الخلّية: التركيب الكيميائي وآليات النقل

الخلّية: التركيب الكيميائي وآليات النقل

كيف تُسهم دراستنا للكيمياء في فَهمنا العمليّات الحيويّة في خلايا الكائنات الحيّة؟

اﻟﻮﺣﺪة اﻷوﻟﻰ

الخليّة: التركيب الكيميائيّ وآليات النقل

The Cell:Chemical Structure & Transport Mechanisms

يرتكـز علـم كيميـاء الخليّـة علـى دراسـة المسـتوى الـذري والجزيئـي لتركيـب الخلايـا، وخصائـص

بعـض العناصـر والمركبـات الكيميائيّـة. ومـن خـلال دراسـتك هـذه الوحدة سـتكون قادرًا علـى عبور الحدود

الفاصلـة بيـن اللاحيـاة والحيـاة، للانتقـال مـن مسـتوى التركيـب الجزيئـي (غيـر الحـي) إلـى الخليـة الحيـة

المرتكـزة علـى تكامـل وظائـف المركبـات والمـواد وتآزرها؛ لتمكينها من القيـام بالعمليات الحيوية. وكذلك

تحقيــق النتاجــات الآتيــة:

*

تصنيف المواد الداخلة في تركيب الخلية إلى مواد عضوية، ومواد غير عضوية، والمقارنة بينها.

*

توضيح تركيب الغشاء الخلوي وأهميته في نقل المواد عبره.

*

ممارسة عادات غذائية صحية تتوافق مع حاجة الخلايا للمواد.

*

التعرف إلى تقانات حديثة في دراسة الخلية.

*

إعداد مشروع حول:

تصميم برنامج، أو تطبيق باستخدام Visual basic، أو أي برمجية أخرى، يبين أهم المركبات

العضوية وغير العضوية، وطرق انتقالها، وأهميتها للجسم، ومصدرها.

ملاحظة: الصيغ البنائية الواردة للإطلاع فقط.

الفصل الأول: التركيب الكيميائيّ للخلية

(Cell Chemical Structure)

تحــدُثُ العديــد مــن التفاعــلات الكيميائيّــة فــي خلايــا الكائنــات الحيــة حتــى تســتطيع القيــام

بوظائفهـا كافّـة، وإنتـاج مـا تحتـاج إليـه مـن مـواد وتراكيـب. بعـض هـذه المـواد توجـد علـى شـكل مركبـات

بسـيطة التركيـب، كالمـاء والسـكريّات الأحاديـة، وبعضهـا مركبـات معقّـدة التركيب، مثل بعـض البروتينات

والحمـوض النوويـة. فمـا خصائصهـا؟ ومـا أهـم العناصـر الداخلـة فـي تركيبهـا؟ ومـا أهميّـة كل منهـا؟ كل

هـذه الأسـئلة وغيرهـا سـتتمكن مـن الإجابـة عنهـا بعـد دراسـتك هـذا الفصـل، وسـتكون قـادرًا علـى أن:

1

تصنف المواد الداخلة في تركيب الخلية إلى مواد عضوية ومواد غير عضوية.

2

تتعرف إلى أهم المواد غير العضوية والمواد العضوية في الخلية، وتوضح أهميّتها وتقارن بينها.

3

توضح تركيب وخصائص كلٍّ من: الكربوهيدرات، والليبيدات، والبروتينات، والحموض النووية،

وتبيّن أهميّة كلٍّ منها.

4

تبيّن خصائص الإنزيمات وأهميّتها.

5

توضح آليات عمل الإنزيمات.

6

تكشف عمليًّا عن بعض المواد العضوية الداخلة في تركيب الخلية .

1.1 التركيب الكيميائي للخلية :

يوجـد فـي الطبيعـة مجموعـةٌ مـن العناصـر يبلـغ عددهـا حوالـي 92 عنصـرًا، (25 - 20 %) منهـا

عناصـر أساسـيّة للكائـن الحـي حتـى يعيـش حيـاة صحيّـة. تُعـدُّ العناصـر الأساسـية متشـابهة بيـن الكائنـات

الحيـة، وتتفـاوت الكائنـات الحيـة فـي حاجتهـا للعناصـر، فمثـلا يحتـاج الإنسـان 25 عنصـرًا، بينمـا يحتـاج

النبـات 17 عنصـرًا. وهنـاك أربعـة عناصـر وهي: الأكسـجين، والكربـون، والهيدروجين، والنيتروجين تشـكّلُ

مـا نسـبته 96% مـن كتلـة الكائـن الحـي. بينمـا يشـكّلُ الكالسـيوم، والفوسـفور، والبوتاسـيوم، والكبريـت،

وبعـض العناصـر الأخـرى 4% المتبقيّـة مـن كتلـة الكائـن الحـي. الجـدول (1) يبيّـن بعـض هـذه العناصـر،

مرتبـة حسـب النسـب المئويـة لكتلتهـا فـي الأرض وجسـم الإنسـان، اسـتخدمْه للإجابـة عـن الأسـئلة التـي

تليـه.

