Čo je to biochémia? Čo študuje biochémia. Profesia biochemik. Opis povolania. Kto je biochemik. Popis profesie Biochémia študuje funkciu polymérov v bunke

Biochémia je celá veda, ktorá skúma po prvé chemické zloženie buniek a organizmov a po druhé chemické procesy, ktoré sú základom ich života. Termín zaviedol do vedeckej komunity v roku 1903 nemecký chemik Karl Neuberg.

Samotné procesy biochémie sú však známe už v staroveku. A na základe týchto procesov ľudia piekli chlieb a varený syr, vyrábali víno a vyčinili sa kože zvierat, liečili choroby bylinami a potom liečili. A to všetko je založené na biochemických procesoch.

Napríklad bez toho, aby sme niečo vedeli o samotnej vede, popísal arabský vedec a lekár Avicenna, ktorý žil v 10. storočí, veľa liečivých látok a ich účinkov na telo. A Leonardo da Vinci dospel k záveru, že živý organizmus môže žiť iba v atmosfére, v ktorej môže horieť plameň.

Ako každá iná veda, aj biochémia uplatňuje svoje vlastné metódy výskumu a štúdia. A najdôležitejšie z nich sú chromatografia, centrifugácia a elektroforéza.

Biochémia je dnes veda, ktorá vo svojom vývoji urobila veľký skok vpred. Tak napríklad vyšlo najavo, že zo všetkých chemických prvkov na zemi je v ľudskom tele niečo viac ako štvrtina. A väčšina vzácnych prvkov, okrem jódu a selénu, je pre človeka úplne zbytočná z dôvodu udržania života. Ale také dva bežné prvky ako hliník a titán sa v ľudskom tele zatiaľ nenašli. A je jednoducho nemožné ich nájsť - nie sú potrebné pre život. A spomedzi všetkých je iba 6 tých, ktoré sú pre človeka potrebné každý deň a práve z nich tvorí naše telo 99%. Ide o uhlík, vodík, dusík, kyslík, vápnik a fosfor.

Biochémia je veda, ktorá skúma také dôležité zložky potravín, ako sú bielkoviny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny. Dnes vieme o týchto látkach takmer všetko.

Niektorí si mýlia tieto dve vedy - biochémiu a organickú chémiu. Ale biochémia je veda, ktorá skúma biologické procesy, ktoré prebiehajú iba v živom organizme. Ale organická chémia je veda, ktorá skúma určité zlúčeniny uhlíka, a to sú alkoholy, étery, aldehydy a veľa, mnoho ďalších zlúčenín.

Biochémia je tiež veda, ktorá zahŕňa cytológiu, teda štúdium živej bunky, jej štruktúry, fungovania, reprodukcie, starnutia a smrti. Táto časť biochémie sa často nazýva molekulárna biológia.

Molekulárna biológia však spravidla pracuje s nukleovými kyselinami, zatiaľ čo biochemikov zaujímajú viac proteíny a enzýmy, ktoré spúšťajú určité biochemické reakcie.

V súčasnosti biochémia čoraz častejšie využíva vývoj genetického inžinierstva a biotechnológie. Sami o sebe však ide aj o rôzne vedy, ktoré si každá študuje sama. Napríklad biotechnológia študuje metódy klonovania buniek a genetické inžinierstvo sa snaží nájsť spôsoby, ako nahradiť chorý gén v ľudskom tele zdravým génom a zabrániť tak rozvoju mnohých dedičných chorôb.

A všetky tieto vedy navzájom úzko súvisia, čo im pomáha rozvíjať sa a pracovať v prospech ľudstva.

V tomto článku si odpovieme na otázku, čo je to biochémia. Tu zvážime definíciu tejto vedy, jej históriu a výskumné metódy, venujeme pozornosť niektorým procesom a definujeme jej časti.

Úvod

Aby sme odpovedali na otázku, čo je to biochémia, stačí povedať, že ide o vedu venovanú chemickému zloženiu a procesom prebiehajúcim vo vnútri živej bunky organizmu. Má však mnoho komponentov, ktoré sa po naučení dajú lepšie konkretizovať.

V niektorých časových epizódach 19. storočia sa najskôr použila terminologická jednotka „biochémia“. Do vedeckých kruhov ju však uviedol až v roku 1903 chemik z Nemecka - Karl Neuberg. Táto veda zaujíma medzipolohu medzi biológiou a chémiou.

Historické fakty

Aby bolo možné jasne odpovedať na otázku, čo je to biochémia, bolo ľudstvo schopné len asi pred sto rokmi. Napriek tomu, že spoločnosť odpradávna používala biochemické procesy a reakcie, nevedela o prítomnosti ich skutočnej podstaty.

Medzi najvzdialenejšie príklady patrí výroba chleba, vína, syra atď. Mnoho otázok o liečivých vlastnostiach rastlín, zdravotných problémoch atď. Prinútilo človeka ponoriť sa do svojich základov a povahy činnosti.

Vývoj spoločného súboru trendov, ktorý nakoniec viedol k vytvoreniu biochémie, bol pozorovaný už v staroveku. Lekársky vedec z Perzie v desiatom storočí napísal knihu o kánonoch lekárskej vedy, kde mohol podrobne uviesť popis rôznych liečivých látok. V 17. storočí van Helmont navrhol výraz „enzým“ ako jednotku činidla chemickej povahy, ktorá sa podieľa na tráviacich procesoch.

V 18. storočí sa vďaka dielam A.L. Lavoisier a M.V. Lomonosov, bol odvodený zákon zachovania hmotnosti hmoty. Na konci toho istého storočia bola stanovená hodnota kyslíka v dýchacom procese.

V roku 1827 veda umožnila vytvoriť rozdelenie molekúl biologickej povahy na zlúčeniny tukov, bielkovín a sacharidov. Tieto pojmy sa používajú dodnes. O rok neskôr sa v práci F. Vehlera dokázalo, že látky živých systémov je možné syntetizovať umelými metódami. Ďalšou dôležitou udalosťou bola príprava a zostavenie teórie štruktúry organických zlúčenín.

Základy biochémie sa formovali mnoho stoviek rokov, boli však jasne definované v roku 1903. Táto veda sa stala prvou disciplínou z kategórie biologických, ktorá mala vlastný systém matematickej analýzy.

O 25 rokov neskôr, v roku 1928, uskutočnil F. Griffith experiment zameraný na štúdium mechanizmu transformácie. Vedec infikoval myši pneumokokmi. Zabil baktérie jedného kmeňa a pridal ich k baktériám druhého. Štúdia zistila, že proces čistenia pôvodcov chorôb spôsobil tvorbu nukleovej kyseliny, nie proteínu. Zoznam objavov sa v súčasnosti dopĺňa.

Dostupnosť príbuzných disciplín

Biochémia je samostatná veda, jej vzniku však predchádzal aktívny proces vývoja organickej časti chémie. Hlavný rozdiel spočíva v objektoch štúdia. V biochémii sa berú do úvahy iba tie látky alebo procesy, ktoré sa môžu vyskytovať v podmienkach živých organizmov, a nie mimo nich.

Nakoniec biochémia začlenila koncept molekulárnej biológie. Líšia sa od seba hlavne metódami konania a predmetmi, ktoré študujú. V súčasnosti sa ako synonymá začali používať terminologické jednotky „biochémia“ a „molekulárna biológia“.

Prítomnosť sekcií

Dnes biochémia zahŕňa množstvo výskumných oblastí, vrátane:

Sekcia statickej biochémie je veda o chemickom zložení živých vecí, štruktúrach a molekulárnej diverzite, funkciách atď.

Existuje niekoľko sekcií, ktoré študujú biologické polyméry bielkovín, lipidov, sacharidov, molekúl aminokyselín, ako aj nukleové kyseliny a samotný nukleotid.

Biochémia, ktorá študuje vitamíny, ich úlohu a formu vplyvu na organizmus, možné narušenie životne dôležitých procesov pri jeho neprítomnosti alebo nadmernom množstve.

Hormonálna biochémia je veda, ktorá skúma hormóny, ich biologické účinky, dôvody ich nedostatku alebo prebytku.

Veda o metabolizme a jeho mechanizmoch je dynamickou časťou biochémie (zahŕňa bioenergiu).

Výskum molekulárnej biológie.

Funkčná zložka biochémie študuje fenomén chemických premien, ktoré sú zodpovedné za funkčnosť všetkých zložiek tela, od tkanív po celé telo.

Lekárska biochémia - časť o vzorcoch metabolizmu medzi štruktúrami tela pod vplyvom chorôb.

Existujú aj odvetvia biochémie mikroorganizmov, ľudí, zvierat, rastlín, krvi, tkanív atď.

