quaternary structure

Copyright © 2009 Pearson Education, Inc.

PowerPoint Lectures forBiology: Concepts & Connections, Sixth EditionCampbell, Reece, Taylor, Simon, and Dickey

Chapter 2Chapter 2الثاني الثاني الباب الباب

The Chemical Basis of Life

للحياة الكيميائية األسس

Lecture by Richard L. Myers

Chemicals are the stuff that make up our bodies and those of other organismsباقي الكائنات الحيةأجسام وأجسامنا هي المواد التي تتكون منها الكيماويات

– They make up the physical environment as well

التي تحيط بالكائنات الحيةالبيئة الفيزيائيةوتتكون منها كما – The ordering of atoms into molecules represents the lowest level of biological

organization

انتظام الذرات في الجزيئات بمثابة أبسط مستويات التعضي الحيوي يعد

– Therefore, to understand life, it is important to understand the basic concepts of chemistry

( لفهم ظاهرة الحياةمعرفة المفاهيم األساسية للكيمياءفإنه من األهمية )–

حي ) كائن أجهزة أعضاء أنسجة خاليا عضيات جزيئات ( ذرات

Introduction: Who Tends This Garden?؟ : الحديقة هذه يرعى من مقدمة


ELEMENTS,

ATOMS,

AND

MOLECULES

الجزيئاتو الذرDاتو العناصر


2.1 Living organisms are composed of about 25 chemical elementsحوالي من الحية الكائنات كيميائي 25تتألف عنصر

Chemicals are at the base level of biological hierarchy

لمستويات القاعدي المستوى في الكيماويات تكمن. التعقيد متدرجة الحياة

They are arranged into higher and higher levels of structural organization

في تعقيدا فأعلى أعلى مستويات في تنتظم أنها ذلك. البنائية التعضية

– Arrangement eventually leads to formation of living organisms

إلى – األمر آخر في التعقيد فDي المتدرج االنتظام ذلك يؤدي. الحية الكائنات تكوين


2.1 Living organisms are composed of about 25 chemical elementsحوالي من الحية الكائنات كيميائي 25تتألف عنصر

Living organisms are composed of matter, which is anything that occupies space and has mass (weight)

من الحية الكائنات له المادةتتألف شيء أي عن عبارة وهي ،( كتلة ويشغل ) وزن .حيزا ما

.المادة تتكون – كيميائية عناصر من– Element—a substance that cannot be broken down to

other substances– There are 92 elements in nature—only a few exist in a

pure state

نقية. عنصرا - القليل منها في حالة 92ويوجد في الطبيعة –التي – العنصر– المادة انحاللها ) ال هو .تحليلهايمكن أخرى ( لمواد

– Life requires 25 essential elements; some are called trace elements

– Dاألثرية. عنصرا أساسيا يسمى بعضها بالعناصر 25تحتاج الحياة ل


جسم في العناصراإلنسان

النسبة المئوية

مDن الرمز العنصر الجسم وزن

األوكسيجين

الكربونالهيدروجي

نالنيتروجي

نالكالسيومالفوسفورالبوتاسيو

مالكبريت

الصوديومالكلور

المغنيسيوم

OCHNCaPKS

NaClMg

65.0 18.5

9.563.31.51.00.40.30.20.30.1

96.3

من ) أقل األثرية ، (B)البورون% (: 0,01العناصرالكوبالت (Cr)الكروميوم ،(Co) النحاس ،(Cu) ،

اليود (F)الفلور ،(I) الحديد ،(Fe) المنجنيز ،(Mn) ،السيلينيوم (Mo)الموليبدينيوم ،(Se) السيليكون ،

(Si) التن ،(Sn) الفاناديوم ،(V) الزنك ،(Zn).

جدول

Elements in the Human Body

فى جسم العناصر اإلنسان

Essential Elements

الضرورية العناصرVariable Elements

العناصر المتفاوتة

Trace Elements

العناصر COHSاألثرية P N CuNa Mg ClFeK IMnZn FSiSeCa

Invariably found in all living organisms

دائما وأبداتوجد في أي كائن

حي

variably found in living organisms

عناصر تدخل في تركيب الكائن الحي ولكنها

تختلف في وجودها من كائن إلى آخر

found in trace amounts in some, but not all,

organisms

عناصر تدخل في تكوين الكائن الحي

وقد ضئيلة جدابنسب يوجد أحدها أو بعضها في كائنات معينة دون

غيرها

2.2 CONNECTION: Trace elements are common additives to food and water

تطبيقية إلى : رابطة األثرية العناصر إضافة يشيعوالماء الطعام

Some trace elements are required to prevent disease

. المرض من للوقاية مطلوب األثرية العناصر بعض– Without iron, your body cannot transport oxygen

الحديد .– بدون األوكسجين نقل جسدك يستطيع ال– An iodine deficiency prevents production of thyroid

hormones, resulting in goiter

الغدة – هرمونات ظهور دون اليود نقص يحوللتضخمها . يؤدي مما الدرقية


Goiter in a Malaysian

woman, a symptom of

iodine deficiency

– الجوثرالغدة تضخم

الدرقيةسيدة في، ماليزية

أعراض أحداليود نقص

2.2 CONNECTION: Trace elements are common additives to food and water

تطبيقية العناصر : رابطة إضافة يشيعوالماء الطعام إلى األثرية Several chemicals are added to food for a variety of reasons

: األسباب من للعديد كيماويات عدة للغذاء يضاف– Help preserve itلحفظه – Make it more nutritious تغذية أكثر لجعله– Make it look better مظهره لتحسين

Check out the “Nutrition Facts” label on foods and drinks you purchase

” الغذائية تفقد من “ الحقائق مشترياتك على الموجودةوالمشروبات . المأكوالت


2.3 Elements can combine to form compoundsمركبات لتشكل تتحد أن للعناصر مركبات يمكن لتشكل تتحد أن للعناصر يمكن

Compound—a substance consisting of two or more different elements combined in a fixed ratio

من – المركب تتألف مادة ثابتة اكثرأو اثنين هو بنسب ترتبط والتي المختلفة العناصر من There are many compounds that consist of only two elements فقط عنصرين من تتألف التي المركبات من العديد هناك

Table salt )sodium chloride or NaCl( is an example

الطعام ذلك مثال الصوديوم ) ملح (كلوريد

Sodium is a metal, and chloride is a poisonous gas

سام الكلور و ( فلزمعدن ) الصوديوم غاز However, when chemically combined, an edible compound emerges

عند أنه مركب إتحادهما إال ينتج لألكل صالحكيميائيا

Sodium Chlorideالصوديوم كلوريد

Chlorineكلور Sodiumصوديوم

+

The emergent properties of the edible compound sodium chlorideالغذائي الصوديوم كلوريد لمركب الناتجة الصفات

2.4 Atoms consist of protons, neutrons, and electronsونيوترونات بروتونات من الذرات تتكون

وإليكترونات An atom is the smallest unit of matter that still retains the properties of a element

عنصرالذرةDهي أصغر وحدة في المادة تحتفظ بخصائص ال : – Atoms are made of over a hundred subatomic particles, but only three are important for

biological compounds منها ثالث ، ولكن تحت الذرية من الجسيمات المئات مما يزيد عن الذراتتتكون –

هام للمركبات الكيميائية– Proton—has a single positive electrical charge

الموجبة )+( .وحيد الشحنة الكهربية – البروتون–– Electron—has a single negative electrical charge

السالبة )-( .وحيد الشحنة الكهربية – اإلليكترون–– Neutron—is electrically neutral

كهربيا .متعادل– النيوترون–

Electroncloud

اليكترونية سحابة

Protonsبروتونات

6e–

Nucleusنواة

Electronsاليكترونات

Mass number = 12الذري = 12Neutronsالوزن

نيوترونات

6

6

6

Model of a carbon atomالكربوDن ذرة نموذج

2.4 Atoms consist of protons, neutrons, and electronsونيوترونات بروتونات من الذرات تتكون

وإليكترونات Although all atoms of an element have the same atomic number, some differ in mass number

في يختلف بعضها أن إال الذري العدد نفس لها العناصر جميع Dأن من بالرغمالذري . الوزDن

– The variations are isotopes, which have the same numbers of protons and electrons but different numbers of neutrons

بالنظائر تعرف – اإللكترونات المتغيرات عدد نفس لديها والتيتختلف انها إال والبروتونات

النيوترونات . عدد Dفي– One isotope of carbon has 8 neutrons instead of 6 )written 14C(

على – الكربوني النظير يحتوي من 8عندما بدال يكتب ) 6نيوترونات14C) .

