الاساس الكيميائى لأجسام الكائنات الحية

الاساس الكيميائى لأجسام الكائنات الحية

الكيمياء الحيوية : ذلك العلم الذي يهتم بدراسة التركيب الكيميائي لأجسام الكائنات الحية .

يرتبط علم الإحياء بالكيمياء (علل)

الكيمياء توضح لنا التركيب الكيميائي للكائنات الحية

الكيمياء توضح لنا التفاعلات التي تتم داخل أجسام الكائنات الحية.

مما تتركب أجسام الكائنات الحية:

يحتوي معظم جزيئات المواد التي تتكون منها أجسام الكائنات الحية من سلاسل من ذرات الكربون التي تعتبر الوحدة البنائية للكثير من الجزيئات اللازمة لحياة الإنسان وغيره من الكائنات الحية الاخرى.

المستويات المتدرجة في تركيب الكائنات الحية :والعضيات (المستوي العضي ) تشمل :- 1- الجزيئات     2- الذرات

مما تتركب أجسام الكائنات الحية

خلايا الكائن الحي تتكون من جزيئات عضوية وجزيئات غير عضوية

س: قارن بين المركبات العضوية والمركبات غير العضوية؟

الجزيئات العضوية	الجزيئات غير العضوية
جزيئات كبيرة الحجم تحتوي علي الكربون والهيدروجين بشكل أساسي وتسمي الجزيئات البيولوجية الكبيرة	لا يشترط أن تحتوي علي ذرات الكربون
مثل:الكربوهيدرات– الليبيدات– البروتينات– الأحماض النووية.	مثل الماء – الأملاح المعدنية

á الألياف البروتينية تتكون من البروتين ( عديد الببتيد ) و هي تتكون من الأحماض الامينية. .

á البلاستيدات الخضراء تختزن بداخلها  النشا ( الكربوهيدرات ) و هي تتكون من سكريات أحادية.

á الكروموسوم يتكون من جزئ ال DNA (حمض نووي ) و هي تتكون من نيوكليوتيدات.

á الخلايا الدهنية و الشحوم تتكون من مجموعة من الدهون و هي تتكون من أحماض دهنية .

‏ تقسم الفئات الرئيسة من الجزيئات البيولوجية الكبيرة في الكيمياء الحيوية ‏حسب 

‏‏1- تركيبها الجزيئى                   2- الوظائف التى تقوم بها     الى اربع ‏مجموعات هي ‏

البوليمرات:- مركبات كيميائية تتكون من وحدات بنائية متكررة تعرف بالمونيمرات.

البوليمرات : جزيئات بيولوجيه كبيرة تتكون من اتحاد جزيئات اصغر عن طريق عملية البلمرة,

و هى عملية يتم من خلالها إتحاد المونيمرات معاً لتكوين بوليمرات.

اولا الكربوهيدرات (السكريات)

جزيئات بيولوجيه كبيرة تتكون من اتحاد جزيئات اصغر من السكر الاحادى هي الكربوهيدرات

بوليمرات تتكون من  C,H,O  بنسبه 1:2:1

الصيغة العامة: (CH₂O)n

 أي أن النسبة بين (الكربون والهيدروجين والأكسجين) 1:2:1

تشمل الكربوهيدرات:     * السكريات            *النشويات              * والألياف.

أهمية الكربوهيدرات:

1- الحصول علي الطاقة: تعتبر من المصادر الأساسية والسريعة للحصول علي الطاقة.

2- تخزين الطاقة:

تستخدم الكائنات الحية هذه المركبات لتخزين الطاقة والمعلومات الوراثية, وتلعب دورا هاما في التفاعل والاتصال بين الخلايا داخل أجسامها لحين الحاجة إليها.

تخزن الكربوهيدرات في جسم الإنسان والحيوان في صورة جليكوجين في الكبد والعضلات.

تخزنها النباتات في صورة نشا

3- بناء الخلايا: الكربوهيدرات مكون أساسي لبعض أجزاء الخلية

مثل السليلوز في جدر الخلايا النباتية،

كما توجد في الأغشية الخلوية وفي بروتوبلازم الخلايا.

تنطلق الطاقه المخزنه في الغذاء بعد أكسدة الجلوكوز داخل الخلايا

ماذا يحدث عند اتحاد مجموعه مونيميرات من عده احماض امينيه مع بعضها

التركيب الجزيئي للكربوهيدرات:

تصنيف الكربوهيدرات علي أساس التركيب الجزيئي لها إلي:

السكريات البسيطة

تذوب في الماء ولها طعم حلو و وزن جزيئي منخفض.

السكريات الأحادية (Monosaccharides)	سكريات الثنائية (Disaccharides)
هي أبسط شكل في الكربوهيدرات وتحتوي على كربون وهيدروجين وأكسجين. عدد ذرات الكربون فيها يتراوح بين 3: 6 ذرات.	اثنان من السكريات الأحادية يمكن أن يرتبطا و الناتج من ارتباط سكرين أحاديين يسمى سكر ثنائي
أمثلة السكريات الأحادية : الجلوكوز  ( سكر العنب ) الفركتوز ( سكر الفواكهة ) الجالاكتوز   ( سكر لبن ) ريبوز : و هو سكر يتكون من خمس ذرات كربون	السكروز (سكر القصب "المائدة"): جزيء جلوكوز  + فركتوز اللاكتوز (سكر اللبن): يتكون من جلوكوز  + جزيء جالاكتوز. سكر المالتوز (سكر الشعير):الذي يتكون من جزيئين من الجلوكوز.

ما هو دور السكريات الأحادية في نقل الطاقة داخل الخلايا:

1-  يتم أكسدة الجلوكوز في ميتوكوندريا الخلية

وتنطلق الطاقة المختزنة في الروابط الكيميائية

لتخزن في مركبات تسمى أدينوزين ثلاثي الفوسفات(ATP)

يتنقل  ATP في الخلية لاستخدام الطاقة في العمليات  الحيوية للخلية

التفسير

الوحدة البنائية المكونة للجدر الخلوية في الخلية هي الجلوكوز وذلك لان السليلوز يدخل في تركيب الجدر الخلوية حيث أن السليلوز يتكون من عدة جزيئات من الجلوكوز متحدة مع بعضها البعض .

عدد ذرات الكربون في سكر الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز 6 ذرات كربون .

عدد ذرات الهيدروجين في سكر الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز 12 ذرة هيدروجين .

عدد ذرات الاكسجين سكر الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز 6 ذرات أكسجين .

عدد ذرات الكربون في سكر الريبوز 5 ذرات كربون ، وعدد ذرات الهيدروجين فيه هي 10 ذرات

هيدروجين ، وعدد ذرات الاكسجين فيه 5 ذرات أكسجين إذن يخضع للصيغة العامة للكربوهيدرات وذلك لان نسبة الهيدروجين فيه ضعف نسبة الاكسجين.

عدد ذرات الكربون في سكر دي أوكسي ريبوز 5 ذرات كربون ، وعدد ذرات الهيدروجين فيه 10 ذرات هيدروجين ، وعدد ذرات الاكسجين فيه 4 ذرات أكسجين فقط إذن هذا السكر لا يخضع للصيغة العامة للكربوهيدرات وذلك لان الهيدروجين هنا لا يكون ضعف الاكسجين.

ادرس الجدول التالي ثم أجب عن الاسئلة التالية

المركب العضوى	ذرات الكربون	ذرات الهيدروجين	ذرات الاكسجين
السكريات الأحادية عدا الريبوز	6	12	6
سكر الريبوز	5	10	5
سكر الديوكسي ريبوز	5	10	4
السكريات ثنائيه	12	22	11

جلوكوز + جلوكوز                                   المالتوز                                       إنزيم المالتيز .

جلوكوز + جالاكتوز                                 اللاكتوز                                      إنزيم اللالكتيز .

جلوكوز + فركتوز                                   السكروز                                       إنزيم السكريز

.

نسبة الكربون إلي الهيدروجين إلي الاكسجين في الصيغة العامة للكربوهيدرات علي الترتيب تمثل نسبة      25%   : 50 %   :  25%   اى تمثل بنسبه   1  :  2  :  1

سكر الجلوكوز وهو سكر العنب ، سكر اللاكتوز وهو سكر اللبن ، سكر المالتوز وهو سكر الشعير ،

سكر والجالاكتوز وهو السكر المشتق من الغدد اللبنية من ثدي أنثي الانسان

سكر الفركتوز وهو سكر الفواكه ، سكر السكروز هو سكر القصب .

جزئ عضوي يعمل علي تكوين الجدار الفاصل في الاسبيروجيرا هو الكربوهيدرات .

خصائص السكريات المعقدة

	السكريات المعقدة
سكريات عديدة تتكون من عدد من السكريات الأحادية غير قابلة للذوبان في الماء ولها وزن جزيئي عال وليس لها طعم.
	مثل: النشا  (starch)   والسليلوز (cellulose)   والجليكوجين (Glycohen) السيليولوز ينتج من قبل النباتات وهو مكون أساسي من مكونات جدار الخلية, الإنسان لا يستطيع إنتاجه أو هضمه. الجلايكوجين هو سكر حيواني, يستخدمه الإنسان والحيوان كمخزن للطاقة في الكبد و العضلات. كل منهم يتكون من جزيئات جلوكوز متحدة مع بعضها

الكشف عن السكريات:

كاشف بندكت الأزرق: يستخدم في الكشف عن السكر في البول والدم.   فيتحول لونة الى البرتقالى فى وجود السكر مثل الجلوكوز

كاشف اليود البرتقالي: يستخدم في الكشف عن النشا في الأطعمة المختلفة  يتغير لونه الي اللون الأزرق الداكن. درجة الون ا لازرق يحدد كمية النشا

أطعمة غنية بالنشا(المكرونة –القمح – الخبز)

أطعمة فقيرة بالنشا (الجزر- فول الصويا-الكرفس)

أطعمة لاتحتوي علي نشا (مسحوق اللبن- الكرفس –السكر - التفاح الاخضر)

·               الكربوهيدرات جزيئات بيولوجية كبيرة مكونة من مونيمرات تسمى سكريات احادية

تشمل الكربوهيدرات:   * السكريات             *النشويات                * والألياف.

·               الصيغة العامة: (CH₂O)n أي أن النسبة بين (الكربون والهيدروجين والأكسجين) 1:2:1

أهميتها:

o              تعتبر من المصادر الأساسية والسريعة للحصول علي الطاقة.

o              تستخدم الكائنات الحية هذه المركبات لتخزين الطاقة داخل أجسامها لحين الحاجة إليها، فالرياضيون مثلا يتناولون الكثير من الكربوهيدرات لتزويد أجسامهم بمصدر سهل من الطاقة

o              تخزن الكربوهيدرات في جسم الإنسان والحيوان في صورة جليكوجين في الكبد والعضلات.

o              الكربوهيدرات مكون أساسي لبعض أجزاء الخلية مثل السليلوز في جدر الخلايا النباتية، كما توج في الأغشية الخلوية وفي بروتوبلازم الخلايا.

·               وظيفة الكربوهيدرات هي تخزين الطاقة. السكريات هي كربوهيدرات, ولكن ليس كل الكربوهيدرات سكريات. توجد الكربوهيدرات على الأرض بكمية أكبر من أي مادة حيوية أخرى. وتستخدم لتخزين الطاقة والمعلومات الوراثية, وتلعب دورا هاما في التفاعل والاتصال بين الخلايا.

التركيب الجزيئي للكربوهيدرات:

توجد عدة طرق لتصنيف الكربوهيدرات منها ما يقوم علي أساس التركيب الجزيئي لها وتنقسم إلي:

السكريات البسيطة		السكريات المعقدة
هي أبسط شكل في الكربوهيدرات وهي إما أن تتكون من جزئ واحد فقط وتسمي سكريات أحادية أو تتكون من إتحاد جزيئين من السكريات الأحادية لتكوين جزئ من السكريات الثنائية.تذوب في الماء ولها طعم حلو ووزن جزيئي منخفض.		سكريات عديدة تتكون من عدد من السكريات الأحادية غير قابلة للذوبان في الماء ولها وزن جزيئي عال وليس لها طعم.
السكريات الأحادية (Monosaccharides)	سكريات الثنائية (Disaccharides)	مثل: النشا (starch) والسليلوز (cellulose) والجليكوجين (Glycohen) السيليولوز ينتج من قبل النباتات وهو مكون أساسي من مكونات جدار الخلية, الإنسان لا يستطيع   إنتاجه أو هضمه. الجلايكوجين هو سكر حيواني, يستخدمه الإنسان والحيوان كمخزن للطاقة. كل منهم يتكون من جزيئات جلوكوز متحدة مع بعضها
سكر يتكون من جزىء واحد به ذرات الكربون فيها يتراوح بين 3: 6 ذرات.	اثنان من السكريات الأحادية
أمثلة السكريات الأحادية : الجلوكوز  ( سكر العنب )  الفركتوز ( سكر الفواكهة ) الجالاكتوز                                ريبوز : و هو سكر يتكون من خمس ذرات كربون	الأكثر السكريات الثنائية شهرة هو:  السكروز (سكر القصب "المائدة"):  يتكون من جزيء جلوكوز (سكر العنب) وجزيء فركتوز (سكر الفواكه) مرتبطين معا. اللاكتوز (سكر اللبن): يتكون من جزيء جلوكوز وجزيء جالاكتوز. سكر المالتوز (سكر الشعير):الذي يتكون من جزيئين من الجلوكوز.

دور السكريات الأحادية في عمليات نقل الطاقة داخل خلايا الكائنات الحية:

عند أكسدة الجلوكوز دخل الخلايا (الميتوكوندريا) تنطلق الطاقة المختزنة في الروابط الكيميائية لتخزن في مركبات تسمي ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) هذا المركب ينتقل إلي أماكن أخري في الخلية لاستخدام الطاقة المختزنه فيه في جميع العمليات الحيوية في الخلية.

الاستاذ محمد عبدالغني عبدالحميد سيد