Биохимия , изследване на химичните вещества и процеси, които се случват в растения , животни и микроорганизмите и на промените, които претърпяват по време на развитието и живота. Той се занимава с химията на живота и като такъв се основава на техниките на аналитичен , органична и физическа химия, както и тези на физиолози, занимаващи се с молекулярната основа на жизнените процеси. Всички химични промени в организма - или деградация на вещества, обикновено за получаване на необходимата енергия или натрупването на сложни молекули, необходими за жизнените процеси - се наричат общо метаболизъм. Тези химически промени зависят от действието на органичните вещества катализатори известни като ензими, а ензимите от своя страна зависят от своето съществуване от генетичния апарат на клетката. Следователно не е изненадващо, че биохимията влиза в разследването на химичните промени в болестта, действието на лекарствата и други аспекти на медицината, както и в хранене , генетика , и селското стопанство.
стимулиран от епинефрин cAMP синтез; биохимия В биохимията изследователите изучават химичните вещества и процеси, които се случват в живите организми и клетки. По-специално, различни процеси, чрез които клетките получават енергия, като стимулиран от епинефрин синтез на цАМФ, са изведени чрез изучаване на биохимията. Енциклопедия Британика, Inc.
Срокът биохимия е синоним на два малко по-стари термина: физиологична химия и биологична химия . Тези аспекти на биохимията, които се занимават с химията и функцията на много големи молекули (напр. Протеини и нуклеинови киселини), често се групират под термина молекулярна биология . Биохимията е млада наука, известна под този термин едва от около 1900 г. Произходът й обаче може да бъде проследен много по-назад; ранната му история е част от ранната история както на физиологията, така и на химия .
Особено значимите минали събития в биохимията са свързани с поставянето на биологични явления върху стабилни химически основи.
Преди химията да може да допринесе адекватно за медицината и земеделието, обаче, тя трябваше да се освободи от непосредствените практически изисквания, за да се превърне в чиста наука. Това се случва в периода от около 1650 до 1780 г., започвайки с работата на Робърт Бойл и завършвайки с тази на Антоан-Лоран Лавоазие , бащата на съвременната химия. Бойл поставя под съмнение основите на химическата теория по негово време и учи, че правилният предмет на химията е да се определи състав на вещества. Неговият съвременник Джон Мейоу спазва основното аналогия между дишането на животно и изгарянето или окисляването на органични вещества във въздуха. След това, когато Лавуазие проведе фундаменталните си изследвания върху химичното окисление, за да разбере истинската същност на процеса, той също показа количествено сходството между химичното окисление и дихателния процес. Фотосинтезата е друг биологичен феномен, който заема вниманието на химиците от края на 18 век. Демонстрацията, чрез комбинираната работа на Джоузеф Пристли, Ян Ингенхоуз и Жан Сенебиер, че фотосинтезата е по същество обратното на дишането, беше крайъгълен камък в развитието на биохимичната мисъл.
Въпреки тези ранни фундаментални открития, бързият прогрес в биохимията трябваше да изчака развитието на структурна органична химия, едно от големите постижения на науката от 19-ти век. Живият организъм съдържа много хиляди различни химикали съединения . Изясняването на химичните трансформации, претърпени от тези съединения в живата клетка, е централен проблем на биохимията. Ясно е, че определянето на молекулярната структура на органичните вещества, присъстващи в живите клетки, трябва да предшества изследването на клетъчните механизми, при което тези вещества се синтезират и разграждат.
В науката има малко остри граници, а границите между органичната и физическата химия, от една страна, и биохимията, от друга, винаги са се припокривали. Биохимията е заимствала методите и теориите на органичната и физическата химия и ги е прилагала при физиологични проблеми. Напредъкът по този път отначало беше възпрепятстван от упоритото погрешно схващане в научното мислене - грешката да се предположи, че трансформациите, претърпени от материята в живия организъм, не са подчинени на химическите и физическите закони, които се прилагат за неживите вещества и че следователно тези жизненоважни явления не могат да бъдат описани с обикновени химически или физически термини. Такова отношение заемаха виталистите, които твърдяха, че естествените продукти, образувани от живи организми, никога не могат да бъдат синтезирани с обикновени химически средства. Първият лабораторен синтез на органично съединение , карбамид, от Фридрих Вьолер през 1828 г., е удар за жизнено важните, но не и решаващ. Те се оттеглят към нови защитни линии, като твърдят, че уреята е само отделително вещество - продукт на разграждането, а не на синтеза. Успехът на органичните химици в синтеза на много природни продукти принуди по-нататъшно отстъпление на жизнено важните. то е аксиоматичен в съвременната биохимия, че химическите закони, които се прилагат за неживите материали, са еднакво валидни и в живата клетка.
В същото време, когато напредъкът беше възпрепятстван от неподходящ вид почит към живите явления, практическите нужди на човека действаха, за да стимулират прогреса на новата наука. Тъй като органичната и физическата химия издигат внушителна теория през 19-ти век, нуждите на лекаря, фармацевта и земеделския производител осигуряват непрекъснат стимул за прилагането на новите открития на химията към различни неотложни практически проблеми.