– Unlike 12C, 14C is an unstable )radioactive( isotope that gives off energy

–14C عكس ( .12Cعلى طاقة ) ينتج مستقرا غير مشDعا نظيرا يعتبرCopyright © 2009 Pearson Education, Inc.

نظائر الكربون

كربون – 13كربون – 14كربون – 12

بروتونات

نيوترونات

إليكترونات

2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm usأن : المشعة للنظائر يمكن تطبيقية أن : رابطة المشعة للنظائر يمكن تطبيقية رابطة

تؤذينا أو تؤذينا تساعدنا أو تساعدنا Living cells cannot distinguish between isotopes of the same element

. العنصر نفس نظائر بين التفريق الحية الخاليا تستطيع ال– Therefore, when radioactive compounds are used in metabolic processes, they

act as tracersتعمل – األيض عمليات في اإلشعاعي النشاط ذات المركبات تستعمل عندما لذلك

كمتتبعات .– Radioactivity can be detected by instruments

يمكن الكشف عن النشاط اإلشعاعي باألجهزة .– With instruments, the fate of radioactive tracers can be monitored in

living organisms يمكن قياس مصير المتتبعات ذات النشاط اإلشعاعي في الكائنات الحية

باألجهزة .


2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm usأن : المشعة للنظائر يمكن تطبيقية رابطة

تؤذينا أو تساعدنا Radioactive tracers are frequently used in medical diagnosis

. الطبي التشخيص في بكثرة اإلشعاعي النشاط ذات المتتبعات تستخدم Sophisticated imaging instruments are used to detect them

. عنها للكشف المتطورة التصوير أجهزة تستخدم– An imaging instrument that uses positron-emission tomography (PET) detects the

location of injected radioactive materials

المشعة – المواد مكان النووي الطب تصوير بآلية التصوير جهاز يكشفالمحقونة .

– PET is useful for diagnosing heart disorders and cancer and in brain research

القلب – أمراض تشخيص في النووي الطب تصوير من يستفادالمخ . وأبحاث والسرطان


2.5 CONNECTION: Radioactive isotopes can help or harm usأن : المشعة للنظائر يمكن تطبيقية رابطة

تؤذينا أو تساعدنا In addition to benefits, there are also dangers associated with using

radioactive substances. المشعة المواد باستعمال مرتبطة أخطار توجد فإنه للفوائد باإلضافة

– Uncontrolled exposure can cause damage to some molecules in a living cell, especially DNA

وخاصة – الحية الخلية في الجزيئات بعض هالك إلى لألشعة المنظم غير التعرض يؤديالدنا .

– Chemical bonds are broken by the emitted energy, which causes abnormal bonds to form

–. شاذة روابط لتكوين يؤدي مما المنبعثة الطاقة بواسطة الكيميائية الروابط تتكسر


2.7 Ionic bonds are attractions between ions of opposite chargeمتعاكسة األيونات تجاذب عن األيونية الروابط تنشأ

الشحنة An ion is an atom or molecule with an electrical charge resulting from gain or loss of

electrons

إليكترونات .األيون فقدان أو اكتساب من تنشأ كهربائية شحنة له جزيء أو ذرة هو– When an electron is lost, a positive charge results; when one is gained, a negative charge results

سالبة .– شحنة تنشأ اكتسابه وعند اإلليكترون فقد عند موجبة شحنة تنشأ Two ions with opposite charges attract each other

. اآلخر أحدهما متعاكستان شحنتان لهما اللذان األيونان يجذب– When the attraction holds the ions together, it is called an ionic bond

األيونية – الرابطة ذلك على يطلق فإنه البعض ببعضها متماسكة األيونات التجاذب يجعل وعندما


Animation: Ionic Bonds

Na+

Sodium ionصوديوم أيون

Cl–Chloride ion

كلور أيونSodium chloride (NaCl)

الصوديوم كلوريد

+ –

Formation of an ionic bond, producing sodium chlorideأيونية رابطة تكوين من الصوديوم كلوريد أيونية ينتج رابطة تكوين من الصوديوم كلوريد ينتج

Transfer ofelectron

اإلليكترون رحالن

NaSodium atom

صوديوم ذرة

ClChlorine atom

كلور ذرة

Na+

Cl–

A crystal of sodium chlorideالصوديوم كلوريد بلورة

2.8 Covalent bonds join atoms into molecules through electron sharing

الذرات وصل على التساهمية الروابط الذرات تعمل وصل على التساهمية الروابط تعملبتقاسم وذلك الجزيئات مكونة البعض بتقاسم ببعضها وذلك الجزيئات مكونة البعض ببعضها

بينها فيما بينها اإلليكترونات فيما اإلليكترونات A covalent bond results when atoms share outer-shell electrons الرابطة الخارجي التساهميةتنشأ المدار اليكترونات في الذرات تشترك عندما

A molecule is formed when atoms are held together by covalent bonds روابط بواسطة البعض ببعضها الذرات تتماسك حينما الجزيء تساهميةيتكون


Animation: Covalent Bonds

مختلفة طرقأربع لتمثيل

شائعة جزيئات

الصيغةالجزيئية

التوزيعاإلليكتروني

الصيغةالبنائية

نموذجفراغي

هيدروجين

أوكسجين

ميثان

ماء

أحدية رابطة

ثنائية رابطة

Biological Molecules الجزيئات الحيوية

Inorganicغير عضوية

Organicعضوية

Waterالماء Bases

القواعد

Acidsاألحما

ض

Saltsاألمالح

Carbohydrate

دراربوهي

الك

ت

Nucleic acidsالنوويةاألحماض

Lipids

الدهون

Proteinsاتالبروتين

2.9 Unequal electron sharing creates polar moleculesاليكتروني تقاسم من المستقطبة الجزيئات اليكتروني تنتج تقاسم من المستقطبة الجزيئات تنتج

متساوي متساوي غير غير Water has atoms with different electronegativities

الكهربية السالبية مختلفة ذرات الماء يمتلك– Oxygen attracts the shared electrons more strongly than hydrogen

لها – الهيدروجين جذب تفوق بقوة المشتركة اإلليكترونات األوكسجين يجذب– So, the shared electrons spend more time near oxygen

األوكسجين – من بالقرب أطول وقتا اإلليكترونات تقضي لذا– The result is a polar covalent bond

المستقطبة – التساهمية الرابطة هي النتيجة


(–) (–)

O

HH

(+) (+)

A water moleculeماء جزيء

2.10 Hydrogen bonds are weak bonds important in the chemistry of life

هامة ضعيفة روابط هي الهيدروجينية هامة الروابط ضعيفة روابط هي الهيدروجينية الروابطالحياة الحياة لكيمياء لكيمياء 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 يقتسم Dالهيدروجين ، كجزء من الرابطة التساهمية المستقطبة ، سوف

التجاذبات مع الذرات األخرى سالبة الكهربية .– Examples are oxygen and nitrogenاألوكسجين والنتروجين Dمثال ذلك

Water molecules are electrically attracted to oppositely charged regions on neighboring molecules

تنجذب جزيئات الماء كهربيا للمناطق متعاكسة الشحنة على الجزيئاتالمجاورة لها .

