Czym jest biochemia i na czym polega nauka?

W tym artykule odpowiemy na pytanie, czym jest biochemia. Tutaj przyjrzymy się definicji tej nauki, jej historii i metodom badawczym, zwrócimy uwagę na niektóre procesy i zdefiniujemy jej sekcje.

Wprowadzenie

Aby odpowiedzieć na pytanie, czym jest biochemia, wystarczy powiedzieć, że jest to nauka poświęcona składowi chemicznemu i procesom zachodzącym w żywej komórce ciała. Jednakże, ma wiele składników, po tym, jak się tego nauczyłeś, możesz konkretniej sformułować pomysł na ten temat.

W pewnym okresie epizody z XIX wieku po raz pierwszy zastosowano terminologię "biochemia". Jednak został wprowadzony do społeczności naukowej dopiero w 1903 roku przez chemika z Niemiec - Karla Neuberga. Ta nauka zajmuje pośrednią pozycję między biologią i chemią.

Fakty historyczne

Aby jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie, czym jest biochemia, ludzkość mogła zaledwie około stu lat temu. Pomimo faktu, że społeczeństwo stosowało procesy biochemiczne i reakcje w czasach starożytnych, było nieświadome ich prawdziwej natury.

Produkcja chleba, produkcja wina, produkcja sera itp. Może służyć jako jeden z najodleglejszych przykładów: wiele pytań dotyczących leczniczych właściwości roślin, problemów zdrowotnych itp. Zmusiło człowieka do wniknięcia w jego podstawę i charakter ich działalności.

Opracowanie wspólnego zestawu obszarów, które ostatecznie doprowadziły do ​​powstania biochemii, zaobserwowano już w czasach starożytnych. Naukowiec-doktor z Persji w X wieku napisał książkę o kanonach nauk medycznych, gdzie był w stanie podać szczegółowy opis różnych substancji leczniczych. W XVII wieku van Helmont zaproponował pojęcie "enzymu" jako jednostki odczynnika chemicznego zaangażowanego w procesy trawienne.

W XVIII wieku dzięki pracom A.L. Lavoisier i M.V. Łomonosow został wycofany prawo ochrony masy substancje. Pod koniec tego samego wieku określono wartość tlenu w procesie oddychania.

W 1827 r. Nauka pozwoliła na stworzenie rozdziału cząsteczek o charakterze biologicznym na związki tłuszczów, białek i węglowodanów. Terminy te są nadal używane. Rok później, w pracy F. Wöhlera, udowodniono, że substancje żywych systemy mogą być syntezowane za pomocą sztucznych środków. Innym ważnym wydarzeniem była produkcja i kompilacja teorii budowy związków organicznych.

Podstawy biochemii kształtują się od setek lat, ale zostały jasno określone w 1903 roku. Nauka ta stała się pierwszą dyscypliną z kategorii biologicznej, która miała swój własny system analizy matematyczne.

25 lat później, w 1928 roku, F. Griffith przeprowadził eksperyment, którego celem było zbadanie mechanizmu transformacji. Naukowiec zainfekował myszy pneumokokami. Zabił bakterie jednego szczepu i dodał je do bakterii innej. Badanie wykazało, że proces czyszczenia czynników chorobotwórczych doprowadził do powstania kwas nukleinowy nie białko. Lista odkryć jest teraz aktualizowana.

Obecność pokrewnych dyscyplin

Biochemia jest odrębną nauką, ale jej tworzenie poprzedzone było aktywnym procesem rozwoju organicznej części chemii. Główna różnica polega na przedmiotach badań. W biochemii rozważane są tylko te substancje lub procesy, które mogą występować w warunkach organizmów żywych, a nie poza nimi.

Ostatecznie biochemia włączyła pojęcie biologii molekularnej. Różnią się od siebie głównie metodami działania i przedmiotami, które badają. Obecnie terminologie "biochemia" i "biologia molekularna" zostały użyte jako synonimy.

Obecność sekcji

Dziś biochemia obejmuje szereg obszarów badawczych, w tym:

• Sekcja biochemii statycznej - nauka o składzie chemicznym istot żywych, strukturach i różnorodności molekularnej, funkcjach itp.

• Istnieje wiele sekcji, które badają biologiczne polimery białek, lipidów, węglowodanów, cząsteczek aminokwasów, a także kwasów nukleinowych i samego nukleotydu.

