ﺕﺎﻨﻴﺘﻭﺭﺒﻠﻟ ﻲﻤﻴﺯﻨﻹﺍ … 3as/s.exper...1 لﺎﺴﺭﻹﺍ...

3 ثانوي شعبة علوم تجريبية علوم طبيعية اإلرسال 1

85

النشاط اإلنزيمي للبروتينات : 3الوحدة التعلمية

النشاط اإلنزيمي للبروتينات

المفاهيم المبنية

التقويم


86

النشاط اإلنزيمي للبروتينات

فيا أساسيا دورتلعب اإلنزيمات. الخلوي في العديد من التفاعالت الكيميائية األيضية يتمثل النشاط

. ويةلحيهذه التفاعالت از يحفت ـ هل للطبيعة البروتينية لإلنزيم دور في تخصصها الوظيفي ؟

ـ ماهي خصائص التحفيز اإلنزيمي ؟ ر هذه الخصائص؟يهي العوامل القابلة لتغي وماـ

: التالية النشاطات نقترح إلجابة على هذه التساؤالت ل


87

:مكتسباتيوظف أ نتائج تجريبية للنشاط اإلنزيمي ) 1(لوثيقة يلخص جدول ا: 1 النشاط

رقم النتائج الشروط التجريبية ال

01

االماهة الحامضية للنشاء في وجود درجة حرارة يالماء فحمض كلور

.م 0 100

تحلل جزيئة النشاء إلى وحدات من سكر بسيط هو سكر العنب

. دقيقة 40بعد ) غلوكوز ( 02

إماهة النشاء في وجود إنزيم األميالز م في 0 37اللعابي في درجة حرارة

. )pH = 7 ( وسط معتدل

تحلل جزيئة النشاء إلى سكر ثنائي 7بعد ) المالتوز(هو سكر الشعير

.دقائق 03

باستعمال ) 02(إعادة نفس التجربة .لعاب مغلي

. ال يتحلل النشاء

04

في درجة ) 02(إعادة نفس التجربة . م 0 0حرارة

.حلل النشاء ال يت- بعد العودة إلى درجة الحرارة -

يتحلل النشاء إلى سكر م، 0 37 .العنب

05

مع استبدال ) 02(إعادة نفس التجربة ).بروتين(النشاء بزالل البيض

.ال يتحلل هذا البروتين

06

في وسط ) 0 2(اعادة التجربة . حامضي أو في وسط قاعدي

.ال يتحلل النشاء

1 يقةالوث


88

: القبليةكـ باستغاللك لهذه النتائج التجريبية و مستعينا بمكتسابات .االميالزو )يمحفز كيميائ( HClــالل ـ ـ قارن في جدول بين عم1 . الذي يطلق على إنزيم األميالز"المحفز الحيوي"مفهوم ل تعريف قدم ـ 2 . ـ استخرج شروط عمل اإلنزيم 3

: 2النشاط عند المولودين حديثا المصابين في ) maladie de pompe" (االرتخاء العضلي"ـ تتمثل أعراض مرض *

ارتخاء األطراف، كما يظهرون صعوبة في التنفس والبلع في األسابيع األولى نتيجة خلل في تقلص الخاليا .العضلية

لخلل الوظيفي تم فحص قطعة من النسيج العضلي لكل من الطفل المريض و الطفل للبحث عن مصدر هذا ا . )2( الوثيقة ب السليم، المالحظة بالمجهر اإللكتروني ممثلة

.مركب إدخاري للغلوكوز ) 2في الوثيقة ب ( تحتوي هيولى الخاليا العضلية على الغليكوجين ) .2 في الوثيقة أ ( ص الوظيفي للخلية العضلية التخص كما تحتوي على عضيات قابلة للتقلص تميز

2الوثيقة

نسيج عضلي للطفل السليم - ا . بالمجهر االلكترونيكما يبدو

نسيج عضلي للطفل المريض- ب. بالمجهر االلكتروني كما يبدو

أ

ب

أ

أ

أ

ب

غليكوجين: ـ ب العضيات المتقلصة : أ


89

الطاقة ف لخلية العضليةل األيض الخلوي أساسية فيجزيئةكما بينت التحاليل الكيميائية أن الغليكوجين ـ * لوكوز المخزن في الغليكوجين و يعاد تجديد هذا األخير من غك الي تفكمصدرهاالالزمة للتقلص العضلي

. )3الوثيقة ( كوز الغذائيلوغال

. )2( ـ قارن بين بنية النسيجين في الوثيقة 1 ( المذكور سابقاالوظيفي الخلل تفسر )3الوثيقة ( البيوكيميائيةالتحاليل ـ بين كيف أن نتائج هذه 2

. وعواقبه على النشاط األيضى )2الوثيقة ـ ماذا تستخلص ؟3

غلوكوز غذائي

انزيم

غليكوجين

انزيم

قة في الخلية العضليةمصدر الطا غلوكوز

)ترآيب ( تفاعل كيميوحيوي

)تفكيك و تحليل ( تفاعل كيميوحيوي

3الوثيقة


90

:أقيم إجابتي ◄ :1النشاط

ـ المقارنة1

المحفزات أوجه

المقارنة

المحفز الكيميائي حمض الكلور

المحفز البيولوجي األميالز اللعابي

سريع بطيء نسبيا سرعة التفاعل حرارة الجسم )م 0 100(درجة عالية الحرارة درجة

)م0 37( ( وز ثم غلوكوزدكسترينات ثم مالت النتائج المحصل عليها

) اماهة كلية دكسترينات ثم

)اماهة جزئية(مالتوز إماهة كيميائية بحتة في وجود حمض نوع التفاعل الكيمائي

عاليةوحرارة إماهة إنزيمية في شروط

العضويةبتراكيز يؤثر هو محفز تنتجه العضوية ويعمل في شروط مالئمة للحياة و: ـ تعريف المحفز الحيوي 2

