Što je biokemija i što proučava?

U ovom članku ćemo odgovoriti na pitanje što je biokemija. Ovdje ćemo razmotriti definiciju ove znanosti, njezinu povijest i metode istraživanja, obratiti pozornost na neke procese i definirati njezine dijelove.

uvod

Da bismo odgovorili na pitanje što je biokemija, dovoljno je reći da je to znanost posvećena kemijskom sastavu i procesima koji se odvijaju unutar žive stanice tijela. Međutim, ima mnogo komponenti, nakon što ste to naučili, možete konkretnije oblikovati ideju o tome.

U nekim vremenskim epizodama XIX stoljeća, terminološka jedinica "biokemija" je prvi put korištena. Međutim, u znanstvenu zajednicu je uveden tek 1903. godine od strane njemačkog kemičara Karla Neuberga. Ova znanost zauzima središnje mjesto između biologije i kemije.

Povijesne činjenice

Jasno je odgovoriti na pitanje što je biokemija, čovječanstvo je moglo prije samo stotinu godina. Unatoč činjenici da je društvo koristilo biokemijske procese i reakcije u davna vremena, nije znalo za njihovu pravu prirodu.

Proizvodnja kruha, vinarstva, proizvodnje sira itd. Može poslužiti kao jedan od najudaljenijih primjera: brojna pitanja o ljekovitim svojstvima biljaka, zdravstvenim problemima itd., Prisilila su osobu da prodre u njihovu osnovu i prirodu njihove aktivnosti.

Razvoj zajedničkog skupa područja koji je u konačnici doveo do stvaranja biokemije, uočen je već u antičko doba. Znanstvenik-liječnik iz Perzije u desetom stoljeću napisao je knjigu o kanonima medicinske znanosti, gdje je mogao pružiti detaljan opis raznih ljekovitih tvari. U 17. stoljeću, van Helmont je predložio izraz "enzim" kao jedinicu kemijskog reagensa uključenog u probavne procese.

U XVIII. Stoljeću zahvaljujući djelima A.L. Lavoisier i M.V. Lomonosov je povučen zakon o očuvanju mase tvari. Krajem istog stoljeća utvrđena je vrijednost kisika u procesu disanja.

Znanost je 1827. dopustila stvaranje odvajanja molekula biološke prirode u spojeve masti, proteina i ugljikohidrata. Ovi se uvjeti još uvijek koriste. Godinu dana kasnije, u radu F. Wöhlera, to je dokazano tvari živih sustavi mogu biti sintetizirani umjetnim sredstvima. Drugi važan događaj bio je izrada i kompilacija teorije o strukturi organskih spojeva.

Temelji biokemije formiraju se stotinama godina, ali su jasno definirani 1903. godine. Ta je znanost postala prva disciplina iz kategorije biološke, koja je imala svoj vlastiti sustav matematičke analize.

25 godina kasnije, 1928. godine, F. Griffith je proveo eksperiment, čiji je cilj bio proučavanje mehanizma transformacije. Znanstvenik je inficirao miševe s pneumokocima. Ubio je bakterije jednog soja i dodao ih bakterijama drugog. Studija je pokazala da je proces čišćenja patogenih uzročnika doveo do nastanka nukleinske kiseline ne proteina. Popis otkrića sada se ažurira.

Prisutnost srodnih disciplina

Biokemija je zasebna znanost, no njezinoj izradi prethodio je aktivan proces razvoja organskog dijela kemije. Glavna razlika leži u predmetima proučavanja. U biokemiji se razmatraju samo one tvari ili procesi koji se mogu pojaviti u uvjetima živih organizama, a ne izvana.

Na kraju, biokemija je uključila koncept molekularne biologije. One se međusobno razlikuju uglavnom metodama djelovanja i subjektima koje proučavaju. Trenutno su terminološke jedinice "biokemija" i "molekularna biologija" korištene kao sinonimi.

Prisutnost sekcija

Danas biokemija obuhvaća niz istraživačkih područja, uključujući:

• Dio statičke biokemije - znanost o kemijskom sastavu živih bića, strukturama i molekularnoj raznolikosti, funkcijama itd.

