Trong bài học này, chúng ta sẽ thảo luận về một ngành khoa học rất quan trọng, có nhiều vai trò to lớn trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Khoa học này được gọi là Hóa sinh. Hóa sinh đã đóng góp một vai trò to lớn trong khoa học y tế và sức khỏe, nông nghiệp, công nghiệp, sinh học phân tử, di truyền học. Đây là một ngành khoa học rất quan trọng, bởi vì bất cứ điều gì liên quan đến sức khỏe, dinh dưỡng hoặc thuốc nói chung của chúng ta đều có nguồn gốc từ đó.
Chúng ta sẽ học:
- Hóa sinh là gì?
- Hóa sinh nghiên cứu những gì?
- Phân tử sinh học và chức năng của chúng là gì?
- Phản ứng sinh hóa là gì?
- Trao đổi chất là gì?
- Các ứng dụng của hóa sinh.
- Các nhánh của hóa sinh.
Hóa sinh là gì?
Sinh học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu về sự sống và các sinh vật sống. Hóa học là nghiên cứu về vật chất và những thay đổi mà vật chất trải qua. Khoa học kết hợp hai ngành khoa học rất quan trọng này là Hóa sinh , còn được gọi là hóa học của sự sống. Đó là lý do tại sao hóa sinh cần kiến thức trước về hóa học và sinh học cơ bản. Hóa sinh là nghiên cứu về các quá trình hóa học bên trong và liên quan đến các sinh vật sống. Hóa sinh nằm ở đâu đó ở giữa hóa học (về nguyên tử) và sinh học (về tế bào). Hóa sinh là lĩnh vực của các phân tử sinh học lớn bao gồm hàng nghìn nguyên tử trở lên, như carbohydrate, lipid, protein, axit nucleic ( DNA và RNA ) . Nó nói về việc khám phá các tương tác của chúng và các phản ứng hóa học xuất hiện trong mọi sinh vật sống. Các phản ứng hóa học diễn ra bên trong cơ thể sống được gọi là phản ứng hóa sinh. Tổng của tất cả các phản ứng sinh hóa trong một sinh vật được gọi là sự trao đổi chất . Sự trao đổi chất bao gồm các phản ứng dị hóa, là các phản ứng giải phóng năng lượng hoặc tỏa nhiệt; và các phản ứng đồng hóa, là các phản ứng hấp thụ năng lượng hoặc nội sinh. Enzyme (hầu hết là protein) tăng tốc độ phản ứng sinh hóa.
Sự khởi đầu của hóa sinh có thể được đánh dấu bằng việc phát hiện ra enzyme đầu tiên, diastase vào năm 1833 bởi Anselme Payen. Mặc dù thuật ngữ “hóa sinh” dường như được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1882, nhưng người ta thường chấp nhận rằng tiền thân chính thức của hóa sinh xảy ra vào năm 1903 bởi Carl Neuberg (nhà hóa học người Đức).
Các nhà khoa học được đào tạo về hóa sinh được gọi là nhà hóa sinh. Các nhà hóa sinh nghiên cứu DNA, RNA, protein, lipid, carbohydrate. Chúng hỗ trợ hiểu biết của chúng ta về sức khỏe và bệnh tật, cung cấp những ý tưởng và thử nghiệm mới để hiểu cách thức hoạt động của cuộc sống, đóng góp thông tin đổi mới cho cuộc cách mạng công nghệ và làm việc cùng với các nhà hóa học, vật lý học, chuyên gia chăm sóc sức khỏe và nhiều chuyên gia khác.
Hóa sinh nghiên cứu những gì?
