1. ‫الحيوية‬‫الفيزياء‬
2
‫د‬/‫السيد‬ ‫حسام‬
‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬ ‫مدرس‬
‫العيون‬ ‫أمراض‬ ‫بحوث‬ ‫معهد‬

2. ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬ ‫أفرع‬
‫ا‬ ‫حجم‬ ‫حسب‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬ ‫تخصصات‬ ‫تقسيم‬ ‫يمكن‬‫أو‬ ‫لمادة‬
‫الى‬ ‫المدروس‬ ‫المجال‬3‫كالتالى‬ ‫رئيسية‬ ‫أفرع‬:
-‫خلوية‬ ‫التحت‬ ‫و‬ ‫الجزيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
-‫والتشريحية‬ ‫الفسيولوجية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
-‫البيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
•‫تخصص‬ ‫كل‬ ‫مجاالت‬ ‫بعض‬ ‫بعرض‬ ‫باختصار‬ ‫سنقوم‬
‫بالشرح‬ ‫المجاالت‬ ‫ألحد‬ ‫والتعرض‬

3. ‫خلوية‬ ‫التحت‬ ‫و‬ ‫الجزيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
‫التالية‬ ‫الموضوعات‬ ‫دراسة‬ ‫يمكن‬ ‫الفرع‬ ‫هذا‬ ‫تحت‬:
.1‫البيولوجية‬ ‫الجزيئات‬ ‫وتشكل‬ ‫هيكل‬
.2‫للبروتين‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
.3‫الهيكلية‬ ‫الوظيفية‬ ‫العالقات‬
.4‫الجزيئي‬ ‫والنقل‬ ‫اإلنتشار‬ ‫خواص‬
.5‫األغشية‬ ‫بيوفيزياء‬
.6‫النووية‬ ‫األحماض‬ ‫بيوفيزياء‬
.7‫الحيوية‬ ‫والطاقة‬ ‫الطاقة‬ ‫تدفق‬
.8‫الحرارية‬ ‫الديناميكا‬
.9‫اإلحصائية‬ ‫الميكانيكا‬
.10‫الجزيئية‬ ‫اآلالت‬

4. ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬‫والتشريحية‬ ‫الفسيولوجية‬
‫التالية‬ ‫الموضوعات‬ ‫دراسة‬ ‫يمكن‬ ‫الفرع‬ ‫هذا‬ ‫تحت‬:
‫الحيوية‬ ‫الميكانيكا‬
‫الكهروفسيولوجى‬
‫الحسية‬ ‫األعضاء‬ ‫بيوفيزياء‬

5. ‫البيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
‫التالية‬ ‫الموضوعات‬ ‫دراسة‬ ‫يمكن‬ ‫الفرع‬ ‫هذا‬ ‫تحت‬:
•‫البيئية‬ ‫الحرارية‬ ‫والتأثيرات‬ ‫الحرارة‬ ‫بيوفيزياء‬
•‫البيئية‬ ‫الموارد‬ ‫بيوفيزياء‬
•‫اإلشعاعية‬ ‫الحيوية‬ ‫الفيزياء‬
•‫البيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫الهندسة‬

6. ‫خلوية‬ ‫التحت‬ ‫و‬ ‫الجزيئية‬ ‫الحيوية‬ ‫للفيزياء‬ ‫مثال‬
‫البيولوجية‬ ‫الجزيئات‬ ‫وتشكل‬ ‫هيكل‬
‫ت‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫الئى‬ ‫للبنية‬ ‫تصورات‬ ‫البيوفيزيائيون‬ ‫وضع‬‫تواجد‬
‫بش‬ ‫الحية‬ ‫الخلية‬ ‫داخل‬ ‫فى‬ ‫البيولوجية‬ ‫الجزيئات‬ ‫عليه‬‫كل‬
‫الشكل‬ ‫لتركيب‬ ‫المحتملة‬ ‫األوضاع‬ ‫تصنيف‬ ‫وتم‬ ‫دقيق‬‫الهيكلى‬
‫للجزيء‬(‫كمثال‬ ‫البروتين‬ ‫جزيئ‬ ‫سنستخدم‬:)
‫أحماض‬ ‫من‬ ‫يتكون‬ ٍ‫ل‬‫عا‬ ‫جزيئي‬ ‫وزن‬ ‫ذو‬ ‫التركيب‬ ‫د‬ّ‫ق‬‫مع‬ ‫عضوي‬ ‫مركب‬ ‫البروتين‬
‫ببتيدية‬ ‫رابطة‬ ‫بواسطة‬ ‫بعضها‬ ‫مع‬ ‫مرتبطة‬ ‫أمينية‬.
‫الفيروسا‬ ‫وحتى‬ ‫الحية‬ ‫الخاليا‬ ّ‫ل‬‫ك‬ ‫ووظيفة‬ ‫تركيب‬ ‫في‬ ‫ضروري‬ ‫البروتين‬‫ت‬.
‫ترك‬ ‫في‬ ‫تدخل‬ ‫بروتينية‬ ‫وحدات‬ ‫و‬َ‫أ‬ ‫االنزيمات‬ ‫تشكل‬ ‫البروتينات‬ ‫من‬ ‫العديد‬‫يب‬
‫اإلنزيمات‬.،‫ميكانيكية‬ ‫و‬َ‫أ‬ ‫هيكلية‬ ‫أخرى‬ ‫بأدوار‬ ‫البروتين‬ ‫يقوم‬ ‫كما‬‫تشكيل‬ ‫مثل‬
‫الخلوي‬ ‫الهيكل‬ ‫ضمن‬ ‫والمفاصل‬ ‫الدعامات‬.‫أ‬ ‫حيوية‬ ‫مهام‬ ‫البروتينات‬ ‫تلعب‬‫خرى‬
‫الحي‬ ‫الجزيئات‬ ‫ونقل‬ ‫تخزين‬ ‫وفي‬ ‫المناعية‬ ‫االستجابة‬ ‫في‬ ‫مهم‬ ‫عضو‬ ‫فهي‬‫كما‬ ‫وية‬
‫ت‬ ‫تستطيع‬ ‫ال‬ ‫التي‬ ‫للكائنات‬ ‫بالنسبة‬ ‫األمينية‬ ‫لألحماض‬ ‫مصدرا‬ ‫تشكل‬‫هذه‬ ‫شكيل‬
‫بنفسها‬ ‫األمينية‬ ‫األحماض‬.

7. •‫جانب‬ ‫إلى‬ ‫الحيوية‬ ‫الضخمة‬ ‫الجزيئات‬ ‫من‬ ‫واحدة‬ ‫البروتينات‬
‫الجزيئات‬ ‫وهذه‬ ،‫النووية‬ ‫واألحماض‬ ‫والدهون‬ ‫السكريدات‬ ‫عديدات‬
‫األساس‬ ‫الحية‬ ‫المادة‬ ‫مكونات‬ ‫بمجموعها‬ ‫تشكل‬ ‫الحيوية‬ ‫الضخمة‬‫ية‬.
•‫على‬ ‫تحتوي‬ ‫مواد‬ ‫هى‬ ‫للبروتين‬ ‫المكونة‬ ‫األمينية‬ ‫األحماض‬
‫كربوكسيل‬ ‫مجموعة‬COOH-‫أمين‬ ‫ومجموعة‬ ‫حمضية‬NH2-
‫متعادل‬ ‫تأثير‬ ‫لها‬ ‫فإن‬ ‫لذا‬ ‫قاعدية‬-‫بع‬ ‫مع‬ ‫األحماض‬ ‫تلك‬ ‫ترتبط‬‫ضها‬
‫كيميائية‬ ‫بروابط‬(‫الببتيدية‬ ‫الروابط‬)‫ال‬ ‫هذا‬ ‫من‬ ‫تتشكل‬ ‫ثم‬‫شكل‬
‫أخرى‬ ‫لروابط‬ ‫طبقا‬ ‫ورابعية‬ ‫وثالثية‬ ‫ثانوية‬ ‫أشكال‬ ‫إلى‬ ‫األولي‬-
‫وأيونية‬ ‫هيدروجينية‬-‫كروي‬ ‫إما‬ ‫البروتين‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫تحافظ‬
globular‫خيطي‬ ‫أو‬fibrous.
•‫ت‬ ،‫األخرى‬ ‫البروتينات‬ ‫عن‬ ‫مختلفة‬ ‫ببنية‬ ‫بروتين‬ ‫كل‬ ‫يتميز‬‫هذه‬ ‫دعى‬
‫األ‬ ‫ترتيب‬ ‫حسب‬ ‫وتتحدد‬ ‫للبروتين‬ ‫األصلية‬ ‫بالحالة‬ ‫البنية‬‫حماض‬
‫البروتين‬ ‫السالسل‬ ‫تشكل‬ ‫التي‬ ‫الترابط‬ ‫عملية‬ ‫في‬ ‫األمينية‬‫ية‬.