.ضعيفةالمعينة في ) الركيزة ( وسيط حيوي يتميز بتأثيره النوعي اتجاه مادة التفاعل : عمل اإلنزيم ـ شروط 3

. مالئمة للحياةpHشروط حرارة و : 2النشاط

: ـ المقارنة 1 . متقلصة واضحة مع قلة الغليكوجين في النسيج العضليالعضيات ال: ـ عند الطفل السليم

.تراكم الغليكوجين في النسيج العضلي مع ضمور العضيات المتقلصة : لمصاب ـ عند الطفل ا يبين الفحص المجهري تراكم الغليكوجين في الخاليا العضلية عند الطفل المصاب داللة : التفسير ـ2

. استهالكهعلى عدم ص العضلي يتطلب إنزيمات كما بينت التحاليل الكيميائية أن تفكيك الغليكوجين مصدر الطاقة الالزمة للتقل

.نوعية اإلنزيمات الالزمة لتفكيك الغليكوجين إلى ) أو عدم فعالية ( و عليه يمكن تفسير هذا الخلل الوظيفي بغياب

غياب نشاط العضيات المتقلصة مما ينجم عنهسكر العنب ،مصدر الطاقة الالزمة للتقلص العضلي ) .الحركة(


91

.ي للنشاط األيضي للعضوية ضروراإلنزيم: ـ اإلستخالص 3

تخضع اإلنزيمات كالبروتينات األخرى إلى التعبير المورثي ، فهي محفـزات للنـشاطات البيوكيميائيـة . المختلفة الضرورية لحياة الخلية

ما هي العالقة بين التخصص الوظيفي لإلنزيم وبنيته ؟: اإلشكالية المطروحة

إلنزيم ؟كيف يمكن قياس النشاط التحفيزي ل

:3النشاط : النشاط التحفيزي لإلنزيم الذي يسمح بقياس )ExAO (ـ وصف التركيب التجريبي* : من) 4الوثيقة ( التركيب التجريبيكون يتيسمح بحساب وعرض النتائج على شاشة الحاسوب على logiciel حاسوب مزود ببرنامج خاص ـ 1

.شكل منحنيات

عن مادة معينة في الوعاء وقياس تركيزها به يمكن الكشفcapteur (sonde)مسبار أو القط ـ 2لذلك يختلف نوع الالقط حسب نوع التفاعل المراد إجراءه ونوع المواد المتفاعلة أو . بصورة مستمرة

.الناتجة المراد قياسها

ابعة تغيراتهما وذلك لمتpHقد يستعمل القط آخر أو القطين أحدهما خاص بالحرارة واآلخر خاص بدرجة .أثناء حدوث التفاعل

.واقط بالحاسوبل لربط الالقط أو الInterfacesوسائط ـ 3

Biocell حيوي مفاعلـ 4 . ملحقاته مع

Adaptateur ـ مكيف 5

1

2

3

4

4الوثيقة

5


92

المحكاة مجانوصل بين المسابير والمكيفات ثم نتبع خطوات بر . ( Logiciel de simulation)

لتحديدة مما يسمح بتسجيل منحنيات تستغل كوسيلة ضرورية يتصاغ البرمجة تلقائيا في شكل قياس وحرك . حساب الحركية اإلنزيمية والسرعات االبتدائية

عوامل ال ثم نغيره مع إبعاد اإلنزيميعزل في كل مرة العامل المراد دراسة تأثيره على سرعة التفاعل ن . أيضاهامحتمل تأثيرال األخرى

: ـ السرعة االبتدائية للتفاعل اإلنزيمي* ). المتشكل خالل وحدة زمن ة أو الناتج المتفاعلةكمية المادة( ائي بحركيته يتميز التفاعل الكيمي ♦ .بتراكيز ضعيفة تؤثر و هيائية والبيولوجية من التفاعالت الكيميائية يتسرع المحفزات الكيم ♦

بيولوجيا والخاضعة لتأثير ثابت حيوي وغير ةتتبع تغيرات حركية التفاعل الكيميائي المحفزيسمح ♦ .استخراج الخصائص األساسية للمحفزات البيولوجية بحيوي اسطة نواتج قابلة للكشف وللقياس بوال اختيار التفاعل الذي تكون فيه ExAOتستلزم تقنية الـ ♦

)...O2 - CO2مسبار ( مسبار خاص يتم في نلخص التفاعل الذي حيث ، أكسيداز-لوكوزغأكسدة الغلوكوز بواسطة إنزيم اللذلك كمثال نأخذ

:المعادلة التالية ب التجريبية الشروط

: ألكسدة الغلوكوز ةة األنزيمييحركالقياس

: التجربة في المفاعل الحيوي )(pH =7وز لوكغ ملي من محلول ال10ندخل م 0 37 = الوسط حرارةدرجة

