Kaj je biokemija in kaj študira?

V tem članku bomo odgovorili na vprašanje, kaj je biokemija. Tu bomo preučili definicijo te znanosti, njeno zgodovino in raziskovalne metode, posvečali pozornost nekaterim procesom in definirali njene odseke.

Uvod

Da bi odgovorili na vprašanje, kaj je biokemija, zadostuje, da rečemo, da je to znanost, ki je posvečena kemični sestavi in ​​procesom, ki se pojavljajo znotraj žive celice telesa. Vendar pa ima veliko sestavnih delov, ko se je naučil, da lahko bolj konkretno oblikujete idejo o tem.

V nekaterih časovnih obdobjih XIX. Stoletja je bila prvič uporabljena terminološka enota "biokemija". V znanstveno skupnost pa ga je leta 1903 uvedel nemški kemik Karl Neuberg. Ta znanost zavzema vmesni položaj med biologijo in kemijo.

Zgodovinska dejstva

Da bi jasno odgovorili na vprašanje, kaj je biokemija, je človeštvo lahko pred samo stotimi leti. Kljub temu, da je družba v starih časih uporabljala biokemične procese in reakcije, se ni zavedala njihove prave narave.

Izdelava kruha, vinarstva, izdelave sira itd. Lahko služi kot eden najbolj oddaljenih primerov: številna vprašanja o zdravilnih lastnostih rastlin, zdravstvenih problemih itd., So prisilila osebo, da prodre v njihovo podlago in naravo njihove dejavnosti.

Razvoj skupnega sklopa področij, ki so na koncu pripeljali do ustvarjanja biokemije, je bil opažen že v antičnih časih. Znanstvenik-zdravnik iz Perzije je v desetem stoletju napisal knjigo o kanonih medicinske znanosti, kjer je lahko podal podroben opis različnih zdravilnih snovi. V 17. stoletju je van Helmont predlagal izraz „encim“ kot enoto kemičnega reagenta, vključenega v prebavne procese.

V XVIII. Stoletju, zahvaljujoč delom A.L. Lavoisier in M.V. Lomonosov, je bil umaknjen zakon o ohranjanju mase snovi. Konec istega stoletja je bila določena vrednost kisika v procesu dihanja.

Leta 1827 je znanost omogočila nastanek ločitve molekul biološke narave v spojine maščob, beljakovin in ogljikovih hidratov. Ti izrazi se še vedno uporabljajo. Leto kasneje je bilo v delu F. Wöhlerja to dokazano snovi živih sisteme lahko sintetiziramo z umetnimi sredstvi. Drug pomemben dogodek je bila izdelava in sestava teorije o strukturi organskih spojin.

Temelji biokemije so nastajali že več sto let, vendar so bili jasno opredeljeni leta 1903. Ta znanost je postala prva disciplina iz kategorije bioloških, ki je imela svoj sistem matematične analize.

25 let kasneje, leta 1928, je F. Griffith izvedel eksperiment, katerega namen je bil preučiti mehanizem transformacije. Znanstvenik je okužil miši s pnevmokoki. Ubil je bakterije enega seva in jih dodal bakterijam drugega. Študija je pokazala, da je proces čiščenja patogenih povzročil nastanek nukleinske kisline ne beljakovin. Seznam odkritij se zdaj posodablja.

Prisotnost sorodnih disciplin

Biokemija je ločena znanost, vendar je pred njenim nastankom potekal aktiven proces razvoja organskega dela kemije. Glavna razlika je v predmetih študija. V biokemiji se upoštevajo samo tiste snovi ali procesi, ki se lahko pojavijo v pogojih živih organizmov in ne zunaj.

Konec koncev je biokemija vključila koncept molekularne biologije. Ti se med seboj razlikujejo predvsem v metodah delovanja in predmetih, ki jih študirajo. Trenutno so terminološke enote "biokemija" in "molekularna biologija" uporabljene kot sinonimi.

Prisotnost oddelkov

Danes biokemija vključuje številna raziskovalna področja, med drugim:

• Odsek statične biokemije - znanost o kemijski sestavi živih bitij, strukturah in molekularni raznovrstnosti, funkcijah itd.

• Obstaja več odsekov, ki preučujejo biološke polimere beljakovin, lipidov, ogljikovih hidratov, molekul aminokislin, pa tudi nukleinskih kislin in samega nukleotida.

