من طرف الوحدة
الثانية:العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
مدخل
الوحدة: يهدف المدخل إلى طرح وضعية حقيقية تعرف عليها التلميذ سابقا وهي فقر الدم المنجلي
وهي في نفس الوقت مرض وراثي خطير يصيب الإنسان.
يعتبر
هذا المرض مثالا جيدا يوضح العلاقة بين البنية والوظيفة ، حيث يؤدي تغير في أحد الأحماض
الأمينية بسبب طفرة وراثية إلى تغير في البنية الفراغية للبروتين مما يعطل وظيفتها
ويؤثر على شكل كرات الدم الحمراء وبالتالي خطر انسداد الأوعية الدموية.
توضح
الوثائق المعروضة سلسلة بيبتيدية في هيموجلوبين شخص سليم وشخص مصاب من حيث تتابع الأحماض الأمينية ، إلى جانب شكل كرات الدم الحمراء في الحالتين وتدفق هذه الكريات داخل الأوعية
الدموية.
كما
توضح الصورة في أسفل الوثيقة تمثيل مبسط لبنية فراغية لبروتين الهيموغلوبين المرتبط
والخالي من الأكسجين.
إن اختيار هذه الوضعية الهدف منها دفع التلميذ للتساؤل حول العلاقة الموجودة بين بنية البروتين
ووظيفته ، حيث سيكتشف التلميذ من خلال النشاطات المقدمة في الوحدة الثانية وفي كل وحدات
المجال الأول أمثلة عن العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته.
ملاحظة:
تم إضافة نشاطين (الأول والثاني) في هذا الكتاب كتمهيد لدراسة البنية الفراغية للبروتينات
باستعمال برامج كمبيوتر متخصصة نظرا لأن التلميذ لا يمكنه مقارنة بنيات فراغية تم الحصول
عليها من خلال هذه البرامج دون علم مسبق بالبنية الفراغية للبروتين وكيفية تمثيلها
باستعمال هذه البرامج
النشاط الأول: تمثيل البنية الفراغية للبروتينيهدف هذه النشاط إلى توضيح القواعد المتبعة في تمثيل النماذج الجزيئية عموما وللبروتينات
بصورة خاصة. إن معرفة هذه القواعد سوف يسهل على المتعلم الاستفادة من برامج الحاسوب والتعرف على مميزات البنية بصورة أسهل.
يهدف السؤال المطروح إلى التوصل إلى مزايا استعمال
نماذج مختلفة. يمكن أن يجد التلميذ الإجابة من خلال قراءة النص المرافق للصور والوثائق
المعروضة. يمكن ايجاد دليل الإستعمال وتطبيقات باستعمال البرنامج في شبكة الإنترنت
في الموقع التالي: www.ens-kouba.dz\arabic\rastop.htm
النشاط الثاني:
لم يتم الإشارة إلى هذا النشاط في المنهاج وقد رأينا أنه ضروري لكي يتمكن التلميذ
من مقارنة البنيات الفراغية للبروتينات المقترحة في المنهاج في النشاط الموالي.
يهدف هذا النشاط إلى تعريف التلميذ بمستويات البنية الفراغية لبنية للبروتينات ومختلف الروابط
التي تساهم في ثبات كل مستوى من مستويات هذه البنية الفراغية ، والممثلة في الأجزااء(1،
2، 3، 4).السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ للتوصل إلى أن الانتقال من البنية الأولية إلى الثانوية يمر
عبر إلتفاف السلسلة الببتيدية ذات البنية الأولية (لا يمكن استعمال كلمة تحلزن في كل
الحالات لأن التحلزن يؤدي إلى ظهور شكل حلزوني وهو صحيح بالنسبة للبنية الثانوية الحلزونية
).
السؤال -2
البنية الثالثية هي التفاف السلسلة الببتيدية ذات البنية الأولية والثانوية. تتميز
بنقص في الطول وزيادة في السمك بسبب الالتفاف. تأخذ البنية الثالثية عادة الشكل الكروي.
