Survey
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
* Your assessment is very important for improving the workof artificial intelligence, which forms the content of this project
Chapter 2 الباب الثاني The Chemical Basis of Life األسس الكيميائية للحياة PowerPoint Lectures for Biology: Concepts & Connections, Sixth Edition Campbell, Reece, Taylor, Simon, and Dickey Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Lecture by Richard L. Myers Translated by Nabih Baeshen Introduction: Who Tends This Garden? من يرعى هذه الحديقة ؟: مقدمة Chemicals are the stuff that make up our bodies and those of other organisms الكيماويات هي المواد التي تتكون منها أجسامنا وأجسام باقي الكائنات الحية – They make up the physical environment as well – كما وتتكون منها البيئة الفزيائية التي تحيط بالكائنات الحية The ordering of atoms into molecules represents the lowest level of biological organization يعد إنتظام الذرات في الجزيئات بمثابة أبسط مستويات التعضي الحيوي ) كائن حي أجهزة أعضاء أنسجة خاليا عضيات جزيئات ( ذرات – Therefore, to understand life, it is important to understand the basic concepts of chemistry فإنه من األهمية معرفة المفاهيم األساسية للكيمياء لفهم ظاهرة الحياة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – ELEMENTS, ATOMS, AND MOLECULES العناصر والذرات والجزيئات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.1 Living organisms are composed of about 25 chemical elements عنصر كيميائي25 تتألف الكائنات الحية من حوالي Chemicals are at the base level of biological hierarchy تكمن الكيماويات في المستوى القاعدي لمستويات الحياة متدرجة التعقيد They are arranged into higher and higher levels of structural organization ذلك أنها تنتظم في مستويات أعلى فأعلى تعقيدًا في التعضية البنائية – Arrangement eventually leads to formation of living organisms – يؤدي ذلك االنتظام المتدرج في التعقيد في آخر األمر إلى تكوين الكائنات الحية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.1 Living organisms are composed of about 25 chemical elements عنصر كيميائي25 تتألف الكائنات الحية من حوالي Living organisms are composed of matter, which is anything that occupies space and has mass (weight) وهي عبارة عن أي شيئ له كتلة، تتألف الكائنات الحية من المادة (وزن) ويشغل حيزًا ما – Matter is composed of chemical elements – تتكون المادة من عناصر كيميائية – Element—a substance that cannot be broken down to other substances – العنصر – هو المادة التي ال يمكن إنحاللها لمواد أخرى – There are 92 elements in nature—only a few exist in a pure state القليل منها في حالة نقية- ً عنصرًا92 – ويوجد في الطبيعة – Life requires 25 essential elements; some are called trace elements عنصرًا أساسيًا يسمى بعضها بالعناصر األثرية25 – تحتاج الحياة لـ Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. العناصر في جسم األنسان النسبة المئوية العنصر الرمز مـن وزن الجسم األوكسيجين O 65.0 الكربون C 18.5 الهيدروجين H 9.56 النيتروجين N 3.3 الكالسيوم Ca 1.5 الفوسفور P 1.0 البوتاسيوم K 0.4 الكبريت S 0.3 الصوديوم Na 0.2 الكلور Cl 0.3 المغنيسيوم Mg 0.1 96.3 العناصر األثرية ( أقل من :) %0,01البورون ) ،(Bالكروميوم )،(Cr الكوبالت ) ،(Coالنحاس ) ،(Cuالفلور ) ،(Fاليود ) ،(Iالحديد )،(Fe المنجنيز ) ،(Mnالموليبدينيوم ) ،(Moالسيلينيوم ) ،(Seالسيليكون )،(Si التن ) ،(Snالفاناديوم ) ،(Vالزنك ).(Zn Elements in the Human Body العناصر فى جسم األنسان Trace Elements Variable Elements Essential Elements العناصر األثرية العناصر المتفاوتة العناصر الضرورية Cu Zn Mn Se Si F I Na K Ca Mg Fe Cl S H O P C N found in trace amounts in some, but not all, organisms variably found in living organisms Invariably found in all living organisms عناصر تدخل في تكوين الكائن الحي بنسب ضئيلة جدا ً وقد يوجد أحدها أو بعضها في كائنات معينة دون غيرها عناصر تدخل في تركيب الكائن الحي ولكنها تختلف في وجودها من كائن إلى آخر توجد دائما ً وأبدا ً في أي كائن حي 2.2 CONNECTION: Trace elements are common additives to food and water يشيع إضافة العناصر األثرية إلى الطعام والماء: رابطة تطبيقية Some trace elements are required to prevent disease بعض العناصر األثرية مطلوب للوقاية من المرض – Without iron, your body cannot transport oxygen – اليستطيع جسدك نقل األوكسجين بدون الحديد – An iodine deficiency prevents production of thyroid hormones, resulting in goiter – يحول نقص اليود دون ظهور هرمونات الغدة الدرقية مما يؤدي لتضخمها Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Goiter in a Malaysian woman, a symptom of iodine deficiency الجوثر -تضخم الغدة الدرقية في سيدة ماليزية ، أحد أعراض نقص اليود 2.2 CONNECTION: Trace elements are common additives to food and water يشيع إضافة العناصر األثرية إلى الطعام والماء: رابطة تطبيقية Several chemicals are added to food for a variety of reasons يضاف للغذاء عدة كيماويات للعديد من األسباب – Help preserve it لحفظه – Make it more nutritious – Make it look better لجعله أكثر تغذية لتحسين مظهره Check out the “Nutrition Facts” label on foods and drinks you purchase تفقد ”الحقائق الغذائية“ الموجودة على مشترياتك من المأكوالت والمشروبات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.3 Elements can combine to form compounds يمكن للعناصرأن تتحد لتشكل مركبات Compound—a substance consisting of two or more different elements combined in a fixed ratio المركب – هو مادة تتألف من إثنين أو اكثر من العناصر المختلفة والتي ترتبط بنسب ثابتة There are many compounds that consist of only two elements هناك العديد من المركبات التي تتألف من عنصرين فقط Table salt (sodium chloride or NaCl) is an example ) مثال ذلك ملح الطعام ( كلوريد الصوديوم Sodium is a metal, and chloride is a poisonous gas الصوديوم معدن ( فلز ) والكلورغاز سام However, when chemically combined, an edible compound emerges إال أنه عند إتحادهما كيميائيا ً ينتج مركب صالح لألكل Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. The emergent properties of the edible compound sodium chloride الصفات الناتجة لمركب كلوريد الصوديوم الغذائي + Sodium صوديوم Chlorine كلور Sodium Chloride كلوريد الصوديوم 2.4 Atoms consist of protons, neutrons, and electrons تتكون الذرات من بروتونات ونيوترونات وإليكترونات An atom is the smallest unit of matter that still retains the properties of a element الذرة هي أصغر وحدة في المادة تحتفظ بخصائص العنصر – Atoms are made of over a hundred subatomic particles, but only three are important for biological compounds ولكن ثالث منها، – تتكون الذرات مما يزيد عن المئآت من الجسيمات تحت الذرية هام للمركبات الكيميائية – Proton—has a single positive electrical charge البروتون – وحيد الشحنة الكهربية الموجبة – – Electron—has a single negative electrical charge – اإلليكترون – وحيد الشحنة الكهربية السالبة – Neutron—is electrically neutral النيوترون – متعادل كهربيًا Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – Model of a carbon atom نموذج ذرة الكربون Electron cloud سحابة اليكترونية 6e– Nucleus نواة 6 6 6 Protons بروتونات Mass number = 12 12 = الوزن الذري Neutrons نيوترونات Electrons اليكترونات 2.4 Atoms consist of protons, neutrons, and electrons تتكون الذرات من بروتونات ونيوترونات وإليكترونات Although all atoms of an element have the same atomic