محاضرة البروتينات في الكيمياء الحيوية PDF
Document Details
Uploaded by AdaptiveJadeite7498
Dr. Mohamed I. Kotb
Tags
Summary
هذه المحاضرة حول البروتينات، وتشرح تعريفها، وأنواعها المختلفة، ووظائفها البنيوية والبيولوجية، إضافة إلى أهميتها في بناء الأنسجة وترميمها، ودورها كمصدر للطاقة في حالات الطوارئ.
Full Transcript
المحاضرة السادسة Dr. Mohamed Kotb El-Sayed Professor of Pharmaceutical Biochemistry & Molecular Biology 1 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر...
المحاضرة السادسة Dr. Mohamed Kotb El-Sayed Professor of Pharmaceutical Biochemistry & Molecular Biology 1 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر ▪ تعريف البروتينات: ▪ البروتينات مواد عضوية نيتروجينيةة معقدة الررييدذ تات زوناج يئيةيدا ياليدا (13000 دالروج الى يــــة ماليين) مويود في يميع الخاليا الحيوانيا والنباتيا ▪ إت تكوج نسبا ياليا من بروتوبالنم الخليا ويــةارها. ▪ تتحلل بفعل األحماض والقواية واإلنزيمات الدى وحدةات يئيةيدا ز دسر تسدمى األحمداض األمينيــددددـا والرـــددددـي تركددددوج بمددددور رليسدددديا مددددن ينا ددددر الكدددداربوج وال يددددةرويين واألويسجين ويةخل النيتروجين ينمرا ً زساسيا في ترييذ البروتينات. ▪ فضددال يددن ينمددر الكبريةةو والفسةةفو ويمدداحذ ترييددذ البروتينددات ويددـود ينا ـددـر زخددرى ى بمددور زثددل م ددل الحديةةد والرا نةةين واليةةود والنحةةا وغيرهددا مددن العنا ددر المعةنيا وياد مــا يكـــوج تلك مرتبطا ً بترصة البةروتين نفسد يويدود ينمدر الحديةد في ال يمويلوبين والفسفور في بروتين الحليذ الكانالين. ▪ إتا البروتينددات بلدددكل مخرمدددر ب ن ددا مركبةةةات ات او از جزي يةةةة كبيةةرة تحتةةةو علةةة األحماض األمينية كوحدات بنائية مرتبطة مع بعضها بروابط ببتيدية. ▪ يكوج البروتين المكةوز الرئيسة لجسد اننسداجإ إت يم دل حدوالي %20مدن ونج الجسد إ فالعضالت واألنسجا الرابطا والعظدام والدةم والجلدة واألردافر وال ورموندات واننئيمدات يل ا في زساس ترييب ا بــــروتين فالعضالت وحةها تكوج حوالي %50من يميا البروتين المويود في الجس . 2 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر الوظائف الحيوية والبيولوجية للبروتينات: -1حاجة الجسم ف النمو وبناء انسجة الجسم: ▪ يعة البروتين مادة بناء األنسجة المرتلفةة فدي الجسد إ إت يكدوج المكدوج الدرلي واألسداس لبناء يل خليا الجس فالعضالت واألربطدا واألوتدار واأليضداء والسدةد واألردافر واللدعر وي ير من سوالل الجس الحيويـــا يةخل في ا البروتين. -2ترميم وتعويض وبناء انسجة الجسم: ▪ يحراج الجسد البدالل للبدروتين ألغدراض التعةويض وتجديةد األنسةجة التالفةة الردي تفقدة فدي الحاالت الطبيعيـــا وغير الطبيعياإ ▪ فم د ال فددي الحالددا الطبيعيددا فدداج يريددات الددةم الحمددراء ترحلددل الددى مكونات ددا يددل 125يومددا فيرطلددذ الجسد بنةةاء كريةةات جديةةدةإ زمددا فددي الحدداالت غيددر الطبيعيددا م ددل حةةا ت المةةرض والحروق والنزف او قطع ا جزء من األنسجة عند حدوث الجرح فرحراج زيضا ً البروتين في ان الح والررمي . -3مصد ا ً للطاقة: ▪ تعددددة البروتينددددات مصةةةةد اً للطاقةةةةة فةةةة الحةةةةا ت ا ضةةةةطرا ية ياحريددددا ي اخيةةةةر بعددددة الكربوهيدددةرات والدددةهوج إت اج غرامدددا ً واحدددةا ً مدددن البدددروتين يعطدددي نحدددو ا بةةةع سدددعرات حراريا. 