فيديو الدرس: الليبيدات الأحياء

في هذا الفيديو، سوف نتعلم كيف نصف تركيب الليبيدات، وكيفية تخليقها، وخصائصها.

١٣:٠٩

‏نسخة الفيديو النصية

في هذا الفيديو، سوف نتعرف على مكونات الليبيدات، وتركيبها، ووظائف أنواعها المختلفة. سنتناول ثلاثي الجليسريد والفسفوليبيدات، وكيف يرتبط تركيب كل منهما بوظيفته. كما سنتعلم كيف تصنف الليبيدات بناء على تركيبها.

الليبيدات هي جزيئات تتكون بشكل عام من الكربون والهيدروجين والقليل من ذرات الأكسجين. وتتميز الليبيدات باحتوائها على سلاسل من الهيدروكربونات، كما أنها غير قابلة للذوبان في الماء، لكنها تذوب في المذيبات العضوية مثل الكحولات. في الكائنات الحية، تعد الليبيدات مصدرًا غذائيًّا للطاقة إلى جانب كونها طريقة لتخزين الطاقة على المدى الطويل. وتوفر الليبيدات أسطحًا مقاومة للماء، كما أنها تشكل أغشية الخلايا ومعظم العضيات. تعمل الليبيدات أيضًا باعتبارها نواقل كيميائية، وتزود أجسام الحيوانات وأعضاءها بالعزل الحراري. وكما هو الحال مع كل ما ندرسه في علم الأحياء، فإن تركيب الليبيدات هو ما يمكنها من تنفيذ وظائفها المحددة.

ولكي نفهم التركيب الأساسي لليبيدات، سنبدأ بإلقاء نظرة على جزيء يسمى الحمض الدهني. يتكون الحمض الدهني من مجموعة كربوكسيل مرتبطة بسلسلة طويلة من ذرات الهيدروجين والكربون. كل ذرة كربون قادرة على تكوين رابطة مع أربع ذرات أخرى. وفي سلسلة الهيدروكربونات، ترتبط كل ذرة كربون بذرتين أخريين من ذرات الكربون، وهذا يترك موقعين فارغين للارتباط بذرات الهيدروجين. تخزن روابط الهيدروجين والكربون قدرًا كبيرًا من الطاقة التي يمكن أن تنقلها الكائنات الحية إلى عمليات أخرى فيما بعد. عندما ترتبط كل ذرة كربون بذرتي هيدروجين، تتكون السلسلة من روابط أحادية فقط. ويوصف هذا الجزيء بأنه مشبع، لأنه يحمل أكبر قدر ممكن من ذرات الهيدروجين.

في بعض الأحيان، تشكل ذرتا كربون رابطة ثنائية. وهذا يعني أن كل ذرة من ذرتي الكربون يمكنها أن ترتبط فقط بذرة هيدروجين واحدة بدلًا من اثنتين. وبما أن هذا العدد أقل من العدد الأقصى لذرات الهيدروجين في الجزيء، يوصف الجزيء بأنه غير مشبع. يمكنك أن تلاحظ أن جزيئات الحمض الدهني المشبعة تأخذ شكلًا مستقيمًا، وهذا يمنحها القدرة على التجمع معًا عن قرب بصورة طبيعية. ولهذا السبب تكون الأحماض الدهنية المشبعة عادة في حالة صلبة في درجة حرارة الغرفة. وفي المقابل، تتخذ الأحماض الدهنية غير المشبعة شكلًا منحنيًا. وينتج عن ذلك وجود مسافة أكبر بين جزيئاتها بشكل طبيعي. ولهذا السبب، تكون الأحماض الدهنية غير المشبعة عادة في حالة سائلة في درجة حرارة الغرفة.

وهذا يوضح الفارق بين طعام مثل الزبد، الذي يحتوي على نسبة من الدهون المشبعة تصل إلى أكثر من 60 في المائة، ويكون صلبًا في درجة حرارة الغرفة، وطعام مثل زيت الزيتون، الذي يحتوي على نسبة من الدهون غير المشبعة تصل إلى أكثر من 80 في المائة، ويكون سائلًا في درجة حرارة الغرفة. هذه السلاسل الطويلة من ذرات الكربون والهيدروجين المترابطة معًا هي أيضًا ما يمنح الليبيدات خصائصها غير القطبية ويجعلها غير قابلة للذوبان في الماء.