number, some differ in mass number بالرغم من أن جميع العناصر لها نفس العدد الذري إال أن بعضها يختلف في الوزن الذري – The variations are isotopes, which have the same numbers of protons and electrons but different numbers of neutrons – تعرف المتغيرات بالنظائر والتي لديها نفس عدد اإللكترونات والبروتونات إال انها تختلف في عدد النيوترونات – One isotope of carbon has 8 neutrons instead of 6 (written 14C) )14C (يكتب6 نيوترونات بدال من8 عندما يحتوي النظير الكربوني على – – Unlike 12C, 14C is an unstable (radioactive) isotope that gives off energy يعتبر نظيرًا (مشعًا) غير مستقرًا ينتج طاقة12C على عكس14C Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – نظائر الكربون كربون – 14 كربون – 13 كربون – 12 بروتونات نيوترونات إليكترونات 2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm us يمكن للنظائر المشعة أن تساعدنا أو تؤذينا: رابطة تطبيقية Living cells cannot distinguish between isotopes of the same element ال تستطيع الخاليا الحية التفريق بين نظائر نفس العنصر – Therefore, when radioactive compounds are used in metabolic processes, they act as tracers – لذك عندما تستعمل المركبات ذات النشاط اإلشعاعي في عمليات األيض تعمل كمُتتبِّعات – Radioactivity can be detected by instruments – يمكن الكشف عن النشاط اإلشعاعي باالجهزة With instruments, the fate of radioactive tracers can be monitored in living organisms يمكن قياس مصير المتتبعات ذات النشاط اإلشعاعي في الكائنات الحية باألجهزة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm us يمكن للنظائر المشعة أن تساعدنا أو تؤذينا: رابطة تطبيقية Radioactive tracers are frequently used in medical diagnosis تستخدم المتتبعات ذات النشاط اإلشعاعي بكثرة في التشخيص الطبي Sophisticated imaging instruments are used to detect them تستخدم أجهزة التصوير المتطورة للكشف عنها – An imaging instrument that uses positron-emission tomography (PET) detects the location of injected radioactive materials – يكشف جهاز التصوير بآلية تصوير الطب النووي مكان المواد المشعة المحقونة – PET is useful for diagnosing heart disorders and cancer and in brain research – يستفاد من تصوير الطب النووي في تشخيص أمراض القلب والسرطان وأبحاث المخ Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm us يمكن للنظائر المشعة أن تساعدنا أو تؤذينا: رابطة تطبيقية In addition to benefits, there are also dangers associated with using radioactive substances باإلضافة للفوائد فإنه توجد أخطار مرتبطة باستعمال المواد المشعة – Uncontrolled exposure can cause damage to some molecules in a living cell, especially DNA – يؤدي التعرض غير المنظم لإلشعة إلى هالك بعض الجزيئات في الخلية الحية وخاصة الدنا – Chemical bonds are broken by the emitted energy, which causes abnormal bonds to form – تتكسر الروابط الكيميائية بواسطة الطاقة المنبعثة مما يؤدي لتكوين روابط شاذة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.8 Covalent bonds join atoms into molecules through electron sharing تعمل الروابط التساهمية على وصل الذرات ببعضها البعض مكونة الجزيئات وذلك بتقاسم اإلليكترونات فيما بينها A covalent bond results when atoms share outer-shell electrons تنشأ الرابطة التساهمية عندما تشترك الذرات في اليكترونات المدار الخارجي A molecule is formed when atoms are held together by covalent bonds يتكون الجزيئ حينما تتماسك الذرات ببعضها البعض بواسط روابط تساهمية Animation: Covalent Bonds Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. طرق مختلفة لتمثيل أربع جزيئات شائعة التوزيع اإلليكتروني نموذج فراغي الصيغة البنائية الصيغة الجزيئية رابطة أحدية هيدروجين رابطة ثنائية أوكسجين ميثان ماء Biological Molecules الجزيئات الحيوية Inorganic Organic غير عضوية Water الماء Bases Acids األحما القواع ض د عضوية Salts األمل اح 2.9 Unequal electron sharing creates polar molecules تنتج الجزيئات المستقطبة من تقاسم اليكتروني غير متساوي Water has atoms with different electronegativities يمتلك الماء ذرات مختلفة السلبية الكهربية – Oxygen attracts the shared electrons more strongly than hydrogen – يجذب األوكسجين اإلليكترونات المشتركة بقوة تفوق جذب الهيدروجين لها – So, the shared electrons spend more time near oxygen – لذا تقضي اإلليكترونات وقتًا أطول بالقرب من األوكسجين – The result is a polar covalent bond – النتيجة هي الرابطة التساهمية المستقطبة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. A water molecule جزيئ ماء (–) (–) O H (+) H (+) 2.10 Hydrogen bonds are weak bonds important in the chemistry of life الروابط الهيدروجينية هي روابط ضعيفة هامة لكيمياء الحياة Some chemical bonds are weaker than covalent bonds بعض الروابط الكيميائية أضعف من الروابط التساهمية Hydrogen, as part of a polar covalent bond, will share attractions with other electronegative atoms سوف يقتسم التجاذبات مع، كجزء من الرابطة التساهمية المستقطبة، الهيدروجين الذرات األخرى سالبة الكهربية – Examples are oxygen and nitrogen مثال ذلك األوكسجين والنتروجين Water molecules are electrically attracted to oppositely charged regions on neighboring molecules تنجذب جزيئات الماء كهربيًا للمناطق متعاكسة الشحنة على الجزيئات المجاورة لها – Because the positively charged region is always a hydrogen atom, the bond is called a hydrogen bond وألن المنطقة موجبة الشحن تكون دائمًا ذرة هيدروجين فإنه يطلق على هذه الرابطة اسم الرابطة الهيدروجينية Animation: Water Structure Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – Hydrogen bonds between water molecules الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء Hydrogen bond رابطة هيدروجينية WATER’S LIFE-SUPPORTING PROPERTIES خصائص الماء الداعمة للحياة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.11 Hydrogen bonds make liquid water cohesive ً تجعل الروابط الهيدروجينية الماء السائل متماسكا Hydrogen bonding causes molecules to stick together, a property called cohesion تدعى هذه، تتسبب الروابط الهيدروجينية في إلتصاق الجزيئات ببعضها الخاصية بالتماسك – Cohesion is much stronger for water than other liquids – التماسك أكثر قوة في الماء عنه في السوائل األخرى – This is useful in plants that depend upon cohesion to help transport water and nutrients up the plant – وهذا يفيد النباتات التي تعتمد على التماسك للمساعدة في نقل الماء والمغذيات إلى أعلى النبات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.11 Hydrogen bonds make liquid water cohesive ً تجعل الروابط الهيدروجينية الماء السائل متماسكا Cohesion is related to surface tension—a measure of how difficult it is to break the surface of a liquid يرجع التماسك إلى التوتر السطحي – المقياس لمدى صعوبة إختراق سطح السائل – Hydrogen bonds are responsible for surface tension – الروابط الهيدروجينية هي المسؤلة عن التوتر السطحي Animation: Water Transport Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Surface tension allows a water strider to walk on water يسمح التوتر السطحي لبقة الماء بالمشي على الماء Adhesion تالصق Water-conducting cells خاليا توصيل الماء Direction of water Movement إتجاه حركة الماء Cohesion تماسك 150 µm Water Transport in Plants نقل الماء في النباتات 2.13 Ice is less dense than liquid water الثلج أقل كثافة من الماء السائل Water can exist as a gas, liquid, and solid يمكن أن يوجد الماء كغاز أو سائل أو صلب – Water is less