وتتميز عن الثانوية في نوع الروابط المساهمة في استقرارها. يمكن إيجاد المعلومات الضرورية
في النص المرافق للأشكال والوثائق المقدمة داخل هذا النشاط في الكتاب.
البنيةالرابعية : يهدف هذا الجزء من النشاط إلى توضيح هذا المستوى من البنية وتصحيح الخطأ
الذي كان متداولا في المنهاج القديم حول عدد السلاسل الببتيدية التي تتواجد في البنية
الرابعية ، حيث يتم ذلك عن طريق تقديم مثالين وعدم الإقتصار على مثال واحد هو الهيموغلوبين.
يجب التنبيه على أنه لا علاقة بين 4 تحت وحدات والبنية الرابعية كما يجب تفادي استعمال
مصطلح البنية الرباعية لأنها تِؤدي إلى تكون فكرة أن البنية الرابعية تعني دائما أربعة
سلاسل ببتيدية (تحت وحدات).
يهدف السؤال في هذه الفقرة إلى لفت انتباه التلميذ إلى أن هذا المستوى من البنية الفراغية
هو أكثر المستويات تعقيدا مهما كان عدد السلاسل الببتيدية وهو مستوى أعلى من المستوى
الثالثي لأنه يتكون من سلاسل ببتيدية لكل منها بنية ثالثية
يجب تفادي استعمال كلمة التفاف عند الانتقال من البنية الثالثية إلى البنية الرابعية لأن الانتقال ينتج عن تجمع السلاسل الببتيدية
ذات البنيات الثالثية وليس عن الزيادة في إلتفافها.
كمايجب الانتباه إلى أن البنية الرابعية لا توجد عند جميع أنواع البروتينات أي أن هناك
بروتينات تتوقف فيها درجة التعقيد عند البنية الثالثية وتكون في هذه الحالة البنية
الوظيفية هي البنية الثالثية . أما البروتينات ذات البنية الرابعية فإنها لا تؤدي وظيفتها
إلا إذا كانت السلاسل الببتيدية متجمعة في بنية رابعية.
لذلك فإن السؤال في الصفحة 45 يؤكد على الحد الأدنى لعدد تحت الوحدات في البنية الرابعية
وهو 2 والحد الأقصى لعدد تحت الوحدات غير محدد.
النشاط3 : العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
يهدفهذا النشاط إلى محاولة فهم العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته وذلك بداية بفهم البنية
ثم محاولة ربطها بالوظيفة.
النشاط الجزئي 1 :
يهدف إلى تقديم نماذج حول البنية الفراغية لبروتينات معروفة تِؤدي وظائف مختلفة في الجسم ويحاول التلميذ من خلال مقارنة البنية الفراغية التوصل إلى أنها مختلفة.
السؤال1: يهدف إلى إجراء مقارنة واستخراج أوجه الاختلاف والتشابه
عناصر المقارنة:
درجةالتعقيد: بسيطة (الإنسولين) معقدة(مثل الهيموغلوبين) متوسطة التعقيد (الليزوزيم والميوغلوبين)
عددالسلاسل: واحدة (ميوغلوبين و ليزوزيم) ، سلسلتان (الإنسولين) ، 4 سلاسل (الهيموغلوبين)
أنواع البنيات الثانوية : الحلزونية (باللون الأحمر) أو وريقات باللون الأصفر ومناطق الإنعطاف
(أبيض – أزرق)
عدد البنيات الثانوية : 3 فقط في الإنسولين ، حوالي
8-10 في الليزوزيم والميوغلوبين ، أكثر من 10 في الميوغلوبين (حوالي 32) لا يمكن الوصول
إلى تحديد العدد إلا إذا تم استخدام برنامج Rastop .
