البروتينات مركبات عضوية تحتل المرتبة الثانية في الجسم حيث الكمية بعد الماء ويرجع ذلك للأهمية الكبرى لها.
- الجزء الأول :
من أجل دراسة بعض البنى التي تظهر عليها البروتينات في الجسم نقترح الوثائق التالية :
1. تعرف على بنى الوثيقة -1-
تعبر الأشكال الممثلة في الوثيقة -2- تكبيرا للأجزاء المؤطرة في الشكلين (أ) و (ب)
2.تعرف على الروابط الكيميائية في الوثيقة -2- والمشار إليها بالأحرف
3.لدراسة التركيب الكيميائي للبروتينات نلجأ للإماهة الجزئية لهذه الجزيئات والتي تعطي المركب التالي :
أ.ما هو الإسم العلمي لهذا المركب؟
ب. صنف في جدول نتائج الإماهة الكلية لهذا المركب.
ج. بين كيف تساهم هذه النواتج في تطور بنية البروتين من المستوى الظاهر في الوثيقة 3 إلى بنيته في الوثيقة -1-
د. إن معاملة محلول بروتيني بحمض قوي أو تحت تأثير تسخين سريع في وسط مائي في درجة حرارة 60م يسبب فقدان الوظيفة البيولوجية لهذا البروتين.
- فسر بدقة النتيجة التجريبية المحصل عليها. هل تؤكد لك هذه التجربة إجابتك السابقة ؟
-
الجزء الثاني :
من أجل دراسة سلوك المركبات البروتينية نختار زلال البيض.
وضعت قطرة من ماء زلال البيض في مجال كهربائي على ورقة مبللة بمحلول ذو درجة pH = 1 وكررت التجربة العملية باستعمال محاليل ذات درجات pH مختلفة مع حساب مسافة التحرك في كل مرة نحو القطب الموجب أو السالب للمجال الكهربائي فكانت نتائج هذه العملية موضحة في الجدول التالي :
الإشارة السالبة تعني الهجرة نحو القطب السالب
الإشارة الموجبة تعني الهجرة نحو القطب الموجب
1. مثل بيانيا تغيرات مسافة هجرة زلال البيض في المجال الكهربائي بدلالة pH المحاليل.
2. حلل المنحنى البياني المتحصل عليه.
3. أكتب صيغة زلال البيض في المحلول ذو pH = 1 و pH = 8 مستعملا الصيغة الكميائية العامة NH2-Pro-COOH.
4. ماهي قيمة الـ pHi لزلال البيض ؟ ماهي الخاصية التي تم إظهارها في هذه التجربة، دعم إجابتك بمعادلات كيميائية.
5. إنطلاقا من معلوماتك حول بنية البروتين، كيف يمكنك تفسير أن للبروتينات سلوكا مختلفا خلال الهجرة الكهربائية. بين أن لكل بروتين درجة pH مثلى لأداء وظيفته من خلال إجابتك على الجزء الأول (3-ج) والجزء الثاني (4).
- الجزء الأول :
1. الشكل أ: بنية ثالثية
الشكل ب: بنية رابعية
2. الروابط الكيميائية المبينة في الوثيقة 2 والمشار إليها بالأحرف :
أ. روابط كارهة للماء
ب.روابط كارهة للماء
ج- روابط هيدروجينية
د- روابط شاردية
هـ - روابط كبريتية
3. أ.الإسم العلمي لهذا المركب خماسي ببتيد
ب-تصنيف نواتج الإماهة الكلية لهذا المركب حسب نوع الجذر في الجدول التالي:
ج- تساهم هذه النواتج في تطور بنية البروتين من المستوى الظاهر في الوثيقة 3 إلى بنيته في الوثيقة 1 من حيث تفاعلها (ربطها فيما بينها) :
- الأحماض الأمينية الحامضية تساهم في تشكيل الروابط الهيدروجينية (ب) والشاردية (د)
- الأحماض الأمينية المتعادلة الكبريتية تساهم في تشكيل الجسور الكبريتية (أ)
- الأحماض الأمينية المتعادلة الحلقية تساهم في تشكيل الرابطة الكارهة للماء (ج)
- الأحماض الأمينية القاعدية تساهم في تشكيل الروابط الشاردية (د)
- في تشكيل البنية الثالثية تسمح بإنطواء السلسلة الببتيدية لإكتساب بنية فراغية مستقرة ما عدا الرابطة الكبريتية التي لاتظهر في الميوغلوبين .