• Postoji niz dijelova koji proučavaju biološke polimere proteina, lipida, ugljikohidrata, molekula amino kiselina, kao i nukleinskih kiselina i samog nukleotida.

• Biokemija koja proučava vitamine, njihovu ulogu i oblik učinaka na tijelo, moguće poremećaje u životnim procesima s manjkom ili prekomjernom količinom.

• Hormonalna biokemija - znanost koja proučava hormone, njihov biološki učinak, uzroke nedostatka ili viška.

• Znanost o metabolizam i njegovi mehanizmi - dinamički dio biokemije (uključuje bioenergiju).

• Istraživanje molekularne biologije.

• Funkcionalna komponenta biokemije proučava fenomen kemijskih transformacija koje su odgovorne za funkcionalnost svih komponenti tijela, počevši od tkiva, a završava cijelim tijelom.

• Medicinska biokemija - odjeljak o zakonima metabolizma između struktura tijela pod utjecajem bolesti.

Postoje i grane biokemije mikroorganizama, ljudi, životinja, biljaka, krvi, tkiva itd.

Sredstva istraživanja i rješavanja problema

Metode biokemije temelje se na frakcioniranju, analizi, detaljnom proučavanju i razmatranju strukture i pojedinačne komponente i cijelog organizma ili njegove tvari. Većina ih je nastala tijekom 20. stoljeća, a kromatografija - proces centrifugiranja i elektroforeze - postala je najpoznatija.

Krajem dvadesetog stoljeća, biokemijske metode sve više su počele tražiti svoju primjenu u molekularnim i staničnim dijelovima biologije. Određena je struktura cijelog genoma ljudske DNA. Ovo otkriće omogućilo je saznanje o postojanju velikog broja tvari, posebice različitih proteina koji nisu otkriveni tijekom pročišćavanja biomase, zbog njihovog iznimno niskog sadržaja u tvari.

Genomika je izazvala veliku količinu biokemijskih znanja i dovela do razvoja promjena u njezinoj metodologiji. Pojavio se koncept virtualnog računalnog modeliranja.

Kemijska komponenta

Fiziologija i biokemija su usko povezane. To se objašnjava ovisnošću norme tijeka svih fizioloških procesa od sadržaja raznovrsnih kemijskih elemenata.

U prirodi možete pronaći 90 komponenti periodnog sustava kemijskih elemenata, ali život zahtijeva oko četvrtinu. U mnogim rijetkim komponentama našem tijelu nije potrebno.

Različiti položaj taksona u hijerarhijskoj tablici živih bića određuje različitu potrebu za prisutnošću određenih elemenata.

99% ljudske mase sastoji se od šest elemenata (C, H, N, O, F, Ca). Osim glavnog broja tih vrsta atoma, koji tvore tvari, trebamo još 19 elemenata, ali u malim ili mikroskopskim volumenima. Među njima su: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na i drugi.

Biomolekula proteina

Glavne molekule koje biokemija proučava odnose se na ugljikohidrate, bjelančevine, lipide, nukleinske kiseline, a pažnja ove znanosti usmjerena je na njihove hibride.

Proteini - spojevi velikih veličina. Oni se formiraju veznim lancima monomera - amino kiselina. Većina živih bića dobiva proteine ​​sintetiziranjem dvadeset vrsta tih spojeva.

Ti se monomeri razlikuju u strukturi radikalne skupine koja igra veliku ulogu u tijeku koagulacije proteina. Svrha ovog procesa je formiranje trodimenzionalne strukture. Aminokiseline se međusobno povezuju stvaranjem peptidnih veza.

Odgovarajući na pitanje što je biokemija, nemoguće je ne spomenuti tako kompleksne i multifunkcionalne biološke makromolekule kao proteine. Oni imaju više zadataka od polisaharida ili nukleinskih kiselina koje je potrebno izvesti.

Neki proteini su enzimi i uključeni su u katalizu različitih biokemijskih reakcija, što je vrlo važno za metabolizam. Ostale molekule proteina mogu igrati ulogu signalnih mehanizama, oblikovati citoskelet, sudjelovati u imunološkoj obrani itd.

Neke vrste proteina mogu oblikovati ne-proteinske biomolekularne komplekse. Tvari koje nastaju spajanjem proteina s oligosaharidima omogućuju postojanje molekula kao što su glikoproteini, a interakcija s lipidima dovodi do pojave lipoproteina.