– Because the positively charged region is always a hydrogen atom, the bond is called a hydrogen bond

وألن المنطقة موجبة الشحن تكون دائما ذرة هيدروجDين فإنه يطلق على –هذه الرابطة اسم الرابطة الهيدروجينية .


Animation: Water Structure

Hydrogen bondهيدروجينية رابطة

Hydrogen bonds between water molecules

الماء جزيئات بين الهيدروجينية الروابط

WATER’S LIFE-SUPPORTING PROPERTIES

للحياة الداعمة الماء خصائص


2.11 Hydrogen bonds make liquid water cohesiveالسائل الماء الهيدروجينية الروابط السائل تجعل الماء الهيدروجينية الروابط تجعل

متماسكامتماسكا Hydrogen bonding causes molecules to stick together, a property called cohesion

. بالتماسك الخاصية هذه تدعى ، ببعضها الجزيئات التصاق في الهيدروجينية الروابط تتسبب– Cohesion is much stronger for water than other liquids

األخرى .– السوائل في عنه الماء في قوة أكثر التماسك– This is useful in plants that depend upon cohesion to help transport water and nutrients up the

plant

إلى – والمغذيات الماء نقل في للمساعدة التماسك على تعتمد التي النباتات يفيد وهذاالنبات . أعلى


2.11 Hydrogen bonds make liquid water cohesiveالسائل الماء الهيدروجينية الروابط السائل تجعل الماء الهيدروجينية الروابط تجعل

متماسكامتماسكا Cohesion is related to surface tension—a measure of how difficult

it is to break the surface of a liquid

إلى التماسك السطحي يرجع صعوبة – التوتر لمدى المقياسالسائل سطح . اختراق

– Hydrogen bonds are responsible for surface tension

السطحي .– التوتر عن المسئولة هي الهيدروجينية الروابط


Animation: Water Transport

Surface tension allows a water strider to walk on waterالماء على بالمشي الماء لبقة السطحي التوتر الماء يسمح على بالمشي الماء لبقة السطحي التوتر يسمح

Water-conductingcells

الماء توصيل خاليا

Adhesionتالصق

Cohesionتماسك 150 µm

Directionof water

Movementالماء حركة اتجاه

Water Transport in Plantsالنباتات في الماء نقل

2.13 Ice is less dense than liquid waterالسائل الماء من كثافة أقل السائل الثلج الماء من كثافة أقل الثلج

Water can exist as a gas, liquid, and solid

. صلب أو سائل أو كغاز الماء يوجد أن يمكن– Water is less dense as a solid, a property due to hydrogen bonding

الهيدروجينية .– الروابط مردها صفة وتلك ، الصلبة حالته في كثافة أقل الماء


2.13 Ice is less dense than liquid waterالسائل الماء من كثافة أقل السائل الثلج الماء من كثافة أقل الثلج

When water freezes, each molecule forms a stable hydrogen bond with four neighbors

أربع مع مستقرة هيدروجينية رابطة جزيء كل يكون الماء يتجمد عندمامجاورة . أخرى جزيئات

– A three-dimensional crystal results

األبعاد .– ثالثية بلورة ذلك عن ينشأ– There is space between the water molecules

الماء .– جزيئات بين فراغ يوجد Ice is less dense than water, so it floats

. الماء من كثافة أقل ألنه الثلج يطفو


Liquid waterHydrogen bonds

constantly break and re-formباستمرار وترتبط تنكسر الهيدروجينية الماء روابط

Ice Hydrogen Bonds are stable

ثابتة الهيدروجينية الثلج روابط

Hydrogen bondهيدروجينية رابطة

والماء الثلج في الهيدروجينية الماء والماء روابط الثلج في الهيدروجينية الماء Hydrogen bonds between water molecules in ice and water روابط

2.14 Water is the solvent of lifeالحياة مذيب هو الحياة الماء مذيب هو الماء

Water is a versatile solvent that is fundamental to life processes

. الحيوية للعمليات وأساسي ضروري يجعله مما المواد لمعظم مذيب الماء– Its versatility results from its polarity

قطبيته .– إلى المواد لمعظم إذابته خاصية وتعود– Table salt is an example of a solute that will go into solution in water

الماء – في يذوب الذي للمذاب مثال هو الطعام . ملح

– Sodium and chloride ions and water are attracted to each other because of their charges

– بسبب البعض ببعضها والماء والكلور الصوديوم أيونات ترتبط شحناتها


Ion in solutionالمحلول في األيونات

Salt crystalملح بلورة

A crystal of salt (NaCl) dissolving in water

ملح ( صوديوم بلورة )كلوريدماء في مذابة

2.15 The chemistry of life is sensitive to acidic and basic conditions

الحامضية للظروف حساسة الحياة الحامضية كيمياء للظروف حساسة الحياة كيمياءوالقاعديةوالقاعدية A few water molecules can break apart into ions

. أليونات التحلل الماء جزيئات من قليل تستطيع– Some are hydrogen ions )H+( هيدروجينية أيونات Dبعضها – Some are hydroxide ions )OH–( هيدروكسDيديDة أيونات واألخرى

– Both are extremely reactive اعلDالتف شDديد كالهما

– A balance between the two is critical for chemical processes to occur in a living organism

الحية – الDكائنات في الكيميائية العمليات لحدوث هاDم االثنين بين االتزان



الحامضية للظروف حساسة الحياة الحامضية كيمياء للظروف حساسة الحياة كيمياءوالقاعديةوالقاعدية

Chemicals other than water can contribute H+ to a solution

. ) للمحلول ) هيدروجين أيون Dتعطي أن الماء غير الكيماويات تسDتطيع– They are called acids

–. أحماضا الكيماويات هذه تسمى– An example is hydrochloric acid )HCl(

الهDيدروكلوريك .– حامض ذلك مثال– This is the acid in your stomach that aids in digestion

الهDضم .– على يساعد والذي المعدة في الموDجود الحامض هو هذا An acidic solution has a higher concentration of H+ than OH–

( الهيدروجين أيوDنات تركيز ( +HترDكيز من أعلى الحمضDي المحلوDل فDيالهيدروكسDيد ) (–OHأيوDنات



الحامضية للظروف حساسة الحياة الحامضية كيمياء للظروف حساسة الحياة كيمياءوالقاعديةوالقاعدية

A pH scale )pH = potential of hydrogen( is used to describe whether a solution is acidic or basic

الهيدروجيني األس مقياس ( pHيستخدم إذا ) ما لوصف الهيدروجيني الجهد. قاعدي أو حامضي المحلول كان

– pH ranges from 0 )most acidic( to 14 )most basic(

إلى ) ( – حامضية أكثر الصفر من مقداره في الهيدروجيني األس يتدرجقاعدية) (.14 أكثر

– A solution that is neither acidic or basic is neutral )pH = 7(

الهيدروجيني ) = – أسه الحمضي أو بالقاعدي ليس المتعادل ( .7المحلول


حمضي Acidic solutionمحلول

pH scaleالهيدروجينية األس مقياس

Battery acidبطاريات حمض

0

1

2

3

4

5

Lemon juice, gastric juiceالمعدة عصارة ، ليمون عصير

Grapefruit juice, soft drink,vinegar, beer

غازي مشروب ، فروت جرب ، عصيرشعير شراب ، خل

Tomato juiceطماطم عصير

Rain water أمطار ماء

Human urine آدمي بول

Salivaلعاب Pure water صافي ماء

6

7Human blood,

Tearsالدموع ، آآلدمي الدم

Seawater بحر ماء

8

9

10

11

12

13

Milk of magnesia المغنيسيوم حليب

Household ammoniaمنزلية أغراض أمونيا

Household bleachالمنزلية األغراض مبيض

Oven cleanerالفرن منظم

متعادل Neutral solutionمحلول

قاعدي Basic solutionمحلول

NEUTRAL[H+]=OH–]