يمكن
إيجاد تطبيقات حول استعمال Rastop لدراسة بنية هذه البروتينات الأربعة في الموقع
www.ens-kouba.dz\arabic\rastop.htm
وذلك
في الجزء الخاص بالأنشطة في الصفحة الرئيسية في العمود الأفقي
الخلاصة
من مقارنة البنية الفراغية: من خلال المقارنة يصل التلميذ إلى أنها مختلفة ويتساءل
عن سبب الاختلاف في البنية.
اعتمادا على المعارف السابقة في السنة الثانية وفي الوحدة السابقة يحاول اقتراح فرضية لتفسير
الاختلاف في البنية الفراغية.
السؤال2
:بما أن الاختلاف الأساسي بين البروتينات هو الاختلاف في نوع وعدد وتتابع الأحماض الأمينية
فالفرضية الوحيدة التي تبرز هي فرضية الاختلاف في الأحماض الأمينية. لذلك يتم في النشا
ط الجزئي الموالي دراسة أنواع وخصائص الأحماض الأمينية لمحاولة تفسير الاختلاف في البنية
الفراغية.
النشاط الجزئي:2
يهدف إلى التعرف على الصيغ الكيميائية للأحماض الأمينية
انطلاق أولا من الصيغة العامة ثم الصيغ المفصلة لـ 20 حمض أميني.
السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ لتقديم تعريف علمي دقيق لحمض أميني انطلاق من الصيغة العامة
للأحماض الأمينية ( الأحماض الأمينية
هي مركبات عضوية تحتوي على مجموعة
كربوكسيلية
(-COOH) ومجموعة أمينية (-NH2) متصلتين بذرة كربون التي تتصل بدورها بجذر R (سلسلة جانبية) يختلف تركيبه من حمض أميني لآخر.
الأسئلة
: (2 و 3 و 4 و5) تهدف إلى دفع التلميذ إلى استغلال الوثيقة 3 والبحث عن أحماض أمينية
ذات مواصفات محددة لغرض التعرف أكثر على أنواع الأحماض الأمينية المختلفة.
السؤال
6 : يهدف إلى الإشارة إلى إحدى أهم طرق تصنيف الأحماض الأمينية حسب نوع الجذر (وجود
المنجموعات الحامضية COOH
أوة المدجموعات القاعدية NH2
في الجذر)
الحمض
الأميني لا يحتوي على أي من هذه المجموعات
في الجذر لذلك يكون متعادلا.
تصنيف
الأحماض الأمينية المطلوب في السؤال 7 يقسمها إلى حامضية (Asp
و Glu)
و قاعدية (Lys و Arg
و His)
ومتعادلة وهي 15 حمضا أمينيا المتبقية.
النشاط الجزئي 3:
يهدف هذا النشاط إلى الوصول إلى بناء المعرفة الخاصة
بإحدى أهم مميزات الأحماض الأمينية وهي الشحنة وما ينتج عنها من سلوك الأحماض الأمينية
في المجال الكهربائي باستخدام جهاز الهجرة الكهربائية الذي تم وصف مبدأ تشغيله في أسفل
الصفحة 48 .
السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ لتفسير سلوك الحمض الأميني في المجال الكهربائي والوصول إلى
أن شحنة الحمض الأميني تتغير بتغير درجة pH
الوسط. وأن هجرة الحمض الأميني في هذا المجال تعتمد على نوع الشحنة
التي يكتسبها.
السؤال2 : يحاول التلميذ فيه تمثيل الصيغة الكيميائية لتحديد مكان وجود الشحنة (على مجموعة
COO- عند الوسط القاعدي وعلى
مجموعة NH3+ في الوسط الحامضي)
السؤال3: يحاول التلميذ فيهذا السؤال استخراج قاعدة
تنطبق على جميع الأحماض الأمينية وهي قاعدة تسمح بتحديد نوع الشحنة من خلال مقارنة
قيمة pHi للحمض الأميني مع قيمة pH الوسط
pHi>pH شحنة الحمض الأميني تكون موجبة (+)
pHi
الثانية:العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
مدخل
الوحدة: يهدف المدخل إلى طرح وضعية حقيقية تعرف عليها التلميذ سابقا وهي فقر الدم المنجلي
وهي في نفس الوقت مرض وراثي خطير يصيب الإنسان.