Molekula nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su predstavljene kompleksima makromolekula koje se sastoje od niza polinukleotida lanaca. Njihova glavna namjena je kodiranje nasljednih informacija. Sinteza nukleinskih kiselina nastaje zbog prisutnosti mononukleozidnih trifosfatnih makroenergetskih molekula (ATP, TTF, UTP, GTP, CTP).

Najrašireniji predstavnici takvih kiselina su DNA i RNA. Ovi strukturni elementi nalaze se u svakoj živoj ćeliji, od arheja do eukariota, pa čak i kod virusa.

Molekula lipida

Lipidi su molekularne tvari sastavljene od glicerola, kojima su masne kiseline vezane preko esterskih veza (od 1 do 3). Takve tvari se dijele u skupine u skladu s duljinom lanca ugljikovodika, a također vode računa o zasićenju. Biokemija vode ne dopušta da sama otopi spojeve lipida (masti). Takve se tvari u pravilu otapaju u polarnim otopinama.

Glavni ciljevi lipida su pružanje energije tijelu. Neki su dio hormona, mogu obavljati signalne funkcije ili nositi lipofilne molekule.

Molekula ugljikohidrata

Ugljikohidrati su biopolimeri nastali kombiniranjem monomera, koji su u ovom slučaju monosaharidi, kao što su, na primjer, glukoza ili fruktoza. Proučavanje biokemije biljaka omogućilo je osobi da utvrdi da se u njima nalazi najveći dio ugljikohidrata.

Ovi biopolimeri nalaze svoju primjenu u strukturalnoj funkciji i osiguravanju energetskih resursa tijelu ili stanici. U biljnim organizmima, škrob je glavna skladišna tvar, a kod životinja - glikogen.

Krebsova struja ciklusa

U biokemiji postoji Krebsov ciklus - fenomen u kojem velika većina eukariotskih organizama prima većinu energije koja se troši u procesima oksidacije konzumirane hrane.

Možete ga promatrati unutar stanične mitohondrije. Nastaje kroz nekoliko reakcija, tijekom kojih se oslobađaju zalihe "skrivene" energije.

U biokemiji, Krebsov ciklus je važan fragment općeg respiratornog procesa i razmjene materijala unutar stanica. Ciklus je otkrio i proučio H. Krebs. Za to je znanstvenik dobio Nobelovu nagradu.

Taj se proces naziva i sustav za prijenos elektrona. To je zbog istodobnog prijelaza ATP u ADP. Prvi spoj, pak, je uključen u osiguravanje metaboličkih reakcija kroz oslobađanje energije.

Biokemija i medicina

Biokemija medicine predstavljena nam je u obliku znanosti koja pokriva mnoga područja bioloških i kemijskih procesa. Trenutno postoji cijela industrija u obrazovanju koja obučava stručnjake za ove studije.

Ovdje se proučavaju sva živa bića: od bakterije ili virusa do ljudskog tijela. Prisutnost specijalističkog biokemičara daje subjektu priliku da prati dijagnozu i analizira tretman koji se odnosi na pojedinu jedinicu, izvlači zaključke itd.

Da bi se pripremio visoko kvalificirani stručnjak u tom području, potrebno ga je osposobiti za prirodne znanosti, medicinske osnove i biotehnološke discipline, provoditi mnoge testove iz biokemije. Također, studentu se daje mogućnost da praktično primijeni svoje znanje.

sveučilišta biokemije sada postaju sve popularnija zbog brzog razvoja ove znanosti, njezine važnosti za ljude, potražnje za njom itd.

Među najpoznatijim obrazovnim ustanovama, gdje se obučavaju stručnjaci ove grane znanosti, najpopularnije i najznačajnije su: Moskovsko državno sveučilište. Lomonosov, PGPU njih. Belinsky, Moskovsko državno sveučilište. Državna sveučilišta Ogarev, Kazan i Krasnoyarsk i drugi.

Popis dokumenata potrebnih za upis na takva sveučilišta ne razlikuje se od popisa za upis u druge visokoškolske ustanove. Biologija i kemija glavni su subjekti koji moraju proći pri upisu.