O2نضع اإللكترود الخاص بـ


93

من لترليي م0.1 ثم بعد حقنفي المفاعل الحيوي في غياب اإلنزيم O2 الـ ةنسجل تطورات نسب النتائج المحصل عليها ممثلة في. إعتبارية وحدة 30 أكسيداز بتركيز -إنزيم الغلوكوز محلول

. )5الوثيقة (

).5( ـ حلل منحنى الوثيقة 1 . ـ ا ـ باستعمال معارفك ، قدم تفسير لهذه النتائج التجريبية 2

. ب ـ استخرج من الوثيقة العالقة الموجودة بين كمية المادة المتوفرة في الوسط و سرعة التفاعل القصوى المسجلة في بداية التفاعل عندما ) الحركية اإلنزيمية(بالسرعة " السرعة االبتدائية " ـ تعرف 3

.تكون كمية المادة مرتفعة باستعمال معارفك في مادة الكيمياء حول التفاعالت الكيميائية، أحسب السرعة االبتدائية للتفاعل

) .5الوثيقة ( المدروس :أقيم إجابتي ◄ : ـ التحليل1

.التفاعل اإلنزيمي) الحركية(في المفاعل بداللة الزمن عن تطور سرعة O2 تعبر تغيرات نسبة الـ قبل حقن إنزيم ـ

وهي ل/ملغ 9.5، يكون تركيز األكسجين في الوسط ثابت حوالي أكسيداز–الغلوكوز: )أ ـ ب ( المجال . في الوسطالموفرةالكمية

O2 )ل/ملغ(

) د ( الزمن 1 2 3 4 5 6

2

4

6

8

10

الغلوكوزمحلول غلوكوز أكسيداز 5الوثيقة

ب أ

جـ

دهـ


94

: نزيماإلبعد حقن ـ ليصل إلى قيمة تقارب ) ميل كبير( في تركيز األكسجين نسجل تناقص سريع) : ب ـ جـ ( المجال

.2 في الدقيقة ل/ملغ 5 2 حيث يصل إلى قيمة بسرعة اقل حدة ننسجل تناقص في تركيز األكسجي): جـ ـ د (المجال

.3 و 2ل ما بين الدقيقة /ملغ .ل / ملغ 1 عند تركيز) هـ(يتواصل تناقص األكسجين ببطء ثم يتوقف بعد ) : د ـ هـ( المجال

: ـ التفسير ـ أ2

. جزيئات الغلوكوز تفكيك عدم على داللة )في غياب اإلنزيم ( قبل حقن اإلنزيماألكسجين ثبات تركيز .أكسيدازنزيم غلوكوز األ بتفكيك جزيئات الغلوكوز في وجود في الوسط يفسر تناقص تركيز األكسجين

فهي بين اإلنزيم و مادة التفاعلسرعة التفاعل إلىO2 الـ جزيئاتل ةتهلكسترجع الكمية الم :العالقةب ـ أن سرعة التفاعل مرتبطة بكمية إستنتاج ومنه يمكن. فيما بعد تدريجيا تتناقصثم قصوى في بداية التفاعل

.مادةالمن كمية كبيرة توفر تكون هذه السرعة قصوى في بداية التفاعل عند حيثالمادة المتوفرة في الوسط

O2 )ل/ملغ(

) د ( الزمن 1 2 3 4 5 6

2

4

6

8

10

غلوكوز أكسيداز محلول الغلوكوز

ب أ

جـ

دهـ


95

:حساب السرعة اإلبتدائية ـ 3

O2 )ل/ملغ(

) د ( الزمن 1 2 3 4 5 6

2

4

6

8

10

غلوكوز أكسيداز محلول الغلوكوز

أ

C t

Vi = Tg = 4 0,38 =10,5 mg O2 .L-1.mn-1 = Vi = السرعة

اإلبتدائية


96

في ماذا يتمثل التخصص الوظيفي لإلنزيم ؟

.يتدخل اإلنزيم في التفاعالت األيضية المتعددة داخل الخلية :4 النشاط .الكبدية الخلية منهاز في الوسط ضمن خلوي ممكنة للفركتواليضية األطرق ال ) 6( تلخص الوثيقة

. فوسفاتاز-6 -غلوكوز ـ حدد نوع التفاعل الذي يحفزه كل من اإلنزيم فوسفوغلوكوميتاز و اإلنزيم 1

فركتوكيناز

ألدوالز ب

أنزيمات مختلفة10ازفركتوز ثنائي الفوسفات

غلوكوز فوسفات إيزوميراز

فوسفوغلوكوميتاز فوسفاتاز-6 -غلوكوز

غلوكوجين سنتيتاز

فركتوز

ـ فوسفات1فركتوز ـ

ـ فوسفات6 - 1فركتوز ـ

حمض البيروفيك 2

ـ فوسفات6فركتوز ـ

ـ فوسفات6غلوكوز ـ

ـ فوسفات1غلوكوز ـ غلوكوز

غلوكوجين

ناتج التفاعل

اإلنزيم

6الوثيقة


97

. أن لإلنزيم تأثير نوعي إذنعلل ـ 2

:5النشاط بمحلول الغالكتوز ثم األخيركوز ثم نستبدل هذا الغلو منباستعمال محلول 3لنشاط التجربة لنعيد نفس

30نضيف للوسط في الزمن . ل / مول 2–10: بمحلول السكروز، المحاليل الثالثة ذات تراكيز متساوية ) .ل/ وحدة 15000(ثانية إنزيم غلوكوز أكسيداز

