ساختار شیمیایی بدن موجودات زنده
هر ماده اي که مي شناسيم از واحد هايي به اتم درست شده است.از ترکيب اتم ها مولکول به وجودمي آيد. مانند مولکول آب که از عناصر هيدروژن واکسيژن تشکيل شده است . با فرمول شيميايي (H2O). ساده بودن فرمول شيمياي مواد يا عناصر تشکيل دهنده آن دليل بر کم اهميت بودن آن مولکول نيست.مثلا اگر در کرات ديگر کوچکترين نشانه اي از آب پيدا کنند ، نتيجه مي گيرند که در آنجا امکان حيات وجود دارد. بدن ما هم از اتم ومولکولهاي متفاوت تشکيل شده است. پس براي آشنايي با ساختار بدن بايد با مواد تشکيل دهنده آن آشنايي پيدا کنيم. مواد بدن موجودات زنده شامل دو گروه عمده است1- مواد معدني 2-مواد آلي مواد معدني (Inorganic materials) نمودار زير درصد بعضي از مواد معدني بدن را نشان مي دهد:
همانگونه که در نمودار مشاهده مي کنيد قسمت اعظم بدن را آب تشکيل داده است. بيشترفعاليتهاي بدن در حضور آب صورت مي گيرد. خلاصه اين که بدون آب نمي توان زندگي کرد. به همين دليل است که وقتي در کرات ديگر کوچکترين نشانه اي از آب پيدا مي کنند سريعا احتمال حيات در آن سياره را مي دهند.
بعد از آب،دي اکسيد کربن و اکسيژن از مواد معدني مهّم بدن هستند. دي اکسيد کربن يکي از مواد خام فتو سنتز مي باشد واهميت اکسيژن هم براي همه روشن است. بعضي از مواد معدني به شکل ترکيبات کلريدها، کربنات ها و فسفاتها هم در بدن موجودات زنده به شکل يون در آمده ودر سلول به انجام واکنشهاي شيميايي کمک مي کنند يکي از اين ترکيبات نمک خوراکي است (درفصل تغذيه با اين ماده معدني بيشتر آشنا مي شويد) نمک خوراکي در حضور آب،در بدن تبديل به يون سديم با بار مثبت ويون کلر با بار منفي مي شود .
مواد آلي (organic materials)
موادي که معمولا توسط موجود زنده ساخته مي شود(در آزمايشگاه هم امکان توليد مواد آلي وجود دارد) . يکي از تفاوتهاي اين مواد با مواد معدني اين است که در همه اين ترکيبات کربن وجود دارد و زنجيره اي از کربن اسکلت اصلي مولکولهاي اين مواد را مي سازد. بعضي از مولکولهاي مواد آلي اندازه بزرگي دارند با بعضي از آنها در اين بخش آشنا مي شويم .
مهمترين ترکيبات آلي بدن موجودات زنده شامل :
1- هيدراتهاي کربن 2- ليپيدها 3- پروتئين 4- اسيدهاي نوکلئيک هيدراتهاي کربن : گروهي از مواد آلي در طبيعت به وفور يافت مي شوند وبه عنوان مواد غذايي ذخيره و اسکلت سلولي گياهان عمل مي کند. درفصل بعد مي بينيم که قسمت عمده غذاي انسان را تشکيل داده و بيشتر انرژي ما از آنها تامين مي شود.
