16
ة ي و ي ح ل ا اء ي ز ي ف ل ا3 د ي س لم ا سا ح د/ ة وي ي ح لء ا ا ي ز ي ف ل مدرس ا$ ون ي ع ل ا زاض م) ا* وث ح- ب هد ع م

الفيزياء الحيوية3

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: الفيزياء الحيوية3

الفيزياء الحيوية3

السيد/ حسام دالحيوية الفيزياء مدرس

العيون أمراض بحوث معهد

Page 2: الفيزياء الحيوية3

الماكينات الحيوية الجزيئيةتعتبر الخلية الحية بمثابة مصنع حيوى متكامل للغاية بتنسيق معمارى متعدد الوحدات لديه 2د لتوليد 2م يخبره ماذا يعمل ,و مول مركز تحك

الّط2اقة و اآلالت لعمل المنتجات تريليون من 10- لدى جسم اإلنسان أكثر من

2ف الخاليا الخاليا ذات األشكال المختلفة و تصن2ة بين األصغر , بينما األكبرهي بيضة البكتيري

الّطائر . ) يمكن أن تكون خاليا العصب الحركي2 م1طويلة جدQا -اكثر من

Page 3: الفيزياء الحيوية3

يمكن اطالق لفظ الماكينة الحيوية الجزيئية على أى من الوحدات الموجودة داخل الخلية التى يمكنها أن تقوم بحركة

شبه ميكانيكية عند تعرضها لمؤثر معين موجه لها.هذه الماكينات تجمع عددا كبيرا من البروتينات واالحماض

10النووية ولها وظائف محددة للغاية وتتراوح احجامها من نانومتر وفيها تتوفر البيئة المحددة لحدوث تفاعل 150الى

كيميائى معين بدقة شديدة النتاج منتج نهائى أو تحويل الّطاقة الكيميائية الى طاقة ميكانيكية الزمة لوظائف الخلية.-تعمل هذه الماكينات بشكل دورى وقادرة على اعادة ضبط

نفسها تلقائيا

Page 4: الفيزياء الحيوية3

تركيب الخليةf ألماكن تواجدها • تختلف الخاليا من حيث شكلها وبنيانها تبعا

فى الجسم ووظائفها الحيوية وتشكل بأشكال مختلفة ، البعض له شكل ثابت ، مثل الخاليا المنوية والخاليا

البويضية والخلية العصبية . والبعض اآلخر أشكاله مختلفة مثل خاليا الدم وتختلف الخاليا فى الحجم حيث يتراوح

ميكرون.1500 و 200حجم الخاليا فى اإلنسان ما بين تتميز الكتلة البروتوبالزمية للخلية إلى جزئين رئيسين ، •

واآلخر ، Nucleoplasmجزء فى النواة يسمى النيوكليوبالزموتحاط ، Cytoplasmيحيط بالنواة ويسمى السيتوبالزم

Nuclear membraneالنواة بغشاء رقيق ، هو الغشاء النووى تحاط الخلية بأكملها بغشاء آخر يسمى غشاء الخلية

Plasmalemma or cell membrane .

Page 5: الفيزياء الحيوية3
Page 6: الفيزياء الحيوية3

ويحتوى السيتوبالزم على عدة تراكيب حية تسمى •كما organelles Cytoplasmic العضيات السيتوبالزمية

يحتوى على عدة مواد غير حية تسمى الميتابالزم أو ومن العضيات Metaplasm or deutoplasmالديوتوبالزم

الحية الميتوكوندريا وجهاز جولجى والبالستيدات فى الخاليا النباتية .

أما الميتابالزم فيتضمن الجليكوجين والنشا والحبيبات •الدهنية والقّطرات الزيتية وبعض المواد اآلخرى كالصبغيات والمواد اإلفرازية والنواتج اإلخراجية

وغيرها .

Page 7: الفيزياء الحيوية3

Cell Membrane غشــاء الخليـــة •f )سمكه حوالى • 100كل خلية محاطة بغشاء رقيق جدا

انجستروم( يتركب من بعض الدهون والبروتينات وتبعا لذلك فإنه كلما كانت المواد أكثر قابلية للذوبان فى

الدهون كلما كان معدل انتشارها أسرع خالل األغشية الخلوية.