: ها صيغة عامة و ل4الغلوكوز و الغالكتوز هي سكريات بسيطة متماكبة على مستوى الكربون رقم ـ C6H12O6 ) 7الوثيقة.(

و لوكوزغلكل من ا ل1الكربون رقمذرة على لوكوز أكسيدازغيؤثر تفاعل األكسدة المحفز بإنزيم ال .الغالكتوز

و الفركتوز و له صيغة السكروز سكر ثنائي يتكون من إرتباط سكرين بسيطين هماالغلوكوز ـ ) .7ة الوثيق ( C12H22O11: عامة

سكروز غالكتوز غلوكوز

7الوثيقة

الصيغ المفصلة للسكريات المدروسة


98

)8( دقائق ممثلة بالوثيقة5خالل المحصل عليها للمحاليل الثالثة التسجيالت

. التسجيالت لهذه ـ قدم تحليل مقارن 1 ؟ هذه النتائج ماذا تستنتج من ـ 2 ؟ات فيما يخص تأثير اإلنزيم) 5(و ) 4( من النشاطين ستخلصت ـ ماذا 3 :أقيم إجابتي◄

: 4النشاط : تحديد نوع التفاعل ـ1

: التالييحفز اإلنزيم فوسفوغلوكوميتاز التفاعل ـ فوسفات1 غلوكوزـ ـ فوسفات 6غلوكوزـ

: التالي التفاعلاز ـ فوسفات6يحفز اإلنزيم غلوكوز ـ غلوكوز ـ فوسفات 6غلوكوزـ

O2 )ل/ملغ(

غالكتوز

سكروز

)د(الزمن غلوكوز

O2 )ل/ملغ(

8الوثيقة


99

: التعليل ـ2مجموعة الفوسفات من مكان على تحويل عمل )isomérase ( إنزيم تماكباإلنزيم فوسفوغلوكوميتاز هو

. ) 1ذرة الكربون رقم ( في نفس الجزيئة إلى مكان آخر )6ذرة الكربون رقم ( في الجزيئة مجموعة الفوسفات في نزع عمل على) Hydrolase( إنزيم اإلماهة هو از ـ فوسفات6اإلنزيم غلوكوز ـ

. وجود الماءإال أن المنتوج مختلف و هو ما ) ـ فوسفات6غلوكوز ـ ( على نفس مادة التفاعل يؤثر اإلنزيمان إذن

.ال يحفز إال تفاعل واحد : يبين أن لكل إنزيم تأثير نوعي

: 5النشاط تبين التسجيالت المحصل عليها أن حركية استهالك األكسجين تكون كبيرة مع : ـ التحليل المقارن 1

. الغالكتوز و السكروز كل من تقريبا معمحلول الغلوكوز و منعدمةإال أنه اليؤثر بمعنى :النوعي ارتباطهفي نزيم الغلوكوز أكسيداز إل النوعي التأثيريتمثل :االستنتاج ـ 2

. نوعية واحدة على مادة تفاعل نوعي بالنسبة للتفاعل الكيميائي و تخصص، تخصص مزدوجتمتلك اإلنزيمات : اإلستخالص ـ3

.ادة التفاعل نوعي بالنسبة لمتخصص

بتركيز المادة ؟ اإلنزيميكيف تتأثر حركية التفاعل

:6النشاط

. النشاط اإلنزيمي دراسة في مرجعية تستعمل السرعة االبتدائية كقيمة

: قيس السرعة االبتدائية للتفاعل اإلنزيمي بداللة تركيز المادةنـ * : تركيز المادة كما يليمع تغير )3 النشاط (نعيد نفس التقنية السابقة - . ملي مول00 - ملي مول1 - ملي مول10 - ملي مول 50 - ميلي مول 500 –ملي مول 1000


100

.الحركية اإلنزيمية بتغير تركيز مادة التفاعلتغيرات )9(تمثل تسجيالت الوثيقة ـ *

O2 )ل/ ملغ(

)د ( الزمن

] ميلي مول 0[ غلوكوز

] ميلي مول 1[ غلوكوز

] ميلي مول10[ غلوكوز

] ميلي مول50[ غلوكوز

] ميلي مول500[ غلوكوز ] ميلي مول 1000[ غلوكوز

3.30 2.30 1.30 0.30 1 2 3

1

3

5

7

9

9الوثيقة

أكسيداز- غلوكوز


101

. سرعة االبتدائية بداللة تركيز المادةتغيرات ال ) 10( تمثل الوثيقة ـ

"معقدو هو ما يسمى ب إلرتباط اإلنزيم بمادة التفاعل عليه بالحاسوبنموذج محصل) 11(تمثل الوثيقة ـ

" .إنزيم ـ مادة التفاعل

؟) 9( ـ ماذا تستنتج من نتائج الوثيقة 1 ) 10( ـ أ ـ حلل الوثيقة 2

10 الوثيقة

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 100 200 300 400 500 600 700تراآيز مادة التفاعل (ميلي مول/لتر)

ثا)ل/

ل/مو

ي ميل

) Vi ةائيبتد اإلعةسرال

ية تدائاإلب

عة سرال

)ول

ي مميل

)ثا/ ل /

)ل / ميلي مول ( تركيز مادة التفاعل

2

مادة التفاعل : 2اإلنزيم : 1

11الوثيقة

نموذج لمعقد إنزيم ـ مادة التفاعل

1


102

) 1 ( السابقأن النتائج المحصل عليها تؤكد إجابتك في السؤال ب ـ بين جـ ـ ماذا تستخلص من هذه النتائج ؟

مدعما إجابتك برسم تخطيطي تفسيري ) 10(قدم تفسيرا لنتائج الوثيقة ) 11( ـ باالعتماد على الوثيقة 3 .يحمل جميع البيانات

:أقيم إجابتي ◄دة تركيز المادة يصاحبه زيادة في استهالك األكسجين إلى قيمة قصوى أن زيا ) 9( ـ تبين الوثيقة 1 .نى أنه كلما يزداد تركيز المادة تزداد سرعة التفاعل في حدود مجال معينعبم : ـ أ ـ التحليل 2

حيث تبلغ ) ل/ ملي مول 100 إلى التركيز 0من (سرعة االبتدائية قصوى في بداية التفاعل التكون .ثا/ ل/ ملي مول0.5قيمة تساوي

لتبلغ القيمة ) ل / ميلي مول 300 إلى 100في مجال التركيز ما بين (تزداد السرعة بعد ذلك ببطء .القصوى عند التركيز األمثل لمادة التفاعل حيث تصبح ثابتة

تزداد مرتبطة بتركيز مادة التفاعل بمعنىأن السرعة االبتدائية للتفاعل اإلنزيمي) 10(ب ـ تؤكد الوثيقة ملي 300في هذه الحالة عند التركيز( بزيادة تركيز مادة التفاعل وتأخذ قيمة قصوى في مجال معين السرعة .وتثبت عندها رغم زيادة تركيزمادة التفاعل ) ل / مول : ـ االستخالصجـ

.ال محددتوجد عالقة بين السرعة االبتدائية للتفاعل المحفز البيولوجي و تركيز مادة التفاعل في مج، الوصول إلى السرعة القصوى يحدث عند "إنزيم ـ مادة التفاعل"يتم التفاعل بتشكيل معقد : ـ التفسير 3

.تشبع جميع اإلنزيمات الموجودة في الوسط بمادة التفاعل :الرسم

إنزيممادة التفاعل

إنزيم ـ مادة التفاعل منتوج

السرعة القصوى

تركيز مادة التفاعل


103

[بين جزيئتين ، أي بمعنى إرتباط "معقد "محفز يشكل اإلنزيم مع مادة التفاعل التفاعل الأثناء حدوث

.] اإلنزيم و مادة التفاعل یتم هذا اإلرتباط ؟آيف : اإلشكالية المطروحة

؟" إنزيم ـ مادة التفاعل"ما هي الخصائص الجزيئية التي تسمح بتفسير تشكل المعقد

.التفاعلضرورية لحدوث مرحلة "إزيم ـ مادة التفاعل"تعتبر مرحلة تشكل المعقد

.التحفيزي لإلنزيم النشاطالمسؤولة عن إلى إظهار الخصائص الجزيئية لإلنزيمات 8 و 7 يننشاطهدف الي

إنزيم ـ مادة " نموذج محصل عليه بالحاسوب يبين كيفية تشكيل المعقد ) 12(تمثل الوثيقة : * 7النشاط " . التفاعل

12الوثيقة

اإلنزيممادة التفاعل

" إنزيم ـ مادة التفاعل " معقد


104

. حفيز اإلنزيمي لألميالز البنكرياسينمذجة جزيئية للت) 13(ـ تمثل الوثيقة *

؟" إنزيم ـ مادة التفاعل"فيما يخص كيفية تشكيل المعقد ) 12( ـ ما هي المعلومة التي تقدمها الوثيقة 1 قدم تعريف لمفهوم ،" الموقع الفعال" إسم يطلق عليه)12 ( ـ إذا علمت أن الجزء المؤطر من الوثيقة2

.الموقع الفعال ) .13( ـ أ ـ حلل الوثيقة 3

ب ـ ما هي المعلومة اإلضافية التي تقدمها هذه الوثيقة فيما يخص التحفيز اإلنزيمي ؟

13الوثيقة

1 2

3 4

مادة التفاعل

اإلنزيم

التسلسل الزمني للتحفيز اإلنزيمي : 4 ،3 ، 2، 1


105

تمثيل(كربوكسي بيبتيداز : حدى إنزيمات الهضمالبنية الفراغية إل) ـ أ 14( الوثيقة تمثل :8النشاط .)كروي

) تمثيل باألعمدة(لموقع الفعال ل األحماض األمينية المشكلة) ـ ب14( الوثيقة تمثل

معقد إنزیم ـ مادة التفاعل اإلنزیم

لموقع الفعال المشكلة لالستةاألمينية االحماض : 3 مادة التفاعل : 2اإلنزيم : 1

ـ أ14الوثيقة

1 2 3

ذرة الزنك التي تمثل موقع التحفيز: 3 مادة التفاعل : 2 ض أمينيةا أحم:1

ـ ب 14 الوثيقة

تيروزين

أرجنين

1 2

3


106

.للبروتين بعاد لبنية ثالثية األقدم تعريفا ل ـ باستعمال معلوماتك 1 :ماذا يمكنك استخالصه فيما يخص ) أ و ب14 ( تين ـ باستغالل الوثيق2

. و تخصصه الوظيفي ـ العالقة بين البنية ثالثية األبعاد لإلنزيم .ـ نشاط الموقع الفعال .الفعاللموقع ل قد إذن تعريف دقيق ـ3