هيدراتهاي کربن چون جزء مواد آلي هستند پس بايد يکي از عناصر سازنده اش کربن باشد علاوه بر کربن عناصر اکسيژن و هيدروژن نيز در مولکولهاي هيدراتهاي کربن شرکت دارند.موادي مانند نشاسته، قند معمولي، شکر و پنبه هيدرات کربن هستند. هيدراتهاي کربن بسته به تعداد مولکول هاي سازندهاش به سه گروه اصلي تقسيم بندي مي شوند. 1- مونو ساکاريد ها 2- دي ساکاريدها 3- پلي ساکاريدها مونو ساکاريدها : مونو پيشوندي به معني يک وساکاريد هم به معني مولکول قند است . پس به سادگي مي توان نتيجه گرفت ، منو ساکاريد ها ساده ترين هيدراتهاي کربن هستند.گلوکز منوساکاريدي است که نقش مهمي در سلول دارد به اين دليل که منبع اوليه انرژي سلول است. دي ساکاريد ها : از ترکيب دو منوساکاريد و از دست دادن يک مولکول آب، دي ساکاريد تشکيل مي شود . مالتوز دي ساکاريدي است که از ترکيب دو گلوکز تشکيل شده و ساکارز دي ساکاريدي است که از ترکيب دو مونوساکاريد گلوکز و فروکتوز درست شده است.
پلي ساکاريد ها: ترکيب تعداد زيادي منوساکاريد پلي ساکاريد را مي سازد. نشاسته پلي ساکاريدي است که از ترکيب تعداد زيادي گلوکز تشکيل شده. در گياهان گلوکز ساخته شده به صورت نشاسته ذخيره مي شود چون محلول در آب نيست وبراي ذخيره بهتر است .در شکل زير عکس ميکروسکوپي از ذخيره نشاسته در سيب زميني را مي بينيد. سلولز پلي ساکاريدي است که مانند نشاسته از تعداد زيادي گلوکز تشکيل شده و شايد بيشترين مولکول آلي باشد که در طبيعت يافت مي شود.
چوب ماده اي است که بيشتر آن از سلولز ساخته شده ولي پنبه از سلولز خالص است، کاغذ هم مقدار زيادي سلولز دارد. سلولز در ديواره سلولي گياهان نقش استحکام دارد. گليکوژن شباهت زيادي به نشاسته دارد، به همين دليل به آن نشاسته حيواني نيز مي گويند. گلوکز در جانوران به شکل گليکوژن ذخيره مي شود.در کبد اين ذخيره نقش مهمي دارد، وقتي مقدار قند خون (گلوکز) از حد معيني کمتر شد گليکوژن ذخيره شده در کبد وارد خون شده ونياز بدن به انرژي رايج را تامين مي کند.
حال اين پرسش پيش مي آيد که با توجه به اينکه هر سه پلي ساکاريد فوق از منو ساکاريد گلوکز ساخته شده ، تفاوت آنها در چيست؟ اگر به شکل مولکولي اين پلي ساکاريد ها دقت کنيم متوجه مي شويم که تفاوت در به هم وصل شدن منو ساکاريد ها يا بهتر بگوئيم پيوند هاي بين آنها علت اين تفاوت ها است. در عکس پايين گليکوژن ذخيره شده در کبد را مي بينيد.
ساختار شيميايي بدن موجودات زنده
ليپيدها :
ليپيد ها انواع مختلفي دارند بعضي از آنها را مثل روغن نباتي به عنوان غذا مصرف مي کنيم .موم زنبور عسل هم يک نوع ليپيد است ،شايد برگ گياهاني که چرب هستند و آب در روي آنها به شکل قطراتي باقي مي ماند ديده باشيد.اين مواد همگي يک ويژگي مشترک دارند وآن اينکه در آب حل نمي شوند. جالب است بدانيد که لپيدها هم مانند هيدراتهاي کربن از سه عنصر کربن ( قبلا گفتيم در همه مواد آلي کربن وجود دارد) ، هيدروژن واکسيژن ساخته شده اند. پس اين همه تفاوت از کجا ناشي مي شود؟ نسبت اين عناصر در هيداتهاي کربن ولپيدها با يکديگر متفاوت است. به عنوان مثال اگر ما آب و خاک را با نسبتهاي متفاوت مخلوط کنيم ، ترکيب ما شکلهاي متفاوتي بدست مي آوريم ،روغني نباتي شامل معروفترين لپيد به تري گليسريد است. تري کليسريد شامل سه اسيد چرب و يک مولکول گليسرول است ، اسيد چرب قسمتي از مولکول است که بزرگي يا کوچک بودن مولکول و نوع آن را تعيين مي کند. گليسرول هم قسمت ثابت در مولکول مي باشد.هرچه اندازه اسيدهاي چرب بزرگتر باشند مولکول سنگينتر و نقطه ذوب آن بالا مي رود .البته در روغن هاي نباتي انواع ديگري از چربي ها هم وجود دارند که در مورد آنها در فصل تغذيه بيشتر صحبت مي کنيم.