الجدول (1): بعض العناصر الأكثر وجودًا في الأرض، ونسب تواجدها في جسم الإنسان

العنصر

الرمز

النسبة التقريبية لكتلته في

الأرض (%)

النسبة الكتلية لوجوده في

جسم الإنسان (%)

مـا نسـبة تواجـد كلٍّ مـن الأكسـجين، والكربـون، والهيدروجيـن، والنيتروجيـن، والكبريـت، والفوسـفور

فـي الأرض وجسـم الإنسـان؟ مـاذا تلاحـظ؟

-2

أيّ العناصـر الأعلـى نسـبة فـي الطبيعـة وفـي جسـم الإنسـان؟ اذكـر بعـض المركّبـات التـي يدخـل فـي

تركيبهـا هـذا العنصـر التـي جعلتـه يتصـدر القائمـة.

-3

تدخـل العديـد مـن المـواد الكيميائيّـة فـي تركيـب خلايـا الجسـم، فـي رأيـك مـا أهـم هـذه المـواد؟

لمـاذا اختـرت هـذه المـادة؟

هل تعلم؟

* تبلـغ نسـبة المـاء العـذب حوالـي

3% مـن كميـة المـاء علـى سـطح

الأرض، ويشــكل المــاء العــذب

الصالــح للشــرب حوالــي 1 % منــه.

* أن نســبة المــاء فــي خلايــا

العظـم (50-25%) بينمـا تتجـاوز

90% فـي الـدم وحوالـي 99% فـي

الســائل الزجاجــي فــي العيــن.

سؤال فسّــر: علــى الرغــم مــن نــدرة نســبة الحديــد فــي جســم الإنســان إلا أنــه مهــمّ جــدًا

لحياتــه.

ابحــث: تتواجــد عناصــر أخــرى بنســب قليلــة جــدًا، ابحــث عــن هــذه العناصــر،

ونســب تواجدهــا فــي خلايــا الكائنــات الحيــة.

تدخـل العناصـر السـابقة الذكـر فـي تكويـن وبنـاء العديد مـن المركبات

الكيميائيّــة، منهــا مــا هــو بســيط التركيــب، ومنهــا مــا هــو معقــد التركيــب،

وتُسـهم هـذه المركبـات فـي تكويـن أجـزاء خلايا الكائن الحـي كافّة. وتحتوي

مركبـات غيـر عضويّـة ومركبـات الخليـة الحيـة نوعيـن مـن المركبـات همـا:

عضويّــة.

2.1 المركبات غير العضويّة (Inorganic Compounds):

تُعــدُّ مــواد بســيطة التركيــب، ويحصــل عليهــا الكائــن الحــي عــن طريــق التغذيــة، أهمهــا المــاء،

والأمــلاح المعدنيــة.

الماء (Water):

يُعــدُّ المــاء المــادة الوحيــدة المتواجــدة فــي الطبيعــة بحالاتهــا

الفيزيائيـة الثـلاث. وهـو مكـوّنٌ أساسـيٌّ فـي تركيب الخلايـا الحيّة، تتراوح

نســبته فــي الكائنــات الحيــة مــا بيــن (95-5%) اعتمــادًا علــى نوعهــا.

بعض خصائص الماء ووظائفها في الجسم:

-1

يُعدُّ مذيبًا جيدًا للمواد، فيعمل على إذابة المركبات الكيميائية

(الأيونية وبعض الجزيئية)؛ ما يوفر وسطًا ملائمًا لحدوث التفاعلات

الكيميائية في الخلايا.

نواقــل عصبيــة بيــن

الخلايــا العصبيــة التقطــت

بواســطة المجهــر الضوئــي

الفوســفوري.

تمكــن الروابــط الهيدروجينيــة

جـزيء مـاء مـن الارتبـاط مـع 4

جزيئـات مـاء أخـرى مـع القـدرة

علــى التغييــر المســتمر لهــذه

الروابــط بيــن الجزيئــات

-2

يعمل على نقل المواد بين داخل الخلية وخارجها؛ مما يساعد الخلية

في الحصول على حاجتها، والتخلّص من فضلاتها.

-3

يشكّل عاملًا رئيسًا في ليونة الجسم ومرونته.

-4

يحتفـظ بحـرارة نوعيّـة عاليـة؛ ممـا يُكسـبه القـدرة علـى امتصـاص الحرارة

الناتجـة عـن التفاعـلات الحيويـة فـي الخليـة، وهـذا يسـاعد فـي تنظيـم

حرارة الجسـم.

كيف تعمل قطبيّة جزيء الماء على جعله يتمتع بخصائصه سؤال

المذكورة؟

:{وَجَعَلْنَا مِنَ الْمَاء كُلَّ شَيْءٍ حَيٍّ أَفَلا يُؤْمِنُونَ} سورة الأنبياء 30 ناقشْ

: حساب نسبة الماء في خلايا كائنات حية:نشاط (1)

تتفـاوت نسـبة المـاء فـي أجسـام الكائنـات الحيـة بشـكل كبيـر، فبعـض الكائنـات تتعـدى نسـبة المـاء

فـي أجسـامها 90% مـن كتلتهـا، مثـل قنديـل البحـر، بينمـا يصـل إلـى 85% فـي جسـم الإنسـان.

في هذا النشاط سنقوم بتحديد النسبة التقريبية للماء في بعض عينات من الكائنات الحية.