dense as a solid, a property due to hydrogen bonding وتلك صفة مردها الروابط، – الماء أقل كثافة في حالته الصلبة الهيدروجينية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.13 Ice is less dense than liquid water الثلج أقل كثافة من الماء السائل When water freezes, each molecule forms a stable hydrogen bond with four neighbors عندما يتجمد الماء يكون كل جزيئ رابطة هيدروجينية مستقرة مع أربع جزيئات أخرى مجاورة – A three-dimensional crystal results – ينشأعن ذلك بلورة ثالثية األبعاد – There is space between the water molecules – يوجد فراغ بين جزيئات الماء Ice is less dense than water, so it floats يطفو الثلج ألنه أقل كثافة من الماء Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Hydrogen bonds between water molecules in ice and water روابط الماء الهيدروجينية في الثلج والماء Hydrogen bond رابطة هيدروجينية Ice Hydrogen Bonds are stable روابط الثلج الهيدروجينية ثابتة Liquid water Hydrogen bonds constantly break and re-form روابط الماء الهيدروجينية تنكسر وترتبط باستمرار 2.14 Water is the solvent of life الماء هو مذيب الحياة Water is a versatile solvent that is fundamental to life processes الماء مذيب لمعظم المواد مما يجعله ضروري وأساسي للعمليات الحيوية – Its versatility results from its polarity – وتعود خاصية إذابته لمعظم المواد إلى قطبيته – Table salt is an example of a solute that will go into solution in water – ملح الطعام هو مثال للمذاب الذي يذوب في الماء – Sodium and chloride ions and water are attracted to each other because of their charges – ترتبط أيونات الصوديوم والكلور والماء ببعضها البعض بسبب شحناتها Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. A crystal of salt (NaCl) dissolving in water )بلورة ملح (كلوريد صوديوم مذابة في ماء Ion in solution األيونات في المحلول Salt crystal بلورة ملح 2.15 The chemistry of life is sensitive to acidic and basic conditions كيمياء الحياة حساسة للظروف الحامضية والقاعدية A few water molecules can break apart into ions تستطيع قليل من جزيئات الماء التحلل أليونات – Some are hydrogen ions (H+) بعضها أيونات هيدروجينية – Some are hydroxide ions (OH–) واآلخرى أيونات هيدروكسيدية – Both are extremely reactive كالهما شديد التفاعل – A balance between the two is critical for chemical processes to occur in a living organism – االتزان بين اإلثنين هام لحدوث العمليات الكيميائية في الكائنات الحية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.15 The chemistry of life is sensitive to acidic and basic conditions كيمياء الحياة حساسة للظروف الحامضية والقاعدية Chemicals other than water can contribute H+ to a solution تستطيع الكيماويات (غير الماء) أن تعطي أيون هيدروجين للمحلول – They are called acids تسمى هذه الكيماويات أحماضًا – مثال ذلك حامض الهيدروكلوريك – – An example is hydrochloric acid (HCl) – This is the acid in your stomach that aids in digestion هذا هو الحامض الموجود في المعدة والذي يساعد على الهضم – An acidic solution has a higher concentration of H+ than OH– ) في المحلول الحمضي أعلى من تركيز أيوناتH+( تركيز أيونات الهيدروجين )OH–( الهيدروكسيد Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 2.15 The chemistry of life is sensitive to acidic and basic conditions كيمياء الحياة حساسة للظروف الحامضية والقاعدية A pH scale (pH = potential of hydrogen) is used to describe whether a solution is acidic or basic (الجهد الهيدروجيني) لوصف ماpH يستخدم مقياس األس الهيدروجيني إذا كان المحلول حامضي أو قاعدي – pH ranges from 0 (most acidic) to 14 (most basic) ( أكثر14 – يتدرج األس الهيدروجيني في مقداره من الصفر ( أكثر حامضية ) إلى ) قاعدية – A solution that is neither acidic or basic is neutral (pH = 7) )7 = – المحلول المتعادل ليس بالقاعدي أو الحمضي (أسه الهيدروجيني Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. pH scale 0 مقياس األس الهيدروجينية 1 محلول حمضيAcidic solution Increasingly ACIDIC (Higher concentration of H+) زيادة الحامضية Battery acid حمض بطاريات 2 3 Lemon juice, gastric juice عصارة المعدة، عصير ليمون Grapefruit juice, soft drink, vinegar, beer ، مشروب غازي، عصير جرب فروت شراب شعير، خل 4 Tomato juice عصير طماطم 5 Rain water ماء أمطار 6 Human urine بول آدمي Saliva لعاب NEUTRAL [H+]=OH–] تعادل 7 Pure water ماء صافي 8 Seawater ماء بحر Increasingly BASIC (Lower concentration of H+) زيادة القاعدية محلول متعادلNeutral solution 9 10 Milk of magnesia حليب المغنيسيوم 11 12 13 محلول قاعديBasic solution Human blood, Tears الدموع، الدم آآلدمي 14 Household ammonia أمونيا أغراض منزلية Household bleach مبيض األغراض المنزلية Oven cleaner منظم الفرن The pH scale represents the relative concentration of H+ and OH– يمثل مقياس األس الهيدروجيني العالقة بين تركيز أيونات الهيدروجين و الهيدروكسيد 2.16 CONNECTION: Acid precipitation and ocean acidification threaten the environment الترسب الحمضي وتحمض المحيطات يهدد البيئة: رابطة تطبيقية When we burn fossil fuels (gasoline and heating oil), air-polluting compounds and CO2 are released into the atmosphere عندما نحرق الوقود األحفوري ( الجازولين وزيت التدفئة ) تتحرر ملوثات الجو وثاني أوكسيد الكربون إلى الغالف الجوي – Sulfur and nitrous oxides react with water in the air to form acids – تتفاعل اكاسيد النيتروز والكبريت مع الماء في الهواء لتكون أحماض – These fall to Earth as acid precipitation, which is rain, snow, or fog with a pH lower than 5.6 تهبط هذه األحماض إلى األرض كترسبات حمضية من خالل األمطار والثلوج والضباب بأس 5.6 هيدروجيني أقل من – – Additional CO2 in the atmosphere contributes to the “greenhouse” effect and alters ocean chemistry – إضافة المزيد من ثاني أوكسيد الكربون إلى الغالف الجوي يساهم في إنتاج تأثير ”البيت األخضر“ (يعرف أيضًا بتأثير الدفيئة أو الصوبة الزجاجية) كما يغير من كيمياء المحيطات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. You should now be able to ينبغي أن تكون قادرا ً اآلن على فعل ما يلي 1. Describe the importance of chemical elements to living organisms شرح اهمية العناصر الكيميائية للكائنات الحية.1 2. Explain the formation of compounds شرح طريقة تكوين المركبات.2 3. Describe the structure of an atom شرح تركيب الذرة.3 4. Distinguish between ionic, hydrogen, and covalent bonds التفريق بين الروابط األيونية والهيدروجينية والتساهمية.4 5. List and define the life-supporting properties of water تعديد وتعريف خصائص الماء المدعمة للحياة.5 6. Explain the pH scale and the formation of acid and base solutions شرع معيار األس الهيدروجيني وطريقة تكون المحاليل الحمضية والقاعدية.6 7. Define a chemical reaction and explain how it changes the composition of matter تعريف التفاعل الكيميائي وشرح كيفية تغييره لتركيب المادة.7 Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Chapter 3 البــاب الثالــث The Molecules of Cells الجزيئات الخلوية PowerPoint Lectures for Biology: Concepts & Connections, Sixth Edition Campbell, Reece, Taylor, Simon, and Dickey Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Lecture by Richard L. Myers Translated by Nabih Baeshen Introduction: Got Lactose? هل لديك الكتوز؟