3 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر الوظائف الحيوية والبيولوجية للبروتينات: -4الحفاظ عل التوا ز المائ ف الجسم ▪ تؤدي بروتينات الةم والسيما األلبومين Albuminsدورا ً يبيرا ً فدي تنظدي حريدا السدوالل ومن ا الماء بدين الخاليدا والدةم وبسدبذ يبدر حجد هدوت البروتيندات نسدبيا ً ف ن دا تبقدى خدارج الخاليا ▪ إت يكوج من المعذ يلي ـا االنرقال الى داخل الخليا وب وا تحافظ عل الضةطط األسةمو Osmotic pressure ▪ إت تسدداية يلددى تبددادل المدداء مددن الخليددا الددى خاري ددا والسدديما المدداء النددات مددن العمليددات األيضيا داخل الخليا. ▪ لكن ينة ثلا البروتين في الجس يؤدي تلك الى تجمع الماء داخل الخاليا واألنسدجا فيسدبذ مددا يسددمى با ستسةةءاء Edemaاو االنرفدداو ويعددرا هددوا االسرسددقاء بددـ Low protein edemaويحةث ياد في البطن واألريل ▪ وياد تحةث هوت األيراض ينة األ فال الممابين بمرض الكواشيو كر Kwashiorkor. 4 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر الوظائف الحيوية والبيولوجية للبروتينات: -5يحافظ عل توا ز الحامضية والءاعدية ف الجسم ▪ يعددة البددروتين مددن المريبددات الرددي تسددلك سةةلوا الحةةامض والءاعةةدة ايرمددادا ً يلددى ويددـود مجاميع األمــين والكاربويسيل فدي يئيةاتد ول دوا فداج محاليلد تعدة مقاومدا للرسيدر فدي الدـ pHزي زج ل ا فعال تنظيميا ً ياليا ً. -6تةةدخل ف ة تركيةةم عةةدد مةةن المركبةةات المهمةةة حيوي ةا ً كاإلنزيمةةات ويددةد مددن ال ورمونددات واأليسام المضاد . -7تةةزود البروتينددات واألغويددا البروتينيددا بمددور غيددر مبا ددر بكثيةةر مةةن العنانةر الطذائيةةة الضرو ية ا خرى: ▪ م ل الحديد والفسفو والكبريو والفيتاميناتإ فاللحوم م الً تعدة مدن األغويدا البروتينيدا ات تدددئود 40%مدددن احريايدددات الحةيدددة و %30مدددن احريايدددات ال دددايمين Bو %25مدددن احريايات الجس تقريبا ً الرايبوفالفين B2و %60من احريايات النياسين. -8البروتينةةات تكةةوز األسةةا التركيبة للكروموسةةومات مددن خددالل المحافظددا يلي ددا بررتيددذ و كل معين باسرخةام البروتينات القايةيا م ل ال سرونات Histones 5 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins تركيبهةةا الكيميةةائ زو اقترانهةةا بددالمواد األخددرى ▪ تمددنا البروتينددات يدداد ً يلددى اسةةا العضويا وغيـر العضويا وهي: -1البروتينةات البسةيطة Simple proteinsتكدوج ابسدأ زندوال البروتيندات وهدي مكوندا مدن ببريةات وسالسل مكونا من األحماض األمينيا فءط هوت المجمويا تءسم ال : ا -البروتينةات النسةيجية (البروتيندات الليفيدا) ( Scleroproteins (Fibrous proteinsوتلدمل وتكوج األيدئاء الةايمدا Protective functions ّ البروتينات غير الذائبة او مءاومة للمذيبات لأليضاء الحيوانيا ويطلق يلي ا زس زلبومينويةن Albuminoidsومدن زم لدا هدوت البروتيندات ما ي تي: -1الكو جين Collagens ▪ يعددة األسدداس فددي ترييددذ األنسددجا الرابطددا زو الضدداما Connective tissuesوالجلددة والسضاريا والعظام ويــــاد تكوز مءاومة للهضم بسبم إنزيمات الجها الهضم م ل إنئي الببسين Pepsinوالرربسين Trypsin. ▪ ويمكن تحويل الى ما يسمى بالجيالتين بسلي بالماء ويدولك بالقوايدة والحدوامض المخففداإ ويركددددوج زساسددددا ً مددددن زحمدددداض زمينيددددا الجاليسةةةةين والبةةةةرولين والهيد وكسةةةة بةةةةرولين وهيد وكس يسين وهي األحماض الري تميئ هوا النول من البروتينــــات. 