Là một phân ngành của cả sinh học và hóa học, hóa sinh tập trung vào các quá trình xảy ra ở cấp độ phân tử. Hóa sinh nghiên cứu các tính chất hóa học của các phân tử sinh học quan trọng , chẳng hạn như protein, axit nucleic, carbohydrate và lipid. Nó cũng xem xét cách các tế bào giao tiếp với nhau , ví dụ như trong quá trình tăng trưởng hoặc chống lại bệnh tật. Các nhà hóa sinh cần hiểu cấu trúc của một phân tử liên quan như thế nào đến chức năng của nó, cho phép họ dự đoán các phân tử sẽ tương tác như thế nào. Hóa sinh liên quan đến các phản ứng hóa học có liên quan đến các quá trình khác nhau như sinh sản, trao đổi chất, tăng trưởng, di truyền. Hóa sinh có liên quan chặt chẽ với sinh học phân tử (nghiên cứu về cơ chế phân tử của các hiện tượng sinh học).
Phân tử sinh học và chức năng của chúng
Phân tử sinh học là bất kỳ phân tử nào có trong các sinh vật sống, bao gồm các đại phân tử lớn như protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic, cũng như các phân tử nhỏ như chất chuyển hóa sơ cấp, chất chuyển hóa thứ cấp và các sản phẩm tự nhiên. Chúng rất quan trọng cho sự tồn tại của các tế bào sống.
- Carbohydrate là các phân tử sinh học được tạo thành từ carbon và nước. Các sinh vật sống sử dụng carbohydrate làm năng lượng có sẵn để cung cấp nhiên liệu cho các phản ứng của tế bào và để hỗ trợ cấu trúc bên trong thành tế bào. Đó là lý do tại sao carbohydrate rất quan trọng.
- Lipid là chuỗi dài các phân tử carbon và hydro. Các loại chính bao gồm chất béo và dầu, sáp, phospholipid và steroid. Lipid thực hiện các chức năng khác nhau trong tế bào. Chúng chịu trách nhiệm lưu trữ năng lượng, truyền tín hiệu và chúng đóng vai trò là thành phần cấu trúc của màng tế bào. Dạng lipid phổ biến nhất được tìm thấy trong thực phẩm là triglyceride.
- Protein là các đại phân tử, bao gồm một hoặc nhiều chuỗi dài axit amin. Có 20 loại axit amin khác nhau có thể được kết hợp để tạo ra protein. Protein đóng nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể. Họ làm hầu hết các công việc trong các tế bào. Ngoài ra, các protein cần thiết cho chức năng, cấu trúc và quy định của các cơ quan và mô của cơ thể. Protein là một khối xây dựng quan trọng của xương, cơ, sụn, da và máu.
- Axit nucleic là các đại phân tử sinh học cần thiết cho tất cả các dạng sống đã biết. Thuật ngữ axit nucleic là tên chung của DNA (Axit Deoxyribonucleic) và RNA (Axit Ribonucleic). Chúng bao gồm các nucleotide. Một nucleotide được tạo thành từ ba thành phần: bazơ nitơ, đường pentose và nhóm phốt phát. Các chức năng của axit nucleic liên quan đến việc lưu trữ và biểu hiện thông tin di truyền, chúng mã hóa thông tin di truyền của sinh vật.
Đôi khi một phân tử sinh học có thể chứa các thành phần từ hai trong số các nhóm chính, chẳng hạn như glycoprotein (carbohydrate + protein) hoặc lipoprotein (lipid + protein).
Ngoài các loại phân tử sinh học chính, còn có nhiều phân tử hữu cơ tương đối nhỏ được tế bào yêu cầu cho các chức năng rất cụ thể; như trợ giúp trong chức năng của enzym hoặc trợ giúp trong quá trình trao đổi chất.
Ứng dụng của hóa sinh
Hóa sinh được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm y học, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp, khoa học thực phẩm, di truyền học, v.v.
- Xét nghiệm - khi mang thai, sàng lọc ung thư vú, xét nghiệm di truyền trước khi sinh, xét nghiệm máu, v.v. và nhiều xét nghiệm khác có thể được thực hiện. Các xét nghiệm sinh hóa thường được áp dụng cho các mẫu huyết thanh, huyết tương và nước tiểu. Trong thử nghiệm này, mức độ của các hóa chất cụ thể được đo lường và kết quả được so sánh với các mức độ đại diện cho một người khỏe mạnh. Việc tăng hoặc giảm bất kỳ (các) thành phần cụ thể nào có thể giúp xác định quá trình bệnh. Với chẩn đoán trong phòng thí nghiệm, nhiều sinh mạng đã được cứu.
