Какво е биохимия и какво изучава?

В тази статия ще отговорим на въпроса какво представлява биохимията. Тук ще разгледаме дефиницията на тази наука, нейната история и изследователски методи, обърнем внимание на някои процеси и дефинираме нейните раздели.

въведение

За да отговорим на въпроса какво е биохимията, достатъчно е да кажем, че това е наука, посветена на химическия състав и процесите, протичащи вътре в живата клетка на тялото. Въпреки това, той има много компоненти, след като научи това, можете по-конкретно да формирате представа за него.

В някои времеви епизоди от XIX век, терминологичната единица „биохимия” за първи път е използвана. Въпреки това, тя е въведена в научната общност едва през 1903 г. от химик от Германия - Карл Нойберг. Тази наука заема междинно място между биология и химия.

Исторически факти

За да отговорим ясно на въпроса какво е биохимията, човечеството можеше само преди около сто години. Независимо от факта, че обществото използва биохимични процеси и реакции в древни времена, тя не е осъзнавала истинската им природа.

Производството на хляб, винопроизводството, производството на сирене и др. Могат да служат като един от най-отдалечените примери: редица въпроси за лечебните свойства на растенията, здравните проблеми и др.

Разработването на общ набор от области, които в крайна сметка доведоха до създаването на биохимия, се наблюдава още в древността. Един учен-доктор от Персия в десети век е написал книга за каноните на медицинската наука, където той е могъл да предостави подробно описание на различни лекарствени вещества. През 17-ти век, Ван Хелмонт предложи термина "ензим" като единица химически реагент, участващ в храносмилателните процеси.

През XVIII век благодарение на творбите на А.Л. Lavoisier и M.V. Ломоносов е оттеглено закон за опазване на масата вещества. В края на същия век се определя стойността на кислорода в процеса на дишане.

През 1827 г. науката позволява създаването на разделяне на молекули от биологична природа на съединения на мазнини, протеини и въглехидрати. Тези термини все още се използват. Година по-късно, в работата на Ф. Вьолер, беше доказано това вещества от живите системи могат да бъдат синтезирани по изкуствен начин. Друго важно събитие беше производството и съставянето на теорията за структурата на органичните съединения.

Основите на биохимията се формират от стотици години, но те са ясно определени през 1903 година. Тази наука стана първата дисциплина от категорията на биологичното, която имаше своя собствена система математически анализи.

25 години по-късно, през 1928 г., Ф. Грифит провежда експеримент, чиято цел е да проучи механизма на трансформация. Учен е заразил мишки с пневмококи. Уби бактериите от един щам и ги добави към бактериите на друг. Проучването показа, че процесът на почистване на патогенни агенти води до образуването на нуклеинова киселина не протеин. Списъкът с открития се актуализира сега.

Наличието на свързани дисциплини

Биохимията е отделна наука, но нейното създаване е предшествано от активен процес на развитие на органичната част на химията. Основната разлика е в предметите на изследване. В биохимията се разглеждат само онези вещества или процеси, които могат да възникнат в условията на живи организми, а не извън тях.

В крайна сметка биохимията включи концепцията за молекулярната биология. Те се различават един от друг главно по методите на действие и предметите, които изучават. Понастоящем терминологичните единици "биохимия" и "молекулярна биология" са използвани като синоними.

Наличие на секции

Днес биохимията включва редица изследователски области, включително:

• Разделът на статичната биохимия - науката за химичния състав на живите същества, структурите и молекулярното разнообразие, функциите и др.

• Има редица раздели, които изследват биологичните полимери на протеини, липиди, въглехидрати, молекули на аминокиселини, както и нуклеинови киселини и самия нуклеотид.

• Биохимията, която изучава витамини, тяхната роля и форма на въздействие върху организма, възможни нарушения в жизнените процеси с недостиг или прекомерно количество.

• Хормонална биохимия - науката, която изучава хормоните, техния биологичен ефект, причините за липсата или излишъка.

• Науката на метаболизъм и нейните механизми - динамичната част на биохимията (включва биоенергия).

• Изследвания на молекулярната биология.

• Функционалният компонент на биохимията изучава феномена на химичните трансформации, които са отговорни за функционалността на всички компоненти на тялото, като се започне с тъканите и завършва с цялото тяло.

• Медицинска биохимия - раздел за законите на метаболизма между структурите на организма под въздействието на болести.

Има и клонове на биохимията на микроорганизми, хора, животни, растения, кръв, тъкани и др.

Средства за изследване и решаване на проблеми

Методите на биохимията се основават на фракционирането, анализа, детайлното проучване и разглеждане на структурата като отделен компонент и на целия организъм или неговото вещество. Повечето от тях са формирани през 20-ти век, а хроматографията - процесът на центрофугиране и електрофореза - става най-широко известен.

В края на 20-ти век биохимичните методи започнаха все повече да намират приложение в молекулярните и клетъчните участъци на биологията. Определя се структурата на целия геном на човешка ДНК. Това откритие направи възможно да се научи за съществуването на огромен брой вещества, по-специално различни протеини, които не са били открити по време на пречистването на биомасата, поради изключително ниското им съдържание в веществото.

Геномиката предизвика огромно количество биохимични познания и доведе до развитието на промените в нейната методология. Появи се концепцията за компютърно виртуално моделиране.

Химичен компонент

Физиологията и биохимията са тясно свързани. Това се обяснява с зависимостта на нормата от хода на всички физиологични процеси със съдържанието на разнообразни химически елементи.