: مقدمة Most of the world’s population cannot digest milk-based foods اليستطيع معظم سكان العالم هضم الطعام المحتوي على حليب They are lactose intolerant, because they lack the enzyme lactase يعانون من عسر هضم الالكتوز الفتقارهم إنزيم الالكتيز This illustrates the importance of biological molecules, such as lactase, to functioning living organisms وهذا يوضح أهمية الجزيئات الحيوية مثل الالكتيز للكائنات الحية النشطة Model of a milk digesting enzyme (Lactase) )نموذج إلنزيم هضم الحليب (الالكتيز Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Lactose intolerance People who are Lactose Intolerance can digest food that contain lactose (such as ice cream) by taking pills that contain the enzyme lactase INTRODUCTION TO ORGANIC COMPOUNDS (Molecules) مدخل للمركبات(الجزيئات) العضوية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbon يعتمد تنوع الجزيئات الحيوية على خصائص الكربون Diverse molecules found in cells are composed of carbon bonded to other elements تتكون الجزيئات المختلفة الموجودة في الخلية من كربون مرتبط بعناصر أخرى – Carbon-based molecules are called organic compounds – تسمى الجزيئات التي أساسها ذرة الكربون بالمركبات العضوية – By sharing electrons, carbon can bond to four other atoms – يستطيع الكربون االرتباط بأربع ذرات أخرى عن طريق تقاسم اإلليكترونات معها – By doing so, it can branch in up to four directions – ويستطيع بذلك الكربون التفرع إلى أربعة إتجاهات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbon يعتمد تنوع الجزيئات الحيوية على خصائص الكربون Methane (CH4) is one of the simplest organic compounds ( أحد أبسط المركبات العضويةCH4) الميثان – Four covalent bonds link four hydrogen atoms to the carbon atom – ترتبط أربعة ذرات من الهيدروجين بأربعة روابط تساهمية بذرة الكربون – Each of the four lines in the formula for methane represents a pair of shared electrons – ويمثل كل من األربعة الخطوط الموجودة في صيغة الميثان زوج من اإللكترونات المشتركة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Three representations of methane (CH4) Structural formula الصيغة البنائية Ball-and-stick model نموذج الكرة والعود ثالث طرق لتمثيل جزيئ الميثان Space-filling model النموذج الفراغي Methane الميثان The four single bonds of carbon point to the corners of a tetrahedron. تتجه األربع الروابط األحادية لذرة الكربون إلى أركان الشكل الرباعي السطوح 3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbon يعتمد تنوع الجزيئات الحيوية على خصائص الكربون Methane and other compounds composed of only carbon and hydrogen are called hydrocarbons يسمى كل من الميثان والمركبات المؤلفة من كربون وهيدروجين فقط بالهايدروكربونات – Carbon atoms, with attached hydrogens, can bond together in chains of various lengths – تستطيع ذرات الكربون (وذرات الهيدروجين المتصلة بها) أن ترتبط ببعضها البعض مكونة سالسل مختلفة الطول Petroleum البترول Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbon يعتمد تنوع الجزيئات الحيوية على خصائص الكربون A chain of carbon atoms is called a carbon skeleton تسمسى سلسلة ذرات الكربون بالهيكل الكربوني – Carbon skeletons can be branched or unbranched – قد يتفرع الهيكل الكربوني أو ال يتفرع – Therefore, different compounds with the same molecular formula can be produced – لذلك يمكن إنتاج مركبات مختلفة بنفس الصيغة الجزيئية – These structures are called isomers – تعرف هذه التراكيب بالنظائر Animation: L-Dopa Animation: Carbon Skeletons Animation: Isomers Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Propane بروبان Ethane إيثان Length. Carbon skeletons vary in length. تتباين أطوال هياكل الكربون: الطول Isobutane أيزوبيتان Butane بيوتان Branching. Skeletons may be unbranched or branched. قد تكون الهياكل متفرعة أو غير متفرعة: التفرع 1-Butene بيوتان-1 2-Butene بيوتان-2 Double bonds.Skeletons may have double bonds, which can vary in location. قد تحتوي الهياكل على روابط ثنائية تتنوع في مواقعها: الروابط الثنائية Cyclohexane هكسان حلقي Benzene بنزين Rings. Skeletons may be arranged in rings. قد تنتظم الهياكل في حلقات: الحلقات Variations in carbon skeletons التنوع في الهياكل الكربونية 3.2 Characteristic chemical groups help determine the properties of organic compounds تعمل المجاميع الكيميائية المتميزة على تحديد صفات المركبات العضوية An organic compound has unique properties that depend upon : يملك المركب العضوي صفات فريدة تعتمد على – The size and shape of the molecule and – حجم وشكل الجزيئ و – The groups of atoms (functional groups) attached to it – مجاميع الذرات ( المجاميع الوظيفية ) المرتبطة بها A functional group affects a biological molecule’s function in a characteristic way تؤثر المجموعة الوظيفية في وظيفة الجزيئ الحيوي بطريقة مميزة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.2 Characteristic chemical groups help determine the properties of organic compounds تعمل المجاميع الكيميائية المتميزة على تحديد صفات المركبات العضوية Compounds containing functional groups are hydrophilic (water-loving) المركبات المحتوية على مجاميع وظيفية تكون محبة للماء – This means that they are soluble in water, which is a necessary prerequisite for their roles in water-based life – يعني هذا أنها تذوب في الماء وهذا متطلب ضروري للقيام بوظائفها الحيوية المعتمدة على الماء Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.2 Characteristic chemical groups help determine the properties of organic compounds تعمل المجاميع الكيميائية المتميزة على تحديد صفات المركبات العضوية The functional groups are وهذه هي المجاميع الوظيفية – Hydroxyl group—consists of a hydrogen bonded to an oxygen مجموعة الهيدروكسيل – تتكون من هيدروجين مرتبط بأوكسجين – – Carbonyl group—a carbon linked by a double bond to an oxygen atom مجموعة الكربونيل – كربون متصل بذرة أوكسجين برابطة ثنائية – – Carboxyl group—consists of a carbon bonded to a hydroxyl group and double-bonded to an oxygen مجموعة كربوكسيل – تتألف من كربون مرتبط بمجموعة الهيدروكسيل كما وترتبط برابطة ثنائية باألوكسجين – – Amino group—composed of a nitrogen bonded to two hydrogen atoms and a carbon skeleton مجموعة أمين – مكونة من نيتروجين مرتبط بذرتي هيدروجين وهيكل كربوني – – Phosphate group—consists of a phosphorus atom bonded to four oxygen atoms مجموعة فوسفات – تتكون من ذرة فوسفور مرتبطة بأربعة ذرات أوكسجين Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – المجاميع الوظيفية للمركبات العضوية أمثلة المجموعة الوظيفية مجموعة هيدروكسيل كحول مجموعة كربونيل كيتون الدهايد مجموعة كاربوكسيل حمض كربوكسيلي مؤين حمض كربوكسيلي مجموعة أمين أمين مؤين أمين مجموعة فوسفات ادينوسين فوسفات عضوي )(ATP مجموعة ميثيل مركب ميثيلي 3.3 Cells make a huge number of large molecules from a small set of small molecules تقوم الخاليا بصنع عدد مهيل من الجزيئات الكبيرة من مجموعة صغيرة من الجزيئات الصغيرة There are four classes of biological molecules هناك أربعة أصناف من الجزيئات الحيوية – Carbohydrates – Proteins الكربوهيدرات البروتينات – Lipids )اللبيدات (الدهون – Nucleic acids األحماض النووية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.3 Cells make a huge number of large molecules from a small set of small molecules تقوم الخاليا بصنع عدد مهيل من الجزيئات الكبيرة من مجموعة صغيرة من الجزيئات الصغيرة The four classes of biological molecules contain very large molecules تشمل األصناف األربعة من الجزيئات