مقرر 461 كيح كيمياء حيوية      

أولاً : الأهداف العامة للمقرر

                يهدف المقرر  إلى :

1-  تنمية  إدراك  الطالب للعلاقة بين علم الكيمياء  وعلم الأحياء وعلم الفيزياء 

2-  تنمية  الخلفية الكيميائية  للطالب  بتزويده  بالمفاهيم والحقائق  الأساسية  في  الكيمياء الحيوية  .  

3- إكساب الطالب  حقائق ومفاهيم الأيض ( التمثيل)  الغذائي )  بصور ة وظيفية  بدءاً من الأيض الهدمي وتوليد الطاقة  البيوكيميائية   وانتهاءاً  بالبناء الحيوي للجزيئات  البيولوحية .

4- إكساب الطالب  بعض المهارات العقلية   كالملاحظة والقياس  والتفسير  وتطبيق ا لمعارف  التي اكتسبها في إدراك دور  التفاعلات  البيوكيميائية  في توليد الطاقة الحيوية  وفي بناء الجزيئات البيولوجية .

5- إكساب الطالب اتجاهات إيجابية نحو علم الكيمياء الحيوية بمعرفة أهميته  في دعم علوم الأحياء الأساسية  ومساهماته في تطور علم البيئة والطب والزراعة

             ثانياً ً  :  الأهداف السلوكية  

1- التفاعلات الحيوية والطاقة الحيوية

يتوقع من الطالب بعد دراسته هذا الفصل أن :

-       يعرف العلاقة  يبين الطاقة الداخلية و  الإنتروبي و الإنثالبي 

-       يبرهن أن التغير في   الطاقة الحرة  مقياس التفاعلات الكيميائية التلقائية

-       يستنتج العلاقة بين التغيير في الطاقة الحرة القياسية وثابت الإتزان  

-     يستنتج ارتباط التغيير في الطاقة الحرة القياسية (⁵ΔG)  والتغيير في الطاقة الحرة (ΔG )والتفاعل البيوكيميائي

-       يفسر  دور الأدينوزين ثلاثي الفوسفات  كمصدر الطاقة الحرة في لخلايا .

-       يفارن  بين دور المركبات ذات  الفوسفات العالية كمصدر في الطاقة الحيوية

2- الأيض Metabolism: الجوانب العامة  

يتوقع من الطالب بعد دراسته هذا الفصل أن :

-       يفسر  كيفية  تحرير الطاقة الكيميائية وانتقالها  من النباتات إلى الحيوانات .

-     يوضح كيفية استخدام الطاقة المتحررة من تفاعلات الأكسدة  في مسار الأيض الهدمي في تكوين الأدينوزين ثلاثي الفوسفات(ATP)  ونيكوتين أميد داي نيوكليوتيد فوسفات (NADPH)  .

-       يحدد مراحل استخلاص الطاقة من الجزيئات البيولوجية .

-       يقارن  بين مسارات الأيض الهدمي ومسارات الأيض البنائي .

               3- أبض الكربوهيدرات

يتوقع من الطالب بعد دراسته هذا الفصل أن :

-       يُعرف الأيض   Metabolism ويحدد اقسامه

أ‌)       التحلل الجليكولي (جلايكوليسز glycolysis )

-       يعرف التفاعلات الإنزيمية المستهلكة للطاقة والتفاعلات المولدة للطاقة ، وأن يعبر عنها بالمعادلات الكيميائية

-       بحسب الطاقة المتولدة من أكسدة الجلوكوز إلى بايروفيت .

-       يبين  كيفية فسفرة المركبات الوسطية لمسار الجلايكوليسز

-       يتعرف على  مصير  البايروفيت  ويقارن بين التحولات التي تحدث للبابروفيت

-       يوضح  بالمعادلات  الكيميائية كيفية  تحول البايروفيت إلى ايثانول (التخمر الكحولي)

–       يوضح  بالمعادلات  الكيميائية كيفية  تحول البايروفيت إلى لاكتيت (دورة كوري ) 

–       يوضح  بالمعادلات  الكيميائية كيفية  تحول البايروفيت إلى استيل مرافق الإنزيم A

–       يوضح  بالمعادلات  الكيميائية كيفية  دخول السكريات الثنائية مسار الجلايكوليسز  ويقارن بينها.

