U ovoj lekciji razgovarat ćemo o jednoj vrlo važnoj znanosti koja ima mnogo velikih uloga u našem svakodnevnom životu. Ova znanost se zove biokemija. Biokemija je dala veliku ulogu u medicinskoj i zdravstvenoj znanosti, poljoprivredi, industriji, molekularnoj biologiji, genetici. To je vrlo važna znanost, jer sve što ima veze s našim općim zdravljem, prehranom ili medicinom, ima svoje korijene u njoj.
Naučit ćemo:
- Što je biokemija?
- Što proučava biokemija?
- Što su biomolekule i njihova funkcija?
- Što su biokemijske reakcije?
- Što je metabolizam?
- Primjena biokemije.
- Grane biokemije.
Što je biokemija?
Biologija je prirodna znanost koja proučava život i žive organizme. Kemija je proučavanje materije i promjena kroz koje materija prolazi. Znanost koja spaja ove dvije vrlo važne znanosti je biokemija , koja se naziva i kemija života. Zato je za biokemiju potrebno predznanje iz temeljne kemije i biologije. Biokemija je proučavanje kemijskih procesa unutar i u vezi s živim organizmima. Biokemija je negdje u sredini kemije (koja se odnosi na atome) i biologije (koja se odnosi na stanice). Biokemija je domena velikih biomolekula koje se sastoje od tisuća ili više atoma, poput ugljikohidrata, lipida, proteina, nukleinskih kiselina ( DNA i RNA) . Riječ je o istraživanju njihovih interakcija i kemijskih reakcija koje se javljaju u svakom živom organizmu. Kemijske reakcije koje se odvijaju unutar živih bića nazivaju se biokemijske reakcije. Zbroj svih biokemijskih reakcija u organizmu naziva se metabolizam . Metabolizam uključuje kataboličke reakcije, koje oslobađaju energiju, ili eksergonske reakcije; i anaboličke reakcije, koje apsorbiraju energiju, ili endergonske reakcije. Enzimi (većina su proteini) ubrzavaju biokemijske reakcije.
Početak biokemije možda je obilježen otkrićem prvog enzima, dijastaze 1833. godine od strane Anselme Payena. Iako se čini da je izraz "biokemija" prvi put upotrijebljen 1882., opće je prihvaćeno da je formalnu kovanicu biokemije 1903. godine napravio Carl Neuberg (njemački kemičar).
Znanstvenici koji su obučeni za biokemiju nazivaju se biokemičarima. Biokemičari proučavaju DNK, RNK, proteine, lipide, ugljikohidrate. Oni podupiru naše razumijevanje zdravlja i bolesti, pružaju nove ideje i eksperimente za razumijevanje kako život funkcionira, doprinose inovativnim informacijama tehnološkoj revoluciji i rade zajedno s kemičarima, fizičarima, zdravstvenim radnicima i mnogim drugim stručnjacima.
Što proučava biokemija?
Kao poddisciplina i biologije i kemije, biokemija se usredotočuje na procese koji se događaju na molekularnoj razini. Biokemija proučava kemijska svojstva važnih bioloških molekula , kao što su proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati i lipidi. Također gleda kako stanice komuniciraju jedna s drugom , na primjer tijekom rasta ili borbe protiv bolesti. Biokemičari moraju razumjeti kako je struktura molekule povezana s njezinom funkcijom, omogućujući im da predvide kako će molekule međusobno djelovati. Biokemija se bavi kemijskim reakcijama koje su uključene u različite procese kao što su reprodukcija, metabolizam, rast, nasljeđe. Biokemija je usko povezana s molekularnom biologijom (proučavanjem molekularnih mehanizama bioloških pojava).
Biomolekule i njihove funkcije
Biomolekula je svaka molekula koja je prisutna u živim organizmima, uključujući velike makromolekule kao što su proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline, kao i male molekule kao što su primarni metaboliti, sekundarni metaboliti i prirodni proizvodi. Važni su za opstanak živih stanica.
- Ugljikohidrati su biomolekule sastavljene od ugljika i vode. Živi organizmi koriste ugljikohidrate kao dostupnu energiju za poticanje staničnih reakcija i za strukturnu potporu unutar staničnih stijenki. Zato su ugljikohidrati vrlo važni.
- Lipidi su dugi lanci molekula ugljika i vodika. Glavne vrste uključuju masti i ulja, voskove, fosfolipide i steroide. Lipidi obavljaju različite funkcije u stanicama. Oni su odgovorni za skladištenje energije, signalizaciju i djeluju kao strukturne komponente staničnih membrana. Najčešći oblik lipida koji se nalazi u hrani su trigliceridi.
- Proteini su makromolekule koje se sastoje od jednog ili više dugih lanaca aminokiselinskih ostataka. Postoji 20 različitih vrsta aminokiselina koje se mogu kombinirati kako bi se napravio protein. Proteini igraju mnoge ključne uloge u tijelu. Najveći dio posla obavljaju u stanicama. Također, proteini su potrebni za funkciju, strukturu i regulaciju tjelesnih organa i tkiva. Protein je važan građevni blok kostiju, mišića, hrskavice, kože i krvi.
