На цьому уроці ми збираємося обговорити одну дуже важливу науку, яка відіграє велику роль у нашому повсякденному житті. Ця наука називається біохімією. Біохімія відіграла велику роль у медичній науці, сільському господарстві, промисловості, молекулярній біології, генетиці. Це дуже важлива наука, тому що все, що пов’язано з нашим загальним здоров’ям, харчуванням чи медициною, має своє коріння в ній.
Ми навчимося:
- Що таке біохімія?
- Що вивчає біохімія?
- Що таке біомолекули та їх функції?
- Що таке біохімічні реакції?
- Що таке метаболізм?
- Застосування біохімії.
- Розділи біохімії.
Що таке біохімія?
Біологія - це природнича наука, яка вивчає життя і живі організми. Хімія вивчає матерію та зміни, які зазнає матерія. Наукою, яка об’єднує ці дві дуже важливі науки, є біохімія , яку також називають хімією життя. Тому біохімія потребує попередніх знань з основ хімії та біології. Біохімія — це наука про хімічні процеси в живих організмах і пов’язані з ними. Біохімія знаходиться десь посередині хімії (яка стосується атомів) і біології (яка стосується клітин). Біохімія - це область великих біомолекул, які складаються з тисяч або більше атомів, таких як вуглеводи, ліпіди, білки, нуклеїнові кислоти ( ДНК і РНК) . Йдеться про вивчення їх взаємодії та хімічних реакцій, які відбуваються в кожному живому організмі. Хімічні реакції, що відбуваються всередині живих істот, називають біохімічними реакціями. Сукупність усіх біохімічних реакцій в організмі називається обміном речовин . Метаболізм включає катаболічні реакції, які виділяють енергію, або екзергонічні реакції; і анаболічні реакції, які поглинають енергію, або ендергонічні реакції. Ферменти (більшість з них білки) прискорюють біохімічні реакції.
Початок біохімії, можливо, був ознаменований відкриттям у 1833 році Ансельмом Пайєном першого ферменту — діастази. Хоча термін «біохімія», здається, вперше був використаний у 1882 році, загальновизнано, що офіційно біохімія була введена в 1903 році Карлом Нойбергом (німецьким хіміком).
Вчені , які навчаються в галузі біохімії, називаються біохіміками. Біохіміки вивчають ДНК, РНК, білки, ліпіди, вуглеводи. Вони підтримують наше розуміння здоров’я та хвороб, пропонують нові ідеї та експерименти, щоб зрозуміти, як влаштовано життя, вносять інноваційну інформацію в технологічну революцію та працюють разом із хіміками, фізиками, медичними працівниками та багатьма іншими професіоналами.
Що вивчає біохімія?
Будучи субдисципліною як біології, так і хімії, біохімія зосереджується на процесах, що відбуваються на молекулярному рівні. Біохімія вивчає хімічні властивості важливих біологічних молекул , таких як білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи та ліпіди. Він також розглядає , як клітини спілкуються одна з одною , наприклад, під час росту або боротьби з хворобою. Біохіміки повинні розуміти, як структура молекули пов’язана з її функцією, що дозволяє їм передбачити, як молекули будуть взаємодіяти. Біохімія займається хімічними реакціями , які беруть участь у різних процесах, таких як розмноження, метаболізм, ріст, спадковість. Біохімія тісно пов'язана з молекулярною біологією (вченням про молекулярні механізми біологічних явищ).
Біомолекули та їх функції
Біомолекула — це будь-яка молекула, яка присутня в живих організмах, включаючи великі макромолекули, такі як білки, вуглеводи, ліпіди та нуклеїнові кислоти, а також малі молекули, такі як первинні метаболіти, вторинні метаболіти та природні продукти. Вони важливі для виживання живих клітин.
- Вуглеводи - це біомолекули, що складаються з вуглецю та води. Живі організми використовують вуглеводи як доступну енергію для живлення клітинних реакцій і для структурної підтримки всередині клітинних стінок. Тому вуглеводи дуже важливі.
- Ліпіди — це довгі ланцюжки молекул вуглецю і водню. До основних типів належать жири та олії, віск, фосфоліпіди та стероїди. Ліпіди виконують різні функції в клітинах. Вони відповідають за зберігання енергії, передачу сигналів і діють як структурні компоненти клітинних мембран. Найпоширенішою формою ліпідів, які містяться в їжі, є тригліцериди.
- Білки - це макромолекули, що складаються з одного або кількох довгих ланцюгів амінокислотних залишків. Існує 20 різних типів амінокислот, які можна комбінувати для створення білка. Білки відіграють багато важливих ролей в організмі. Вони виконують більшу частину роботи в клітинах. Крім того, білки необхідні для функціонування, структури та регуляції органів і тканин організму. Білок є важливим будівельним матеріалом для кісток, м’язів, хрящів, шкіри та крові.