8. •‫متنوع‬ ‫كيماوية‬ ‫جزيئات‬ ‫بها‬ ‫تربط‬ ‫ان‬ ‫للبروتينات‬ ‫يمكن‬‫وشوارد‬ ‫ة‬
‫تدعى‬ ‫بنيتها‬ ‫في‬ ‫خاصة‬ ‫تجويفات‬ ‫ضمن‬ ‫معدنية‬:‫مواقع‬
‫االرتباط‬Bindingsites‫باصط‬ ‫البروتينات‬ ‫تتميز‬ ‫ذلك‬ ‫ومع‬‫فائية‬
‫بها‬ ‫ترتبط‬ ‫التي‬ ‫المركبات‬ ‫تجاه‬ ‫عالية‬ ‫كيميائية‬.‫ا‬ ‫تدعى‬‫لمركبات‬
‫لجينات‬ ‫بالبروتينات‬ ‫ترتبط‬ ‫التي‬ligand،‫بين‬ ‫االرتباط‬ ‫شدة‬ ‫أما‬
‫و‬ ‫االرتباط‬ ‫موقع‬ ‫خصائص‬ ‫إحدى‬ ‫فهي‬ ‫البروتين‬ ‫و‬ ‫اللجين‬‫تدعى‬
‫األلفة‬affinity.
•‫الخال‬ ‫ضمن‬ ‫تتم‬ ‫عملية‬ ‫كل‬ ‫في‬ ‫تتدخل‬ ‫البروتينات‬ ‫أن‬ ‫بما‬،‫الحية‬ ‫يا‬
‫عن‬ ‫يتم‬ ‫أن‬ ‫يمكن‬ ‫الحيوية‬ ‫العمليات‬ ‫في‬ ‫التحكم‬ ‫فإن‬ ‫لذلك‬‫طريق‬
‫البروتينات‬ ‫هذه‬ ‫بفعالية‬ ‫التحكم‬.‫البر‬ ‫لعمل‬ ‫التنظيم‬ ‫هذا‬‫يمكن‬ ‫وتينات‬
‫تركيزها‬ ‫أو‬ ‫البروتينات‬ ‫شكل‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫يتم‬ ‫أن‬:
•‫تفارغي‬ ‫تحوير‬Allosteric modulation
•‫تساهمي‬ ‫تحوير‬Covalent modulation.

9. •1-‫األولية‬ ‫البنية‬:‫األم‬ ‫األحماض‬ ‫لترتيب‬ ‫وصف‬ ‫وفيها‬‫ينية‬
‫فقط‬ ‫الجزيئ‬ ‫فى‬ ‫متصلة‬ ‫كمتتابعة‬
‫سلسلة‬ ‫توجد‬ ‫وفيه‬ ‫األمينى‬ ‫الحمض‬ ‫تركيب‬ ‫هنا‬
‫حمض‬ ‫الى‬ ‫حمض‬ ‫من‬ ‫تختلف‬ ‫التى‬ ‫هى‬ ‫جانبية‬
‫المميزة‬ ‫صفاته‬ ‫االحماض‬ ‫من‬ ‫واحد‬ ‫كل‬ ‫لتعطى‬
‫للجزيئ‬ ‫الهيكلية‬ ‫للبنية‬ ‫الصورالمختلفة‬

