المركبات العضوية الحيوية

ما المركبات العضوية الحيوية؟

• أوضح دور عنصر الكربون في تكوين أجسام الكائنات الحية.
• أقارن بين تراكيب الأنواع الرئيسة من المركبات العضوية الحيوية وخصائص كل منها.
• أحدد المكونات البروتينية التي تساهم في تحديد فصائل الدم.

تحتوي أجسام الكائنات الحية جميعها على ذرات عناصر مهمة، منها: الهيدروجين، والكربون، والأكسجين، والنيتروجين، والكالسيوم، والفسفور. ويُعد الكربون العنصر الأساس الذي يدخل في تركيب المركبات العضوية جميعها.

المركبات العضوية الحيوية Bioorganic Compounds مركبات كيميائية توجد في أجسام الكائنات الحية، ويدخل في تركيبها بصورة أساسية ذرات الكربون والهيدروجين، ويدخل في تركيب بعضها أيضًا ذرات عناصر أخرى، مثل: النيتروجين، والأكسجين. ترتبط ذرات الكربون في المركبات العضوية الحيوية بروابط تساهمية بعضها مع بعض، ومع ذرات العناصر الأخرى. توجد أربعة أنواع رئيسة للمركبات العضوية الحيوية، هي: الكربوهيدرات Carbohydrates، والبروتينات Proteins، واللييبيدات Lipids، والحموض النووية Nucleic Acids، أنظر الشكل (1).

حموض نووية. لييبيدات. بروتينات. كربوهيدرات.

✅ أتَحَقَّق: ما أنواع المركبات العضوية الحيوية الرئيسة في جسم الإنسان؟

السكريات الأحادية Monosaccharides

السكريات المتعددة Polysaccharides

ما الصيغة الجزيئية لسكر أحادي يتكوّن من (7) ذرات كربون؟ الحل: الصيغة العامة هي: $(CH_2O)n$ $n = 7$ عدد ذرات الكربون = 7 عدد ذرات الهيدروجين: $14 = (7 \times 2)$ عدد ذرات الأكسجين = 7 ومن ثم فإن، الصيغة الجزيئية للسكر الأحادي هي: $C_7H_{14}O_7$

تحتوي الكربوهيدرات على ذرات كربون وهيدروجين وأكسجين، وهي تُصنّف بحسب عدد الوحدات التي تتألف منها إلى ثلاثة أنواع رئيسة، أنظر الشكل (2).

تُعد السكريات الأحادية Monosaccharides أبسط أنواع الكربوهيدرات، وهي تذوب في الماء بسهولة؛ لأنها من المواد المحبّة له Hydrophilic. أما صيغتها العامة فهي: $(CH_2O)n$، حيث n عدد ذرات الكربون في السكر الأحادي الذي يتراوح من ثلاث إلى سبع ذرات كربون.

تكون الصيغة البنائية للسكر الأحادي على شكل حلقي، أو سلسلة مفتوحة غير متفرعة. ويُعدّ هذا النوع من السكريات وحدات بنائية لأنواع الكربوهيدرات الأخرى، ومن الأمثلة عليه: الغلوكوز الذي يمثل الوحدة البنائية لعدد من السكريات المتعددة في أجسام الكائنات الحية، أنظر الشكل (3).

أفكر: يتكوّن السكر الأحادي (الرايبوز) من عشر ذرات هيدروجين، فما عدد ذرات الكربون فيه؟

يتكوّن السكر الثنائي Disaccharide من وحدتين من السكريات الأحادية، ترتبطان معًا برابطة تساهمية غلايكوسيدية Glycosidic Bond، ويحدث الارتباط عن طريق نزع جزيء ماء، أنظر الشكل (4/أ) الذي يبيّن تفاعل نزع الماء Dehydration Reaction لإنتاج سكر المالتوز. ومن الأمثلة على السكريات الثنائية أيضًا: السكروز، واللاكتوز، أنظر الشكل (4/ب)، والشكل (4/ج).

✅ أتَحَقَّق: أُقارِن بين السُّكَّروز واللاكتوز من حيث السُّكَّريات الأُحادية التي تُكوِّن كُلًّا منهما.

يؤدي الإكثار من تناول السكريات إلى تسوّس الأسنان، وزيادة الوزن؛ ما يزيد خطر الإصابة بمرض السكّري؛ لذا يوصي المركز الوطني للغدد الصم والسكري بعدم الإكثار من تناولها؛ للوقاية من الإصابة بمرض السكّري. أصمّم مطوية عن ذلك، ثم أوزعها على زملائي/زميلاتي والمجتمع المحلي لتوعيتهم بأضرار الإكثار من تناول السكريات.