Výskum a nástroje na riešenie problémov

Metódy biochémie sú založené na frakcionácii, analýze, podrobnom štúdiu a zvážení štruktúry ako samostatnej zložky, tak celého organizmu alebo jeho látky. Väčšina z nich vznikla v priebehu XX. Storočia a najznámejšou je chromatografia - proces centrifugácie a elektroforéza.



Na konci 20. storočia sa biochemické metódy začali čoraz častejšie nachádzať v molekulárnej a bunkovej časti biológie. Stanovila sa štruktúra celého genómu ľudskej DNA. Tento objav umožnil dozvedieť sa o existencii veľkého množstva látok, najmä rôznych bielkovín, ktoré neboli zistené počas čistenia biomasy, kvôli ich extrémne nízkemu obsahu v látke.

Genomika napadla obrovské množstvo biochemických poznatkov a viedla k vývoju zmien v metodológii. Objavil sa koncept virtuálnej počítačovej simulácie.

Chemická zložka

Fyziológia a biochémia spolu úzko súvisia. Je to spôsobené závislosťou rýchlosti priebehu všetkých fyziologických procesov od obsahu rôznych sérií chemických prvkov.



V prírode nájdete 90 zložiek periodickej tabuľky chemických prvkov, ale asi štvrtina je potrebná na život. Naše telo vôbec nepotrebuje veľa vzácnych zložiek.

Rozdielna poloha taxónu v hierarchickej tabuľke živých vecí určuje inú potrebu prítomnosti určitých prvkov.

99% ľudskej hmoty pozostáva zo šiestich prvkov (C, H, N, O, F, Ca). Okrem hlavného množstva týchto typov atómov, ktoré tvoria látky, potrebujeme ešte 19 prvkov, ale v malom alebo mikroskopickom objeme. Medzi nimi sú: Zn, Ni, Ma, K, Cl, Na a ďalšie.

Biomolekula proteínu

Hlavné molekuly študované v biochémii sú sacharidy, bielkoviny, lipidy, nukleové kyseliny a pozornosť tejto vedy sa zameriava na ich hybridy.

Bielkoviny sú veľké zlúčeniny. Vznikajú spojením reťazcov monomérov - aminokyselín. Väčšina živých vecí získava bielkoviny syntetizáciou dvadsiatich druhov týchto zlúčenín.

Tieto monoméry sa líšia v štruktúre radikálnej skupiny, ktorá hrá obrovskú úlohu pri skladaní proteínov. Účelom tohto procesu je vytvoriť trojrozmernú štruktúru. Aminokyseliny sú navzájom spojené tvorbou peptidových väzieb.

Pri odpovedi na otázku, čo je to biochémia, nemožno nespomenúť také zložité a multifunkčné biologické makromolekuly, ako sú proteíny. Majú za sebou viac úloh ako polysacharidy alebo nukleové kyseliny.

Niektoré proteíny sú enzýmy a podieľajú sa na katalýze rôznych reakcií biochemickej povahy, čo je pre metabolizmus veľmi dôležité. Ostatné proteínové molekuly môžu hrať úlohu signálnych mechanizmov, tvoriť cytoskelety, podieľať sa na imunitnej obrane atď.

Niektoré typy proteínov sú schopné vytvárať neproteínové biomolekulárne komplexy. Látky vytvorené fúziou proteínov s oligosacharidmi umožňujú existenciu molekúl, ako sú glykoproteíny, a interakcia s lipidmi vedie k výskytu lipoproteínov.

Molekula nukleovej kyseliny

Nukleové kyseliny sú reprezentované komplexmi makromolekúl pozostávajúcich zo sady polynukleotidových reťazcov. Ich hlavným funkčným účelom je kódovanie dedičných informácií. K syntéze nukleovej kyseliny dochádza v dôsledku prítomnosti mononukleozid trifosfátových makroenergetických molekúl (ATP, TTF, UTP, GTP, CTP).

Najrozšírenejšími zástupcami takýchto kyselín sú DNA a RNA. Tieto štruktúrne prvky sa nachádzajú v každej živej bunke, od archaeí po eukaryoty, ba dokonca aj vírusy.

Molekula lipidov

Lipidy sú molekulárne látky zložené z glycerolu, ku ktorým sú prostredníctvom esterových väzieb pripojené mastné kyseliny (od 1 do 3). Takéto látky sú rozdelené do skupín podľa dĺžky uhľovodíkového reťazca a venujú tiež pozornosť nasýteniu. Biochémia vody neumožňuje, aby sama o sebe rozpúšťala lipidové (tukové) zlúčeniny. Takéto látky sa spravidla rozpúšťajú v polárnych roztokoch.



Hlavnou úlohou lipidov je dodávať telu energiu. Niektoré sú súčasťou hormónov, môžu vykonávať signalizačnú funkciu alebo prenášať lipofilné molekuly.

Molekula uhľohydrátov

Sacharidy sú biopolyméry tvorené kombináciou monomérov, ktorými sú v tomto prípade monosacharidy, ako je napríklad glukóza alebo fruktóza. Štúdium rastlinnej biochémie umožnilo ľuďom určiť, že väčšina sacharidov je v nich obsiahnutá.

Tieto biopolyméry nachádzajú svoje uplatnenie v štruktúrnej funkcii a zásobovaní tela alebo buniek energetickými zdrojmi. V rastlinných organizmoch je škrob hlavnou zásobnou látkou a u zvierat glykogén.

Prietok Krebsovho cyklu

V biochémii existuje Krebsov cyklus - jav, počas ktorého prevažný počet eukaryotických organizmov prijíma väčšinu energie vynaloženej na oxidáciu absorbovanej potravy.

Možno ho pozorovať vo vnútri bunkových mitochondrií. Vzniká niekoľkými reakciami, počas ktorých sa uvoľňujú zásoby „skrytej“ energie.

V biochémii je Krebsov cyklus dôležitým fragmentom všeobecného dýchacieho procesu a výmeny materiálu v bunkách. Cyklus objavil a študoval H. Krebs. Vedec za to dostal Nobelovu cenu.

Tento proces sa nazýva aj systém prenosu elektrónov. Je to spôsobené sprievodným prechodom ATP na ADP. Prvá zlúčenina sa zase podieľa na poskytovaní metabolických reakcií uvoľňovaním energie.

Biochémia a medicína

Biochémia medicíny je nám predstavená vo forme vedy, ktorá pokrýva mnoho oblastí biologických a chemických procesov. V súčasnosti existuje celé odvetvie vzdelávania, ktoré pripravuje špecialistov na tieto štúdie.

Študuje sa tu všetko živé: od baktérií alebo vírusov po ľudské telo. Špecializácia na biochemikov dáva subjektu možnosť sledovať diagnózu a analyzovať liečbu použiteľnú pre jednotlivé jednotky, vyvodiť závery atď.



Ak chcete pripraviť vysoko kvalifikovaného odborníka v tejto oblasti, musíte ho vyškoliť v oblasti prírodných vied, lekárskych základov a biotechnologických disciplín, aby absolvoval množstvo testov z biochémie. Študent tiež dostane príležitosť prakticky uplatniť svoje vedomosti.

univerzity biochémie si v súčasnosti získavajú čoraz väčšiu obľubu, čo je dané rýchlym rozvojom tejto vedy, jej významom pre človeka, dopytom atď.

Medzi najslávnejšie vzdelávacie inštitúcie, ktoré pripravujú odborníkov v tomto odbore vedy, patria najpopulárnejšie a najvýznamnejšie: Moskovská štátna univerzita. Lomonosov, PGPU je. Belinsky, Moskovská štátna univerzita Štátne univerzity v Ogareve, Kazani a Krasnojarsku a ďalšie.

Zoznam dokumentov potrebných na prijatie na tieto univerzity sa nelíši od zoznamu dokumentov potrebných pre prijatie na iné vysoké školy. Biológia a chémia sú hlavnými predmetmi, ktoré sa musia brať pri prijímaní na štúdium.

BIOCHÉMIA (biologická chémia) - biologická veda, ktorá skúma chemickú podstatu látok tvoriacich živé organizmy, ich premeny a vzťah týchto premien k činnosti orgánov a tkanív. Súbor procesov neoddeliteľne spojených so životom sa zvyčajne nazýva metabolizmus (pozri Metabolizmus a energia).

Štúdium zloženia živých organizmov už dlho priťahuje pozornosť vedcov, pretože medzi látkami, ktoré tvoria živé organizmy, sú okrem vody aj minerálne prvky, lipidy, uhľohydráty atď., Ktoré patria aj k najkomplexnejším organickým zlúčeninám. : proteíny a ich komplexy s množstvom ďalších biopolymérov predovšetkým s nukleovými kyselinami.