يقوم غشاء الخلية بدور أساسى فى تنظيم مرور •المواد الذائبة بين الخلية والوسط المحيط بها ، ويّطلق

Permeabilityعلى هذه الخاصية بصفة عامة النفاذية وهى الوسيلة التى تعمل على تنظيم دخول مواد معينة

ذات أهمية أساسية فى بناء المادة الحية للخلية . كذلك يقوم غشاء الخلية بتنظيم خروج النواتج التالفة •

والمواد اإلفرازية ، وكذلك الماء الزائد عن حاجة الخلية

Page 8: الفيزياء الحيوية3
Page 9: الفيزياء الحيوية3

تعتمد نفاذية الخلية على الحالة الفسيولوجية •للخلية ، ودرجة تركيز األمالح فى الوسط

المحيط بالخلية ، ودرجة الحرارة وتلعب نفاذية f فى التحكم فى خروج f هاما غشاء الخلية دورا

نواتج أنشّطة التمثيل الغذائى المختلفة من الخلية .

ويتأثر غشاء الخلية بصورة واضحة بعوامل •معينة تتسبب فى تحلله وتفككه ، مثل األجسام

المضادة والمعادن الثقيلة واألشعة السينية ومذيبات الدهون .

Page 10: الفيزياء الحيوية3

ويتكون الغشاء الخلوي من:•أوال الدهون ولها أربعة أنواع :* (.Phospholipidsالدهون الفوسفاتية )1.(.Hydrophobicالكولسترول )2.(.Glycolipidsالدهون السكرية )3.(.Lipoproteinsالدهون البروتينية )4.

البروتينات ولها أربعة أنواع: ثانيا *•(.Carrier proteins بروتينات حاملة )1.(.Receptor proteinsبروتينات مستقبلة )2.(.Cell recognitionبروتينات تعريف الخلية )3.(.Enzymatic proteinsبروتينات أنزيمية )4.

Page 11: الفيزياء الحيوية3

Molecular Organizationالتركيب الجزيئي توجد الدهون على هيئة صف مزدوج من الجزيئات محصورة •

بين طبقتين من جزيئات البروتين إحداهما للخارج واألخرى للداخل منها.

يوجد ثقوب دقيقة في غشاء الخلية بعض هذه الثقوب يحمل •شحنات كهربائية موجبة والبعض األخر يحمل شحنة سالبة، ا هاما في ضبط وتنظيم مرور شوارد fمما يجعلها تلعب دورالمواد الذائبة المختلفة إلى الداخل وإلى الخارج من الخاليا.

ا مهمة, فبعضها يعمل • fتلعب البروتينات المكونة للغشاء أدوارا في استقبال fعمل األنزيمات والنواقل كما أن لبعضها دور

المعلومات الكيميائية مثل الهرمونات.يعود االختالف بين خلية وأخرى إلى التنوع في أنواع •

الكاربوهيدرات المرتبّطة بجزيئات بروتينات غشاء الخلية .A,B,AB,Oمثل فصائل الدم

Page 12: الفيزياء الحيوية3

الشبكـة اإلندوبالزميـة والريبوسومـات Endoplasmic reticulum and Ribosomes

تحتوى أرضية الخلية على جهاز من التجاويف المتفرعة الدقيقة المحاطة بأغشية رقيقة يّطلق عليها أسم الشبكة

تم اكتشاف هذه الشبكة Endoplasmic reticulumاإلندوبالزمية بواسّطة الميكروسكوب اإللكترونى وأنها موجودة فى جميع

أنواع الخاليا ذات األنوية .

وتتكون دائما من مجموعة من التجاويف المحاطة بأغشية رقيقة والتى يتصل بعضها ببعض لتكون شبكة متصلة داخل

الخلية وتسمى هذه التجويف بالصهاريج ، وهى أنبوبية الشكل أو غير منتظمة ، إال أنها عادة ما تظهر كمجموعة تجاويف

منفصلة مستديرة الشكل أو بيضاوية أو ممتدة فى تحضيرات الميكروسكوب اإللكترونى وهذه التجاويف التى تبدو منفصلة

عن بعضها البعض تكون شبكة إندوبالزمية متصلة داخل الخلية .

Page 13: الفيزياء الحيوية3

ـ : • اإلندوبالزمية الشبكة من نوعان هناكالمحببة- 1 • أو الخشنة اإلندوبالزمية Granular rough endoplasmicالشبكة

reticulum سّطح على الدقيقة الحبيبات من كبير عدد بوجود النوع هذا يتميزوالبروتينات الريبونيوكليك بحامض غنية الحبيبات هذه للشبكة الخارجى

فى ribosomesوالربيوسومات البروتنيات تخليق مواقع الربيوسومات وتمثلالبروتينات بناء فى بنشاطها تتميز التى الخاليا فى بكثرة تتوفر فهى ولذا ، الخلية

والبنكرياس كالكبدالمحببة- 2• غير أو الملساء اإلندوبالزمية Agranular or Smoothالشبكة

endoplasmic reticulum ويقتصر ، الريبوسومات من بخلوه النوع هذا ويتميزالعين لشبكية الّطالئية الصبغية الخاليا مثل الخاليا من قليلة أنواع على وجوده

الخاليا . هذه مثل فى حسى بدور تقوم الشبكة أن ويبدو ، اإلرادية العضلية والخالياالبعض • بعضها مع متحدة وبروتينية دهينة مواد من اإلندوبالمية الشبكة أغشية تتكون

النوع وبخاصة ، اإلندوبالمية الشبكة وتلعب الليبوبروتينية بالمركبات يسمى فيماوهناك ، الخلية فى اإلفرازات وتكوين البروتينات تخليق عملية فى f دورا ، الحبيبىكممرات تعمل قد تجاويفها أن وهى ، اإلندوبالزمية للشبكة محتملة آخرى وظيفة

إلى النواة ومن ، المختلفة السيتوبالزمية األجزاء بين المواد مختلف نقل يتخللهاخارجها

Page 14: الفيزياء الحيوية3

Ribosomesالربيوسومـات •أما • توجد الشكل كروية صغيرة حبيبات عن عبارة الربيوسومات

السيتوبالزم فى حرة معلقة أو اإلندوبالزمية الشبكة أغشية علىحوالى من بروتين% 40و Ribosomal RNA% 60وتتركب

الـ من معين بنوع ترتبط MRNA وهو RNAوالربيوسومات Transfer RNA ) TRNAوالناقل ( Messanger RNAالرسول)

الوراثية للشفرة كنتيجة الخلية نواة فى حيث Gentic Codeيتكونينقل حيث البروتين لتخليق الالزمة المعلومات بنقل MRNAيقوم

هما البروتينات من نوعين لبناء الالزمة الوراثية المعلوماتيوجد السيتوبالزم وفى التركيبى والبروتين الوظيفى البروتين

من بنسبة ترتبط التى الريبوسومات من وتكون MRNAالعديديسمى MRNAويقوم Ploysome / Polyribosomeتركيب

البروتين بتخليق به المتصل والريبوسوم•

Page 15: الفيزياء الحيوية3

داخل • يكون أن له مخّطّطا البروتين هذه كان لوأو الخلية جدار أو الليزوسومات تركيب فى

الحالة هذه فى هاضمة إنزيمات أو هرموناتالـ تتصل

•Protein Complex- Ribosome MRNA الخشنة اإلندوبالزمية وينتقل RERبالشبكةالخلية خارج إلى ذلك بعد البروتين

الخاليا داخل لإلستخدام البروتين هذا كان إذا إماالخاصة البروتينات Cytoskeleton orمثل

cytoplasmic enzymes الـ حرا Polysomeفيبقىالسيتوبالزم . فى الحالة هذه فى

Page 16: الفيزياء الحيوية3

Mitochondria الميتوكوندريا الميتوكوندريا عضيات خلوية حيه توجد فى جميع أنواع الكائنات على هيئة •

حبيبات دقيقة أو عصى قصيرة أو خيوط ويتـرواح طولهـا ما بين نصف الى ميكرون وقد 12-10 ميكـرون ويصل طول األنواع الخيّطية منها إلى 1

توجد فى الخلية نوع أو أكثر من هذه األشكال .وعدد الميتوكوندريا ثابت بالنسبة للنوع الواحد من الخاليا فمثال يوجد •

ميتوكوندريون فى األميبا وتكثر الميتوكندريا بصفة عامة فى 500000الخاليا األكثر تخصصا مثل خاليا الكبد وخاليا الكلية وتوجد الميتوكندريا فى

f فى السيتوبالزمة . f متجانسا f منتظما معظم الحاالت موزعة توزيعا تظهر الميتوكندريا فى صور الميكروسكون اإللكترونى على هيئة أكياس •

يحيط بكل منها غشاءان رقيقان الخارجى منها مستوى أما الداخلى فمتعرج .

وتتكون الميتوكندريا أساسا من الدهون والبروتينات باإلضافة إلى بعض •المواد العضوية األخرى واألمالح والفيتامينات كما تعتبر الميتوكندريا

المستودع الرئيسى لألنزيمات التنفسية فى الخلية وتسمى الميتوكندريا أحياناً بالبّطاريات اإلنزيمية " ويّطلق على الميتوكندريا أيضا أسم " مولدات الّطاقة " فى الخاليا وذلك ألن الكثير من التفاعالت الكيميائية التى تتضمن أكسدة المواد الغذائية واستخالص الّطاقة منها تتم داخل الميتوكندريا بتأثير

اإلنزيمات الموجودة بها .