In dieser Lektion werden wir eine sehr wichtige Wissenschaft besprechen, die viele große Rollen in unserem täglichen Leben spielt. Diese Wissenschaft heißt Biochemie. Die Biochemie hat eine große Rolle in Medizin und Gesundheitswissenschaften, Landwirtschaft, Industrie, Molekularbiologie und Genetik gespielt. Sie ist eine sehr wichtige Wissenschaft, denn alles, was mit unserer allgemeinen Gesundheit, Ernährung oder Medizin zu tun hat, hat ihre Wurzeln in ihr.
Wir werden lernen:
- Was ist Biochemie?
- Was studiert die Biochemie?
- Was sind Biomoleküle und ihre Funktion?
- Was sind biochemische Reaktionen?
- Was ist Stoffwechsel?
- Anwendungen der Biochemie.
- Zweige der Biochemie.
Was ist Biochemie?
Biologie ist eine Naturwissenschaft, die das Leben und lebende Organismen untersucht. Chemie ist das Studium der Materie und der Veränderungen, denen die Materie unterliegt. Die Wissenschaft, die diese beiden sehr wichtigen Wissenschaften zusammenbringt, ist die Biochemie , die auch als Chemie des Lebens bezeichnet wird. Deshalb braucht die Biochemie Vorkenntnisse in Chemie und Biologie. Biochemie ist die Lehre von chemischen Prozessen in und in Bezug auf lebende Organismen. Biochemie ist irgendwo in der Mitte zwischen Chemie (bei der es um Atome geht) und Biologie (bei der es um Zellen geht). Die Biochemie ist die Domäne großer Biomoleküle, die aus Tausenden oder mehr Atomen bestehen, wie Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Nukleinsäuren ( DNA und RNA) . Es geht darum, ihre Wechselwirkungen und die chemischen Reaktionen zu erforschen, die in jedem lebenden Organismus auftreten. Die chemischen Reaktionen, die in Lebewesen stattfinden, werden als biochemische Reaktionen bezeichnet. Die Summe aller biochemischen Reaktionen in einem Organismus wird als Stoffwechsel bezeichnet. Der Stoffwechsel umfasst katabolische Reaktionen, die Energie freisetzen, oder exergonische Reaktionen; und anabole Reaktionen, die Energie absorbierende oder endergonische Reaktionen sind. Enzyme (die meisten von ihnen sind Proteine) beschleunigen biochemische Reaktionen.
Der Beginn der Biochemie könnte durch die Entdeckung des ersten Enzyms, der Diastase, im Jahr 1833 durch Anselme Payen markiert worden sein. Obwohl der Begriff „Biochemie“ erstmals 1882 verwendet worden zu sein scheint, wird allgemein angenommen, dass die formale Prägung der Biochemie 1903 durch Carl Neuberg (deutscher Chemiker) erfolgte.
Biochemisch ausgebildete Wissenschaftler werden Biochemiker genannt. Biochemiker untersuchen DNA, RNA, Proteine, Lipide, Kohlenhydrate. Sie unterstützen unser Verständnis von Gesundheit und Krankheit, liefern neue Ideen und Experimente, um zu verstehen, wie das Leben funktioniert, tragen innovative Informationen zur technologischen Revolution bei und arbeiten mit Chemikern, Physikern, Angehörigen der Gesundheitsberufe und vielen weiteren Fachleuten zusammen.
Was studiert die Biochemie?
Als Teildisziplin der Biologie und Chemie konzentriert sich die Biochemie auf Prozesse, die auf molekularer Ebene ablaufen. Die Biochemie untersucht die chemischen Eigenschaften wichtiger biologischer Moleküle wie Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und Lipide. Es wird auch untersucht , wie Zellen miteinander kommunizieren , beispielsweise während des Wachstums oder bei der Bekämpfung von Krankheiten. Biochemiker müssen verstehen, wie die Struktur eines Moleküls mit seiner Funktion zusammenhängt, damit sie vorhersagen können, wie Moleküle interagieren. Die Biochemie befasst sich mit chemischen Reaktionen , die an verschiedenen Prozessen wie Fortpflanzung, Stoffwechsel, Wachstum, Vererbung beteiligt sind. Die Biochemie ist eng mit der Molekularbiologie (der Untersuchung der molekularen Mechanismen biologischer Phänomene) verwandt.
