Sciences de la nature et de la vie🎓 objectif bac
العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
تشكل الرابطة الببتيدية
→→
🔊 La maîtresse lit pour toi
إشكالية: تعرّفت على الأحماض الأمينية، ورأيت أنّ لكلّ واحد منها وظيفة حمضية ووظيفة أمينية محمولتين على الكربون α. غير أنّ البروتين ليس حمضا أمينيا واحدا، بل سلسلة طويلة منها. فكيف يرتبط حمض أميني بالذي يليه، وما الذي ينتج عن هذا الارتباط ؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
- أن تحدّد الوظيفتين الكيميائيتين اللتين تتدخّلان في تشكّل الرابطة الببتيدية
- أن تصف كيفية تشكّل الرابطة الببتيدية والجزيء الذي يتحرّر عند تشكّلها
- أن تستنتج عدد الروابط الببتيدية وعدد جزيئات الماء انطلاقا من عدد الأحماض الأمينية
- أن تبني رباعي ببتيد انطلاقا من ثلاثي ببتيد باستعمال الصيغة العامّة للحمض الأميني
- أن تعلّل بقاء وظيفة أمينية حرّة واحدة ووظيفة كربوكسيلية حرّة واحدة مهما طالت السلسلة
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
- الصيغة العامّة للحمض الأميني: وظيفة أمينية NH₂ ووظيفة حمضية COOH على الكربون α
- أنّ الجذر R هو الجزء المتغيّر الذي يميّز حمضا أمينيا عن آخر
- أنّ البروتين جزيء كبير يتكوّن من تتابع أحماض أمينية
قبل أن تبدأ، ثبّت أطراف الجزيء: لكلّ حمض أميني طرفان قادران على التفاعل، وظيفة أمينية NH₂ ووظيفة حمضية COOH، وبينهما الكربون α الذي يحمل الجذر R. وكلّ ما سيقع في هذا الدرس يقع بين هذين الطرفين وحدهما، والجذر R يبقى جانبيا لا يشارك.
النشاط 1: كيف تنشأ الرابطة الببتيدية ؟
🎯التعليمة
- حدّد عدد الأحماض الأمينية في الوثيقة (1)، ثمّ عدد الروابط التي تصل بينها.
- حدّد الذرّتين اللتين تصل بينهما الرابطة الببتيدية، وأرجع كلّ واحدة منهما إلى الوظيفة التي جاءت منها.
- استنتج، بمقارنة السلسلة بالصيغة العامّة للحمض الأميني، ما الذي فُقد عند تشكّل كلّ رابطة.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
🔍التحليل
- نحدّد العددين: تحمل السلسلة ثلاثة كربونات α، لكلّ واحد جذره الخاصّ R₁ ثمّ R₂ ثمّ R₃، فهي إذن ثلاثة أحماض أمينية. ويصل بينها سهمان يشيران إلى رابطتين ملوّنتين، أي رابطتان لثلاثة أحماض أمينية: رابطة واحدة أقلّ من عدد الأحماض.
- نحدّد الذرّتين: كلّ رابطة ببتيدية تصل كربون مجموعة الكربونيل C=O لحمض أميني بآزوت N للحمض الأميني الذي يليه. فالكربون جاء من الوظيفة الحمضية COOH للأوّل، والآزوت جاء من الوظيفة الأمينية NH₂ للثاني. أمّا الجذران فيبقيان جانبيين ولا يشاركان في الربط.
- نستنتج ما فُقد: في الصيغة العامّة يحمل كربون الوظيفة الحمضية مجموعة OH ويحمل الآزوت ذرّتي H، وفي السلسلة لم يبق للكربون أيّ OH ولم يبق للآزوت إلّا ذرّة H واحدة. فالوظيفة الحمضية فقدت مجموعة OH والوظيفة الأمينية فقدت ذرّة H، وهما معا يعطيان جزيء ماء.
الاستنتاج: تتشكّل الرابطة الببتيدية بين الوظيفة الحمضية لحمض أميني والوظيفة الأمينية للحمض الأميني الذي يليه، فتنشأ رابطة بين الكربون والآزوت ويتحرّر جزيء ماء واحد عند كلّ ارتباط.
النشاط 2: ما الذي يغادر عند تشكّل الرابطة ؟
🎯التعليمة
- بيّن، انطلاقا من الوثيقة (2)، ما الذي يعطيه كلّ حمض أميني من طرفيه عند تشكّل الرابطة.
