تم إلغاء تنشيط البوابة. يُرجَى الاتصال بمسؤول البوابة لديك.

شارح الدرس: الجزيئات الحيوية الكبيرة الأحياء

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نَصِف المكوِّنات الرئيسية الموجودة في خلايا الكائنات الحية، متضمِّنة المركَّبات العضوية وغير العضوية، والجزيئات الحيوية الكبيرة.

بدءًا من البكتيريا الوحيدة الخلية إلى أجسامنا المكوَّنة من تريليونات الخلايا، تتكون جميع الكائنات الحية من خلية واحدة على الأقل. وتحتوي الخلايا على عُضَيَّات. والعُضَيَّات هي تراكيب تؤدي وظائف محددة داخل الخلية. تتكون هذه العُضيَّات من جزيئات مُكوَّنة من ذرات. ومن ثَمَّ، يجب أن تحصل الخلايا على مواد عضوية وغير عضوية للبقاء على قيد الحياة. الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية كبيرة الحجم لها أهمية خاصة في الحفاظ على حياة جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى الإنسان. يوضح الشكل 1 مستويات التنظيم الحيوي للكائنات المتعددة الخلايا، مرتبة من الأبسط إلى الأكثر تعقيدًا.

تعريف: الجزيء الكبير

الجزيء الكبير هو جزيء يتكون عادة من وحدات متكررة من جزيئات أصغر.

مثال ١: ترتيب التراكيب الحيوية حسب الحجم

رتِّب التراكيب الآتية حسب ترتيبها في جسم الإنسان، من الأكبر إلى الأصغر: خلايا، جزيئات، ذرات، عُضَيَّات.

الحل

تصِف مستويات التنظيم الحيوي كيف تتكون التراكيب الكبيرة في أجسام الكائنات الحية من تراكيب أصغر. وتحدِّد صفات وخواص الوحدات الأصغر وظيفة التراكيب الأكبر التي تُعد جزءًا منها. يتكوَّن أي كائن حي متعدد الخلايا، أو أي كائن حي من عدة خلايا مُنظمة في صورة أنسجة، ويحتوي على عدد من أجهزة الجسم. وتحتوي الأجهزة على عدة أعضاء. تتكون الأعضاء من أنسجة. وتتكون الأنسجة من خلايا. تحتوي الخلايا على عدة عُضيَّات مُكونة من جزيئات، وتتكون الجزيئات من ذرات. حتى الذرات نفسها تتكون من جسيمات دون ذرِّيَّة أصغر منها. ويمكننا تناول مثال على هذا الترتيب في جسم الإنسان.

وبالتالي، فإن ترتيب هذه التراكيب من الأكبر إلى الأصغر هو: خلايا عُضيَّات جزيئات ذرات.

توجد أربعة أنواع من الجزيئات الحيوية الكبيرة. وهي البروتينات والليبيدات والكربوهيدرات والأحماض النووية. أحجام هذه الجزيئات كبيرة نسبيًّا إذا ما قُورنت بجزيء أصغر، مثل الأكسجين أو الجلوكوز. وكما يتضح من الاسم، تشير كلمة «كبيرة» إلى حجم هذه الجزيئات.

كما أن الجزيئات الحيوية الكبيرة جزيئات عضوية. وهذا يعني أنها تحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين. أما الجزيئات التي لا تحتوي على روابط بين الكربون والهيدروجين فهي تُعَدُّ جزيئات غير عضوية من منظور علم الأحياء. يوضح الشكل 2 الفرق في تركيب جزيئات الماء، كمثال على جزيء غير عضوي، وجزيء الجلوكوز، كمثال على جزيء عضوي.

تعريف: الجزيء العضوي

الجزيء العضوي هو جزيء يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين.

تعريف: الجزيء غير العضوي

الجزيء غير العضوي هو جزيء لا يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين.

