Skip to main content
Global

3.1: تخليق الجزيئات البيولوجية الكبيرة

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196019

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    المهارات اللازمة للتطوير

    • فهم تخليق الجزيئات الكبيرة
    • اشرح الجفاف (أو التكثيف) وتفاعلات التحلل المائي

    كما تعلمت، فإن الجزيئات البيولوجية الكبيرة هي جزيئات كبيرة ضرورية للحياة، ويتم بناؤها من جزيئات عضوية أصغر. هناك أربع فئات رئيسية من الجزيئات البيولوجية الكبيرة (الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية)؛ كل منها مكون خلوي مهم ويؤدي مجموعة واسعة من الوظائف. تشكل هذه الجزيئات مجتمعة غالبية الكتلة الجافة للخلية (تذكر أن الماء يشكل غالبية كتلتها الكاملة). الجزيئات البيولوجية الكبيرة عضوية، مما يعني أنها تحتوي على الكربون. بالإضافة إلى ذلك، قد تحتوي على الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين وعناصر ثانوية إضافية.

    تخليق الجفاف

    تتكون معظم الجزيئات الكبيرة من وحدات فرعية مفردة، أو كتل بناء، تسمى المونومرات. تتحد المونومرات مع بعضها البعض باستخدام الروابط التساهمية لتكوين جزيئات أكبر تعرف باسم البوليمرات. عند القيام بذلك، تطلق المونومرات جزيئات الماء كمنتجات ثانوية. يُعرف هذا النوع من التفاعل باسم تخليق الجفاف، مما يعني «التجميع أثناء فقدان الماء».

    يظهر تفاعل اثنين من مونومرات الجلوكوز لتكوين المالتوز. عندما يتشكل المالتوز، يتم إطلاق جزيئات الماء.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): في تفاعل تخليق الجفاف الموضح أعلاه، يتم ربط جزيئين من الجلوكوز معًا لتشكيل مالتوز ثنائي السكاريد. في هذه العملية، يتم تشكيل جزيء الماء.

    في تفاعل تخليق الجفاف (الشكل\(\PageIndex{1}\))، يتحد هيدروجين أحد المونومر مع مجموعة الهيدروكسيل لمونومر آخر، مما يؤدي إلى إطلاق جزيء من الماء. في الوقت نفسه، تتشارك المونومرات الإلكترونات وتشكل روابط تساهمية. عند انضمام المونومرات الإضافية، تشكل هذه السلسلة من المونومرات المتكررة بوليمرًا. يمكن أن تتحد أنواع مختلفة من المونومرات في العديد من التكوينات، مما يؤدي إلى ظهور مجموعة متنوعة من الجزيئات الكبيرة. حتى نوع واحد من المونومر يمكن أن يتحد بطرق متنوعة لتكوين عدة بوليمرات مختلفة: على سبيل المثال، مونومرات الجلوكوز هي مكونات النشا والجليكوجين والسليلوز.

    التحلل المائي

    يتم تقسيم البوليمرات إلى مونومرات في عملية تعرف باسم التحلل المائي، والتي تعني «تقسيم الماء»، وهو تفاعل يستخدم فيه جزيء الماء أثناء التحلل (الشكل\(\PageIndex{2}\)). خلال هذه التفاعلات، يتم تقسيم البوليمر إلى مكونين: يكتسب جزء واحد ذرة الهيدروجين (H+) والآخر يكتسب جزيء الهيدروكسيل (OH—) من جزيء الماء المنفصل.

    يظهر تكسير المالتوز لتكوين اثنين من مونومرات الجلوكوز. الماء عبارة عن مادة متفاعلة.
    الشكل\(\PageIndex{2}\): في تفاعل التحلل المائي الموضح هنا، يتم تكسير المالتوز ثنائي السكاريد لتكوين اثنين من مونومرات الجلوكوز مع إضافة جزيء الماء. لاحظ أن هذا التفاعل هو عكس التفاعل التجميعي الموضح في الشكل\(\PageIndex{1}\).

