U3F1ZWV6ZTM1NjY3ODA4MTcwX0FjdGl2YXRpb240MDQwNjcwNTU4MTQ=
recent
أحدث المقالات

الكيمياء الحيوية - التركيب الكيميائي للمادة الحية 2

الكيمياء الحيوية - التركيب الكيميائي للمادة الحية 2

تحدثنا  في القسم الأول من المقال السابق عن 
الكيمياء الحيوية 
الكيمياء الحيوية - التركيب الكيميائي للمادة الحية 2

الماء ودوره في حياة الخلية الحية والكائن الحي




- الماء هو الوسط المحل للكائنات الحية حتى بالنسبة للكائنات الحية البرية التي لا تستطيع التواجد والحياة إلا في الوسط الغازي فإنها تعيش في وسط مائي وخاصة عندما ننظر الى الحياة على مستوى الخلية .


- فاالميزات التي يتمتع بها الماء تجعله من المركبات المميزة والخاصة وتكسبه الخواص المثالية للدور الحيوي الهام الذي يقوم به.



- فإذا نظرنا الى جزيئة الماء نلاحظ أن أثنين فقط من الألكترونات السطحية الستة في ذرة الاكسجين يتزاوجان مع إلكتروني ذرتي الهيدروجين .



- بينما تَجذب نواة الاكسجين الألكترونات الأربعة الباقية نحوها بشدة بحيث تصبح ذرتا الهيدروجين كهرجابيتين

أما مركز الشحنات السالبة أي المنطقة ذات التركيز الألكتروني الأعلى فتتوضع بعيداً عن الروابط O---H

- فجزيئة الماء ليست جزيئة مستقطبة فقط بل بنية تحتوي على مركزين موجبين وأخرين سالبين تأخذ شكل رباعي الوجوه.

- وهكذا فكل جزيئة ماء تجذب أربعة جزيئات أخرى من الماء فتتوضع حولها لتشكل رباعي وجوه .
وتنجم هذه البنية عن التوضع الخاص لمراكز الشحنات السالبة والموجبة في كل جزيئة من جزيئات الماء .

- تنشأ الروابط الهيدروجينية عادةً بين ذرة الهيدروجين وذرات ذات خواص كهرسلبية عالية مثلN - F - O
وعند مقارنة هذه الرابطة مع الروابط المشتركة نجد أنها ضعيفة جداً حيث تبلغ قوتها حسب بولينغ
4.5 كيلو حريرة / مول.

- ولكن بالرغم من ضعفها إلا أنها أقوى بكثير من قوى فاندرفالس فهي متينة لدرجة أنها تحافظ على بنية الجزيئات الضخمة وضعيفة بالمستوى الذي يسمح بحدوث بعض التعديلات البنيوية الضرورية لفعالية هذه الجزيئات الحيوية

- وبفضل هذه الخواص لرابطة الهيدروجينية فهي تلعب دوراً هاماً في النواحي البنيوية و الوظيفية لأهم المركبات الحيوية في الخلايا الحية ...

- وهنا قدّ يسأل أحدهم لماذا لا يستعمل فلور الهيدروجين أو الامونياك كمحل بدلاً من الماء للكائنات الحية برغم من وجود الرابطة الهيدروجينية ؟؟؟؟

- السبب في ذلك هو أن هندسة التأثيرات المتبادلة عند فلور الهيدروجين و الامونياك تسمح بتشكيل بنية حلقية أو سلسلية فقط ولا تستطيع تشكيل شبكة ثلاثية الأبعاد كا الماء
وعليه لايمكن استخدامهما كوسط مُحلّ لأي نوع من أنواع الحياة .....

-
إن الخواص البنيوية للماء و إمكانية تشرده بالإضافة لخواصه الفيزيائية تجعله يلعب دور شديد الفعالية في الوجود و النشاط الحيوي لكافة الكائنات الحية ....