پروتئين ها :
پروتئين (protein) از از کلمه يوناني (protos) به معني اوليه اقتباس شده است. مولکولهايي بسيار درشت هستند که کارهاي متنوع ومهمي در سلول و بدن جانداران انجام مي دهند. پروتئين ها هم از سه عنصر کربن، هيدروژن واکسيژن تشکيل شده اند اما بر خلاف گروهاي قبلي عنصر نيتروژن و در بعضي از آنها گوگرد هم وجود دارد. از ابتدا منظور از پروتئين مواد آلي بودند که نيتروژن هم داشتند و اين مي تواند مهمترين تفاوت اين گروه از مواد آلي با گروهاي قبلي باشد.( در شکل بالا شکل فضايي و کلي پروتئين نشان داده شده واسيد هاي آمينه تشکيل دهنده آن مشخص نشده اند) پروتئين ها از واحد هايي به اسيد آمينه مجموعا 20 نوع اسيدآمينه وجود دارد که با ترکيب شدن آنها با هم، پروتئين هاي مختلف را مي سازند. در تصاوير بالا شکل موکولي دو نوع از اسيد آمينه نشان داده شده است. زياد بودن تعداد واحدهاي سازنده و بزرگ بودن اکثر مولکول پروتئين باعث شده تا از نظر کار و شکل تنوع زيادي پيدا کنند البته موادي که به عنوان پروتئين مي شناسيم پروتئين خالص نيستند ولي براي درک موضوع مي توان پروتئينهاي که در شير و تخم مرغ به شکل محلول هستند يا در گوشت به شکل جامد يا رشته اي مثال زد. پروتين ها نقشها ي مهم و متعددي در بدن از نظر ساختماني ، انتقال ، حرکتي ، تاثير در واکنشهاي سلول ، ايمني و.... دارند . اما نقشهاي عمده آنها در بدن شامل :
1- انتقال: پروتئيني به هموگلوبين در گلبولهاي قرمز خون وجود دارد که کار انتقال گازهاي تنفسي به خصوص اکسيژن را دارد. 2- پروتئين هاي ماهيچه که با انقباض خود باعث حرکت بدن مي شوند، اين پروتئين ها به شکل رشته هستند. 3- آنزيم ها – که به خاطر نقش مهم آنها در زير جداگانه توضيح داده مي شود. آنزيم ها: حال که به صفحه مونيتور نگاه مي کنيد ، سرتان را به اطراف برمي گردانيد ،غذايي که مي خوريد و به شما انرژي مي دهد ، نفس مي کشيد و....... اگر لازم باشد در باره تمام کارهايي را که آانزيم ها ، انجام آنها را امکان پذير مي کنند توضيح دهيم فصل خيلي طولاني مي شد.