الحيوية جزيئات كبيرة جدًا – They are often called macromolecules because of their large size – تسمى عادة بالجزيئات الكبيرة لحجمها الكبير – They are also called polymers because they are made from identical building blocks strung together – تسمى أيضًا بالبوليميرات ألنها مكونة من وحدات بنائية متماثلة متماسكة بقوة – The building blocks are called monomers – تسمى وحدات البناء بالمونيميرات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.3 Cells make a huge number of large molecules from a small set of small molecules تقوم الخاليا بصنع عدد مهيل من الجزيئات الكبيرة من مجموعة صغيرة من الجزيئات الصغيرة Monomers are linked together to form polymers through dehydration reactions, which remove water ترتبط المونيميرات ببعضها لتكون بوليميرات بتفاعالت نزع الماء Polymers are broken apart by hydrolysis, the addition of water ) تنحل البوليميرات بالتميؤ أو الحلمأة (بإضافة الماء All biological reactions of this sort are mediated by enzymes, which speed up chemical reactions in cells كل هذه العمليات الحيوية من هذا النوع تتوسط فيها اإلنزيمات التي تسرع من التفاعالت الكيميائية في الخاليا Animation: Polymers Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Dehydration reactions build a polymer chain بناء سلسلة بوليمير بتفاعالت نزع الماء Short polymer بوليمير قصير Dehydration Reaction تفاعل نزع الماء Longer polymer بوليمير طويل Unlinked Monomer مونيمير غير مرتيط Hydrolysis breaks a polymer chain بالتميؤ أو بالحلمأة تنحل سلسلة البوليمير Hydrolysis التميؤ أو الحلمأة CARBOHYDRATES الكربوهيدرات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.4 Monosaccharides are the simplest carbohydrates السكريات األحادية هي أبسط الكربوهيدرات Carbohydrates range from small sugar molecules (monomers) to large polysaccharides تتنوع الكربوهيدرات في الحجم بدًا بجزيئات السكر الصغيرة (المونيميرات) وحتى السكاكر المتعددة الكبيرة – Sugar monomers are monosaccharides, such as glucose and fructose – السكريات األحادية عبارة عن مونيميرات سكر مثل الجلوكوز والفركتوز – These can be hooked together to form the polysaccharides – وباالمكان االرتباط فيما بينها لتكوين السكريات العديدة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.4 Monosaccharides are the simplest carbohydrates السكريات األحادية هي أبسط الكربوهيدرات The carbon skeletons of monosaccharides vary in length يتنوع الهيكل الكربوني للسكاكر األحادية في طوله – Glucose and fructose are six carbons long – يبلغ طول كل من الجلوكوز والفروكتوز ستة ذرات كربون – Others have three to seven carbon atoms – يحتوى البعض اآلخر (من السكاكر األحادية) على ثالثة إلى سبعة ذرات كربون Monosaccharides are the main fuels for cellular work تشكل السكاكر االحادية الوقود الرئيسي لعمل الخلية – Monosaccharides are also used as raw materials to manufacture other organic molecules – تستخدم السكاكر األحادية أيضًا كمواد خام لتصنيع مواد عضوية أخرى Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Structures of glucose and fructose تركيب الجلوكوز والفروكتوز Glucose الجلوكوز (an aldose )ألدوز Fructose الفروكتوز (a ketose )كيتوز Three representations of the ring form of glucose عرض ثالثة طرق لتمثيل الهيئة الحلقية للجلوكوز Structural Formula الصيغة التركيبية Abbreviated Structure تركيب مختصر Simplified Structure تركيب مبسط 3.5 Cells link two single sugars to form disaccharides تقوم الخاليا بربط السكاكر األحادية ببعضها لتكون سكاكر ثنائية Two monosaccharides (monomers) can bond to form a disaccharide in a dehydration reaction يمكن أن يرتبط سكران أحاديان (مونيمران) ببعضهما البعض ليكونا سكرًا ثنائيًا بتفاعل نزع الماء – An example is a glucose monomer bonding to a fructose monomer to form sucrose, a common disaccharide – مثال ذلك هو إرتباط مونيمر الجلوكوز بمونيمر الفركتوز لتكوين )السكروز (سكر ثنائي شائع Animation: Disaccharides Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Glucose جلوكوز Glucose جلوكوز Maltose مالتوز Disaccharide formation by a dehydration reaction تكوين السكر الثنائي بواسطة نزع الماء 3.6 CONNECTION: What is high-fructose corn syrup and is it to blame for obesity? وهل له عالقة بالبدانة ؟، ما هو شراب الذرة عالي الفركتوز: رابطة تطبيقية When you drink a soda, you are probably consuming a sweetener called high-fructose corn syrup (HFCS) عندما تشرب الصودا فمن المحتمل أنك تستهلك مادة محلية يعرف بشراب الذرة عالي الفركتوز Because fructose is sweeter than glucose, glucose atoms produced from starch are rearranged to make the glucose isomer, fructose وألن الفركتوز أكثر حالوة من الجلوكوز فإن ذرة الجلوكوز المنتجة من النشا يعاد ترتيب ذراتها لتكوين نظير الجلوكوز اال وهو الفروكتوز – This is used to sweeten sodas وهذا ما يستخدم في تحلية الصودا – – So, if you overconsume sweeteners as well as fat and do not exercise, you may experience weight gain وبالتالي فإن زيادة استهالكك للموادة المحلية وكذا الدهون دون ممارسة التمارين الرياضية يؤدي إلى زيادة الوزن Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – HFCS, a main ingredient of soft drinks and processed foods شراب الذرة عالي الفركتوز مكون رئيسي للمشروبات الغازية والطعام المحفوظ مكونات مشروب الكوال الغازي : ماء مكربن ،شراب الذرة عالي الفركتوز ، لون كراميل ،حمض الفوسفوريك ،مذاقات طبيعية ،كافائين . 3.7 Polysaccharides are long chains of sugar units السكريات المتعددة عبارة عن سالسل طويلة من وحدات السكر Starch is a storage polysaccharide composed of glucose monomers and found in plants النشا عبارة عن سكرمتعدد تخزيني ويتكون من مونيميرات جلوكوز ويوجد في النبات Glycogen is a storage polysaccharide composed of glucose, which is hydrolyzed by animals when glucose is needed ، الجاليكوجين أو النشا الحيوانيعبارة عن سكرمتعدد تخزيني ويتكون من الجلوكوز وتحلل الحيوانات الجاليكوجين عند الحاجة إلى الجلوكوز Cellulose is a polymer of glucose that forms plant cell walls السيليلوز عبارة عن بوليمير جلوكوزي يكون جدر الخاليا في النباتات Chitin is a polysaccharide used by insects and crustaceans to build an exoskeleton الكايتين عبارة عن سكر متعدد تستخدمه الحشرات والقشريات لبناء هياكلها الخارجية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Polysaccharides السكاكر العديدة Starch granules in potato tuber cells حبيبات النشاء في خاليا درنة البطاطس Glycogen granules in muscle tissue حبيبات الجليكوجبن في األنسجة العضلية Cellulose fibrils in a plant cell wall ألياف السيليلوز في جدر الخاليا النباتية Cellulose Molecules جزيئات سيليلوز STARCH النشاء Glucose Monomer منيمر جلوكوز GLYCOGEN جليكوجين CELLULOSE سيليلوز Hydrogen bonds روابط هيدروجينية LIPIDS Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. )اللبيدات (الدهون 3.8 Fats are lipids that are mostly energy-storage molecules الدهون نوع من اللبيدات التي غالبا ً ما تكون جزيئات لتخزين الطاقة Lipids are water insoluble (hydrophobic, or water fearing) compounds that are important in energy storage وهي هامة في، ) اللبيدات هي مركبات ال تذوب في الماء (كارهة للماء تخزين الطاقة – They contain twice as much energy as a polysaccharide – تحتوي على ضعف الطاقة الموجودة في السكاكر المتعددة Fats are lipids made from glycerol and fatty acids الدهون (السمن والزبدة والزيت) نوع من اللبيدات