تعادلIn

crea

sing

ly A

CID

IC(H

ighe

r con

cent

ratio

n of

H+ )

ية

ضام

لحةا

ادزي

14

Incr

easi

ngly

BA

SIC

(Low

er c

once

ntra

tion

of H

+ )

يةعد

قاال

دةزيا

The pH scale represents the relative concentration

of H+ and OH–الهيدروجيني األس مقياس يمثل

أيونات تركيز بين العالقةالهيدروكسيد و الهيدروجين

2.16 CONNECTION: Acid precipitation and ocean acidification threaten the environment

المحيطات : وتحمض الحمضي الترسب تطبيقية المحيطات : رابطة وتحمض الحمضي الترسب تطبيقية رابطةالبيئة البيئة يهدد يهدد

When we burn fossil fuels )gasoline and heating oil(, air-polluting compounds and CO2 are released into the atmosphere

) ( ثاتDملو تتحرر التدفDئة وزيت الجازولين األحفDوري الوقDود نحرDق عندماالجوDي . الغالف إلى الكربون أوكسيد وثاني الجو

– Sulfur and nitrous oxides react with water in the air to form acids

أحماض .– لتكوDن الهوDاء فDي الماء مع والكبريت النيتروز اكاسيد تتفاعل– These fall to Earth as acid precipitation, which is rain, snow, or fog

with a pH lower than 5.6

خالل – من حمضDية كترسبات األرض إلى األحماض هذه Dتهبطمن أقل هيدروDجيني Dبأس وDالضباب والثلوج 5.6األمطار

– Additional CO2 in the atmosphere contributes to the “greenhouse” effect and alters ocean chemistry

– Dفي يساهم الجوي الغالف إلى الكرDبوDن أوكسDيد ثاني من المزيد إضافة ( “ الصوبة ” أو الدفيئة بتأثير أيضDا يعرDف األخضDر البيت Dتأثير إنتاج

المحيطات( . كيمياء من يغير كما الزجاجية


You should now be able to فعل على اآلن قادرا تكون أن ينبغييلي ما

1. Describe the importance of chemical elements to living organisms

الحية. 1 للكائنات الكيميائية العناصر اهمية شرح2. Explain the formation of compounds

المركبات. 2 تكوين طريقة شرح3. Describe the structure of an atom

الذرة. 3 تركيب شرح4. Distinguish between ionic, hydrogen, and covalent bonds

والتساهمية. 4 والهيدروجينية األيونية الروابط بين التفريق5. List and define the life-supporting properties of water

للحياة. 5 المدعمة الماء خصائص وتعريف تعديد6. Explain the pH scale and the formation of acid and base solutions

والقاعدية. 6 الحمضية المحاليل تكون وطريقة الهيدروجيني األس معيار شرع7. Define a chemical reaction and explain how it changes the composition of matter

المادة. 7 لتركيب تغييره كيفية وشرح الكيميائي التفاعل تعريف



PowerPoint Lectures forBiology: Concepts & Connections, Sixth EditionCampbell, Reece, Taylor, Simon, and Dickey

Chapter 3Chapter 3الثالDDث الثالDDث البDDاب البDDاب

The Molecules of Cells

الخلوية الجزيئات

Lecture by Richard L. MyersTranslated by Nabih Baeshen

Introduction: Got Lactose?الكتوز؟ مقدمة : مقدمة : لديك الكتوز؟ هل لديك هل

Most of the world’s population cannot digest milk-based foods

حليب على المحتوي الطعام هضم العالم سكان معظم يستطيع ال They are lactose intolerant, because they lack the enzyme lactase

الالكتيز إنزيم الفتقارهم الالكتوز هضم عسر من يعانون This illustrates the importance of biological molecules, such as lactase, to

functioning living organisms

الحية للكائنات الالكتيز مثل الحيوية الجزيئات أهمية يوضح وهذاالنشطة


Model of a milk digesting enzyme )Lactase(نموذج إلنزيم هضم الحليب )الالكتيز(

Lactose intolerancePeople who are Lactose

Intolerance can digest foodthat contain lactose

(such as ice cream) bytaking pills that contain

the enzyme lactase

INTRODUCTION TO

ORGANIC COMPOUNDS )Molecules(

( للمركبات العضوية( الجزيئاتمدخل


Nucleic

acids

ض حما

األ

ويةلنو

ا

Carbohydrate

الكربوهيدرات

Proteins

وتيناالبر

ت

Lipidsالدهون

3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbonخصائص على الحيوية الجزيئات تنوع خصائص يعتمد على الحيوية الجزيئات تنوع يعتمد

الكربونالكربون Diverse molecules found in cells are composed of carbon bonded to other elements

بعناصر مرتبط كربون من الخلية في الموجودة المختلفة الجزيئات تتكونأخرى .

– Carbon-based molecules are called organic compounds

العضوية .– بالمركبات الكربون ذرة أساسها التي الجزيئات تسمى– By sharing electrons, carbon can bond to four other atoms

تقاسم – طريق عن أخرى ذرات بأربع االرتباط الكربون يستطيعمعها . اإلليكترونات

– By doing so, it can branch in up to four directions

اتجاهات .– أربعة إلى التفرع الكربون بذلك ويستطيع



الكربونالكربون Methane )CH4( is one of the simplest organic compounds

الميثان(CH4). العضوية المركبات أبسط أحد– Four covalent bonds link four hydrogen atoms to the carbon atom

الكربون .– بذرة تساهمية روابط بأربعة الهيدروجين من ذرات أربعة ترتبط– Each of the four lines in the formula for methane represents a pair of shared

electrons

من – زوج الميثان صيغة في الموجودة الخطوط األربعة من كل ويمثلالمشتركة . اإللكترونات


Structuralformula

البنائية الصيغة

Ball-and-stickmodelوالعود الكرة نموذج

Space-fillingmodel

الفراغي النموذج

Methaneالميثان

The four single bonds of carbon point to the corners of a tetrahedron.السطوح الرباعي الشكل أركان إلى الكربون لذرة األحادية الروابط األربع تتجه

Three representations of methane (CH4)(CH4) الميثان جزيئ لتمثيل طرق ثالث


الكربونالكربون Methane and other compounds composed of only carbon and hydrogen are called

hydrocarbons فقط وهيدروجين كربون من المؤلفة والمركبات الميثان من كل يسمى

بالهايدروكربونات .– Carbon atoms, with attached hydrogens, can bond together in chains of various lengths

– ) البعض ) ببعضها ترتبط أن بها المتصلة الهيدروجين وذرات الكربون ذرات تستطيعالطول . مختلفة سالسل مكونة


Petroleum البترول

A chain of carbon atoms is called a carbon skeleton بالهيكل الكربونيتسمى سلسلة ذرات الكربون

– Carbon skeletons can be branched or unbranchedقد يتفرع الهيكل الكربوني أو ال يتفرع–

– Therefore, different compounds with the same molecular formula can be produced

لذلك يمكن إنتاج مركبات مختلفة بنفسy الصيغة الجزيئية–– These structures are called isomers

بالنظائرتعرف هذه التراكيب –


3.1 Life’s molecular diversity is based on the properties of carbonالكربون خصائص على الحيوية الجزيئات تنوع يعتمد

Animation: Isomers

Animation: Carbon Skeletons

Animation: L-Dopa

Carbon skeletons vary in length.الكربون : هياكل أطوال تتباين الطول

Branching. Skeletons may be unbranched or branched. متفرعة : غير أو متفرعة الهياكل تكون قد التفرع

Butaneبيوتان Isobutaneأيزوبيتان

Propaneبروبان Ethaneإيثان

Double bonds.2-Butene2- بيوتان

Skeletons may have double bonds,which can vary in location.