10. •‫را‬ ‫طريق‬ ‫عن‬ ‫ببعض‬ ‫بعضها‬ ‫االمينية‬ ‫األحماض‬ ‫ترتبط‬‫بطة‬
‫الكامل‬ ‫الشكل‬ ‫يتكون‬ ‫حتى‬ ‫وهكذا‬ ‫ببتيدية‬
‫سلسلة‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫البروتين‬ ‫لجزيئ‬

11. •‫البنيةالثانوية‬:‫ل‬ ‫األبعاد‬ ‫ثالثى‬ ‫للشكل‬ ‫وصف‬ ‫وفيها‬‫جزيئ‬
‫ب‬ ‫أو‬ ‫الجزيئ‬ ‫وجود‬ ‫الحتمالية‬ ‫مبسط‬ ‫بشكل‬ ‫البروتين‬‫منه‬ ‫عض‬
‫حلزونى‬ ‫شكل‬ ‫على‬ ‫إما‬(‫ألفا‬)‫منثنى‬ ‫شريط‬ ‫أو‬(‫بيتا‬)‫ك‬‫ما‬
‫بالرسم‬

12. ‫الثالثية‬ ‫البنية‬:‫ي‬ ‫التى‬ ‫للحالة‬ ‫وصف‬ ‫وفيها‬‫عليها‬ ‫كون‬
‫ال‬ ‫أو‬ ‫الشريط‬ ‫ينثنى‬ ‫حينما‬ ‫الجزييءالنهائي‬‫حلزون‬
‫كروي‬ ‫شكال‬ ‫يكون‬ ‫حتى‬ ‫ومرات‬ ‫مرات‬ ‫نفسه‬ ‫حول‬‫ا‬
‫األ‬ ‫األحماض‬ ‫من‬ ‫السلسلة‬ ‫لنفس‬ ‫ولكن‬ ‫تقريبا‬‫مينية‬
‫فقط‬

13. ‫الرابعية‬ ‫البنية‬:‫فى‬ ‫الجزيئ‬ ‫لشكل‬ ‫التصور‬ ‫وضع‬ ‫يتم‬ ‫وفيها‬‫حال‬
‫ث‬ ‫نفسها‬ ‫حول‬ ‫كل‬ ‫ملتفة‬ ‫أمينية‬ ‫أحماض‬ ‫سلسلة‬ ‫من‬ ‫أكثر‬ ‫من‬ ‫تكونه‬‫م‬
‫األخرى‬ ‫حول‬

15. ‫البن‬ ‫صورة‬ ‫على‬ ‫تتواجد‬ ‫قد‬ ‫البيولوجية‬ ‫الجزيئات‬ ‫بعض‬‫األولية‬ ‫ية‬
‫ا‬ ‫واالحماض‬ ‫البسيطة‬ ‫السكريات‬ ‫لذلك‬ ‫مثال‬ ‫فقط‬ ‫والثانوية‬‫أما‬ ‫المينية‬
‫ا‬ ‫البنية‬ ‫صورة‬ ‫فى‬ ‫ففتواجد‬ ‫البيولوجية‬ ‫الجزيئات‬ ‫معظم‬‫لثالثية‬
‫البني‬ ‫صورة‬ ‫على‬ ‫المعقدة‬ ‫البروتينات‬ ‫مثل‬ ‫بعضها‬ ‫وأحيانا‬‫الرابعية‬ ‫ة‬
‫بروتين‬ ‫لجزيئ‬ ‫هنا‬ ‫النموذج‬
‫متكونا‬ ‫الرابعية‬ ‫الصورة‬ ‫على‬ ‫الميوجلوبين‬
‫متداخلة‬ ‫سالسل‬ ‫عدة‬ ‫من‬