فيما يلي سنلقي نظرة على اثنين من الليبيدات الأكثر تعقيدًا: الفسفوليبيدات وثلاثي الجليسريد. يتكون ثلاثي الجليسريد من ثلاثة أحماض دهنية وجزيء جليسرول. وترتبط الأحماض الدهنية مع الجليسرول في عملية كيميائية تعرف باسم تفاعل التكثيف. يحدث تفاعل التكثيف عندما تتحد مجموعتا هيدروكسيل من جزيئين مختلفين معًا. حيث يعاد ترتيب الذرات حتى يتشارك كلا الجزيئين في النهاية ذرة أكسجين واحدة. ثم تتحد ذرتا الهيدروجين وذرة الأكسجين التي تحررت أثناء العملية معًا لتكوين جزيء ماء. ويرتبط كل حمض من الأحماض الأمينية الثلاثة بمجموعة من مجموعات الهيدروكسيل الموجودة في جزيء الجليسرول. وتسمى الرابطة التي تنشأ نتيجة تفاعلات التكثيف هذه رابطة إسترية.

ويمكن لثلاثي الجليسريد في النهاية أن يتكسر مجددًا. ويطلق على هذه العملية، التي تعد عكس تفاعل التكثيف، اسم تفاعل التحلل المائي. في تفاعل التحلل المائي، يستهلك جزيء واحد من الماء، وبدلًا من أن تتشارك الجزيئات ذرة أكسجين، تنفصل وتكون مجموعات هيدروكسيل خاصة بها. وبمجرد أن ينفصل ثلاثي الجليسريد إلى مكوناته، يمكن أن يستخدم الجليسرول والأحماض الدهنية كركائز لعملية التنفس الخلوي، تمامًا مثل الجلوكوز. تنقل الطاقة المخزنة في روابط الهيدروجين والكربون العديدة الغنية بالطاقة وتستخدم لصنع الأدينوسين ثلاثي الفوسفات. وهذا ما يجعل ثلاثي الجليسريد من الجزيئات الفعالة للغاية في تخزين الطاقة.

يتشابه تركيب الفسفوليبيدات مع تركيب ثلاثي الجليسريد. لكن يتمثل الاختلاف الأساسي في ارتباط كحول الجليسرول بمجموعة فوسفات، وهذا يعني أنه لا توجد مساحة سوى لسلسلتين فقط من الأحماض الدهنية بدلًا من ثلاث. هذا الاختلاف في التركيب يمنح الفسفوليبيدات بعض الخصائص المهمة. عرفنا مسبقًا أن سلاسل الهيدروكربونات غير قطبية. توجد طريقة أخرى لوصف هذا الجزء من الفسفوليبيدات، وهي أنه كاره للماء أو ‪ydrophobich‬‏. المقطع ‪ydroh‬‏ من الكلمة الإنجليزية يشير إلى الماء، والمقطع ‪phobic‬‏ يعني «يخشى» أو «يكره». وعلى النقيض من ذلك، فإن الجزء الذي يتضمن مجموعة الفوسفات وجزيء الجليسرول من الفسفوليبيدات يكون قطبيًّا بطبيعته. وثمة طريقة أخرى لوصف هذا الجزء، وهي أنه محب للماء.

فيما يلي رسم مبسط لجزيء فسفوليبيد ربما يبدو مألوفًا لك. يظهر الرسم منطقة الرأس المحب للماء والذيل الكاره للماء. وعندما توضع جزيئات الفسفوليبيدات في محلول مائي، تحدث استجابة مثيرة للاهتمام. حيث تتجه الذيول الكارهة للماء بحيث يواجه بعضها بعضًا كي تتجنب التفاعل مع الماء، في حين تنجذب الرءوس إلى الماء وإلى بعضها البعض وتكون طبقة خارجية. يعرف هذا الترتيب التلقائي باسم طبقة الفسفوليبيد المزدوجة، لذلك تشكل الفسفوليبيدات أغشية الخلايا ومعظم العضيات. وهكذا، فإن التركيب المميز لكل من الفسفوليبيدات وثلاثي الجليسريد هو ما يجعل كلًّا منهما ملائمًا لوظيفته.

لنلق فيما يلي نظرة على كيفية تصنيف الليبيدات. يمكن تقسيم الليبيدات إلى ثلاث فئات رئيسية: الليبيدات البسيطة، والمركبة، والمشتقة. تنتج الليبيدات البسيطة أحماضًا دهنية وكحولات عندما تتحلل مائيًّا أو تتكسر. ومن أمثلة الليبيدات البسيطة ثلاثي الجليسريد، الذي تناولناه منذ قليل. كما يعد الشمع مثالًا آخر على الليبيدات البسيطة. يتكون الشمع من حمض دهني مرتبط بكحول ذي سلسلة كربونية طويلة. ويشكل الشمع الطبقة الخارجية المقاومة للماء المعروفة بالقشرة على معظم أوراق النباتات، كما تصنعه بعض الحيوانات مثل نحل العسل. وعندما تتحلل الليبيدات المركبة، تنتج أحماضًا دهنية وكحولات وجزيئًا واحدًا آخر على الأقل.