ب‌)  دورة كربس Kribs Cycle  (دورة حمض الستريك

-    يوضح  بالمعادلات  الكيميائية  الخطوات الإنزيمية لتحول البايروفيت إلى استيل مرافق الإنزيم A

-       يقارن بين   التفاعلات الإنزيمية  للمسار الهدمي والمسار البنائي لدورة كربس

-       يحدد  الإنزيمات التي تلعب دوراُ في تنظيم  دورة كربس  ويستنبط العوامل التي تثبط ونتشط هذه الإمزيمات

–       دورة الجلابوكسليت glyoxylate   

–       أن يبين  بالمعادلات  دور  هذا المسار في إنتاج الجلوكوز في النباتات الراقية ويعلل السبب في حدوثها ت) مسار الفوسفوجلوكونيت phosphogluconate pathway

-       يوضح  بالمعادلات  الكيميائية  التفاعلات  الإنزيمية لتحويل السكريات السداسية إلى خماسية  والعكس .

-     يحدد  دور إنزيم ترانس كينولييز    transketolase وإنزيم ترانس الدوليز  transaldolase  في التحولات ،  ويعبر عن هذه الأدوار بمعادلات كيميائية .

-       يستنتج دور مسار الفوسفوجلوكونيت  في التمثيل الضوئي .

ث) انتقال الإلكترونات والغسفرة التأكسدية  

ElectronhoTransport & Oxidative Phosphorylation                    

-       يذكر مفهوم الفسفرة التأكسدية ويحدد الملامح البارزة  لمكونات السلسلة التنفسية.

-     يبين كيفية انتقال زوج  الإلكترونات من المرافقات الإنزيمية     NADHو FADH₂  إلى الاكسجين الجزيئى  واختزاله   إلى  ماء ودور هذا الانتقال في تكوين ATP .

-       يشرح  آلية الفسفرة التأكسدية .

-      يبن طريقتي  دخول  إلكترونات الـ  NADH   السيتوبلازمي  إلى المايتوكوندريا ويقارن بينها في حساب الطاقة

-       يحسب  الطاقة الكلية الناتجة من هدم مول واحد من الجلوكوز .

ج) مسار الجلابكو جينوليز   glycogenolysis

-     يوضح الملامح البارزة  لعملية هدم الجليكوجين في الكبد والعصلات وتحويله إلى جلوكوز . ويعبر عن تفاعلات هذا المسار بالمعادلات الكيميائية 

-     بين بالرسم التوضيحي تفاعلات التيار   cascade reaction ودور هرمون الأدينالبن في تحفيز إنزيم الجليكوجين فوسفوريليز.

ح) مسار الجلابكو جنزز   glycogenesis

-       يوضح الملامح البارزة  لعملية بناء الجليكوجين في الكبد والعصلات من  جلوكوز .

-     ينناقش دور الجلوكوز يوريدين فوسفات في بناء السكريات الثنائية ، ويطبق هذا الدور في كتابة المعادلات الكيميائية لبناء بعض السكريات  الثنائية ( السكروز ، الفركتوز ، الجالاكتوز

خ) مسار الجلوكو نيوجنزز   gluconeogenesis

-     يذكر الملامح البارزة  للتفاعلات الإنزيمية  لعملية بناء الجلوكوز من مركبات غير كربوهيدراتية (الأحماض الأمينية -  البايروفيت، ويعبر عن هذه التفاعلات بمعادلات كيميائية .

-       يقارن بين هذا المسار ومسار الجلايكوليسز  ، وبين أوجه الاختلاف والتشابه ين المسارين .

-     يحسب الطاقة الكلية  ( عدد جزيئات ATP  وNADH  ) اللازمة لبناء مول واحد من الجلوكوز  ويقارن بينها وبين الطاقة الكلية الناتجة من هدم مول واحد من الجلوكوز في مسار الجلايكوليسز .

-       يشرح التنظيم الإنزيمي والهرموني للمسار ويبن العلاقة بينهما .

د) التمثيل الضوئي    Photosynthesis

-       يعرف  مفهوم تفاعلات الضوء ، ويبين دور الكلوروفيل في تحويل الطاقة الضوئية إلى كيميائية .

