نظرة عامة عن البروتينات والأحماض الأمينية

نظرة عامة عن البروتينات

• البروتينات جزيئات حيوية كبيرة ومعقدة.
• تتكون من وحدات أساسية تسمى الأحماض الأمينية.
• ترتبط الأحماض الأمينية بواسطة روابط ببتيدية لتكوين سلاسل طويلة.
• لها أشكال فراغية مختلفة تسمح لها بأداء وظائف متعددة.

أهمية الأحماض الأمينية

• الأحماض الأمينية لبنات البروتينات.
• يوجد 20 نوعاً من هذه الأحماض الأمينية.
• تختلف طرق اتحادها لتكوين آلاف البروتينات.
• بعضها يصنعه الجسم، والبعض الآخر يجب الحصول عليه من الطعام.
• أساسية لبناء وصيانة الأنسجة، إنتاج الإنزيمات والهرمونات، وتعزيز جهاز المناعة.

التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية

• يحتوي كل حمض أميني على:
  • مجموعة أمينية (NH2).
  • مجموعة كربوكسيلية (COOH).
  • سلسلة جانبية (R) متغيرة.
• المجموعة الأمينية قاعدية، تقبل بروتون.
• المجموعة الكربوكسيلية حمضية، تطلق بروتون.
• السلسلة الجانبية تحدد نوع الحمض الأميني وخصائصه.
• التركيب الكيميائي يحدد تفاعلاتها لتكوين البروتينات.
• تتكون الروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية، مما يشكل سلاسل طويلة متعددة الأشكال.

المجموعات الوظيفية في الأحماض الأمينية

• المجموعة الأمينية (NH2).
• المجموعة الكربوكسيلية (COOH).
• السلسلة الجانبية (R) .

أمثلة على السلاسل الجانبية

• غلايسين (Gly): سلسلة جانبية (H)
• سيرين (Ser): سلسلة جانبية (CH2OH)
• سيستئين (Cys): سلسلة جانبية (CH2SH)

تنوع الأحماض الأمينية

• يوجد 20 نوعاً من الأحماض الأمينية.
• كل نوع له سلسلة جانبية فريدة.
• هذا التنوع يسمح للبروتينات بأداء وظائف عديدة.

الروابط الببتيدية

• تربط الأحماض الأمينية معاً لتكوين البروتينات.
• تتشكل من تفاعل مجموعة الكربوكسيل في حمض أميني مع مجموعة الأمينية في حمض أميني آخر.
• ينتج عن هذا التفاعل تحرير جزيء ماء.

تكوين الرابطة الببتيدية

• تفاعل مجموعة الكربوكسيل مع مجموعة الأمينية.
• خروج جزيء ماء.
• تكوين رابطة ببتيدية بين الأحماض الأمينية.

أنواع الستيرويدات

• الستيرويدات القشرية: لعلاج الالتهابات.
• الستيرويدات البنائية: لزيادة الكتلة العضلية.
• الهرمونات الجنسية: تنظيم الوظائف الجنسية.

فوائد وأضرار الستيرويدات

• فوائد: تقليل الالتهابات، زيادة الكتلة العضلية.
• أضرار: آثار جانبية طويلة الأمد (ارتفاع ضغط الدم..)، الإدمان.

استخدام الستيرويدات في الطب

• علاج الربو.
• علاج أمراض الأمعاء (مرض كرون..).
• علاج أمراض المناعة.

نصائح لاستخدام الستيرويدات بأمان

• استشارة الطبيب.
• اتباع الجرعات الموصوفة.
• مراقبة الآثار الجانبية.

تكمل البيانات السابقة عن البروتينات، وتساهم في فهم كيفية عملها في الجسم

هضم الطعام

• البروتينات مهمة لهضم الطعام.
• إنزيم البيبسين في المعدة يكسر البروتينات إلى ببتيدات أصغر.
• بعد ذلك يتم هضمها لاحقاً إلى أحماض أمينية يستخدمها الجسم.

نقل الأكسجين

• الهيموجلوبين يحمل الأكسجين من الرئتين إلى باقي الجسم.
• هرمون الأنسولين ينظم مستوى السكر في الدم.
• الأجسام المضادة تدافع عن الجسم ضد الأمراض.

الإنزيمات

• بروتينات تعمل كعوامل مساعدة في التفاعلات الكيميائية.
• تسرع عملية التفاعلات.
• ضرورية لعديد من العمليات الحيوية.

الهرمونات

• تعمل كرسائل كيميائية.
• تنظم العديد من العمليات الحيوية في الجسم.
• على سبيل المثال، هرمون الأنسولين ينظم مستوى السكر في الدم.

الأجسام المضادة

• بروتينات ينتجها الجهاز المناعي لمكافحة العدوى.
• ترتبط بالأجسام الغريبة (مثل الفيروسات والبكتيريا) لتدميرها.

التركيب الأولي للبروتين

• تسلسل الأحماض الأمينية في السلسلة الببتيدية.

التركيب الثانوي للبروتين

• تشكيلات مثل B-sheet و α-helix، بسبب الروابط الهيدروجينية.

التركيب الثالثي للبروتين

• الشكل ثلاثي الأبعاد للبروتين الناتج عن التفاعلات بين السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية.

التركيب الرباعي للبروتين

• يجمع عدة وحدات بروتينية فرعية متعددة لتشكيل بروتين وظيفي.

البروتينات الكروية

• قابلة للذوبان في الماء.
• تلعب أدواراً هامة في العمليات البيوكيميائية.
• أمثلة: الإنزيمات، الهيموجلوبين، الأجسام المضادة.

البروتينات الليفية

• غير قابلة للذوبان في الماء.
• توفر الدعم الميكانيكي للبنى في الجسم.
• أمثلة: الكولاجين، الكيراتين، الفبرين.

الكولاجين

• بروتين ليفي هام لبنية الجلد، الأوتار والأربطة.
• يشكل حوالي 75% من بشرنا.
• يوفر الدعم الهيكلي للجلد.

الهيموجلوبين

• بروتين كروي موجود في خلايا الدم الحمراء.
• ينقل الأكسجين من الرئتين إلى أنسجة الجسم.

دور البروتينات

• لبنات بناء الجسم.
• تسريع التفاعلات الكيميائية.
• تنظيم العمليات الحيوية.
• حماية الجسم.
• نقل الجزيئات.

أهمية تسلسل الأحماض الأمينية

• يحدد التسلسل شكل البروتين النهائي ووظيفته.
• أي تغيير في التسلسل يؤثر على وظيفة البروتين.

الخصائص الكيميائية والفيزيائية للبروتينات

تتناول هذه المواضيع البروتينات وأهميتها في الجسم، بالإضافة إلى الأحماض الأمينية التي تعتبر اللبنات الأساسية لهذه البروتينات. سوف نستعرض التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية وكيفية ارتباطها لتكوين سلاسل بروتينية متعددة الأشكال. يُعتبر فهم هذا الموضوع أساسياً لدراسة علم الأحياء والأحياء الدقيقة.