Bola ustanovená možnosť spontánneho zjednotenia (za určitých podmienok) veľkého počtu proteínových molekúl s tvorbou komplexných supramolekulárnych štruktúr, napríklad proteínového pokrytia fágového chvosta, niektorých bunkových organel atď. možné zaviesť koncepciu samozostavovacích systémov. Tento druh výskumu vytvára predpoklady na riešenie problému tvorby najzložitejších supramolekulárnych štruktúr s vlastnosťami a vlastnosťami živej hmoty z vysokomolekulárnych organických zlúčenín, ktoré kedysi v prírode vznikli abiogénnym spôsobom.

Moderná biológia ako samostatná veda sa formovala na prelome 19. a 20. storočia. Až do tej doby boli problémy, ktoré B. zvažoval, študované z rôznych uhlov pomocou organickej chémie a fyziológie. Organická chémia (pozri), ktorá študuje všeobecne zlúčeniny uhlíka, sa zaoberá najmä analýzou a syntézou týchto chem. zlúčeniny, ktoré sú súčasťou živého tkaniva. Fyziológia (pozri) spolu so štúdiom vitálnych funkcií študuje aj chem. procesy, ktoré sú základom života. Biochémia je teda produktom vývoja týchto dvoch vied a možno ju rozdeliť na dve časti: statickú (alebo štrukturálnu) a dynamickú. Statická biológia študuje prírodné organické látky, ich analýzu a syntézu, zatiaľ čo dynamická biológia študuje celú sadu chemických premien rôznych organických zlúčenín v procese života. Dynamická biochémia má teda bližšie k fyziológii a medicíne ako k organickej chémii. To vysvetľuje, čo sa spočiatku B. nazývalo fyziologická (alebo lekárska) chémia.

Ako každá rýchlo sa rozvíjajúca veda, aj biochémia sa krátko po svojom vzniku začala deliť na niekoľko samostatných disciplín: biochémia ľudí a zvierat, biochémia rastlín, biochémia mikróbov (mikroorganizmov) a množstvo ďalších, pretože aj napriek biochemickej jednote u všetkého živého existujú v živočíšnych a rastlinných organizmoch tiež zásadné rozdiely v charaktere metabolizmu. Najskôr sa to týka procesov asimilácie. Rastliny, na rozdiel od živočíšnych organizmov, majú schopnosť používať na svoje telo také jednoduché chemikálie, ako je oxid uhličitý, voda, soli kyseliny dusičnej a dusitej, amoniak atď. Proces stavby rastlinných buniek si navyše vyžaduje prílev energie z vonku do podoby slnečného žiarenia. Využitie tejto energie primárne uskutočňujú zelené autotrofné organizmy (rastliny, prvoky - Euglena, množstvo baktérií), ktoré zase slúžia ako potrava pre všetkých ostatných, tzv. heterotrofné organizmy (vrátane ľudí) obývajúce biosféru (pozri). Rozdelenie biochémie rastlín na špeciálny odbor je teda opodstatnené z teoretickej aj praktickej stránky.

Rozvoj mnohých priemyselných a poľnohospodárskych odvetví (spracovanie surovín rastlinného a živočíšneho pôvodu, príprava potravinárskych výrobkov, výroba vitamínových a hormonálnych prípravkov, antibiotiká atď.) Viedol k oddeleniu technickej biológie do osobitnej sekcie. .

Pri štúdiu chémie rôznych mikroorganizmov sa vedci stretli s mnohými konkrétnymi látkami a procesmi veľkého vedeckého a praktického záujmu (antibiotiká mikrobiálneho a plesňového pôvodu, rôzne druhy fermentácie priemyselného významu, tvorba bielkovinových látok zo sacharidov a jednoduchých dusíkatých zlúčenín , atď.).). Všetky tieto otázky sú zvažované v biochémii mikroorganizmov.

V 20. storočí. vznikli ako špeciálny odbor biochémie vírusov (viď. Vírusy).

Vznik klinickej biochémie bol spôsobený potrebami klinickej medicíny (pozri).

Z ďalších častí biológie, ktoré sa zvyčajne považujú za skôr izolované disciplíny, ktoré majú svoje vlastné úlohy a špecifické výskumné metódy, je potrebné pomenovať: evolučná a porovnávacia biológia (biochemické procesy a chemické zloženie organizmov v rôznych fázach ich evolučného vývoja) , enzymológia (štruktúra a funkcia enzýmov, kinetika enzymatických reakcií), B. vitamíny, hormóny, radiačná biochémia, kvantová biochémia - porovnanie vlastností, funkcií a dráh transformácie biologicky dôležitých zlúčenín s ich elektronickými vlastnosťami získanými pomocou kvantovej kvantity chemické výpočty (pozri Kvantová biochémia).

Ako obzvlášť sľubné sa ukázalo štúdium štruktúry a funkcie proteínov a nukleových kyselín na molekulárnej úrovni. Tento okruh otázok študujú vedy, ktoré vznikli na križovatkách biológie a genetiky - molekulárna biológia (pozri) a biochemická genetika (pozri).

Historický náčrt vývoja výskumu v chémii živých látok. Štúdium živej hmoty z chemického hľadiska začalo od okamihu, keď bolo potrebné v súvislosti s požiadavkami praktickej medicíny a poľnohospodárstva študovať základné zložky živých organizmov a chemické procesy v nich prebiehajúce. Štúdie stredovekých alchymistov viedli k akumulácii veľkého množstva vecného materiálu o prírodných organických zlúčeninách. V 16. - 17. storočí. názory alchymistov boli vyvinuté v prácach iatrochemikov (pozri. Iatrochemistry), ktorí verili, že životne dôležitú činnosť ľudského tela možno správne pochopiť iba z hľadiska chémie. Jeden z najvýznamnejších predstaviteľov iatrochémie, nemecký lekár a prírodovedec F. Paracelsus, tak predložil pokrokové stanovisko k potrebe úzkeho spojenia medzi chémiou a medicínou a zdôraznil, že úlohou alchýmie nie je výroba zlata. a striebro, ale pri vytváraní sily a cnosti. Iatrochemici predstavili med. praktická príprava ortuti, antimónu, železa a ďalších prvkov. Neskôr I. Van Helmont naznačil, že v „šťavách“ živého tela existujú špeciálne princípy - tzv. "Enzýmy" zapojené do rôznych chemických látok. transformácie.

V 17. -18. sa rozšírila teória flogistónu (pozri. Chémia). Vyvrátenie tejto, zásadne mylnej, teórie je spojené s prácami M. V. Lomonosova a A. Lavoisiera, ktorí objavili a schválili zákon zachovania hmoty (hmoty) vo vede. Lavoisier významne prispel k rozvoju nielen chémie, ale aj k štúdiu biol procesov. Pri vývoji skorších pozorovaní Mayowa (J. Mayow, 1643-1679) ukázal, že počas dýchania, ako aj pri spaľovaní organických látok, sa absorbuje kyslík a uvoľňuje sa oxid uhličitý. Zároveň s Laplaceom ukázal, že proces biologickej oxidácie je tiež zdrojom živočíšneho tepla. Tento objav podnietil výskum energetiky metabolizmu, v dôsledku čoho už na začiatku 19. storočia. bolo stanovené množstvo tepla uvoľneného pri spaľovaní sacharidov, tukov a bielkovín.

Hlavné udalosti druhej polovice 18. storočia. sa začal výskum R. Reaumura a L. Spallanzaniho o fyziológii trávenia. Títo vedci ako prví študovali vplyv žalúdočnej šťavy zvierat a vtákov na rôzne druhy potravín (hlavne mäso) a položili základ pre štúdium enzýmov tráviacich štiav. Vznik enzymológie (doktrína enzýmov) je však zvyčajne spájaný s menami KS Kirchhoffa (1814), ako aj Payena a Persoza (A. Payen, J. Persoz, 1833), ktorí ako prví študovali pôsobenie enzýmu amylázy na škrob in vitro.

Dôležitú úlohu zohrali diela J. Priestleyho a najmä J. Ingenhousea, ktorý objavil fenomén fotosyntézy (koniec 18. storočia).

Na prelome 18. a 19. storočia. bol uskutočnený ďalší zásadný výskum v oblasti komparatívnej biochémie; zároveň sa zistila existencia cyklu látok v prírode.

Úspechy statickej biotechnológie boli od samého začiatku neoddeliteľne spojené s vývojom organickej chémie.