-     بين كيفية تحول الطاقة الضوئية  إلى طاقة كيميائية عل هيئة ATP   و  NADHP من خلال النظام الضوئي (1) والنظام الضوئي (2)  

-       يوضح دور  ATP   و  NADHP   في تفاعلات الظلام

-       يشرح  مفهوم تفاعلات الظلام   وبين كيفية

-       يوضح بالمعادلات الكيميائية  تفاعلات الظلام في التمثيل الضوئي .

4- أبض  البروتينات   

أ‌)       يذكر الملامح البارزة في أبض البروتينات

ب‌)  يبن التحولات الحيوية العامة للأحماض الأمينية  ودورها في الأيض الهدمي للأحماض الأمينية  .

-       يوضح كيفية نقل مجموعة الأمين .ويطبق مفهوم نقل  مجموعة الأمين  بمعادلة كيميائية 

-       يوضح  كيفية الإزالة  التأكسدية لمجموعة الأمين  ويمثل على ذلك  بمعادلات كيميائية للعدد من الأحماض

-       يوضح  كيفية الإزالة غير التأكسدية لمجموعة الأمين بمعادلات كيميائية

-       يوضح  كيفية إزالة مجموعة الكربوكسيل ويمثل على ذلك  بمعادلات كيميائية للعدد من الأحماض.

ت‌)  يتعرف  على أنواع الأيض الهدمي للأحماض الأمينية  .

-       يصنف الأحماض الأمينية الجلوكوجينية والكيتوجينية  بناءً  على هدم هياكلها الكربونية

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى بايروفيت ، ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى ألفا- كيتوجلوتاريت ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات  

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى بسكسنيل مرافق اإنزيم أ ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى أوكزالواسيتيت ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى اسيتواسيتيت ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى فيوماريت . ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية المتهدمة إلى مرافق الإنزيم أ ويعبر عن تحولات هذه الأحماض بالمعادلات .

ث‌)  نواتج الأيض الهدمي لنتروجين الأحماض الأمينية  .

-       يشرح دورة اليوريا  بالمعادلات الكيميائية.

ج‌)    بناء  الأحماض الأمينية  .

-       يذكر الأحماض الأمينية  التي بادئها البايروفيت ويعبر عن بناء هذه الأحماض بالمعادلات .

-       يذكر الأحماض الأمينية  التي بادئها ألفا- كيتوجلوتاريت ويعبر عن بناء هذه الأحماض بالمعادلات

-       يذكر الأحماض الأمينية  التي بادئها اوكزالواسيتيت ويعبر عن بناء هذه الأحماض بالمعادلات

5- أبض   الدهون (اللبيدات)  

أ) هدم وأكسدة اللبيدات  والأحماض الدهنية

-       يوضح مفهوم الأكسدة عند الموقع بيتا-Oxidation   ß ويمثل على ذلك بمعادلة كيميائية لهدم حمض دهني .

-       يحسب الطاقة الناتجة من أكسدة وهدم الأحماض الدهنية .

-     يوضح مفهوم الأكسدة عند الموقع ألفا -Oxidation  αويمثل على ذلك بمعادلة كيميائية لهدم حمض دهني ويقارن بين هذا النوع من الأكسدة و الأكسدة عند الموقع بيتا-Oxidation  ß

-     يوضح مفهوم الأكسدة عند الموقع  أوميجا    δ-Oxidation ويمثل على ذلك بمعادلة كيميائية لهدم حمض دهني

            -       يوضح مفهوم أكسدة الأحماض الدهنية غير المشبعة .

-       يشرح  كيفية  تكون الأجسام الكيتونية .

ب) بناء الأحماض الدهنية .

-       يعدد مصادر مجموعات الأسيتيل .

-       يشرح  كيفية استطالة الأحماض الدهنية  وتكوين الروابط المزدوجة  .

-       يعبر عن بناء الجليسريدات الثلاثية – الفوسفولبيدات – الكوليستيرول  بمعادلات كيميائية .

6- أبض   النيوكليوتيدات   

-       يذكر  تعريف النيوكلوتيدات  ويعدد ووظائفها .

-       يناقش  مفهوم التركيب الحيوي للنيوكليوتيدات  .