مواقعها : في تتنوع ثنائية روابط على الهياكل تحتوي قد الثنائية الروابط

Cyclohexane حلقي هكسان

Length.

1-Butene1- بيوتان

Benzeneبنزين Skeletons may be arranged in rings.

حلقات : في الهياكل تنتظم قد الحلقاتRings.

Variations incarbon skeletons

الكربونية الهياكل في التنوع

3.2 Characteristic chemical groups help determine the properties of organic compounds

صفات تحديد على المتميزة الكيميائية المجاميع تعملالعضوية المركبات 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 الجزيء 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 في وظيفة الجزيء الحيوي بطريقة مميزةالمجموعة الوظيفية تؤثر



صفات تحديد على المتميزة الكيميائية المجاميع تعملالعضوية المركبات Compounds containing functional groups are hydrophilic (water-

loving) محبة للماءالمركبات المحتوية على مجاميع وظيفية تكون

– 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–



صفات تحديد على المتميزة الكيميائية المجاميع تعملالعضوية المركبات The functional groups areوهذه هي المجاميع الوظيفية

– Hydroxyl group—consists of a hydrogen bonded to an oxygen

– تتكون من هيدروجين مرتبط بأوكسجينمجموعة الهيدروكسيل–– Carbonyl group—a carbon linked by a double bond to an oxygen

atom – كربون متصل بذرة أوكسجين برابطة ثنائيةمجموعة الكربونيل–

– Carboxyl group—consists of a carbon bonded to a hydroxyl group and double-bonded to an oxygen

– تتألف من كربون مرتبط بمجموعة الهيدروكسيل كما مجموعة كربوكسيل–وترتبط برابطة ثنائية باألوكسجين

– Amino group—composed of a nitrogen bonded to two hydrogen atoms and a carbon skeleton

وهيكل كربوني – مكونة من نيتروجين مرتبط بذرتي هيدروجينمجموعة أمين–– Phosphate group—consists of a phosphorus atom bonded to four

oxygen atoms.Copyright © 2009 Pearson Education, Inc – تتكون من ذرة فوسفور مرتبطة بأربعة ذyرات أوكسجينمجموعة فوسفات–

للمركبات الوظيفية المجاميعالعضوية أمثلة

مجموعة هيدروكسيل

الوظيفية المجyموعة

كحول

كربونيل مجموعة

الدهايد كيتون

مجموعة كاربوكسيل

حمض كربوكسيلي

حمض مؤين كربوكسيلي

أمين مجموعة

أمين مؤين أمين

مجموعة فوسفات

عضوي )ATP(فوسفات

ادينوسين

ميثيل مجموعة

ميثيلي مركب

3.3 Cells make a huge number of large molecules from a small set of small molecules

من الكبيرة الجزيئات من مهيل عدد بصنع الخاليا تقومالصغيرة الجزيئات من صغيرة مجموعة

There are four classes of biological moleculesهناك أربعة أصناف من الجزيئات الحيوية

– Carbohydratesالكربوهيدرات – Proteins البروتينات – Lipids(الدهون) اللبيدات – Nucleic acids األحماض النووية




The four classes of biological molecules contain very large molecules

تشمل األصناف األربعة من الجزيئات الحيوية جزيئات كبيرة جدا– They are often called macromolecules because of their large size

لحجمها الكبيربالجزيئات الكبيرةتسمى عادة –– They are also called polymers because they are made from identical

building blocks strung together ألنها مكونة من وحدات بنائية متماثلة متماسكة بقوة بالبوليميراتتسمى أيضا –

– The building blocks are called monomersبالمونيميراتتسمى وحدات البناء –




Monomers are linked together to form polymers through dehydration reactions, which remove water

بتفاعالت نزع الماءترتبط المونيميرات ببعضها لتكون بوليميرات Polymers are broken apart by hydrolysis, the addition

of water الحلمأة )بإضافة الماء(أوبالتميؤ تنحل البوليميرات

All biological reactions of this sort are mediated by enzymes, which speed up chemical reactions in cells

التي اإلنزيماتكل هذه العمليات الحيوية من هذا النوع تتوسط فيها تسرع من التفاعالت الكيميائية في الخاليا


Animation: Polymers

UnlinkedMonomer

مرتيط غير مونيميرShort polymer

قصير بوليمير

Longer polymerطويل بوليمير

DehydrationReaction

الماء نزع تفاعل

Dehydration reactions build a polymer chainالماء نزع بتفاعالت بوليمير سلسلة بناء

Hydrolysisالحلمأة أو التميؤ

Hydrolysis breaks a polymer chainالبوليمير سلسلة تنحل بالحلمأة أو بالتميؤ

CARBOHYDRATESyالكربوهيدرات


3.4 Monosaccharides are the simplest carbohydratesالكربوهيدرات أبسط هي األحادية السكريات

Carbohydrates range from small sugar molecules (monomers) to large polysaccharides

جزيئات السكر الصغيرةyتتنوع الكربوهيدرات في الحجم بدا ب(المونيميرات) وحتى السكاكر المتعددة الكبيرة

– Sugar monomers are monosaccharides, such as glucose and fructose

عبارة عن مونيميرات سكر مثل الجلوكوز والفركتوزالسكريات األحادية –– These can be hooked together to form the polysaccharides

وباإلمكان االرتباط فيما بينها لتكوين السكريات العديدة–


3.4 Monosaccharides are the simplest carbohydratesالكربوهيدرات أبسط هي األحادية السكريات

The carbon skeletons of monosaccharides vary in lengthيتنوع الهيكل الكربوني للسكريات األحادية في طوله

– Glucose and fructose are six carbons longيبلغ طول كل من الجلوكوز والفروكتوز ستة ذرات كربون–

– Others have three to seven carbon atomsيحتوى البعض اآلخر (من السكاكر األحادية) على ثالثة إلى سبعة ذرات كربون–

Monosaccharides are the main fuels for cellular workتشكل السكاكر االحادية الوقود الرئيسي لعمل الخلية

– Monosaccharides are also used as raw materials to manufacture other organic molecules

تستخدم السكاكر األحادية أيضا كمواد خام لتصنيع مواد عضوية أخرى–


Glucoseالجلوكوز (an aldoseألدوز )

Fructoseالفروكتوز (a ketoseكيتوز )

Structures of glucose and fructoseوالفروكتوز الجلوكوز تركيب

StructuralFormula

التركيبية الصيغةAbbreviated

Structureمختصر تركيب

SimplifiedStructure

مبسط تركيب

Three representations of the ring form of glucoseللجلوكوز الحلقية الهيئة لتمثيل طرق ثالثة عرض

3.5 Cells link two single sugars to form disaccharidesببعضها األحادية السكاكر بربط الخاليا تقوم

ثنائية سكاكر لتكون Two monosaccharides (monomers) can bond to form a

disaccharide in a dehydration reaction يمكن أن يرتبط سكران أحاديان (مونيمران) ببعضهما البعض ليكونا سكرا ثنائيا