Две изключителни фигури от 19-ти век, Юстус фон Либиг и Луи Пастьор, са били особено отговорни за драматизирането на успешното приложение на химията в изучаването на биологията. Либиг е учил химия в Париж и е пренесъл в Германия вдъхновението, придобито от контакта с бившите студенти и колеги на Лавоазие. Той създава в Гисен страхотна учебно-изследователска лаборатория, една от първите по рода си, която привлича студенти от цяла Европа.
Освен че поставя твърдото изследване на органичната химия, Либиг се занимава с широка литературна дейност, привличайки вниманието на всички учени към органичната химия и популяризирайки я и за неспециалистите. Класическите му творби, публикувани през 40-те години на ХХ век, оказват силно влияние върху съвременната мисъл. Либиг описа великите химически цикли в природата. Той посочи, че животните щяха да изчезнат от лицето на Земята, ако не бяха фотосинтезиращите растения, тъй като животните изискват за храненето си сложните органични съединения, които могат да се синтезират само от растенията. Екскрециите на животните и животинското тяло след смъртта също се превръщат в процес на гниене в прости продукти, които могат да бъдат използвани повторно само от растенията.
живот на Павел апостол резюме
За разлика от животните, зелените растения изискват за растежа си само въглероден диоксид, вода , минерални соли и слънчева светлина. Минералите трябва да бъдат получени от почва , а плодородието на почвата зависи от способността й да снабдява растенията с тези основни хранителни вещества. Но почвата се изчерпва от тези материали чрез премахване на последователни култури; оттук и нуждата от торове. Либиг посочи това химичен анализ на растенията биха могли да служат като ориентир за веществата, които трябва да присъстват в торовете. Така се ражда селскостопанската химия като приложна наука.
В своя анализ на ферментацията, гниенето и инфекциозните болести Либих е имал по-малък късмет. Той призна сходството на тези явления, но отказа да признае, че живите организми могат да функционират като причинители. Пастьор оставаше да изясни този въпрос. През 60-те години на ХХ век Пастьор доказа, че различни дрожди и бактерии са отговорни за ферментите, веществата, които причиняват ферментация и в някои случаи болестите. Той също така демонстрира полезността на химичните методи при изучаването на тези малки организми и е основоположник на това, което се нарича бактериология.
По-късно, през 1877 г., ферментите на Пастьор са определени като ензими, а през 1897 г. германският химик Е. Бюхнер ясно показва, че ферментацията може да се случи в пресован сок от мая, лишена от живи клетки. По този начин процесът на живот на клетките се намалява чрез анализ до нежива система от ензими. Химичната природа на ензимите остава неясна до 1926 г., когато е изолиран първият чист кристален ензим (уреаза). Този ензим и много други впоследствие изолирани се оказаха протеини, които вече бяха признати като вериги с високо молекулно тегло на субединици, наречени аминокиселини.
Тайната на това как малки количества хранителни вещества, известни като витамини предотвратяване на заболявания като бери-бери, скорбут и пелагра стана ясно през 1935 г., когато рибофлавин (витамин Вдве) беше установено, че е неразделна част от ензим. Последваща работа има обосновано концепцията, че много витамини са от съществено значение в химичните реакции на клетката поради тяхната роля в ензимите.
През 1929 г. веществото аденозин трифосфат (ATP) е изолиран от мускулите. Последвалата работа показа, че производството на АТФ е свързано с дихателни (окислителни) процеси в клетката. През 1940 г. Ф. А. Липман предлага, че АТФ е често срещаната форма на енергиен обмен в много клетки, концепция, която сега е напълно документирана. Доказано е също, че АТФ е основен енергиен източник за мускулно съкращение.
Използването на радиоактивни изотопи на химични елементи за проследяване на пътя на веществата в животинското тяло е инициирано през 1935 г. от двама американски химици, R. Schoenheimer и D. Rittenberg. Тази техника предоставя един от най-важните инструменти за изследване на сложните химически промени, които се случват в жизнените процеси. Приблизително по същото време други работници локализираха местата на метаболитните реакции чрез гениален технически напредък в изследванията на органите, тъкан резени, клетъчни смеси, отделни клетки и накрая отделни клетки съставни части , като ядра, митохондрии , рибозоми , лизозоми и мембрани.
През 1869 г. вещество е изолирано от ядрата на гнойните клетки и е наречено нуклеинова киселина, която по-късно се оказва дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), но едва през 1944 г. се разкрива значението на ДНК като генетичен материал, когато бактериалната ДНК е е показано, че променя генетичната материя на други бактериални клетки. В рамките на десетилетие от това откритие, структурата на двойната спирала на ДНК беше предложена от Уотсън и Крик, осигурявайки стабилна основа за разбиране как ДНК участва в клетъчното делене и в поддържането на генетичните характеристики.
Оттогава напредъкът продължава с подобни забележителни събития като първото химичен синтез на протеин, подробното картографиране на подреждането на атомите в някои ензими и изясняването на сложни механизми на метаболитна регулация, включително молекулярното действие на хормоните.