-       يصف البناء الحيوي الحقيقي  وبين دوره .

-       يشرح مفهم البناء الانقاذي للنيوكليوتيدات .

-       يبين  بمعادلات  كيميائية مسار  الأيص الهدمي للبيورينات

                     ثالثاً  :  مفردات المقرر بالتفصيل

1- التفاعلات الحيوية والطاقة الحيوية

-       الطاقة الداخلية والقانون الأول  -  الإنتروبي و القانون الثاني للديناميكية الحرارية  - الإنثالبي 

-       الطاقة الحرة  مقياس التفاعلات الكيميائية التلقائية

-       العلاقة بين التغيير في الطاقة الحرة القياسية وثابت الإتزان 

-     التغيير في الطاقة الحرة القياسية والتغيير في الطاقة الحرة (ΔG ) ودورها في تحديد التفاعل البيوكيميائي

-     الأدينوزين ثلاثي الفوسفات مصدر الطاقة الحرة للخلايا الحية –   ارتفاع الطاقة الحرة لتحلله –  استخدامه في تحفيز تفاعلات البناء

والتنظيم في الخلايا الحية 

-       دور المركبات ذات  الفوسفات العالية في الطاقة الحيوية . 

2- الأيض Metabolism: الجوانب العامة  

-     تحرير الطاقة الكيميائية وانتقالها  من النباتات إلى الحيوانات .

-     استخدام الطاقة المتحررة من تفاعلات الأكسدة  في مسار الأيض الهدمي في تكوين الأدينوزين ثلاثي الفوسفات(ATP)  ونيكوتين أميد داي نيوكليوتيد فوسفات (NADPH)  .

-       مراحل استخلاص الطاقة من الجزيئات البيولوجية .

-       مسارات الأيض الهدمي ومسارات الأيض البنائي .      

3- أبض الكربوهيدرات

-       تعريف الأيض Metabolism   

أ‌)       التحلل الجليكولي (جلايكوليسز glycolysis )

-       التفاعلات الإنزيمية المستهلكة للطاقة والتفاعلات المولدة للطاقة

-       الطاقة المتولدة من أكسدة الجلوكوز إلى بايروفيت .

-       فسفرة المركبات الوسطية لمسار الجلايكوليسز

-       مصير البايروفيت – تحول البايروفيت إلى ايثانول (التخمر الكحولي)

–       تحول البايروفيت إلى لاكتيت (دورة كوري ) 

–       تحول البايروفيت إلى استيل مرافق الإنزيم A

–       دخول السكريات الثنائية مسار الجلايكوليسز

ب)دورة كربس (دورة حمض الستريك)Kribs Cycle 

-       الخطوات الإنزيمية لتحول البايروفيت إلى استيل مرافق الإنزيم A

-       التفاعلات الإنزيمية  للمسار الهدمي والمسار البنائي لدورة كربس

-       تنظيم دورة كربس

–       دورة الجلابوكسليت glyoxylate   ودورها في إنتاج الجلوكوز في النباتات الراقية

ت) مسار الفوسفوجلوكونيت phosphogluconate pathway

-       التفاعلات  الإنزيمية لتحويل السكريات السداسية إلى خماسية  والعكس .

-    دور إنزيم ترانس كينولييز   transketolase  وإنزيم ترانس الدوليز  transaldolase  في التحولات .

-        دور المسار في التمثيل الضوئي .

                     ث) انتقال الإلكترونات والغسفرة التأكسدية ElectronhoTransport & Oxidative Phosphorylation          

                     -       مفهوم الفسفرة التأكسدية والملامح البارزة  لمكونات السلسلة التنفسية.

-     كيفية انتقال زوج  الإلكترونات من المرافقات الإنزيمية NADH   و FADH₂  إلى الاكسجين الجزيئى  واختزاله   إلى  ماء ودور هذا الانتقال في تكوين ATP .

-       آلية الفسفرة التأكسدية .

-       كيفية دخول  إلكترونات الـ NADH   السي,

-       حساب الطاقة الكلية الناتجة من هدم مول واحد من الجلوكوز .

ج) مسار الجلابكو جينوليز   glycogenolysis

-       الملامح البارزة  لعملية هدم الجليكوجين في الكبد والعصلات وتحويله إلى جلوكوز .