بتفاعل نزع الماء– An example is a glucose monomer bonding to a fructose monomer to

form sucrose, a common disaccharideمثال ذلك هو إرتباط مونيمر الجلوكوز بمونيمر الفركتوز لتكوين السكروز (سكر ثنائي شائع)–


Animation: Disaccharides

Glucoseجلوكوز

Glucoseجلوكوز

Maltoseمالتوز

Disaccharide formation by a dehydration reactionالماء نزع بواسطة الثنائي السكر تكوين

3.6 CONNECTION: What is high-fructose corn syrup and is it to blame for obesity?

: ، الفركتوز عالي الذرة شراب هو ما تطبيقية رابطة؟ بالبدانة عالقة له وهل When you drink a soda, you are probably consuming a sweetener

called high-fructose corn syrup (HFCS) تهلكyرب الصودا فمن المحتمل أنك تسyمادة محليةعندما تش yيعرف 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 gainوبالتالي فإن زيادة استهالكك للموادة المحلية وكذا الدهون دون ممارسة التمارين الرياضية –

يؤدي إلى زيادة الوزن


HFCS, a main ingredient of soft drinks and processed foodsالمحفوظ والطعام الغازية للمشروبات رئيسي مكون الفركتوز عالي الذرة شراب

الكوال مشروب مكونات: الغازي

، مكربن الذرة ماء شرابالفركتوز ، عالي كراميل لون ،

مذاقات ، الفوسفوريك حمضكافائين ، . طبيعية

3.7 Polysaccharides are long chains of sugar unitsمن طويلة سالسل عن عبارة المتعددة السكريات

السكر وحدات Starch is a storage polysaccharide composed of glucose monomers

and found in plantsعبارة عن سكرمتعدد تخزيني ويتكون من مونيميرات جلوكوز ويوجد في النباتالنشا

Glycogen is a storage polysaccharide composed of glucose, which is hydrolyzed by animals when glucose is needed

انيDا الحيوDالنش Dز الجاليكوجين أوyعبارة عن سكرمتعدد تخزيني ويتكون من الجلوكو ، وتحلل الحيوانات الجاليكوجين عند الحاجة إلى الجلوكوز

Cellulose is a polymer of glucose that forms plant cell wallsيليلوزDعن بوليمير جلوكوزي يكون جدر الخاليا في النباتاتالس yعبارة

Chitin is a polysaccharide used by insects and crustaceans to build an exoskeleton

عن سكر متعدد تستخدمه الحشرات والقشريات لبناء هياكلها الكايتين yعبارةالخارجية


Starch granules inpotato tuber cells

خاليا في النشاء حبيباتالبطاطس درنة

Glycogen granulesin muscle tissue

الجليكوجبن حبيباتاألنسجة في

العضDلية

Cellulose fibrils ina plant cell wall

جدر في السيليلوز أليافالنباتية الخاليDا

CelluloseMolecules

سيليلوز جزيئات

GlucoseMonomer

جلوكوز منيمر

GLYCOGENجليكوجين

CELLULOSEسيليلوز

Hydrogen bondsهيدروجينية روابط

STARCHالنشاء

Polysaccharides العديدة السكاكر

LIPIDS( الدهون ( الليبيدات


Steroids

االستيرويدات

Phospholipids

اللبيدات )الدهون( الفسفورية

True Fats

الدهون الحقيقية

3.8 Fats are lipids that are mostly energy-storage moleculesتكون ما غالبا التي اللبيدات من نوع الدهون

الطاقة لتخزين جزيئات Lipids are water insoluble (hydrophobic, or water fearing)

compounds that are important in energy storage وهي هامة في تخزين )كارهة للماء(هي مركبات ال تذوب في الماء اللبيدات ،

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

(السمن والزبدة والزيت) نوع من اللبيدات مكونة من جليسيرول وأحماض الدهون دهنية



الطاقة لتخزين جزيئات Fatty acids link to glycerol by a dehydration reaction

ترتبط األحماض الدهنية بالجليسرول 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 بالجليسريدات الثالثية بسبب هذا التركيب–


Animation: Fats

Fatty acid دهني حمض

Glycerolجليسرول

A dehydration reaction linkinga fatty acid to glycerol

بالجليسرول الدهني الحامض يرتبطالماء نزع تفاعل طريق عن

A fat molecule made fromglycerol and three fatty acids

جليسرول من مكون دهن جزيئدهنية أحماض وثالث


الطاقة لتخزين جزيئات Some fatty acids contain double bonds

(بين ذرات الكربون) األحماض الدهنية على روابط ثنائية yبعض yتحتوي– This causes kinks or bends in the carbon chain because the maximum

number of hydrogen atoms cannot bond to the carbons at the double bondيؤدي ذلك إلنحنائات أو إنثناءات في سلسلة الكربون ألن العدد الكلي لذرات الهيدروجين ال –

يستطيع االرتباط بالكربون عند الروابط الثنائية– These compounds are called unsaturated fats because they have fewer

than the maximum number of hydrogens ألنها تحتوى على عدد أقل من العدد الكلي بالدهون غير المشبعةتسمى هذه المركبات –

للهيدروجين– Fats with the maximum number of hydrogens are called saturated fats

(ال يوجد بها روابط بالدهون المشبعة تسمى الدهون المحتوية على العدد الكلي للهيدروجين –ثنائية بين ذرات الكربون)


3.9 Phospholipids and steroids are important lipids with a variety of functions

الهامة الدهون من واالستيرويدات الفسفورية اللبيداتمتعددة وظائف ولها Phospholipids are structurally similar to fats and are an

important component of all cellsالدهون في تركيبها وهي من المكونات األساسية اللبيدات الفسفوريةتشابه

للخلية– For example, they are a major part of cell membranes, in which they cluster

into a bilayer of phospholipidsفعلى سبيل المثال هي مكون هyام 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 cellتكون الرؤس المحبة للماء مالمسة لماء البيئة ولسطح الخلية الداخلي–

– The hydrophobic tails band in the center of the bilayerتتوجه الذيول الكارهyة للماء إلى داخل الطبقتين–


Waterماء

Hydrophobictails

للماء كارهة ذيول

Hydrophilicheadsللماء محبة رؤس

Waterماء

Section of a phospholipid membraneفسفوري لبيدي غشاء في قطاع

الخارجي السطحللخلية

Cell external surface

الداخلي السطحللخلية

Cell internal surface

3.9 Phospholipids and steroids are important lipids with a variety of functions

الهامة الدهون من واالستيرويدات الفسفورية اللبيداتمتعددة وظائف ولها Steroids are lipids composed of fused ring structures

عبارة عن دهون مكونة من حلقات تركيبية متداخلةاألسترويدات– Cholesterol is an example of a steroid that plays a significant role in the

structure of the cell membrane هو مثال لالسترويدات التي تلعب دورا هاما في تركيب غشاء الخليةالكوليسترول–

– In addition, cholesterol is the compound from which we synthesize sex hormones

باإلضافة لذلك فإن الكوليسترول هو المركب الذي نبني به هرموناتنا الجنسية–


Cholesterol, a steroidاستيرويد عن عبارة الكوليسترول

Estradiolاإلستيراديول

Male lionاألسد Testosteroneالتيستيرون

Female lionاللبؤة

Differences in the chemicalgroups of sex hormones

الكيميائية المجاميع بين االختالفاتالجنسية للهرمونات

3.10 CONNECTION: Anabolic steroids pose health risksتؤدي : البنائي األيض سترويدات تطبيقية رابطة

صحية لمخاطر Anabolic steroids are synthetic variants of testosterone that

can cause a buildup of muscle and bone massعبارة عن توليفة صناعية من التيستيسترونات سترويدات األيض البنائي

