ب.1.2 · البروتينات

تغطي هذه الورقة موضوعات مختارة من المستوى العادي للمادة الأولى التي تم تقييمها في 2025؛ وهي لا تمثل المنهج الكامل.

المتطلبات السابقة: بنية الأحماض الأمينية وتفاعلات التكثف من B.1.1 (الكربوهيدرات والدهون)، ووحدات المجهر من B.1.

الأمثلة أصيلة ومخترعة: فهي ليست قياسات حقيقية أو تحقيقات طلابية فعلية.

ما الذي قد يفسر هذه الملاحظة؟

• يتحول بياض البيض من سائل شفاف سائل إلى صلب أبيض صلب عند التسخين — ولا يعكس التبريد ذلك أبداً. ماذا حدث لبروتيناته؟

بنِ النموذج

• البروتينات هي سلاسل من الأحماض الأمينية مرتبطة بواسطة روابط الببتيد في تفاعلات التكثيف؛ تتشكل كل رابطة مع فقدان جزيء ماء واحد. ترتيب السلسلة هو البنية الأولية، التي تنطوي إلى حلونات وأوراق محلية (ثانوية)، ثم إلى شكل ثلاثي الأبعاد وظيفي (ثالثية)، أحياناً مع عدة سلاسل معاً (رباعية).
• تختلف المجموعات R العشرين في الشحنة والقطبية، لذا فإن الترتيب يحدد الانطواء. يكسر التسخين أو درجة الحموضة القصوى الروابط الضعيفة التي تحافظ على الانطواء — التغير الحراري — بينما تبقى روابط الببتيد؛ ينهار البروتين ويفقد وظيفته، ولهذا السبب لا يعود بياض البيض سائلاً عند التبريد.
• رابطة الببتيد: الرابطة التساهمية بين حمضين أمينيين، تتشكل بفقدان الماء؛ البنية الأولية: تسلسل الأحماض الأمينية في سلسلة بروتينية؛ التغير الحراري: فقدان الشكل الوظيفي للبروتين عندما تنكسر روابط بنيته الضعيفة.

اختر الأدلة القادرة على اختبار النموذج

• اختبار البيوريت يكشف عن روابط الببتيد: يتحول من الأزرق إلى البنفسجي مع البروتين ولكن ليس مع الأحماض الأمرية الحرة. استخدمه للتحقق مما إذا كانت العينة تحتوي على روابط ببتيد.
• قارن نشاط إنزيم قبل وبعد التسخين، مع الحفاظ على ركيزة ودرجة الحموضة ثابتتين: فقدان دائم للنشاط بعد التبريد يدعم التغير الحراري الدائم، وليس مجرد توقف قابل للعكس.

اعمل من الكميات المعروفة

• معلوم: تحتوي سلسلة ببتيد على 35 بقايا أحماض أمينية مرتبطة في سلسلة غير متفرعة واحدة. كل رابط بين جارين هو رابطة ببتيد واحدة، لذا عدد الروابط = البقايا − 1 = 35 − 1 = 34. تتحرر جزيء ماء واحد لكل رابطة تتشكل بالتكثيف، لذا 34 جزيئات ماء تحررت عند تكوين هذه السلسلة.

مثال:

تحتوي سلسلة مختلفة على 120 بقايا أحماض أمينية. حدد عدد الروابط الببتيدية وعدد جزيئات الماء المنطلقة أثناء تكوينها، باستخدام نفس التسلسل: كميات معروفة → نموذج → علاقة → تعويض → وحدة وتفسير. (الإجابة: عدد الروابط = 120 − 1 = 119؛ عدد جزيئات الماء المنطلقة = 119. أما التحلل المائي العائد إلى أحماض أمينية فردية فسيحتاج 119 جزيئات ماء.)

تحقق من الاستنتاج وحدوده

• يفترض عدد الروابط سلسلة واحدة غير متفرعة؛ قد تكون البروتينات الحقيقية متفرعة أو متصلة جسراً بواسطة جسور ثنائي الكبريتيد، وهي ليست روابط ببتيد. عادة ما يكون التغير الحراري غير قابل للعكس في الطعام، لكن بعض البروتينات الصغيرة يمكن إعادة طيها تحت ظروف المختبر الدقيقة.

تحذير:

التسخين يحلل بنية البروتين عن طريق كسر روابطه الببتيدية. هذا الادعاء خاطئ: حيث يكسر التحلل الروابط الهيدروجينية والتفاعلات الأضعف التي تحتفظ بالطي؛ بينما تتبقى الروابط الببتيدية للبنية الأولية، ولهذا يبقى تسلسل الأحماض الأمينية دون تغيير في البيض المطهو.

المفتاح:

البروتينات: ترتبط الأحماض الأمينية بروابط الببتيد عبر التكثيف، مع تحرر جزيء ماء واحد لكل رابطة (n بقايا → n−1 روابط). ينطوي التسلسل عبر البنية الثانوية والثالثية إلى الشكل الوظيفي؛ يدمر التغير الحراري الانطواء، وليس السلسلة.