- Khoa học thực phẩm - hóa sinh là tất cả về 4 đại phân tử sinh học: protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic. Thực phẩm được tạo thành từ những thứ đó, vì vậy có rất nhiều ứng dụng của hóa sinh trong khoa học thực phẩm.
- Ngành công nghiệp dược phẩm - dựa vào hóa sinh vì thành phần hóa học của cơ thể phải được nghiên cứu trong mối quan hệ với các hóa chất chúng ta đưa vào cơ thể khi sử dụng thuốc. Một số loại thuốc đã được phát triển chỉ vì nghiên cứu hóa sinh.
- Di truyền học - Hóa sinh là duy nhất trong việc cung cấp giảng dạy và nghiên cứu về kỹ thuật di truyền.
- Nông nghiệp -Trong nông nghiệp, các nhà hóa sinh điều tra đất và phân bón. Các mục tiêu khác là lưu trữ cây trồng, cải thiện canh tác cây trồng và kiểm soát dịch hại.
Các ngành hóa sinh
Lĩnh vực nghiên cứu của hóa sinh rất rộng. Sau đây là một số ngành hóa sinh:
- Hóa sinh động vật . Đây là một nhánh của hóa sinh nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của các thành phần tế bào - protein, carbohydrate, lipid, axit nucleic - và các phân tử sinh học khác ở động vật.
- Hóa sinh thực vật . Đó là nghiên cứu về hóa sinh của các sinh vật tự dưỡng như quang hợp và các quá trình sinh hóa cụ thể khác của thực vật.
- sinh học phân tử. Sinh học phân tử là một nhánh của sinh học liên quan đến cơ sở phân tử của hoạt động sinh học trong và giữa các tế bào, bao gồm tổng hợp, sửa đổi, cơ chế và tương tác phân tử.
- Sinh học tế bào. Sinh học tế bào (còn gọi là sinh học tế bào hoặc tế bào học) nghiên cứu cấu trúc và chức năng của tế bào, còn được gọi là đơn vị cơ bản của sự sống.
- miễn dịch học. Miễn dịch học bao gồm nghiên cứu về hệ thống miễn dịch trong tất cả các sinh vật.
- Di truyền học. Nhánh này liên quan đến nghiên cứu về gen, biến thể di truyền và tính di truyền ở các sinh vật.
- Enzym học. Enzymology là nghiên cứu về các enzym, các phân tử sinh học (điển hình là protein) làm tăng đáng kể tốc độ của hầu như tất cả các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào.
Hãy tóm tắt!
- Hóa sinh là nghiên cứu về các quá trình hóa học bên trong và liên quan đến các sinh vật sống.
- Khoa học này là giữa hóa học và sinh học.
- Hóa sinh nghiên cứu các tính chất hóa học của các phân tử sinh học quan trọng, cấu trúc, chức năng, tương tác của chúng, v.v.
- Một phân tử sinh học là bất kỳ phân tử nào có trong các sinh vật sống và các phân tử sinh học rất quan trọng đối với sự sống của các tế bào sống.
- Các lớp phân tử sinh học chính là protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic.
- Các phản ứng hóa học diễn ra bên trong cơ thể sống được gọi là phản ứng hóa sinh.
- Enzyme tăng tốc độ phản ứng sinh hóa.
- Tổng của tất cả các phản ứng sinh hóa trong một sinh vật được gọi là sự trao đổi chất.
- Hóa sinh được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm y học, công nghiệp dược phẩm, nông nghiệp, khoa học thực phẩm, di truyền học, v.v.
- Một số nhánh của hóa sinh là hóa sinh động vật, hóa sinh thực vật, sinh học phân tử, sinh học tế bào, miễn dịch học, di truyền, enzyme, v.v.