- Нуклеїнові кислоти є біологічними макромолекулами, необхідними для всіх відомих форм життя. Термін нуклеїнова кислота є загальною назвою для ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота) і РНК (рибонуклеїнова кислота). Вони складаються з нуклеотидів. Нуклеотид складається з трьох компонентів: азотистої основи, пентозного цукру та фосфатної групи. Функції нуклеїнових кислот пов’язані зі зберіганням і експресією генетичної інформації, вони кодують генетичну інформацію організмів.
Іноді одна біомолекула може містити компоненти двох основних класів, наприклад глікопротеїн (вуглевод + білок) або ліпопротеїн (ліпід + білок).
На додаток до основних класів біомолекул існує багато відносно малих органічних молекул, необхідних клітинам для дуже специфічних функцій; як допомога у функціонуванні ферментів або допомога в метаболічних шляхах.
Застосування біохімії
Біохімія застосовується в різних областях, включаючи медицину, фармацевтичну промисловість, сільське господарство, харчову науку, генетику тощо.
- Тестування - вагітність, скринінг раку молочної залози, пренатальне генетичне тестування, аналізи крові тощо та багато інших тестів можна зробити. Біохімічні дослідження найчастіше застосовуються для зразків сироватки, плазми та сечі. У цьому тесті вимірюються рівні певних хімічних речовин і результати порівнюються з тими, що відповідають здоровій людині. Збільшення або зменшення будь-якого конкретного компонента (компонентів) може допомогти визначити хворобливий процес. Завдяки лабораторній діагностиці врятовано багато життів.
- Харчова наука – біохімія – це все про 4 біологічні макромолекули: білки, вуглеводи, ліпіди та нуклеїнові кислоти. Їжа складається з цих речовин, тому біохімія має багато застосувань у харчовій науці.
- Фармацевтична промисловість покладається на біохімію, тому що хімічний склад організму необхідно вивчати у зв’язку з хімічними речовинами, які ми вводимо в організм під час використання ліків. Деякі ліки були розроблені лише завдяки біохімічним дослідженням.
- Генетика - Біохімія є унікальною у забезпеченні навчання та досліджень у галузі генної інженерії.
- Сільське господарство . У сільському господарстві біохіміки досліджують ґрунт і добрива. Іншими цілями є зберігання врожаю, покращення вирощування врожаю та боротьба зі шкідниками.
Розділи біохімії
Сфера вивчення біохімії широка. Ось деякі з розділів біохімії:
- Біохімія тварин . Це розділ біохімії, який вивчає структуру та функції клітинних компонентів - білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот - та інших біомолекул у тварин.
- Біохімія рослин . Це вивчення біохімії автотрофних організмів, таких як фотосинтез та інші специфічні для рослин біохімічні процеси.
- Молекулярна біологія. Молекулярна біологія — розділ біології, який вивчає молекулярні основи біологічної активності в клітинах і між ними, включаючи молекулярний синтез, модифікацію, механізми та взаємодії.
- Біологія клітини. Клітинна біологія (також клітинна біологія або цитологія) вивчає структуру та функції клітини, також відомої як основна одиниця життя.
- Імунологія. Імунологія охоплює вивчення імунних систем у всіх організмах.
- генетика. Ця галузь займається вивченням генів, генетичної мінливості та спадковості в організмах.
- Ензимологія. Ензимологія — це наука про ферменти, біологічні молекули (як правило, білки), які значно прискорюють швидкість практично всіх хімічних реакцій, що відбуваються в клітинах.
Підведемо підсумки!
- Біохімія — це наука про хімічні процеси в живих організмах і пов’язані з ними.
- Ця наука знаходиться між хімією та біологією.
- Біохімія вивчає хімічні властивості важливих біологічних молекул, їх структуру, функції, взаємодії тощо.
- Біомолекула — це будь-яка молекула, яка присутня в живих організмах, і біомолекули дуже важливі для виживання живих клітин.
- Основними класами біомолекул є білки, вуглеводи, ліпіди та нуклеїнові кислоти.
- Хімічні реакції, що відбуваються всередині живих істот, називають біохімічними реакціями.
- Ферменти прискорюють біохімічні реакції.
- Сукупність усіх біохімічних реакцій в організмі називається обміном речовин.
- Біохімія застосовується в різних областях, включаючи медицину, фармацевтичну промисловість, сільське господарство, харчову науку, генетику тощо.
- Деякі з галузей біохімії - це біохімія тварин, біохімія рослин, молекулярна біологія, клітинна біологія, імунологія, генетика, ензимологія тощо.
