التركيب الكيميائي الحيوي للخلية PDF

‫التركيب الكيميائي الحيوي للخلية‬ BIOCHEMICAL STRUCTURE OF THE CELL 1 ‫المحتويات‬ ‫أو ًلا‪.‬مقدّمة‬ ‫ ّ‬ ‫ ثانيًا ا‪.‬المركّباتًالالعضوية‬ ‫– الماء‬ ‫– األمالح واأليّونات المعدنية‬...

‫التركيب الكيميائي الحيوي للخلية‬ BIOCHEMICAL STRUCTURE OF THE CELL 1 ‫المحتويات‬ ‫أو ًلا‪.‬مقدّمة‬ ‫ ّ‬ ‫ ثانيًا ا‪.‬المركّباتًالالعضوية‬ ‫– الماء‬ ‫– األمالح واأليّونات المعدنية‬ ‫ ثالثًا ا‪.‬المركّباتًالعضوية‬ ‫– خصائص ذرة الكربون‬ ‫– تفاعالت البلمهة والحلمهة‬ ‫– اإلنزيمات‬ ‫ رابعًا ا‪.‬الجزيئاتًال ِكبَ ِريَّة‬ ‫السكاكر‬ ‫–‬ ‫الشحوم‬ ‫–‬ ‫البروتينات‬ ‫–‬ ‫األحماض النووية‬ ‫–‬ ‫‪2‬‬  ‫مقدمة‬ ‫ الخلية جهاز معقد يتألّف من مليارات المر ّكبات والجزيئات الكيميائية المختلفة‬ ‫والمنتظمة وفق تناسق بديع من التفاعالت الكيميائية التي تش ّكل بمجملها مفهوم‬ ‫االستقالب ‪.Metabolism‬تؤ ّدي الخلية رغم صغر حجمها جميع الوظائف‬ ‫التي تُميّز الكائنات الحية‪ ،‬وتكمن الغاية الرئيسية من العمليات الحيوية التي‬ ‫تجري ضمن الخلية في الحفاظ على حياتها وتكاثرها‪.‬‬ ‫ تضم الطبيعة المحيطة بنا اثنين وتسعين عنصرا ً كيميائيا ً رئيساً‪ ،‬يش ّكل أربعة‬ ‫منها‪ ،‬الهيدروجين والكربون واألكسجين واآلزوت‪ ،‬نحو ‪ /%99/‬من كتلة‬ ‫الذرات الموجودة في جسم اإلنسان‪.،‬وتكون العناصر الكيميائية السابقة‬ ‫جزيئات معقّدة أوزانها الجزيئية كبيرة كالبروتينات والسكريات والدسم‬ ‫والحموض النووية‪.‬‬ ‫ لقد تمكن الباحثون باستخدام طرائق البحث المألوفة من استخالص ودراسة‬ ‫أغلب المواد الداخلة في بنية الخلية وعضيّاتها ‪ ،Organelles‬ووجدوا أن‬ ‫المادة الحية لدى مختلف الكائنات مكونة من ماء‪ ،‬وأمالح‪ ،‬وبروتينات‪،‬‬ ‫ودهون‪ ،‬وسكريات وحموض نووية‪ ،‬إضافة لوجود مركبات أخرى عضوية‬ ‫والعضوية لكن بكميات أقل من المركبات األساسية‪.‬‬ ‫‪3‬‬  ‫الجزيئات العضوية والالعضوية‬ ‫‪.‬‬ ‫‪:2-2‬‬ ‫‪Organic‬‬ ‫‪Inorganic‬‬ ‫‪4‬‬  ‫المر ّكبات الالعضوية‬ INORGANIC COMPOUNDS 5  ‫المركّبات الالعضوية ‪INORGANIC COMPOUNDS‬‬ ‫وتعرف بالجزيئات البسيطة وتضم الماء واألمالح واأليّونات المعدنية‪.‬‬ ‫‪ -‬الماء ‪:)H2O( WATER‬‬ ‫يحتل الماء أهمية كبرى في حياة المتعضيات الحية‪ ،‬ويؤدي نفاده إلى تلف الخاليا‪ ،‬وذلك بالرغم من أن‬ ‫بعض الكائنات الحية تستطيع أن تتحمل انخفاض نسبة الماء في طور من أطوار حياتها كالنباتات في طور‬ ‫البذرة والحيوانات في طور الكيسة‪.‬ويدخل الماء جسم الكائن الحي عن طريق تناوله المباشر من الوسط‬ ‫الخارجي أو تناول األغذية الحاوية عليه‪ ،‬كما تُنتِج التفاعالت الكيميائية الحيوية في الخاليا كمية من الماء‬ ‫يعرف بالماء االستقالبي ‪.METABOLIC WATER‬وتعبر المواد الغذائية إلى داخل الخلية وهي منحلة في‬ ‫الماء بفضل استقطاب جزيئاته‪ ،‬كما تجري جميع التفاعالت الكيميائية المتعلقة بحياة الخلية ضمن وسط‬ ‫مائي‪.‬‬ ‫ويشكّل الماء الداخل في تركيب المادة الحية للخاليا نسبة تتراوح ما بين (‪ %)90-50‬من كتلة الخلية‪.‬‬ ‫وترتبط هذه النسبة بنوع المتعضية‪ ،‬بريّة أو بحريّة‪ ،‬فترتفع نسبة الماء في الكائنات البحرية عنها في‬ ‫الكائنات التي تعيش على اليابسة‪ ،‬بحيث تصل نسبة الماء في قنديل البحر إلى (‪ )%99‬في حين ال تتعدى‬ ‫نسبته (‪ )%60‬في النباتات الخشبية‪.‬وتتفاوت نسبة الماء أيضا ً من نسيج آلخر‪ ،‬فتصل إلى (‪ )%80‬في‬ ‫النسيج الدموي‪ ،‬بينما تبلغ في الهيكل العظمي (‪.%)27-20‬كما تتعلق النسبة بالنمط الخلوي وبالنشاط‬ ‫الوظيفي للخلية‪ ،‬إذ تحتوي المادة البيضاء للدماغ (‪ )%68‬من وزنها ماء في حين تصل نسبة الماء في‬ ‫المادة الرمادية إلى (‪.)%85‬‬ ‫‪6‬‬  ‫الماء الحر والماء المرتبط‬ ‫يوجد الماء ضمن الخلية بحالتين هما‪:‬‬ ‫ الماء الحر ‪ :Free water‬هو الماء المتوفر دائمًا ا من أجل حادثات الستقالب‬ ‫الخلوي‪ ،‬ويشكّل الوسط المالئم لمختلف التفاعالت الكيميائية الحيوية‪ ،‬حيث يُعدً‬ ‫بتشرد المواد‬ ‫ّ‬ ‫المذيب األفضل للعديد من المركبات ضمن الخلية‪ ،‬كما يسمح‬ ‫المذابة فيه‬ ‫صد به الماء الذي يساهم في تشكيل‬ ‫ الماء المرتبط ‪ :Bound Water‬ويُق َ‬ ‫الروابط الهيدروجينية في الجزيئات الكبيرة‪ ،‬إذ ترتبط جزيئاته مع جزيئات‬ ‫ّلةا الروابط الهيدروجينية بين جزيئات المواد‬ ‫البروتين بروابط ضعيفة مشك ً‬ ‫ويساهم الماء بذلك في البنية الهندسية المعقدة لمكونات الخلية كبناء جزيئات‬ ‫الحمض النووي الريبي المنزوع األوكسجين والبروتينات‪..‬ويقدّر أن حوالي‬ ‫(‪ )%4.4‬من ماء الخلية يكون مرتبطاا‪ ،‬في حين يكون معظم ماء الخلية بالشكل‬ ‫الحر‪.‬‬ ‫‪7‬‬  ‫الماء الحر والماء المرتبط‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫ (‪ )A‬الماء الحر‪ :‬يرتبط مع األيّونات المنحلّة فيه بروابط أيّونيّة الستقطاب الرابطة بين‬ ‫ذرتي األكسجين والهيدروجين في الماء بحيث يكون األكسجين سالبا ً جزئيا ً بينما يكون‬ ‫الهيدروجين موجبا ً جزئيا ً‪ )B(.‬الماء المرتبط بالجزيئات المنحلّة بروابط هيدروجينية‬ ‫تجعل المادة المنحلّة مماهةً ‪ hydrated‬ترتبط بالعديد من جزيئات الماء المحيطة بها‪.‬‬ ‫‪8‬‬  ‫وظائف الماء‬ ‫تتمثل وظائف الماء في الخلية بما يلي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يع ّد الماء ناقالً جيدا ً للحرارة مما يساعد على توزيع الحرارة الناتجة عن التفاعالت‬ ‫الكيميائية ويمنع ارتفاعها الموضعي‪.‬‬ ‫‪ -2‬يسهم في التنظيم الحراري ‪ THERMO-REGULATION‬والتوازن األيّوني‪،‬‬ ‫ويخمد وطأة الفروق الحرارية ما بين الوسط المحيط والوسط الداخلي لخاليا‬ ‫المتعضية‪ ،‬وذلك بفضل السعة الحرارية العالية التي يملكها الماء‪.‬‬ ‫‪ -3‬يعمل على إيصال المواد الغذائية المنحلة فيه إلى جميع الخاليا‪ ،‬وينقل فضالت‬ ‫االستقالب الى جهاز اإلطراح للتخلص منها‪.‬‬ ‫‪ - 4‬يشكّل الوسط الذي تجري فيه الحادثات االستقالبية والتفاعالت اإلنزيمية‬ ‫‪ -5‬يع ّد الماء مذيبا ً جيدا ً للعديد من األيّونات والمركبات العضوية المحبة للماء‬ ‫الموجودة في الخاليا‪.‬‬ ‫‪ -6‬يع ّد الماء مصدرا ً إلمداد الخلية باألكسجين والهيدروجين اللذين يدخالن في تركيب‬ ‫العديد من المركبات العضوية التي تبنى منها المادة الحية‪،‬‬ ‫‪9‬‬  ‫‪-‬األمالح واأليّونات المعدنية ‪:SALTS & IONS‬‬ ‫تشكّل األمالح جزءا ً مه ّما ً من بنية الخلية‪ ،‬وتكون ضروريّةً لحياتها‪ ،‬وتوجد في جميع أنواعها‬ ‫منحلة في الوسط المائي للخلية‪.‬وغالبا ً ما تتشرد األمالح في األوساط المائية معطيةً أيّونات‬ ‫وزمرا ً كيميائية موجبة الشحنة مثل‪ ،CA++، NA+، K+،MG++ :‬وأخرى سالبة الشحنة مثل ‪:‬‬ ‫‪ CO3-، PO4-3، CL-،NO3-‬تتوزع بشكل متفاوت بين داخل الخلية وخارجها‪.