Chapter 2 The Molecules of Cells PDF
Document Details
Uploaded by KidFriendlyPiano
Neil Campbell and Jane Reece
Tags
Summary
This document is a chapter from a biology textbook focusing on the molecules of cells. The presentation explains fundamental concepts like organic compounds, their structures, and functions. The presentation also briefly introduces major classes of biological molecules like carbohydrates, proteins, lipids and nucleic acids.
Full Transcript
Chapter 2 The Molecules of Cells الجزيئات الخلوية PowerPoint® Lecture Presentations for 41 Slides...
Chapter 2 The Molecules of Cells الجزيئات الخلوية PowerPoint® Lecture Presentations for 41 Slides This presentation is NOT an Biology Alternative to the textbook Eighth Edition Copyright © 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Benjamin Cummings Neil Campbell and Jane Reece Lectures by Chris Romero, updated by Erin Barley with contributions from Joan Sharp This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! هذه الشرائح هى عرض مبسط مترجم للمساعدة وليست عرض تفصيلى للموضوعات المقررة فى هذا الفصل ويجب الرجوع الى الكتاب الجامعي للمقرر. !This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook Introduction to organic compounds Carbon-based molecules are called organic compounds. Methane (CH4) is the simplest organic compound تتكون الجزيئات المختلفة الموجودة في الخلية من كربون مرتبط بعناصر أخرى مثل الميثان وهو أحد أبسط المركبات العضوية This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! – Carbon can bond to four other atoms and branch Life’s molecular to four directions. Itdiversity is based may form chains on or rings. the تفرع إلى properties الكربون ال أخرى ويستطيع بذلكof ذراتcarbon يستطيع الكربون االرتباط بأربع –.أربعة إتجاهات مكونا سالسل أو حلقات – Compounds composed of only carbon and hydrogen are called hydrocarbons. يسمى كل من الميثان والمركبات المؤلفة من كربون وهيدروجين فقط – بالهايدروكربونات Ethane Methane This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Functional groups: groups of atoms that participate in chemical reactions and determine the properties of organic compound. :تعمل اجملاميع الكمييائية املمتزية عىل حتديد صفات املركبات العضوية مثال ذلكل This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Cells make (4) classes a molecules of large huge number important to of large organisms: molecules from a small set of small هناك أربعة أصناف من الجزيئات الحيوية molecules Carbohydrates* الكربوهيدرات Proteins* الربوتينات Lipids* )اللبيدات (ادلهون Nucleic acid* ا ألحامض النووية These are called large molecules or Macromolecules or Polymers This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Polymers are broken down to smaller molecules called monomers by a process, hydrolysis (addition of water molecule) 1 2 3 4 Polymer Addition of water molecule 1 2 3 This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! monomer Dehydration reactions build a polymer chain بناء سلسلة بوليمير بتفاعالت نزع الماء Short polymer Monomer بوليمير قصير مونيمير غير مرتيط Dehydration Reaction تفاعل نزع الماء Longer polymer بوليمير طويل This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! 1- Carbohydrates الكربوهيدرات The term carbohydrate was originally used to describe compounds that had the formula CH2O. Carbohydrates range from small simple sugars (monosaccharides) to large complex sugars (polysaccharides) تتنوع الكربوهيدرات في الحجم بدا ً بجزيئات السكر البسيطة الصغيرة (السكريات األحادية) وحتى السكاكرالكبيرة )المعقدة )اسكاكرالمتعددة Carbohydrates contain (3) major categories of molecules: monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides. This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! 