آيا تمام اين کارها را آنزيم ها به تنهايي آنجام مي دهند؟ اگر به سطر قبلي کمي دقت کنيد نوشته شده که ، آنزيمها انجام اين کارها را امکان پذير مي کنند .شما سنگ بزرگي را که در شيب کوه قرار گرفته در نظر بگيريد. اگر با يک چوب به عنوان اهرم امکان حرکت دادن سنگ وجود داشته باشد، سنگ با انرژي زيادي شروع به حرکت مي کند. يعني ما با يک اهرم و صرف مقدار کمي انرژي باعث آزاد شدن انرژي نهفته در سنگ شديم . سقوط بهمن هم همين حالت را دارد. کار ما با حرکت اهرم و صدايي نسبتا شديد در کوه مي تواند نقش آنزيم را داشته باشد تا انرژي عظيم آنها آزاد شود. آنزيم ها در سلول واکنشهاي شيميايي را ، راه مي اندازند و باعث سرعت بخشيدن به انجام آنها مي شوند، اما جالب اينکه در اين فعل و انفعال خود نه مصرف مي شوند و نه تغيير مي کنند . در سلولها هر لحظه واکنشهاي زيادي در حال انجام است ، مانند تبدبل نور به پيام هاي عصبي،در سلولهاي شبکيه چشم که باعث ديدن ما مي شود ، دو ماده وجود دارد که وقتي نور با آنها برخورد مي کند از هم جدا شده و همين جدا شدن پيام عصبي رابه وجود مي آورد ، از اين مواد در سلولهاي شبکيه زياد است ولي در نور شديد تعداد زيادي از آنها از هم جدا مي شوند و براي اينکه سلول بتواند نوري که به آن مي رسد تبديل به پيام عصبي کند با يد دوباره اين مواد را سريعا به هم متصل کند و اين عمل جز با کمک آنزيم آمکان پذير نيست. نحوه عمل آنزيم ها : آنزيم ها مانند ديگر پروتئين ها ساختماني سه بعدي دارند، قسمتي از آنزيم هم که پيش ماده به آن مي چسبد و جايگاه فعال دارد نيز ساختماني سه بعدي دارد. (هر ماده اي يا موادي که براي جدا شدن از هم، اتصال ، يا هر تغييري به جايگاه فعال آنزيم بچسبد پيش ماده دارد) اين ساختمان سه بعدي در هر آنزيم با آنزيم ديگر متفاوت است .براي مثال مي توان به قفل وکليد اشاره کرد ، هر کليدي قفل را نمي تواند باز کند مگر دندانه هاي آن دقيقا مکمل قفل باشد ، جايگاه فعال آنزيم (قسمت زرد رنگ شکل)که پيش ماده (substrate) به آن مي چسبد هم شکل خاصي دارد .
همانطور که در شکل بالا ديده مي شود ، پيش ماده به جايگاه فعال آنزيم متصل شده و بعد از تغييراتي به عنوان محصول (product) يا محصولات ( products)از آن جدا مي شود. محصول ماده اي است که هدف آنزيم توليد آن ماده است . برا ي مثال دي ساکاريد مالتوز که در جوانه جو وجود دارد ازدو منو ساکاريد گلوگز تشکيل شده ، بدن ما براي اينکه از گلوگز موجود در مالتوز استفاده کند با يد دي ساکاريد را تجزيه کند در اينجا مالتوز به عنوان پيش ماده و گلوکز ها ، محصول به حساب مي آيند . آنزيمي اين کار را انجام مي دهد بايد شکل جايگاه فعالش مکمل شکل مالتوز باشد تامالتوز بتوانند به جايگاه فعال متصل شود. برا ي تجزيه ساکارز که شکلش با مالتوز فرق دارد ، نياز به آنزيم ديگري است. پس هر واکنشي براي انجام شدن آنزيم مخصوص به خود را لازم دارد.
دما سرعت آنزيم را افزايش مي دهد ، چون شانس برخورد پيش ماده و جايگاه فعال را زياد مي کند اما دماي بيش از 45 درجه شکل فضايي آنزيم ها را تغيير مي دهد ، در نتيجه شکل جايگاه فعال نيز تغيير کرده و پيش ماده نمي تواند به آن متصل شود ، در اين حالت از سرعت واکنش آنزيم کاسته مي شود. اسيدهاي نوکلئيک: شامل مولکولهاي DNA و RNA مي باشد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: