I den här lektionen kommer vi att diskutera en mycket viktig vetenskap, som har många stora roller i vårt vardagliga liv. Denna vetenskap kallas biokemi. Biokemi har bidragit med en stor roll inom medicin och hälsovetenskap, jordbruk, industri, molekylärbiologi, genetik. Det är en mycket viktig vetenskap, eftersom allt som har att göra med vår allmänna hälsa, näring eller medicin har sina rötter i det.
Vi kommer att lära oss:
- Vad är biokemi?
- Vad studerar biokemi?
- Vad är biomolekyler och deras funktion?
- Vad är biokemiska reaktioner?
- Vad är ämnesomsättning?
- Tillämpningar av biokemi.
- Filialer av biokemi.
Vad är biokemi?
Biologi är en naturvetenskap som studerar liv och levande organismer. Kemi är studiet av materia och de förändringar som materien genomgår. Vetenskapen som sammanför dessa två mycket viktiga vetenskaper, är Biokemi , som också kallas livets kemi. Därför behöver biokemi förkunskaper i grundläggande kemi och biologi. Biokemi är studiet av kemiska processer inom och relaterade till levande organismer. Biokemi är någonstans mitt emellan kemi (som handlar om atomer) och biologi (som handlar om celler). Biokemi är domänen av stora biomolekyler som är sammansatta av tusentals eller fler atomer, som kolhydrater, lipider, proteiner, nukleinsyror ( DNA och RNA) . Det handlar om att utforska deras interaktioner och de kemiska reaktioner som uppstår i varje levande organism. De kemiska reaktionerna som äger rum inuti levande varelser kallas biokemiska reaktioner. Summan av alla biokemiska reaktioner i en organism kallas för metabolism . Metabolism inkluderar kataboliska reaktioner, som är energifrigörande eller exergoniska reaktioner; och anabola reaktioner, som är energiabsorberande eller endergoniska reaktioner. Enzymer (de flesta av dem är proteiner) påskyndar biokemiska reaktioner.
Början av biokemin kan ha markerats av upptäckten av det första enzymet, diastas 1833 av Anselme Payen. Även om termen "biokemi" verkar ha använts första gången 1882, är det allmänt accepterat att det formella myntet av biokemi inträffade 1903 av Carl Neuberg (tysk kemist).
Forskare som är utbildade i biokemi kallas biokemister. Biokemister studerar DNA, RNA, proteiner, lipider, kolhydrater. De stödjer vår förståelse av hälsa och sjukdomar, ger nya idéer och experiment för att förstå hur livet fungerar, bidrar med innovativ information till den tekniska revolutionen och arbetar tillsammans med kemister, fysiker, vårdpersonal och många fler yrkesverksamma.
Vad studerar biokemi?
Som en underdisciplin av både biologi och kemi fokuserar biokemi på processer som sker på molekylär nivå. Biokemi studerar de kemiska egenskaperna hos viktiga biologiska molekyler , såsom proteiner, nukleinsyror, kolhydrater och lipider. Den tittar också på hur celler kommunicerar med varandra , till exempel under tillväxt eller kämpar mot sjukdom. Biokemister måste förstå hur strukturen hos en molekyl relaterar till dess funktion, så att de kan förutsäga hur molekyler kommer att interagera. Biokemi handlar om kemiska reaktioner som är involverade i olika processer som reproduktion, metabolism, tillväxt, ärftlighet. Biokemi är nära besläktad med molekylärbiologi (studiet av biologiska fenomens molekylära mekanismer).
Biomolekyler och deras funktioner
En biomolekyl är vilken molekyl som helst som finns i levande organismer, inklusive stora makromolekyler som proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror, såväl som små molekyler som primära metaboliter, sekundära metaboliter och naturliga produkter. De är viktiga för levande cellers överlevnad.
- Kolhydrater är biomolekyler som består av kol och vatten. Levande organismer använder kolhydrater som tillgänglig energi för att underblåsa cellulära reaktioner och för strukturellt stöd inuti cellväggarna. Det är därför kolhydrater är väldigt viktiga.
- Lipider är långa kedjor av kol- och vätemolekyler. Huvudtyper inkluderar fetter och oljor, vaxer, fosfolipider och steroider. Lipider utför olika funktioner i celler. De är ansvariga för att lagra energi, signalering, och de fungerar som strukturella komponenter i cellmembran. Den vanligaste formen av lipid som finns i mat är triglycerider.
- Proteiner är makromolekyler som består av en eller flera långa kedjor av aminosyrarester. Det finns 20 olika typer av aminosyror som kan kombineras för att göra ett protein. Proteiner spelar många viktiga roller i kroppen. De gör det mesta av arbetet i celler. Dessutom krävs proteinerna för funktionen, strukturen och regleringen av kroppens organ och vävnader. Protein är en viktig byggsten i ben, muskler, brosk, hud och blod.