1- Carbohydrates الكربوهيدرات Carbohydrates range from small sugars (monosaccharides) to large sugars (polysaccharides) ) تتنوع الكربوهيدرات يف احلجم بد ًا جبزيئات السكر الصغرية (السكرايت ا ألحادية) وحىت الساككرالكبرية )الساككراملتعددة This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Monosaccharides are the fuels for cellular work have a Monosaccharides formula that contains hydroxylare the group simplest (OH) and a carbonyl group carbohydrates (CO) and is a multiple of CH2O. Sugar monosaccharides include: Glucose – Fructose – Galactose – Ribose (in RNA) & Deoxyribose (DNA). Glucose and fructose are isomers that contain the same number of atoms (6 carbon long) but in different arrangements. فمثال يبلغ طول كل من سكر الجلوكوز وسكر يتنوع الهيكل الكربوني للسكاكر األحادية في طوله الفروكتوز ستة ذرات كربون ولكن فى ترتيب مختلف This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! www.sparknotes.com Two monosaccharides are linked to form a disaccharide. Examples of Disaccharides: Sucrose (table sugar or cane sugar) : glucose + fructose Maltose : glucose + glucose Lactose (milk sugar) : glucose + galactose This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Polysaccharides are complex carbohydrates composed of numerous monosaccharides combined through the loss of water molecules. Starch and glycogen are polysaccharides composed of glucose monomers. النشا والجليكوجين عبارة عن سكرمتعدد تخزيني )للطاقة) ويتكون من مونيميرات جلوكوز Starch & glycogen are used by plants & animal for energy (storage carbohydrates). النشا يوجد في النبات والجليكوجين هو النشا الحيوانى ويستخدم كليهما كمصدر للطاقة Cellulose and chitin are polysaccharides which form plant cell walls and insects exoskeleton (protective polysaccharides). السيليلوز عبارة عن سكر متعدد يكون جدر الخاليا في النباتات و الكيتين عبارة عن سكر متعدد.)يدخل فى تركيب الهياكل الخارجية للحشرات والقشريات (فى الحماية This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Lipids اللبيدات Lipids Lipids are include a group offats, which naturally aremolecules occurring mostlythat include energy-storage molecules fats, waxes, sterols, fat-soluble vitamins (such as vitamins A, D, E, and, K), triglycerides, phospholipids. The main biological functions of lipids include storing energy, signaling, and acting as structural components of cell membranes Lipids composed largely of carbon and hydrogen. Lipids contain twice the energy as a polysaccharide has. اللبيدات هامة يف ختزين الطاقة حيث حتتوى عىل ضعف الطاقة املوجودة ابلسكرايت العديدة Lipids do not mix with water (insoluble in water = hydrophobic) ) اللبيدات يه مركبات ال ختتلط (ال تذوب) يف املاء (اكرهة للامء This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! 3 types of lipids: ثالث أنواع من اللبيدات LIPIDS اللبيدات True Fats Phospholipids Steroids الدهون الحقيقية الدهون الفسفورية االستيرويدات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Fats are large lipids made from glycerol and fatty acids. Fats main function is energy storage. الدهون (السمن والزبدة والزيت) نوع من اللبيدات مكونة من جليسيرول وأحماض دهنية Example: Triglycerides الدهون الثالثيةare fat molecules consist of one glycerol molecule linked to three fatty acids الدهن الذى يحتوى على جليسيرول مرتبط بثالث أحماض دهنية عادة ما تسمى هذة الدهون بالجيليسريدات الثالثية بسبب هذا التركيب In human body, high levels of triglycerides in the bloodstream have been linked to arteriosclerosis تصلب الشرايينand, by time, the risk of heart disease أمراض القلبand stroke األزمة القلبية