:9 النشاط

إظهار و) ]rasmol[ محاكاة برامج ( في فضاءات األنترنيت عن التمثيل ثالثي األبعاد لإلنزيماتأبحث ) .] enzymo[ محاكاة التحفيز اإلنزيمي برامج( المواقع الفعالة

:أقيم إجابتي◄

:7النشاط ( تكامل بنيوي بين موقع خاص لإلنزيمنتيجة يتم" مادة التفاعل–إنزيم " المعقد تشكيل: ة ـ المعلوم1

. التفاعل مادةمن وجزء محدد )تجويف عبارة عن جزء محدد من بنية اإلنزيم يجعل هذه البنية ثالثية األبعاد مكملة : ـ تعريف الموقع الفعال2 .نية جزء محدد من مادة التفاعللب من الوثيقة بنية محددة لكل من اإلنزيم و مادة التفاعل ، مادة 1يبين الشكل : ـ أ ـ تحليل الوثيقة 3

.التفاعل قريبة من الموقع الفعال لإلنزيم كله الفراغي شليغيرتثبيت هذه األخيرة يحفز األنزيم " : أنزيم ـ مادة التفاعل " تشكيل معقد 2يبين الشكل

.إنه التكامل المحفز: و يصبح مكمال لشكل مادة التفاعل . تفكيك مادة التفاعل4 و 3يبين الشكلين

يتطلب حدوث التفاعل تغيير في البنية الفراغية لإلنزيم أي بمعنى أن التموضع : ب ـ المعلومة اإلضافية .الهندسي لمادة التفاعل ضروري لحدوث هذا التفاعل

: 8 النشاط

ـ تعود البنية ثالثية األبعاد للبروتين و بالتالي نشاطه إلى الروابط التي تنشأ بين أحماض أمينية محددة و 1 .الوراثيةمتموضعة في السلسلة الببتيدية حسب الرسالة


107

تسمح هذه البنية. ـ تتوقف البنية ثالثية األبعاد لإلنزيم على تموضع فراغي محدد ألحماض أمينية معينة2بتجمع أحماض أمينية موجودة في أماكن مختلفة من السلسلة لتشكيل موقع له خصائص هندسية تكمل بنية

.التفاعلالجزء الموافق من مادة رجنين عند أحركة موضعية للسالسل الجانبية للحمضين األمينيين تيروزين و ) ـ ب 14(تبين الوثيقة

التفاعل و هو ما يبين أن تثبيت مادة ) ـ أ 14الوثيقة ( تثبيت مادة التفاعل مما يؤدي إلى غلق الموقعو هو ما يسمح ".إنزيم ـ مادة التفاعل" األحماض األمينية للموقع الفعال مشكلة عندئذ معقد بحركة يصحب

. بالتأثير التحفيزي لإلنزيم .فاعل و تحويلها له القدرة على التعرف النوعي لمادة التاإلنزيمجزء من : ـ تعريف الموقع الفعال 3

على السرعة االبتدائية للتفاعالت pHاإلنزيمات من طبيعة بروتينية ، فكيف تؤثر كل من الحرارة و فزة إنزيميا ؟ حالم

الوسط على السرعة االبتدائية للتفاعل المحفز إنزيميا ؟pHكيف يؤثر

:10النشاط :سطالو مع تغير درجة حموضة 3لنشاط التجربة لنعيد نفس *

pH = 7 ، pH = 5 ، pH =9 O2 ) ( تغيرات حركية استهالك ) 15الوثيقة ( تمثل تسجيالت

أكسيداز في –لوكوز غلوكوز المحفزة بإنزيم الغخالل تفاعالت أكسدة ال . متغيرpHأوساط تفاعلية حيث الـ

) ل / ملغ ( O2تركيز

) دقائق ( الزمن

pH = 9 pH = 5

pH = 7 1

1 2 3

2 3

4

4

5

5 6

15الوثيقة


108

.الحموضة المدروسةدرجة ـ قارن النتائج المحصل عليها في شروط 1 ـ ماذا تستنتج ؟2، قدم تفسيرا " العالقة بين بنية البروتين و وظيفته " ـ باالعتماد على المعارف المبنية من خالل دراسة 3

.لهذه النتائج

كيف تؤثر درجة الحرارة على السرعة االبتدائية للتفاعل المحفز إنزيميا ؟

:11النشاط

: الوسط ر درجة حرارة يي مع تغ3 النشاطتجربة نعيد نفس * م 0 5 في حرارة - م° 37 في حرارة -

م 0 70 في حرارة - م 0 20في حرارة - . لوكوز لعدة دقائق في الحرارة المدروسةغيوضع المحلول اإلنزيمي ومحلول القبل التسجيل

لوكوز غ أكسدة الت خالل تفاعالO2ية استهالك الـ تغيرات حرك ) 16( ـ تمثل تسجيالت الوثيقة . أكسيداز في أوساط تفاعلية حيث الحرارة متغيرة –لوكوز غالمحفزة بواسطة إنزيم

O2تركيز )ل/ملغ (

م70°م70° 37 م°

م5°

م37° م20°

م5° 37 م°)د( الزمن 0.3 1 1.3 2 2.3 3 3.3

2

4

6 8

10

16الوثيقة


109

.تأثير درجة الحرارة المرتفعة على بنية اإلنزيم ) 17(تمثل الوثيقة *

.رارة الوسط المدروسةقارن النتائج المحصل عليها في شروط درجة ح ـ1 ـ ماذا تستنتج ؟ 2 .استخرج درجة الحرارة المثلى لعمل اإلنزيم ـ 3 .اإلنزيميفسر تأثير درجة الحرارة المرتفعة على النشاط ) 17 و 16( ـ باالعتماد على الوثيقتين 4

