التفاعلات الكيميائية في أجسام الكائنات الحية
تحدث في جميع أجسام الكائنات الحية تفاعلات بيوكيميائية (أهميتها): ضرورية للنمو وإصلاح الأنسجة التالفة والحصول علي الطاقة
هذه التفاعلات تسمي بعمليات الأيض Metabolism او التمثيل الغذائى.
هذه التفاعلات مستمرة في الكائنات الحية جميعها ويؤدي توقفها إلي موت الكائن الحي.
الايض (التمثيل الغذائى)
o
| وجه المقارنة | البناء | الهدم |
| التعريف | o البناء:فيها يتم بناء جزيئات كبيرة ومعقدة من جزيئات بسيطة خلال سلسلة من التفاعلات، هذه التفاعلات تستهلك طاقة، مثل بناء البروتينات من الأحماض الأمينية. | الهدم: عملية تحرير الطاقة الكيميائية المختزنة في الروابط الكيميائية الموجودة في الجزيئات مثل الجلوكوز. |
| تختص بعض التفاعلات ببناء المواد الجديدة تكون مصحوبة بامتصاص الطاقة وتخزينها | تختص بعض التفاعلات الكيميائية بتفكيك المواد المعقدة التي بناؤها وتكون مصحوبة بانطلاق وتحرير الطاقة | |
| علاقتها بالطاقة | تمتص الطاقة وتخزنها | تحرر وتطلق الطاقة |
| مثال | - تفاعلات بناء الكربوهيدرات - نمو النبات البناء الضوئى | الحركة - التكيف – الهضم |
الإنزيمات
الإنزيمات: عوامل مساعدة حيوية تتكون من جزيئات بروتينية تعمل علي زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلية.
طاقة التنشيط: الحد الأدني من الطاقة اللازمة لبدء التفاعل.
يتكون الإنزيم من إتحاد عدد كبير من الأحماض الأمينية تكون فيما بينها سلسلة أو أكثر من عديد الببتيد، تشكل التركيب الفراغي المحدد للإنزيم.
خواص الإنزيمات:
1. تشارك في التفاعل دون ان تتأثر أي أنها تعمل علي زيادة سرعة التفاعلات الكيميائية في الخلية
2. تتأثر الإنزيمات في عملها بتركيز أيون الهيدروجين PH ودرجة الحرارة.
· كل إنزيم يختص بمادة متفاعلة واحدة يطلق عليها الهدف.
3. تخفض الإنزيمات من طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعل.
التركيب الكيميائي للإنزيمات:
تنقسم الإنزيمات من حيث التركيب إلي قسمين هما:
| الإنزيمات البسيطة | الإنزيمات المركبة |
| تتكون من البروتينات البسيطة | تتكون من شقين أحدهما بروتيني والآخر غير بروتيني ويتكون الجزء غير البروتيني إما من ذرة معدنية (حديد – ماغنسيوم – نحاس) أو جزئ عضوي يسمي (مرافق الإنزيم). الشق غير البروتيني في الإنزيم يعتبر جزءا من المركز الفعال لجزئ الإنزيم |
| تشمل عدد من الإنزيمات المحللة مثل إنزيم الأميليز | مثل إنزيم الكتاليز |
الموقع الفعال (النشط ) للإنزيم:
يوجد في كل إنزيم مركز فعال Active site واحد أو أكثر، وهو عبارة عن بناء فراغي محدد، وهو المسئول عن قيام الإنزيم بعمله. بعض الإنزيمات لها موقع فعال واحد وبعضها لها أكثر من موقع فعال.
آلية عمل الإنزيم:
يرتبط الإنزيم (E) مع المادة (الهدف) S مكوناً معقدا يسمي متراكب الإنزيم والمادة ES
ويتم هذا الارتباط علي الموقع النشط أو الفعال، ثم يتحلل المتراكب، وتتكون نواتج التفاعل ويتحرر الإنزيم.
العوامل التي تؤثر في عمل الإنزيمات:
1. درجة الحرارة:
· إن الطبيعة البروتينية للإنزيمات تجعلها حساسة للتغيرات الحرارية، حيث يتحدد نشاطها في مدي ضيق من درجات الحرارة بالمقارنة بالتفاعلات الكيميائية العادية
· لكل إنزيم درجة حرارة يكون عندها أكثر نشاطاً تسمي درجة الحرارة المثلي.
· يقل نشاط الإنزيم تدريجياً كلما ارتفعت درجة الحرارة عن درجة الحرارة المثلي حتي تصل لدرجة حرارة يقف عندها نشاط الإنزيم تماما بسبب التغير في التركيب الطبيعي له.
· يقل نشاط الإنزيم أيضا إذا انخفضت درجة الحرارة عن درجة الحرارة المثلي حتي تصل لدرجة حرارة دنيا يكون عندها أقل نشاط الإنزيم.
· يقف نشاط الإنزيم تماما عند درجة الصفر المئوية.
· في حالة رفع درجة الحرارة مرة أخري يعود الإنزيم نشاطه مرة أخري.
الأس أو الرقم الهيدروجيني: هو القياس الذي يحدد تركيز أيونات الهيدروجين H+ في المحلول
· يحدد ما إذا كان السائل حمضاً أم قاعدة أم متعادلاً.
· الأحماض: السوائل ذات الأس الهيدروجيني الأقل من 7.
· القواعد (القلويات): السوائل ذات الأس الهيدروجيني أكبر من 7.
· درجة 7 تعتبر متعادلة وهي تساوي ph للماء عند درجة حرارة 25 س
· يمكن معرفة درجة الأس الهيدروجيني لأي محلول باستخدام مؤشر الرقم الهيدروجيني.
ɱ الأس الهيدروجيني ونشاط الإنزيمات
· الإنزيمات عبارة عن مواد بروتينية، وهي تحتوي علي مجاميع كربوكسيلية COOH- حمضية ومجاميع أمينية NH2 قاعدية، لذا فإن الإنزيمات تتأثر بتغير الأس الهيدروجيني.
· لكل إنزيم رقم هيدروجيني يعمل عنده بأقصي فعالية، ويسمي الرقم الهيدروجيني الأمثل. Optimum pH إذا قل عنه أو زاد نشاط الإنزيم يقل إلي أن يتوقف.
· إنزيم الببسين يعمل في درجة pH حامضية.
· إنزيم التربسين يعمل في درجة pH قاعدية.
· معظم الإنزيمات تعمل في درجة pH 7,4 . (علل)
العلم و التكنولوجيا و المجتمع :-
الادوية الحيوية:
بروتينات تنتج طبيعيا داخل الجسم البشرى لها القدرة على علاج العديد من الامراض و الاضطرابات داخل الجسم و قد امكن انتاج هذه الجزيئات البيولوجية و استخدامها فى العديد من الامراض.
الادوية الحيوية النانونية:
هى ادوية تحمل علي مواد (جسيمات ) نانونية لتوصيلها مباشرة الى الخلايا المصابة ( المستهدفة) من الجسم.
علم الادوية الحيوية النانونية: مجال جديد نتج عن محاولة توصيل الادوية الحيوية لخلايا الجسم المصابة باستخدام الجسيمات النانونية.