• Biochemia, która bada witaminy, ich rolę i formę oddziaływania na organizm, możliwe zakłócenia w procesach życiowych z niedoborem lub nadmierną ilością.

• Biochemia hormonalna - nauka, która bada hormony, ich biologiczny wpływ, przyczyny braku lub nadmiaru.

• Nauka o metabolizm i jego mechanizmy - dynamiczny dział biochemii (w tym bioenergia).

• Badania biologii molekularnej.

• Funkcjonalny składnik biochemii bada zjawisko przemian chemicznych, które są odpowiedzialne za funkcjonalność wszystkich składników ciała, zaczynając od tkanek, a kończąc na całym ciele.

• Biochemia medyczna - rozdział dotyczący praw metabolizmu między strukturami organizmu pod wpływem chorób.

Istnieją również gałęzie biochemii mikroorganizmów, ludzi, zwierząt, roślin, krwi, tkanek itp.

Środki badań i rozwiązywania problemów

Metody biochemii oparte są na frakcjonowaniu, analizie, szczegółowym badaniu i rozważaniu struktury zarówno pojedynczego składnika, jak i całego organizmu lub jego substancji. Większość z nich powstała w XX wieku, a chromatografia - proces wirowania i elektroforezy - stała się najbardziej znana.

Pod koniec XX wieku metody biochemiczne zaczęły coraz częściej znajdować zastosowanie w molekularnych i komórkowych sekcjach biologii. Określono strukturę całego genomu ludzkiego DNA. Odkrycie to umożliwiło poznanie istnienia ogromnej liczby substancji, w szczególności różnych białek, które nie zostały wykryte podczas oczyszczania biomasy, ze względu na ich wyjątkowo niską zawartość w substancji.

Genomika rzuciła wyzwanie ogromnej ilości wiedzy biochemicznej i doprowadziła do rozwoju zmian w swojej metodologii. Pojawiła się koncepcja komputerowego modelowania wirtualnego.

Składnik chemiczny

Fizjologia i biochemia są ze sobą ściśle powiązane. Wyjaśnia to zależność normy przebiegu wszystkich procesów fizjologicznych od zawartości różnorodnego zakresu pierwiastków chemicznych.

W naturze można znaleźć 90 składników układu okresowego pierwiastków chemicznych, ale życie wymaga około jednej czwartej. W wielu rzadkich składnikach nasze ciało nie potrzebuje.

Różna pozycja taksonu w hierarchicznej tabeli istot żywych determinuje odmienne zapotrzebowanie na obecność pewnych elementów.

99% ludzkiej masy składa się z sześciu elementów (C, H, N, O, F, Ca). Oprócz głównej liczby tego typu atomów, substancji tworzących, potrzebujemy kolejnych 19 elementów, ale w małych lub mikroskopijnych objętościach. Należą do nich: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na i inne.

Biocząsteczka białka

Główne cząsteczki, które bada biochemia, odnoszą się do węglowodanów, białek, lipidów, kwasów nukleinowych, a uwaga tej nauki skupia się na ich hybrydach.

Białka - związki o dużych rozmiarach. Tworzą je wiązania łańcuchów monomerów - aminokwasów. Większość żywych istot otrzymuje białka przez syntezę dwudziestu gatunków tych związków.

Te monomery różnią się strukturą grupy rodnikowej, która odgrywa ogromną rolę w przebiegu koagulacji białek. Celem tego procesu jest stworzenie trójwymiarowej struktury. Aminokwasy są połączone ze sobą poprzez tworzenie wiązań peptydowych.

Odpowiadając na pytanie, czym jest biochemia, nie sposób nie wspomnieć o tak złożonych i wielofunkcyjnych biologicznych makrocząsteczkach, jak białka. Mają więcej zadań niż polisacharydy lub kwasy nukleinowe, które należy wykonać.

Niektóre białka są enzymami i biorą udział w katalizie różnych reakcji o charakterze biochemicznym, co jest bardzo ważne dla metabolizmu. Inne cząsteczki białka mogą odgrywać rolę mechanizmów sygnałowych, tworzyć cytoszkielety, uczestniczyć w obronie immunologicznej itp.

Niektóre typy białek mogą tworzyć niebiałkowe kompleksy biomolekularne. Substancje powstałe w wyniku fuzji białek z oligosacharydami umożliwiają istnienie cząsteczek takich jak glikoproteiny, a interakcja z lipidami prowadzi do pojawienia się lipoprotein.