- Nukleinske kiseline su biološke makromolekule neophodne za sve poznate oblike života. Pojam nukleinska kiselina je opći naziv za DNK (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina). Sastoje se od nukleotida. Nukleotid se sastoji od tri komponente: dušične baze, pentoznog šećera i fosfatne skupine. Funkcije nukleinskih kiselina odnose se na pohranu i izražavanje genetskih informacija, one kodiraju genetske informacije organizama.
Ponekad jedna biomolekula može sadržavati komponente iz dvije glavne klase, kao što su glikoprotein (ugljikohidrat+protein) ili lipoprotein (lipid+protein).
Uz glavne klase biomolekula, postoje mnoge relativno male organske molekule koje stanice trebaju za vrlo specifične funkcije; poput pomoći u funkciji enzima ili pomoći u metaboličkim putovima.
Primjena biokemije
Biokemija se primjenjuje u raznim područjima, uključujući medicinu, farmaceutsku industriju, poljoprivredu, znanost o hrani, genetiku itd.
- Testiranje - trudnoća, probir raka dojke, prenatalno genetsko testiranje, krvne pretrage, itd., i još mnogo drugih testova može se napraviti. Biokemijski testovi se najčešće primjenjuju na uzorcima seruma, plazme i urina. U ovom testu mjere se razine određenih kemikalija i rezultati se uspoređuju s onima koji su reprezentativni za zdravu osobu. Povećanje ili smanjenje bilo koje određene komponente može pomoći u prepoznavanju procesa bolesti. Laboratorijskom dijagnostikom spašavaju se mnogi životi.
- Znanost o hrani – biokemija se odnosi na 4 biološke makromolekule: proteine, ugljikohidrate, lipide i nukleinske kiseline. Hrana se sastoji od tih stvari, tako da postoje mnoge primjene biokemije u znanosti o hrani.
- Farmaceutska industrija - oslanja se na biokemiju jer se kemijski sastav tijela mora proučavati u odnosu na kemikalije koje unosimo u svoje tijelo kada koristimo lijekove. Neki od lijekova razvijeni su samo zbog biokemijskih istraživanja.
- Genetika - Biokemija je jedinstvena u pružanju nastave i istraživanja u genetskom inženjerstvu.
- Poljoprivreda -U poljoprivredi, biokemičari istražuju tlo i gnojiva. Ostali ciljevi su skladištenje usjeva, poboljšanje uzgoja usjeva i kontrola štetnika.
Grane biokemije
Područje proučavanja biokemije je široko. Slijede neke od grana biokemije:
- Biokemija životinja . To je grana biokemije koja proučava strukturu i funkciju staničnih komponenti - proteina, ugljikohidrata, lipida, nukleinskih kiselina - i drugih biomolekula u životinja.
- Biokemija biljaka . To je proučavanje biokemije autotrofnih organizama poput fotosinteze i drugih biokemijskih procesa specifičnih za biljke.
- Molekularna biologija. Molekularna biologija je grana biologije koja se bavi molekularnom osnovom biološke aktivnosti unutar i između stanica, uključujući molekularnu sintezu, modifikaciju, mehanizme i interakcije.
- Stanična biologija. Stanična biologija (također stanična biologija ili citologija) proučava strukturu i funkciju stanice, također poznate kao osnovna jedinica života.
- Imunologija. Imunologija pokriva proučavanje imunološkog sustava svih organizama.
- Genetika. Ova grana se bavi proučavanjem gena, genetskih varijacija i naslijeđa u organizmima.
- Enzimologija. Enzimologija je proučavanje enzima, bioloških molekula (obično proteina) koje značajno ubrzavaju brzinu gotovo svih kemijskih reakcija koje se odvijaju unutar stanica.
Hajde da rezimiramo!
- Biokemija je proučavanje kemijskih procesa unutar i u vezi s živim organizmima.
- Ova znanost je između kemije i biologije.
- Biokemija proučava kemijska svojstva važnih bioloških molekula, njihovu strukturu, funkcije, interakcije itd.
- Biomolekula je svaka molekula koja je prisutna u živim organizmima, a biomolekule su vrlo važne za opstanak živih stanica.
- Glavne klase biomolekula su proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline.
- Kemijske reakcije koje se odvijaju unutar živih bića nazivaju se biokemijske reakcije.
- Enzimi ubrzavaju biokemijske reakcije.
- Zbroj svih biokemijskih reakcija u organizmu naziva se metabolizam.
- Biokemija se primjenjuje u raznim područjima, uključujući medicinu, farmaceutsku industriju, poljoprivredu, znanost o hrani, genetiku itd.
- Neke od grana biokemije su biokemija životinja, biokemija biljaka, molekularna biologija, stanična biologija, imunologija, genetika, enzimologija itd.