‬وتتميز العناصر‬ ‫المعدنية بأنها متعددة وكثيرة‪ ،‬وتُقدّر نسبتها بالميليغرامات (ملغ) في جسم اإلنسان‪ ،‬وتنقسم إلى‬ ‫مواد قابلة لالنحالل بالماء وأخرى غير قابلة لالنحالل فيه‪.‬‬ ‫تؤدي األمالح دورا ً مه ّما ً في الحفاظ على حياة الخلية وتساهم في ضبط الضغط الحلولي فإذا‬ ‫أزلنا األمالح من الخلية بوضعها في ماء مقطر فإنها تموت مباشرة‪ ،‬كما أنها تسهم في تنظيم‬ ‫التوازن الحمضي القلوي‪.‬وقد أثبتت الدراسات أن األيّونات المعدنية تسهم في إنجاز العديد من‬ ‫الوظائف الخلوية كاالنقسام الخلوي‪ ،‬كما تتحكم بنفاذية الخاليا وتقلصها وقابليتها للتنبيه‬ ‫واالستجابة له‪ ،‬ويعزى ذلك إلى التوازن الدقيق لأليّونات الموجبة والسالبة داخل الخلية‬ ‫وخارجها‪.‬‬ ‫لقد بينت طرائق التحليل أن نسبة أمالح البوتاسيوم ‪ K+‬تكون مرتفعة داخل الخلية يليها أمالح‬ ‫المغنيزيوم ‪ MG+2‬في حين تكون نسبة أيّونات الصوديوم ‪NA+‬والكالسيوم ‪ CA++‬مرتفعة خارج‬ ‫الخلية‪.‬اما األيّونات السالبة في الخلية فمعظمها من الفوسفات والبيكربونات ‪ّ.،‬‬ ‫إن لهذه‬ ‫االختالفات والفروق في التراكيز والنسب بين األيّونات دورا ً مه ّما ً جدا ً في حياة وعمل الخلية‪.‬‬ ‫‪10‬‬  ‫وظائف األمالح واأليّونات المعدنية‬ ‫ّ‬ ‫وتوزع الماء في العضوية‬ ‫سوي‬ ‫تساعد في تأمين التوازن المائي ال ّ‬ ‫‪.1‬‬ ‫والسيطرة على حركة الماء بين خاليا الجسم‪.‬‬ ‫تسهم في الحفاظ على الضغط الحلولي ‪ Osmotic Pressure‬للدم‬ ‫‪.2‬‬ ‫والسوائل النسيجية‪.‬‬ ‫تساعد على تنظيم التوازن الحمضي – القلوي ‪ Acid-Base‬لسوائل‬ ‫‪.3‬‬ ‫الجسم‪.‬‬ ‫تشارك في التفاعالت الكيميائية العديدة كمحفزات ‪.Inducers‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫تؤدي دورًا ا في الستثارة العصبية ونقل السيالت العصبية‪.‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫تدخل في بنية بعض المركبات الحية المهمة مثل األحماض النووية‬ ‫‪.6‬‬ ‫والهيموغلوبين ‪.‬‬ ‫تؤدّي بعض األيّونات المعدنية دور العوامل المساعدة ‪Co-factors‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫لإلنزيمات‪ ،‬التي تصبح فعالة عند ارتباطها باأليّونات‪ ،‬كما تسيطر على‬ ‫سرعة بعض التفاعالت في الخلية‪.‬‬ ‫‪11‬‬  ‫المر ّكبات العضوية‬ ORGANIC COMPOUNDS 12  ‫يُقصد بالمركبات العضوية تلك الحاوية على عنصر الكربون‪.‬‬ ‫يكون معقدات ذات جزيئات‬ ‫يُع ُّد الكربون أساس البناء الحيوي‪ ،‬ويستطيع أن ّ‬ ‫ضخمة وسالسل طويلة تميز المادة الحية‪.‬وهويتشارك فيها مع عناصر مختلفة‬ ‫هي بشكل رئيسي الهيدروجين و اآلزوت و األكسجين و الفوسفور و الكبريت‪.‬‬ ‫وتع ّد الرابطة ‪ C-C‬من أكثر الروابط ثباتيةً‪ ،‬وهي بذلك تتمكّن من حفظ طاقة‬ ‫الرابطة ‪ BOND ENERGY‬بشكل ممتاز بحيث تمثّل الجزيئات الكبيرة المؤلفة‬ ‫ذرة الكربون‪ ،‬والسكريات والدّسم إضافةً إلى‬ ‫من بوليمرات ‪ POLYMERS‬من ّ‬ ‫تتحرر منها بواسطة‬ ‫ّ‬ ‫البروتينات‪ ،‬المخزن األساسي للطاقة في الكائنات الحيّة‪،‬‬ ‫وتحرر منها الطاقة‬ ‫ّ‬ ‫طم الرابطة ‪C-C‬‬ ‫سلسلة من التفاعالت اإلنزيمية التي تح ّ‬ ‫الالزمة للعمليات الحيوية في الخلية‪.‬ويمكن أن تكون بوليميرات الكربون بشكل‬ ‫سالسل طويلة‪ ،‬كمركّب األوكتان‪ ،‬أو بشكل حلقات ‪.RINGS‬‬ ‫‪13‬‬ ‫متنوعة ج ّدا ً تختلف بعضها عن بعض بعدد‬ ‫ّ‬ ‫والمركبات العضوية هي‬ ‫ذرات الكربون والعناصر التي ترتبط بها‪.‬‬ ‫يُضاف إلى هذا التنوع الكبير تعدّد المجموعات الوظيفية التي ترتبط‬ ‫متنوعة تتعلّق‬ ‫ّ‬ ‫بالمركبات العضوية‪ ،‬وتُضفي عليها خصائص‬ ‫بالمجموعة الوظيفية المرتبطة‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫المجموعات الوظيفية الشائعة في المركّبات العضوية‬ ‫الهدروكسيل ويوجد في السكاكر وبعض الحموض األمينية‬ ‫الكربونيل ويكون إما بشكل ألدهيد ‪ Aldehyde‬يوجد في‬ ‫السكاكر أو خلون ‪ Keton‬يوجد في السكاكر‬ ‫الكربوكسيل ويوجد في الحموض الدسمة والحموض األمينية‬ ‫األمين ويوجد في الحموض األمينية‬ ‫السلفهدريل ويش ّكل الجذور ثنائية الكبريت‪ ،‬ويوجد في الحمض‬ ‫األميني السيستئين‬ ‫الفسفات ويوجد في الشحوم الفوسفورية الفوسفوليبيدات وفي‬ ‫النكليوتيدات‬ ‫‪15‬‬ ‫الذرات المترابطة التي تتفاعل‬ ‫وتعرف المجموعة الوظيفية بأنها مجموعة من ّ‬ ‫ّ‬ ‫بغض النظر عن موقعها في الجزيء‪.‬ويمكن للمجموعة‬ ‫ّ‬ ‫دائما ً بنفس الطريقة‬ ‫الوظيفية أن تؤدّي إلى تغيّر مه ّم وجذري في وظيفة المركّب العضوي‬ ‫وخصائص الكائن الحي‪.‬مثال ذلك‪ ،‬الفرق بين الهرمونين الجنسيين‬ ‫التستوستيرون واإلستروجين‪ ،‬اللذين يختلف بعضهما عن بعض فقط باستبدال‬ ‫األول بمجموعة الهيدروكسيل في الثاني األمر‬ ‫مجموعة الخلون (الكيتون) في ّ‬ ‫الذي يترافق مع تغيّر في جنس الكائن الحي‪.‬‬ ‫‪16‬‬ ‫الشكل يبيّن الفرق بين الهرمونين الجنسيين الذكري واألنثوي‪ ،‬اللذين يُشتقان من‬ ‫الكولسترول‬ ‫‪17‬‬  ‫المماكبات ‪Isomers‬‬ ‫ تشترك بعض المركبات العضوية بالتركيب الجزيئي من الذرات لكنها تختلف‬ ‫بترتيب تلك الذرات‬ ‫بنية المماكبات ‪ ،Isomers‬ويبيّن بنية المركبين‪ :‬ثالثيا الكربون الغليسير ألدهيد والدي هيدروكسي‬ ‫أستون تجمعهما الصيغة الجزيـئية ‪ C3H6O3‬والمركبات سداسية الكربون الغلوكوز والغاالكتوز‬ ‫والمانوز ذات الصيغة الجزيئية ‪C6H12O6‬‬ ‫‪18‬‬  ‫دور االنزيمات‬ ‫ويكمن الدور الحقيقي لإلنزيمات في تسريع التفاعالت عن طريق خفض طاقة التنشيط‬ ‫‪ ACTIVATION ENERGY‬الضرورية لحدوث التصادم بين الجزيئات المتفاعلة‪.‬ففي التفاعالت‬ ‫س َطة باإلنزيمات نحتاج عادةً إلى رفع طاقة التنشيط للعناصر المتفاعلة لنزيد من‬ ‫غير المتوا َ‬ ‫فرصة لقاء هذه العناصر بعضها مع بعض ضمن وسط التفاعل‪ ،‬ويكون ذلك عادةً بتسخين‬ ‫التفاعالت إلى درجات تقارب ‪º60-50‬م لزيادة حركية الجزيئات في الوسط وتحفيز وزيادة‬ ‫احتمال لقائها اصطدامها إلى حين الوصول إلى نواتج التفاعل‪.‬‬ ‫س َطة باإلنزيمات‪ ،‬فال نحتاج عادة إلى زيادة كبيرة في طاقة التنشيط إذ‬ ‫أما في التفاعالت المتوا َ‬ ‫تحدث تلك التفاعالت في جسم اإلنسان أو في التجارب المخبرية في الدرجة ‪º37‬م التي تكفي‬ ‫لتحقيق التالقي بين الجزيئات المتفاعلة في تفاعالت التركيب‪ ،‬أو تحقيق الشكل الفراغي‬ ‫المناسب لتفكيك الجزيئات المتفاعلة في تفاعالت الهدم‪.‬ويكون ذلك بسبب امتالك اإلنزيمات‬ ‫لمواقع فعّالة ‪ ACTIVE SITES‬نوعية للجزيئات المتفاعلة تكون بمثابة المواقع المناسبة فراغيا ً‬ ‫ضع الجزيئات المتفاعلة قريبا ً بعضها من بعض في تفاعالت التركيب‪،‬‬ ‫لتو ّ‬ ‫أن اإلنزيمات ال تُستهلك في التفاعالت‪ ،‬إذ يقتصر دور اإلنزيمات على تحفيز‬ ‫وتجدر اإلشارة إلى ّ‬ ‫المواد المتفاعلة وتكوين المنتجات ‪ ،PRODUCTS‬التي تنفصل الحقا ً عن اإلنزيمات ليعاد‬ ‫تتحول جميع الركائز إلى منتجات أو إلى أن يحدث‬ ‫ّ‬ ‫استخدام هذه األخيرة مرات ومرات إلى أن‬ ‫تثبيط لعمل اإلنزيمات بآليات متعددة‪.