يعتبر
هذا المرض مثالا جيدا يوضح العلاقة بين البنية والوظيفة ، حيث يؤدي تغير في أحد الأحماض
الأمينية بسبب طفرة وراثية إلى تغير في البنية الفراغية للبروتين مما يعطل وظيفتها
ويؤثر على شكل كرات الدم الحمراء وبالتالي خطر انسداد الأوعية الدموية.
توضح
الوثائق المعروضة سلسلة بيبتيدية في هيموجلوبين شخص سليم وشخص مصاب من حيث تتابع الأحماض الأمينية ، إلى جانب شكل كرات الدم الحمراء في الحالتين وتدفق هذه الكريات داخل الأوعية
الدموية.
كما
توضح الصورة في أسفل الوثيقة تمثيل مبسط لبنية فراغية لبروتين الهيموغلوبين المرتبط
والخالي من الأكسجين.
إن اختيار هذه الوضعية الهدف منها دفع التلميذ للتساؤل حول العلاقة الموجودة بين بنية البروتين
ووظيفته ، حيث سيكتشف التلميذ من خلال النشاطات المقدمة في الوحدة الثانية وفي كل وحدات
المجال الأول أمثلة عن العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته.
ملاحظة:
تم إضافة نشاطين (الأول والثاني) في هذا الكتاب كتمهيد لدراسة البنية الفراغية للبروتينات
باستعمال برامج كمبيوتر متخصصة نظرا لأن التلميذ لا يمكنه مقارنة بنيات فراغية تم الحصول
عليها من خلال هذه البرامج دون علم مسبق بالبنية الفراغية للبروتين وكيفية تمثيلها
باستعمال هذه البرامج
النشاط الأول: تمثيل البنية الفراغية للبروتينيهدف هذه النشاط إلى توضيح القواعد المتبعة في تمثيل النماذج الجزيئية عموما وللبروتينات
بصورة خاصة. إن معرفة هذه القواعد سوف يسهل على المتعلم الاستفادة من برامج الحاسوب والتعرف على مميزات البنية بصورة أسهل.
يهدف السؤال المطروح إلى التوصل إلى مزايا استعمال
نماذج مختلفة. يمكن أن يجد التلميذ الإجابة من خلال قراءة النص المرافق للصور والوثائق
المعروضة. يمكن ايجاد دليل الإستعمال وتطبيقات باستعمال البرنامج في شبكة الإنترنت
في الموقع التالي: www.ens-kouba.dz\arabic\rastop.htm
النشاط الثاني:
لم يتم الإشارة إلى هذا النشاط في المنهاج وقد رأينا أنه ضروري لكي يتمكن التلميذ
من مقارنة البنيات الفراغية للبروتينات المقترحة في المنهاج في النشاط الموالي.
يهدف هذا النشاط إلى تعريف التلميذ بمستويات البنية الفراغية لبنية للبروتينات ومختلف الروابط
التي تساهم في ثبات كل مستوى من مستويات هذه البنية الفراغية ، والممثلة في الأجزااء(1،
2، 3، 4).السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ للتوصل إلى أن الانتقال من البنية الأولية إلى الثانوية يمر
عبر إلتفاف السلسلة الببتيدية ذات البنية الأولية (لا يمكن استعمال كلمة تحلزن في كل
الحالات لأن التحلزن يؤدي إلى ظهور شكل حلزوني وهو صحيح بالنسبة للبنية الثانوية الحلزونية
).
السؤال -2
البنية الثالثية هي التفاف السلسلة الببتيدية ذات البنية الأولية والثانوية. تتميز
بنقص في الطول وزيادة في السمك بسبب الالتفاف. تأخذ البنية الثالثية عادة الشكل الكروي.