Cząsteczka kwasu nukleinowego

Kwasy nukleinowe są reprezentowane przez kompleksy makrocząsteczek składające się z zestawu łańcuchów polinukleotydowych. Ich głównym celem funkcjonalnym jest kodowanie informacji dziedzicznych. Synteza kwasów nukleinowych zachodzi z powodu obecności cząsteczek makroenergetycznych mononukleozydu trójfosforanowego (ATP, TTF, UTP, GTP, CTP).

Najbardziej rozpowszechnionymi przedstawicielami takich kwasów są DNA i RNA. Te elementy strukturalne znajdują się w każdej żywej komórce, od archeonów po eukarioty, a nawet w wirusach.

Cząsteczka lipidowa

Lipidy to substancje molekularne składające się z glicerolu, do którego przyłączone są kwasy tłuszczowe poprzez wiązania estrowe (od 1 do 3). Takie substancje są podzielone na grupy zgodnie z długością łańcucha węglowodorowego, a także zwracają uwagę na nasycenie. Biochemia wody nie pozwala na rozpuszczenie w sobie związków lipidów (tłuszczów). Z reguły takie substancje rozpuszcza się w roztworach polarnych.

Głównym celem lipidów jest dostarczanie energii do organizmu. Niektóre są częścią hormonów, mogą pełnić funkcję sygnałową lub zawierać cząsteczki lipofilowe.

Cząsteczka węglowodanu

Węglowodany są biopolimerami utworzonymi przez połączenie monomerów, które w tym przypadku są monosacharydami, takimi jak na przykład glukoza lub fruktoza. Badanie biochemii roślin pozwoliło osobie stwierdzić, że zawarta w niej jest główna część węglowodanów.

Te biopolimery znajdują swoje zastosowanie w funkcji strukturalnej i dostarczaniu zasobów energetycznych do ciała lub komórki. W organizmach roślinnych głównym składnikiem jest skrobia, a u zwierząt - glikogen.

Aktualny prąd cyklu Krebsa

W biochemii istnieje cykl Krebsa - zjawisko, w którym przeważająca większość organizmów eukariotycznych otrzymuje większość energii zużywanej w procesach utleniania spożywanej żywności.

Można go obserwować wewnątrz mitochondriów komórkowych. Powstaje w wyniku kilku reakcji, podczas których uwalniane są zasoby "ukrytej" energii.

W biochemii cykl Krebsa jest ważnym fragmentem ogólnego procesu oddechowego i wymiany materiału wewnątrz komórek. Cykl został odkryty i zbadany przez H. Krebsa. W tym celu naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla.

Proces ten jest również nazywany systemem przenoszenia elektronów. Jest to spowodowane jednoczesnym przejściem ATP do ADP. Pierwszy związek z kolei bierze udział w reakcjach metabolicznych poprzez uwalnianie energii.

Biochemia i medycyna

Biochemia medycyny prezentowana jest nam w formie nauki, obejmującej wiele obszarów procesów biologicznych i chemicznych. Obecnie istnieje cała branża edukacyjna, która kształci specjalistów do tych badań.

Tutaj badane są wszystkie żywe istoty: od bakterii lub wirusa do ludzkiego ciała. Obecność specjalisty biochemii daje badanym możliwość śledzenia diagnozy i analizowania leczenia stosowanego do pojedynczej jednostki, wyciągania wniosków itp.

Aby przygotować wysoko wykwalifikowanego eksperta w tej dziedzinie, trzeba go wyszkolić w naukach przyrodniczych, podstawach medycznych i dyscyplinach biotechnologicznych, przeprowadzają wiele testów w biochemii. Ponadto student ma możliwość praktycznego zastosowania swojej wiedzy.

uniwersytety biochemii stają się coraz bardziej popularne ze względu na szybki rozwój tej nauki, jej znaczenie dla ludzi, zapotrzebowanie na nią itp.

Wśród najbardziej znanych instytucji edukacyjnych, w których kształci się specjalistów tej dziedziny nauki, najbardziej popularne i znaczące są: Moskiewski Uniwersytet Państwowy. Łomonosow, PGPU im. Belinsky, Moskiewski Państwowy Uniwersytet. Uniwersytety stanowe Ogarev, Kazan i Krasnojarsk i inne.

Lista dokumentów wymaganych przy przyjęciu na te uniwersytety nie różni się od listy dopuszczenia do innych szkół wyższych. Biologia i chemia są głównymi przedmiotami, które muszą przejść na przyjęcie.