6 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -1البروتينات البسيطة Simple proteinsهوت المجمويا تءسم ال : ا -البروتينات النسيجية ومن زم لا هوت البروتينات ما ي تي: -2الكيراتين Keratins ▪ يكوج الكيراتين األنسجا الواقية في الجلةد واألظةافر والرةعر والءةروز والحةوافر والةري وهي مءاومة ننئيمدات الببسدين والرربسدين وغيةر ائبةة فدي الحدوامض والقوايدة المخففدا والمويبات العضويا. ▪ وتحروي يلى نسبة عالية من الحامض األمينة السسةتين Cysteineويعدئى زلي دا سدبذ ثو هوت البروتينات لويود الرابطة الكبريتية المكونا من يئيةات الحامض. - 3األلستينات Elastins ددفا المرونةةة وتجعل ددا ▪ تويدة هددوت المريبددات فدي الطضةةا يف وجةةدا الرةةرايين إت تعطي دا اكث ة ر س ة هولة للهضةةم بوسةةالة الببسةةين والتربسةةين مددن بقيددا األنددوال األخددرى ويدداد يماحذ الكواليين في ترييــذ األنسجا. 7 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -1البروتينات البسيطة Simple proteinsهوت المجمويا تءسم ال . ب -البروتينات الكروية Globular proteins ▪ وتم ددل البروتينددات الوالبددا ول ددا ددكل مكةةو نريجددا التفافهةةا يلددى بعض د ا وتكددوين روابددأ كبريتية وغيرها بين زيئال ا الببريةيا ومن هوت البروتينات: -1األلبومينات Albumins ▪ وهي بروتينات تذوب ف الماء واألمالح وتترثر بالحرا ة Coagulableاو تسير بيعر ـا Denaturedومددن هددوت البروتينددات بدددروتين البدديض Ovalbuminوبددروتين الحليدددذ Lactalbuminوزلبومين الممل Serum albumin. -2الجلوبيولينات Globulins ▪ مددن رددواهر هددوت البروتينددات انهةةا تةةذوب ف ة المةةاءإ بددل تددوو فددي المحاليددل المخففددا للحوامض والقواية وترسير بيعر ا بالحرار وس ولا تخ رها. ▪ ومددددن زم لددددا هددددوت البروتينددددات يلوبيددددولين الممددددل Serum globulinsوالحليددددذ Lactoglobulinوفي السة الةرثيا Thyroglobulin. 8 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -1البروتينات البسيطة Simple proteinsهوت المجمويا تءسم ال . ب -البروتينات الكروية Globular proteins ▪ ومن هوت البروتينات: -3الجلوتيلينات Glutelins ▪ الجلوتيليندددات بروتينةةةات نباتيةةةة يددداد وهدددي غنيدددا باألحمددداض األمينيدددا والسددديما حدددامض الجلوتاميك واألرينين والبرولين ▪ وهي توو في المحاليل المخففا والحامضيا والقايةيا وال توو في الوسأ المرعادل ومن زم لا هوت المجمويا :جلوتينين الءمح Glutenin -4البرو مينات Prolamins ▪ وتسمى البروتينات الذائبة ف الكحول بررييئ %80-70إ ▪ وهي بروتينات نباتية زيضا ً وال توو فــــي الماء والمحاليدل المرعادلدا ومدن األم لدا يلي دا هو بروتين الئالين Zeinوبروتين الرعير اله و دئين Hordein. 