مكونة من جليسيرول وأحماض دهنية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.8 Fats are lipids that are mostly energy-storage molecules الدهون نوع من اللبيدات التي غالبا ً ما تكون جزيئات لتخزين الطاقة Fatty acids link to glycerol by a dehydration reaction ترتبط األحماض الدهنية بالجيليسرول بواسطة تفاعل نزع الماء – A fat contains one glycerol linked to three fatty acids – يحتوى الدهن على جليسيرول مرتبط بثالث أحماض دهنية – Fats are often called triglycerides because of their structure – عادة ما تسمى الدهون بالجيليسريدات الثالثية بسبب هذا التركيب Animation: Fats Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Glycerol جيليسرول Fatty acid حمض دهني A dehydration reaction linking a fatty acid to glycerol يرتبط الحامض الدهني بالجيليسرول عن طريق تفاعل نزع الماء A fat molecule made from glycerol and three fatty acids جزيئ دهن مكون من جيليسرول وثالث أحماض دهنية 3.8 Fats are lipids that are mostly energy-storage molecules الدهون نوع من اللبيدات التي غالبا ً ما تكون جزيئات لتخزين الطاقة Some fatty acids contain double bonds تحتوي بعض األحماض الدهنية على روابط ثنائية (بين ذرات الكربون) – This causes kinks or bends in the carbon chain because the maximum number of hydrogen atoms cannot bond to the carbons at the double bond – يؤدي ذلك إلنحنائات أو إنثناءات في سلسلة الكربون ألن العدد الكلي لذرات الهيدروجين ال يستطيع اإلرتباط بالكربون عند الروابط الثنائية – These compounds are called unsaturated fats because they have fewer than the maximum number of hydrogens – تسمى هذه المركبات بالدهون غير المشبعة ألنها تحتوى على عدد أقل من العدد الكلي للهيدروجين Fats with the maximum number of hydrogens are called saturated fats – – تسمى الدهون المحتوية على العدد الكلي للهيدروجين بالدهون المشبعة (ال يوجد بها روابط ثنائية بين ذرات الكربون) Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.9 Phospholipids and steroids are important lipids with a variety of functions اللبيدات الفسفورية واالستيرويدات من الدهون الهامة ولها وظائف متعددة Phospholipids are structurally similar to fats and are an important component of all cells تشابه اللبيدات الفسفورية الدهون في تركيبها وهي من المكونات األساسية للخلية – For example, they are a major part of cell membranes, in which they cluster into a bilayer of phospholipids – فعلى سبيل المثال هي مكون هام لألغشية الخلوية حيث تتجمع على هيئة طبقتين من الدهون الفسفورية – The hydrophilic heads are in contact with the water of the environment and the internal part of the cell – تكون الرؤس المحبة للماء مالمسة لماء البيئة ولسطح الخلية الداخلي – The hydrophobic tails band in the center of the bilayer – تتوجه الذيول الكارهة للماء إلى داخل الطبقتين Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Section of a phospholipid membrane قطاع في غشاء لبيدي فسفوري البيئة الخارجية المحيطة بالخلية داخل الطبقتين السطح الداخلي للخلية ماء Water Hydrophilic heads رؤس محبة للماء Hydrophobic C:\WINDOWS\hinhem.scr tails ذيول كارهة للماء ماء Water 3.9 Phospholipids and steroids are important lipids with a variety of functions اللبيدات الفسفورية واالستيرويدات من الدهون الهامة ولها وظائف متعددة Steroids are lipids composed of fused ring structures األسترويدات عبارة عن دهون مكونة من حلقات تركيبية متداخلة – Cholesterol is an example of a steroid that plays a significant role in the structure of the cell membrane – الكوليسترول هو مثال لالسترويدات التي تلعب دورًا هامًا في تركيب غشاء الخلية – In addition, cholesterol is the compound from which we synthesize sex hormones – باإلضافة لذلك فإن الكوليسترول هو المركب الذي نبني به هرموناتنا الجنسية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Cholesterol, a steroid الكوليسترول عبارة عن استيرويد Differences in the chemical groups of sex hormones االختالفات بين المجاميع الكيميائية للهرمونات الجنسية Estradiol اإلستيراديول Female lion اللبؤة Testosterone التيستيرون Male lion األسد 3.10 CONNECTION: Anabolic steroids pose health risks سترويدات األيض البنائي تؤدي لمخاطر صحية: رابطة تطبيقية Anabolic steroids are synthetic variants of testosterone that can cause a buildup of muscle and bone mass سترويدات األيض البنائي عبارة عن توليفة صناعية من التيستيسترونات (هرمونات الذكورة) والتي تؤدي لبناء الكتلة العضلية والعظمية – They can be sold as prescription drugs and used to treat certain diseases – يمكن أن تباع كوصفات عالجية ألمراض محددة – They may also be abused with serious consequences, such as liver damage that can lead to cancer – كما ويمكن أن يؤدي سوء إستهالكها إلى نتائج وخيمة مثل الفشل الكبدي الذي يمكن أن يؤدي للسرطان Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. PROTEINS Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. البروتينات 3.11 Proteins are essential to the structures and functions of life البروتينات هامة للتراكيب الحيوية ووظائفها A protein is a polymer built from various combinations of 20 amino acid monomers من20 البروتين عبارة عن بوليمر يبنى من توافيق بين مونيمرات األحماض األمينية – Proteins have unique structures that are directly related to their functions – تمتلك البروتينات تراكيب فريدة تتناسب مع وظائفها – Enzymes, proteins that serve as metabolic catalysts, regulate the chemical reactions within cells – اإلنزيمات عبارة عن بروتينات تقوم بالتحفيز األيضي فهي بذلك تنظيم التفاعالت الكيميائية التي تجري في الخلية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.11 Proteins are essential to the structures and functions of life البروتينات هامة للتراكيب الحيوية ووظائفها Structural proteins provide associations between body parts and contractile proteins are found within muscle في حين أن البروتينات، تقوم البروتينات البنائية بمهمة الربط بين إجزاء الجسم اإلنقباضية توجد في العضالت Defensive proteins include antibodies of the immune system, and signal proteins are best exemplified by the hormones وخير مثال لبروتينات، تشمل البروتينات الدفاعية األجسام المضادة للجهاز المناعي اإلشارة هو الهرمونات Receptor proteins serve as antenna for outside signals, and transport proteins carry oxygen وتقوم البروتينات، تعمل البروتينات المستقبلة كقرون استشعار لإلشارات الخارجية الناقلة بحمل األوكسجين Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.12 Proteins are made from amino acids linked by peptide bonds تتكون البروتينات من أحماض أمينية ترتبط بروابط بيبتيدية Amino acids, the building blocks of proteins, have an amino group and a carboxyl group ولها، األحماض األمينية هي الوحدات البنائية للبروتين مجموعة أمين ومجموعة كربوكسيل – Both of these are covalently bonded to a central carbon atom – يرتبط كالهما تساهميًا بذرة كربون مركزية – Also bonded to the central carbon is a hydrogen atom and some other chemical group symbolized by R – يرتبط أيضًا بالكربون المركزي ذرة هيدروجين ومجاميع كيميائية R أخرى يرمز لها بـ Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. General structure of an amino acid التركيب العام للحمض األميني Amino Group مجموعة أمين Carboxyl group مجموعة كربوكسيل 3.12 Proteins are made from amino acids linked by peptide bonds تتكون البروتينات من أحماض أمينية ترتبط بروابط بيبتيدية Amino acids