Impulzom pre rozvoj chémie prírodných zlúčenín bol výskum švédskeho chemika K. Scheeleho (1742 - 1786). Izoloval a opísal vlastnosti mnohých prírodných zlúčenín - kyseliny mliečnej, vínnej, citrónovej, šťavelovej, jablčnej, glycerínu a amylalkoholu atď. Veľký význam mali štúdie I. Berzeliusa a 10. Liebiga, ktoré sa skončili vývoj na začiatku 19. storočia. metódy kvantitatívnej elementárnej analýzy organických zlúčenín. Potom začali pokusy o syntézu prírodných organických látok. Dosiahnuté úspechy - syntéza močoviny v roku 1828 od F. Wellera, kyselina octová od A. Kolbeho (1844), tuky od P. Berthelota (1850), uhľohydráty od A. M. Butlerova (1861) - majú mimoriadny význam, pretože preukázali možnosť in vitro syntézy mnohých organických látok, ktoré sú súčasťou živočíšnych tkanív alebo sú konečnými produktmi metabolizmu. Tak sa zistila úplná nejednotnosť rozšírená v 18. - 19. storočí. vitalistické myšlienky (pozri Vitalizmus). V druhej polovici 18. - začiatkom 19. storočia. bolo vykonaných mnoho ďalších dôležitých štúdií: kyselina močová bola izolovaná z močových kameňov (Bergman a Scheele), cholesterol z žlče [J. Conradi], z medu - glukóza a fruktóza (T. Lovitz), z listov zelených rastlín - pigment chlorofyl [Pelletier a Caventou (J. Pelletier, J. Caventou)], kreatín bol objavený vo svaloch [ME Chevreul]. Ukázala sa existencia špeciálnej skupiny organických zlúčenín - rastlinných alkaloidov (Serturner, Meister atď.), Ktoré neskôr našli uplatnenie v mede. prax. Prvé aminokyseliny, glycín a leucín, sa získali zo želatíny a hovädzieho mäsa ich hydrolýzou [J. Proust, 1819; Braconno (H. Braconnot), 1820].

Vo Francúzsku bol v laboratóriu K. Bernarda objavený glykogén v tkanive pečene (1857), boli študované spôsoby jeho tvorby a mechanizmy regulujúce jeho štiepenie. V Nemecku sa v laboratóriách E. Fischera, E. F. Hoppe-Seilera, A. Kossela, E. Abdergaldena a ďalších študovali štruktúra a vlastnosti proteínov, ako aj produkty ich hydrolýzy vrátane enzymatických.

V súvislosti s popisom kvasinkových buniek (K. Cognard-Latour vo Francúzsku a T. Schwann v Nemecku, 1836-1838) začali aktívne študovať proces fermentácie (Liebig, Pasteur atď.). Na rozdiel od názoru Liebiga, ktorý považoval fermentačný proces za čisto chemický proces prebiehajúci s povinnou účasťou kyslíka, L. Pasteur ustanovil možnosť existencie anaeróbózy, teda života v neprítomnosti vzduchu, z dôvodu energia fermentácie (proces je podľa jeho názoru neoddeliteľne spojený s bunkami vitálnej aktivity, napr. bunkami kvasiniek). Túto otázku objasnili experimenty M. M. Manasseina (1871), ktoré preukázali možnosť fermentácie cukru zničenými bunkami kvasiniek (mletím pieskom), a najmä práce Buchnera (1897) o povahe fermentácie. Buchnerovi sa podarilo získať acelulárnu šťavu z kvasinkových buniek, schopných, podobne ako živé kvasinky, fermentovať cukor na alkohol a oxid uhličitý.

Vznik a vývoj biologickej (fyziologickej) chémie

Hromadenie veľkého množstva informácií o chemickom zložení rastlinných a živočíšnych organizmov a chemických procesoch v nich prebiehajúcich viedlo k potrebe systematizácie a zovšeobecnenia v oblasti biológie. Prvou prácou v tomto ohľade bola učebnica JE Simona „Handbuch der angewandten medizinischen Chemie“ (1842). Je zrejmé, že od tejto doby sa vo vede ustálil pojem „biologická (fyziologická) chémia“.

O niečo neskôr (1846) vyšla Liebigova monografia Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie. V Rusku prvú učebnicu fyziologickej chémie vydal profesor na Charkovskej univerzite A. I. Khodnev v roku 1847. Periodická literatúra o biologickej (fyziologickej) chémii vychádza pravidelne od roku 1873 v Nemecku. Tento rok vydal L. R. Maly Jahres-Bericht uber die Fortschritte der Tierchemie. V roku 1877 založil E. F. Hoppe-Seiler vedecký časopis „Zeitschr. fur physiologische Chemie ", neskôr premenovaná na" Hoppe-Seyler's Zeitschr. fur physiologische Chemie ". Neskôr začali v mnohých krajinách sveta vychádzať biochemické časopisy v angličtine, francúzštine, ruštine a ďalších jazykoch.

V druhej polovici 19. storočia. na lekárskych fakultách mnohých ruských a zahraničných univerzít vznikali špeciálne katedry lekárskej alebo fyziologickej chémie. V Rusku organizoval prvý ústav lekárskej chémie A. Ya.Danilevskij v roku 1863 na Kazanskej univerzite. V roku 1864 A. D. Bulyginsky založil Ústav lekárskej chémie na Lekárskej fakulte Moskovskej univerzity. Na lekárskych fakultách iných univerzít sa čoskoro objavili katedry liečivej chémie, neskôr premenované na katedry fyziologickej chémie. V roku 1892 začala katedra fyziologickej chémie organizovaná A. Ya. Danilevským na Vojenskej lekárskej (lekársko-chirurgickej) akadémii v Petrohrade. Čítanie jednotlivých častí kurzu fyziologickej chémie sa tam však uskutočňovalo oveľa skôr (1862-1874) na katedre chémie (A.P. Borodin).

Barma začala prekvitať v 20. storočí. Na samom začiatku bola formulovaná a experimentálne zdôvodnená teória polypeptidov o štruktúre proteínov (E. Fisher, 1901 - 1902 a ďalšie). Neskôr bolo vyvinutých niekoľko analytických metód vrátane mikrometód, ktoré umožňujú študovať zloženie aminokyselín v minimálnom množstve proteínu (niekoľko miligramov); Rozšírená bola metóda chromatografie (pozri), ktorú prvýkrát vyvinul ruský vedec MS Tsvet (1901 - 1910), metódy röntgenovej štruktúrnej analýzy (pozri), „značené atómy“ (izotopová indikácia), cytospektrofotometria, elektrónová mikroskopia (pozri ) ... Preparatívna proteínová chémia dosahuje veľké úspechy, vyvíjajú sa účinné metódy izolácie a frakcionácie proteínov a enzýmov a stanovenia ich molekulovej hmotnosti [S. Cohen, A. Tiselius, T. Swedberg].

Je dešifrovaná primárna, sekundárna, terciárna a kvartérna štruktúra mnohých proteínov (vrátane enzýmov) a polypeptidov. Syntetizuje sa množstvo dôležitých bielkovinových látok s biologickou aktivitou.

Najväčšie úspechy vo vývoji tohto smeru sú spojené s menami L. Paulinga a R. Coreyho - štruktúra proteínových polypeptidových reťazcov (1951); V. Vigno - štruktúra a syntéza oxytocínu a vazopresínu (1953); Sanger (F. Sanger) - štruktúra inzulínu (1953); W. Stein a S. Moore - dešifrovanie ribonukleázového vzorca, vytvorenie automatu na stanovenie aminokyselinového zloženia proteínových hydrolyzátov; Perutz (MF Perutz), Kendrew (J. Kendrew) a Phillips (D. Phillips) - dekódovanie pomocou metód röntgenovej štrukturálnej analýzy a vytvárania trojrozmerných modelov molekúl myoglobínu, hemoglobínu, lyzozýmu a množstva ďalších proteínov (1960 a nasledujúce roky) ...

Mimoriadny význam mali práce J. Sumnera, ktorý ako prvý dokázal (1926) bielkovinovú povahu ureázového enzýmu; výskumy spoločností Northrop (J. Northrop) a Kunitz (M. Kunitz) o čistení a získavaní kryštalických prípravkov enzýmov - pepsín a ďalšie (1930); VA Engelhardt o prítomnosti aktivity ATP-ase v kontraktilnom proteíne svalov myozínu (1939 - 1942) atď. Štúdiu mechanizmu enzymatickej katalýzy sa venuje veľké množstvo prác [Michaelis a Menten (L. Michaelis, ML Menten), 1913; R. Willstatter, Theorell, Koshland (N. Theorell, D. E. Koshland), A. E. Braunstein a M. M. Shemyakin, 1963; Straub (F. B. Straub) a ďalší], komplexné multienzymové komplexy (S. E. Severin, F. Linen atď.), Úloha bunkovej štruktúry pri uskutočňovaní enzymatických reakcií, podstata aktívnych a alosterických centier v molekulách enzýmu (pozri. Enzýmy ), primárna štruktúra enzýmov [V. Shorm, Anfinsen (S. V. Anfinsen), V. N. Orekhovich a i.], Regulácia aktivity mnohých enzýmov hormónmi (V. S. Ilyin a i.). Študovali vlastnosti „skupín enzýmov“ - izoenzýmov [Markert, Kaplan, Wroblewski (S. Markert, N. Kaplan, F. Wroblewski), 1960-1961].