Biomoleküle und ihre Funktionen
Ein Biomolekül ist jedes Molekül, das in lebenden Organismen vorhanden ist, einschließlich großer Makromoleküle wie Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren sowie kleiner Moleküle wie Primärmetaboliten, Sekundärmetaboliten und Naturstoffe. Sie sind wichtig für das Überleben lebender Zellen.
- Kohlenhydrate sind Biomoleküle aus Kohlenstoff und Wasser. Lebende Organismen verwenden Kohlenhydrate als zugängliche Energie, um Zellreaktionen anzutreiben und für die strukturelle Unterstützung innerhalb der Zellwände. Deshalb sind Kohlenhydrate sehr wichtig.
- Lipide sind lange Ketten aus Kohlenstoff- und Wasserstoffmolekülen. Zu den Haupttypen gehören Fette und Öle, Wachse, Phospholipide und Steroide. Lipide erfüllen verschiedene Funktionen in Zellen. Sie sind für die Energiespeicherung und Signalübertragung verantwortlich und fungieren als strukturelle Komponenten von Zellmembranen. Die häufigste Form von Lipiden in Lebensmitteln sind Triglyceride.
- Proteine sind Makromoleküle, die aus einer oder mehreren langen Ketten von Aminosäureresten bestehen. Es gibt 20 verschiedene Arten von Aminosäuren, die kombiniert werden können, um ein Protein herzustellen. Proteine spielen viele wichtige Rollen im Körper. Sie erledigen die meiste Arbeit in Zellen. Außerdem werden die Proteine für die Funktion, Struktur und Regulierung der Organe und Gewebe des Körpers benötigt. Protein ist ein wichtiger Baustein von Knochen, Muskeln, Knorpel, Haut und Blut.
- Nukleinsäuren sind die biologischen Makromoleküle, die für alle bekannten Lebensformen essentiell sind. Der Begriff Nukleinsäure ist die Sammelbezeichnung für DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure). Sie bestehen aus Nukleotiden. Ein Nukleotid besteht aus drei Komponenten: einer stickstoffhaltigen Base, einem Pentosezucker und einer Phosphatgruppe. Die Funktionen von Nukleinsäuren haben mit der Speicherung und Expression genetischer Informationen zu tun, sie kodieren die genetische Information von Organismen.
Manchmal kann ein Biomolekül Komponenten aus zwei der Hauptklassen enthalten, wie Glykoprotein (Kohlenhydrat + Protein) oder Lipoprotein (Lipid + Protein).
Zusätzlich zu den Hauptklassen von Biomolekülen gibt es viele relativ kleine organische Moleküle, die von Zellen für sehr spezifische Funktionen benötigt werden; wie Hilfe bei der Funktion von Enzymen oder Hilfe bei Stoffwechselwegen.
Anwendungen der Biochemie
Die Biochemie wird in verschiedenen Bereichen angewendet, darunter in der Medizin, der pharmazeutischen Industrie, der Landwirtschaft, der Lebensmittelwissenschaft, der Genetik usw.
- Tests – Schwangerschaft, Brustkrebsvorsorge, pränatale Gentests, Bluttests usw. und viele weitere Tests können durchgeführt werden. Biochemische Tests werden am häufigsten an Serum-, Plasma- und Urinproben durchgeführt. Bei diesem Test werden die Konzentrationen bestimmter Chemikalien gemessen und die Ergebnisse mit denen verglichen, die für eine gesunde Person repräsentativ sind. Eine Zunahme oder Abnahme einer bestimmten Komponente(n) kann helfen, einen Krankheitsprozess zu identifizieren. Mit der Labordiagnostik werden viele Leben gerettet.
- Lebensmittelwissenschaft - Biochemie dreht sich alles um die 4 biologischen Makromoleküle: Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren. Lebensmittel bestehen aus diesen Dingen, daher gibt es viele Anwendungen der Biochemie in der Lebensmittelwissenschaft.
- Die pharmazeutische Industrie - verlässt sich auf die Biochemie, weil die chemische Zusammensetzung des Körpers in Bezug auf die Chemikalien untersucht werden muss, die wir unserem Körper bei der Verwendung von Medikamenten zuführen. Einige der Medikamente wurden nur aufgrund der biochemischen Forschung entwickelt.
- Genetik - Biochemie ist einzigartig in der Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Gentechnik.
- Landwirtschaft - In der Landwirtschaft untersuchen Biochemiker Böden und Düngemittel. Weitere Ziele sind die Lagerung von Pflanzen, die Verbesserung des Pflanzenanbaus und die Schädlingsbekämpfung.
Zweige der Biochemie
Das Studiengebiet der Biochemie ist breit gefächert. Im Folgenden sind einige der Bereiche der Biochemie aufgeführt:
- Biochemie der Tiere . Es ist ein Zweig der Biochemie, der die Struktur und Funktion von Zellbestandteilen – Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden, Nukleinsäuren – und anderen Biomolekülen in Tieren untersucht.
- Pflanzenbiochemie . Es ist das Studium der Biochemie autotropher Organismen wie der Photosynthese und anderer pflanzenspezifischer biochemischer Prozesse.
- Molekularbiologie. Molekularbiologie ist der Zweig der Biologie, der sich mit den molekularen Grundlagen der biologischen Aktivität in und zwischen Zellen befasst, einschließlich molekularer Synthese, Modifikation, Mechanismen und Wechselwirkungen.
- Zellen-Biologie. Die Zellbiologie (auch Zellbiologie oder Zytologie) untersucht den Aufbau und die Funktion der Zelle, auch Grundeinheit des Lebens genannt.
- Immunologie. Die Immunologie umfasst die Untersuchung des Immunsystems in allen Organismen.
- Genetik. Dieser Zweig befasst sich mit der Untersuchung von Genen, genetischer Variation und Vererbung in Organismen.
- Enzymologie. Enzymologie ist das Studium von Enzymen, den biologischen Molekülen (typischerweise Proteinen), die die Geschwindigkeit praktisch aller chemischen Reaktionen, die in Zellen stattfinden, erheblich beschleunigen.
Fassen wir zusammen!
- Biochemie ist die Lehre von chemischen Prozessen in und in Bezug auf lebende Organismen.
- Diese Wissenschaft liegt zwischen Chemie und Biologie.
- Die Biochemie untersucht die chemischen Eigenschaften wichtiger biologischer Moleküle, ihre Struktur, Funktionen, Wechselwirkungen usw.
- Ein Biomolekül ist jedes Molekül, das in lebenden Organismen vorhanden ist, und Biomoleküle sind sehr wichtig für das Überleben lebender Zellen.
- Hauptklassen von Biomolekülen sind Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren.
- Die chemischen Reaktionen, die in Lebewesen stattfinden, werden als biochemische Reaktionen bezeichnet.
- Enzyme beschleunigen biochemische Reaktionen.
- Die Summe aller biochemischen Reaktionen in einem Organismus wird als Stoffwechsel bezeichnet.
- Die Biochemie wird in verschiedenen Bereichen angewendet, darunter in der Medizin, der pharmazeutischen Industrie, der Landwirtschaft, der Lebensmittelwissenschaft, der Genetik usw.
- Einige der Zweige der Biochemie sind Tierbiochemie, Pflanzenbiochemie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Immunologie, Genetik, Enzymologie usw.