) نموذج ( مالي باستعمال المعارف المبنية حول التخصص الوظيفي للبروتين قدم في رسم إج : 12النشاط . على المحفزات اإلنزيمية و العواقب المترتبة على ذلك pHتأثير كل من درجة الحرارة و الـ

:أقيم إجابتي ◄

:10النشاط :المقارنة ـ 1

تكون حركية التفاعل المحفز بإنزيم غلوكوزـ أكسيداز كبيرة في pH = 7 ) وسط معتدل ( مقارنة بحركيته في الوسطين ذوpH= 5) وسط قاعدي (9أو )وسط حامضي (

الوسط التفاعلي عن pH عندما يبتعد هذه الحركية تتناقص حيث تكون جد ضعيفة أو شبه منعدمة، بمعنى pHالمعتدل .

محددة، مالئمة pHلكل إنزيم درجة حموضة مثلى يكون نشاطه عندها أعظمي في شروط : ـ االستنتاج2 .للحياة

طبيعي إنزيم بنية تأثير درجة حرارة بعدبنية اإلنزيم 17الوثيقة مرتفعة


110

: ـ التفسير3 درجة حموضة الوسط على الحالة الكهربائية للوظائف الجانبية الحرة لألحماض األمينية في السالسل تؤثر

:البيبتيدية وباألخص تلك الموجودة على مستوى الموقع الفعال كما يلي .و تصبح الشحنة الكهربائية اإلجمالية موجبة +Hفي الوسط الحمضي الوظائف األمينية تثبت

. وتصبح الشحنة الكهربائية اإلجمالية سالبة+Hعدي تفقد الوظائف الكربوكسيلية في الوسط القاإلى فقد الشكل ) األمثلpH الوسط التفاعلي عن الـpHبابتعاد ( يؤدي تغير الحالة األيونية للموقع الفعال

.المميز له مما يعيق تثبيت مادة التفاعل وبالتالي يمنع حدوث التفاعل

:11النشاط :المقارنة ـ 1

تساوي حرارة وسط التفاعل تكون أعظمية في درجة أكسيداز -لوكوزغحركية التفاعل المحفز بإنزيم ـ .م 0 37

.الوسط ةحراردرجات ـ تقل هذه الحركية كلما انخفضت .القصوىإلى قيمتها الحركية اإلنزيمية تعود م0 37 إلى م 0 5عند رفع الحرارة من ـ

.منعدمةتكون هذه الحركية شبه ) م ° 70(مرتفعة ـ في درجة حرارة .منعدمةشبه اإلنزيمية الحركية م تبقى ° 37 درجة حرارةم إلى °70 درجة حرارة مناالنتقالـ عند

يتم النشاط اإلنزيمي ضمن مجال محدد من درجة الحرارة :االستنتاج ـ 2 .م 0 37حرارة يبلغ التفاعل اإلنزيمي سرعة أعظمية عند درجة

يصبح اإلنزيم غير نشط وتتناقص حركيته عند الحرارة المنخفضة ويفقد حركيته تماما بتخريبه عند الحرارة .المرتفعة

( ال يكون تأثير اإلنزيم إال في الشروط المالئمة للحياة .م ° 37= ـ درجة الحرارة المثلى لعمل اإلنزيم 3 ). م عند اإلنسان ° 37

و بالتالي الفراغية اإلنزيم الذي يفقد نهائيا بنيته إلى تخريب درجة الحرارة رتفاعا يؤدي :التفسير ـ 4 . وظيفته


111

: 12النشاط


اإلنزيم

معقد إنزيم ـ مادة التفاعل

المنتوج

تحفيز إنزيمي

تغير راجة د

حرارة الوسط

pHتغير الوسط

تحفيز إنزيمي غير ممكن


112

المفاهيم المبنية

تعريف اإلنزيم ة رجدمعينة في شروط ) ركيزة( األنزيمات وسائط حيوية،تتميز بتأثيرها النوعي اتجاه مادة التفاعل -

.حرارة مالئمة للحياة

العالقة بين البنية ووظيفة اإلنزيم : التخصص المزدوج لإلنزیم-1

نوعي بالنسبة للتفاعل الكيميائي و تخصص نوعي تخصص ( :يمتلك اإلنزيم تخصص وظيفي مزدوج .)ادة التفاعلبالنسبة لم

" مادة تفاعل–إنزیم " تشكل معقد -2زيم على تشكل معقد أنزيم ـ مادة التفاعل، ينشأ أثناء حدوثه رابطة الوظيفي لإلن ـ يرتكز التخصص

.انتقالية بين جزء من مادة التفاعل ومنطقة خاصة من األنزيم تدعى الموقع الفعال .جزء من اإلنزيم له القدرة على التعرف النوعي لمادة التفاعل و تحويلها: ـ الموقع الفعال

لفعال لألنزيم ومادة التفاعل عند تثبيت هذه األخيرة التي تحفز األنزيم لتغيير ـ يحدث التكامل بين الموقع ا .إنه التكامل المحفز: شكله الفراغي فيصبح مكمال لشكل مادة التفاعل

