W tej lekcji omówimy jedną bardzo ważną naukę, która ma wiele ważnych ról w naszym codziennym życiu. Ta nauka nazywa się biochemią. Biochemia odegrała wielką rolę w medycynie i naukach o zdrowiu, rolnictwie, przemyśle, biologii molekularnej, genetyce. Jest to bardzo ważna nauka, ponieważ wszystko, co ma związek z naszym zdrowiem, odżywianiem czy medycyną, ma w niej swoje korzenie.
Nauczymy się:
- Co to jest biochemia?
- Co bada biochemia?
- Czym są biomolekuły i jakie pełnią funkcje?
- Co to są reakcje biochemiczne?
- Co to jest metabolizm?
- Zastosowania biochemii.
- Działy biochemii.
Co to jest biochemia?
Biologia jest nauką przyrodniczą, która bada życie i organizmy żywe. Chemia to nauka o materii i zmianach, którym podlega ta materia. Nauką, która łączy te dwie bardzo ważne nauki, jest Biochemia , zwana także chemią życia. Dlatego biochemia wymaga wcześniejszej znajomości podstaw chemii i biologii. Biochemia to badanie procesów chemicznych zachodzących w organizmach żywych i związanych z nimi. Biochemia jest gdzieś pośrodku chemii (która dotyczy atomów) i biologii (która dotyczy komórek). Biochemia jest domeną dużych biomolekuł, które składają się z tysięcy lub więcej atomów, takich jak węglowodany, lipidy, białka, kwasy nukleinowe ( DNA i RNA) . Chodzi o badanie ich interakcji i reakcji chemicznych zachodzących w każdym żywym organizmie. Reakcje chemiczne zachodzące wewnątrz organizmów żywych nazywane są reakcjami biochemicznymi. Suma wszystkich reakcji biochemicznych zachodzących w organizmie nazywana jest metabolizmem . Metabolizm obejmuje reakcje kataboliczne, które uwalniają energię lub reakcje egzergoniczne; oraz reakcje anaboliczne, które pochłaniają energię lub reakcje endergoniczne. Enzymy (większość z nich to białka) przyspieszają reakcje biochemiczne.
Początek biochemii mógł być naznaczony odkryciem pierwszego enzymu, diastazy w 1833 roku przez Anselme Payena. Chociaż wydaje się, że termin „biochemia” został po raz pierwszy użyty w 1882 r., ogólnie przyjmuje się, że formalne ukucie biochemii nastąpiło w 1903 r. przez Carla Neuberga (niemieckiego chemika).
Naukowcy przeszkoleni w zakresie biochemii nazywani są biochemikami. Biochemicy badają DNA, RNA, białka, lipidy, węglowodany. Wspierają nasze rozumienie zdrowia i choroby, dostarczają nowych pomysłów i eksperymentów, aby zrozumieć, jak działa życie, wnoszą innowacyjne informacje do rewolucji technologicznej i współpracują z chemikami, fizykami, pracownikami służby zdrowia i wieloma innymi profesjonalistami.
Co bada biochemia?
Jako subdyscyplina zarówno biologii, jak i chemii, biochemia koncentruje się na procesach zachodzących na poziomie molekularnym. Biochemia bada właściwości chemiczne ważnych cząsteczek biologicznych , takich jak białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i lipidy. Bada również , w jaki sposób komórki komunikują się ze sobą , na przykład podczas wzrostu lub walki z chorobą. Biochemicy muszą zrozumieć, w jaki sposób struktura cząsteczki odnosi się do jej funkcji, co pozwoli im przewidzieć, w jaki sposób cząsteczki będą oddziaływać. Biochemia zajmuje się reakcjami chemicznymi , które biorą udział w różnych procesach, takich jak rozmnażanie, metabolizm, wzrost, dziedziczenie. Biochemia jest ściśle związana z biologią molekularną (badanie molekularnych mechanizmów zjawisk biologicznych).
Biomolekuły i ich funkcje
Biocząsteczka to dowolna cząsteczka obecna w organizmach żywych, w tym duże makrocząsteczki, takie jak białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe, a także małe cząsteczki, takie jak metabolity pierwotne, metabolity wtórne i produkty naturalne. Są ważne dla przeżycia żywych komórek.
- Węglowodany to biocząsteczki zbudowane z węgla i wody. Organizmy żywe wykorzystują węglowodany jako dostępną energię do napędzania reakcji komórkowych i jako wsparcie strukturalne wewnątrz ścian komórkowych. Dlatego węglowodany są bardzo ważne.
- Lipidy to długie łańcuchy cząsteczek węgla i wodoru. Główne typy to tłuszcze i oleje, woski, fosfolipidy i steroidy. Lipidy pełnią różne funkcje w komórkach. Odpowiadają za magazynowanie energii, sygnalizację oraz pełnią rolę elementów strukturalnych błon komórkowych. Najpowszechniejszą postacią lipidów występującą w żywności są trójglicerydy.
- Białka to makrocząsteczki, składające się z jednego lub więcej długich łańcuchów reszt aminokwasowych. Istnieje 20 różnych rodzajów aminokwasów, które można łączyć w celu wytworzenia białka. Białka pełnią wiele kluczowych funkcji w organizmie. Większość pracy wykonują w komórkach. Białka są również niezbędne do funkcjonowania, struktury i regulacji narządów i tkanek organizmu. Białko jest ważnym budulcem kości, mięśni, chrząstek, skóry i krwi.