‬وأخيراً‪ ،‬فإن الغالبية العظمى من اإلنزيمات هي بروتينات‬ ‫المكونة من الحمض النووي الريبوزومي ‪RNA‬التي تدعى‬ ‫ّ‬ ‫مع وجود بعض اإلنزيمات األخرى‬ ‫الريبوزيمات ‪.RIBOZYMES‬‬ ‫‪19‬‬  ‫آلية عمل اإلنزيمات‬ ‫الشكل آلية عمل اإلنزيمات‪.‬يبيّن الشكل إلى اليسار دور اإلنزيمات في خفض طاقة التنشيط‬ ‫ ‬ ‫الضرورية لتحول المادة المتفاعلة ‪ Reactant‬إلى منتج ‪ ،Product‬حيث يظهر منحنى تبدلت‬ ‫س َطة‬ ‫س َطة باإلنزيمات وباللون البني للتفاعالت المتوا َ‬ ‫الطاقة باللون األزرق للتفاعالت غير المتوا َ‬ ‫باإلنزيمات‪.‬وتظهر في الشكل إلى اليمين المواقع الفعالة في جزيء اإلنزيم‪ ،‬والتي تناسب‬ ‫فراغيًا ا ارتباط الركازة ‪ ،Substrate‬المكونة في هذا المثال من عديد ببتيدي‪ ،‬والذي يتفكّك‬ ‫ليتحرر اإلنزيم مرة أخرى ويشارك في تحفيز المزيد من تفاعالت‬ ‫ّ‬ ‫باإلنزيم إلى ببتيدات أصغر‪،‬‬ ‫الحلمهة‪.‬‬ ‫‪20‬‬  ‫السكريات (مائيات الفحم)‬ ‫‪CARBOHYDRATES‬‬ ‫السكريات األحادية (السكريات البسيطة) ‪Monosaccharides‬‬ ‫قليالت السكاريد ‪Oligosaccharides‬‬ ‫عديدات السكاريد (السكاريدات المتعددة) ‪Polysaccharides‬‬ ‫‪21‬‬  ‫‪:CARBOHYDRATES‬‬ ‫‪ -‬السكريات (مائيات الفحم)‬ ‫هي مواد عضوية تصنعها النباتات‪ ،‬يدخل في بنيتها ثالثة عناصر هي الكربون بنسبة ذرة واحدة‬ ‫مع ذرتين من الهيدروجين وذرة واحدة من األوكسجين‪ ،‬وتأخذ الصيغة العامة ‪.CN(H2O)N‬‬ ‫وينتج عن أكسدتها طاقة تستخدم إلجراء التفاعالت الكيميائية في الخلية‪ ،‬كما تسهم المواد‬ ‫الناتجة عن أكسدتها كطالئع بنائيّة للمركبات العضوية األخرى‪.‬‬ ‫تدخل السكريات في تركيب خاليا وأنسجة كل الكائنات الحية‪ ،‬إذ تبلغ نسبتها في النباتات‬ ‫(‪ ،)%90‬وتقل عند الحيوانات‪ ،‬وتصل نسبتها عند اإلنسان إلى (‪.)%2‬‬ ‫تعد السكريات مركبات وظيفية‪ ،‬تخزينية‪ ،‬دعامية ووقائية‪ ،‬كما أنها تشكل وحدات بنائية‬ ‫‪STRUCTURAL UNITS‬داخل الخلية‪ ،‬إذ يعد النشاء في الخاليا النباتية والغليكوجين في‬ ‫الخاليا الحيوانية من المواد السكرية التي تسهم في عمليات إمداد الخلية بالطاقة‪ ،‬في حين‬ ‫يدخل سكر الريبوز في بنية الحموض النووية الريبية ‪RNA‬والريبوز منزوع األوكسجين في‬ ‫تركيب الحمض النووي الريبي المنقوص األوكسجين ‪.DNA‬‬ ‫تصنف السكريات حسب تركيبها وصفاتها وسلوكها عند وضعها في المحاليل الممددة لألحماض‬ ‫إلى ثالثة أصناف رئيسة هي ‪ :‬سكريات أحادية‪ ،‬وقليالت وعديدات السكريدات‪.‬‬ ‫‪22‬‬  ‫‪:MONOSACCHARIDES‬‬ ‫السكريات األحادية (السكريات البسيطة)‬ ‫هي مركبات ذات هيكل كربوني مرتبط مع مجموعة هيدروكسيل يمكن أن تغير بنيتها من سلسلة‬ ‫خطية مفتوحة إلى بنية حلقية تحوي األوكسجين‪.‬وتعد السكريات األحادية جزيئات صغيرة‪،‬‬ ‫حلوة المذاق‪ ،‬تذوب بسرعة في الماء‪ ،‬ال لون لها وال رائحة‪ ،‬متبلورة ال يمكن تحليلها مائيا ً إلى‬ ‫مركبات أبسط منها‪.‬‬ ‫ترتبط السكريات األحادية ببعضها مشكلة سكريات ثنائية مثل الالكتوز أو سالسل طويلة مثل‬ ‫الغليكوجين والسيللوز‪ ،‬وتقسم السكريات األحادية حسب عدد ذرات الكربون الموجودة إلى عدة‬ ‫أنواع‪ ،‬هي‪:‬‬ ‫السكريات الثالثية ‪(TRIOSES‬تريوزات)‪ :‬سكريدات أحادية تضم ثالث ذرات من الكربون‪،‬‬ ‫صيغتها العامة (‪ ،)C3H6O3‬وتشمل سكرين هما الغليسر ألدهيد ‪،D-GLYCERALDEHYDE‬‬ ‫وثنائي هيدروكسي أسيتون ‪.DIHYDROXY ACETON‬وال توجد هذه السكريات في الطبيعة‬ ‫بشكل حر لكنها تتشكل خالل عمليات االستقالب‪.‬‬ ‫السكريات الرباعية ‪(TETROSES‬تيتروزات)‪ :‬وتضم أربع ذرات من الكربون وصيغتها العامة‬ ‫(‪،)C4H8O4‬‬ ‫السكريات الخماسية ‪( PENTOSES‬بنتوزات)‪ :‬صيغتها الجزيئية (‪ ،)C5H10O5‬وتعد من‬ ‫المركبات المه ّمة للخاليا الحية‪ ،‬وأهمها سكر الريبوز الذي يدخل كوحدة بناء أساسية في تركيب‬ ‫الحموض النووية ‪ RNA‬وسكّر الريبوز منقوص األكسجين في ‪.DNA‬‬ ‫‪23‬‬  ‫السكريات السداسية ‪( HEXOSES‬هكسوزات)‪:‬‬ ‫تعد من أكثر السكريات األحادية انتشاراً‪ ،‬وأهمها‪ :‬سكر الغلوكوز ‪،GLUCOSE‬‬ ‫والغاالكتوز ‪ ،GALACTOSE‬والمانوز ‪ ،MANNOSE‬والفركتوز ‪.،FRUCTOSE‬ويعطي تفكك‬ ‫السكريات السداسية كمية كبيرة من الطاقة يستخدمها الكائن الحي في استمرار وظائفه الحيوية‪.‬‬ ‫ويع ّد الغلوكوز أهم السكريات السداسية على اإلطالق‪ ،‬وهو سكر سداسي ألدهيدي يمكنه أن‬ ‫يكون مركبا ً حلقيّاً‪ ،‬ويعرف أيضا ً بسكر العنب أو سكر الدم ‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫يوجد الغلوكوز في صورة ‪ L& D FORM‬إال أن ‪ D FORM‬هو الصورة البيولوجية الفعالة‪،‬‬ ‫إذ ال تتمكّن الخاليا من استخدام ‪ L FORM‬في العمليات الكيميائية الحيوية‪.‬‬ ‫‪ -‬يع ّد الغلوكوز المركّب العضوي األكثر توافرا ً في الطبيعة‪ ،‬وترجع أهميته إلى كونه مصدرا ً‬ ‫للطاقة في الخاليا الحية ووسيطا ً في العمليات االستقالبية‪ ،‬ويمثّل الناتج األساسي لعملية‬ ‫التركيب الضوئي ‪ PHOTOSYNTHESIS‬كما أنه يدخل في عملية التنفس في كل من الخاليا‬ ‫بدائيات النواة (البكتريا) وحقيقيات النواة (النباتات والحيوانات)‪.‬‬ ‫‪24‬‬ ‫السكرين الخماسيين الريبوز والريبوز منقوص األكسجين‪.‬‬ ‫‪25‬‬ ‫يتواجد الغلوكوز في صورة ‪ L& D form‬إال أن ‪ D form‬هو الصورة البيولوجية‬ ‫الفعالة‪ ،‬حيث أن الخاليا ال يمكنها استخدام ‪ L form‬في العمليات الكيميائية الحيوية‬ ‫ الفرق بين ‪ D-glucose‬و ‪L-‬‬ ‫وتحول الغلوكوز‬ ‫ّ‬ ‫‪glucose‬‬ ‫الخطي إلى الغلوكوز الحلقي‬ ‫‪ glucopyranose‬إثر تحلقن‬ ‫ّ‬ ‫الخطي‪.‬‬ ‫‪ cyclization‬الغلوكوز‬ ‫‪26‬‬  ‫‪ -‬قليالت السكاريد ‪:OLIGOSACCHARIDES‬‬ ‫تمث ّل مجموعةً انتقاليةً ما بين السكريات األحادية وعديدات السكاريدات‪ ،‬وتتكون من اتحاد عدة وحدات‬ ‫من السكريات األحادية ببعضها مشكّلة سكاريدات ثنائية وثالثية ‪.....‬وتُساعية‪ ،‬إذ تتشكل السكاريدات‬ ‫الثنائية نتيجة ارتباط سكرين أحاديين مع بعض برابطة غليكوزيدية ‪ ،GLYCOSIDES BOND‬وفيها‬ ‫يرتبط السكر األحادي مع اخر مع فقدان جزيئة ماء‪.‬وبتكرار هذه العملية تتكون سكاريدات ثالثية‬ ‫ورباعية‪.‬‬ ‫توجد قليالت السكاريدات بكثرة في الطبيعة‪ ،‬وتعطي قليالت السكاريدات بالحلمهة السكريات األحادية‪،‬‬ ‫كما أنها تنحل في الحموض الممددة‪ ،‬وتكون متبلورة وذات طعم أق ّل حالوةً من السكريات األحادية‪.‬ومن‬ ‫أهم قليالت السكاريدات ‪:‬‬ ‫الالكتوز ‪(LACTOSE‬سكر الحليب)‪ :‬ويتكون نتيجة ارتباط د‪-‬غاالكتوز مع د‪-‬غلوكوز‪ ،‬ويعد المكون‬ ‫الرئيس في حليب المرضعات إذ يوجد بنسبة ‪70‬غرام‪/‬لتر‪ ،‬وفي حليب األبقار بنسبة ‪50‬غرام‪/‬لتر‪،‬‬ ‫ويعطي بالحلمهة جزيء غلوكوز وجزيء غالكتوز‪ ،‬وهو رديء الذوبان بالماء ‪.