• Biokemija, ki preučuje vitamine, njihovo vlogo in obliko učinkov na telo, možne motnje v življenjskih procesih s pomanjkanjem ali prekomerno količino.

• Hormonska biokemija - znanost, ki preučuje hormone, njihov biološki učinek, vzroke za pomanjkanje ali presežek.

• Znanost o presnovo in njeni mehanizmi - dinamični del biokemije (vključuje bioenergijo).

• Raziskave molekularne biologije.

• Funkcionalna komponenta biokemije preučuje pojav kemijskih transformacij, ki so odgovorne za funkcionalnost vseh sestavin telesa, začenši s tkivi in ​​konča s celotnim telesom.

• Medicinska biokemija - del o zakonitostih metabolizma med telesnimi strukturami pod vplivom bolezni.

Obstajajo tudi veje biokemije mikroorganizmov, ljudi, živali, rastlin, krvi, tkiv itd.

Načini raziskovanja in reševanje problemov

Metode biokemije temeljijo na frakcioniranju, analizi, podrobni študiji in upoštevanju strukture posamezne komponente in celotnega organizma ali njegove snovi. Večina jih je nastala v 20. stoletju, kromatografija - proces centrifugiranja in elektroforeze - pa je postala najbolj znana.

Konec 20. stoletja so se biokemijske metode začele vedno bolj uporabljati za uporabo v molekularnih in celičnih oddelkih biologije. Določili smo strukturo celotnega genoma človeške DNA. To odkritje je omogočilo spoznavanje obstoja velikega števila snovi, zlasti različnih beljakovin, ki niso bile odkrite med čiščenjem biomase zaradi njihove izjemno nizke vsebnosti v snovi.

Genomika je izpodbijala ogromno biokemičnih znanj in privedla do razvoja sprememb v metodologiji. Pojavil se je koncept virtualnega računalniškega modeliranja.

Kemična komponenta

Fiziologija in biokemija sta tesno povezana. To je mogoče pojasniti z odvisnostjo norme poteka vseh fizioloških procesov od vsebine raznolikih kemijskih elementov.

V naravi lahko najdete 90 komponent periodnega sistema kemijskih elementov, vendar življenje zahteva približno četrtino. V mnogih redkih sestavinah naše telo ne potrebuje.

Različen položaj taksona v hierarhični tabeli živih bitij določa drugačno potrebo po prisotnosti določenih elementov.

99% človeške mase sestavlja šest elementov (C, H, N, O, F, Ca). Poleg glavnega števila teh vrst atomov, ki tvorijo snovi, potrebujemo še 19 elementov, vendar v majhnih ali mikroskopskih količinah. Med njimi so: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na in drugi.

Proteinska biomolekula

Glavne molekule, ki jih proučuje biokemija, so povezane z ogljikovimi hidrati, beljakovinami, lipidi, nukleinskimi kislinami, pozornost te znanosti pa se osredotoča na njihove hibride.

Beljakovine - spojine z velikimi velikostmi. Oblikujejo jih vezavne verige monomerov - aminokisline. Večina živih bitij pridobiva beljakovine s sintetizacijo dvajsetih vrst teh spojin.

Ti monomeri se razlikujejo v strukturi radikalne skupine, ki igra veliko vlogo pri poteku koagulacije beljakovin. Namen tega procesa je oblikovati tridimenzionalno strukturo. Aminokisline so med seboj povezane preko tvorbe peptidnih vezi.

Na vprašanje, kaj je biokemija, je nemogoče, da ne omenjamo tako kompleksnih in večnamenskih bioloških makromolekul kot beljakovin. Imajo več nalog kot polisaharidi ali nukleinske kisline, ki jih je treba izvesti.

Nekateri proteini so encimi in so vključeni v katalizo različnih biokemičnih reakcij, kar je zelo pomembno za presnovo. Druge proteinske molekule lahko igrajo vlogo signalnih mehanizmov, tvorijo citoskelete, sodelujejo pri imunski obrambi itd.

Nekatere vrste beljakovin lahko tvorijo ne-proteinske biomolekularne komplekse. Snovi, ki nastanejo s fuzijo beljakovin z oligosaharidi, omogočajo obstoj molekul, kot so glikoproteini, in interakcija z lipidi vodi do nastanka lipoproteinov.