- حدّد عدد جزيئات الماء المتحرّرة عند تشكّل ثلاثي الببتيد، وقارنه بعدد الروابط.
- بيّن ما الذي يبقى حرّا في طرفي السلسلة بعد اتّحاد الأحماض الأمينية الثلاثة.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
🔍التحليل
- نبيّن ما يعطيه كلّ طرف: تُظهر الحلقتان البرتقاليتان المجموعتين اللتين تغادران عند كلّ التقاء. فالحمض الأميني الأيسر يعطي مجموعة OH من وظيفته الحمضية، والحمض الأميني الأيمن يعطي ذرّة H من وظيفته الأمينية؛ فتتّحدان في جزيء ماء ويبقى الكربون موصولا مباشرة بالآزوت.
- نحدّد العدد ونقارن: في ثلاثي الببتيد التقاءان اثنان، فتغادر مجموعتان من هذا النوع ويتحرّر جزيئان من الماء، وهو ما تعبّر عنه العبارة المكتوبة في أسفل الوثيقة. فعدد جزيئات الماء يساوي عدد الروابط تماما، لأنّ كلّ رابطة تحرّر جزيء ماء واحدا.
- نبيّن الطرفين: بقيت في طرف السلسلة مجموعة H₂N لم تدخل في أيّ رابطة، وفي طرفها الآخر مجموعة COOH لم تدخل في أيّ رابطة. فللسلسلة نهاية أمينية حرّة ونهاية حمضية حرّة، وهما اللتان تسمحان بإضافة حمض أميني جديد.
الاستنتاج: عند تشكّل كلّ رابطة ببتيدية تغادر مجموعة OH من الوظيفة الحمضية وذرّة H من الوظيفة الأمينية فيتحرّر جزيء ماء واحد. وثلاثة أحماض أمينية تعطي رابطتين وجزيئين من الماء، وتبقى للسلسلة نهاية أمينية حرّة ونهاية حمضية حرّة.
النشاط 3: من ثلاثي الببتيد إلى رباعي الببتيد
🎯التعليمة
- حدّد عدد الروابط الببتيدية في رباعي الببتيد المعروض، وقارنه بعدد الأحماض الأمينية.
- حدّد المقطع الذي يتكرّر على طول السلسلة، وبيّن من أين جاء كلّ جزء منه.
- هل يتغيّر عدد الوظائف الأمينية الحرّة وعدد الوظائف الكربوكسيلية الحرّة إذا طالت السلسلة ؟ علّل إجابتك.
إظهار الإجابةإخفاء الإجابة
🔍التحليل
- نحدّد العدد ونقارن: يحمل رباعي الببتيد أربعة جذور من R₁ إلى R₄، أي أربعة أحماض أمينية، وثلاثة مقاطع مظلّلة، أي ثلاث روابط ببتيدية. وهذا يوافق ما وجدناه في ثلاثي الببتيد: عدد الروابط أقلّ بواحد من عدد الأحماض، لأنّ كلّ رابطة تجمع طرفين اثنين.
- نحدّد المقطع المتكرّر: المقطع هو CO-NH. جاء جزؤه الأوّل من الوظيفة الحمضية للحمض الأميني السابق بعد أن فقدت مجموعة OH، وجاء جزؤه الثاني من الوظيفة الأمينية للحمض الأميني التالي بعد أن فقدت ذرّة H. فهو أثر الرابطة نفسها، ولذلك يتكرّر بعدد الروابط.
- نجيب ونعلّل: لا يتغيّر العدد. فكلّ رابطة جديدة تستهلك وظيفة حمضية واحدة ووظيفة أمينية واحدة معا. فمهما أضفنا من الأحماض الأمينية تبقى في طرف السلسلة وظيفة أمينية واحدة حرّة، وفي طرفها الآخر وظيفة كربوكسيلية واحدة حرّة. فالعدد لا يتعلّق بطول السلسلة.
الاستنتاج: بإضافة حمض أميني رابع تنشأ رابطة ببتيدية ثالثة ويتحرّر جزيء ماء ثالث، فيتكرّر المقطع CO-NH بعدد الروابط. ومهما طالت السلسلة تبقى في طرفيها وظيفة أمينية حرّة واحدة ووظيفة كربوكسيلية حرّة واحدة.