are classified as hydrophobic or hydrophilic تقسم األحماض األمينية إلى كارهة ومحبة للماء – Some amino acids have a nonpolar R group and are hydrophobic غير قطبية وهي بذلكR – تمتلك بعض األحماض األمينية مجموعة كارهة للماء – Others have a polar R group and are hydrophilic, which means they easily dissolve in aqueous solutions ، قطبية وهي بذلك محبة للماءR – ينما يمتلك البعض اآلخر مجموعة أي أنها تذوب بسهولة في المحاليل المائية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Examples of amino acids with hydrophobic and hydrophilic R groups قطبية وغير قطبيةR أمثلة لألحماض األمينية ذات مجاميع Leucine (Leu) الليوسين Hydrophobic كارهة للماء Serine (Ser) السيرين Aspartic acid (Asp) حمض األسبارتيك Hydrophilic محبة للماء 3.12 Proteins are made from amino acids linked by peptide bonds تتكون البروتينات من أحماض أمينية ترتبط بروابط بيبتيدية Amino acid monomers are linked together to form polymeric proteins ترتبط مونيمرات األحماض األمينية ببعضها لتكون مبلمرات متعددة بروتينية – This is accomplished by an enzyme-mediated dehydration reaction – يحدث هذا عن طريق تفاعل نزع الماء بوساطة إنزيمية – This links the carboxyl group of one amino acid to the amino group of the next amino acid – وهذا من شأنه ربط مجموعة الكربوكسيل لحمض اميني بمجموعة األمين لحمض األميني يتلوه – The covalent linkage resulting is called a peptide bond تسمى الرابطة التساهمية الناتجة من ذلك بالرابطة الببتيدية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – Peptide bond formation تكوين الرابطة الببتيدية Carboxyl group مجموعة كربوكسيل Amino acid حمض اميني Amino group مجموعة أمين Amino acid حمض اميني Peptide bond رابطة بيبتيدية Dehydration reaction تفاعل نزع الماء Dipeptide ثنائي الببتيد 3.13 A protein’s specific shape determines its function تتحدد وظيفة البروتين بشكله A polypeptide chain contains hundreds or thousands of amino acids linked by peptide bonds تحتوي سلسلة عديد البيبتيد على مئآت أو آآلف األحماض األمينية المتصلة بروابط ببتيدية – The amino acid sequence causes the polypeptide to assume a particular shape – يتسبب تسلسل األحمض األمينية في أن يتخذ عديد البيبتيد شكل محدد – The shape of a protein determines its specific function – يحدد شكل البروتين وظيفته الخاصة به Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. أخدود Groove Space-filling model of lysozyme نموذج فراغي لإلنزيم المحلل البروتيني 3.14 A protein’s shape depends on four levels of structure يعتمد شكل البروتين على أربعة مستويات من التركيب A protein can have four levels of structure يمكن أن يكون للبروتين أربعة مستويات من التركيب – Primary structure التركيب االولي – Secondary structure التركيب الثانوي – Tertiary structure التركيب الثالثي – Quaternary structure Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. التركيب الرباعي 3.14 A protein’s shape depends on four levels of structure يعتمد شكل البروتين على أربعة مستويات من التركيب The primary structure of a protein is its unique amino acid sequence التركيب األولي للبروتين عبارة عن تسلسل فريد من األحماض األمينية – The correct amino acid sequence is determined by the cell’s genetic information – يتحدد التسلسل الصحيح لألحماض األمينية بالمعلومات الوراثية الخلوية – The slightest change in this sequence affects the protein’s ability to function – تتأثر قدرة البروتين على القيام بوظيفته بأبسط تغير في هذا التسلسل Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Primary structure التركيب االولي Amino acids أحماض أمينية 3.14 A protein’s shape depends on four levels of structure يعتمد شكل البروتين على أربعة مستويات من التركيب Protein secondary structure results from coiling or folding of the polypeptide ينتج التركيب الثانوي للبروتين بإلتفاف أو طي متعدد البيبتيد – Coiling results in a helical structure called an alpha helix – ينتج عن عملية اإللتفاف التركيب الحلزوني المسمى بحلزون ألفا – Folding may lead to a structure called a pleated sheet – قد يؤدي الطي الى تركيب يسمى بالصفيحة المطوية – Coiling and folding result from hydrogen bonding between certain areas of the polypeptide chain – ينتج اإللتفاف والطي من تكون الروابط الهيدروجينية بين مناطق محددة في سلسلة متعدد البيبتيد Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Amino acids أحماض أمينية Hydrogen bond روابط هيدروجينية Alpha helix Pleated sheet حلزون ألفا صفيحة مطوية Secondary structure التركيب الثانوي 3.14 A protein’s shape depends on four levels of structure يعتمد شكل البروتين على أربعة مستويات من التركيب The overall three-dimensional shape of a protein is called its tertiary structure يعرف الشكل الشامل الثالثي األبعاد للبروتين بالتركيب الثالثي – Tertiary structure generally results from interactions between the R groups of the various amino acids – ينشأ التركيب الثالثي بصفة عامة من التفاغالت الداخلية بين مجاميع لألحماض األمينية المختلفةR – Disulfide bridges are covalent bonds that further strengthen the protein’s shape – وهناك جسور ثنائي الكبريتيد اتي هي روابط تساهمية تزيد من قوة الشكل البروتيني تركيبه الثالثي Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Globular Polypeptide (single subunit of transthyretin) متعدد البيبتيدات الكروية )(وحدة فرعية مفردة للترانسثيريتين Tertiary structure التركيب الثالثي 3.14 A protein’s shape depends on four levels of structure يعتمد شكل البروتين على أربعة مستويات من التركيب Two or more polypeptide chains (subunits) associate providing quaternary structure تتحد سلسلتان أو أكثر ( وحدات فرعية ) من متعدد البيبتيد وهي في تركيبها الثانوي أو الثالثي مكونة التركيب الرباعي للبروتين – Collagen is an example of a protein with quaternary structure الكولالجين هو مثال البروتين في تركيبه الرباعي – – Its triple helix gives great strength to connective tissue, bone, tendons, and ligaments يعطي حلزونه الثالثي قوة هائلة لألنسجة الضامة والعظام واألوتار واألربطة Animation: Protein Structure Introduction Animation: Primary Protein Structure Animation: Secondary Protein Structure Animation: Tertiary Protein Structure Animation: Quaternary Protein Structure Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – )Polypeptide chain (alpha helix سلسلة متعدد البيبتيد (حلزون ألفا) الكولالجين بروتين ليفي حيث تلتف فيه ثالث وحدات فرعية من سلسلة متعدد البيبتيدات في تركيبها الثانوي والمتخذة كل منها هيئة حلزون ألفا حول بعضها البعض التفافًا حلزونيًا مكونة وحدة حلزونية ثالثية تجعل األلياف الطويلة في غاية القوة Collagen is a fibrous protein with helical subunits Interwind into a larger triple helix, this arrangement gives the long fibers great strength Triple helix حلزون ثالثي Collagen fiber ليفة الكولالجين Transthyretin, with four identical globular polypeptide subunits الترانسثيريتين بأربع وحدات فرعية كروية متماثلة من متعدد البيبتيدات Quaternary structure التركيب الرابعي Transthyretin: A plasma protein consisting of 127 amino acids that binds retinol and thyroxine : الترانسثيريتين حمض أميني ويقوم بربط الريتينول مع الثايروكسين127 هو من بروتينات البالزما ويتكون من Four Levels of Protein Structure أربع مستويات من تركيب البروتين Primary structure التركيب األولي Amino acids أحماض أمينية Hydrogen bond روابط