This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Glycerol C 3 H 5 O3 A Triglyceride molecule made from glycerol and 3 fatty acids جزيئ دهن مكون من جيليسرول وثالث أحماض دهنية 3 fatty acids C55H98O6 This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! C55 H98 O6 This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Fatty acids, are made of a hydrocarbon chain that terminates with a carboxylic acid group.The fatty acid structure is one of the most fundamental categories of biological lipids, and is commonly used as a building-block of more structurally complex lipids. Fatty acids are either: 1) Saturated fatty acids دهون مشبعة * The hydrocarbon chain without double bond (=). * Solid at room temperature. * High melting point. * Occur in most animal fats. 2) Unsaturated fatty acids دهون غير مشبعة * The hydrocarbon chain contain one or more double bonds. * Liquid at room temperature. * Low melting point. * Occur in most plant cells. This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Phospholipids are class of lipids structurally similar to fats and a major (key) component of biological membranes (cell membranes) اللبيدات الفسفورية دهون من المكونات األساسية للغشاء الخلوى حيث تتجمع على شكل طبقتين Phospholipids contain (2) fatty acids attached to glycerol. تتكون اللبيدات الفوسفورية من حمضيين دهنيين مع جليسرول Section of a phospholipid membrane قطاع في غشاء لبيدي فسفوري السطح الخارجي Water ماء Hydrophilic للخلية heads Cell external رؤس محبة للماء surface Hydrophobic tails ذيول كارهة للماء السطح الداخلي للخلية Water ماء Cell internal surface This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Connection: Steroids (stereos Anabolic steroids = solid) are lipids in which and carbon related skeleton contains substances (4) fused rings. pose health risks ا ألسرتويدات عبارة عن دهون مكونة من أأربع حلقات تركيبية متداخةل Examples of steroids include: - Lipid cholesterol - Sex hormones estradiol (female) and testosterone (male). Cholesterol is an example of steroids and is an essential structural component of animal cell membranes. الكوليسرتول )من ادلهون) هو مثال لالسرتويدات اليت تلعب دور ًا هام ًا يف تركيب غشاء اخللية احليواىن This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Anabolic steroids are drugs that have similar effects to testosterone (steroid male hormone) in the body. They increase protein within cells, especially in skeletal muscles (buildup muscles). سرتويدات ا أليض البنايئ عبارة عن عقار ذو توليفة صناعية من التيس تيسرتوانت (هرموانت ذكورة اس تريودية) واليت تؤدي لبناء الكتةل العضلية والعظمية Use of these substances can cause serious health problems such as liver damage and high blood pressure. وميكن أأن يؤدي سوء اس هتالكها اىل نتاجئ وخمية مثل الفشل الكبدي اذلي ميكن أأن يؤدي للرسطان This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Proteins الربوتينات - Proteins are large biological molecules. Proteins perform a vast array of functions within living organisms..الربوتينات جزيئات بيولوجية كبرية تقوم بأأدوار متنوعة ىف الاكئن احلى - - Tens of thousands of different proteins are found in your body. The most important are enzymes that speed up all reactions in cells.