المواد والأدوات:

بندورة، تفاح، قطعة لحم، ميزان، لهب بنسن أو الميكرويف، جفنة (عدد 3)

خطوات العمل:

•

ضع العيّنات في الجفنات كلّ على حدة.

•

زن كتلة كلٍّ من العيّنات المستخدمة، والجفنات باستخدام الميزان.

•

قم بتجفيف كلٍّ من الثمار، وقطعة اللحم باستخدام لهب بنسن، أو الميكرويف قدر الإمكان.

ملاحظة: مع مراعاة عدم الوصول إلى احتراق العيّنات.

اترك الجفنات حتى تبرد.

•

احسب كتلة كلٍّ من العيّنات بعد التجفيف.

•

أكملْ الجدول الآتي:

المادة

كتلتها نيئة

كتلتها بعد

التجفيف

كتلة الماء

المتبخر

نسبة الماء

بندورة

تفاح

اللحم

•

احسب نسبة الماء باستخدام المعادلة:

•

قارنْ بين نسب الماء في العيّنات الثلاث.

الأملاح المعدنيّة (Minerals):

تُعــدُّ الأمــلاحُ المعدنيّــة مــوادَّ غيــر عضويــة توجــد فــي التربــة والصخــور. وهــي مــن أهــم العناصــر

الغذائيــة التــي يحتاجهــا الجســم مــن أجــل البقــاء، والقيــام بالمهــام، والعمليّــات اليوميّــة.

سؤال كيف نحصل على حاجتنا من الأملاح المعدنيّة؟

تبلـغ نسـبة الأمـلاح المعدنيـة مـن كتلـة خلايـا الكائنـات الحيـة (5-1%). وقـد تكـون علـى شـكل

أيونـات ذائبـة فـي المـاء داخـل الخليـة، مثـل أيونـات الصوديـوم والبوتاسـيوم فـي الخلايـا العصبيـة، وأيونـات

(CaC2O4( الكلـور والنتـرات فـي الخلايـا النباتيـة، أو على شـكل بلورات مِلحيّة مثل،أوكسـالات الكالسـيوم

فـي جـدر بعـض الخلايـا النباتيّـة، أو ترسّـبات فـي المـادة بيـن الخلويـة، مثـل مركبات الكالسـيوم فـي العظام،

ومركبـات السـيليكا فـي الدياتومات.

نسبة الماء = كتلة المادة قبل التجفيف – كتلتها بعد التجفيف × %100

كتلة المادة قبل التجفيف

تلعب الأملاح المعدنيّة أدوارًا مهمة في الكائنات الحية، منها:

أ- تركيبيـة: تدخـل الأمـلاح المعدنيـة فـي كثيـر مـن تراكيـب الخلايـا والأنسـجة، وهنـاك بعـض الأمـلاح

التـي تدخـل فـي خلايـا الكائنـات الحيـة بنسـب قليلـة، منهـا الزنـك والمنغنيـز.

يبين الجدول (2) أهم الأملاح، أكملْ المعلومات في الجدول.

الجدول (2): بعض الأملاح المعدنيّة

أملاح

خاماته في الطبيعة

الأهميّة التركيبيّة في جسم الكائن

الحي

اليود

الفوسفور

النيتروجين

الحديد

المغنيسيوم

ب- إنتاج الطاقة: تسهم أملاح الفوسفات في إنتاج الطاقة كما في جزيئات ATP في الخلايا.

ج- تُسهم في إتمام وظائف الجهازيْن العصبي والعضلي: تلعب أملاح البوتاسيوم، والكالسيوم، والكلور،

والصوديوم دورًا أساسيًّا في تكامل عمل الجهازيْن العصبيّ والعضليّ.

د- المحافظة على صحة وسلامة الجهاز المناعي: أملاح الزنك يحتاجها الجسم بكمية قليلة جدًا، إلا

أنها ضروريّة لتقوية جهاز المناعة، والتئام الجروح، وتعويض الخلايا التالفة.

ه- المحافظة على اتّزان الضغط الأسموزي للخلايا، وتنظيم درجة الحموضة في سوائل الجسم.

ابحث: زيادة أو نقص الأملاح المعدنية يؤثر سلبًا في صحة الإنسان.

3.1 المركبات العضويّة (Organic Compounds):

مثـل السـكريّات، مـوادَّ حيويـة تتكـوّنُ بشـكل أساسـيّ مـن الكربـون والهيدروجيـن، وتقسـم إلـى

مثـل البلاسـتيك. وقـد يُضـاف إلـى المركبـات الحيويّـة عناصـر أخـرى، مثـل: الأكسـجين، ومـوادّ صناعيـة

10

والنيتروجيـن، والفوسـفور، وغيرهـا. وتحـوي خلايـا الكائنـات الحيـة المئـات من المركبـات العضوية التي تمّ

تصنيفهـا فـي أربـع مجموعـات رئيسـة هـي:

أولا: الكربوهيدرات. ثانيا: الليبيدات. ثالثًا: البروتينات. رابعًا: الحموض النوويّة.

ابحـثْ : عـن مركبـات عضويـة لا تنتجهـا كائنـات حيـة، موضّحًـا العناصـر الداخلـة

فـي تركيبهـا وأهـم اسـتخداماتها.

أولا: الكربوهيدرات (Carbohydrates):

تُعـدُّ مـن أبسـط المركبـات العضويّـة ذات الأصـل الحيـويّ. تُسـهم الكربوهيـدرات فـي العديـد مـن

وظائــف الخليــة؛ حيــث إنّهــا تشــكّل مصــدر الطاقــة الرئيــس للعمليــات الحيويّــة فــي الخلايــا.

يبيّن الشكل (1) بعض المركّبات الكربوهيدراتيّة. استخدمْه للإجابة عن الأسئلة التي تليه:

الشكل (1) كربوهيدرات أحاديّة وثنائية وعديدة التسكّر

-1

ما العناصر المكوّنة لها؟

-2

ما النسبة العدديّة لكلّ عنصر في كلٍّ من المركبات؟

-3

ما أبسط نسبة للعناصر في المركبات الكربوهيدراتيّة؟

-4

ما الرابطة بين جزيئات السكّر في السكروز؟

-5

أكتب الصيغة الجزيئيّة لكلٍّ من الغلوكوز والغلاكتوز. ماذا تلاحظ؟

-6

اكتب الصيغة العامة للكربوهيدرات.

سؤال لماذا تسمى الكربوهيدرات مائيّة الكربون؟

تُصنّف الكربوهيدرات في ثلاث مجموعات، كما في المخطط الآتي:

1 - أحاديّة التسكُّر (Monosaccharides):

n حيـث ،(CH2O)n مركبـات بسـيطة تتكـون غالبـا مـن (6-3) ذرات كربـون، وصيغتهـا العامـة

عـدد صحيـح. توجـد السـكريّات علـى شـكل سلاسـل، أو حلقـات كمـا فـي السـكريّات رباعيّـة وخماسـيّة

وسداسـيّة الكربـون.

أكملْ الجدول الآتي:

السكر

عدد ذرات

الكربون

الصيغة الجزيئيّة

الصيغة البنائيّة

غليسرألدهايد

إريثروز

رايبوز

غلوكوز

________________________________________

Page 16

12

يُعــدُّ غليســرألدهايد أبســط الســكريّات التــي

تصنعهـا النباتـات، كناتـجٍ نهائـيّ لعمليّـة البنـاء الضوْئـيّ

الـذي يشـكّل أسـاس بنـاء معظـم المركبـات العضويّـة.

وتُعــدّ الســكريّات سداســيّة الكربــون أكثــر الســكريات

الأحاديّة انتشـارًا وشـهرةً، وتضمّ العديد من السـكريّات،

منهـا: الغلوكـوز والفركتـوز والغلاكتـوز، ويعتبـر الغلوكـوز

ألفا (α)، وغلوكوز بيتا (β) الموضح في الشـكل (2)

.الأكثــر شــيوعا بينهــا. لاحــظ الفــرق بينهمــا

سؤال ما الصيغة الجزيئيّة للسكريّات سداسيّة الكربون؟

ابحـثْ : عـن الصيغـة الجزيئيّـة لـكلٍّ مـن المركبـات الآتيـة، ثـم بيّـنْ فيمـا إذا كانـت

كربوهيـدرات أم لا، مبيّنًـا الأسـاس الـذي اعتمـدت عليـه فـي تصنيفـك.

ثنائــي هيدروكســيد الأســيتون (dihydroxyacetone)، زايلــوز (xylose)، ألتــروز

.(acid ethanoic) حمــض الإيثانويــك ،(altrose)

2- ثنائية التسكّر (Disaccharides):

مركبـات تتكـون مـن اتّحـاد جزيئيـن مـن السـكريّات الأحاديّـة عـن

(dehydration). ومـن الأمثلة عليها: تفاعـل التجفيـفطريـق تفاعـلٍ يُسـمّى

السـكروز والمالتـوز.

ما الصيغة العامة للسكريّات ثنائية التسكّر؟ سؤال

يبين الجدول (3) بعض تفاعلات اتّحاد السكريّات الأحاديّة لتكوين سكريات ثنائيّة، أكملْ الجدول:

الشكل (2): الغلوكوز

هل تعلم؟

قليلةالتسكر ( oligosaccharides)

مركبـات عضوية تتكـون من 3-1

جزيئــات مــن ســكريات أحاديــة

تلعــب دوراً فــي تكويــن الغشــاء

الخلــوي مــن خــلال ارتباطهــا

بالليبيــدات والبروتينــات.

الجدول (3) تفاعلات سكريات أحاديّة لإنتاج سكريات ثنائيّة

التفاعل

المصدر

الأهمية

تحلية الأغذية

والمشروبات

الحليب

الشعير

سؤال لماذا تُسمّى تفاعلات اتّحاد السكريّات الأحاديّة تفاعلات التجفيف؟

نشاط (2): الكشف عن السكريات الأحاديّة والثنائية:

تُعــدّ الســكريّات الأحاديّــة أســهل الســكريات امتصاصً ــا وإفــادةً فــي جســم الإنســان، وســكر

الســكروز (ســكر المائــدة) أكثــر الســكريات تنــاولًا واســتخدامًا فــي حياتنــا اليوميّــة. وهنــا ســنتعرف

طريقــة للكشــف عــن الســكريات الأحاديّــة والثنائيّــة فــي المــواد الغذائيــة المختلفــة.

المواد والأدوات:

مــوز أو عنــب (ســكر غلوكــوز)، عســل (ســكر فركتــوز)، ســكر المائــدة ( أو أي ســكر ثنائــي)، ومــاء،

ومحلـول بندكـت، حمـض HCl مركـز، هيدروكسـيد الصوديـوم، وأنابيـب اختبار عـدد (5)، حامل أنابيب،

ســحاحة، لهــب بنســن.

خطوات العمل:

-1

رقّمْ أنابيب الاختبار الخمسة.

-2

ضعْ 3 مل من كل من: الماء في الأنبوب رقم (1) ، ومحلول الموز أو الغلوكوز تركيزه 2% في

الأنبوب رقم (2) ، ومحلول العسل أو الفركتوز تركيزه 2% في الأنبوب رقم (3).

-3

ضعْ 3 مل من محلول السكروز في كلٍّ من الأنابيب (5 ،4).

-4

أضفْ 2 مل من محلول بندكت إلى كلٍّ من الأنابيب (4-1) ، ثم رجّ الأنابيب جيدًا.

-5

في الأنبوب رقم (5):

أ. أضفْ 3 قطرات من حمض HCl المركّز إلى المحلول، لماذا؟

ب. سخّنْ المحلول لدرجة الغليان لمدة دقيقتين.

ج. أضفْ (6-5) قطراتٍ من محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى المحلول.

د. أضفْ (6-5) قطراتٍ من محلول بندكت للمحلول.

-6

ضعْ الأنابيب الخمسة في حمام مائيّ ساخن لمدة دقيقتيْن. لماذا؟

-7

راقبْ التغيّر في اللون. سجل ملاحظاتك.

-8

ما اللون الناتج؟ فسّر النتيجة.

-9

ما أهميّة استخدام الأنبوب رقم (1)؟

سجّلْ النتائج التي حصلت عليها وِفْقَ الجدول الآتي:

رقم الأنبوب

أنبوب (1)

أنبوب (2)

أنبوب (3)

أنبوب (4)

أنبوب (5)

التغيّر في اللون

3 - عديدة التسكّر (Polysaccharides):

توجــد كمبلمــرات كبيــرة الحجــم تتكــون مــن عــدد مــن الســكريات الأحاديّــة،منهــا: النشــا،

.(C8H13O5N)n C، والكايتيـن وصيغتـه الجزيئيـةn(H2O)m والغلايكوجيـن، والسـليولوز وصيغتهـا الجزيئيـة

حيــث يمثــل كل مــن الرمــز m و n عــددًا صحيحًــا.

________________________________________

Page 19

15

ومن أهم عديدات التسكّر، وأكثرها انتشارًا:

النشا (Starch):

مركّـب نباتـي يُعـدُّ مـن المركّبـات الأكثـر شـيوعًا فـي غـذاء الإنسـان، وتخزّنـه النباتـات فـي ثمارهـا،

وبذورهـا، وجذورهـا كمصـدر للطاقـة. والنشـا النقـيّ مسـحوقٌ أبيـض لا طعـم لـه ولا رائحـة. يتكـوّن النشـا

مـن (1000-250) جـزيء مـن ألفـا غلوكـوز، ويوجـد منـه نوعـان:

يذوب في الماء، ويشكل حوالي (30-20%) من مجمل النشا في النباتات. الأميلوز:

وهـو غيـر ذائـب فـي المـاء ويشـكل حوالـي (80-70%) مـن مجمـل النشـا فـي النبـات. الأميلوبكتيـن:

يبيّـن الشـكل (3) تركيـب كلٍّ مـن الأميلـوز والأميلوبكتيـن. اسـتخدمْه للإجابـة عـن الأسـئلة التـي تليـه:

الشكل (3) جزيئات النشا

-1

صفْ تركيب سلاسل كلٍّ من: الأميلوز، والأميلوبكتين.

-2

ما رقم ذرات الكربون التي تكوّن الروابط بين جزيئات الغلوكوز المتتالية في كلٍّ من المركّبيْن؟

الغلايكوجين (Glycogen):

تخزنـه الخلايـا الحيوانيّـة فـي الكبـد والعضـلات كمصـدر للطاقـة علـى شـكل مبلمـر، وذلـك نتيجـة

لزيــادة الغلوكــوز فــي الــدم، ويصــلُ عــدد جزيئــات الســكر فيهــا إلــى 30 ألــف جــزيء.

فـي حـال نقـص تركيـز السـكر عـن الحـد الطبيعـي فـي الـدم تعمـل الخلايـا علـى تكسـير الروابـط

بيــن جزيئــات الســكر فــي الغلايكوجيــن. فسّــر ذلــك.

أميلوز

أميلوبكتين

________________________________________

Page 20

16

يبين الشكل ( 4) تركيب جزء من الغلايكوجين. استخدمْه للإجابة عن الأسئلة التي تليه:

-1

ما الوحدة البنائية (المونومر) المكوّنة للغلايكوجين؟

-2

أيّ ذرات الكربون تشارك في تكوين الروابط بين جزيئات السكر؟

-3

أيّ أنواع النشا أشبه بالغلايكوجين؟

السليولوز (Cellulose):

تنتجـه الخلايـا النباتيـة والطحالـب علـى شـكل مبلمـر غيـر متفـرع، كمكـوّن رئيـس للجـدار الخلـوي

ولا يـذوب فـي المـاء. تصـل عـدد الجزيئـات فيـه إلـى 10 آلاف جـزيء، وهـو أكثـر المبلمـرات انتشـارا فـي

الطبيعــة، لمــاذا؟

يبيّن الشكل (5) تركيب مبلمر السليولوز، استعنْ به للإجابة عن الأسئلة التي تليه:

الشكل (5) السليولوز

-1

ما الوحدة البنائية المكوّنة للسليولوز؟ وما نوعها؟

-2

ما رقم ذرات الكربون التي تشارك في تكوين الروابط بين جزيئاته؟

-3

ما نوع الروابط بين الوحدات البنائية في السليولوز؟

الشكل (4) تركيب الغلايكوجين

________________________________________

Page 21

17

ســؤال تســتطيع بعــض الكائنــات الحيــة هضــم النشــا والســليولوز كمــا فــي الأرانــب، بينمــا

يســتطيع الإنســان هضــم النشــا، ولا يســتطيع هضــم الســليولوز. فسّــر ذلــك.

الكايتين (Chitin):

يتكــوّن مبلمــر الكايتيــن مــن وحــدات بنائيــة تســمى الغلوكــوز أميــن، التــي تتكــون مــن الغلوكــوز

ومجموعـة أسـيتيل أميـن، والكايتيـن مركـب أبيـض اللـون شـديد القسـاوة وغيـر مـرن، يمتـاز بأنـه غيـر منفـذ

للمـاء. يدخـل فـي تركيـب الهيـاكل الخارجيـة لبعـض الكائنـات الحيـة مثـل الحشـرات . يبيـن الشـكل (6)

تركيــب مبلمــر الكايتيــن، اســتخدمه للإجابــة عــن الأســئلة التــي تليــه:

الشكل (6) الكايتين

-1

ما العناصر المكوّنة له؟

-2

ما رقم ذرات الكربون التي تشارك في تكوين الروابط بين الوحدات البنائية؟

-3

هل سلاسل الكايتين متفرعة؟

أذكر كائنات حية أخرى درستها سابقًا يدخل في تركيبها الكايتين. سؤال

نشاط (3): الكشف عن عديدات التسكّر:

نتناول عديدات التسكّر في الكثير من الأغذية، وأشهرها: البطاطا، والخضار، والفواكه، واللحوم.

وفي هذا النشاط سنقوم بالكشف عن أنواع مختلفة من عديدة التسكر في مواد غذائية متنوعة.

هل تعلم؟

هنـاك أنـواع مـن الخنافـس تعيـش فـي

الصحـراء، وتعتمـد بشـكل كلـي علـى

مـا يتكاثـف مـن مـاء علـى هيكلهـا فـي

الصبـاح الباكـر، ومـن ثـم شـربه لسـد

حاجتهـا اليوميـة مـن المـاء.

________________________________________

Page 22

18

المواد والأدوات:

بطاطا أو أرز (نشا) ، كبد (غلايكوجين)، وورقة نشاف (سليولوز)، وقطن، وماء، ومحلول لوغول

(IKI)، ومحلول كارمن، وأنابيب اختبار عدد (5)، وحامل أنابيب، وسحاحة.

•

هرس البطاطا وتصفيتها، أو نقع الأرز ثم تصفيته للحصول على محلول غنيّ بالنشا.

•

طحن كبد الدجاج، أو أي كبد آخر في الخلاط الكهربائي بعد غمره بالماء، وتصفيته؛ للحصول

على محلول غنيّ بالغلايكوجين.

خطوات العمل:

-1

رقّمْ أنابيب الاختبار (5-1).

-2

ضع 3 مل من محلول النشا في الأنبوب رقم (3،1). وضعْ 3 مل من محلول الغلايكوجين في

الأنبوب رقم (4،2)، و3 مل ماء في الأنبوب رقم (5).

-3

أضف 2 مل من محلول لوغول إلى كلٍّ من الأنبوبيْن (5،2،1).

-4

أضف 2 مل من محلول كارمن إلى كلٍّ من الأنبوبيْن (3،4).

-5

ضع الأنبوبيْن في حمام ماء ساخن، سجّل ملاحظاتك.

-6

ضع قطرة من محلول لوغول على كل من ورقة النشاف وقطعة القطن. سجّل ملاحظاتك.

-7

ما أهمية استخدام الأنبوب رقم (5)؟

لماذا تم اختيار النشا والغلايكوجين، ولم يتم الاعتماد على أحدهما فقط؟

ثانيا: الليبيدات (Lipids):

تتشـابه الليبيـدات مـع الكربوهيـدرات فـي العناصـر المكوّنـة لهـا، وتختلـف عنهـا فـي نسـب هـذه

العناصــر فــي جزيئاتهــا وقابليتهــا للذوبــان فــي المــاء. وتشــمل الليبيــدات:

3- الستيرويدات. 4- التيربينات.

1- الدهون والزيوت. 2- الليبيدات المفسفرة.

وتشــكّل الدهــون والزيــوت المصــدر الثانــي للحصــول علــى الطاقــة بعــد الكربوهيــدرات. وتنتــج

الدهـون والزيـوت كميّـة طاقـةٍ أكبـر بكثيـر ممّـا تنتجُـه الكميـة نفسـها مـن الكربوهيـدرات؛ بسـبب احتوائهـا

________________________________________

Page 23

19

علــى نســبة هيدروجيــن أعلــى ممّــا هــو موجــود فــي الكربوهيــدرات.

يبيّن الشكل (7) تركيب كلٍّ من الكربوهيدرات والليبيدات. استعنْ به للإجابة عن الأسئلة التي تليه:

الشكل (7) تركيب الكربوهيدرات والليبيدات

-1

ما العناصر المكوّنة لكلٍّ من الجزيْئين؟

-2

ما النسبة بين عدد ذرات كلٍّ من: الكربون، والأكسجين، والهيدروجين في كلا المركبيْن؟

1- الدهون والزيوت (Fats & Oils):

الدهـون مركبـات عضويـة صُلبـة (شـحمية)، تنتجهـا وتخزّنهـا الحيوانـات كمصـدر للطاقـة، وحمايـة أجـزاء

الجســم الداخليــة، وتشــكّل طبقــة عازلــة للحــرارة والبــرودة. أمّــا الزيــوت فتنتجهــا بعــض النباتــات غالبًــا

كمصــدر طاقــة لبذورهــا لحيــن نموّهــا.

بالاعتماد على الشكل (8)، أجبْ عن الأسئلة التي تليه:

الشكل (8) تشكّل وتحلّل الدهون والزيوت

-1

ما الوحدة البنائية في جزيء الدهن؟

-2

كم عدد ذرات الكربون في الغليسرول؟

-3

ما الفرق بين الحموض الدهنية الثلاثة؟ ماذا يُسمّى كلّ نوع؟

-4

كيف يرتبط كلٌّ من الحموض الدهنية مع الغليسرول؟

-5

ماذا يسمّى تفاعل اتّحاد الحموض الدهنية مع الغليسرول؟

جزيء من الكربوهيدرات

غليسرول

ما نواتج التفاعل؟ ما الجزيء الناتج دهن أم زيت؟ فسّر إجابتك.

-7

ماذا يسمّى التفاعل المنعكس؟ ماذا يحتاج لإتمامه؟

تتكوّن معظم الحموض الدهنية في الخلايا من (18-16) ذرة كربون لكلٍّ منها، بعضها حموض

دهنية مُشْبعة كما في الدهون، وبعضها الآخر غير مشبعة كما في الزيوت.

ناقش: هناك مصادر للزيوت غير المصدر النباتي.

نشاط (5) الكشف عن الدهون والزيوت:

تدخـل الدهـون والزيـوت فـي تصنيـع وتحضيـر العديـد مـن الأغذيـة، ونتنـاول بعضهـا منفـردًا كزيـت

الزيتــون، والزبــدة، وأنــواع الأجبــان المختلفــة. فــي هــذا النشــاط ســنحاول الكشــف عــن الدهــون

والزيـوت فـي بعـض المـواد الغذائيـة.

المواد والأدوات:

زيـت نباتـي وحليـب (منـزوع الدسـم، ودسـم 1%، ودسـم 3%، وبقـري)، محلـول سـودان (III)،

أنابيـب اختبـار عـدد (5)، وحامـل أنابيـب، وسـحاحة.

خطوات العمل:

-1

ضعْ 2 مل من الزيت، وأنواع الحليب الأربعة في الأنابيب، كلٌّ على حدة.

-2

أضفْ حوالي 10 قطرات من محلول سودان III لكلّ أنبوب.

-3

سجّل ملاحظاتك.

2- الليبيدات المُفسفرة (Phospholipids):

تتكــوّن مــن جــزيء غليســرول وحمضيْــن دهنييــن

أحدهمـا غيـر مشـبع، وتختلـف عـن الدهـون والزيـوت فـي

تركيـب أحـد أطرافهـا ووظيفتهـا. تدخل الليبيدات المفسـفرة

في تركيب الغشـاء الخلويّ (سـتتم مناقشـة تركيبه بالتفصيل

فـي الفصـل القـادم) ، وأغشـية العضيّـات الداخليّـة للخليّـة.

استعن به للإجابة عن الأسئلة الآتية:

الشكل (9) تركيب جزيء الليبيدات المفسفرة.

ما العناصر الداخلة في تركيبه؟

-2

ماذا حلّ مكان الحمض الدهني الثالث؟

-3

ما أهميّة وجود مجموعة الفوسفات في الليبيدات المفسفرة؟

-4

ماذا تتوقّع أن يحدث عند وضع الليبيدات المفسفرة في الماء؟

ابحثْ : في أوجه الشبه والاختلاف بين تركيب الليبيدات المفسفرة والصابون النابلسي.

نشاط (6) صناعة الصابون السائل:

يُسهم الصابون بشكل رئيس في الحفاظ على نظافة أجسامنا؛ مما ينعكس إيجابًا على صحتنا.