• الصيغ البنائية للمركبات المغلقة والمفتوحة للمطالعة الذاتية فقط.

السكريات المتعددة Polysaccharides مبلمرات تتكوّن من سكريات أحادية (أو مشتقاتها) ترتبط في ما بينها بروابط تساهمية غلايكوسيدية. ولكلّ من السكريات المتعددة خصائص تميّزها، أنظر الجدول (1).

الجدول (1): السكريات المتعددة.

✅ أتَحَقَّق: أقارن الروابط الموجودة بين جزيئات الغلوكوز في السلسلة الواحدة من السليلوز بالروابط الموجودة بين سلاسل الغلوكوز المتوازية في السليلوز.

تتألّف البروتينات من وحدات بنائية أساسية تُسمّى الحموض الأمينية Amino Acids، وترتبط الحموض الأمينية معًا بروابط تساهمية ببتيدية Peptide Bonds.

أُحدِّد السلسلة الجانبية في كل حمض أميني ورد ذكره في الشكل.

✅ أتَحَقَّق: ما الذي يُميِّز حمضًا أمينيًّا من آخر؟

المجموعة الوظيفية: مجموعة من الذّرّات في المركّب العضوي، تُسهم في تمييز مُركّب من غيره من المركّبات، ومن أمثلتها:

• مجموعة الهيدروكسيل (OH).
• مجموعة الكربوكسيل (COOH).
• مجموعة الأمين (NH₂).
• مجموعة الفوسفات (PO₄³⁻).

تشترك الحموض الأمينية - في ما بينها - في صيغتها العامة التي تحوي نوعين من المجموعات الكيميائية، هما: مجموعة الكربوكسيل (COOH)، ومجموعة الأمين (NH₂)، إضافةً إلى سلسلة جانبية متغيّرة يُرمز إليها بالرمز R، وتختلف من حمض أميني إلى آخر؛ ما يجعل لكلّ حمض أميني خصائص ينفرد بها عن غيره، أنظر الشكل (5). يحتوي الحمض الأميني غلايسين Glycine على ذرّة الهيدروجين H بدلًا من السلسلة الجانبية، في حين تحتوي السلاسل الجانبية في الحموض الأمينية الأخرى على الكربون، ومن الأمثلة على هذه السلاسل الجانبية: CH₂SH و CH₂OH، أنظر الشكل (6). يدخل في تركيب البروتينات عشرون حمضًا أمينيًا مختلفًا، وتختلف البروتينات بعضها عن بعض تبعًا لاختلاف الحموض الأمينية التي تدخل في تركيبها، وعددها، وتسلسلها، ويستطيع جسم الإنسان تصنيع أحد عشر حمضًا أمينيًا منها فقط. أما الحموض الأمينية التسعة الأخرى فيحصل عليها الجسم من الغذاء، وهي تُسمّى الحموض الأمينية الأساسية. تُصنّف الحموض الأمينية وفقًا لخصائص السلاسل الجانبية التي تحويها إلى مجموعتين رئيستين، هما: الحموض الأمينية المُحبّة للماء، والحموض الأمينية الكارهة للماء.

أنظر الشكل (7) الذي يبيّن وظائف أخرى للبروتينات. قد ترتبط البروتينات بالسكريات، مُكوّنةً بروتينات سُكّرية Glycoproteins، ومن الأمثلة عليها مُولّدات الضد Antigens التي توجد على سطوح خلايا الجسم، ولا يُسبّب وجودها في الحالات الطبيعية حدوث استجابة مناعية ضدها في الجسم، في حين تُسبّب مُولّدات الضد الغريبة (غير الذاتية) التي تدخل الجسم حدوث استجابة مناعية ضدها في الجسم. من الأمثلة على مُولّدات الضد في جسم الإنسان: مُولّد الضد (A) الذي يوجد على سطوح خلايا الدم الحمراء لدى كل شخص فصيلة دمه (A) بحسب نظام ABO لفصائل الدم. ووفقًا لهذا النظام، فإنّه توجد أربع فصائل لدم الإنسان، هي: فصيلة الدم A، وفصيلة الدم B، وفصيلة الدم AB، وفصيلة الدم O. وتُصنّف هذه الفصائل بناءً على وجود مُولّدات الضد.

💡 أفكر: يحثّ ديننا الحنيف على الاعتدال في المأكل والمشرب. قال تعالى:

﴿وَكُلُوا۟ وَٱشْرَبُوا۟ وَلَا تُسْرِفُوٓا۟ ۚ إِنَّهُۥ لَا يُحِبُّ ٱلْمُسْرِفِينَ﴾

(سورة الأعراف، الآية 31).

يُسهم تناول الغذاء المتوازن في المحافظة على صحة الجسم. اعتمادًا على ما تعلّمته عن وظائف البروتينات، أُبيّن أثر عدم تناول البروتينات بكميات مناسبة في صحة جسمي. الجدول (2): فصائل الدم بحسب نظام ABO.

A , B |

B |

على وجود أحد مولّدي الضد A، أو B، أو كليهما، أو عدم وجودهما، أنظر الجدول (2) الذي يُبيّن مولّدات الضد على سطوح خلايا الدم الحمراء والأجسام المضادة في البلازما لفصائل الدم الأربع بحسب نظام ABO.

يوجد نظام آخر يُعرف بنظام الريزيسي Rh، ويشير إلى وجود مولّد ضد على سطوح خلايا الدم الحمراء يُسمّى مولّد الضد D، أو عدم وجوده. وفي حال وجود مولّد الضد D على سطوح خلايا الدم الحمراء، يوصف الشخص بأنّه موجب العامل الريزيسي Rh+. أمّا في حال عدم وجوده، فيوصف الشخص بأنّه سالب العامل الريزيسي Rh-، ولا يوجد في بلازما دمه أجسام مضادة (Anti-D)، إلا أنّه ينتجها في صورة استجابة مناعية إذا نُقلت إليه خلايا دم حمراء من شخص موجب العامل الريزيسي.

عند نقل خلايا دم حمراء من شخص إلى آخر، فإنّه يُنظر إلى مولّدات الضد التي على سطوح خلايا الدم الحمراء لدى المتبرّع Donor، وإلى الأجسام المضادة في بلازما الدم لدى المستقبل Recipient. فمثلاً: عند نقل خلايا دم حمراء من متبرّع فصيلة دمه A إلى مستقبل فصيلة دمه B، فإنّ الأجسام المضادة (Anti-A) التي في بلازما دم المستقبل ترتبط بمولّدات الضد A على سطوح خلايا الدم الحمراء للمتبرّع، مُسبّبةً تحللها؛ فتظهر على المستقبل أعراض عديدة، مثل: القشعريرة، والحُمّى، وقد يصاب بقصور في وظائف الكُلى، وقد يؤدّي ذلك إلى وفاته. وفي سياق مُتّصل، إذا كان الشخص سالب العامل الريزيسي Rh- فلا يُمكنه استقبال خلايا دم حمراء من متبرّع موجب العامل الريزيسي Rh+؛ ذلك أنَّ جسمه سيُكوِّن أجسامًا مضادةً (Anti-D).

أنظم المعلومات التي تعلمتها عن وظائف البروتينات، ثم أعد عرضًا تقديميًا عنها مدعمًا بالصور من شبكة الإنترنت، ثم أعرضه أمام زملائي / زميلاتي في الصف.

✅ أتَحَقَّق: أذكر الأعراض التي قد تظهر على شخص فصيلة دمه (A) عند نقل خلايا دم حمراء إليه من متبرّع فصيلة دمه (B).

أفكر: يحتاج مريض فصيلة دمه O- إلى نقل وحدتين من بلازما الدم. إذا توافرت وحدتا بلازما، إحداهما من متبرّع فصيلة دمه AB+، والأخرى من متبرّع فصيلة دمه B+، فهل يُمكن استخدام كلتا الوحدتين لنقل البلازما إليه، أم يُكتفى بإحداهما لعدم مناسبة الأخرى لدمه؟ أبرّر إجابتي.

في بلازما دمه، بوصفها استجابة مناعية، فترتبط الأجسام المضادة (Anti-D) في بلازما دم المستقبل بمولّدات الضد D على سطوح خلايا الدم الحمراء في دم المتبرّع، أنظر الشكل (8).

أُصيب شخص فصيلة دمه A- في حادث سير، واستدعت حالته نقل خلايا دم حمراء إليه، ورغب اثنان من أصدقائه في التبرّع بخلايا دم حمراء له، وكانت فصيلة دم أحدهما AB+، وفصيلة دم الآخر O-. أيّ الصديقين يُمكنه فقط التبرّع له؟ (علماً بأنَّ المصاب لم تُنقل إليه خلايا دم حمراء من قبل). المعطيات: المتبرّعان المُحتملان: AB+، و O-، المُستقبل: A-. المطلوب: تحديد المُتبرّع الذي فصيلة دمه تُناسب الشخص المصاب (المُستقبل). الحل:

1. في حالة المُتبرّع الذي فصيلة دمه AB+:

لا يُمكن للمتبرّع الأوّل التبرّع بالدم؛ لأنَّ الأجسام المضادة (Anti-B) من بلازما دم المُستقبل سترتبط بمولّدات الضد B على سطوح خلايا الدم الحمراء من دم المُتبرّع، مُسبّبةً تحللها، وستظهر على المُستقبل (المصاب) أعراض عديدة، مثل: القشعريرة، والحُمّى، وقد يصاب بقصور في وظائف الكُلى، وقد يؤدّي ذلك إلى وفاته. في ما يتعلّق بنظام Rh، سيكون المُستقبل أجساماً مضادةً (Anti-D) - بوصفها استجابة مناعية - ترتبط بمولّدات الضد D على سطوح خلايا الدم الحمراء من دم المُتبرّع.

2. في حالة المُتبرّع الذي فصيلة دمه O-:

ومن ثمَّ فإنَّ المُتبرّع الذي فصيلة دمه O- هو الذي يُمكنه التبرّع بالدم (بخلايا دم الحمراء) للمصاب؛ نظراً إلى عدم وجود مولّدات الضد B، وD على سطوح خلايا الدم الحمراء في دم هذا المُتبرّع.

يحتاج شخص فصيلة دمه A- إلى نقل وحدتين من بلازما الدم، وتقدّم اثنان من أصدقائه للتبرّع، أحدهما فصيلة دمه AB+، والآخر O-، علماً بأنَّ المُتبرّع من فصيلة الدم O- لم يُكوّن أجساماً مضادة Anti-D؛ لعدم تعرّضه سابقاً لمولّد الضد D. في هذه الحالة، أيّ الصديقين يُمكنه فقط التبرّع له؟ المعطيات: مُتبرّعان مُحتملان لوحدتي البلازما فصيلة دم أحدهما AB+، والآخر O-، المُستقبل: A-. المطلوب: تحديد وحدة بلازما الدم من المُتبرّعين التي تُناسب الشخص المستقبل. الحل:

• عند نقل البلازما يجب الأخذ بعين الاعتبار الأجسام المضادة الموجودة في بلازما المتبرّع ومولّدات الضد لدى الشخص المستقبل.

1. في حالة وحدة البلازما من المُتبرّع الذي فصيلة دمه AB+:

يُمكن للمتبرّع الذي فصيلة دمه AB+ أن يتبرّع بوحدة البلازما، لأنَّ هذه البلازما لا تحتوي على أي نوع من الأجسام المضادة ضد فصائل الدم الأخرى.

2. في حالة وحدة البلازما من المُتبرّع الذي فصيلة دمه O-:

لا يُمكن لهذا المتبرّع الذي فصيلة دمه O-، أن يتبرّع بوحدة البلازما، لأنَّ هذه البلازما تحتوي على الأجسام المضادة (Anti-A)، التي سترتبط بمولدات الضد A الموجودة على سطوح خلايا الدم في جسم المستقبل الذي فصيلة دمه A-، مُسبّبةً تحللها، وستظهر على المُستقبل أعراض عديدة، مثل: القشعريرة، والحُمّى، وقد يصاب بقصور في وظائف الكُلى، وقد يؤدّي ذلك إلى وفاته. أما في ما يتعلّق بنظام Rh، لا تحتوي هذه البلازما على أجسام مضادة (Anti-D)؛ لأنَّ الشخص المُتبرّع لم يتعرّض لمولّد الضد D سابقاً.

توجد أربعة مستويات تركيبية للبروتينات، هي: التركيب الأولي Primary Structure، والتركيب الثانوي Secondary Structure، والتركيب الثلاثي Tertiary Structure، والتركيب الرباعي Quaternary Structure، أنظر الشكل (9).

ترتبط الحموض الأمينية معاً بروابط تساهمية ببتيدية، ويُنزع جزيء ماء عند تكوين كل رابطة ببتيدية، فتشكّل سلسلة عديد الببتيد. ويوصف التسلسل الخطي للحموض الأمينية في سلسلة عديد الببتيد بأنه التركيب الأولي للبروتين، وتكون مجموعة الأمين في بدايتها (تُسمّى الطرف N)، وتكون مجموعة الكربوكسيل في نهايتها (تُسمّى الطرف C)، أنظر الشكل (10).

يُمثّل التركيب الأولي للبروتين الهيكل الأساسي لمستويات البروتين الأخرى، وهو لا يؤدّي أي وظيفة في صورته الأولية. ولكن تغيير طفيف في التركيب الأولي من حيث ترتيب ونوع الحموض الأمينية، يمكن أن يؤثر على شكل البروتين وقدرته على أداء وظيفته.

✅ أتَحَقَّق: لماذا يُحتَمَل أنْ تختلف سلسلتا عديد ببتيد، إحداهما عن الأخرى، بالرغم من تكوُّنهما من الحموض الأمينية نفسها، واحتوائهما على العدد نفسه من هذه الحموض؟

سلسلة عديد ببتيد تتكوّن من (10) حموض أمينية:

• أحسُب عدد الروابط الببتيدية المتكوّنة.
• أحسُب عدد جزيئات الماء الناتجة.

  الحل:

• عدد الروابط الببتيدية المتكوّنة هو (9) روابط.
• عدد جزيئات الماء الناتجة هو (9) جزيئات.

(الطرف N) H-N-C-C-N-C-C-N-C-C-N-C-C-OH (الطرف C)

التركيب الثانوي Secondary Structure

ينتج التركيب الثانوي من التفاف سلسلة عديد ببتيد واحدة، وتكوّن روابط هيدروجينية في مناطق مُحدّدة منها، وهي روابط تعمل على تثبيت التركيب الثانوي واستقراره. يوجد تركيبان ثانويان شائعان، أحدهما حلزوني يُسمّى حلزون ألفا $\alpha$-Helix، والآخر يُسمّى الصفيحة المطوية بيتا $\beta$-Sheet. يتكوّن تركيب حلزون ألفا عند التفاف سلسلة عديد الببتيد، وتكوّن روابط هيدروجينية بين ذرّة الأكسجين في مجموعة الكربوكسيل في حمض أميني وذرّة الهيدروجين في مجموعة الأمين في حمض أميني آخر يبعد عن الحمض الأميني الأول أربعة حموض أمينية، أنظر الشكل (11/أ). أما تركيب الصفيحة المطوية بيتا فيتكوّن عند ارتباط جزأين أو أكثر من سلسلة عديد الببتيد بجانب بعضها بروابط هيدروجينية؛ إذ تكون هذه الأجزاء المُكوّنة لسلسلة عديد الببتيد بجانب بعضها في شكل مُتعرّج (zig-zag)؛ ما يتيح لها تكوين الروابط الهيدروجينية في ما بينها، أنظر الشكل (11/ب).

ينتج التركيب الثلاثي من طيّ التراكيب الثانوية في سلسلة عديد الببتيد التي تأخذ شكلاً ثلاثي الأبعاد. وتعمل أنواع مختلفة من الروابط غالباً بين ذرّات السلاسل الجانبية R لسلسلة عديد الببتيد على تثبيت شكل التركيب الثلاثي، أنظر الشكل (12). من الأمثلة على البروتينات ذات التركيب الثلاثي: بروتين الميوجلوبين الذي يحمل الأكسجين في العضلات، وينتج من طيّ التراكيب الثانوية لحلزون ألفا. وفي حال فَقَدَ أحد البروتينات تركيبه الثلاثي، فإن ذلك يُفقده القدرة على أداء وظيفته الحيوية، كما يحدث في الإنزيمات.

✅ أتَحَقَّق: كيف يتكوَّن التركيب الثلاثي للبروتينات؟

أفكر: أحدّد الذرّات التي تتكوّن بينها روابط هيدروجينية في حمضين أمينيين عند التفاف سلسلة عديد الببتيد، وتكوّن تركيب حلزون ألفا. أفكر: ما التراكيب الثانوية التي نتج من طيّها بروتين الميوجلوبين؟

الطرف N

حلزون ألفا

تعمل روابط مختلفة على تثبيت التركيب الثلاثي للبروتين، مثل:

• رابطة هيدروجينية.
• رابطة ثنائي الكبريتيد.
• رابطة أيونية.
• قوى ضعيفة، مثل قوى فاندر فال.

يُطلق اسم التركيب الرباعي على البروتينات التي تتكوّن من سلسلتين أو أكثر من عديد الببتيد، خلافاً للتركيب الأولي والتركيب الثانوي والتركيب الثلاثي؛ إذ يتكوّن كل منها من سلسلة عديد ببتيد واحدة، علماً بأن التركيب الرباعي يُثبّت عن طريق روابط مختلفة، شأنه في ذلك شأن التركيب الثلاثي. من الأمثلة على البروتينات ذات التركيب الرباعي: الهيموغلوبين الذي يتألّف من أربع سلاسل ببتيدية؛ اثنتان منها من النوع $\alpha$، واثنتان أخريان من النوع $\beta$، أنظر الشكل (13)، لكنّ ذلك لا يعني بالضرورة أن جميع البروتينات ذات التركيب الرباعي تتألّف من أربع سلاسل ببتيدية؛ فالكولاجين مثلاً هو من البروتينات ذات التركيب الرباعي، إلا أنه يتكوّن من ثلاث سلاسل ببتيدية. يُذكر أن سلسلتي ألفا وسلسلتي بيتا في الهيموغلوبين لا تعني حلزون ألفا والصفيحة المطوية بيتا.

للليبيدات وظائف عدّة في أجسام الكائنات الحيّة؛ إذ تُشكّل طبقة عازلة تحت جلد الإنسان وبعض الحيوانات؛ ما يحول دون فقدان الحرارة من أجسامهم، وتدخل في تركيب الأغشية البلازمية، والهرمونات الستيرويدية، وفي تركيب الفيتامينات الذائبة في الدهون (فيتامين A، وK، وE، وD)، وتُعدّ مصدر طاقة مُهمّاً للكائنات الحيّة. تُصنّف الليبيدات إلى أنواع عدّة، منها: الحموض الدهنية، والدهون الثلاثية، والليبيدات المُفسفرة، والستيرويدات. توجد صفة مشتركة بين الليبيدات جميعها، تتمثّل في عدم امتزاجها بالماء.

❤️ الربط بالصحة تُجرى فحوص مخبرية لتعرُّف مستويات بعض البروتينات والإنزيمات في الدم؛ ما يساعد على كشف الإصابة بمرض مُعيّن. فمثلاً: تُفحص عيّنة الدم للكشف عن إنزيم يُسمّى (Alanine Aminotransferase (ALT، وهو إنزيم يوجد في خلايا الكبد، ويعمل على تحويل الحمض الأميني ألانين إلى بيروفيت. وفي حال تسرُّب هذا الإنزيم من الكبد إلى الدم نتيجة خلل في خلايا الكبد، فإن مستوياته في الدم سترتفع. أُعدّ منشوراً لتوعية المجتمع المحلي بأهمية الفحوص الطبية الدورية في المحافظة على الصحة.

أُلخّص وظائف الليبيدات التي درستها في جسم الكائن الحيّ بالاستعانة بشبكة الإنترنت، ثم استخدم برمجية Power point لعرضها أمام زملائي/زميلاتي في الصف.

تدخل الحموض الدهنية في تركيب معظم الليبيدات، ومنها ما يكون حُرًّا. يتكوَّن الحمض الدهني من مجموعة كربوكسيل (COOH)، وسلسلة هيدروكربونية. تُصنَّف الحموض الدهنية إلى نوعين، هما:

• الحموض الدهنية المُشبَعة: وفيها تكون الروابط جميعها أحادية بين ذرّات الكربون في السلسلة الهيدروكربونية، أنظر الشكل (14)، ومن أمثلتها: حمض البالميتك Palmitic Acid؛ وهو المُكوّن الرئيس لزيت النخيل.
• الحموض الدهنية غير المُشبَعة: وفيها توجد رابطة ثنائية واحدة على الأقل بين ذرّات الكربون في السلسلة الهيدروكربونية، أنظر الشكل (15)، ومن أمثلتها: حمض الأوليك Oleic Acid؛ وهو المُكوّن الرئيس لزيت الزيتون.

الدهون الثلاثية Triglycerides: هي الليبيدات التي تتكوَّن من اتحاد جزيء غليسرول واحد مع ثلاثة جزيئات من الحموض الدهنية بروابط تساهمية إسترية، أنظر الشكل (16). تعتمد خصائص الدهون الثلاثية على خصائص الحموض الدهنية المُكوِّنة لها؛ إذ تكون معظم الدهون الثلاثية غير المُشبَعة سائلة في درجة حرارة الغرفة، مثل معظم الزيوت النباتية، في حين تكون الدهون الثلاثية المُشبَعة صُلبة في درجة حرارة الغرفة، وتُسمّى دهونًا، مثل: الزبدة، والسمن الحيواني.

الليبيدات المُفسفرة Phospholipids: هي الليبيدات التي تتكوَّن من جزيء غليسرول مُرتبط بمجموعة فوسفات، فيتشكَّل رأس قطبي مُحِبّ للماء. وفي الوقت نفسه، يرتبط جزيء الغليسرول بجزيئين من الحموض الدهنية، فيتشكَّل ذيلان كارهان للماء.

