مباني بيوشيمي مؤلف : دكتر عذرا رباني چادگاني گفتار اول :كليات آشنايي با تاريخچه بيوشيمي، عناصر و تركيبات اصلي سازنده و برخي پديده هاي شيميايي مهم درگير در واكنش هاي زيستي الف) سؤالات تشريحي 1 – دانش بيوشيمي چيست؟ دانش بيوشيمي درباره شيمي زيستي گفتگو مي كند وامروزه از اركان اصلي علوم زيستي مانند: زيست ياخته اي، زيست مولكولي و ... به شمار مي آيد. بيوشيمي دانشي است كه چند جانبه كه اصول پايه را از چهار دانش : زيست شناسي ، شيمي ، فيزيك و رياضي اخذ كرده است تباط آن با شاخه هاي علوم زيستي، علوم پزشكي، كشاورزي و ... را نمي توان منكر شد. داشتن شناخت كافي از مفاهيم شيمي آلي، كه اساس شيميايي دانش بيوشيمي را مي سازد، براي درك مطالب آن ضروري است . 2- پي ريزي دانش بيوشيمي با توجه به چه ياخته هايي و در چه زماني آغاز شد؟ نخستين مطالعات در زمينه بيوشيمي با معرفي شيمي آلي به عنوان دانش مستقل همراه بود. پس از ارايه نظريه ياخته اي ،سيلر (SEYLER) با مطالعاتي بر روي شيمي گويچه هاي سرخ خون توانست هموگلوبين را براي اولين بار جدا سازي و شناسايي كند. او در سال 1877 در مجله شيمي فيزيولوژي كلمه بيوشيمي را به عنوان دانش مستقل و جدا از دانش فيزيولوژي مطرح كرد. سده هجدهم و نوزدهم دوران توسعه دانش بيوشيمي بود. آنزيم ها به عنوان كاتاليست هاي زيستي، اسيدهاي آمينه به عنوان واحدهاي ساختاري پروتئين ها و سپس هورمون ها، ليپيدها، ويتامين ها، چرخه اوره و چرخه كربس Krbs و ... كشف شدند. 3 – عناصر اصلي تشكيل دهنده گوگرد s، و فسفرp نيز دو عنصر مهم زيستي هستند. پنج يون K+,Ca2+,Mg2+Cl-,Na+ و 16 عنصر كمياب نيز در فرايندهاي زيستي ضروري هستند. 4 – چند نمونه از عناصر كمياب را نام ببريد؟ آهن fe، مس cu، روي zn، منگنزmg، يد I، بور B، كبالت CO، فلوئور F، واناديم V و قلع Sn 5 – چرا كربن عنصر اصلي ماده زنده محسوب مي شود و چه ويژگي هايي آن را از ساير عناصر مجزا مي سازد؟ كربن بيش از نيمي از وزن خشك بدن موجودات زنده را تشكيل مي دهد و شيمي موجودات زنده حول اين عنصر دور مي زند. كربن مي تواند پيوند يك گانه و دو گانه ايجاد كند . 1) تركيب اتم هاي كربن با يكديگر و ايجاد اتصالات كربن – كربن بسيار با ثبات بوده و از نظر زيستي اهميت دارد. 2) از ديگر ويژگي هاي مهم تركيبات آلي آزادي كامل آنها در چرخش حول پيوند يگانه كربن – كربن است. مگر اين كه اتم هاي كربن در اتصال با ساير گروه هاي باردار بزرگ باشند. 3) مولكول هاي زيستي از تركيبات هيدروكربني هستند كه از اتصال اتم هاي كربن به يك ديگر و به هيدروژن بوجود آمده اند. در مولكول هاي زيستي برخي از هيدورژن ها به وسيله گروه هاي فعال خاصي جايگزين شده اند كه اين جايگزيني موجب ساختار يا عمل خاصي در مولكول مي شود. در واقع اين گروه هاي فعال هستند كه در واكنش هاي د رون ياخته اي نقش اساسي دارند. 4) مهم ترين، چهار وجهي بودن ساختار كربن مي باشد. بر حسب اتصالات كربن با اتم هاي مختلف، تركيبات آلي كربن ساختارهاي مختلف با اندازه هاي متفاوت دارند. 6 – برخي از گروههاي فعال در ساختار مولكول هاي زيستي را نام ببريد؟ گروه كربوكسيل –COOH گروه آلدئيد –CHO گروه هيدوركسيل – OH گروه آمين – NH2 گروه 7- ايزومرهاي فضايي را تعريف كنيد؟ دو تركيب شيميايي كه فرمول بسته يكسان و فرمول گسترده متفاوت داشته باشند ايزومر خوانده مي شوند. در ايزومر فضايي دو تركيب با فرمول يكسان ساختار مولكولي كاملاً مشابهي دارند. ولي از نظر آرايش فضايي متفاوت هستند. دو نوع ايزومر فضايي وجود دارد، ايزومرهاي لوزي و ايزومرهاي هندسي. 