(هرمونات الذكورة) والتي تؤدي لبناء الكتلة العضلية والعظمية– They can be sold as prescription drugs and used to treat certain diseases

يمكن أنy تباع كوصفات عالجية ألمرyاضy محددة–– They may also be abused with serious consequences, such as liver

damage that can lead to cancerكما ويمكن أن يؤدي سوء إسyتهالكها إلى نتائج وخyيمة مثل الفشل الكبدي الذي يمكن أن –

يؤدي للسرطان


PROTEINSالبروتينات


3.11 Proteins are essential to the structures and functions of life

ووظائفها الحيوية للتراكيب هامة البروتينات A protein is a polymer built from various combinations of 20 amino

acid monomers من مونيمرات األحماض األمينية20عبارة عن بوليمر يبنى من توافيق بين البروتين

– Proteins have unique structures that are directly related to their functionsتمتلك البروتينات تراكيب فريدة تتناسب مع وظائفها–

– Enzymes, proteins that serve as metabolic catalysts, regulate the chemical reactions within cells

عبارة عن بروتينات تقوم بالتحفيز األيضي فهي بذلك تنظيم التفاعالت الكيميائية اإلنزيمات –التي تجري في الخلية


3.11 Proteins are essential to the structures and functions of life

ووظائفها الحيوية للتراكيب هامة البروتينات Structural proteins provide associations between body parts

and contractile proteins are found within muscle ط بين أجزاء الجسم ، في حين أن البروتينات البنائيةتقوم البروتيناتyبمهمة الرب

توجد في العضالتاإلنقباضية Defensive proteins include antibodies of the immune system,

and signal proteins are best exemplified by the hormones األجسام المضادة للجهاز المناعي ، وخير مثال الدفاعيةتشمل البروتينات

هو الهرموناتاإلشارة لبروتينات Receptor proteins serve as antenna for outside signals, and

transport proteins carry oxygen كقرون استشعار لإلشارات الخارجية ، وتقوم المستقبلة تعمل البروتينات

بحمل األوكسجينالناقلةالبروتينات


3.12 Proteins are made from amino acids linked by peptide bonds

ترتبط أمينية أحماض من البروتينات تتكونبيبتيدية بروابط Amino acids, the building blocks of proteins, have an amino

group and a carboxyl group هي الوحدات البنائية للبروتين ، ولها مجموعة أمين األحماض األمينية

ومجموعة كربوكسيل– Both of these are covalently bonded to a central carbon atom

يرتبط كالهما تساهميا بذرة كربون مركزية–– Also bonded to the central carbon is a hydrogen atom and some other

chemical group symbolized by R– yيرتبط أيضا بالكربون المركزي ذرة هيدروجين ومجاميع كيميائية أخرى يرمز لها بR


Carboxylgroup

كربوكسيل مجموعة

AminoGroupأمين مجموعة

General structure of an amino acidاألميني للحمض العام التركيب


ترتبط أمينية أحماض من البروتينات تتكونبيبتيدية بروابط 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 بذلك كارهة للماءRتمتلك بعض األحماض األمينية مجموعة –– Others have a polar R group and are hydrophilic, which means they

easily dissolve in aqueous solutions قطبية وهي بذلك محبة للماء ، أي أنها تذوب Rينما يمتلك البعض اآلخر مجموعة –

بسهولة في المحاليل المائية


Leucine (Leu)الليوسين

Hydrophobic للماء كارهة

Serine (Ser)السيرين

Hydrophilic للماء محبة

Aspartic acid (Asp) Dاألسبارتيك حمض

Examples of amino acids with hydrophobic and hydrophilic R groupsمجاميع ذات األمينية لألحماض قطبية Rأمثلة وغير قطبية


ترتبط أمينية أحماض من البروتينات تتكونبيبتيدية بروابط Amino acid monomers are linked together to form polymeric

proteinsترتبط مونيمرات األحماض األمينية ببعضها لتكون مبلمرات متعددة بروتينية

– This is accomplished by an enzyme-mediated dehydration reactionيحدث 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

بالرابطة الببتيديةتسمى الرابطة التساهمية الناتجة من ذلك –


Peptide bondبيبتيدية رابطة

Dipeptideالببتيد ثنائي

Dehydrationreactionالماء نزع تفاعل

Peptide bond formationالببتيدية الرابطة تكوين

Carboxylgroup

كربوكسيل مجموعةAminogroupأمين مجموعة

Amino acidاميني حمض

Amino acidاميني حمض

3.13 A protein’s specific shape determines its functionبشكله البروتين وظيفة تتحدد

A polypeptide chain contains hundreds or thousands of amino acids linked by peptide bonds

تحتوي سلسلة عديد البيبتيد على مئات أو آالف األحماض األمينية المتصلة بروابط ببتيدية– The amino acid sequence causes the polypeptide to assume a particular shape

يتسبب تسلسل األحماض األمينية في أن يتخذ عديد البيبتيد شكل محدد–– The shape of a protein determines its specific function

يحدد شكل البروتين وظيفته الخاصة به–


Groove

Space-filling model of lysozymeالبروتيني المحلل لإلنزيم فراغي نموذج

أخدود

3.14 A protein’s shape depends on four levels of structureمن مستويات أربعة على البروتين شكل يعتمد

التركيب A protein can have four levels of structure

يمكن أن يكون للبروتين أربعة مستويات من التركيب– Primary structureالتركيب االولي – Secondary structureالتركيب الثانوي – Tertiary structureالتركيب الثالثي – Quaternary structureالتركيب الرباعي



التركيب The primary structure of a protein is its unique amino acid

sequenceللبروتين عبارة عن تسلسل فريد من األحماض األمينيةالتركيب األولي

– 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–


Amino acidsأمينية Primary structureأحماض

االولي التركيب


التركيب Protein secondary structure results from coiling or folding of the

polypeptide للبروتين بإلتفاف أو طي متعدد البيبتيدالتركيب الثانويينتج

– Coiling results in a helical structure called an alpha helixبحلزون ألفاينتج عن عملية االلتفاف التركيب الحلزوني المسمى –

– Folding may lead to a structure called a pleated sheetبالصحيفة اDلمطويةقد يؤدي الطي الى تركيب يسمى –

– Coiling and folding result from hydrogen bonding between certain areas of the polypeptide chain

ينتج االلتفاف والطي من تكون الروابط الهيدروجينية بين مناطق محددة في سلسلة متعدد البيبتيد–


Amino acids أمينية أحماض

Alpha helixألفا حلزون

Hydrogen bondهيدروجينية روابط

Secondary structure الثانوي التركيب

Pleated sheetمطوية صحيفة


التركيب The overall three-dimensional shape of a protein is called its tertiary

structure بالتركيب الثالثييعرف الشكل الشامل الثالثي األبعاد للبروتين

– Tertiary structure generally results from interactions between the R groups of the various amino acids

لألحماض األمينية المختلفةRينشأ التركيب الثالثي بصفة عامة من التفاعالت الداخلية بين مجاميع –– Disulfide bridges are covalent bonds that further strengthen the protein’s

shapeوهناك جسور ثنائي الكبريتيد اتي هي روابط تساهمية تزيد من قوة الشكل البروتيني تركيبه الثالثي–


Globular Polypeptide(single subunit

of transthyretin)الكروية البيبتيدات متعدد

( للترانسثيريتين مفردة فرعية (وحدةTertiary structure

الثالثي التركيب


التركيب Two or more polypeptide chains (subunits) associate providing quaternary structure

يبهاyدد البيبتيد وهي في تركyتتحد سلسلتان أو أكثر ( وحدات فرعية ) من متعللبروتينالتركيب الرباعي الثانوي أو الثالثي مكونة