عندما يتكسر جزيء فسفوليبيد عن طريق التحلل المائي، نحصل على مجموعة فوسفات وجزيء جليسرول وأحماض دهنية. الليبيدات المشتقة هي مركبات لها خصائص الليبيدات التي تشتق من نواتج التحلل المائي لليبيدات البسيطة والمركبة. والحمض الدهني هو أحد الأمثلة المألوفة لدينا. تتضمن الليبيدات المشتقة مجموعة من المركبات تعرف باسم الستيرويدات، ومن أمثلتها الكوليسترول. يعمل الكوليسترول على توفير القوة والدعم لأغشية الخلايا الحيوانية. وبعد أن تعرفنا على تركيب الليبيدات ووظائفها وكيفية تصنيفها، لنجرب حل سؤال تدريبي.

فيما يلي أمثلة لجزيئات حيوية: (أ) ثلاثي الجليسريد، (ب) الأحماض النووية، (ج) الفسفوليبيدات، (د) الكوليسترول، (هـ) السليولوز. أي من هذه الجزيئات يصنف على أنه من أنواع الليبيدات؟

يعطينا هذا السؤال قائمة من الجزيئات الحيوية. ثم يطلب منا أن نحدد أي من هذه الجزيئات يعتبر من أنواع الليبيدات. لذلك، سنسترجع في البداية بعض الحقائق عن الليبيدات. وبعدها سننظر إلى تركيب الجزيئات المذكورة في القائمة، ونستخدم ما نعرفه لتحديد أي منها يعد من الليبيدات. لنتذكر معًا أن الليبيدات هي جزيئات غير قابلة للذوبان في الماء. وهي تتكون بشكل عام من ذرات كربون وذرات هيدروجين والقليل من ذرات الأكسجين. وهي تتميز بما يعرف بسلسلة الهيدروكربونات. رسمنا هنا مخططات مبسطة لكل من الجزيئات الحيوية المذكورة. هل يمكنك أن تتعرف عليها بناء على تركيبها؟

إذا كانت إجابتك: ثلاثي الجليسريد، والحمض النووي، والفسفوليبيد، والكوليسترول، والسليولوز، فهذا يعني أنك على دراية بالجزيئات الحيوية. ولكي نجيب عن سؤالنا، علينا أن نلاحظ شيئين. أولًا، نحن نبحث عن الليبيدات، وهي أحد أنواع الجزيئات الحيوية الكبيرة. تعد الأحماض النووية فئة قائمة بذاتها من الجزيئات الكبيرة. ويعد السليولوز مثالًا للكربوهيدرات. إذن لدينا أربعة أنواع من الجزيئات الحيوية الكبيرة هي البروتينات، والليبيدات، والأحماض النووية، والكربوهيدرات.

وبما أن الأحماض النووية والسليولوز يتبعان فئتين أخريين، فإننا نعرف أنهما ليسا من الليبيدات. الأمر الثاني الذي نلاحظه هنا هو أن الليبيدات تتميز بوجود سلسلة هيدروكربونية. ويمكننا أن نرى سلاسل الهيدروكربونات في جزيء ثلاثي الجليسريد، وجزيء الفسفوليبيدات، وجزيء الكوليسترول.

أما الأحماض النووية فهي تتكون من مجموعة فوسفات، وسكر، وقاعدة نيتروجينية. وهذه الأحماض لا تحتوي على سلاسل من الهيدروكربونات. ويتكون السليولوز من نمط متكرر من السكريات، وهو خال أيضًا من سلاسل الهيدروكربونات. ونظرًا لأن كلًّا من ثلاثي الجليسريد، والفسفوليبيدات، والكوليسترول تحتوي على سلاسل من الهيدروكربونات، فهذا يعني أنها تصنف باعتبارها من أنواع الليبيدات.

لنلخص الآن درسنا من خلال مراجعة ما تعلمناه. في هذا الفيديو، تعرفنا على خصائص الليبيدات ووظائفها. وتعرفنا على الأحماض الدهنية المشبعة وغير المشبعة، وكيف يمنحها تركيبها خصائص معينة. تعرفنا أيضًا على ثلاثي الجليسريد والفسفوليبيدات وكيف يرتبط تركيب كل منهما بوظيفته ارتباطًا مباشرًا. كما عرفنا كيف تصنف الليبيدات، بالإضافة إلى الدور الذي يلعبه الليبيد المشتق المعروف باسم الكوليسترول في الخلية الحيوانية.

Nagwa uses cookies to ensure you get the best experience on our website. Learn more about our Privacy Policy.