‬‬ ‫المالتوز ‪(MALTOSE‬سكر الشعير)‪ :‬يوجد في أجسام النباتات والحيوانات كناتج للتحلل المائي اللنشاء‪،‬‬ ‫يتألف من ارتباط جزيئتي غلوكوز‪ ،‬ويشكل مرحلة انتقالية لألشكال االدخارية ‪.‬‬ ‫السكروز ‪(SUCROSE‬سكر القصب)‪ :‬يُع ّد من السكاريدات الثنائية‪ ،‬التي تتبلور بشكل جيد‪ ،‬يذوب‬ ‫بسهولة في الماء وبصعوبة في الكحول‪ ،‬يتفكك بالتحلل المائي ليعطي جزيء غلوكوز وآخر من‬ ‫الفركتوز‪.‬يُستخرج من عصارة قصب السكر أو الشوندر السكري‪ ،،‬كما يع ّد من أكثر المواد العضوية‬ ‫النقية انتشارا ً‪.‬‬ ‫الرافينوز ‪ :RAFFINOSE‬يوجد في الفطور والشوندر السكّري‪ ،‬وهو من السكاريدات الثالثية‪ ،‬يتشكل‬ ‫نتيجة ارتباط ثالث جزيئات من السكريات األحادية السداسية (الفركتوز والغلوكوز والغاالكتوز)‪.‬‬ ‫‪27‬‬ ‫أمثلة عن قليالت السكارريد؛ سكاريدات ثنائية مثل السكاروز والالكتوز‬ ‫والمالتوز‪ ،‬وسكاريد ثالثي هو الرافينوز‪.‬‬ ‫‪Raffinose‬‬ ‫‪28‬‬  ‫عديدات السكاريد (السكاريدات المتعددة) ‪Polysaccharides‬‬ ‫‪:Polysaccharides‬‬ ‫المتعددة)‬ ‫(السكاريدات‬ ‫السكاريد‬ ‫ عديدات‬ ‫مكونَة من عدد كبير من السكريات البسيطة المرتبطة‬ ‫ّ‬ ‫هي مركبات معقدة‪،‬‬ ‫بعضها بروابط غليكوزيدية وذات سالسل طويلة مستقيمة ( مثل ‪، Cellulose‬‬ ‫‪ )Amylos‬أو متفرعة (‪.)Glycogen‬ل تذوب في الماء‪ ،‬ول طعم لها ول‬ ‫رائحة‪ ،‬تشكل محلو ًلا غرويًا ا بالماء الساخن ‪.‬ولها نوعان؛ بنيوية ‪Structural‬‬ ‫مثل السيللوز والكيتين‪ ،‬وادخارية ‪ Storing‬مثل الغليكوجين والنشاء‪.‬وتقسم‬ ‫متجانسة‬ ‫عديدة‬ ‫سكاريدات‬ ‫إلى‬ ‫السكاريدات‬ ‫عديدات‬ ‫متجانسة‬ ‫غير‬ ‫عديدة‬ ‫‪homopolysaccharides‬وسكريات‬ ‫‪Heteropolysaccharides‬تتشكل من ارتباط أكثر من نوع من السكاريدات‬ ‫الثنائية وسوف نستعرض النماط الكثر شهرة من عديدات السكاريدات ‪.‬‬ ‫‪29‬‬  ‫السكر)‪:‬‬ ‫الغليكوجين ‪(GLYCOGEN‬مولد‬ ‫يتركز وجوده بصورة رئيسة في الكبد والنسيج العضلي‪.‬ويأخذ الغليكوجين النقي شكل‬ ‫المسحوق األبيض‪ ،‬ويشكل في الماء سائالً هالمياً‪ ،‬ويع ّد من مدخرات الطاقة في الخلية‪.‬وهو ذو‬ ‫وزن جزيئي كبير‪ ،‬يحتوي على ما يقارب (‪ )10000‬وحدة غلوكوز في الجزيء الواحد‪.‬‬ ‫يتشكل في الجسم بدءا ً من غلوكوز الدم بعد أن يمتص في األمعاء لينتقل بعدها إلى الكبد‬ ‫ّ‬ ‫ويخزن‬ ‫والعضالت‪ ،‬إذ تجري عملية البلمرة ‪ POLYMERIZATION‬بمساعدة إنزيمات نوعية‬ ‫هناك‪ ،‬وبهذا الشكل يحتفظ الجسم بمستوى ثابت من تركيز الغلوكوز الذي ينطلق المزيد منه إلى‬ ‫الدم عند الحاجة‪.‬ويوجد الغليكوجين ضمن سيتوبالسما الخلية بشكل حبيبات ‪،GRANULES‬‬ ‫يبلغ قطر الحبيبة (‪ )40-10‬نانومتر وتحتوي حتى (‪ )120000‬جزيئة غلوكوز‪.‬‬ ‫السيللوز ‪ :CELLULOSE‬يشكّل الجزء الرئيس في تركيب ُجدُر الخاليا النباتية‪ ،‬ويوجد‬ ‫بشكل نقي في بعض الحاالت كألياف القطن (‪.)%90‬ويتكون من عدة مئات إلى آالف من‬ ‫جزيئات الغلوكوز المرتبطة بعضها مع بعض‪ ،‬ال ينحل بالماء إطالقاً‪ ،‬ويشكّل األلياف النباتية‬ ‫‪ PLANT FIBERS‬التي ال تتأثر بالخمائر الموجودة في جهاز الهضم عند اإلنسان وتبقى في‬ ‫األمعاء دون تفكك‪.،‬يصل إلى الجسم عبر األغذية‪ ،‬وال تهضمه إال بعض الحيوانات مثل‬ ‫المجترات التي تعتمد على البكتريا الموجودة في األمعاء لهضم‬ ‫ّ‬ ‫القوارض وبعض الحشرات و‬ ‫السيللوز‪ ،‬ومن ثَ ّم تتمكّن هذه الحيوانات من استخالص الطاقة من السللوز‪ ،‬على عكس اإلنسان‬ ‫‪30‬‬  ‫‪:STARCH‬‬ ‫النشاء‬ ‫يُع ّد من عديدات السكاريدات االدّخارية‪ ،‬ويدخل في تركيب جذور الكثير من النباتات وثمارها وبذورها‪.‬يُ َّ‬ ‫خزن‬ ‫مشكالً غذا ًء احتياطيا ً للنبات‪ ،‬إال أن الحيوانات تعتمد عليه أيضا ً إذ يع ّد أحد مكونات غذائها الرئيسة‪ ،‬ويتحول‬ ‫بالتحلل المائي الحمضي أو األنزيمي إلى مالتوز ثم غلوكوز‪ ،‬ويوجد النشاء على هيئة حبيبات ذات أشكال‬ ‫خاصة‪.‬‬ ‫سم مشكلة على التوالي البروتينات السكرية‬ ‫تتحد بعض أنواع عديدات السكاريدات مع البروتينات وال ُّد ُ‬ ‫‪ GLYCOPROTEINS‬والليبيدات السكرية ‪ GLYCOLIPIDS‬التي تدخل في بنية الغشاء السيتوبالزمي‪ ،‬األمر‬ ‫الذي يحدد نوعية الغشاء‪ ،‬ويسهم في العديد من الوظائف النوعية المميزة‪.‬وتعرف بعض المركبات الناتجة‬ ‫عن اتحاد جزء بروتيني وسالسل طويلة من السكريات بالسكريات المتعددة المخاطية‬ ‫‪ MUCOPOLYSACCHARIDES‬أو البروتينات السكرية ‪GLYCOPROTEINS‬تتوضع في االمتركس خارج‬ ‫الخلوي )‪ EXTRACELLULAR MATRIX (ECM‬كتلك التي تدخل في تركيب المادة األساسية بين الخلوية‬ ‫في األنسجة الغضروفية‪ ،‬وكذلك التي تربط بين الخاليا الظهارية‪.،‬‬ ‫وال بد هنا من اإلشارة إلى أن جميع أنواع الخاليا الحيوانية تفرز السكاريدات المتعددة المخاطية لتشكيل بنية‬ ‫خاصة تربط الخاليا بعضها مع بعض‪.‬ومن المعلوم أن الكثير من الجراثيم والكائنات الدقيقة الممرضة التي‬ ‫تجتاح الجسم تفرز إنزيم الهيالولونيداز الذي يفكك الحمض الهيالوروني‪ ،‬ليعمل من ثَ ّم على تفكيك الروابط‬ ‫بين الخاليا مما يسهل عبور الكائنات الدقيقة ووصولها إلى الخاليا الحية داخل األنسجة‪.‬‬ ‫‪31‬‬ ‫أمثلة عن عديدات السكريدات؛ الغليكوجين في الكبد‪ ،‬والنشاء في درنات البطاطا‪،‬‬ ‫والسللوز في جدار الخاليا النباتية‪.‬‬ ‫‪32‬‬  ‫سم أو اللبيدات ‪LIPIDS‬‬ ‫ال ُّد ُ‬ ‫األحماض الدسمة ‪Fatty Acids‬‬ ‫الليبيدات المعتدلة أو الغليسريدات ‪Glycerides‬‬ ‫الليبيدات ‪Steroids‬‬ ‫الليبيدات الفوسفورية )‪( Phospholipids (PL‬الفوسفوليبيدات)‬ ‫الليبيدات السكرية ‪Glycolipids‬‬ ‫الليبيدات الشمعية ‪Cerides‬‬ ‫‪33‬‬  ‫سم أو الشحوم) ‪LIPIDS‬‬ ‫الليبيدات (ال ُّد ُ‬ ‫ ‬ ‫هي مركبات عضوية‪ ،‬متشابهة في الخواص الطبيعية ومختلفة في التركيب الكيميائي‪ ،‬يدخل في تركيبها‬ ‫الكربون واألوكسجين والهيدروجين‪ ،‬ال تنحل في الماء لفقدان االستقطاب في جزيئاتها‪ ،‬لكنها تذوب في‬ ‫المذيبات العضوية غير القطبية‪ ،‬مثل الكحول والبنزين واألسيتون واإليثر‪ ،‬أو بالمذيبات ضعيفة القطبية‬ ‫كالميثانول وذلك بسبب طبيعتها الكارهة للماء ‪.HYDROPHOBIC‬‬ ‫تؤلف االليبيدات نحو (‪ )%5‬من المواد العضوية الداخلة في تركيب الخلية وتؤدي دورا ً حيويا ً مه ّما ً‪ ،‬إذ‬ ‫تدخل في بنية األغشية الخلوية الحيوانية والنباتية‪ ،‬وتشكل مصدرا ً مه ّما ً من مصادر الطاقة ومدّخرا ً غذائيا ً‬ ‫فائضا ً إضافة لحماية الجسم من اإلصابات والصدمات‪ ،‬كما تدخل في تركيب بعض الفيتامينات والهرمونات‪.‬‬ ‫تشكل الليبيدات مع البروتينات مركبات يطلق عليها الليبيدات شحوم البروتينية ‪ ،LIPOPROTEINS‬وقد‬ ‫تكون االليبيدات بشكل دهون احتياطية تتوضع عند اإلنسان والحيوان ضمن األنسجة الضامة تحت الجلد أو‬ ‫حول بعض األعضاء مثل القلب والكلى‪.‬‬ ‫تتألف الليبيدات من ارتباط أحماض عضوية دسمة طويلة السالسل برابطة استرية ‪ ESTER BOND‬مع‬ ‫الكحوالت أو مشتقاتها‪.‬ونذكر من الكحوالت الداخلة في بنية الشحميات الكحوالت الالحلقية‪ ،‬مثل‬ ‫الغليسيرول ‪ ،CH2OH-CHOH-CH2OH‬والكحوالت الحلقية‪ ،‬مثل الكولسترول ‪.‬‬ ‫وكيميائياً‪ ،‬ال تعدو الشحوم عن كونها في معظم الحاالت ارتباط لجزيء واحد من الغليسيرول‬ ‫‪GLYCEROL‬وثالث جزيئات من أحد الحموض الدسمة‪.‬‬ ‫وتقسم الشحميات الداخلة في بنية الخلية ومادتها الحية حسب تركيبها الكيميائي إلى عدة صفوف تضم‬ ‫الحموض الدهنية‪ ،‬والغليسيريدات الثالثية‪ ،‬والليبيدات الفوسفورية‪ ،‬والليبيدات السكرية‪ ،‬والستيروئيدات‬ ‫والليبيدات الشمعية ‪.‬‬ ‫‪34‬‬  ‫‪:FATTY‬‬ ‫‪ -‬الحموض الدسمة ‪ACIDS‬‬ ‫تملك سالسل كربونية طويلة‪ ،‬مفتوحة وغير متفرعة‪ ،‬صيغتها العامة ‪،CH3-(CH2)N – COOH‬‬ ‫وتعد جزيئات مستقطبة ثنائيّة الطور ‪ AMPHIPATHIC‬فالمجموعة الكربوكسيلية فيها تجعل‬ ‫أحد طرفيها قطبيّا ً محبا ً للماء ويعرف عادة بالرأس‪ ،‬بينما تشكل السلسلة الهيدروكربونية الذيل‬ ‫أو القطب الثاني غير القطبي والكاره للماء‪.‬‬ ‫ويوجد في الطبيعة أكثر من (‪ )70‬حمضا ً دسما ً‪ ،‬تختلف فيما بينها في عدد ذرات الكربون ذرة‬ ‫كربون‪ ،‬كما يختلف في عدد الروابط التي تربط ذرات الكربون بعضها مع بعض‪ ،‬وفي نوعية‬ ‫هذه الروابط (فردية أو زوجية)‪ ،‬إذ تتميز الحموض الدسمة غير المشبعة باحتوائها على رابطة‬ ‫مضاعفة أو أكثر في السلسلة الكربونية‪.‬‬ ‫‪35‬‬  ‫يمكن تقسيم الحموض الدسمة إلى عدة أنواع أهمها‪:‬‬ ‫‪:SATURATED FATTY‬‬ ‫حموض دسمة مشبعة ‪ACIDS‬‬ ‫صيغتها العامة ‪ CH3-(CH2)N-COOH‬ومن أشهرها حمض الزبدة وحمض جوز الهند‪ ،‬وحمض‬ ‫النخيل‪،‬‬ ‫ترتبط خواص الحموض الدسمة المشبعة بطول السلسلة الكربونية المؤلفة لكل جزيء وبالزمرة‬ ‫الكربوكسيلية‪.‬فمثالً‪ ،‬يمتزج حمض الخل بسهولة في الماء وبأي نسبة‪ ،‬بينما تنخفض النسبة إلى ‪%5.6‬‬ ‫مع حمض الزبدة‪ ،‬إذ يتضاعف عدد ذرات الكربون‪ ،‬وتفقد الحموض الدسمة قابلية الذوبان في الماء‬ ‫عندما يتجاوز عدد ذرات الكربون في جزيء الحمض ست ذرات من الكربون‪.‬كما ترتفع درجة انصهار‬ ‫وغليان الحموض الدسمة المشبعة مع ازدياد طول السلسلة الكربونية‪ ،‬بينما تكون الحموض التي تضم‬ ‫أقل من عشر ذرات كربون في الجزيء بحالة سائلة في درجة حرارة الغرفة‪.‬‬ ‫‪:‬‬ ‫حموض دسمة غير مشبعة ‪UNSATURATED FATTY ACIDS‬‬ ‫صيغتها العامة ‪ CNH(2N-2)O2‬من أشهرها حمض الزيت ‪ OLEIC ACID‬وحمض بذر الكتان ‪LINOLEIC‬‬ ‫‪ ،ACID‬وتتميز بوجود رابطة زوجية واحدة أو أكثر في السلسلة الكربونية‪ ،‬مما يؤدي إلى انخفاض درجة‬ ‫انصهارها بشكل كبير مقارنة مع الحموض المشبعة‪.‬وتكون معظم الحموض غير المشبعة بحالة سائلة‬ ‫في درجة حرارة الغرفة‪.‬‬ ‫‪36‬‬  ‫األحماض الدسمة ‪Fatty Acids‬‬ ‫أحماض دسمة مشبعة ‪Saturated Fatty Acids‬‬ ‫ ‬ ‫أحماض دسمة غير مشبعة ‪Unsaturated Fatty Acids‬‬ ‫ ‬ ‫الشكل يبين الفارق بين بنية كل من حمض الشمع ‪ Stearic Acid‬الدسم المشبع‪ ،‬وحمض الزيت‬ ‫ ‬ ‫‪ Oleic Acid‬الدسم غير المشبع‪ ،‬حيث تكون الرابطة الثنائية في حمض الزيت صلبة وتسبّب‬ ‫انعطافا ً في اتجاه السلسلة الهيدروكربونية مما يؤثّر على البنية الفراغية للحمض الدسم‪.‬‬ ‫‪37‬‬  ‫‪:GLYCERIDES‬‬ ‫‪ -‬الليبيدات المعتدلة أو الغليسريدات‬ ‫تعد من الليبيدات البسيطة‪ ،‬وتتشكل غالبا ً نتيجة ارتباط الحموض الدسمة مع الغليسيرول بروابط‬ ‫استيرية نتيجة نزع ‪ 3‬جزيئات من الماء‪ ،‬وتتكون معظم الليبيدات من غليسيريدات ثالثية‬ ‫)‪ TRIGLYCERI DES (TG‬تُبنى من ارتباط ثالث جزيئات من الحموض الدسمة مع جزيئة‬ ‫واحدة من الغليسيرول‪.‬‬ ‫وتمتلك الخلية إضافة للغليسيريدات الثالثية غليسيريدات أحادية ‪MONOGLYCERIDES‬‬ ‫حاوية على جزيئة واحدة من الحمض الدسم مرتبطة برابطة إستيرية مع الغليسرول‪ ،‬في حين‬ ‫ترتبط جزئيتان من الحمض الدسم مع الغليسرول في الغليسيريدات الثنائية ‪.DIGLYCERIDES‬‬ ‫تكون المادة الدسمة بحالة صلبة في درجة حرارة الغرفة (كالزبدة والدهون) في حال كانت‬ ‫أغلبية الحموض الدسمة الداخلة في تركيب الغليسيريدات مشبعة‪ ،‬أما إذا كانت معظم الحموض‬ ‫الدسمة الداخلة في تركيب الغليسيريدات غير مشبعة فتكون بحالة سائلة في درجة حرارة الغرفة‬ ‫(الزيوت) ‪.‬‬ ‫توجد الغليسيريدات الثالثية داخل سيتوبالزما الخاليا الشحمية ‪ FAT CELLS‬بشكل قطيرات‬ ‫كروية الشكل‪ ،‬كبيرة الحجم يتراوح قطرها بين ‪ 200 -1‬نانومتر‪.‬وتتميز الغليسيريدات الثالثية‬ ‫بعدم انحاللها بالماء لكنها تنحل جيدا ً في المحالت العضوية‪ ،‬وتتحلل إلى حموض دسمة حرة‬ ‫عند االجهاد و أثناء الجوع الطويل وغليسيرول لتدخل إلى جهاز الدوران وتستخدم من قبل‬ ‫أنسجة الجسم كمصدر للطاقة بديل عن السكريات‪ ،‬وتعد مادة غذائية وادخارية‪ ،‬كما تستخدم‬ ‫بمثابة عازل تمنع فقدان الحرارة من الجسم‪ ،‬وتشكل حاجزا ً أمام الرطوبة والمؤثرات الخارجية‪.‬‬ ‫‪38‬‬  ‫الليبيدات المعتدلة أو الغليسريدات ‪Glycerides‬‬ ‫تتشكل غالبا ً نتيجة ارتباط األحماض الدسمة مع الغليسيرول بروابط استيرية نتيجة نزع ‪3‬‬ ‫ ‬ ‫جزيئات من الماء‬ ‫الشكل يوضح تش ّكل الشحوم الثالثية بدءا ً من ارتباط الكحول الثالثي الغليسيرول مع ‪ 3‬أحماض دسمة‪،‬‬ ‫في هذا المثال اثنان منها مشبعة وواحد غير مشبع‪ ،‬وينتج على االرتباط ‪3‬جزيئات من الماء‪.‬‬ ‫‪39‬‬  ‫الليبيدات المعتدلة أو الغليسريدات ‪Glycerides‬‬ ‫الشكل يبين تكون الشحميات بشكل صلب (كالزبدة) عند غناها باألحماض الدسمة المشبعة‪ ،‬بينما تكون‬ ‫بحالة سائلة عند غناها باألحماض الدسمة غير المشبعة‪ ،‬وبخاصة متعددة عدم اإلشباع‪ ،‬أي أكثر من‬ ‫رابطة مضاعفة‪.‬‬ ‫‪40‬‬  ‫‪ -‬الستيروئيدات ‪:STEROIDS‬‬ ‫تُع ّد من الليبيدات التي ال تحتوي على غليسيرول‪ ،‬وتشتق من مركّب رباعي الحلقات هو الفيناثرين‬ ‫‪ ،PHENATHRENE‬وتنتج بعد أسترة جزيئة الكوليسترول التي تعد بمثابة الجزيئة األم للستيروئيدات‪.‬‬ ‫وتشكّل الستيروئيدات نمطا واضحا ً ومميزا ً من الليبيدات‪ ،‬ويدخل بعضها في تركيب األغشية الخلوية‪.‬‬ ‫ويع ّد الكوليسترول ‪ CHOLESTEROL‬من أكثر أشكال الستيروئيدات انتشارا في خاليا الفقاريات‪.‬‬ ‫وتعد أغلب الستيروئيدات كارهة للماء‪ ،‬ويدخل الكوليسترول في تركيب األغشية السيتوبالسمية وأغشية‬ ‫العضيات الخلوية في الخاليا الحيوانية ماعدا الغشاء الداخلي للميتكوندري‪ ،‬كما يوجد الكولسترول في‬ ‫بالسما الدم ‪ PLASMA‬على شكل ليبيدات بروتينية ‪ ،LIPOPROTEINS‬كما تحوي األنسجة العصبية على‬ ‫الكوليسترول‪ ،‬وتشتق منه جميع الهرمونات الستيروئيدية كالهرمونات الجنسية الذكرية واألنثوية‬ ‫كالتستوسترون واإليستروجين وهرمونات قشر الكظر والفيتامين ‪.D‬‬ ‫‪41‬‬  ‫الستيروئيدات ‪Steroids‬‬ ‫تعد من الليبيدات التي ال تحتوي على غليسيرول‪ ،‬وتشتق من مر ّكب رباعي الحلقات هو الفيناثرين‬ ‫ ‬ ‫‪ ،phenathrene‬وتنتج بعد أسترة جزيئة الكوليسترول التي تعد بمثابة الجزيئة األم‬ ‫للستيروئيدات‪.‬‬ ‫‪42‬‬  ‫‪:‬‬ ‫‪ -‬الليبيدات الفوسفورية )‪PHOSPHOLIPIDS (PL‬‬ ‫تعد من الليبيدات المعقدة‪ ،‬تحتوي باإلضافة إلى الكربون والهيدروجين واألوكسجين عنصر‬ ‫الفوسفور‪،‬وتتشكل الفوسفوليبيدات من ارتباط جزيء من الغليسيرول مع حمضين دهنيين‪،‬‬ ‫ويشغل حمض الفوسفور محل الحمض الدهني الثالث ‪.‬‬ ‫وتبرز أهمية الفوسفوليبيدات كونها تدخل في تركيب األغشية الخلوية بما في ذلك أغشية‬ ‫العُضيّات الخلوية ‪ ،CELL ORGANELLES‬إذ تعد أساس البنية الغشائية الموجودة فيها‪.‬يَمنح‬ ‫وجود المجموعة األمينية المشحونة إيجابا ً جنبا إلى جنب مع الزمرة الفوسفاتية المشحونة‬ ‫سلبيا جزيئات الفوسفوليبيدات خاصيّة التعادل الكهربائي‪ ،‬شديدة‪.‬‬ ‫يتمتع جزيء الفوسفوليبيد بخاصيتين متنافرتين بقابلية االنحالل بالماء كونها تحوي على‬ ‫المجموعة الكربوكسيلية‪ ،‬وتقبل كذلك االنحالل في المذيبات إذ تساعد هذه الخاصية في إنجاز‬ ‫العديد من وظائف األغشية عن طريق التحكم بانتقال المواد بين الوسط الداخلي للخلية ووسطها‬ ‫الخارجي‪.‬‬ ‫‪43‬‬  ‫الليبيدات الفوسفورية )‪: Phospholipids (PL‬‬ ‫تعرف أيضا ً بالليبيدات الغليسيرو فوسفاتيدية ‪ Glycerophospholipids‬وتعد من الليبيدات‬ ‫ ‬ ‫المعقدة‪ ،‬تحتوي باإلضافة إلى الكربون والهيدروجين واألوكسجين عنصر الفوسفور‬ ‫الشكل ‪ :18-2‬بنية الفوسفوليبيدات‪ ،‬ويبيّن الرأس القطبي (المحب للماء) المتش ّكل من الغليسيرول‬ ‫ ‬ ‫والفوسفات المرتبط‪ ،‬والذيل غير القطبي (الكاره للماء) المتش ّكل من الحمضين الدسمين في هذه الحالة‬ ‫أحدهما مشبع واآلخر غير مشبع‪.‬كما يبيّن الشكل إلى اليمين البُنى الثالث المحتملة التي تش ّكلها‬ ‫الفوسفوليبيدات في الوسط المائي؛ طبقة ثنائية أو مذيّلة ‪ Micelle‬أو ليبوزومات‪.‬‬ ‫‪44‬‬ ‫البروتينات ‪PROTEINS‬‬ ‫األحماض األمينية ‪Amino Acids‬‬ ‫الببتيدات ‪Peptides‬‬ ‫البنية الكيميائية للبروتينات‬ ‫‪45‬‬  ‫‪ -‬البروتينات ‪PROTEINS‬‬ ‫تشكّل البنية الرئيسة للمادة الحية وتبلغ نسبتها حتى ‪ %15‬من المادة الحية‪.‬أوزانها الجزيئية ما بين عدة‬ ‫آالف وعدة ماليين دالتون‪ ،‬وتدخل في بنية جميع الخاليا الحية وعضياتها وفي تركيب اإلنزيمات واألضداد‬ ‫‪ ANTIBODIES‬والعديد من الهرمونات المسؤولة عن عمليات التنظيم في أجسام الحيوانات‪ ،‬بمعنى أن‬ ‫جميع الوظائف الحيوية الرئيسة ترتبط بالنشاط الحيوي للبروتينات‪ ،‬إضافة لمسؤوليتها عن البنية المميزة‬ ‫لكل خلية‪.‬‬ ‫تمتلك البروتينات مجموعة وظيفية أساسية (زمرة األمين) ومجموعة وظيفية حمضية (زمرة‬ ‫الكربوكسيل)‪ ،‬وهي بذلك جزيئات ثنائية األيونات‪.‬وتسلك البروتينات في الوسط القلوي سلوك الحمض‬ ‫وتعطي أيّونات الهيدروجين وتتجه في جهاز الرحالن الكهربائي نحو القطب الموجب‪ ،‬أما في األوساط‬ ‫الحامضية فتسلك البروتينات سلوك األسس‪ ،‬وذلك بتقابل الزمر األمينية مع الماء‪ ،‬وتتجه نحو القطب‬ ‫تشرد الزمرتين األمينية والكربوكسيلية في درجة‬ ‫السالب في جهاز الرحالن الكهربائي‪.‬وتتعادل درجة ّ‬ ‫حموضة معينة‪.،‬‬ ‫تتفكك الروابط الببتيدية في البروتينات بتقنيات التحلل المائي الكيميائي أو اإلنزيمي لتعطي ببتيدات متحولة‬ ‫بالتدريج إلى حموض أمينية‪.‬‬ ‫تتشكّل البروتينات من وحدات بنائية هي الحموض األمينية‪ ،‬وتحتوي جميع البروتينات في تركيبها عنصر‬ ‫أن كثيرا ً منها يتحوي عنصر الكبريت‪.‬‬ ‫الكربون‪ ،‬والهيدروجين‪ ،‬واألوكسجين واآلزوت‪ ،‬كما ّ‬ ‫‪46‬‬  ‫تصنيف األحماض األمينية‬ ‫األحماض األمينية الالقطبية المتعادلة‬ ‫ ‬ ‫األحماض األمينية القطبية المتعادلة وغير المشحونة‬ ‫ ‬ ‫األحماض األمينية القطبية الحامضية المشحونة سلبيًا ا‬ ‫ ‬ ‫األحماض األمينية القطبية األساسية المشحونة ايجابيًا ا‬ ‫ ‬ ‫‪47‬‬  ‫‪ -‬الحموض األمينية ‪: AMINO ACIDS‬‬ ‫تشكل الوحدة األساسية لبناء البروتين‪ ،‬يعرف منها حتى اليوم عشرون حمضا ً متشابها ً في البنية مختلفا ً في‬ ‫الخواص الكيميائية‪.‬يتألف كل حمض أميني من مجموعة أمينية ‪ )NH2(AMINO GROUP‬أساسية‪،‬‬ ‫متغاير ‪ R‬يميّز الحموض‬ ‫ٍ‬ ‫ومجموعة كربوكسيلية ‪ )COOH( CARBOXYL GROUP‬حامضية‪ ،‬إضافةً إلى ٍ‬ ‫جذر‬ ‫األمينية بعضها من بعض ‪.‬‬ ‫ترتبط الحموض األمينية بعضها مع بعض بروابط ببتيدية ‪ ،PEPTIDE BONDS‬إذ ترتبط المجموعة‬ ‫الكربوكسيلية لحمض مع المجموعة األمينية لحمض اخر برابطة ببتيدية وتتحرر جزيئة ماء ‪.‬‬ ‫وبزيادة عدد الحموض األمينية تتشكل السلسلة الببتيدية‪.‬ويتحدد تتابع الحموض األمينية في السلسلة بإشراف‬ ‫الجينات المتض ّمنَة في جزيئات ‪.DNA‬وتؤلف الروابط الببتيدية التي تتشكل نتيجة اتحاد الحموض األمينية‬ ‫المتتالية ما يعرف بالعمود الفقري لجزيء البروتين‪ ،‬كما توجد روابط من نوع آخر في البروتين كالرابطة‬ ‫ثنائية الكبريت (‪ ،)-S-S-‬والرابطة الهيدروجينية (‪ ،)-OH-H-‬والرابطة األيّونيّة (‪ ،)I+ -I‬وجميع هذه الروابط‬ ‫ضرورية العطاء بنية البروتينات الوظيفية‪.‬‬ ‫وعلى الرغم من وجود عشرين حمضا ً أمينيا ً تدخل في تركيب المواد البروتينية فإننا ال نعثر عليها جميعا في كل‬ ‫نوع من أنواع البروتينات‪ ,‬يعطي التتالي للعشرين حمضا ً أمينيا ً عددا كبيرا جدا من البروتينات وهي تشكل‬ ‫المجموعة األكثر تنوعا ً من بين الجزيئات الكبيرة‪ ،‬وهو متوقّ ٌع لو أجرينا مقارنة ذلك مع عدد الحروف األبجدية‬ ‫أي مادة بروتينية أخرى‪.‬‬‫وعدد الكلمات وعدد الحروف التي تشكيلها‪ ،.‬وتختلف عنها في ّ‬ ‫تكون بعض أنواع البروتينات غنية بالحموض األمينية (القلوية أو األساسية) مثل الهستونات ‪ HISTON‬التي‬ ‫غني بالحموض األمينية (الحامضية) مثل البروتومينات و الميوزين‬ ‫ٌّ‬ ‫توجد في النواة‪ ،‬وبعضها اآلخر‬ ‫‪ MYOSIN‬الذي يشكل جزءا ً أساسيا ً في الخلية العضلية‪.‬‬ ‫‪48‬‬  ‫تصنيف الحموض األمينية‪:‬‬ ‫اقترحت عدّة طرائق لتصنيف الحموض األمينية معتمدة على اختالف طبيعة السلسلة الجانبية (‪ ،)R‬وأهمها‬ ‫التصنيف التالي‪:‬‬ ‫‪ -1‬الحموض األمينية الالقطبية المتعادلة ‪ :‬تشتمل هذه المجموعة تسعة أحماض أمينية ال قطبية‬ ‫‪ NONPOLAR‬ومتعادلة ‪ NEUTRAL‬وكارهة للماء ‪ ،HYDROPHOBIC‬وهي الغليسين واألالنين والفالين‬ ‫واللوسين واإليزولوسين والميثيونين والتريبتوفان والبرولين والفينيل أالنين‪.‬‬ ‫‪ -2‬الحموض األمينية القطبية المتعادلة وغير المشحونة‪ :‬تحتوي هذه المجموعة ستة حموض أمينية قطبية‬ ‫غير مشحونة إال أنها متعادلة‪ ،‬إذ يمتلك الجذر ‪ R‬في كل من الحموض (السيرين‪ ،‬الثريونين والتيروزين)‬ ‫على مجموعة الهيدروكسيل (‪ )-OH‬مما يجعلها محبة للماء‪ ،‬في حين يشتمل الجذر ‪ R‬في الحمضين‬ ‫(األسباراجين والغلوتامين) على المجموعة األمينية ( ‪ )- NH2‬مما يكسبها خاصية محبة الماء مع العلم أنها‬ ‫تحمل شحنة موجبة في األوساط المتعادلة‪ ،‬أما حمض السيستيئين فيض ّم الجذر ‪ R‬مجموعة سلفهدريل (‪-‬‬ ‫‪ )SH‬والتي تساهم في تشكيل الجسر ثنائي الكبريت (‪.DISULFIDE BRIDGE )S-S‬‬ ‫‪ -3‬الحموض األمينية القطبية الحامضية المشحونة سلبيا ً‪ :‬تضم الحمضين األمينيين ( األسبارتي و‬ ‫الغلوتامي)‪ ،‬ويحوي الجذر ‪ R‬في كل منهما مجموعة كربوكسيلية المشحونة سلبياً‪ ،‬وهو ما يعطيها خاصيّة‬ ‫الجزيئات المستقطبة جدا ً‪.‬‬ ‫‪ -4‬الحموض األمينية القطبية األساسية المشحونة إيجابا ً‪ :‬تنتسب إلى هذه المجموعة ثالثة حموض أمينية‬ ‫هي األرجينين والليزين والهيستيدين‪ ،‬وتمتلك مجموعة أمينية (‪ )-NH2‬كجزء من الجذر ‪R‬‬ ‫جراء تعديل بعض الحموض األمينية الطبيعية مثل الهيدروكسي برولين‬ ‫وهناك حموض أمينية خاصة تتشكل ّ‬ ‫والمشتق من الحمض األميني البرولين عند تركيب ألياف الكوالجين ‪ ،COLLAGEN‬وذلك بإضافة جذر‬ ‫هيدروكسيلي للبرولين‪ ،‬مما يزيد من ثبات ألياف الكوالجين‪.‬‬ ‫‪49‬‬  ‫‪:‬‬ ‫‪ -‬الببتيدات ‪PEPTIDES‬‬ ‫من أهم ما تقوم به الحموض االمينية من تفاعالت هو تشكيل الرابطة الببتيدية‪.‬إذ ينتج الببتيد عن التحام‬ ‫حمضين أمينيين على األقل بإزاحة جزيء ماء‪ ،‬فإذا ارتبط حمضان أمينيان معا ً تشكل ثنائي الببتيد‬ ‫‪ ،DIPEPTIDE‬وإذا ارتبطت ثالثة حموض تشكل ثالثي الببتيد ‪.TRIPEPTIDE‬ويطلق مصطلح قليالت‬ ‫الببتيد ‪ OLIGOPEPTIDES‬على الببتيدات القليلة المتكونة من أقل من عشرة حموض أمينية‪ ،‬مثل‬ ‫الغلوتاتيون ‪ GLUTATHIONE‬وهو ببتيد ثالثي ينتشر في كثير من األعضاء الحيوانية (الكظر‪ ،‬الكبد‪،‬‬ ‫الطحال‪ ،‬المعثكلة‪ ،‬القلب‪ ،‬الرئة)‪.‬ويتألف عديد الببتيد ‪ POLYPEPTID‬من عشرات الحموض األمينية‪،‬‬ ‫وعادةً ما تعرف الجزيئات البروتينية الصغيرة باسم عديدات الببتيدات عندما يقتصر تكوينها على ‪50‬‬ ‫حمضا ً أمينيا ً أو أقل‪ ،‬بينما تضم البروتينات عددا ً من الحموض األمينية أكبر من ذلك‪.‬‬ ‫‪50‬‬ ‫البنية الكيميائية للبروتينات‬ ‫البنية األولية ‪Primary Structure‬‬ ‫ ‬ ‫البنية الثانوية ‪Secondary Structure‬‬ ‫ ‬ ‫البنية الثالثية ‪Tertiary Structure‬‬ ‫ ‬ ‫البنية الرابعية ‪Quaternary Structure‬‬ ‫ ‬ ‫‪51‬‬  ‫‪ -‬البنية الكيميائية للبروتينات‪:‬‬ ‫يمكن أن يدخل في الجزيء البروتيني الواحد من عدة مئات وحتى ألف حمض أميني‪ ،‬ويستلزم النشاط‬ ‫الحيوي وجود عشرات اآلالف من البروتينات النوعية المختلفة‪.‬‬ ‫ويكتمل تشكل بنية البروتينات من خالل أربعة تنظيمات معقّدة لتعطي بمجموعها بنية البروتين‪ ،‬وإذا‬ ‫سخ البروتينات ‪.‬‬ ‫تخربت أي من هذه التنظيمات األربعة يفقد البروتين وظائفه الحيوية بعملية تدعى تم ّ‬ ‫ّ‬ ‫‪ -1‬البينة األولية ‪ :PRIMARY STRUCTURE‬البنية األولية للبروتينات هي باختصار نوع وترتيب‬ ‫الحموض األمينية المشكلة لسلسة عديد الببتيد الواحدة الخطية والخالية من التفرعات‪.‬تكون الرابطة التي‬ ‫تجمع الحموض االمينية هي الرابطة الببتيدية وعلى سبيل المثال‪ ،‬يع ّد اإلنسولين أول بروتين تم تحديد نوع‬ ‫وتتابع حموضه األمينية‪ ،‬ويتألّف من سلسلتين ببتيديتين إحداهما مكونة من ‪ 21‬حمضا ً أمينيا ً والثانية‬ ‫مؤلفة من ‪ 30‬حمضا ً أمينيا ً تتصالن معا ً بروابط ثنائية الكبريت بين السيستئين في كل سلسلة‪.‬ولك ّل من‬ ‫السلسلتين بنية أولية‪.‬‬ ‫‪ -2‬البنية الثانوية ‪ :SECONDARY STRUCTURE‬تتكون من التفاف السلسلة الببتيدية الواحدة بعضها‬ ‫على بعض ضمن مستوى فراغي واحد‪ ،‬إذ بينت الدراسات باستخدام أشعة روتنجن لعدة بروتينات وجود‬ ‫سالسل ببتيدية صفائحية ‪ SHEETED‬وسالسل أخرى ملتفة بانتظام بشكل حلزوني ‪.HELICAL‬وفي ك ّل‬ ‫من البنتين الثانويتين تكون السلسلة الببتيدية الواحدة مرتبطة مع نفسها بروابط هيدروجينية دورية‬ ‫منتظمة تساعد في تثبيت السالسل الصفائحية أو الحلزونية للبروتين‪ ،‬إذ تكون الروابط الهيدروجينية في‬ ‫هذه السالسل بين أوكسجين مجموعة الكربونيل (‪ )C=O‬في الروابط الببتيدية والهيدروجين في مجموعة‬ ‫األميد (‪ )-NH‬الخاصة بالرابطة الببتيدية الواقعة إما في الوجه المقابل مؤديةً إلى التفاف البروتين حول‬ ‫نفسه التفافا ً صفائحيا ً أو حلزونيا ً مشكالً تركيبا ً ثانويا ً للبروتين‪.‬‬ ‫‪52‬‬  ‫‪ -3‬البنية الثالثية ‪ :TERTIARY STRUCTURE‬يشكل الجزء األكبر من السلسلة الببتيدية الواحدة التفافا ً‬ ‫فراغيا ً حول نفسه أكثر تعقيدا ً من االلتفاف الثانوي‪ ،‬ويكتسب شكالً كرويا ً تقريبا ً مشكالً البنية الثالثية‬ ‫للبروتين‪.‬وتسهم في تكوين البنية الثالثية أنواع عديدة من الروابط الهيدروجينية التي تنشأ نتيجة التفاعل‬ ‫بين المجموعات الفاعلة في السلسلة والمجموعات المحمولة على الجذر (‪ )-R‬إضافةً إلى الروابط الكارهة‬ ‫للماء ‪HYDROPHOBIC BONDS‬بين الحموض األمينية غير القطبية والروابط األيّونية بين الحموض‬ ‫المتشردة إضافةً إلى الجسور ثنائية الكبريت للحمض األميني السيستئين الموجودة فراغيّا ً بعضها‬ ‫ّ‬ ‫األمينية‬ ‫بعض على نفس السلسلة الببتيدية‪.‬وتتميز البنية الثالثية بحدوث درجة كبيرة من االلتفاف والطي‬ ‫ٍ‬ ‫مقابل‬ ‫لضغط السلسلة الببتيدية الطويلة والحصول على تركيب ثابت ومعقد لجزيء البروتين‪.‬‬ ‫تختص فقط بعض البروتينات بالبنية الرابعية‪،‬‬ ‫ّ‬ ‫‪ -4‬البنية الرابعية ‪:QUATERNARY STRUCTURE‬‬ ‫بحيث تتألف هذه البروتينات من أكثر من سلسلة ببتيدية سوا ًء كانت متشابهة أم غير متشابهة‪ ،‬يجتمع‬ ‫لتكون البنية الرابعية للبروتين‪.‬وتقوم الروابط الهيدروجينية واأليّونيّة والكارهة للماء‬ ‫بعضها مع بعض ّ‬ ‫والجسور ثنائية الكبريت جميعها بتثبيت البنية الرابعية للبروتين‪ ،‬والتي تتشكّل بين الحموض األمينية‬ ‫المتقابلة التابعة للسالسل الببتيدية المختلفة‪.‬وكمثال على البنية الرابعية للبروتينات نذكر بروتين‬ ‫الهيموغلوبين‪ ،‬وهو يتألف من أربع سالسل ببتيدية‪ ،‬سلسلتي ألفا ‪ ‬وسلسلتي بيتا ‪.Β‬‬ ‫‪53‬‬ ‫البنية الكيميائية للبروتينات‬ ‫الشكل يبيّن البنى األولية‬ ‫والثالثية‬ ‫والثانوية‬ ‫والرابعية للبروتين‬ ‫‪54‬‬  ‫اشكال البروتينات‬ ‫تقسم البروتينات حسب الشكل العام لتوضع جزيئاتها إلى صفين رئيسين هما‪:‬‬ ‫ ‬ ‫– البروتينات الكروية ‪ :Globular Proteins‬تتمثل بالبروتينات التي تكون أشكالها قريبة‬ ‫من الشكل الكروي أو اإلهليلجي لنطواء سالسل عديدات الببتيد على بعضها البعض بدرجة‬ ‫كبيرة‪ ،‬مثل ألبومين مصل الدم وغلوبيولين مصل الدم‪.‬وهذا النوع من البروتينات ينحل في‬ ‫الماء‪ ،‬وفي المحاليل الملحية الممددة‪ ،‬كما أنه سريع النفوذ والنتشار‪.‬‬ ‫– البروتينات الليفية ‪ :Fibrous Proteins‬وهي بروتينات غير منحلّة بالماء‪ ،‬ول بالمحاليل‬ ‫الملحية الممددة‪ ،‬ومقاومة لألنزيمات المحللة للبروتينات‪.‬لها شكل خيطي أو حلزوني ألفا‬ ‫‪ α‬مثل الميوسين ‪ ،Myosin‬مولد الليفين ‪Fibrinogen‬والكيراتين ‪.Keratin‬ويشكل هذا‬ ‫النوع من البروتينات الدعامة الهيكلية لألنسجة الضا ّمة ‪ Connective Tissues‬حيث أنها‬ ‫تشكل األلياف الكولجينية الداخلة في تركيب األوتار والعظام‪ ،‬كما نجدها في بروتين‬ ‫اإلستين ‪ Elastin‬الداخل في بنية النسج الضا ّمة المرنة للرئة والشرايين‪.‬‬ ‫‪55‬‬  ‫البنية الكيميائية للبروتينات‬ ‫ يمكن تصنيف البروتينات أيضا ً بحسب تركيبها الكيميائي إلى بروتينات متجانسة‬ ‫وبروتينات غير متجانسة‪.‬‬ ‫البروتينات المتجانسة ‪ :Homoproteins‬وتتألف من السالسل الببتيدية فقط‪ ،‬وتضم‪:‬‬ ‫ األلبومينات ‪ :Albumins‬يدخل في بنائها عدد قليل نسبيا ً من الحموض األمينية‪ ،‬وزنها‬ ‫الجزيئي صغير‪ ،‬قابلة لالنحالل في الماء النقي‪ ،‬تتخثر بالحرارة والكحول‪.‬‬ ‫ الغلوبيولينات ‪ :Globulins‬مثل غلوبيولينات مصل الدم‪ ،‬وتضم عدة أنواع من ألفا وبيتا‬ ‫وغاما غلوبيولين‪ ،‬ويدخل هذا األخير في تشكيل األضداد ‪ Antibodies‬ذات الدور‬ ‫المناعي الهام‪.‬‬ ‫ الهستونات ‪ :Histones‬تغلب فيها الحموض األمينية القاعدية‪،‬ترتبط مع الحموض‬ ‫النووية في النواة‪ ،‬يساهم في تكثّف المادة الوراثية وتنظيم عمل الجينات‪.‬‬ ‫ البروتامينات ‪ :Protamins‬تغلب فيها الحموض األمينية األساسية‪ ،‬تدخل في تركيب‬ ‫الكروموزمات لها دور تقلصي وانزيمي‪.‬‬ ‫ البروتينات الصلبة ‪ : Seleroproteins‬تنتمي إليها البروتينات الداخلة في تركيب النسج‬ ‫الدعامية مثل الكرياتينات (بروتينات الشعر والصوف واألظافر)‪ ،‬وتتميّز بعدم قابليتها‬ ‫لالنحالل في الماء‪.‬‬ ‫‪56‬‬  ‫البنية الكيميائية للبروتينات‬ ‫البروتينات غير المتجانسة ‪:Heteroproteins‬‬ ‫ تضم هذه البروتينات إضافة للحموض األمينية مركبات غير بروتينية‪ ،‬وتشمل‪:‬‬ ‫ البروتينات الليبيدية ‪ :Lipoproteins‬يدخل في بنائها المواد الشحمية ومشتقاتها مثل‬ ‫الكوليسترول‪.‬‬ ‫ البروتينات السكرية ‪ :Glycoprotein's‬تنتج من اتحاد جزيء بروتيني مع كمية قليلة من‬ ‫السكريات‪.‬‬ ‫ البروتينات الملونة ‪ :Chromo proteins‬وتشمل على بعض المعادن كالهيموسيانين الذي‬ ‫يحوي على النحاس والهيموغلوبين الحاوي على الحديد‪.‬‬ ‫ الفوسفو بروتينات ‪ :Phosphoproteins‬هي البروتينات المرتبطة بحمض الفوسفور مثل‬ ‫الكازائين ‪.Casein‬‬ ‫‪57‬‬  ‫أما وظيفياً‪ ،‬فيمكن تصنيف البروتينات إلى األنواع التالية‪:‬‬ ‫‪ -1‬بروتينات بنيوية ‪ :STRUCTURAL PROTEINS‬وهي البروتينات التي تدخل في تركيب الخاليا أو‬ ‫الكائن الحي بشكل عام‪،‬‬ ‫‪ -2‬بروتينات استقالبية (أيضية) ‪ :METABOLIC PROTEINS‬هذه البروتينات هي المسؤولة عن‬ ‫عمليات االستقالب الخلوي بنوعيه البناء والهدم مثل اإلنزيمات التي تحفز التفاعالت‪.‬‬ ‫‪ -3‬بروتينات تنظيمية ‪ :REGULATORY PROTEINS‬تقوم هذه البروتينات بتنظيم جميع العمليات‬ ‫الخلوية التي تحدث داخل الخلية‪.‬وأهمها البروتينات التي تقوم بتنظيم عملية الضغط األسموزي‪ ،‬أو تنظيم‬ ‫عمل الجينات‪.‬اوالهرمونات المسؤولة عن تنظيم الوظائف الخلوية مثل هرمون األنسولين الذي ين ّ‬ ‫ظم‬ ‫تركيز السكر في الدم واألدرينالين الذي ينظم قطر األوعية الدموية‪.‬‬ ‫‪ -4‬بروتينات ناقلة ‪ :TRANSPORTER PROTEINS‬وهي المسؤولة عن نقل المواد من وإلى الخلية‪.‬‬ ‫ومنها البروتينات الناقلة للشوارد عبر غشاء الخلية‪.‬و بروتينات التي تنقل بعض العناصر في الكائن‬ ‫الحي مثل بروتين الهيموغلوبين ‪. HEMOGLOBIN‬‬ ‫‪ -5‬بروتينات ادخارية ‪ :STORAGE PROTEINS‬تسهم هذه البروتينات في عملية تخزين بعض‬ ‫المركبات‪ ،‬مثل بروتين الفرتين ‪ FERRITIN‬المسؤول عن خزن الحديد في الطحال‪.‬‬ ‫‪ -6‬بروتينات تقلصية ‪ :CONTRACTILE PROTEINS‬تعرف هذه المجموعة ببروتينات األنسجة‬ ‫العضلية مثل بروتين األكتين ‪ ACTIN‬والميوزين ‪ MYOSIN‬اللذين يعمالن على تقلص العضالت‪.‬‬ ‫‪ -7‬بروتينات دفاعية ‪ :DEFENSE PROTEINS‬لها دور مناعي وتعد المسؤولة عن مهاجمة األجسام‬ ‫الغريبة التي تدخل الجسم أو الخلية‪.‬مثل األضداد ‪.ANTIBODIES‬‬ ‫‪ -8‬بروتينات التعرف ‪ :RECOGNITION PROTEINS‬مسؤولةعن التعرف على األجسام الغريبة‪.‬‬ ‫وتعرف هذه بالمستضدات ‪ ،ANTIGENS‬وعادة ما توجد على سطح األغشية الخلوية‪.‬‬ ‫‪58‬‬  ‫الحموض النووية‬ ‫‪NUCLEIC ACIDS‬‬ ‫السكرالخماسي ‪Pentose Sugar‬‬ ‫األسس اآلزوتية ‪Nitrogen Bases‬‬ ‫مجموعة الفوسفات ‪Phosphate Group‬‬ ‫بنية الدنا ‪ DNA‬والرنا ‪RNA‬‬ ‫البنية الثانوية للدنا ‪DNA‬والرنا ‪RNA‬‬ ‫الرنا المرسال)‪Messenger RNA (mRNA‬‬ ‫الرنا الناقل )‪Transfer RNA (tRNA‬‬ ‫الرنا الريبوزومي )‪Ribosomal RNA (rRNA‬‬ ‫جزيء الـ ‪ ATP‬والخزن المؤقّت للطاقة‬ ‫‪59‬‬  ‫الحموض النووية ‪NUCLEIC ACIDS‬‬ ‫الحموض النووية هي جزيئات ضخمة على لها خطيّة غير متفرعة توجد في جميع الخاليا الحية بشكل‬ ‫حر أو مرتبط مع البروتين‪ ،‬وتتكون أساسا ً من وحدات بنائية عديدة من النوكليوتيدات‬ ‫‪.NUCLEOTIDES‬‬ ‫تحمل الحموض النووية الصفات الوراثية‪ ،‬وتعد مسؤولة عن نقل المعلومات لتخليق البروتين‪ ،‬كما أنها‬ ‫تتحكم في ترجمة هذه المعلومات الى بروتينات امن خالل تحكمها في ترتيب الحموض األمينية لكل‬ ‫بروتين ‪.‬‬ ‫ال يقتصر وجود الحموض النووية فقد تبن وجوده ايضا في السيوبالسما حيث أمكن العثور على كميات‬ ‫صغيرة من (‪ )DNA‬في الميتوكوندري والصانعات الخضراء ‪.‬‬ ‫تحتوي الكائنات الحية على كميات متفاوتة من الحموض النووية بنوعيها الدنا ‪ DNA‬والرنا ‪،RNA‬‬ ‫ويتألف الدنا والرنا من النيكليوتيدات التي ترتبط بعضها مع بعض بروابط فوسفاتية ثنائية اإلستر‬ ‫‪ PHOSPHODIESTER BONDS‬وتتكون من جزأين هما النكليوزيد ‪ NUCLEOSIDE‬ومجموعة‬ ‫الفوسفات‪.‬‬ ‫يتركب النكليوزيد من ارتباط السكر باألساس اآلزوتي‪ ،‬يرتبط النيكلوزيد بالفوسفات ليعطي النيكلوتيد‪.‬‬ ‫يمثل ال‪ DNA‬المادة الوراثية في جميع الكائنات باستثناء بعض انماط الفيروسات التي تكون لديها‬ ‫ال‪RNA‬هو المادة الوراثية‪.‬‬ ‫‪60‬‬  ‫بنية النكليوتيد‬ ‫مكونة للدنا‪.‬‬ ‫بنية نكليوزيد ونكليوتيد األدنين منقوص األكسجين أحد النكليوتيدات األربعة ال ّ‬ ‫ ‬ ‫‪61‬‬  ‫السكرالخماسي ‪:PENTOSE SUGAR‬‬ ‫يدخل في بنية الحموض النووية نوعان من السكر الخماسي أحدهما ‪ –D‬ريبوز ويشاهد في حمض (‪)RNA‬‬ ‫والثاني الريبوز منقوص األكسجين ويوجد في حمض (‪ )DNA‬وقد أعطيت ذرات كربون السكر الخماسي‬ ‫األرقام التالية )`‪ (1`, 2`, 3`, 4`, 5‬لتمييزها عن األرقام المعطاة لذرات الكربون والنيتروجين الموجودة‬