الأحماض الأمينية والبروتينات: التركيب الكيميائي والتصنيف والخواص مع تمارين بكالوريا — الثالثة ثانوي (بكالوريا) علوم فيزيائية

الأهداف التعليمية

• التعرف على التركيب الكيميائي العام للأحماض الأمينية.
• تصنيف الأحماض الأمينية حسب مختلف المعايير.
• فهم الرابطة الببتيدية وتكوين البروتينات.
• حل تمارين بكالوريا مع الحلول.

I. الأحماض الأمينية

1. تعريف وتركيب عام

الأحماض الأمينية هي مركبات عضوية تحتوي على مجموعتين وظيفيتين: مجموعة أمينية (-NH₂) ومجموعة كربوكسيلية (-COOH) مرتبطتان مع نفس ذرة الكربون (كربون α). الصيغة العامة: R-CH(NH₂)-COOH حيث R هي السلسلة الجانبية.

2. تصنيف الأحماض الأمينية

أ. حسب طبيعة السلسلة الجانبية R:

• حمضية: تحتوي على مجموعة كربوكسيلية إضافية (مثل حمض الأسبارتيك).
• قاعدية: تحتوي على مجموعة أمينية إضافية (مثل الليسين).
• متعددة: غير حمضية ولا قاعدية (مثل الجليسين).

ب. حسب درجة القطبية:

• لا قطبية (كارهة للماء): مثل الألانين، الفالين.
• قطبية غير مشحونة: مثل السيرين، الثريونين.
• قطبية مشحونة: الحمضية والقاعدية.

3. الخواص الفيزيائية والكيميائية

• مواد صلبة بلورية بيضاء قابلة للذوبان في الماء.
• تظهر نشاطاً بصرياً (باستثناء الجليسين).
• تتصرف كمركبات مذبذبة (amphotères) حسب pH الوسط.
• عند نقطة التعادل الكهربائي (pI) تكون على شكل أيون ثنائي القطب (zwitterion).

II. الرابطة الببتيدية والبروتينات

1. الرابطة الببتيدية

تتكون الرابطة الببتيدية (-CO-NH-) من تفاعل تكاثف بين مجموعة كربوكسيلية لحمض أميني ومجموعة أمينية لآخر مع انطلاق جزيء ماء: حمض أميني₁ + حمض أميني₂ → ثنائي ببتيد + H₂O.

2. البروتينات

مستويات التركيب البروتيني:

• البنية الأولية: تتابع الأحماض الأمينية في السلسلة.
• البنية الثانوية: الطي المحلي (حلزون α، صفحة β).
• البنية الثالثية: الطي ثلاثي الأبعاد للسلسلة.
• البنية الرباعية: تجمع عدة سلاسل ببتيدية.

III. تمارين بكالوريا محلولة

التمرين 1: تحديد حمض أميني

حمض أميني كتلته المولية M = 117 g/mol، صيغته العامة C₃H₇NO₂. حدد صيغته المفصلة واسمه.

الحل: الصيغة العامة: R-CH(NH₂)-COOH = C₃H₇NO₂. وزن المجموعة الأساسية = 74 g/mol. وزن R = 117-74 = 43 g/mol. R = C₃H₇. إذن الحمض هو الألانين: CH₃-CH(NH₂)-COOH.

التمرين 2: تكوين ثنائي ببتيد (بكالوريا 2022)

حمضان أمينيان: الجليسين (Gly) H₂N-CH₂-COOH والسيرين (Ser) H₂N-CH(CH₂OH)-COOH.
1. اكتب معادلة تكوين ثنائي الببتيد Gly-Ser.
2. حدد عدد ثنائيات الببتيد الممكنة.

الحل:
1. H₂N-CH₂-COOH + H₂N-CH(CH₂OH)-COOH → H₂N-CH₂-CO-NH-CH(CH₂OH)-COOH + H₂O
2. عدد الثنائيات = 2² = 4 (Gly-Gly, Gly-Ser, Ser-Gly, Ser-Ser).

الخلاصة

الأحماض الأمينية هي لبنات بناء البروتينات، وتتميز بوجود مجموعتي الأمين والكربوكسيل. ترتبط بروابط ببتيدية لتشكل البروتينات ذات الوظائف الحيوية المتنوعة.

📍 دروس مشابهة

• الجهاز البولي: تركيب الكلى ووظيفتها — الأولى ثانوي علوم
• التكاثر عند الحيوانات — الثانية ثانوي علوم