يحتوي الغشاء البلازمي على طبقة مُزدَوجة من الليبيدات المُفسفرة التي تترتَّب في صفَّين مُتقابلين. وفيها تُقابل الرؤوس القطبية الماء، في حين تبتعد عنه الذيول الكارهة له، أنظر الشكل (17). لا تمرُّ المواد الذائبة في الماء بسهولة عبر الغشاء البلازمي؛ نظرًا إلى وجود الجزء غير القطبي (الذيول الكارهة للماء) الذي يقع وسط الغشاء، ويُعوق مرور هذه المواد؛ ما يُنظِّم حركة المواد بين داخل الخلية وخارجها.

أفكر: لماذا تتَّجه ذيول الحموض الدهنية إلى الداخل في الغشاء البلازمي؟

الستيرويدات Steroids: هي الليبيدات التي تتكوَّن من أربع حلقات كربونية مُلتحمة؛ ثلاث منها سداسية، وواحدة خماسية، وتختلف الستيرويدات عن بعضها بالمجموعات الكيميائية المرتبطة بهذه الحلقات، أنظر الشكل (18). يُعَدُّ الكولسترول مثالًا على الستيرويدات، ويستطيع جسم الإنسان تصنيعه في الكبد، ويُمكن الحصول عليه من مصادر غذائية حيوانية. وهو يدخل في تركيب الأغشية البلازمية الحيوانية، والهرمونات الستيرويدية، مثل الألدوستيرون الذي يؤدّي دورًا في تنظيم عمل الوحدة الأنبوبية الكلوية. وبالرغم من أهمية الكولسترول، فإنَّ مستوياته العالية في الدم قد تكون لها صلة بأمراض القلب والأوعية الدموية.

أوضّح الفرق بين الدهون الثلاثية والستيرويدات من حيث التركيب.

✅ أتَحَقَّق: أُوضِّح الفرق بين الدهون الثلاثية والستيرويدات من حيث التركيب.

تحتوي خلايا الكائنات الحية على المادة الوراثية التي تُحدِّد صفاتها، وتتكون المادة الوراثية من نوعين من الحموض النووية: حمض نووي رايبوزي منقوص الأكسجين DNA، وحمض نووي رايبوزي RNA. تتألَّف الحموض النووية من وحدات بنائية تُسمّى النيوكليوتيدات Nucleotides، ويتكوَّن كل نيوكليوتيد من إحدى القواعد النيتروجينية (أدنين، غوانين، ثايمين، سايتوسين، أو يوراسيل)، وسُكَّر خماسي، ومجموعة فوسفات، أنظر الشكل (19). تُصنَّف القواعد النيتروجينية التي تدخل في تركيب النيوكليوتيدات إلى بيورينات Purines يتكوَّن كلٌّ منها من حلقتين، وبيريميدينات Pyrimidines يتكوَّن كلٌّ منها من حلقة واحدة، أنظر الشكل (20).

• الصيغ الكيميائية البنائية للمطالعة الذاتية فقط.

قاعدة نيتروجينية

أيُّ القواعد النيتروجينية تُعَدُّ من البيورينات؟ وأيُّها تُعَدُّ من البيريميدينات؟

رابطة فوسفاتية ثنائية الإستر

قاعدة نيتروجينية قاعدة نيتروجينية رابطة هيدروجينية A أدينين T ثايمين

C سايتوسين

الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين (Deoxyribonucleic Acid (DNA

يحمل الحمض النووي DNA الصفات الوراثية للكائنات الحية، كما يحمل المعلومات الوراثية اللازمة لبناء البروتينات، ويعمل على نقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء. وفي عام 1953م توصّل العالمان واتسون (Watson) وكريك (Crick) إلى بناء نموذج لجزيء DNA، ونالا جائزة نوبل في الفسيولوجيا والطب؛ تكريماً لهما على هذا الإنجاز.

يتكوّن جزيء DNA من سلسلتين من النيوكليوتيدات، تلتفّان على هيئة سُلّم حلزوني مُزدوج، حيث ترتبط النيوكليوتيدات المُكوّنة للسلسلة الواحدة بعضها ببعض عن طريق روابط فوسفاتية ثنائية الإستر (Phosphodiester Bonds)، أنظر الشكل (21/أ).