- Nukleinsyror är de biologiska makromolekyler som är nödvändiga för alla kända livsformer. Termen nukleinsyra är det övergripande namnet för DNA (Deoxiribonukleinsyra) och RNA (Ribonukleinsyra). De är sammansatta av nukleotider. En nukleotid består av tre komponenter: en kvävebas, ett pentossocker och en fosfatgrupp. Nukleinsyrornas funktioner har att göra med lagring och uttryck av genetisk information, de kodar den genetiska informationen hos organismer.
Ibland kan en biomolekyl innehålla komponenter från två av huvudklasserna, såsom glykoprotein (kolhydrat+protein) eller lipoprotein (lipid+protein).
Förutom de stora klasserna av biomolekyler finns det många relativt små organiska molekyler som celler kräver för mycket specifika funktioner; som hjälp i enzymers funktion eller hjälp i metabola vägar.
Tillämpningar av biokemi
Biokemi tillämpas inom olika områden, inklusive medicin, läkemedelsindustrin, jordbruk, livsmedelsvetenskap, genetik, etc.
- Testning - graviditet, bröstcancerscreening, prenatal genetisk testning, blodprov, etc, och många fler tester kan göras. Biokemiska tester tillämpas oftast på prover av serum, plasma och urin. I detta test mäts nivåer av specifika kemikalier och resultaten jämförs med de som är representativa för en frisk individ. En ökning eller minskning av någon speciell komponent(er) kan hjälpa till att identifiera en sjukdomsprocess. Med laboratoriediagnostik räddas många liv.
- Matvetenskap - biokemi handlar om de fyra biologiska makromolekylerna: proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror. Mat består av dessa saker, så det finns många tillämpningar av biokemi inom livsmedelsvetenskap.
- Läkemedelsindustrin - förlitar sig på biokemi eftersom kroppens kemiska sammansättning måste studeras i förhållande till de kemikalier vi stoppar i kroppen när vi använder mediciner. Vissa av medicinerna har utvecklats bara på grund av biokemiforskning.
- Genetik - Biokemi är unik i att tillhandahålla undervisning och forskning inom genteknik.
- Jordbruk -Inom jordbruket undersöker biokemister jord och gödningsmedel. Andra mål är lagring av grödor, förbättrad odling och skadedjursbekämpning.
Filialer av biokemi
Studieområdet för biokemi är brett. Följande är några av biokemigrenarna:
- Djurens biokemi . Det är en gren av biokemin som studerar struktur och funktion hos cellulära komponenter - proteiner, kolhydrater, lipider, nukleinsyror - och andra biomolekyler i djur.
- Växtbiokemi . Det är studiet av biokemin hos autotrofa organismer som fotosyntes och andra växtspecifika biokemiska processer.
- Molekylärbiologi. Molekylärbiologi är den gren av biologi som rör den molekylära grunden för biologisk aktivitet i och mellan celler, inklusive molekylär syntes, modifiering, mekanismer och interaktioner.
- Cellbiologi. Cellbiologi (även cellbiologi eller cytologi) studerar cellens struktur och funktion, även känd som livets grundläggande enhet.
- Immunologi. Immunologi omfattar studiet av immunsystem i alla organismer.
- Genetik. Denna gren handlar om studiet av gener, genetisk variation och ärftlighet i organismer.
- Enzymologi. Enzymologi är studiet av enzymer, de biologiska molekylerna (typiskt proteiner) som avsevärt påskyndar hastigheten för praktiskt taget alla kemiska reaktioner som äger rum i celler.
Låt oss sammanfatta!
- Biokemi är studiet av kemiska processer inom och relaterade till levande organismer.
- Denna vetenskap står mellan kemi och biologi.
- Biokemi studerar de kemiska egenskaperna hos viktiga biologiska molekyler, deras struktur, funktioner, interaktioner etc.
- En biomolekyl är vilken molekyl som helst som finns i levande organismer och biomolekyler är mycket viktiga för levande cellers överlevnad.
- Huvudklasser av biomolekyler är proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror.
- De kemiska reaktionerna som äger rum inuti levande varelser kallas biokemiska reaktioner.
- Enzymer påskyndar biokemiska reaktioner.
- Summan av alla biokemiska reaktioner i en organism kallas för metabolism.
- Biokemi tillämpas inom olika områden, inklusive medicin, läkemedelsindustrin, jordbruk, livsmedelsvetenskap, genetik, etc.
- Några av grenarna inom biokemi är djurbiokemi, växtbiokemi, molekylärbiologi, cellulär biologi, immunologi, genetisk, enzymologi, etc.