- في تشكيل البنية الرابعية تسمح الروابط الضعيفة منها (غير التكافؤية) بإرتباط تحت الوحدات المكونة للبروتين .
د- إن الروابط التي تنكسر تحت تأثير التسخين أو تحت تاثير حمض قوي هي الروابط غير التكافؤية (شاردية وهيدروجينية)
- نتائج كسر الروابط الهيدروجينية عمليا تخرب البروتين ويتمثل في تغير يحدث على مستوى البنية الثنائية والثالثية لهذا البروتين دون أن يتم تغيير البنية الأولية له هذا التخريب يترجم بفقدان النشاط الحيوي للبروتين (الوظيفة البيولوجية ).
- نعم تؤكد ذلك حيث تسمح مجموع قوى هذه الروابط بالحفاظ على البنية ثلاثية الأبعاد للبروتين ومكيفة خصوصا للدور الذي يؤ ديه (إستقرار الموقع الفعال)
- الجزء الثاني :
1. تمثيل المنحنى البياني بتغيرات مسافة هجرة زلال البيض في المجال الكهربائي بدلالة PH المحاليل
2. تحليل المنحنى :
يمثل المنحنى تغيرات مسافة تحرك البروتين (زلال البيض) في المجال الكهربائي بدلالة PH المحلول.
- عند درجة PH المحلول = 4,6 يبقى زلالالبيض ساكنا حيث أن المسافة التي يقطعها معدومة .
- عند PH المحلول المحصور في المجال 4,6 إلى -8 يتم تحرك البروتين نحو القطب الموجب للمجال الكهربائي حيث كلما كانت درجة PH أكبر في هذا المجال كلما كانت المسافة المقطوعة من طرف زلال البيض أكبر .
- عند درجات PH المحلول المحصورة بين المجال 0 إلى -4,6 يتم تحرك زلال البيض نحو القطب السالب للمجال الكهربائي حيث كلما كانت درجة PH المحلول أصغر في المجال كلما كانت الميافة المقطوعة من طرف زلال البيض نحو القطب السالب أكبر .
3. كتابة صيغة زلال البيض في المحلول ذو PH=1 وPH=8
- عندما تكون قيمة PH=1 يتجه زلال البيض نحو القطب الموجب إذا شحنته سالبة :
4. قيمة PHi زلال البيض :
- تعريفا فإن درجة PHi (PHمتعادل كهربائيا) لزلال البيض في درجة PH المحلول الذي يتواجد على مستواه زلال البيض متعادلا كهربائيا أي أ،ه يحمل شحنات موجبة وشحنات سالبة بصفة متعادلة .
- وبالتالي لايتحرك زلال البيض في المجال الكهربائي لا نحو القطب الموجب ولا نحو القطب السالب ودرجة PH المحلول التي تجيب إلى هذه المعطيات هي PH=4,6 .
- إذا درجة PHi زلال البيض هي 4,6
- تفسير الخاصية التي تم إظهارها :
بما أن وجود البروتين في وسط حامضي يجعله مشحون بالموجب هذا يعني إنه إكتسب بروتونات كما هو موضح في المعادلة :
إذا سلك سلوك قاعدي
- بما أن وجود البروتين في وسط قاعدي يجعله مشحون بالسالب هذا يعني أنه فقد بروتونات كما هو موضح في المعادلة :
إذا سلك سلوك حامضي
إنها الخاصية الحمقلية (الأمفوتيرية )
5. للبروتينات سلوك مختلف خلال الهجرة الكهربائية: لأنه في هذه الحالة يعتمد على نوع الجذور الحامضية والقاعدية التي تكتسب البروتين شحنات موجبة أو سالبة إضافية .
- عند درجة PHi يتعادل البروتين كهربائيا حيث تساوي عدد الجذور السالبة للأحماض الأمينية المكونة له مع الجذور الموجبة مما يسمح له بتشكيل روابط هيدروجينية وشاردية معنية تحدد بنية فراغية مكيفة لأداء وظيفة .