عرشات ا ألالف من الربوتينات موجودة ابجلسم أأمهها الانزميات الىت ترسع من التفاعالت الكمييائية داخل اخللية - - Proteins are polymers of amino acids joined together by peptide bonds. There are 20 different amino acids (building blocks of proteins) that make up essentially all proteins on earth. Thus, the characteristic that distinguishes one amino acid from another is its unique side chain. This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! - Each of these amino acids has a fundamental design composed of a central carbon (also called the alpha carbon) bonded to: :ا ألحامض ا ألمينية )الوحدات البنائية للربوتني ( ويتكون لك محض أأميىن من - - a carboxyl group (COOH): makes it an acid مجموعة كربوكس يل - an amino group (NH2) - a unique side chain or R-group: Distinguishes each of the (20) different amino acids General structure of an amino acid التركيب العام للحمض األميني Amino Carboxyl Group group مجموعة أمين مجموعة كربوكسيل This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Proteins are either: Structural Proteins بروتينات تركيبية: Proteins in fibers that make tendons & ا ألواترligaments ا ألربطة Defensive Proteins بروتينات دفاعية: Antibodies الاجسام املضادةof the immune system للجهاز املناعى Signal Proteins (communication) بروتينات اشارية: Hormones الهرموانت Transport Proteins الربوتينات الناقةل: Haemoglobin جزئ الهميوجلوبنيin red blood cells خالاي ادلم امحلراء Storage Proteins الربوتينات اخلازنة: Protein found in: Plant seed - egg white بياض البيض- milk This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! A protein shape depends on (4) levels of structure ميكن أأن يكون للربوتني أأربعة مس توايت من الرتكيب – Primary structure الرتكيب الاوىل Primary structure is a unique sequence of amino acids. – Secondary structure الرتكيب الثانوي Polypeptide chain can fold back on itself in a number of ways give secondary structure called alpha helix. – Tertiary structure الرتكيب الثاليث The term tertiary refers to folding of peptide chain in three dimension giving final three dimensional shape of a protein. – Quaternary structure الرتكيب الرابعي Protein consists of 2 or more polypeptide chains and quaternary structure results from association of four protein subunits. This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Hemoglobin and collagen has quaternary structure This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! Nucleic acid احلامض النووى ) DNA (Deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid are the 2 types of nucleic acid. ادلان ( محض الريبوز النووي املزنوع ا ألوكسجني ) و الران ( محض الريبوز النووي ) هام نوعى امحلض النووى Nucleic acids (DNA or RNA)are composed of nucleotides. تتكون ا ألحامض النووية (محض ادلان) و ( محض الران) من وحدات بنائية بس يطة ىه املونميريات وتسمى ابلنيولكيوتيدات - A nucleotide is composed of (3) parts: -تتكون لك نيولكيوتيدة من ثالث أأجزاء رئيس ية: !This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook - 5–Carbon Sugar (pentose sugar) called ribose in RNA and deoxy-ribose in DNA سكر خاميس الكربون يسمى ابلريبوز يف الران وادليوكي ريبوز (مزنوع ا ألوكسجني) يف ادلان- - Phosphate group مجموعة فوسفات - Nitrogenous bases قواعد نيتروجينية nucleotide النيوكليوتيدة Nitrogenous base (Example: adenine) قاعدة نيتروجينية ) األدنين:(مثال Phosphate Group مجموعة فوسفات Pentose Sugar سكرخماسى This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! ▫ A sugar-phosphate backbone is formed by covalent bonding between the phosphate of one nucleotide and the sugar of the next nucleotide يتكون عمود السكر والفوسفات باالرتباط التساهمي بين فوسفات إحدى النيوكليوتيدات و سكر النيوكليوتيدة التالية ▫ Nitrogenous bases extend from sugar-phosphate backbone تبرز القواعد النيتروجينية من عمود السكر والفوسفات القواعد النيتروجينية القواعد النيتروجينية This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! DNA consists of (2) poly-nucleotides twisted around each other in a helix يتكون جزئ الدنا من سلسلتين عديدة النيوكليتيدات ملفوفتين على بعضهما فى شكل حلزون Sequence of the four nitrogenous bases in DNA carry the genetic information تسلسل القواعد