– Collagen is an example of a protein with quaternary structureالكولالجين 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: Secondary Protein Structure

Animation: Quaternary Protein Structure

Animation: Tertiary Protein Structure

Animation: Protein Structure Introduction

Animation: Primary Protein Structure

Collagen fiber ليفة الكولالجين

Polypeptide chain )alpha helix(سلسلة متعدد البيبتيد )حلزون ألفا(

Collagen is a fibrous protein

with helical subunits Interwind into a larger triple

helix, this arrangement gives

the long fibers great strength

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 التفافا حلزونيا مكونة وحدة حلزونية ثالثية تجعل األلياف الطويلة في

غاية القوةTriple helix

حلزون ثالثي

Transthyretin, withfour identical globularpolypeptide subunitsفرعية وحدات بأربع الترانسثيريتين

البيبتيدات متعدد من متماثلة كروية

Quaternary structureالرابعي التركيب

Transthyretin:A plasma protein consisting of 127 amino acids that binds retinol and thyroxine

: الترانسثيريتين حمض أميني ويقوم بربط الريتينول مع الثايروكسين127هو من بروتينات البالزما ويتكون من

Transthyretin, withfour identical globularpolypeptide subunits

الوحدات من بأربع الترانسثيريتينالبيبتيدات متعدد من المتماثلة الكروية الفرعية

Quaternary structureالتركيب الرباعي

Four Levels of Protein Structureالبروتين تركيب من مستويات أربع

Primary structureالتركيب األولي

Amino acids أمينية أحماضHydrogen bond

هيدروجينية روابط

Secondary structureالتركيب الثانوي

Pleated sheetمطوية صحيفة

Alpha helixألفا حلزون

Tertiary structureالتركيب الثالثي

Globular Polypeptide(single subunit

of transthyretin)الكروية البيبتيدات متعدد

( مفردة فرعية وحدة(للترانسثيريتين

3.13 A protein’s specific shape determines its functionبشكله البروتين وظيفة تتحدد

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 في حل سلسلة عديد البيبتيد وفقدان شكله وبالتالي وظيفتهالمسخيتسبب –

– Proteins can be denatured by changes in salt concentration and pHقد يمسخ البروتين بتغييرات في تركيز الملوحة أو الحموضة–


NUCLEIC ACIDS النووية األحماض


3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotidesالنيوكليوتيدات من مبلمرات Dهي النووية األحماض

بالمعلومات الغنية DNA (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic

acid) are composed of monomers called nucleotides الدنا ) حمض الريبوز النووي المنزوع يتكون كل من

من مونيميرات الرنا ) حمض الريبوز النووي ( و األوكسجين (بالنيوكليوتيداتتسمى

– Nucleotides have three partsتتكون النيوكليوyتيدةy من ثالث أجزاء–

– A five-carbon sugar called ribose in RNA and deoxyribose in DNAسكر خماسي الكربون يسمى بالريبوز في الرنا والريبوز منزوع األوكسجين في الدنا

– A phosphate groupمجموعة فوسفات – A nitrogenous baseقاعدة نيتروجينية


PhosphateGroup

فوسفات مجموعة

Nitrogenousbase

(adenine)نيتروجينية قاعدة

(األدنين)

Sugarسكر

nucleotide, consisting of a phosphate group, sugar, and a nitrogenous baseنيتروجينية : وقاعدة وسكر فوسفات مجموعة من وتتكون النيوكليوتيدة

Short polymer MonomerHydrolysis

Dehydration

Longer polymer

DNA nitrogenous bases are adenine (A), thymine (T), cytosine (C), and guanine (G)

) قواعد الدنا النيتروجينية هي األدنينA) والثايمين (T) والسايتوسين (C والجوانين ()G(

– RNA also has A, C, and G, but instead of T, it has uracil (U))T) بدال من (U) ولكن لديه يوراسيل (G) و (C) و (Aالرنا أيضا يحتوى على (–


3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotidesالنيوكليوتيدات من مبلمرات هي النووية األحماض

بالمعلومات الغنية

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 مونيمراتنيوكليوتيدية حيث يرتبط مجموعة الفوسفات إلحدى النيكليوتيدات بسكر

النيكليوتيدة التالية– The result is a repeating sugar-phosphate backbone with protruding

nitrogenous basesينتج عن ذلك هيyكل من مكرر رابطة الفوسفات بالسكر يبرز على جانبه القواعد –

النيتروجينية



بالمعلومات الغنية

Sugar-phosphate backboneبالسكر الفوسفات رابطة مكرر هيكل

Nucleotideنيوكليوتيدة

Part of a polynucleotideجزء من متعدد النيوكليوتيدات


بالمعلومات الغنية Two polynucleotide strands wrap around each other to form a

DNA double helix عضيهما ليكوناyحلزون الدنا يلتف خيطان من متعدد النيوكليوتيدات حول ب

المزدوج– The two strands are associated because particular bases always

hydrogen bond to one anotherيرتبط الخيطان ببعضيهما لوجود روابط هيدروجينية تربط بين القواعد بطريقة معينة–

– A pairs with T, and C pairs with G, producing base pairsيرتبط األدنين من أحد الخيطين بالثيامين من الخيط اآلخر وكذا السايتوسين بالجوانين –

على هذا النحوتزاوجا قاعديا لينتج عن ذلك RNA is usually a single polynucleotide strand

عادة ما يكون الرنا خيطا واحدا من متعدد النيوكليوتيدات


Base pairقاعدي زوج

DNA double helixالمزدوج الدنا حلزون

3.16 Nucleic acids are information-rich polymers of nucleotidesالنيوكليوتيدات من مبلمرات هي النووية األحماض

بالمعلومات الغنية A particular nucleotide sequence that can instruct the formation of a

polypeptide is called a gene على أى تسلسل نيوكليوتيدي معين قادر على توجيه بناء متعدد الجينتطلق كلمة

البيبتيدات– Most DNA molecules consist of millions of base pairs and, consequently, many

genesتتكون معظم جyزيئات 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 وبالتاليy التراكيب –والوظائفy الحيوية


3.17 EVOLUTION CONNECTION: Lactose tolerance is a recent event in human evolution

يمكن : الالكتوز هضم على القدرة تطورية عالقةالبشر تطور في حديثا طرأت بأنها االفتراض

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 adulthoodيعطل 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 offوعلى مر الزمن ، ربما حدثت طفرات أدت إلى تشغيل الجين بدال من تعطيله–

– This is an excellent example of human evolutionوقد يكون هذا إفتراضا مقبوال للتطور البشري–


You should now be able to اآلن قادرا تكون أن ينبغي Dيلي ما فعل .1 على Discuss the importance of carbon to life’s molecular diversity

. ناقش أهمية الكربون في تنوع الجزيئات الحيوية12. Describe the chemical groups that are important to life

. صف المجاميع الكيميائية الهامة للحياة23. 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

الجزيئات4. Define monosaccharides, disaccharides, and polysaccharides

and explain their functions. عرف السكاكر األحادية والثنائية والعديدة مع شرح وظائفها4

5. Define lipids, phospholipids, and steroids and explain their functions

. عرف اللبيدات والدهون الفسفورية واالسترويدات مع شرح وظائفها5


You should now be able to اآلن قادرا تكون أن ينبغييلي ما فعل على

6. Describe the chemical structure of proteins and their importance to cells

. صف التركيب الكيميائي للبروتينات وأهميتها للخاليا67. Describe the chemical structure of nucleic

acids and how they relate to inheritance. صف التركيب الكيميائي لألحماض النووية وعالقتها بالوراثة7


Documents

quaternary structure