 الجزيئات العضوية الحيوية


تتميز ذرة الكربون بقدرتها على تشكيل روابط مشتركة متينة من نوع C---C ويمكن لذرة الكربون الأرتباط مع أكثر من ذرة كربون واحدة وبتالي لها القدرة على تشكيل هياكل أعداد لانهائية من الجزيئات العضوية المختلفة
يمكن لعدد كبير من الزمر الوظيفية أن ينضم لهذه الهياكل لإعطاء الجزيئات العضوية المختلفة و المتنوعة
وهذا ناتج عن قدرة ذرة الكربون على تشكيل روابط مشتركة مع O - H - N - S وغيرها

- إن ذرة الكربون تشكل بفضل تزاوج الألكترونات فيها بنية رباعية الوجوه منتظمة تأخذ فيها الجزيئات العضوية أبعاد ثلاثية في الفراغ.
إن وجود مركبات الكربون العضوية في الأجسام الحية يكون بشكل مهدرج أو بشكل مركبات عضوية مرجعة


( ملاحظة ) : عنصر Si يشبه عنصر C من حيث تشكيل روابط مشتركة مع نفسه وبرغم من إنتشاره الكثيف في القشرة الأرضية إلا أنه غير ملائم لكثير من الأجسام الحية و السبب في ذلك هو أن روابط Si----Si غير ثابتة بوجود الأكسجين حيث تتفكك متحولة الى السيليكات ومتماثرات غير منحلة لثاني أكسيد السيليسيوم كالكوارتز....


- لنستعرض الأن :

التسلسل الذي تترتب وفقه الجزيئات الحيوية لتعطي الخلية الحية .


1- تتشكل الجزيئات العضوية الحيوية من طلائع صغيرة الوزن الجزيئي يتراوح بين ( 8 - 44 ) وبسيطة التركيب مثل ( الماء - الآزوت - النشادر - ثاني أكسيد الكربون ) التي يتم الحصول عليها من الوسط المحيط

2- تتحول تلك الطلائع الصغيرة تتدريجياً عبر عدد من المركبات الأستقلابية الوسطية ذات وزن جزيئي أكبر يتراوح بين ( 50 - 250 ) مثل ( غليسر الدهيد - 3 - فوسفات ، حمض التفاح ، حمض الليمون ، حمض البيروفيك ) لتعطي جزيئات حيوية

3- تلعب الجزيئات الحيوية دور وحدات بنيوية ذات وزن جزيئي يتراوح بين ( 100 - 350 ) مثل ( غليسرول ، حموض دسمة ، سكريدات أحادية ، حموض أمينية ، نوكليوتيدات )

4- ترتبط الوحدات البنيوية مع بعضها البعض بروابط مشتركة مشكلة جزيئات ضخمة ذات وزن جزيئي كبير يتراوح بين ( 10^3 ) -- ( 10^6 ) مثل ( المواد الدسمة ، سكريدات مركبة ، بروتينات ، حموض نووية )

أي أن الحموض الأمينية والتي عددها 20 حمضاً تشكل وحدات بنيوية لجميع البروتينات الموجودة في الكائنات الحية .
كما أن النوكليوتيدات الأحادية والتي عددها 5 تشكل أيضاً وحدات بنيوية لجميع أنواع الحموض النووية عند كافة الأحياء.

5- تتحد الجزيئات الضخمة مع بعضها البعض مشكلة معقدات فوق جزيئية حيث يتراوح وزن التجمع بين
( 10^6 ) -- ( 10^9 ) مثل ( الشبكة الميكروئية ، أنظمة التقلص ، المعقدات الأنزيمية ، الجسيمات الريبية )

الجسيمات الريبية عبارة عن معقدات للحموض النووية مع البروتينات التي تتجمع مع بعضها بروابط غير تكافؤية وضعيفة نسبياً مثل الروابط الهيدروجينية وقوى فاندرفالس
ولكن بماأن هذه القوى الضعيفة تتجمع مع بعضها البعض بكميات كبيرة فالمعقد فوق الجزيئي كالجسيم الريبي يكون ثابتاً في الظروف الحيوية

6- يتم تفاعل مختلف المعقدات والأنظمة فوق الجزيئية بشكل أكثر تعقيداً حيثُ ترتبط مع بعضها البعض بروابط غير تكافؤية لتعطي العضيات الخلوية مثل النواة والميتوكوندري والصانعات الخضراء التي تشكل أساس الخلية ...


لقراءة الجزء السابق (الأول) أضغط هنا
لقراءة الجزء التالي (الثالث) أضغط هنا

الاسمبريد إلكترونيرسالة