النيتروجينية فى حمض الدنا يحمل الشفرة الوراثية DNA programs cell activities by directing synthesis of protein يتحكم حمض الدنا فى أنشطة الخلية ويوجة الخلية لبناء البروتين DNA information is transcribed into RNA, a single-stranded nucleic acid, information on RNA is then translated into proteins تنسخ المعلومات فى حمض الدنا الى حمض الرنا ثم تترجم الى البروتين A particular nucleotide sequence on a DNA that can instruct is called a gene تطلق كلمة الجين على أى تسلسل نيوكليوتيدي معين قادر على توجيه بناء متعدد البيبتيدات This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح Matter المادة عبارة عن أي شئ له كتلة (وزن) ويشغل حيزا ً ما Matter Is Composed Of Chemical تتكون المادة من عناصر كيميائية Elements Element العنصر – (هو المادة التي ال يمكن إنحاللها لمواد أخرى) Essential Elements العناصر الضرورية (توجد دائما ً وأبدا ً في أي كائن حي) المركب (هو مادة تتألف من إثنين أو اكثر من العناصر المختلفة Compound والتي ترتبط بنسب ثابتة) Atom الذرة هي أصغر وحدة في المادة تحتفظ بخصائص العنصر Proton البروتون (وحيد الشحنة الكهربية الموجبة) Electron اإلليكترون (وحيد الشحنة الكهربية السالبة) Neutron النيوترون (متعادل كهربيا ً) Inorganic غير عضوية Organic عضوية A Covalent Bond results when Atoms تنشأ الرابطة التساهمية عندما تشترك الذرات في اليكترونات share outer-shell electrons المدار الخارجي A Molecule is formed when atoms are held يتكون الجزيئ حينما تتماسك الذرات ببعضها البعض بواسط together by covalent bonds روابط تساهمية !This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح )Organic Compounds (Molecules مدخل للمركبات(الجزيئات) العضوية Organic Compounds تسمى الجزيئات التي أساسها ذرة الكربون بالمركبات العضوية يسمى كل من الميثان والمركبات المؤلفة من كربون وهيدروجين Hydrocarbons فقط بالهايدروكربونات Carbon Skeleton تسمسى سلسلة ذرات الكربون بالهيكل الكربوني Carbon Skeletons can be branched or قد يتفرع الهيكل الكربوني أو ال يتفرع unbranched Isomers النظائر تؤثر المجموعة الوظيفية في وظيفة الجزيئ الحيوي بطريقة Functional Group مميزة )Hydrophilic (Water-Loving المركبات المحتوية على مجاميع وظيفية تكون محبة للماء This means that they are soluble in water, يعني هذا أنها تذوب في الماء وهذا متطلب ضروري للقيام which is a necessary prerequisite for their بوظائفها الحيوية المعتمدة على الماء roles In water-based life Hydroxyl Group—consists of a مجموعة الهيدروكسيل – تتكون من هيدروجين مرتبط hydrogen bonded to an oxygen بأوكسجين !This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح Carbonyl Group—A carbon linked by a مجموعة الكربونيل – كربون متصل بذرة أوكسجين برابطة double bond to an oxygen atom ثنائية Carboxyl Group—Consists of a carbon مجموعة كربوكسيل – تتألف من كربون مرتبط بمجموعة bonded to A hydroxyl group and double- الهيدروكسيل كما وترتبط برابطة ثنائية باألوكسجين bonded to an oxygen Amino Group—Composed Of A Nitrogen مجموعة أمين – مكونة من نيتروجين مرتبط بذرتي bonded to two hydrogen atoms and a هيدروجين وهيكل كربوني carbon skeleton Phosphate Group—Consists of a مجموعة فوسفات – تتكون من ذرة فوسفور مرتبطة بأربعة phosphorus atom bonded to four oxygen ذرات أوكسجين atoms Biological Molecules هناك أربعة أصناف من الجزيئات الحيوية Carbohydrates الكربوهيدرات Proteins البروتينات Lipids )اللبيدات (الدهون Nucleic Acids األحماض النووية ً تسمى أيضا.