- Kwasy nukleinowe są biologicznymi makrocząsteczkami niezbędnymi dla wszystkich znanych form życia. Termin kwas nukleinowy to ogólna nazwa DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Zbudowane są z nukleotydów. Nukleotyd składa się z trzech składników: zasady azotowej, cukru pentozowego i grupy fosforanowej. Funkcje kwasów nukleinowych dotyczą przechowywania i wyrażania informacji genetycznej, kodują informację genetyczną organizmów.
Czasami jedna biomolekuła może zawierać składniki z dwóch głównych klas, takie jak glikoproteina (węglowodany + białko) lub lipoproteina (lipid + białko).
Oprócz głównych klas biomolekuł istnieje wiele stosunkowo małych cząsteczek organicznych wymaganych przez komórki do bardzo specyficznych funkcji; jak pomoc w funkcjonowaniu enzymów lub pomoc w szlakach metabolicznych.
Zastosowania biochemii
Biochemia jest stosowana w różnych dziedzinach, w tym w medycynie, przemyśle farmaceutycznym, rolnictwie, naukach o żywności, genetyce itp.
- Testy - ciąża, badania przesiewowe w kierunku raka piersi, prenatalne testy genetyczne, badania krwi itp. I wiele innych testów, które można wykonać. Testy biochemiczne są najczęściej stosowane do próbek surowicy, osocza i moczu. W tym teście mierzy się poziomy określonych substancji chemicznych, a wyniki porównuje się z wynikami reprezentatywnymi dla zdrowej osoby. Wzrost lub spadek któregokolwiek składnika (składników) może pomóc w identyfikacji procesu chorobowego. Dzięki diagnostyce laboratoryjnej ratuje się wiele istnień ludzkich.
- Nauka o żywności - biochemia dotyczy 4 biologicznych makrocząsteczek: białek, węglowodanów, lipidów i kwasów nukleinowych. Jedzenie składa się z tych rzeczy, więc istnieje wiele zastosowań biochemii w naukach o żywności.
- Przemysł farmaceutyczny – opiera się na biochemii, ponieważ skład chemiczny organizmu musi być badany w odniesieniu do substancji chemicznych, które wprowadzamy do organizmu podczas stosowania leków. Niektóre leki zostały opracowane właśnie dzięki badaniom biochemicznym.
- Genetyka - Biochemia jest wyjątkowa w zapewnianiu nauczania i badań w inżynierii genetycznej.
- Rolnictwo - W rolnictwie biochemicy badają glebę i nawozy. Inne cele to przechowywanie plonów, poprawa upraw i zwalczanie szkodników.
Działy biochemii
Dziedzina badań biochemii jest szeroka. Oto niektóre z gałęzi biochemii:
- biochemia zwierząt . Jest to dział biochemii zajmujący się badaniem struktury i funkcji składników komórkowych - białek, węglowodanów, lipidów, kwasów nukleinowych - oraz innych biomolekuł u zwierząt.
- Biochemia roślin . Jest to badanie biochemii organizmów autotroficznych, takich jak fotosynteza i inne specyficzne dla roślin procesy biochemiczne.
- Biologia molekularna. Biologia molekularna to dziedzina biologii zajmująca się molekularnymi podstawami aktywności biologicznej w komórkach i między komórkami, w tym syntezą molekularną, modyfikacjami, mechanizmami i interakcjami.
- Komórka biologiczna. Biologia komórki (również biologia komórkowa lub cytologia) zajmuje się badaniem budowy i funkcji komórki, zwanej także podstawową jednostką życia.
- Immunologia. Immunologia obejmuje badanie układów odpornościowych wszystkich organizmów.
- Genetyka. Ta gałąź zajmuje się badaniem genów, zmienności genetycznej i dziedziczności organizmów.
- Enzymologia. Enzymologia to nauka o enzymach, cząsteczkach biologicznych (zwykle białkach), które znacznie przyspieszają tempo praktycznie wszystkich reakcji chemicznych zachodzących w komórkach.
Podsumujmy!
- Biochemia to badanie procesów chemicznych zachodzących w organizmach żywych i związanych z nimi.
- Ta nauka znajduje się pomiędzy chemią a biologią.
- Biochemia bada właściwości chemiczne ważnych cząsteczek biologicznych, ich strukturę, funkcje, interakcje itp.
- Biomolekuła to dowolna cząsteczka obecna w żywych organizmach, a biocząsteczki są bardzo ważne dla przetrwania żywych komórek.
- Główne klasy biomolekuł to białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe.
- Reakcje chemiczne zachodzące wewnątrz organizmów żywych nazywane są reakcjami biochemicznymi.
- Enzymy przyspieszają reakcje biochemiczne.
- Suma wszystkich reakcji biochemicznych zachodzących w organizmie nazywana jest metabolizmem.
- Biochemia jest stosowana w różnych dziedzinach, w tym w medycynie, przemyśle farmaceutycznym, rolnictwie, naukach o żywności, genetyce itp.
- Niektóre gałęzie biochemii to biochemia zwierząt, biochemia roślin, biologia molekularna, biologia komórkowa, immunologia, genetyka, enzymologia itp.