Dôležitou etapou vo vývoji B. bolo dešifrovanie mechanizmu biosyntézy bielkovín za účasti ribozómov, informačných a transportných foriem ribonukleových kyselín [J. Brachet, F. Jacob, J. Monod, 1953-1961; A.N.Belozersky (1959); AS Spirin, AA Baev (1957 a nasledujúce roky)].

Brilantné práce E. Chargaffa, J. Davidsona, najmä J. Watsona, F. Cricka a M. Wilkinsa, prichádzajú na koniec objasnením štruktúry deoxyribonukleovej kyseliny (pozri). Je ustanovená dvojvláknová štruktúra DNA a jej úloha pri prenose dedičných informácií. Syntézu nukleových kyselín (DNA a RNA) uskutočňujú A. Kornberg (1960 - 1968), S. Weiss, S. Ochoa. Vyriešený (1962 a nasledujúce roky) jeden z ústredných problémov moderného B. - je dešifrovaný kód RNA-aminokyselín [Crick, M. Nirenberg, Mattei (F. Crick, J. H. Matthaei) a ďalšie].

Prvýkrát sa syntetizuje jeden z génov a fág fx174. Zavádza sa koncept molekulárnych chorôb spojených s určitými poruchami v štruktúre DNA chromozomálneho aparátu bunky (pozri. Molekulárna genetika). Vyvíja sa teória pre reguláciu práce cistrónov (pozri), ktoré sú zodpovedné za syntézu rôznych proteínov a enzýmov (Jacob, Monod), pokračuje štúdium mechanizmu metabolizmu bielkovín (dusíkatých látok).

Predtým klasické štúdie I.P. Pavlova a jeho školy odhalili základné fyziologické a biochemické mechanizmy tráviacich žliaz. Obzvlášť plodná bola spolupráca laboratórií A. Ya. Danilevského a MV Nentskyho s laboratóriom I. P. Pavlova, rez viedol k objasneniu miesta tvorby močoviny (v pečeni). F. Hopkins a jeho spol. (Anglicko) stanovilo význam predtým neznámych zložiek potravy a na tomto základe vyvinulo nový koncept chorôb spôsobených nedostatkom potravy. Je dokázaná existencia nepodstatných a nenahraditeľných aminokyselín, sú vypracované normy bielkovín v strave. Dešifruje sa medziproduktová výmena aminokyselín - deaminácia, transaminácia (AE Braunstein a MG Kritsman), dekarboxylácia, ich vzájomné transformácie a výmenné vlastnosti (SR Mardashev a ďalšie). Sú objasnené mechanizmy biosyntézy močoviny (G. Krebs), kreatínu a kreatinínu, skupiny extraktívnych dusíkatých látok vo svaloch - dipeptidy karnozín, karnitín, anserín [V. S. Gulevich, D. Ackermann,

SE Severin a ďalší]. Zvláštnosti procesu metabolizmu dusíka v rastlinách sú podrobené podrobnému štúdiu (D. N. Pryanishnikov, V. L. Kretovich a ďalší). Zvláštne miesto zaujala štúdia porušovania metabolizmu dusíka u zvierat a ľudí s nedostatkom bielkovín (S. Ya. Kaplansky, Yu. M. Gefter a ďalší). Vykonáva sa syntéza purínových a pyrimidínových báz, objasňujú sa mechanizmy tvorby moču, podrobne sa skúmajú produkty rozpadu hemoglobínu (pigmenty žlče, výkaly a moč), spôsoby tvorby hemu a dešifrované mechanizmy výskytu akútnych a vrodených foriem porfýrií a porfyrinúrie.

Pri dešifrovaní štruktúry najdôležitejších sacharidov [A. sa dosiahol vynikajúci pokrok. A. Colley, Tollens, Killiani, Haworth (B.C. Tollens, H. Killiani, W. Haworth) a ďalší] a mechanizmy metabolizmu uhľohydrátov. Premena uhľohydrátov v tráviacom trakte pod vplyvom tráviacich enzýmov a črevných mikroorganizmov (najmä u bylinožravcov) bola podrobne objasnená; rafinované a rozšírené práce na úlohe pečene v metabolizme uhľohydrátov a udržiavaní koncentrácie cukru v krvi na určitej úrovni, ktorú začali v polovici minulého storočia K. Bernard a E. Pfluger, dešifrovať mechanizmy syntézy glykogénu (s účasťou UDP-glukózy) a jej rozpad [K ... Corey, Lelloir (L. F. Leloir) a ďalší]; vytvárajú sa schémy stredného metabolizmu uhľohydrátov (glykolytický, pentózový cyklus, cyklus trikarboxylových kyselín); je objasnená podstata jednotlivých medziproduktov metabolizmu [Ya. O. Parnas, G. Embden, O. Meyerhof, L. A. Ivanov, S. P. Kostychev, A. Harden, Krebs, F. Lipmann, S. Cohen, V. A Engelhardt a ďalší]. Sú objasnené biochemické mechanizmy porúch metabolizmu uhľohydrátov (cukrovka, galaktozémia, glykogenóza atď.) Spojené s dedičnými chybami zodpovedajúcich enzýmových systémov.

V dekódovaní štruktúry lipidov sa dosiahol vynikajúci pokrok: fosfolipidy, cerebrozidy, gangliozidy, steroly a steroly [Tierfelder, A. Windaus, A. Butenandt, Ruzicka, Reichstein (H. Thierfelder, A. Ruzicka, T. Reichstein) atď. .].

Teóriu β-oxidácie mastných kyselín vytvorili práce M. V. Nentsky, F. Knoop (1904) a H. Dakin. Vývoj moderných myšlienok o cestách oxidácie (s účasťou koenzýmu A) a syntézy (s účasťou malonyl-CoA) mastných kyselín a komplexných lipidov je spojený s menami Lelloire, Lynen, Lipmann, Green (DE Green), Kennedy (E. Kennedy) atď.

Pri štúdiu mechanizmu biologickej oxidácie sa dosiahol značný pokrok. Jednu z prvých teórií biologickej oxidácie (tzv. Peroxidová teória) navrhol A. N. Bach (pozri. Biologická oxidácia). Neskôr sa objavila teória, podľa rezu rôzne substráty bunkového dýchania prechádzajú oxidáciou a ich uhlík sa nakoniec zmení na CO2 v dôsledku kyslíka neabsorbovaného vzduchu, ale kyslíka vo vode (V.I. Palladii, 1908). Následne významne prispeli k rozvoju modernej teórie tkanivového dýchania práce G. Wielanda, T. Tunberga, L.S. Sterna, O. Warburga, Eulera, D. Keilina (N. Eulera) a ďalších. objav jedného z koenzýmov dehydrogenáz - nikotínamidadeníndinukleotidfosfátu (NADP), flavínového enzýmu a jeho protetickej skupiny, dýchacieho enzýmu obsahujúceho železo, ktorý sa neskôr nazýva cytochrómoxidáza. Navrhol tiež spektrofotometrickú metódu na stanovenie koncentrácie NAD a NADP (Warburgov test), ktoré potom vytvorili základ pre kvantitatívne metódy na stanovenie množstva biochemických zložiek krvi a tkanív. Keilín stanovil úlohu pigmentov obsahujúcich železo (cytochrómy) v reťazci respiračných katalyzátorov.

Objav koenzýmu A Lipmannom mal veľký význam, čo umožnilo vyvinúť univerzálny cyklus aeróbnej oxidácie aktívnej formy acetátu - acetyl-CoA (Krebsov citrátový cyklus).

VA Engelgardt, ako aj Lipmann predstavili koncept „energeticky bohatých“ fosforečných zlúčenín, najmä ATP (pozri. Adenozínfosforečné kyseliny), v ktorých makroergických väzbách sa akumuluje významná časť energie uvoľnenej počas dýchania v tkanive (pozri Biologická oxidácia).

Možnosť fosforylácie spojenej s dýchaním (pozri) v reťazci respiračných katalyzátorov namontovaných v mitochondriálnych membránach ukázali V.A. Belitser a H. Kalckar. Veľké množstvo prác je venovaných štúdiu mechanizmu oxidačnej fosforylácie [Cheyne (B. Chance), Mitchell (P. Mitchell), V. P. Skulachev atď.].

20. storočie Bolo to poznačené dešifrovaním chemickej štruktúry všetkých vitamínov známych v kôre, času (pozri), zaviedli sa medzinárodné jednotky vitamínov, stanovila sa potreba vitamínov pre ľudí a zvieratá, vytvoril sa vitamínový priemysel.