16. ‫اإلنسولين‬ ‫جزيء‬

17. ‫ا‬ ‫التصورات‬ ‫هذه‬ ‫تضع‬ ‫للجزيئات‬ ‫البيوفيزيائية‬ ‫الدراسة‬‫بناء‬ ‫لدقيقة‬
‫الالزم‬ ‫والطاقة‬ ‫المكونات‬ ‫بين‬ ‫المتواجدة‬ ‫القوى‬ ‫حسابات‬ ‫على‬‫ة‬
‫الحيوى‬ ‫الجزيئ‬ ‫هذا‬ ‫وتماسك‬ ‫لتكون‬
‫الهيكلية‬ ‫الوظيفية‬ ‫العالقات‬
‫ب‬ ‫قيامه‬ ‫على‬ ‫للجزيئ‬ ‫المستنتج‬ ‫الشكل‬ ‫تأثير‬ ‫دراسة‬ ‫يتم‬‫وظائفه‬
‫عليه‬ ‫تطرأ‬ ‫التى‬ ‫التغيرات‬ ‫ودراسة‬
‫أخرى‬ ‫جزيئات‬ ‫مع‬ ‫التفاعل‬ ‫فى‬
‫أن‬ ‫الممكن‬ ‫من‬ ‫البروتينات‬ ‫فمعظم‬
‫مختلفة‬ ‫نشطة‬ ‫صورة‬ ‫فى‬ ‫تتواجد‬
‫وذلك‬ ‫النشطة‬ ‫غير‬ ‫صورتها‬ ‫عن‬
‫محفزة‬ ‫عناصر‬ ‫وجود‬ ‫طريق‬ ‫عن‬
‫الوضعين‬ ‫بين‬ ‫للتحول‬

18. ‫بالب‬ ‫ماتتعلق‬ ً‫ة‬‫عاد‬ ‫والثالثية‬ ‫والثانوية‬ ‫األولية‬ ‫البنية‬‫ذات‬ ‫روتينات‬
‫المطوية‬ ‫التراكيب‬.
‫بالب‬ ‫ماتتعلق‬ ً‫ة‬‫عاد‬ ‫فهي‬ ‫الرابعية‬ ‫للبنية‬ ‫بالنسبة‬ ‫اما‬‫أو‬ ‫روتينات‬
‫الذاتي‬ ‫التجمع‬ ‫ذات‬ ‫الدهون‬self-assembly.
‫لتأدي‬ ‫تتغير‬ ‫بل‬ ‫إطالقا‬ ‫ثابتة‬ ‫غير‬ ‫البروتينية‬ ‫البنية‬‫وظائفها‬ ‫ة‬
‫ف‬ ‫تغير‬ ‫يحدث‬ ‫البنيوي‬ ‫التغيير‬ ‫هذا‬ ‫ولتحقيق‬ ‫المختلفة‬‫ارتباطات‬ ‫ي‬
‫الثالث‬ ‫البنية‬ ‫تسمى‬ ‫لذلك‬ ،‫والرابعية‬ ‫الثالثية‬ ‫البنية‬‫والرابعية‬ ‫ية‬
‫بالتغ‬ ‫تغيرات‬ ‫من‬ ‫لها‬ ‫يحدث‬ ‫وما‬ ‫الكيميائية‬ ‫بالتشكيالت‬‫يرات‬
‫التشكيلية‬conformational changes
‫توض‬ ‫التى‬ ‫الهامة‬ ‫البيوفيزيائية‬ ‫الدراسات‬ ‫جوانب‬ ‫أحد‬ ‫وهى‬‫هوية‬ ‫ح‬
‫الح‬ ‫فى‬ ‫وأيضا‬ ‫الطبيعية‬ ‫بوظائفه‬ ‫قيامه‬ ‫أثناء‬ ‫البروتين‬‫الغير‬ ‫االت‬
‫مثال‬ ‫كاألمراض‬ ‫طبيعية‬.