В природата можете да намерите 90 компонента на периодичната таблица на химичните елементи, но животът изисква около една четвърт. В много редки компоненти тялото ни не се нуждае.

Различното положение на таксона в йерархичната таблица на живите същества определя различната необходимост от наличието на определени елементи.

99% от човешката маса се състои от шест елемента (C, H, N, O, F, Ca). В допълнение към основния брой на тези видове атоми, които образуват вещества, ние се нуждаем от още 19 елемента, но в малки или микроскопични обеми. Сред тях са: Zn, Ni, Ма, К, Cl, Na и др.

Протеинова биомолекула

Основните молекули, които биохимията изучава, са свързани с въглехидрати, протеини, липиди, нуклеинови киселини и вниманието на тази наука е насочено към техните хибриди.

Протеини - съединения с големи размери. Те се образуват от свързващи вериги от мономери - аминокиселини. Повечето живи същества получават протеини, като синтезират двадесет вида от тези съединения.

Тези мономери се различават по структурата на радикалната група, която играе огромна роля в хода на протеиновата коагулация. Целта на този процес е да се формира триизмерна структура. Аминокиселините са свързани един с друг чрез образуването на пептидни връзки.

Отговаряйки на въпроса какво е биохимията е невъзможно да не споменем такива сложни и многофункционални биологични макромолекули като протеини. Те имат повече задачи от полизахариди или нуклеинови киселини, които трябва да бъдат изпълнени.

Някои протеини са ензими и участват в катализа на различни реакции от биохимичен характер, което е много важно за метаболизма. Други протеинови молекули могат да играят ролята на сигнални механизми, образуват цитоскелети, участват в имунната защита и т.н.

Някои видове протеини са способни да образуват не-протеинови биомолекулни комплекси. Вещества, създадени от сливането на протеини с олигозахариди, позволяват да съществуват молекули като гликопротеини, а взаимодействието с липидите води до появата на липопротеини.

Молекула на нуклеинова киселина

Нуклеиновите киселини са представени от комплекси от макромолекули, състоящи се от полинуклеотиден набор от вериги. Основната им функционална цел е да кодират наследствената информация. Синтезът на нуклеиновите киселини се дължи на наличието на мононуклеозидни трифосфатни макроенергийни молекули (АТР, TTF, UTP, GTP, CTP).

Най-разпространените представители на такива киселини са ДНК и РНК. Тези структурни елементи се намират във всяка жива клетка, от археите до еукариотите и дори във вирусите.

Липидна молекула

Липидите са молекулни вещества, съставени от глицерол, към който мастните киселини са свързани чрез естерни връзки (от 1 до 3). Такива вещества се разделят на групи в съответствие с дължината на въглеводородната верига и също така обръщат внимание на насищането. Биохимията на водата не позволява да се разтворят в себе си съединенията на липиди (мазнини). По правило такива вещества се разтварят в полярни разтвори.

Основните цели на липидите са да осигуряват енергия на тялото. Някои от тях са част от хормоните, могат да изпълняват сигнална функция или да носят липофилни молекули.

Въглехидратна молекула

Въглехидратите са биополимери, образувани чрез комбиниране на мономери, които в този случай са монозахариди, като например, глюкоза или фруктоза. Изследването на растителната биохимия позволи на човек да установи, че основната част от въглехидратите се съдържат в тях.

Тези биополимери намират приложение в структурната функция и осигуряването на енергийни ресурси на тялото или клетката. В растителните организми, скорбялата е основното вещество за съхранение, а при животните - гликоген.

Ток на цикъл на Кребс

В биохимията има цикъл на Кребс - явление, при което преобладаващата част от еукариотните организми получават по-голямата част от енергията, консумирана в окислителните процеси на консумираните храни.

Можете да го наблюдавате вътре в клетъчните митохондрии. Тя се формира чрез няколко реакции, по време на които се освобождават запаси от "скрита" енергия.

В биохимията цикълът на Кребс е важен фрагмент от общия респираторен процес и обмена на материали в клетките. Цикълът е открит и изследван от H. Krebs. За това ученът получи Нобелова награда.

Този процес също се нарича система за пренос на електрони. Това се дължи на съпътстващия преход на АТР към ADP. Първото съединение, от своя страна, участва в осигуряване на метаболитни реакции чрез освобождаване на енергия.

Биохимия и медицина

Биохимията на медицината ни е представена под формата на наука, която обхваща много области на биологични и химични процеси. В момента има цяла индустрия в образованието, която обучава специалисти за тези изследвания.

Тук се изучават всички живи същества: от бактерия или вирус до човешко тяло. Наличието на специалност биохимик дава възможност на субекта да проследи диагнозата и да анализира лечението, приложимо за отделна единица, да направи заключения и др.

За да се подготви висококвалифициран специалист в тази област, трябва да го обучите в природните науки, медицинските основи и биотехнологичните дисциплини, те провеждат много тестове по биохимия. Също така на студентите се дава възможност практически да приложат знанията си.

университетите по биохимия стават все по-популярни, поради бързото развитие на тази наука, нейното значение за хората, търсенето и др.

Сред най-известните образователни институции, където се обучават специалисти от този отрасъл на науката, най-популярни и значими са: Московския държавен университет. Ломоносов, ПГПУ им. Белински, Московски държавен университет. Огарев, Казан и Красноярските държавни университети и др.

Списъкът на документите, необходими за приемане в такива университети, не се различава от списъка за прием в други висши учебни заведения. Биологията и химията са основните теми, които трябва да преминат при приемането.