Nemenej významné pokroky sa dosiahli v oblasti chémie a biochémie hormónov (pozri); študoval štruktúru a syntetizované steroidné hormóny kôry nadobličiek (Windaus, Reichstein, Butenandt, Ruzicka); stanovil štruktúru hormónov štítnej žľazy - tyroxín, dijódtyronín [E. Kendall (E. C. Kendall), 1919; Harington (S. Harington), 1926]; drene nadobličiek - adrenalín, noradrenalín [J. Takamine, 1907]. Bola vykonaná syntéza inzulínu, bola stanovená štruktúra somatotropných hormónov), adrenokortikotropné, hormóny stimulujúce melanocyty; boli izolované a študované ďalšie hormóny proteínovej povahy; boli vyvinuté schémy interkonverzie a výmeny steroidných hormónov (N.A. Yudaev a ďalší). Boli získané prvé údaje o mechanizme pôsobenia hormónov (ACTH, vazopresín atď.) Na metabolizmus. Dešifroval sa mechanizmus regulácie funkcií endokrinných žliaz podľa princípu spätnej väzby.

Základné údaje boli získané pri štúdiu chemického zloženia a metabolizmu mnohých najdôležitejších orgánov a tkanív (funkčná biochémia). Boli stanovené vlastnosti chemického zloženia nervového tkaniva. Nastupuje nový smer v biológii, neurochémia. Bolo identifikovaných množstvo komplexných lipidov, ktoré tvoria väčšinu mozgového tkaniva - fosfatidy, sfingomyelíny, plazlogény, cerebrozidy, cholesteridy, gangliozidy [J. Thudichum, H. Waelsh, AB Palladium, E. M. K reps atď.] ... Objasňujú sa hlavné zákonitosti výmeny nervových buniek, dešifruje sa úloha biologicky aktívnych amínov - adrenalínu, norepinefrínu, histamínu, serotonínu, y-amino-oleja pre vás atď. V lekárskej praxi sa zavádzajú rôzne psychofarmakologické látky, otváranie nových možností v liečbe rôznych nervových chorôb. Chemické prenášače nervového vzruchu (neurotransmitery) sa podrobne študujú; rôzne inhibítory cholínesterázy sa široko používajú, najmä v poľnohospodárstve, na boj proti hmyzím škodcom atď.

V štúdiu svalovej aktivity sa dosiahol značný pokrok. Kontraktilné proteíny svalov sa podrobne skúmajú (pozri. Svalové tkanivo). Stanovila sa najdôležitejšia úloha ATP pri kontrakcii svalov [V. A. Engelhardt a MN Lyubimova, St. Gyorgyi, Straub (A. Szent-Gyorgyi, F. Century Straub)], pri pohybe bunkových organel, penetrácii fágov do baktérií [Weber, Hoffmann-Berling (N. Weber, H (Hoffmann-Berling), II Ivanov, V. Ya. Aleksandrov, NI Arronet, BF Poglazov a ďalší]; podrobne sa skúma mechanizmus svalovej kontrakcie na molekulárnej úrovni [H. Huxley, J. Hanson, G. M. Frank, J. Tonomura atď.], úloha imidazolu a jeho derivátov pri kontrakcii svalu (G. E. Severin) ; rozvíjajú sa teórie dvojfázovej svalovej aktivity [W. Hasselbach] atď.

Pri štúdiu zloženia a vlastností krvi sa dosiahli dôležité výsledky: funkcia dýchania krvi sa študovala za normálnych podmienok a pri mnohých patologických stavoch; bol objasnený mechanizmus prenosu kyslíka z pľúc do tkanív a oxidu uhličitého z tkanív do pľúc [I. M. Sechenov, J. Haldane, D.van Slyke, J. Barcroft, L. Henderson, S. E. Severin, G. E. Vladimirov, E. M. Krepe, G. V. Derviz]; objasnené a rozšírené predstavy o mechanizme zrážania krvi; bola zistená prítomnosť množstva nových faktorov v krvnej plazme, s vrodenou absenciou ktorých sa v krvi pozorujú rôzne formy hemofílie. Bolo študované frakčné zloženie proteínov krvnej plazmy (albumín, alfa, beta a gama globulíny, lipoproteíny atď.). Bolo objavených množstvo nových plazmatických proteínov (properdin, C-reaktívny proteín, haptoglobín, kryoglobulín, transferín, ceruloplazmín, interferón atď.). Systém kinínov, biologicky aktívnych polypeptidov krvnej plazmy (bradykinín, kallidín), ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri regulácii lokálneho a celkového prietoku krvi a podieľajú sa na mechanizme vývoja zápalových procesov, šoku a ďalších patologických procesov a stavov, bol objavený.

Pri vývoji modernej biológie zohrával dôležitú úlohu vývoj množstva špeciálnych výskumných metód: indikácia izotopov, diferenciálna centrifugácia (separácia subcelulárnych organel), spektrofotometria (pozri), hmotnostná spektrometria (pozri), elektrónová paramagnetická rezonancia ( pozri) a ďalšie.

Niektoré vyhliadky pre rozvoj biochémie

Úspechy B. do značnej miery určujú nielen modernú úroveň medicíny, ale aj jej možný ďalší pokrok. Jedným z hlavných problémov B. a molekulárnej biológie (pozri) je korekcia porúch genetického aparátu (pozri. Génová terapia). Radikálna terapia dedičných chorôb spojených s mutačnými zmenami v určitých génoch (tj. Oblastiach DNA) zodpovedných za syntézu určitých proteínov a enzýmov je v zásade možná iba transplantáciou analogických buniek syntetizovaných in vitro alebo izolovaných z buniek (napr. Baktérií). „Zdravé“ gény. Je tiež veľmi lákavou úlohou zvládnuť mechanizmus regulácie čítania genetickej informácie kódovanej v DNA a dešifrovať na molekulárnej úrovni mechanizmus bunkovej diferenciácie v ontogenéze. Problém liečby mnohých vírusových chorôb, najmä leukémií, sa pravdepodobne nevyrieši, kým sa úplne nevyjasní mechanizmus interakcie vírusov (najmä onkogénnych) s infikovanou bunkou. V tomto smere sa intenzívne pracuje v mnohých laboratóriách po celom svete. Objasnenie obrazu života na molekulárnej úrovni umožní nielen úplné pochopenie procesov prebiehajúcich v tele (biokatalýza, mechanizmus využívania energie ATP a GTP pri vykonávaní mechanických funkcií, prenos nervového vzrušenia, aktívny transport látok cez membrány, fenomén imunity atď.), ale tiež otvorí nové príležitosti pri vytváraní účinných liekov, v boji proti predčasnému starnutiu, rozvoju kardiovaskulárnych chorôb (ateroskleróza) a predlžovaniu života.

Biochemické centrá v ZSSR. V systéme Akadémie vied ZSSR bol Ústav biochémie pomenovaný po V.I. A. N. Bacha, Ústav molekulárnej biológie, Ústavu chémie prírodných zlúčenín, Ústavu evolučnej fyziológie a biochémie pomenovaného po A.N. IM Sečenov, Ústav bielkovín, Ústav fyziológie a biochémie rastlín, Ústav biochémie a fyziológie mikroorganizmov, pobočka Ústavu biochémie Ukrajinskej SSR, Ústav biochémie paže. SSR atď. Akadémia lekárskych vied ZSSR má Ústav biologickej a liečivej chémie, Ústav experimentálnej endokrinológie a chémie hormónov, Ústav výživy a Ústav biochémie Ústavu experimentálnej medicíny. Existuje tiež množstvo biochemických laboratórií v iných ústavoch a vedeckých ústavoch Akadémie vied ZSSR, Akadémie lekárskych vied ZSSR, akadémií zväzových republík, na univerzitách (katedry biochémie v Moskve, Leningrade a ďalších. univerzity, niekoľko lekárskych ústavov, Vojenská lekárska akadémia atď.), veterinárne, poľnohospodárske a iné vedecké inštitúcie. V ZSSR je asi 8 tisíc členov All-Union Biochemical Society (VBO), rez je súčasťou Európskej federácie biochemikov (FEBS) a Medzinárodnej biochemickej únie (IUB).

Radiačná biochémia

Radiačná biológia študuje zmeny metabolizmu, ku ktorým dochádza v tele, keď na neho pôsobí ionizujúce žiarenie. Ožarovanie spôsobuje ionizáciu a excitáciu bunkových molekúl, ich reakcie s voľnými radikálmi (pozri) a peroxidmi, ktoré vznikajú vo vodnom prostredí, čo vedie k narušeniu štruktúr biosubstrátov bunkových organel, rovnováhe a vzájomným prepojeniam vnútrobunkových biochemických procesov. Najmä tieto posuny sú kombinované s postradiačnými účinkami poškodeného c. n. od. a humorálne faktory spôsobujú sekundárne metabolické poruchy, ktoré určujú priebeh choroby z ožiarenia. Dôležitú úlohu pri vzniku radiačnej choroby zohráva zrýchlenie štiepenia nukleoproteínov, DNA a jednoduchých proteínov, inhibícia ich biosyntézy, narušenie koordinovaného pôsobenia enzýmov, ako aj oxidačná fosforylácia (pozri) v mitochondriách, a zníženie množstva ATP v tkanivách a zvýšená oxidovateľnosť lipidov s tvorbou peroxidov (pozri. Radiačná choroba, rádiobiológia, lekárska rádiológia).