الرابطة الببتيدية
الرابطة الببتيدية رابطة كيميائية تنشأ بين الوظيفة الحمضية COOH لحمض أميني والوظيفة الأمينية NH₂ للحمض الأميني الذي يليه. فتغادر مجموعة OH من الأولى وذرّة H من الثانية، ويتحرّر جزيء ماء، ويبقى كربون الوظيفة الحمضية موصولا مباشرة بآزوت الوظيفة الأمينية في المقطع CO-NH.
والجذران R للحمضين لا يتدخّلان في هذا الارتباط: يبقيان جانبيين على كربوني α. ولهذا يستطيع أيّ حمض أميني أن يرتبط بأيّ حمض أميني آخر مهما كان جذره، وهو ما يسمح بتنوّع السلاسل الببتيدية تنوّعا لا حدّ له.
من الببتيد إلى متعدّد الببتيد
باتّحاد حمضين أمينيين ينشأ ثنائي ببتيد برابطة واحدة، وبثلاثة ينشأ ثلاثي ببتيد برابطتين، وبأربعة ينشأ رباعي ببتيد بثلاث روابط. فالقاعدة واحدة: عدد الروابط الببتيدية أقلّ بواحد من عدد الأحماض الأمينية، وعدد جزيئات الماء المتحرّرة يساوي عدد الروابط.
| عدد الأحماض الأمينية | عدد الروابط الببتيدية | عدد جزيئات الماء المتحرّرة | الوظائف الأمينية الحرّة | الوظائف الكربوكسيلية الحرّة |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 3 | 2 | 2 | 1 | 1 |
| 4 | 3 | 3 | 1 | 1 |
| 10 | 9 | 9 | 1 | 1 |
نهايتا السلسلة الببتيدية
كلّ رابطة ببتيدية تستهلك وظيفة حمضية واحدة ووظيفة أمينية واحدة. فمهما طالت السلسلة يبقى لها طرفان مختلفان: طرف يحمل وظيفة أمينية حرّة، وطرف يحمل وظيفة كربوكسيلية حرّة. وهذان الطرفان هما ما يسمح بإطالة السلسلة، لأنّ الحمض الأميني الجديد لا يرتبط إلّا بأحدهما.
لا تخلط بين ثلاثة أشياء: الحمض الأميني هو الوحدة، والرابطة الببتيدية هي ما يصل بين وحدتين، والمقطع CO-NH هو أثر هذه الرابطة على السلسلة. وأغلب الأخطاء يأتي من عدّ المقاطع على أنّها أحماض أمينية.
احذر عند العدّ: عدد الروابط الببتيدية ليس عدد الأحماض الأمينية. فسلسلة من عشرة أحماض أمينية تحمل تسع روابط، وقد تحرّرت عند تشكّلها تسعة جزيئات من الماء. أمّا الوظائف الحرّة في طرفي السلسلة فتبقى واحدة من كلّ نوع، ولا تتغيّر بطول السلسلة.
يُطلب منك في الباكالوريا كثيرا أن تمثّل تشكّل رابطة ببتيدية انطلاقا من الصيغة العامّة للحمض الأميني. اكتب دائما الحمضين متقابلين، ثمّ أحط المجموعتين اللتين ستغادران، ثمّ اكتب السلسلة وجزيء الماء إلى جانبها. والخطوة الوسطى أهمّ الخطوات، لأنّها وحدها تُظهر أنّك فهمت أنّ الماء يخرج من الوظيفتين معا.
الخلاصة: تنشأ الرابطة الببتيدية بين الوظيفة الحمضية لحمض أميني والوظيفة الأمينية للحمض الأميني الذي يليه، فتعطي المقطع CO-NH ويتحرّر جزيء ماء واحد عند كلّ ارتباط. وفي سلسلة من عدّة أحماض أمينية يكون عدد الروابط أقلّ بواحد من عدد الأحماض، ويساويه عدد جزيئات الماء. وتبقى للسلسلة مهما طالت، في طرفيها، وظيفة أمينية حرّة واحدة ووظيفة كربوكسيلية حرّة واحدة، بينما تبقى الجذور R جانبية لا تشارك في الربط، وقد يحمل بعضها وظيفة أمينية أو حمضية حرّة أخرى.
Page 1/7
© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net