ترتبط البيورينات في إحدى سلسلتي الحمض النووي DNA بالبيريميدينات المُكمّلة لها في السلسلة المُقابلة عن طريق روابط هيدروجينية، حيث ترتبط القاعدة النيتروجينية الأدينين (A) مع الثايمين (T) برابطتين هيدروجينيتين، في حين يرتبط السايتوسين (C) مع الغوانين (G) بثلاث روابط هيدروجينية، أنظر الشكل (21/ب). أما نسبة البيورينات إلى نسبة البيريميدينات في DNA فثابتة وفقاً لقاعدة تُعرف بقاعدة تشارغاف (Chargaff)؛ ذلك أنَّ البيورين دائماً يرتبط بالبيريميدين المُكمّل له.

ثم أصف تركيب جزيء DNA.

في السلسلة المقابلة. فمثلاً: إذا احتوت سلسلة من DNA على (25%) من الأدينين، فإنَّ نسبة الثايمين في السلسلة المقابلة تكون مُساوية لها.

أما مجموعة الفوسفات في النيوكليوتيد فتربط جزيء السُّكَّر بالآخر الذي يليه في السلسلة الواحدة من جزيء DNA. وتختلف نهايتا كل سلسلة من السلسلتين إحداهما عن الأخرى؛ إذ تنتهي إحدى السلسلتين بمجموعة فوسفات مُرتبطة بذَرَّة الكربون رقم (5) في جزيء السُّكَّر، ويُرمَز إلى هذه النهاية بالرمز (5')، في حين تنتهي السلسلة الأخرى بمجموعة هيدروكسيل مُرتبطة بذَرَّة الكربون رقم (3) من جزيء السُّكَّر، ويُرمَز إلى هذه النهاية بالرمز (3')، أنظر الشكل (22).

حلَّت باحثة قطعتي DNA، فوجدت أنَّ نسبة الأدينين في القطعة الأولى هي (31%)، وأنَّ نسبة السايتوسين في القطعة الثانية هي (27%). أي القطعتين تحوي نسبة أعلى من الثايمين؟

المعطيات: القطعة الأولى من DNA تحوي ما نسبته (31%) من الأدينين، والقطعة الثانية من DNA تحوي ما نسبته (27%) من السايتوسين.

المطلوب: تحديد قطعة DNA التي فيها نسبة أعلى من الثايمين.

الحل: نسبة الثايمين في DNA تساوي نسبة الأدينين؛ لذا، فإنَّ نسبة الثايمين في القطعة الأولى هي (31%).

$27\% \times 2 = 54\%$ ثم أطرح هذه النسبة من 100%: $100\% - 54\% = 46\%$ ومن ثمَّ فإن نسبة الثايمين والأدينين معًا هي: (46%). لإيجاد نسبة الثايمين، أقسم الناتج على 2: $46\% / 2 = 23\%$ وبذلك فإن نسبة الثايمين هي: (23%). ومن ثمَّ فإنَّ نسبة الثايمين في القطعة الأولى أعلى منها في القطعة الثانية.

يُمثّل الجين وحدة المعلومات الوراثية، وهو جزء من DNA يحتوي على تسلسل مُحدَّد من النيوكليوتيدات، أنظر الشكل (23). تختلف الكروموسومات في ما بينها من حيث عدد الجينات؛ فقد يحمل بعضها آلاف الجينات، في حين يحمل بعضُ آخر جيناتٍ يقل عددها عن ألف.

✅ أتَحَقَّق: ما المقصود بالجين؟

يؤدي الحمض النووي الرايبوزي (Ribonucleic Acid (RNA دورًا مهمًّا في عملية تصنيع البروتينات، ويتكوَّن RNA غالبًا من سلسلة واحدة من النيوكليوتيدات، ولكنَّ بعض الفيروسات تحتوي على RNA يتكون من سلسلتين. ويختلف RNA عن الحمض النووي منقوص الأكسجين (DNA) في أوجه عِدَّة، أنظر الجدول (3).

الجدول (3): مقارنة بين DNA و RNA.

✅ أتَحَقَّق: أُقارِن بين DNA و RNA من حيث:

• أ. وظيفة كلٍّ منهما.
• ب. القواعد النيتروجينية الداخلة في تركيب كلٍّ منهما.

للحمض النووي الرايبوزي أنواع عدّة، يؤدي كلّ منها دورًا مختلفًا في عملية تصنيع البروتين التي تحدث في السيتوسول، وتحديدًا في الرايبوسومات، أنظر المخطّط الآتي:

• الحمض النووي الرايبوزي الرسول Messenger RNA (mRNA)
• الحمض النووي الرايبوزي الناقل Transfer RNA (tRNA)
• الحمض النووي الرايبوزي الرايبوسومي Ribosomal RNA (rRNA)