Bibliografia: Afonskiy SI Biochemistry of animals, M., 1970; Biochemistry, ed. H. N. Yakovleva, M., 1969; ZbarekiY BI, Ivanov II a M a r-d a sh e v SR Biologická chémia, JI., 1972; Kretovič V. JI. Základy rastlinnej biochémie, M., 1971; JI a N a N dzh er A. Biochemistry, lane. z angličtiny, M., 1974; Makeev I.A., Gulevich V.S. a Broude JI. M. Kurz biologickej chémie, JI., 1947; Mahler G. R. a Cordes. G. Základy biologickej chémie, trans. z angličtiny., M., 1970; Ferdman D. JI. Biochemistry, M., 1966; Filippovič Yu. B. Základy biochémie, M., 1969; III tr a na b FB Biochemistry, pruh. z maďarčiny., Budapešť, 1965; R a p o ro g t S. M. Medizinische Bioc-hemie, B., 1962.

Periodiká - Biochemistry, M., od roku 1936; Otázky medicínskej chémie, M., od roku 1955; Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, M., od roku 1965; Izvestija Akadémie vied ZSSR, Séria biologických vied, M., od roku 1958; Molekulárna biológia, M., od roku 1967; Ukrajinský časopis byukhem1chny, Kshv, od roku 1946 (1926-1937 - Naukov1 poznámky ukrajinského byukhemicheskiy sheti-tutu, 1938-1941 - časopis Byukhem1chny); Advances in Biological Chemistry, JI., Od roku 1924; Pokroky v modernej biológii, M., od roku 1932; Annual Review of Biochemistry, Stanford, od roku 1932; Archives of Biochemistry and Biophysics, N. Y., 1951 (1942-1950 - Archives of Biochemistry); Biochemical Journal, L., 1906; Biochemische Zeitsch-rift, B., od 1906; Biochemistry, Washington, 1964; Biochimica et biophysica acta, N. Y. - Amsterdam, od roku 1947; Bulletin de la Soci6t<5 de chimie biologique, P., с 1914; Comparative Biochemistry and Physiology, L., с 1960; Hoppe-Seyler’s Zeitschrift fiir physiologische Chemie, В., с 1877; Journal of Biochemistry, Tokyo, с 1922; Journal of Biological Chemistry, Baltimore, с 1905; Journal of Molecular Biology, L.-N.Y., с 1960; Journal of Neurochemistry, L., с 1956; Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, N. Y., с 1903; См. также в ст. Клиническая биохимия, Физиология, Химия.

B. žiarenie - Kuzin A. M. Radiation Biochemistry, M., 1962; P o -mantsev E.F. a dr. Skoré žiarenie a biochemické reakcie, M., 1966; Fedorova TA, Tereshchenko O. Ya. A M a z pri r a k VK Nukleové kyseliny a proteíny v tele s radiačným poškodením, M., 1972; Čerkasová L.S. a dr. Ionizujúce žiarenie a metabolizmus, Minsk, 1962, bibliogr .; Altman K. I., Gerber G. B. a. About k a d a S. Radiačná biochémia, v. 1 - 2, N. Y. - L., 1970.

I. I. Ivanov; T.A. Fedorová (rád.).

Biochemická analýza - štúdium širokého spektra enzýmov, organických a minerálnych látok. Táto analýza metabolizmu v ľudskom tele: sacharidy, minerály, tuky a bielkoviny. Zmeny metabolizmu ukazujú, či existuje patológia a v ktorom orgáne.

Táto analýza sa robí v prípade, že má lekár podozrenie na latentné ochorenie. Výsledkom analýzy je patológia v tele vo veľmi počiatočnom štádiu vývoja a špecialista sa môže orientovať pri výbere liekov.

Pomocou tejto analýzy môžete zistiť leukémiu v počiatočnom štádiu, keď sa príznaky ešte nezačali objavovať. V tomto prípade môžete začať užívať potrebné lieky a zastaviť patologický proces choroby.

Proces vzorkovania a hodnoty ukazovateľov analýzy

Na analýzu sa krv odoberá z žily, asi päť až desať mililitrov. Je umiestnený v špeciálnej skúmavke. Analýza sa vykonáva na prázdny žalúdok pacienta, aby bola úplnejšia pravdivosť. Ak neexistuje žiadne riziko pre zdravie, odporúča sa pred krvnými testami neužívať lieky.

Na interpretáciu výsledkov analýzy sa používajú najinformatívnejšie ukazovatele:
- hladina glukózy a cukru - zvýšený ukazovateľ charakterizuje vývoj diabetes mellitus u ľudí, jeho prudký pokles predstavuje hrozbu pre život;
- cholesterol - jeho zvýšený obsah naznačuje prítomnosť vaskulárnej aterosklerózy a riziko kardiovaskulárnych chorôb;
- transaminázy - enzýmy, ktoré zisťujú choroby, ako je infarkt myokardu, poškodenie pečene (hepatitída) alebo prítomnosť poranenia;
- bilirubín - jeho vysoké hodnoty naznačujú poškodenie pečene, masívne ničenie červených krviniek a zhoršený odtok žlče;
- močovina a kreatín - ich prebytok naznačuje oslabenie vylučovacej funkcie obličiek a pečene;
- celkový obsah bielkovín - jeho ukazovatele sa menia, keď dôjde k vážnemu ochoreniu alebo negatívnemu procesu v tele;
- amyláza - je enzým pankreasu, zvýšenie jeho hladiny v krvi naznačuje zápal žľazy - pankreatitídu.

Okrem vyššie uvedeného biochemický krvný test určuje obsah draslíka, železa, fosforu a chlóru v tele. Dešifrovať výsledky analýzy môže iba ošetrujúci lekár, ktorý predpíše vhodnú liečbu.

Biochémia (z gréckeho „bios“ - „život“, biologická alebo fyziologická) je veda, ktorá študuje chemické procesy vo vnútri bunky, ktoré ovplyvňujú životne dôležitú činnosť celého organizmu alebo jeho špecifických orgánov. Cieľom vedy z biochémie je poznanie chemických prvkov, zloženia a procesu metabolizmu, spôsobov jeho regulácie v bunke. Podľa ďalších definícií je biochémia vedou o chemickej štruktúre buniek a organizmov živých bytostí.

Aby sme pochopili, na čo slúži biochémia, predstavme si vedu vo forme základnej tabuľky.

Ako vidíte, základom všetkých vied je anatómia, histológia a cytológia, ktoré skúmajú všetko živé. Na ich základe sa buduje biochémia, fyziológia a patofyziológia, kde sa človek naučí fungovanie organizmov a chemické procesy v ich vnútri. Bez týchto vied nebudú môcť existovať ostatní, ktorí sú zastúpení v hornom sektore.

Existuje ďalší prístup, podľa ktorého sú vedy rozdelené do 3 typov (úrovní):

• Tí, ktorí študujú bunkovú, molekulárnu a tkanivovú úroveň života (vedy o anatómii, histológii, biochémii, biofyzike);
• Štúdium patologických procesov a chorôb (patofyziológia, patologická anatómia);
• Diagnostikujte vonkajšiu reakciu tela na choroby (klinické vedy, ako je terapia a chirurgia).

Takto sme zistili, aké miesto medzi vedami je biochémia, alebo ako sa tiež nazýva lekárska biochémia. Koniec koncov, akékoľvek abnormálne správanie tela, proces jeho metabolizmu ovplyvní chemickú štruktúru buniek a prejaví sa počas LHC.

Na čo slúžia testy? Čo ukazuje biochemický krvný test?

Krvná biochémia je laboratórna diagnostická metóda, ktorá ukazuje choroby v rôznych medicínskych oblastiach (napríklad terapia, gynekológia, endokrinológia) a pomáha určovať činnosť vnútorných orgánov a kvalitu metabolizmu bielkovín, lipidov a sacharidov, ako aj dostatok stopových prvkov v tele.

LHC alebo biochemický krvný test je analýza, pomocou ktorej sa získajú najširšie informácie o rôznych chorobách. Na základe jeho výsledkov možno zistiť funkčný stav tela a každého orgánu v konkrétnom prípade, pretože každé ochorenie, ktoré človeka napadne, sa nejako prejaví na výsledkoch LHC.

Čo je zahrnuté v biochémii?