إن تغير شكل األنزيم يسمح بحدوث التفاعل ألن المجموعات الكيميائية الضرورية لحدوثه تصبح في الموقع .ر على مادة التفاعلالمناسب للتأثي


113

العوامل المؤثرة على النشاط اإلنزيمي

PH تاثير الـ -1

تؤثر درجة حموضة الوسط على الحالة الكهربائية للوظائف الجانبية الحرة لألحماض األمينية - في السالسل البيبتيدية وبالخصوص تلك الموجودة على مستوى الموقع الفعال

رابطة ضعيفة بين حمض أميني و حمض ) ليزين(لمادة التفاعل

حمض (أميني للموقع الفعال )رتيكاألسبا

إنزيم



114

: بحيث . الحمضي تصبح الشحنة الكهربائية اإلجمالية موجبةفي الوسط ° .في الوسط القاعدي تصبح الشحنة الكهربائية اإلجمالية سالبة ° يفقد الموقع الفعال شكله المميز، بتغير حالته األيونية وهذا يعيق تثبيت مادة التفاعل وبالتالي يمنع حدوث -

.التفاعل .أعظمياعندها شاطه لكل أنزيم درجة حموضة مثلى، يكون ن- تأثير درجة الحرارة-2

:ـ يتم النشاط األنزيمي ضمن مجال محدد من درجة الحرارة بحيث .تقل حركة الجزيئات بشكل كبير في درجات الحرارة المنخفضة ، ويصبح األنزيم غير نشط °

يا بنيتها الفراغية المميزة ، و تفقد نهائ)م °40أكبر من (تتخرب البروتينات في درجات الحرارة المرتفعة ° .وبالتالي تفقد وظيفة التحفيز

م °37( الخلوي ط يبلغ التفاعل األنزيمي سرعة أعظمية عند درجة حرارة مثلى، هي درجة حرارة الوس- ). عند اإلنسان


115

التقويم

: 1التمرين

يتأكسد إلى حمض البيروفيك حـسب المعادلـة يحفز اإلنزيم ماليك تفاعل نزع الكربون من حمض الماليك ل :التالية

نقـدر الـسرعة اإلبتدائيـة . يتم هذا التفاعل في خاليا أوراق بعض النباتات أثناء عملية التركيب الضوئي بداللة تركيز مادة pH = 8.5 و في وسط ذو pH = 6للتفاعل المحفز من طرف هذا اإلنزيم في وسط ذو

:محصل عليها ممثلة في جدول الوثيقة التالية النتائج ال. التفاعل ميلي (تركيز مادة التفاعل

)ل/مول

السرعة االبتدائية في pH = 6 ) وحدة اعتبارية (

السرعة االبتدائية في pH = 8.5 ) وحدة اعتبارية(

0.3 0.50 0.00 0.5 0.63 0.01 1 0.77 0.03 3 0.91 0.23

10 0.97 0.77 15 0.98 0.88 20 0.99 0.93 25 0.99 0.95

. في الوسطين pH ـ ترجم القيم العددية في الجدول إلى منحنى بياني يمثل السرعة االبتدائية بداللة قيم 1 . ـ قارن السرعات االبتدائية في الوسطين 2 . ـ فسر االختالف المسجل بأخذ بعين االعتبار البنية الفراغية للبروتينات 3


116

:2ين التمر

عند إدخال إنزيم الغلوكوز أكسيداز في محاليل O2 حركية استهالك الـ التاليةتمثل تسجيالت الوثيقة .بسيطة هي الغلوكوز، غالكتوز وفركتوزلسكريات

ـ كيف تفسر هذه النتائج ؟

تجربة على إنزيم على التحفيز اإلنزيمي أنجزت) pH(لدراسة تأثير درجة حموضة الوسط : 3 التمرين الغلوكوز أكسيداز المحفز للتفاعل التالي

H2O2 + غلوكونوالكتون غلوكوز أكسيداز + O2 + غلوكوز + غلوكوز أكسيداز = pH = 4، pH م حيث نغير درجة حموضة الوسط على الترتيب°37في درجة حرارة ثابتة و تساوي 6، pH = 7 ، pH = 8 و pH = 10.

غالكتوز

فركتوز

غلوكوز

O2تركيز )ل/ملغ (

) دقائق ( الزمن

1

3

5

7

9

1 3 5 7


117

: ممثلة بالوثيقة التالية ) ExAO( التسجيالت المحصل عيها بالتجريب المدعم بالحاسوب

. مختلفة pH ـ قارن بين التسجيالت المحصل عليها في أوساط من 1 علل إجابتك . المثلى لعمل اإلنزيم pH ـ استخرج درجة 2 . ـ فسر النتائج المحصل عليها 3 ج ؟ ـ ماذا تستنت4( ـ أوجد العالقة بين تأثير درجة حموضة الوسط على التحفيز اإلنزيمي وطريقة تأثير على مادة التفاعل 5

.) كيف تؤثر درجة حموضة الوسط على النشاط اإلنزيمي

] O2 )[ ل/ ملغ(

) ثا( الزمن

pH = 4 و pH = 10

pH = 6 و pH = 8

pH = 7

إضافة الغلوكوزأكسيداز

ﺕﺎﻨﻴﺘﻭﺭﺒﻠﻟ ﻲﻤﻴﺯﻨﻹﺍ … 3as/s.exper...1 لﺎﺴﺭﻹﺍ...

Documents