9 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -1البروتينات البسيطة Simple proteinsهوت المجمويا تءسم ال . ب -البروتينات الكروية Globular proteinsومن هوت البروتينات: -5البروتامينات Protamins ▪ وهي بروتينات تات زوناج يئيةيا ثليلا نسبيا ً مرعةد وتذوب ف الماء و تترثةر فة الحةرا ة وتحرددوي يلددى نسددبا ياليددا مددن الحددامض األمينددي األ جنةةين وترحلددل بوسددا ا إنددئي الرربسددين Trypsinو تتحلةةل بةةمنزيم الببسةةين ومددن األم لددا يلددى هددوت البروتينددات :بددروتين السددالمين Salminلسمك السلموج. -6الهستونات Histones ▪ ال سرونات بروتينات تذوب ف الماء وفدي المحاليدل المخففدا وتترثةر بةالحرا ة ويسلـدـذ يلدـى ترييب ددـا األحمدداض األمينيددا القايةيددا ومن ددا األ جنةةين والاليسةةين ويددولك حددامض الرايروسددين ويفرقـددـر الـــددـى حددامض الرربروفدداج وتحرددوي يلددى يميددا ثليلددا نسددبيا ً مددن األحمدداض األمينيددا المحرويا يلى الكبريت. ▪ وترحلددل ب نئيمددات الببسددين والرربسددين وتتحةةد بسةةهولة مةةع المجموعةةات السةةالبة لألحمةةاض النوويةةة مكونددا البروتينـــددـات النوويــددـا (النيويليوبروتينددات) Nucleoproteinsول ددا دور منظ في مجال الو اثة م الإ ال ـسرونات النوويــا Nucleohistonesفي نوى الخاليا. 10 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -2البروتينات المرتبطة (المءترنة) Conjugated proteins ▪ البروتينات المرتبطا يبدار يدن بروتيندات مكوندا مدن يدئء بروتيندي مدع يدئء خدر غيةر بروتين ةةة ي ةةة دع المجموعةةةة الترقيعيةةةة Prosthetic groupم دددل الكربوهيدددةرات والةهوج واألحماض النوويـا ومـن هـوت البروتينات ما ي تي: ا -البروتينات النووية :Nucleoproteins ▪ تركددوج مددن ارتبددا األحمةةاض النوويةةة مددع يئي د زو زي ددر مددن البددروتين فددي داخددل الن دوا ويكوج البروتين مرتبأ مع الحامض النووي الةيويسي رايبوني DNA ▪ ويدداد يكددوج البددروتين مددن نددول البروتددامين وال سددروجإ وفددي السددايروبالنم مددع الحددامض الندددووي الرايبدددوني RNAويكدددوج Ribosomesبالرايبوسدددومات ولددد دور فدددي بنددداء البروتينات. Glycoproteinsوالبروتينةةةةةةةةات المراليةةةةةةةةة ب -البروتينةةةةةةةةات الكا بوهيد اتيةةةةةةةةة Mucoproteins ▪ هددوت البروتينددات تددرتبأ بالكاربوهيددةرات (ثددة تكددوج زحاديددا زو سلسددلا ثمددير نسددبيا ً مددن الكاربوهيةرات). ▪ وياد ينة تحليـل المـواد الكاربوهيةراتيــــا تنر سكريات زمينيدا Hexosaminesويدولك حدددامض اليورونيدددك Uronic acidوتسدددمى هدددوت الكددداربوهي بالسدددكريات المخا يدددا .Mucopolysaccharidesوم ال يلى هوت البروتينات الميوسن Musinفي يةار المعة 11 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -2البروتينات المرتبطة (المءترنة) Conjugated proteins ▪ ومـن هـوت البروتينات ما ي تي: ج -الفوسفو بروتينات Phosphoproteins ▪ مكونددا مددن بروتينددات مرحددة مددع مريبددات تحرددوي يلددى حةةامض الفوسةةفو ي والددوي يددرتبأ يـــــاد بحامض السيرين والثريونين في سلسلا البروتين. ▪ وم ددال يلددى هددوت البروتينددات الكددانالين والفيرددالين فددي ددفار البدديض.