Nie je príliš pohodlné a nie je to potrebné vykonávať biochemické štúdie absolútne všetkých ukazovateľov a okrem toho, čím viac ich bude, tým viac krvi budete potrebovať a tiež vás budú stáť viac. Preto sa rozlišuje medzi štandardnými a zložitými LHC. Štandardná je predpísaná vo väčšine prípadov, ale rozšírená s ďalšími indikátormi je predpísaná lekárom, ak potrebuje zistiť ďalšie nuansy v závislosti od symptómov ochorenia a cieľov analýzy.

Základné ukazovatele.

1. Celkový obsah bielkovín v krvi (TP, celkový obsah bielkovín).
2. Bilirubín.
3. Glukóza, lipáza.
4. ALT (alanínaminotransferáza, ALT) a AST (aspartátaminotransferáza, AST).
5. Kreatinín.
6. Močovina
7. Elektrolyty (draslík, K / vápnik, Ca / sodík, Na / chlór, Cl / horčík, Mg).
8. Celkový cholesterol.

Podrobný profil obsahuje ktorúkoľvek z týchto ďalších metrík (ako aj ďalšie, ktoré sú veľmi konkrétne a vysoko zacielené a nie sú uvedené v tomto zozname).

Všeobecný biochemický terapeutický štandard: normy pre dospelých

Dešifrovanie biochémie

Dešifrovanie vyššie opísaných údajov sa vykonáva podľa určitých hodnôt a noriem.

1. Celkový obsah bielkovín - Toto je množstvo celkového proteínu nájdeného v ľudskom tele. Prekročenie normy naznačuje rôzne zápaly v tele (pri problémoch s pečeňou, obličkami, urogenitálnym systémom, popáleninách alebo rakovine), pri dehydratácii (dehydratácii) počas zvracania, nadmernom potení, nepriechodnosti čriev alebo myelóme, pri nedostatku - pre nerovnováhu vo výživnej hodnote diéta, predĺžený pôst, ochorenie čriev, ochorenie pečene alebo porušenie syntézy v dôsledku dedičných chorôb.
2. 
   Albumín Je bielkovina vo vysokej koncentrácii obsiahnutá v krvi. Viaže na seba vodu a jej malé množstvo vedie k rozvoju opuchov - voda sa nezadržiava v krvi a vstupuje do tkanív. Ak sa bielkoviny znižujú, zvyčajne klesá množstvo albumínu.
3. Celková analýza bilirubínu v plazme (priama a nepriama) je diagnóza pigmentu, ktorý sa tvorí po odbúraní hemoglobínu (pre človeka je toxický). Hyperbilirubinémia (nadmerná hladina bilirubínu) sa nazýva žltačka a klinická žltačka je suprahepatálna (vrátane novorodencov), hepatocelulárna a subhepatálna. Naznačuje anémiu, rozsiahle krvácanie, následne hemolytickú anémiu, hepatitídu, deštrukciu pečene, onkológiu a ďalšie choroby. Bojí sa patológie pečene, ale môže sa zvýšiť aj u človeka, ktorý utrpel rany a zranenia.
4. Glukóza. Jeho hladina určuje metabolizmus uhľohydrátov, teda energiu v tele, a to, ako funguje pankreas. Ak je veľa glukózy, môže to byť cukrovka, fyzická aktivita alebo príjem hormonálnych liekov ovplyvnený, ak je málo - hyperfunkcia pankreasu, choroby endokrinného systému.
5. Lipáza - je to enzým rozkladajúci tuky, ktorý hrá dôležitú úlohu v metabolizme. Jeho zvýšenie naznačuje ochorenie pankreasu.
6. ALT- „pečeňový marker“, používa sa na sledovanie patologických procesov pečene. Zvýšená frekvencia informuje o problémoch v práci srdca, pečene alebo hepatitíde (vírusovej).
7. AST - „značka srdca“, ukazuje kvalitu srdca. Prekročenie normy naznačuje porušenie srdca a hepatitídu.
8. Kreatinín - poskytuje informácie o fungovaní obličiek. Zvýšené, ak má človek akútne alebo chronické ochorenie obličiek alebo deštrukciu svalového tkaniva, endokrinné poruchy. Predražené u ľudí, ktorí konzumujú veľa mäsových výrobkov. Preto je kreatinín znížený u vegetariánov aj u tehotných žien, ale veľmi to neovplyvní diagnostiku.
9. Analýza močoviny - Toto je štúdia produktov metabolizmu bielkovín, práce pečene a obličiek. Nadhodnotenie indikátora nastáva, keď sú porušené obličky, keď nedokážu zvládnuť vylučovanie tekutín z tela, a pokles je typický pre tehotné ženy, so stravou a poruchami spojenými s funkciou pečene.
10. Ggt v biochemickej analýze informuje o výmene aminokyselín v tele. Jeho vysoká miera sa pozoruje v alkoholizme, ako aj v prípade, že je krv ovplyvnená toxínmi alebo sa predpokladá dysfunkcia pečene a žlčových ciest. Nízka - ak existuje chronické ochorenie pečene.
11. Ldg v štúdii charakterizuje tok energetických procesov glykolýzy a laktátu. Vysoký indikátor naznačuje negatívny vplyv na pečeň, pľúca, srdce, pankreas alebo obličky (zápal pľúc, srdcový infarkt, pankreatitída atď.). Nízka hladina laktátdehydrogenázy, podobne ako nízky kreatinín, neovplyvní diagnózu. Ak je LDH zvýšený, ženy môžu mať nasledujúce dôvody: zvýšená fyzická aktivita a tehotenstvo. U novorodencov je tento indikátor tiež mierne nadhodnotený.
12. Rovnováha elektrolytov označuje normálny proces metabolizmu dovnútra a von z bunky späť, vrátane procesu srdca. Poruchy stravovania sú často hlavnou príčinou nerovnováhy elektrolytov, ale môžu to byť aj zvracanie, hnačky, hormonálna nerovnováha alebo zlyhanie obličiek.
13. Cholesterol Celkový cholesterol (cholesterol) - zvyšuje sa, ak je človek obézny, má aterosklerózu, poruchu funkcie pečene, štítnu žľazu a klesá, keď sedí na beztukovej diéte so septom alebo inou infekciou.
14. Amyláza - enzým nachádzajúci sa v slinách a pankrease. Na vysokej úrovni sa prejavia príznaky cholecystitídy, príznaky diabetes mellitus, peritonitídy, mumpsu a pankreatitídy. Zvýši sa tiež, ak budete konzumovať alkoholické nápoje alebo lieky - glukokortikoidy, čo je typické aj pre tehotné ženy počas toxikózy.

Existuje veľa ukazovateľov biochémie, základných aj doplnkových, vykonáva sa tiež komplexná biochémia, ktorá zahŕňa základné aj ďalšie ukazovatele podľa uváženia lekára.

Absolvovať biochémiu na prázdny žalúdok alebo nie: ako sa pripraviť na analýzu?

Krvný test na Bx je zodpovedný proces a musíte sa naň pripraviť vopred a so všetkou vážnosťou.

Tieto opatrenia sú potrebné na to, aby bola analýza presnejšia a aby na ňu nemali vplyv žiadne ďalšie faktory. V opačnom prípade budete musieť testy absolvovať znova, pretože najmenšie zmeny podmienok významne ovplyvnia metabolický proces.

Odkiaľ pochádza a ako darovať krv

Darcovstvo krvi na biochémiu sa uskutočňuje odberom krvi injekčnou striekačkou zo žily v lakti, niekedy zo žily na predlaktí alebo ruke. Na vytvorenie základných ukazovateľov stačí priemerne 5-10 ml krvi. Ak je potrebná podrobná analýza biochémie, odoberie sa väčší objem krvi.

Norma ukazovateľov biochémie na špecializovaných zariadeniach od rôznych výrobcov sa môže mierne líšiť od priemerných limitov. Expresná metóda znamená dosiahnuť výsledky do jedného dňa.

Procedúra odberu krvi je takmer bezbolestná: sadnete si, sestra pripraví injekčnú striekačku, nasadí škrtidlo na rameno, ošetrí miesto vpichu antiseptikom a odoberie vzorku krvi.

Prijatý je vložený do skúmavky a odoslaný do laboratória na diagnostiku. Lekár-laboratórny asistent umiestni vzorku plazmy do špeciálneho zariadenia, ktoré je určené na stanovenie biochemických parametrov s vysokou presnosťou. Vykonáva tiež spracovanie a uskladnenie krvi, určuje dávkovanie a postup pri uskutočňovaní biochémie, diagnostikuje získané výsledky v závislosti od požadovaných ukazovateľov a vypracúva formu výsledkov biochémie a laboratórneho chemického rozboru.

Laboratórno-chemický rozbor sa v priebehu dňa prenáša k ošetrujúcemu lekárovi, ktorý diagnostikuje a predpíše liečbu.

LHC s mnohými rôznymi indikátormi umožňuje vidieť rozsiahly klinický obraz konkrétnej osoby a konkrétnej choroby.