مثال ٢: وصف الجزيئات الحيوية الكبيرة

ما الجزيء الحيوي الكبير؟

الحل

الجزيئات الحيوية جزيئات عضوية. في علم الأحياء، عندما نشير إلى جزيء بأنه عضوي فإننا نعني أن هذا الجزيء يحتوي على ذرات كربون مرتبطة بذرات هيدروجين. والجزيء الكبير هو جزيء، أو مركب، مكوَّن من عدة جزيئات أصغر، تسمى «وحدات فرعية»، مرتبطة بعضُها ببعض. وبالنظر إلى الاسم، فكلمة «كبير» تُشير إلى حجم هذه الجزيئات. توجد أربعة أنواع رئيسية من الجزيئات الحيوية الكبيرة: الكربوهيدرات، والليبيدات، والبروتينات، والأحماض النووية.

لذا، يمكننا استنتاج أن الجزيء الحيوي الكبير هو مركب عضوي كبير مُكوَّن من جزيئات أصغر.

تُعد معظم الجزيئات الحيوية الكبيرة أيضًا بوليمرات. المقطع «بولي» يعني «عديد»، والمقطع «مر» يعني «وحدة». والبوليمرات هي جزيئات كبيرة الحجم مكوَّنة من وحدات فرعية متكرِّرة تُسمى المونومرات. المقطع «مونو» يعني «واحدًا». وعندما تتَّحد المونومرات لتكوين بوليمر، تُسمى هذه العملية «البلمرة»، كما هو موضح في الشكل 3. ويحدد تركيب ووظيفة المونومرات الموجودة داخل البوليمر وظيفة البوليمر وخواصه.

تعريف: البوليمر

البوليمر هو جزيء كبير مكون من عدة وحدات فرعية متكررة تُسَمَّى المونومرات.

تعريف: المونومر

المونومر هو وحدة فرعية صغيرة ترتبط بمونومرات أخرى لتكوين بوليمر.

تعريف: البلمرة

البلمرة هي ارتباط المونومرات بعضها ببعض لتكوين بوليمرات.

مثال ٣: وصف تكوين جزيئات كبيرة من وحدات مونومر فرعية

قد تتكوَّن الجزيئات البيولوجية الكبيرة من وحدات فرعية (مونومرات) يرتبط بعضها ببعضٍ في سلسلة. ما اسم هذه العملية؟

الحل

الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية مكونة من عدة وحدات فرعية مرتبطة معًا. ويمكن أن تكون عبارة عن بوليمرات مكونة من عدَّة وحدات أصغر تسمى المونومرات. أحد أمثلة البوليمرات هو متعدِّد السكريات، وهو من الكربوهيدرات المُعقَّدة، ويتكون من مونومرات تسمى «السكريات الأحادية». تتكون الأنواع المختلفة من البوليمرات من أنواع مختلفة من المونومرات تمنحها خواصَّ مختلفة. وعندما تتحد المونومرات معًا لتكوين البوليمرات، تُسمى هذه العملية البلمرة.

هذا يعني أن اسم عملية اتحاد المونومرات معًا هو البلمرة.

كما ذكرنا من قبل، الكربوهيدرات واحدة من الفئات الأربع الرئيسية للجزيئات الكبيرة الموجودة في الخلايا. تحتوي جزيئات الكربوهيدرات على الكربون والهيدروجين والأكسجين بنسبة معينة. وتتمثل بعض وظائف الكربوهيدرات في تخزين الطاقة في صورة يمكن أن تستخدمها الخلايا الحية بسهولة، كما تدخل في تركيب أنواع معينة من الخلايا.

يشار إلى بوليمرات الكربوهيدرات أيضًا باسم متعددات السكريات أو Polysaccharides. المقطع saccharide يعني «السكر». إذن، يمكنك تخمين أن مونومرات الكربوهيدرات تسمى السكريات الأحادية، أو monosaccharides، وتسمى أيضًا السكريات البسيطة. بعض الأمثلة على الكربوهيدرات المعقدة تتضمن: النشا، والسليولوز، والجليكوجين.

يشير مصطلح «الكربوهيدرات» إلى كلٍّ من السكريات البسيطة ومتعددات السكريات. لكن عندما نتحدث عن الجزيئات الكبيرة، فإننا نشير إلى الكربوهيدرات المعقدة، وليس السكريات البسيطة. يوضح الشكل 4 جزيئًا كبيرًا من متعدد السكريات يتكون من عدة جزيئات صغيرة ومتكررة من السكريات الأحادية.