البروتينددات المددبسيا (يرومددو بددروتين) Chromoproteinsبروتينددات تحرددوي يلددى مجمويددا زخددرى لونيددا تسددمى مجمويا الكروموفور Chromophoric groupاو مجمويا ترثيعيدا (ترابطيدا) Prosthetic groupيويود زحدة العنا در المعةنيدا (الحةيــدـة زو النحداس)إ وتتضةمن هةذا المجموعةة مةن البروتينات األنواع اآلتية: -1الصبطات المرتصة بالتنفسإ م ل ال يمويلوبين في الةم ومايويلوبين العضالت. -2مكونةةةات السالسةةةل الناقلةةةة لأللكترونةةةات فةةة المايتوكونةةةد يا م دددل السدددايرويرومات والفالفدددو بروتينات. -3الصبطات البصريةإ م ل الرودوبسين Rhodopsinوااليةوبسين Iodopsin. -4بروتينةةات تحتةةو علةة المعةةادز ومددن زم لر ددا البروتينددات الحاويددا يلددى ددبسا الميالنددين Melaninالمويود في اللعر والجلة. -5البروتينةات الدهنيةة Lipoproteinsبروتيندات ترحدة بالجلسديريةات Glyceridesاو بالدةهوج وغيرها م ل البروتينات الةهنيا المويود في الةم المسؤولا ين نقل الةهوج 12 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -2البروتينات المرتبطة (المءترنة) Conjugated proteins ▪ ومـن هـوت البروتينات ما ي تي: و -البروتينات المعدنية Metalloproteins ▪ وهي بروتينات مرحة بالمعادج والمم لا ل وت المجمويا هي اننئيمات م ل: ▪ األ جنيز Arganiaseالوي يحروي يلى ينمري المسنيسيوم والمنسنيئإ ▪ وإنئي التايروسينيز Tyrosinaseالوي يرطلذ ويود ينمر النحاس ▪ وإنددئي الكاربونيددك زن يددةريئ Carbonic anhydraseوالددوي يرطلددذ ويددود ينمددر الخار ين ▪ ويمكن تمنيا ال يمويلوبين الوي يحروي يلى ينمدر الحةيدة ندمن هدوت المجمويدا زيضا ً. 13 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر تصنيف البروتينات :Classification of Proteins -3البروتينات المرتءة Derived Proteinsالبروتينات المرتءة ▪ هددي ناتجددا مددن تحلددل البروتينددات ومكونددا مددن سالسددل ببريةيددا م ددل الببرونددات Pepones والببريددةات Peptidesويددولك البروتينددات المعاملددا حراريدا ً والمسيددر بيعيدا ً (الممسدوخا Denatured proteinsفض دالً يددن البروتينددات المرخ ددر ومددن األم لددا يلددى البروتينددات الملرقا: ا -بروتينات الميتا Metaproteins ▪ وهي بروتينات عديمة الذوباز ف الماء والحوامض المعةنيا المريئ او محاليدل األمدالح المرعادلاإ ولكن ا توو في الحوامض المعةنيا او القواية المخففا. ب -الببتونات Peptones ▪ الببرونات مريبات توو في الماء و تتكتل بالحرا ة وتترسم ف خالت الرناص. ج -البروتيوسيز Proteoses ▪ بروتينددات تددوو فددي المدداء وال تددرجلأ ) Coagulatedبددالحرار والرددي تررسددذ بالترةةبع النصةةف بكبريتةةات األمونيةةو وحددامض النرريددك المريددئ وتسددمى بالبروتيوسدديئ ال ددانوي Secondary proteoses ▪ زمددا البروتيوسدديئ األولددي Primary proteosesف ددي تةةذوب فة المةةاء زيضدا ً وال تددرجلأ بالحرار وتترسم بالتربع الكامل لكبريتات األمونيو . 14 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology البوتينات ر :المراجع Pelley, John W. Rapid review biochemistry / John W. Pelley, Edward F. Goljan. – 3rd ed. p. ; cm. – مترجم- جوان ويبستر غاندي-كتاب الغذاء والتغذية (Rapid review series) Rev. ed. of: Biochemistry. 2nd ed. c2007. ISBN 978-0-323-06887-1 كتاب مفاتيح ا بداع ف الكيمياء الحيوية الطبية Lieberman M, Marks AD. Marks’ Basic Medical Biochemistry: A Clinical Approach. 3rd Ed. Baltimore: للكيمياء الحيوية مترجم- كتاب إلزفير Lippincott Williams & Wilkins, 2009, [email protected] WhatsApp: 00201114871491 15 Dr. Mohamed I. Kotb –Professor of Pharmaceutical Biochemistry and Molecular Biology