وتتميز عن الثانوية في نوع الروابط المساهمة في استقرارها. يمكن إيجاد المعلومات الضرورية
في النص المرافق للأشكال والوثائق المقدمة داخل هذا النشاط في الكتاب.
البنيةالرابعية : يهدف هذا الجزء من النشاط إلى توضيح هذا المستوى من البنية وتصحيح الخطأ
الذي كان متداولا في المنهاج القديم حول عدد السلاسل الببتيدية التي تتواجد في البنية
الرابعية ، حيث يتم ذلك عن طريق تقديم مثالين وعدم الإقتصار على مثال واحد هو الهيموغلوبين.
يجب التنبيه على أنه لا علاقة بين 4 تحت وحدات والبنية الرابعية كما يجب تفادي استعمال
مصطلح البنية الرباعية لأنها تِؤدي إلى تكون فكرة أن البنية الرابعية تعني دائما أربعة
سلاسل ببتيدية (تحت وحدات).
يهدف السؤال في هذه الفقرة إلى لفت انتباه التلميذ إلى أن هذا المستوى من البنية الفراغية
هو أكثر المستويات تعقيدا مهما كان عدد السلاسل الببتيدية وهو مستوى أعلى من المستوى
الثالثي لأنه يتكون من سلاسل ببتيدية لكل منها بنية ثالثية
يجب تفادي استعمال كلمة التفاف عند الانتقال من البنية الثالثية إلى البنية الرابعية لأن الانتقال ينتج عن تجمع السلاسل الببتيدية
ذات البنيات الثالثية وليس عن الزيادة في إلتفافها.
كمايجب الانتباه إلى أن البنية الرابعية لا توجد عند جميع أنواع البروتينات أي أن هناك
بروتينات تتوقف فيها درجة التعقيد عند البنية الثالثية وتكون في هذه الحالة البنية
الوظيفية هي البنية الثالثية . أما البروتينات ذات البنية الرابعية فإنها لا تؤدي وظيفتها
إلا إذا كانت السلاسل الببتيدية متجمعة في بنية رابعية.
لذلك فإن السؤال في الصفحة 45 يؤكد على الحد الأدنى لعدد تحت الوحدات في البنية الرابعية
وهو 2 والحد الأقصى لعدد تحت الوحدات غير محدد.
النشاط3 : العلاقة بين بنية ووظيفة البروتين
يهدفهذا النشاط إلى محاولة فهم العلاقة بين بنية البروتين ووظيفته وذلك بداية بفهم البنية
ثم محاولة ربطها بالوظيفة.
النشاط الجزئي 1 :
يهدف إلى تقديم نماذج حول البنية الفراغية لبروتينات معروفة تِؤدي وظائف مختلفة في الجسم ويحاول التلميذ من خلال مقارنة البنية الفراغية التوصل إلى أنها مختلفة.
السؤال1: يهدف إلى إجراء مقارنة واستخراج أوجه الاختلاف والتشابه
عناصر المقارنة:
درجةالتعقيد: بسيطة (الإنسولين) معقدة(مثل الهيموغلوبين) متوسطة التعقيد (الليزوزيم والميوغلوبين)
عددالسلاسل: واحدة (ميوغلوبين و ليزوزيم) ، سلسلتان (الإنسولين) ، 4 سلاسل (الهيموغلوبين)
أنواع البنيات الثانوية : الحلزونية (باللون الأحمر) أو وريقات باللون الأصفر ومناطق الإنعطاف
(أبيض – أزرق)
عدد البنيات الثانوية : 3 فقط في الإنسولين ، حوالي
8-10 في الليزوزيم والميوغلوبين ، أكثر من 10 في الميوغلوبين (حوالي 32) لا يمكن الوصول
إلى تحديد العدد إلا إذا تم استخدام برنامج Rastop .
يمكن
إيجاد تطبيقات حول استعمال Rastop لدراسة بنية هذه البروتينات الأربعة في الموقع
www.ens-kouba.dz\arabic\rastop.htm
وذلك
في الجزء الخاص بالأنشطة في الصفحة الرئيسية في العمود الأفقي
الخلاصة
من مقارنة البنية الفراغية: من خلال المقارنة يصل التلميذ إلى أنها مختلفة ويتساءل
عن سبب الاختلاف في البنية.
اعتمادا على المعارف السابقة في السنة الثانية وفي الوحدة السابقة يحاول اقتراح فرضية لتفسير
الاختلاف في البنية الفراغية.
السؤال2
:بما أن الاختلاف الأساسي بين البروتينات هو الاختلاف في نوع وعدد وتتابع الأحماض الأمينية
فالفرضية الوحيدة التي تبرز هي فرضية الاختلاف في الأحماض الأمينية. لذلك يتم في النشا
ط الجزئي الموالي دراسة أنواع وخصائص الأحماض الأمينية لمحاولة تفسير الاختلاف في البنية
الفراغية.
النشاط الجزئي:2
يهدف إلى التعرف على الصيغ الكيميائية للأحماض الأمينية
انطلاق أولا من الصيغة العامة ثم الصيغ المفصلة لـ 20 حمض أميني.
السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ لتقديم تعريف علمي دقيق لحمض أميني انطلاق من الصيغة العامة
للأحماض الأمينية ( الأحماض الأمينية
هي مركبات عضوية تحتوي على مجموعة
كربوكسيلية
(-COOH) ومجموعة أمينية (-NH2) متصلتين بذرة كربون التي تتصل بدورها بجذر R (سلسلة جانبية) يختلف تركيبه من حمض أميني لآخر.
الأسئلة
: (2 و 3 و 4 و5) تهدف إلى دفع التلميذ إلى استغلال الوثيقة 3 والبحث عن أحماض أمينية
ذات مواصفات محددة لغرض التعرف أكثر على أنواع الأحماض الأمينية المختلفة.
السؤال
6 : يهدف إلى الإشارة إلى إحدى أهم طرق تصنيف الأحماض الأمينية حسب نوع الجذر (وجود
المنجموعات الحامضية COOH
أوة المدجموعات القاعدية NH2
في الجذر)
الحمض
الأميني لا يحتوي على أي من هذه المجموعات
في الجذر لذلك يكون متعادلا.
تصنيف
الأحماض الأمينية المطلوب في السؤال 7 يقسمها إلى حامضية (Asp
و Glu)
و قاعدية (Lys و Arg
و His)
ومتعادلة وهي 15 حمضا أمينيا المتبقية.
النشاط الجزئي 3:
يهدف هذا النشاط إلى الوصول إلى بناء المعرفة الخاصة
بإحدى أهم مميزات الأحماض الأمينية وهي الشحنة وما ينتج عنها من سلوك الأحماض الأمينية
في المجال الكهربائي باستخدام جهاز الهجرة الكهربائية الذي تم وصف مبدأ تشغيله في أسفل
الصفحة 48 .
السؤال1: يهدف إلى دفع التلميذ لتفسير سلوك الحمض الأميني في المجال الكهربائي والوصول إلى
أن شحنة الحمض الأميني تتغير بتغير درجة pH
الوسط. وأن هجرة الحمض الأميني في هذا المجال تعتمد على نوع الشحنة
التي يكتسبها.
السؤال2 : يحاول التلميذ فيه تمثيل الصيغة الكيميائية لتحديد مكان وجود الشحنة (على مجموعة
COO- عند الوسط القاعدي وعلى
مجموعة NH3+ في الوسط الحامضي)
السؤال3: يحاول التلميذ فيهذا السؤال استخراج قاعدة
تنطبق على جميع الأحماض الأمينية وهي قاعدة تسمح بتحديد نوع الشحنة من خلال مقارنة
قيمة pHi للحمض الأميني مع قيمة pH الوسط
pHi>pH شحنة الحمض الأميني تكون موجبة (+)
pHi
عدل سابقا من قبل زيري بن مناد في الأربعاء 25 أغسطس 2010 - 15:14 عدل 4 مرات