هيدروجينية Secondary structure التركيب الثانوي Alpha helix حلزون ألفا Pleated sheet صفيحة مطوية Globular Polypeptide (single subunit Tertiary structure of transthyretin) التركيب الثالثي متعدد البيبتيدات الكروية (وحدة فرعية مفردة )للترانسثيريتين Quaternary structure التركيب الرباعي Transthyretin, with four identical globular polypeptide subunits الترانسثيريتين بأربع من الوحدات الفرعية الكروية المتماثلة من متعدد البيبتيدات 3.13 A protein’s specific shape determines its function تتحدد وظيفة البروتين بشكله If for some reason a protein’s shape is altered, it can no longer function لو تغير شكل البروتين ألي سبب فإن ذلك يؤدي إليقاف وظيفته – Denaturation will cause polypeptide chains to unravel and lose their shape and, thus, their function – يتسبب المسخ في حل سلسلة عديد البيبتيد وفقدان شكله وبالتالي وظيفته – Proteins can be denatured by changes in salt concentration and pH – قد يُمسخ البروتين بتغييرات في تركيز الملوحة أو الحموضة Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. NUCLEIC ACIDS األحماض النووية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotides األحماض النووية هي مبلمرات من النيوكليوتيدات الغنية بالمعلومات ) DNA (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid are composed of monomers called nucleotides يتكون كل من الدنا ( حمض الريبوز النووي المنزوع األوكسجين ) و الرنا ( حمض الريبوز النووي ) من مونيميرات تسمى بالنيوكليوتيدات – Nucleotides have three parts – تتكون النيوكليوتيدة من ثالث أجزاء – A five-carbon sugar called ribose in RNA and deoxyribose in DNA سكر خماسي الكربون يسمى بالريبوز في الرنا والريبوز منزوع األوكسجين في الدنا مجموعة فوسفات – A phosphate group قاعدة نيتروجينية – A nitrogenous base Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. nucleotide, consisting of a phosphate group, sugar, and a nitrogenous base وتتكون من مجموعة فوسفات وسكر وقاعدة نيتروجينية: النيوكليوتيدة Nitrogenous base (adenine) قاعدة نيتروجينية )(األدنين Phosphate Group مجموعة فوسفات Sugar سكر Dehydration Short polymer Monomer Hydrolysis Longer polymer 3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotides األحماض النووية هي مبلمرات من النيوكليوتيدات الغنية بالمعلومات DNA nitrogenous bases are adenine (A), thymine (T), cytosine (C), and guanine (G) )T( ) والثايمينA( قواعد الدنا النيتروجينية هي األدنين )G( ) والجوانينC( والسايتوسين – RNA also has A, C, and G, but instead of T, it has uracil (U) )U( ) ولكن لديه يوراسيلG( ) وC( ) وA( – الرنا أيضا يحتوى على )T( بدال من Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotides األحماض النووية هي مبلمرات من النيوكليوتيدات الغنية بالمعلومات A nucleic acid polymer, a polynucleotide, forms from the nucleotide monomers when the phosphate of one nucleotide bonds to the sugar of the next nucleotide يتكون مبلمر الحمض النووي الذي هو متعدد النيوكليوتيدات من مونيمرات نيوكليوتيدية حيث يرتبط مجموعة الفوسفات إلحدى النيكليوتيدات بسكر النيكليوتيدة التالية – The result is a repeating sugar-phosphate backbone with protruding nitrogenous bases – ينتج عن ذلك هيكل من مكرر رابطة الفوسفات بالسكر يبرز على جانبه القواعد النيتروجينية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. نيوكليوتيدة Nucleotide Part of a polynucleotide جزء من متعدد النيوكليوتيدات Sugar-phosphate backbone هيكل مكرر رابطة الفوسفات بالسكر 3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotides األحماض النووية هي مبلمرات من النيوكليوتيدات الغنية بالمعلومات Two polynucleotide strands wrap around each other to form a DNA double helix يلتف خيطان من متعدد النيوكليوتيدات حول بعضيهما ليكونا حلزون الدنا المزدوج – The two strands are associated because particular bases always hydrogen bond to one another – يرتبط الخيطان ببعضيهما لوجود روابط هيدروجينية تربط بين القواعد بطريقة معينة – A pairs with T, and C pairs with G, producing base pairs – يرتبط األدنين من أحد الخيطين بالثيامين من الخيط اآلخر وكذا السايتوسين بالجوانين لينتج عن ذلك تزاوجًا قاعديًا على هذا النحو RNA is usually a single polynucleotide strand عادة ما يكون الرنا خيطًا واحدًا من متعدد النيوكليوتيدات Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. Base pair زوج قاعدي DNA double helix حلزون الدنا المزدوج 3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotides األحماض النووية هي مبلمرات من النيوكليوتيدات الغنية بالمعلومات A particular nucleotide sequence that can instruct the formation of a polypeptide is called a gene تطلق كلمة الجين على أى تسلسل نيوكليوتيدي معين قادر على توجيه بناء متعدد البيبتيدات – Most DNA molecules consist of millions of base pairs and, consequently, many genes – تتكون معظم جزيئات الدنا من ماليين األزواج القاعدية وبالتالي العديد من الجينات – These genes, many of which are unique to the species, determine the structure of proteins and, thus, life’s structures and functions – تحدد هذه الجينات (العديد منها ينفرد به أحد األنواع دون اآلخر) تركيب البروتين وبالتالي التراكيب والوظائف الحيوية Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. 3.17 EVOLUTION CONNECTION: Lactose tolerance is a recent event in human evolution القدرة على هضم الالكتوز يمكن االفتراض بأنها طرأت حديثا ً في: عالقة تطورية تطور البشر Mutations are alterations in bases or the sequence of bases in DNA الطفرات عبارة عن تغيرات في قواعد الدنا أو تسلسلها Lactose tolerance is the result of mutations ربما كانت القدرة على هضم الالكتوز قد تسبب بها طفرات – In many people, the gene that dictates lactose utilization is turned off in adulthood يعطل الجين المسئول عن إصدار التوجيهات بتحليل الالكتوز في العديد من الناس عندما يصلوا لسن البلوغ – – Apparently, mutations occurred over time that prevented the gene from turning off ربما حدثت طفرات أدت إلى تشغيل الجين بدال من تعطيله، وعلى مر الزمن – – This is an excellent example of human evolution وقد يكون هذا إفتراضًا مقبوال للتطور البشري Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. – You should now be able to ينبغي أن تكون قادرا ً اآلن على فعل ما يلي 1. Discuss the importance of carbon to life’s molecular diversity ناقش أهمية الكربون في تنوع الجزيئات الحيوية.1 2. Describe the chemical groups that are important to life صف المجاميع الكيميائية الهامة للحياة.2 3. Explain how a cell can make a variety of large molecules from a small set of molecules اشرح كيفية تصنيع الخلية للعديد من الجزيئات الكبيرة من مجموعة صغيرة من.3 الجزيئات 4. Define monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides and explain their functions عرف السكاكر األحادية والثنائية والعديدة مع شرح وظائفها.4 5. Define lipids, phospholipids, and steroids and explain their functions عرف اللبيدات والدهون الفسفورية واالسترويدات مع شرح وظائفها.5 Copyright © 2009 Pearson Education, Inc. You should now be able to ينبغي أن تكون قادرا ً اآلن على فعل ما يلي 6. Describe the chemical structure of proteins and their importance to cells صف التركيب الكيميائي للبروتينات وأهميتها للخاليا.6 7. Describe the chemical structure of nucleic acids and how they relate to inheritance صف التركيب الكيميائي لألحماض النووية وعالقتها بالوراثة.7 Copyright © 2009 Pearson Education, Inc.