الأسس البيوكيميائية للحياة PDF

‫االسس البيوكيميائية للحياة‬ ‫كيمياء الخلية‬  ‫المركبات غير العضوية‬ ‫الماء‬ ‫يشكل الماء نسبة كبيرة من اجسام الكائنات الحية‪ ،‬حيث يشكل‬ ‫‪.‬تقريبا ‪ %70‬من جسم االنسان‬ ‫يمتاز الماء بمجموعة من الخصائص هي‬...

‫االسس البيوكيميائية للحياة‬ ‫كيمياء الخلية‬  ‫المركبات غير العضوية‬ ‫الماء‬ ‫يشكل الماء نسبة كبيرة من اجسام الكائنات الحية‪ ،‬حيث يشكل‬ ‫‪.‬تقريبا ‪ %70‬من جسم االنسان‬ ‫يمتاز الماء بمجموعة من الخصائص هي‬ ‫‪.1‬التماسك والتالصق والتوتر السطحي والضغط األسموزي‬ ‫التماسك والتالصق يساعد في نقل الماء في النبات ضد الجاذبية‬ ‫حيث ترتبط جزيئات الماء بروابط هيدروجينية‬ ‫‪.2‬حرارته النوعية عالية‪،‬‬ ‫ بمعنى يكسب الحرارة ببطء ويخسرها ببطء‪.‬‬ ‫ حياة مناسبة للكائنات الحية‬ ‫ يحافظ على حرارة اجسام الكائنات الحية الن معظم مكوناتها‬ ‫ماء‬  ‫‪.3‬تغير كثافته مع تغير الحرارة‬ ‫عند درجة ‪ 4‬يتغير سلوك الماء( شذوذ الماء)‬ ‫الماء عندما تقل درجة الحرارة عن ‪ 4‬يزيد‬ ‫حجمه وتقل كثافته ويطفو على السطح‪،‬‬ ‫بعكس بقية المواد االخرى التي تتقلص عندما‬ ‫تنخفض درجة حرارتها‬ ‫‪.4‬مذيب جيد لألمالح والمركبات العضوية فيساعد‬ ‫على نقل المواد الكيماوية‪.‬‬ ‫‪.5‬يساعد على تنظيم درجة الحرارة عن طريق‬ ‫التعرق‬ ‫الترابط بين جزيئات الماء في حالة السيولة وفي حالة الصالبة‬  ‫ب‪.‬العناصر الكيميائية‬ ‫تحتوي اجسام الكائنات الحية على مجموعة من العناصر‬ ‫الكيميائية يمكن تقسيمها الى ‪:‬‬ ‫عناصر تشكل نسبة كبيرة من جسم الكائن الحي ( ‪)%98‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫وهي االكسجين‪ ،‬الكربون‪ ،‬الهيدروجين‪ ،‬والنيتروجين‪،‬‬ ‫الكالسيوم والفوسفور‪.‬‬ ‫‪.2‬عناصر يحتاجها بكميات قليلة ويؤدي نقص بعضها الى‬ ‫اضطرابات فسيولوجية او الموت مثل‪ :‬الكبريت ‪ ،‬البوتاسيوم‪،‬‬ ‫الكلور ‪ ،‬الصوديوم‪ ،‬المغنيسيوم‪ ،‬اليود ‪ ،‬الحديد‪ ،‬المنغنيز‪،‬‬ ‫الزنك‪............‬‬ ‫ ‬  ‫المركبات العضوية‬ ‫‪:‬المركبات العضوية‬ ‫هي مركبات تحتوي على عنصر الكربون الذي يرتبط مع الهيدروجين‬ ‫واألكسجين وبعض العناصر االخرى كالكبريت والنيتروجين والفسفور‪ ،‬وتأتي‬ ‫‪.‬من اصل حي‪.‬ولها القدرة على تكوين سالسل طويلة او متفرعة‬  ‫الكربوهيدرات ‪ :‬وتعني ماء الكربون‬ ‫‪ )CH2O)n‬تتكون من الكربون‬ ‫والهيدروجين واالكسجين بنسبة ‪1:2:1‬‬ ‫اهمية الكربوهيدرات‪:‬‬ ‫‪.1‬تشكل المصدر االول للطاقة‬ ‫‪.2‬يدخل سكر الجلوكوز في صناعة بعض‬ ‫االحماض األمينية او البروتينات الواقعة على‬ ‫جدر الخاليا في الكائنات الدقيقة‬  ‫تصنف الكربوهيدرات الى‪:‬‬ ‫أ‪.‬سكريات احادية مثل الجلوكوز والجالكتوز‬ ‫‪C6H12O6‬‬ ‫والفركتوز‬ Figure 5.3c Aldose (Aldehyde Sugar) Ketose (Ketone Sugar) Hexoses: 6-carbon sugars (C6H12O6) Glucose Galactose Fructose  ‫ب‪.