مصطلح رئيسي: الكربوهيدرات

الكربوهيدرات هي جزيئات تتكون من ذرات الكربون والهيدروجين والأكسجين. ترتبط السكريات الأحادية لتكوين بوليمرات الكربوهيدرات، أو متعددات السكريات.

وكما هي الحال مع الكربوهيدرات، تتكون الليبيدات أيضًا من مزيج من الكربون والهيدروجين والأكسجين، لكن مع اختلاف نسبة هذه العناصر. وعلى وجه التحديد، تحتوي على كمية أقل من الأكسجين، وكمية أكبر من الكربون والهيدروجين مقارنة بالكربوهيدرات. تتمثل بعض وظائف الليبيدات في تخزين الطاقة لفترات أطول من الزمن، وتكوين أغشية الخلايا والعضيات. تتميز الليبيدات بوجود سلاسل مرتبطة معًا من الكربون والهيدروجين تسمى «سلاسل الهيدروكربون». كما أن جميع الليبيدات غير قابلة للذوبان في الماء. ويرجع ذلك إلى أن الليبيدات جزيئات غير قطبية، ما يعني أن الجزيء لا يحتوي على أقطاب تحمل شحنة موجبة أو سالبة. من الأمثلة الشائعة على الليبيدات زيت الطهي، ونحن نعلم أنه لا يختلط بالماء. توضِّح الصورة الآتية كيف أن الليبيدات، مثل زيت الطهي، غير قابلة للذوبان في الماء.

دهون غير قطبية غير قابلة للذوبان في الماء

5

على الرغم من أن الليبيدات جزيئات كبيرة، فإن معظم العلماء لا يَعُدُّونها بوليمرات. البوليمرات هي جزيئات مكونة من عدة وحدات فرعية متشابهة، تسمى «مونومرات»، وترتبط معًا لتكوين مركبات كبيرة. تتكون اللبييدات عادة من عدد قليل من وحدات فرعية مختلفة لا تُعَدُّ مونومرات بشكل عام. بعض الأمثلة على الليبيدات تتضمن ثلاثي الجليسريد، والأحماض الدهنية، والفسفوليبيدات، والكوليسترول؛ ويوضح الشكل 6 التركيب العام لهذه المركبات.

مصطلح رئيسي: الليبيدات

الليبيدات هي جزيئات كبيرة غير قطبية تتميز بوجود سلسلة من الهيدروكربونات. والليبيدات غير قابلة للذوبان في الماء.

البروتينات هي بوليمرات مكونة من العديد من مونومرات الأحماض الأمينية، كما هو موضح في الشكل 7. يوجد 20 نوعًا مختلفًا من الأحماض الأمينية، ولكل منها سماته الخاصة. جميع الأحماض الأمينية لها تركيب متشابه، لكنها تختلف في سلسلتها الجانبية، أو المجموعة R، كما هو موضح في الشكل 8. ويطلق على سلاسل الأحماض الأمينية اسم عديدات الببتيد؛ نظرًا للروابط الببتيدية التي تتكون بينها. لا بد من طي وتشكيل سلاسل الأحماض الأمينية هذه لكي تُصبح بروتينات وظيفية. كما أن التتابع والترتيب النهائي للأحماض الأمينية هما ما يمنح كل نوع من البروتينات خواصه المميزة.

للبروتينات تراكيب متنوعة على نطاق واسع تسمح لها بأداء وظائفها المختلفة. بعض وظائف البروتينات تتضمن: الدعامة التركيبية، والحركة، والحماية، وإرسال الإشارات، وتسريع التفاعلات الكيميائية. وبعض الأمثلة على البروتينات تتضمن هرمون الإنسولين، والإنزيمات، والأجسام المضادة التي تساعد في مقاومة العدوى.