    يتم تحفيز تفاعلات الجفاف والتحلل المائي أو «تسريعها» بواسطة إنزيمات محددة؛ تتضمن تفاعلات الجفاف تكوين روابط جديدة تتطلب طاقة، بينما تؤدي تفاعلات التحلل المائي إلى كسر الروابط وإطلاق الطاقة. تتشابه هذه التفاعلات مع معظم الجزيئات الكبيرة، ولكن كل تفاعل من المونومر والبوليمر خاص بفئته. على سبيل المثال، في أجسامنا، يتم تحلل الطعام أو تقسيمه إلى جزيئات أصغر بواسطة الإنزيمات المحفزة في الجهاز الهضمي. هذا يسمح بسهولة امتصاص العناصر الغذائية بواسطة الخلايا في الأمعاء. يتم تقسيم كل جزيء كبير بواسطة إنزيم معين. على سبيل المثال، يتم تكسير الكربوهيدرات بواسطة الأميليز أو السكرز أو اللاكتيز أو المالتاز. يتم تكسير البروتينات بواسطة إنزيمات البيبسين والببتيداز وحمض الهيدروكلوريك. يتم تقسيم الدهون بواسطة الليباز. يوفر تكسير هذه الجزيئات الكبيرة الطاقة للأنشطة الخلوية.

    رابط إلى التعلم

    قم بزيارة هذا الموقع لمشاهدة تمثيلات مرئية لتخليق الجفاف والتحلل المائي.

    ملخص

    البروتينات والكربوهيدرات والأحماض النووية والدهون هي الفئات الرئيسية الأربعة للجزيئات البيولوجية الكبيرة - الجزيئات الكبيرة الضرورية للحياة والتي يتم بناؤها من جزيئات عضوية أصغر. تتكون الجزيئات الكبيرة من وحدات مفردة تعرف باسم المونومرات التي تربطها روابط تساهمية لتكوين بوليمرات أكبر. البوليمر هو أكثر من مجموع أجزائه: فهو يكتسب خصائص جديدة، ويؤدي إلى ضغط تناضحي أقل بكثير من ذلك الذي تشكله مكوناته؛ هذه ميزة مهمة في الحفاظ على الظروف الاسموزية الخلوية. ينضم المونومر إلى مونومر آخر مع إطلاق جزيء الماء، مما يؤدي إلى تكوين رابطة تساهمية. تُعرف هذه الأنواع من التفاعلات بتفاعلات الجفاف أو التكثيف. عندما يتم تقسيم البوليمرات إلى وحدات أصغر (مونومرات)، يتم استخدام جزيء من الماء لكل رابطة مكسورة بسبب هذه التفاعلات؛ وتعرف هذه التفاعلات باسم تفاعلات التحلل المائي. تتشابه تفاعلات الجفاف والتحلل المائي في جميع الجزيئات الكبيرة، ولكن كل تفاعل من المونومر والبوليمر خاص بفئته. تتطلب تفاعلات الجفاف عادةً استثمار الطاقة لتكوين روابط جديدة، بينما تطلق تفاعلات التحلل المائي عادةً الطاقة عن طريق كسر الروابط.

    مسرد المصطلحات

    جزيء بيولوجي كبير
    جزيء كبير ضروري للحياة مبني من جزيئات عضوية أصغر
    تخليق الجفاف
    تفاعل (أيضًا، التكثيف) الذي يربط جزيئات المونومر معًا، مما يؤدي إلى إطلاق جزيء من الماء لكل رابطة متكونة
    التحلل المائي
    يتسبب التفاعل في تفكك الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات أصغر باستخدام الماء
    أحادي المعدن
    أصغر وحدة من الجزيئات الكبيرة تسمى البوليمرات
    بوليمر
    سلسلة مخلفات المونومر المرتبطة بروابط تساهمية؛ التبلمر هو عملية تكوين البوليمر من المونومرات بالتكثيف