‬سكريات ثنائية وهي تنتج من اتحاد‬ ‫جزيئين من السكريات االحادية مع فقدان‬ ‫جزيء ماء ‪C12H22O11‬‬ ‫مثل‪ :‬سكر الشعير (المالتوز)‪ :‬جلوكوز ‪ +‬جلوكوز‬ ‫سكر الحليب (الالكتوز)‪ :‬جلوكوز ‪ +‬جالكتوز‬ ‫سكر المائدة ( السكروز) ‪ :‬فركتوز‪+‬جلوكوز‬  Figure 5.5 1–4 glycosidic 1 linkage 4 Glucose Glucose Maltose (a) Dehydration reaction in the synthesis of maltose 1–2 glycosidic 1 linkage 2 Glucose Fructose Sucrose (b) Dehydration reaction in the synthesis of sucrose  ‫ج‪.‬السكريات المتعددة ‪ :‬تنتج من تكتل السكريات االحادية بعد فقد‬ ‫الماء وينتج عن ذلك سالسل معقدة مثل‪:‬‬ ‫السليلوز‪ :‬سالسل مستقيمة من وحدات جلوكوز ‪،‬ال يتم هضمها في‬ ‫جسم االنسان‬ ‫الجاليكوجين ‪ :‬سالسل متفرعة ‪،‬حيث تعتبر مخزن للسكريات في‬ ‫اجسام الحيوانات حيث يقوم االنسان والفقاريات بتخزينه في الكبد‬ ‫والعضالت على شكل سكريات معقدة متفرعة‪.‬‬ ‫النشا )االميلوز) سالسل مستقيمة من وحدات جلوكوز ‪ ،‬يوجد انزيمات‬ ‫في الجسم تعمل على هضمه‪.‬‬ ‫البكتين‪ :‬بناء جدر الخاليا النباتية‪،‬‬ ‫الكيتين‪ :‬يدخل في بناء هياكل الحشرات ويستخدم في صناعة‬ ‫الخيوط الالزمة في العمليات الجراحية‪.‬‬ Figure 5.6 Chloroplast Starch granules Amylopectin Amylose (a) Starch: 1 m a plant polysaccharide Mitochondria Glycogen granules Glycogen (b) Glycogen: 0.5 m an animal polysaccharide  Figure 5.7 (a)  and  glucose ring structures 4 1 4 1  Glucose  Glucose 1 4 1 4 (b) Starch: 1–4 linkage of  glucose monomers (c) Cellulose: 1–4 linkage of  glucose monomers Figure 5.9 The structure of the chitin monomer Chitin forms the exoskeleton of arthropods. Chitin is used to make a strong and flexible surgical thread that decomposes after the wound or incision heals.  ‫المواد الدهنية‬ ‫الدهون ‪ /‬الدهون المفسفرة‪/‬ستيرويدات‬ ‫‪.2‬الدهون‪ :‬تتكون من عناصر اساسية هي الكربون والهيدروجين واألكسجين‬ ‫اضافة الى الفوسفور كما في الغشاء البالزمي‪.‬‬ ‫وتتكون الدهون من احماض دهنية مع جليسرول‬ ‫وتقسم الدهون الى‪:‬‬ ‫دهون غير مشبعة مثل الزيوت السائلة التي مصادرها نباتية ‪/‬تكون على االقل‬ ‫رابطة او اكثر مزدوجة‪/‬‬ ‫دهون مشبعة ‪ :‬مثل الدهون الصلبة‬ ‫اهمية الدهون‪:‬‬ ‫تشكل المصدر الثاني للطاقة للخلية ‪ ،‬تعطي طاقة اكثر من السكريات‬ ‫‪.1‬‬ ‫تساهم في بناء المواد الحيوية المكونة لألغشية الخلوية‬ ‫‪.2‬‬ ‫تدخل في صناعة مركبات هرمونية مثل الستيرويدات‬ ‫‪.3‬‬ ‫تشكل مصدر اضافي للطاقة الن الدهون الزائدة يتم خزنها تحت الجلد او حول‬ ‫‪.4‬‬ ‫االعضاء الداخلية‪.‬‬ ‫الستيرويدات‬ ‫دهون تحتوي على‬ ‫اربع حلقات‬ ‫مندمجة مثل‬ ‫الكوليسترول‬ Figure 5.10 Fatty acid (in this case, palmitic acid) Glycerol (a) One of three dehydration reactions in the synthesis of a fat Ester linkage (b) Fat molecule (triacylglycerol)  Figure 5.11 (b) Unsaturated fat (a) Saturated fat Structural formula of a saturated fat molecule Structural formula of an unsaturated fat molecule Space-filling model of stearic acid, a saturated fatty acid Space-filling model of oleic acid, an unsaturated fatty acid Cis double bond causes bending.  ‫ تشكل البروتينات أكثر من ‪ %50‬من الكتلة‬ ‫الجافة لمعظم الخاليا‬ ‫وتشمل وظائف البروتين الدعم الهيكلي‬ ‫والتخزين والنقل واالتصاالت الخلوية والحركة‬ ‫والدفاع ضد المواد الغريبة‬  ‫البروتينات‬ ‫البروتين‪ :‬سلسلة من االحماض االمينية‪ ،‬يدخل في تركيبها‬ ‫الكربون‪ ،‬الهيدروجين‪ ،‬االكسجين ‪ ،‬النيتروجين‪.‬‬ ‫ويوجد في الطبيعة ‪ 20‬حامض اميني‬ ‫تتميز البروتينات عن بعضها ‪ :‬بعدد االحماض االمينية‪ ،‬و طريقة‬ ‫ترتيبها‪ ،‬ونوعها‪.‬‬ ‫وظيفة البروتينات‪:‬‬ ‫‪.1‬تشكل المادة البنائية االساسية في الخلية‪ ،‬ولها عالقة بالنمو‬ ‫وتجديد االنسجة‬ ‫‪.2‬تدخل في تركيب مختلف انسجة الجسم بما في ذلك الشعر‬ ‫واألظافر والقرون واألوتار والغضاريف‬ ‫‪.3‬تشكل البنية االساسية لتركيب اإلنزيمات وبعض الهرمونات‬  Figure 5.15-a Enzymatic proteins Defensive proteins Function: Selective acceleration of chemical reactions Function: Protection against disease Example: Digestive enzymes catalyze the hydrolysis Example: Antibodies inactivate and help destroy of bonds in food molecules. viruses and bacteria. Antibodies Enzyme Virus Bacterium Storage proteins Transport proteins Function: Storage of amino acids Function: Transport of substances Examples: Casein, the protein of milk, is the major Examples: Hemoglobin, the iron-containing protein of source of amino acids for baby mammals. Plants have vertebrate blood, transports oxygen from the lungs to storage proteins in their seeds. Ovalbumin is the other parts of the body. Other proteins transport protein of egg white, used as an amino acid source molecules across cell membranes. for the developing embryo. Transport protein Ovalbumin Amino acids for embryo Cell membrane  Figure 5.15-b Hormonal proteins Receptor proteins Function: Coordination of an organism’s activities Function: Response of cell to chemical stimuli Example: Insulin, a hormone secreted by the Example: Receptors built into the membrane of a pancreas, causes other tissues to take up glucose, nerve cell detect signaling molecules released by thus regulating blood sugar concentration other nerve cells. Receptor Signaling protein Insulin High secreted Normal molecules blood sugar blood sugar Contractile and motor proteins Structural proteins Function: Movement Function: Support Examples: Motor proteins are responsible for the Examples: Keratin is the protein of hair, horns, undulations of cilia and flagella. Actin and myosin feathers, and other skin appendages. Insects and proteins are responsible for the contraction of spiders use silk fibers to make their cocoons and webs, muscles. respectively. Collagen and elastin proteins provide a fibrous framework in animal connective tissues. Actin Myosin Collagen Muscle tissue Connective 100 m tissue 60 m ‫حمض اميني‬ ‫سالسل البروتين‬  Figure 5.16a Nonpolar side chains; hydrophobic Side chain Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine (Gly or G) (Ala or A) (Val or V) (Leu or L) (Ile or I) Methionine Phenylalanine Tryptophan Proline (Met or M) (Phe or F) (Trp or W) (Pro or P) ‫رابطة ببتيدية ‪/‬البروتين‬ Figure 5.20a Primary structure Amino acids Amino end Primary structure of transthyretin Carboxyl end Figure 5.20d  ‫االنزيمات‬ ‫االنزيمات‪ :‬هي مواد بروتينية او( احماض نووية‬ ‫احيانا )‬ ‫تصنع داخل الخلية ولها القدرة على تسريع‬ ‫‪.‬التفاعل‬  ‫النيوكليوتيدات‬ ‫النيوكليوتيدات‪ :‬هي مركبات عضوية تدخل في‬ ‫تركيب حامالت‬ ‫‪.‬الطاقة او االحماض النووية‬ ‫‪:‬ويتكون النيوكليوتيد من‬ ‫جزيء سكر خماسي‪+‬قاعدة نيتروجينية|‪+‬‬ ‫مجموعة فوسفاتية‬ ‫نيوكليوتيد‬  ‫حامالت الطاقة‬ ‫‪ATP/ADP/AMP‬‬ ‫حامالت الطاقة‪ :‬مركبات تحمل في روابطها كميات‬ ‫متفاوتة وعالية من الطاقة يمكن ان تتحرر اذا تحلل‬ ‫المركب وتم كسر رابطة الفوسفات ‪.‬حيث ينتج كمية من‬ ‫الطاقة تقارب ‪ 10‬االف سعر حراري عند كسر رابطة‬ ‫‪.‬الفوسفات‬ ‫‪ :ATP‬ادينوسين ثالثي الفوسفات االغنى بالطاقة‬ ‫‪:ADP‬ادينوسين ثنائي الفوسفات‬ ‫‪ :AMP‬ادينوسين احادي الفوسفت‬ ATP  ‫االحماض النووية‬ ‫االحماض النووية‪ :‬سلسلة من‬ ‫النيوكليوتيدات باالضافة لمجموعة من‬ ‫الفوسفات‬ ‫سميت بذلك الن الجزء االكبر فيها يتواجد‬ ‫في نواة الخلية وخاصة الكروموسومات‪.‬‬  ‫يوجد في الطبيعة نوعان من االحماض النووية‬ ‫هما‪:‬‬ ‫أ‪.‬الحامض النووي الرايبوزي منقوص االكسجين ‪DNA‬‬ ‫وهي عبارة عن شريطين لولبيين‬ ‫ووظيفته هي االشراف على تنظيم جميع‬ ‫العمليات الحيوية في الخلية‬ ‫ب‪.‬الحامض النووي الرايبوزي االكسجيني ‪ RNA‬وهو‬ ‫عبارة عن شريط واحد‬ ‫ووظيفته نقل الشيفرة الوراثية والحيوية من داخل‬ ‫النواة الى السيتوبالزم ليتم ترجمتها ‪.‬‬ DNA Figure 5.25-3 DNA 1 Synthesis of mRNA mRNA NUCLEUS CYTOPLASM mRNA 2 Movement of mRNA into Ribosome cytoplasm 3 Synthesis of protein Amino Polypeptide acids  https://www.youtube.com/watch? v=C1CRrtkWwu0  ‫الفيتامينات‬ ‫الفيتامينات‪ :‬مواد عضوية ال تمتلك طاقة وال‬ ‫تصنع في الجسم‬ ‫إال انه تؤثر على عمليات األيض الغذائي وتساعد‬ ‫‪.‬على وقاية الجسم من االمراض‬