مصطلح رئيسي: البروتين

البروتينات هي بوليمرات مكونة من مونومرات الأحماض الأمينية. وللبروتينات تراكيب معقدة ومتنوعة، وتؤدي عددًا من الوظائف المختلفة.

المجموعة الأخيرة من الجزيئات الحيوية الكبيرة التي سنتناولها هي الأحماض النووية. والأحماض النووية هي DNA وRNA. يشير الاختصار DNA إلى الحمض النووي المنقوص الأكسجين، ويشير الاختصار RNA إلى الحمض النووي الريبوزي، وهو ما يُسهل تذكر هاتين الفئتين. الأحماض النووية جزيئات كبيرة تُخزن وتنقل المعلومات الوراثية. كما هو موضح في الشكل 9، الأحماض النووية هي بوليمرات تتكون من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. ويمكن أن تحمل هذه الجزيئات المستقرة للغاية الكثير من المعلومات في ترتيب النيوكليوتيدات، والذي يسمى أيضًا تتابع النيوكليوتيدات.

مقارنةً بالبروتينات، يسهل نسخ تركيب الأحماض النووية. ولهذا السبب تعتبر الأحماض النووية مناسبة تمامًا لتخزين المعلومات الوراثية التي تتضمن تعليمات تخليق البروتينات. وهذا يجعلها مثالية أيضًا للانتقال من الآباء إلى النسل.

مصطلح رئيسي: الحمض النووي

الأحماض النووية هي DNA وRNA. وهي بوليمرات تتكون من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. وتكيَّفت هذه الجزيئات لتلائم وظيفة تخزين ونقل المعلومات الوراثية.

مثال ٤: تصنيف الجزيئات الحيوية الكبيرة

أيٌّ مما يلي ليس ضمن المجموعات الرئيسية الأربع للجزيئات الحيوية الكبيرة؟

  1. الألياف.
  2. البروتينات.
  3. الأحماض النووية.
  4. الليبيدات.
  5. الكربوهيدرات.

الحل

الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات مكونة من عدة وحدات فرعية أصغر مرتبطة معًا. توجد أربعة أنواع من الجزيئات الحيوية الكبيرة. البروتينات هي جزيئات كبيرة تتكون من أحماض أمينية. والأحماض النووية هي جزيئات كبيرة تتكوَّن من النيوكليوتيدات. والليبيدات هي جزيئات كبيرة تتكون عادة من ليبيدات أخرى أصغر حجمًا. والكربوهيدرات المعقدة هي جزيئات كبيرة تتكون من سكريات بسيطة. أما الألياف فهو اسم يطلق على أي جزيء ذي تركيب طويل وقوي ومستقر. حيث تُعَدُّ بعض الكربوهيدرات، وكذلك بعض البروتينات، من الألياف.

إذن، فالمجموعة التي ليست ضمن المجموعات الرئيسية الأربع للجزيئات الحيوية الكبيرة هي الألياف.

الجزيئات الحيوية الكبيرة، أي الليبيدات، والبروتينات، والكربوهيدرات، والأحماض النووية، هي مركبات خلوية مهمة تؤدي مجموعة واسعة النطاق من الوظائف ضمن العمليات الحيوية التي تقوم بها الكائنات الحية.

لنراجع ما تعلمناه حتى الآن.

النقاط الرئيسية

  • التسلسل التركيبي لأي كائن حي من الأكبر إلى الأصغر هو كما يلي: الكائن الحي جهاز عضو نسيج خلية عُضيَّة جزيء كبير جزيء ذرة.
  • تحتوي الجزيئات العضوية على روابط بين الكربون والهيدروجين، ولا تحتوي الجزيئات غير العضوية على مثل هذه الروابط.
  • الجزيئات الحيوية الكبيرة هي جزيئات عضوية مكونة من عدة جزيئات أصغر مرتبطة معًا.
  • البوليمرات هي جزيئات كبيرة مكونة من وحدات فرعية متكررة تسمى المونومرات، وترتبط بعضها ببعض في عملية تسمى البلمرة.
  • الأنواع الأربعة من الجزيئات الحيوية هي الكربوهيدرات، والليبيدات، والبروتينات، والأحماض النووية.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.