-    تفاعلات التيار   cascade reaction ودور ههرمون الأدينالبن في تحفيز إنزيم الجليكوجين فوسفوريليز.

ح) مسار الجلابكو جنزز   glycogenesis

-       الملامح البارزة  لعملية بناء الجليكوجين في الكبد والعصلات من  جلوكوز .

-       دور الجلوكوز يوريدين فوسفات في بناء السكريات الثنائية .

خ) مسار الجلوكو نيوجنزز   gluconeogenesis

-     الملامح البارزة  للتفاعلات الإنزيمية  لعملية بناء الجلوكوز من مركبات غير كربوهيدراتية (الأحماض الأمينية -  البايروفيت

-     حساب الطاقة الكلية  ( عدد جزيئاتATP    وNADH  ) اللازمة لبناء مول واحد من الجلوكوز .

-       التنظيم الإنزيمي والهرموني للمسار .

د) التمثيل الضوئي    Photosynthesis

-       تفاعلات الضوء .

-       تفاعلات الظلام .

4- أبض  البروتينات   

أ‌)    الملامح البارزة في أبض البروتينات

ب‌)  التحولات الحيوية العامة للأحماض الأمينية .

-       نقل مجموعة الأمين .

-       الإزالة  التأكسدية لمجموعة الأمين  .

-       الإزالة غير التأكسدية لمجموعة الأمين  .

-       إزالة مجموعة الكربوكسيل .

ت‌)  الأيض الهدمي للأحماض الأمينية  .

-       الأحماض الأمينية الجلوكوجينية والكيتوجينية .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى بايروفيت .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى ألفا- كيتوجلوتاريت  .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى بسكسنيل مرافق اإنزيم أ .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى أوكزالواسيتيت .

-        الأحماض الأمينية المتهدمة إلى اسيتواسيتيت .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى فيوماريت .

-       الأحماض الأمينية المتهدمة إلى مرافق الإنزيم أ .

ث‌)  نواتج الأيض الهدمي لنتروجين الأحماض الأمينية  .

-       دورة اليوريا .

ج‌)   بناء  الأحماض الأمينية  .

-        الأحماض الأمينية  التي بادئها البايروفيت .

-        الأحماض الأمينية  التي بادئها ألفا- كيتوجلوتاريت .

-       الأحماض الأمينية  التي بادئها اوكزالواسيتيت .

                    5- أبض   الدهون (اللبيدات)  

أ) هدم وأكسدة اللبيدات  والأحماض الدهنية

-       الأكسدة عند الموقع بيتا  ß-Oxidation

-       الطاقة الناتجة من أكسدة وهدم الأحماض الدهنية .

-       الأكسدة عند الموقع ألفا   α-Oxidation

-       الأكسدة عند الموقع أوميجا   δ-Oxidation

-       أكسدة الأحماض الدهنية غير المشبعة .

-       الأجسام الكيتونية .

ب) بناء الأحماض الدهنية .

-       مصادر مجموعات الأسيتيل .

-       استطالة الأحماض الدهنية  وتكوين الروابط المزدوجة  .

-       بناء الجليسريدات الثلاثية – الفوسفولبيدات – الكوليستيرول .

6- أبض   النيوكليوتيدات   

-       تعريف النيوكلوتيدات ووظائفها .

-       التركيب الحيوي للنيوكليوتيدات  .

-       البناء الحيوي الحقيقي .

-       البناء الانقاذي للنيوكليوتيدات .

-       الأيص الهدمي للبيورينات

                                               رابعاً : المراجع 

1-     أساسيات الكيمياء الحيوية , باسل كامل دلالي , المكتبة الوطنية ، بغداد  1988م

2-     أساسيات الكيمياء الحيوية الحديثة ، تلقان عناد المهداوي ، الدار الجماهيرية للنشر والتوزيع  والإعلان ،  1998م

3-     اسس الكيمياء الحيوية ، عبدالمنعم الأعسر ، المكتبة الأكاديمية ، القاهرة  1996م

4-     الكيمياء الحيوية  العامة ، عمرو عبدا لرحمن البنا وآخرون ، شركة الجمهورية الحديثة ، الإسكندرية 2002م