Molekula nukleinske kisline

Nukleinske kisline predstavljajo kompleksi makromolekul, ki so sestavljeni iz polinukleotidnega niza verig. Njihov glavni namen je, da kodirajo dedne informacije. Sinteza nukleinskih kislin nastane zaradi prisotnosti mononukleozidnih trifosfatnih makroenergetskih molekul (ATP, TTF, UTP, GTP, CTP).

Najbolj razširjeni predstavniki takih kislin so DNA in RNA. Ti strukturni elementi se nahajajo v vsaki živi celici, od arheje do evkariontov, in celo v virusih.

Molekula lipidov

Lipidi so molekularne snovi, sestavljene iz glicerola, ki so jim maščobne kisline povezane z estrskimi vezmi (od 1 do 3). Takšne snovi so razdeljene v skupine v skladu z dolžino ogljikovodikove verige in tudi pozorne na nasičenost. Biokemija vode ne dopušča, da bi sama po sebi raztopila spojine lipidov (maščob). Te snovi se praviloma raztopijo v polarnih raztopinah.

Glavni cilji lipidov so zagotavljanje energije telesu. Nekateri so del hormonov, lahko izvajajo signalno funkcijo ali nosijo lipofilne molekule.

Molekula ogljikovih hidratov

Ogljikovi hidrati so biopolimeri, ki nastanejo s kombiniranjem monomerov, ki so v tem primeru monosaharidi, kot so npr. Glukoza ali fruktoza. Študija rastlinske biokemije je omogočila osebi, da ugotovi, da je glavni del ogljikovih hidratov v njih.

Ti biopolimeri najdejo svojo uporabo v strukturni funkciji in zagotavljanju energetskih virov telesu ali celici. V rastlinskih organizmih je škrob glavno skladiščno snov, pri živalih pa glikogen.

Krebsov tok

V biokemiji je Krebsov cikel - pojav, pri katerem velika večina evkariontskih organizmov prejme večino energije, porabljene v oksidacijskih procesih zaužite hrane.

To lahko opazujete znotraj celicnih mitohondrijev. Oblikuje se skozi več reakcij, med katerimi se sproščajo zaloge »skrite« energije.

V biokemiji je Krebsov cikel pomemben fragment splošnega dihalnega procesa in izmenjave materiala znotraj celic. Cikel so odkrili in preučili H. Krebs. Za to je znanstvenik prejel Nobelovo nagrado.

Ta proces se imenuje tudi sistem za prenos elektrona. To je posledica sočasnega prehoda ATP na ADP. Prva spojina pa je vključena v zagotavljanje presnovnih reakcij preko sproščanja energije.

Biokemija in medicina

Biokemija medicine je predstavljena v obliki znanosti, ki zajema številna področja bioloških in kemijskih procesov. Trenutno obstaja celotna industrija v izobraževanju, ki usposablja strokovnjake za te študije.

Tu se preučujejo vse žive stvari: od bakterije ali virusa do človeškega telesa. Prisotnost posebnega biokemičarja daje subjektu možnost, da sledi diagnozi in analizira zdravljenje, ki se uporablja za posamezno enoto, pripravi zaključke itd.

Za pripravo visoko usposobljenega strokovnjaka na tem področju ga morate usposobiti za naravoslovje, medicinske osnove in biotehnološke discipline, opraviti številne teste iz biokemije. Študent ima tudi priložnost, da praktično uporabi svoje znanje.

univerze za biokemijo postajajo vse bolj priljubljene zaradi hitrega razvoja te znanosti, njenega pomena za človeka, povpraševanja itd.

Med najbolj znanimi izobraževalnimi ustanovami, kjer se usposabljajo strokovnjaki te veje znanosti, so najbolj priljubljeni in pomembni: Moskovska državna univerza. Lomonosov, PGPU njih. Belinsky, Moskovska državna univerza. Ogarev, Kazan in Krasnoyarsk državne univerze in drugi.

Seznam dokumentov, potrebnih za sprejem na takšne univerze, se ne razlikuje od seznama za sprejem v druge visokošolske ustanove. Biologija in kemija sta glavni temi, ki ju je treba sprejeti ob sprejemu.