  • تُصنف إلى دهون مشبعة وغير مشبعة.
  • تلعب دوراً هاماً في تنظيم الهرمونات.
• الأحماض النووية: (DNA وRNA): تحمل المعلومات الوراثية للكائن الحي.
  • تتكون من وحدات بنائية تسمى النيوكليوتيدات.
  • تشكل أساس عملية التعبير الجيني.

التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية

• التفاعلات الأيضية: تشمل جميع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية.
• الـإنزيمات: بروتينات حيوية تعمل كمُحفِّزات حيوية للتفاعلات الكيميائية.
  • تُساعد على خفض طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعلات.
  • تزيد من سرعة التفاعل.
• التوازن الكيميائي: يتحكم في مسار التفاعلات الأيضية.
  • يؤثر على معدل تكوين و تحلل الجزيئات.
• عمليات الاكتساب و التخلص من الطاقة: تلعب دوراً أساسياً في جميع الوظائف الحيوية.
  • التنفس الخلوي، عملية تنتج الطاقة.

التنفس الخلوي

• مجموعة من التفاعلات الكيميائية التي تُنتج طاقة من الجلوكوز.
• العملية الأساسية للحصول على الطاقة في الكائنات الحية.
• تتضمن عدة مراحل:
  • التحلل السكري (glycolysis)
  • دورة كريبس (Krebs Cycle)
  • سلسلة نقل الإلكترون (Electron Transport Chain).

دورة كريبس

• تتطلب الأكسجين حيث تُعرف باسم "دورة حمض الستريك".
• تُنتج ثاني أكسيد الكربون و الطاقة (ATP).
• تُعتبر مرحلة وسطية بين التحلل السكري وسلسلة نقل الإلكترون.

سلسلة نقل الإلكترون

• تُنتج كمية كبيرة من الطاقة في صورة ATP.
• تتضمن سلسلة من التفاعلات التي تُنقل خلالها الإلكترونات إلى الأكسجين كمستقبل نهائي.
• تشكل هذه العملية جزءًا حاسمًا من التنفس الخلوي لإنتاج الطاقة.

التمثيل الضوئي

• عملية حيوية في النباتات والطحالب والبكتيريا الخضراء.
• تستخدم ضوء الشمس لتحويل ثاني أكسيد الكربون والماء إلى جلوكوز.
• تُمثل مصدراً هاماً للطاقة للكائنات الحية الأخرى.

أنواع أخرى من التمثيل الغذائي

• التمثيل الغذائي للبروتينات والدهون.
• تحويل الجلوكوز إلى جليكوجين (لتخزين الطاقة).
• تحلل الجليكوجين لإطلاق الطاقة عند الحاجة.

تنظيم التمثيل الغذائي

• هرمونات: تنظم عملية التمثيل الغذائي.
• الـإنزيمات: تحفز بعض التفاعلات الأيضية.
• التغذية: تؤثر على كمية الجزيئات المُتوفرة.

أهمية الكيمياء الحيوية

• فهم أمراض التمثيل الغذائي.
• تطوير أدوية جديدة.
• تحسين انتاج المحاصيل الزراعية.
• دراسة العمليات الخلوية.
• تطوير تقنيات حياة الاصطناعية.

الكيمياء الحيوية هي دراسة التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية. في هذا الاختبار، ستتعرف على الجزيئات الحيوية الرئيسية مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون. هذا سيكون مفيد لفهم كيفية عمل الخلايا على المستوى الجزيئي.