8 – ايزومرها D و L را تعريف كنيد. اتم كربني كه با چهار اتم يا چهار تركيب مختلف نامشابه پيوند داشته باشد، كربن نامتقارن ناميده مي شود. اتم كربن نامتقارن مي تواند دو شكل ايزومري به نام انانتيومر Enoontiomerداشته باشد كه آرايش فضايي متفاوت دارد. انانيتومرها تصوير آينه اي يكديگرهستند و تركيبات شيميايي مشابه دارند و بسياري از خواص فيزيكي آن ها، مانند نقطه ذوب و نقطه جوش يكسان است. يكي از راه هاي تشخيص آن ها استفاده از توانايي آن ها در چرخش نور پلاريزه است. اگر ايزومر نوري پلاريزه را با درجات مشخصي به راست بچرخاند، آن را با علامت D( به معني راست) و اگر نور پلاريزه را به چپ بچرخاند با علامت L (به معني چپ) مشخص مي كنند. به عنوان مثال در مولكول گليسرآلدئيد عامل OH به عنوان گروه فعال در نظر گرفته مي شود. اگر OH در سمت راست باشد ايزومر از نوع D و اگر در سمت چپ باشد از نوع L خواهد بود. 9- ايزومرهاي سيس و ترانس را تعريف كنيد. با آن كه پيوند يگانه ( C-C) به مولكول امكان چرخش مي دهد و ساختمان هاي فضايي متفاوتي را به وجود مي آورد، كربن با اتصال دو گانه (C=C) بازدارنده چرخش است. لذا اين مولكول ترتيب و آرايش ثابتي دارد. حال اگر دو اتم كربن با پيوند دو گانه به هم متصل شوند، ايزومرهايي را مي سازند كه ايزومرهاي «سيس» و «ترانس» ناميده مي شوند. مثلاً اسيد مالئيك و اسيد فوماريك دو ايزومر هندسي سيس و ترانس هستند. ايزومرهاي هندسي تركيبي مستقل با فعاليت مشخص دارند. 10 – انواع پيوندهاي شيميايي را نام ببريد؟ علاوه بر پيوندهاي كووالان كه اتصالات اصلي در مولكولهاي بيوشيميايي محسوب مي شوند، پيوندهاي ضعيف تري وجود دارند كه ساختمان مولكول هاي زيستي و فعاليت آنها را تحت تأثير قرار مي دهند. مهم ترين اين پيوندها عبارتند از 1 – پيوند وان دروالسي VANDER WAALW BOND 2 – پيوند IONIC BOND 3 – پيوند هيدروژني HYDROGEN BOND 4 – پيوند هيدروفوب HYDROPHOBIC BOND 11- ميسل چيست؟ آب مولكولي دو قطبي است و مي تواند به طرف بارهاي مثبت و منفي ساير تركيبات جهت گيري كند، مانند حل شدن نمك طعام در آب. با اين كه آب از بهترين حلال هاست ولي همه مواد در آن حل نمي شوند. موادي كه گروه هاي غيرقطبي يا هيدروفوب دارند در آب نامحلول هستند. وارد شدن اين تركيبات در آب اشكال خاصي را مي سازد كه ميسل MICELLE ناميده مي شوند. ميسل ها محلول حقيقي نيستند، بلكه محلول پراكنده به شمار مي روند. رفتار مولكول هاي چربي و صابون در آب مثال خوب از ايجاد يك ميسل است. 12 – اهميت يونيزاسيون آب را بنويسيد و مشخص كنيد كه چرا H+OH - =10-14 است؟ آب به عنوان يك حلال در واكنش هاي بيوشيميايي تركيب ساكني نيست، از نظر شيميايي نيز بسيار فعال است. آب الكتروليت ضعيفي است كه خيلي كم به يونهاي H+, OH - تفكيك مي شود. يونهاي H+, OH - تفكيك مي شوند. يون هاي H+ به وجود آمده به مولكول آب منتقل مي شوند. و H3O+ مي دهند.
دوستان عزیز میتونن از سایت گروه آموزشی و پژوهشی زیست آموزان از طریق لینک زیر دیدن و در دوره های رایگان آن نیز ثبت نام و شرکت نمایید. به زودی 3 دوره رایگان برای گروه دانش آموزان، دانشجویان و عموم کاربران را در سایت قرار میدیم که پیشنهاد میکنم برای ااینکه از آنها با خبر بشید حتما در سایت ثبت نام و هدایای ثبت نام را هم دریافت و استفاده نمایید. با تشکر علی اسکندری مدیر سایت زیست آموزان http://www.zistamoozan.ir/