تسمى عادة بالجزيئات الكبيرة لحجمها الكبير Macromolecules Because of their large بالبوليميرات ألنها مكونة من وحدات بنائية متماثلة متماسكة size. They are made from identical building This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! بقوة blocks strung together تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح The building blocks are called monomers تسمى وحدات البناء بالمونيميرات Dehydration Reactions, Which remove ترتبط المونيميرات ببعضها لتكون بوليميرات بتفاعالت نزع water الماء Polymers Are Broken apart by تنحل البوليميرات بالتميؤ (بإضافة الماء) hydrolysis, the addition of water All biological reactions of this sort are كل هذه العمليات الحيوية من هذا النوع تتوسط فيها اإلنزيمات mediated by enzymes, which speed up التي تسرع من التفاعالت الكيميائية في الخاليا chemical reactions In Cells Dehydration Reaction تفاعل نزع الماء Hydrolysis التميؤ أو الحلمأة Monosaccharides, Such as glucose and السكريات األحادية عبارة عن مونيميرات سكر مثل الجلوكوز Fructose والفركتوز يمكن أن يرتبط سكران أحاديان (مونيمران) ببعضهما البعض Disaccharide In a dehydration reaction ليكونا سكرا ً ثنائيا ً بتفاعل نزع الماء An example is a glucose monomer مثال ذلك هو إرتباط مونيمر الجلوكوز بمونيمر الفركتوز لتكوين bonding to a fructose monomer to form السكروز (سكر ثنائي شائع) sucrose, a common disaccharide !This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح Starch is a storage polysaccharide النشا عبارة عن سكرمتعدد تخزيني ويتكون من مونيميرات composed of glucose monomers and found in plants جلوكوز ويوجد في النبات Glycogen is a storage polysaccharide الجاليكوجين أو النشا الحيوانيعبارة عن سكرمتعدد تخزيني composed of glucose, which is وتحلل الحيوانات الجاليكوجين عند، ويتكون من الجلوكوز hydrolyzed by animals when glucose is needed الحاجة إلى الجلوكوز Cellulose is a polymer of glucose that السيليلوز عبارة عن بوليمير جلوكوزي يكون جدر الخاليا في forms plant cell walls النباتات Chitin is a polysaccharide used by الكايتين عبارة عن سكر متعدد تستخدمه الحشرات والقشريات insects and crustaceans to build an exoskeleton لبناء هياكلها الخارجية Lipids are water insoluble (Hydrophobic, وهي، )اللبيدات هي مركبات ال تذوب في الماء (كارهة للماء or water hating) compounds that are تحتوي على ضعف الطاقة الموجودة في.هامة في تخزين الطاقة important in energy storage They contain twice as much energy as a polysaccharide السكاكر المتعددة Fats are lipids made from glycerol and الدهون (السمن والزبدة والزيت) نوع من اللبيدات مكونة من fatty acids جليسيرول وأحماض دهنية Unsaturated Fats : they have fewer than تسمى هذه المركبات بالدهون غير المشبعة ألنها تحتوى على the maximum number of hydrogensn This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook! عدد أقل من العدد الكلي للهيدروجين تعريف المصطلـــــح المصطلــــــــــــــح Fats with the maximum number of تسمى الدهون المحتوية على العدد الكلي للهيدروجين بالدهون hydrogens are called saturated fats )المشبعة (ال يوجد بها روابط ثنائية بين ذرات الكربون Phospholipids are structurally similar to fats and are an important component of تشابه اللبيدات الفسفورية الدهون في تركيبها وهي من المكونات all cells. For example, they are a major على سبيل المثال هي مكون هام لألغشية.األساسية للخلية part of cell membranes, in which they الخلوية حيث تتجمع على هيئة طبقتين من الدهون الفسفورية cluster into a bilayer of phospholipids Steroids are lipids composed of fused األسترويدات عبارة عن دهون مكونة من حلقات تركيبية متداخلة ring structures Cholesterol is an example of a steroid الكوليسترول هو مثال لالسترويدات التي تلعب دورا ً هاما ً في that plays a significant role in the تركيب غشاء الخلية structure of the cell membrane Anabolic Steroids are synthetic variants سترويدات األيض البنائي عبارة عن توليفة صناعية من of testosterone that can cause A buildup التيستيسترونات (هرمونات الذكورة) والتي تؤدي لبناء الكتلة of muscle And bone mass العضلية والعظمية Protein is a polymer built from various من20 البروتين عبارة عن بوليمر يبنى من توافيق بين combinations of 20 amino acid مونيمرات األحماض األمينية monomers This Presentation is NOT an Alternative to the Textbook!