المواد والادوات:

صـودا كاويـة 40غـم، سـلفونيت 40 غـم، روائـح، غليسـرين، سـليكات 70غـم، مـاء 8.5لتـر، أوانـي

غيـر قابلـة للصـدأ (بلاسـتيك أو زجـاج)، عبـوات تعبئـة غيـر قابلـة للصـدأ.

خطوات العمل:

-1

ضع نصف كمية الماء في إناء، ثم أضفْ الصودا الكاوية إلى الماء مع التقليب حتى تبرد.

-2

ضع نصف كمية الماء المتبقي في إناء آخر، ثم أضفْ إليه مادة السلفونيت مع التقليب .

-3

أضفْ محلول الصودا الكاوية إلى المحلول المخفّف لمادة السلفونيت.

-4

أضف إلى المزيج السليكات والروائح والجلسرين، مع التقليب لفترة حتى يتمّ الدمج الكامل للصابون.

-5

املأ الصابون في العبوات المقترحة.

3- الستيرويدات (Steroids):

تتشــابه الســتيرويدات مــع الليبيــدات الأخــرى؛ كونهــا لا تــذوب فــي المــاء، وإنمــا تــذوب فــي

، مثـل الكوليسـترولتركيبـي الدهـون، وتـؤدي أدوارًا حيويّـة مهمـة فـي الخلايـا والجسـم، منهـا مـا هـو

كمــا فــي الهرمونــات الجنســية، وظيفــي الــذي يدخــل فــي تركيــب الغشــاء الخلــوي، ومنهــا مــا هــو

والكورتيـزون، وفيتاميـن (د) الـذي يسـاعد فـي امتصـاص الكالسـيوم فـي القنـاة الهضميـة، ومنهـا مـا يُشـتق

منـه حمـوض خاصـة (Bile acids) تفـرز مـع العصـارة الصفـراء، وتسـاعد فـي هضـم الدهـون. وينتـج

الكبــد أكثــر مــن 50% مــن حاجــة الجســم مــن الكوليســترول، كمــا تســتطيع خلايــا الجســم إنتاجــه

حســب الحاجــة، ويمكــن الحصــول عليــه أيضــا مــن الأغذيــة الحيوانيــة.

22

يبيّن الشكل (10) تركيب بعض المركبات الستيرويدية، تمعّنْ بالشكل، ثم أجبْ عن الأسئلة الآتية:

-1

ما العناصر الداخلة في تركيب الستيرويدات؟

-2

صفْ شكل المركّب؟ كم عدد الحلقات في

كلٍّ منها؟ وهل هي متشابهة؟

-3

بيّنْ أوجه الاختلاف مع الليبيدات الأخرى؟

-4

ما أهمية هرمون التستوستيرون؟

ناقش: تروّج معظم شركات الزيوت النباتية لزيْتها؛ على أنّه خالٍ من الكوليسترول.

نشاط (7): قراءة فحص الدهون والكوليسترول في الدم.

الكوليسـترول مركّبـات لا تـذوب فـي المـاء؛ ولهـذا تنقـل في الدم من خلال نواقـل بروتينية. وهناك

نوعـان مـن النواقـل البروتينيـة التـي تنقلـه، وهـي: البروتيـن الدهنـي عالـي الكثافـة (HDL) المسـمّى

الكوليسـترول الجيـد، والبروتيـن الدهنـي منخفـض الكثافـة (LDL) المسـمّى الكوليسـترول السـيء.

تشـكّل كلٌّ مـنLDL، وHDL، وحوالـي 20% مـن الدهـون الثلاثيـة (TG) نسـبة الكوليسـترول فـي

الـدم، التـي يمكـن تحديدهـا بفحـص عيّنـةٍ مـن الـدم. وارتفـاع نسـبة الكوليسـترول فـي الـدم مرتبـط

بأمـراض الجهـاز الدورانـي، مثـل تصلّـب الشـرايين، وحـدوث الجلطـة.

المواد والأدوات:

نتائج فحوص الدهون الثلاثيّة والكوليسترول في الدم.

خطوات العمل:

-1

الدهني عالي الكثافة، والبروتين في نتائج الفحص استعرضْ نسبة كل من الدهون الثلاثية،

والبروتين الدهني منخفض الكثافة.

-2

ابحثْ في العلاقة بين الاختلال في نسبة كلٍّ منها والمشاكل الصحية المحتملة.

الشكل (10) تركيب الستيرويدات

4- التيربينات (Terpenes):

تتكـوّن معظمهـا مـن وحـدات بنائيـة أيزوبريـن (Isoprene)،

وتوجـد هـذه المركبـات فـي بعـض النباتـات كالحمضيـات، وتُصنّـف

كمركبـات عطريّـة، وهـي المسـؤولة عـن مختلـف النكهـات والعطـور.

ويبيّن الشكل (11) تركيب الأيزوبرين، وعديد أيزوبرين (الفارنيسول)،

والليمونيــن أحــد أنــواع التيربينــات الــذي يتواجــد فــي الحمضيــات.

الشكل (11) تركيب الأيزوبرين والفارنيسول والليمونين

هل تعلم؟

تــم اســتخلاص أكثــر مــن 120 مركبًــا

تيربينيًــا مــن نبــات القنــب، ولــكلٍّ مــن

هــذه المركبــات اســتخداماته الطبيــة.

الليمونين

الفارنيسول

الأيزوبرين