Hayat ve cansız? Kimya ve Biyokimya? Aralarındaki çizgi nerede? Ve o orada mı? Bağlantı nerede? Uzun zamandır doğa, bu sorunları çözmenin anahtarına sahipti. Ve sadece XX yüzyılda yaşamın sırlarını hafifçe ortaya çıkarmak mümkün oldu ve bilim adamları moleküler düzeyde araştırmaya başladığında temel soruların çoğu daha net hale geldi. Yaşam süreçlerinin fiziksel ve kimyasal temellerinin bilinmesi, doğa biliminin ana görevlerinden biri haline geldi ve bu yönde, belki de, temel teorik öneme sahip ve büyük bir çıktı vaat eden en ilginç sonuçlar elde edildi. uygulama.
Kimya, uzun zamandır yaşam süreçlerinde yer alan doğal maddelere yakından bakıyor.
Geçtiğimiz iki yüzyıl boyunca kimya, yaşayan doğa bilgisinde olağanüstü bir rol oynamaya yazgılıydı. İlk aşamada, kimyasal çalışma tanımlayıcıydı ve bilim adamları, genellikle değerli özelliklere (ilaçlar, boyalar, vb.) Sahip olan çeşitli doğal maddeleri, mikroorganizmaların, bitkilerin ve hayvanların atık ürünlerini izole etti ve karakterize etti. Bununla birlikte, doğal bileşiklerin bu geleneksel kimyasının yerini, yalnızca tanımlamayı değil, aynı zamanda canlıları sadece en basitini değil, aynı zamanda en karmaşıkını da açıklamayı amaçlayan modern biyokimya almıştır.
inorganik biyokimya
Bir bilim olarak inorganik biyokimya, 20. yüzyılın ortalarında, diğer bilimlerin başarılarıyla gübrelenen yeni biyoloji alanlarının sahneye çıktığı ve yeni bir zihniyetin uzmanları, arzu ve istekle birleşmiş olarak doğa bilimlerine geldiğinde şekillendi. yaşayan dünyayı daha doğru bir şekilde tanımlama arzusu. Ve 18 yaşındaki Akademichesky Proezd'deki eski moda binanın aynı çatısı altında, o zamanlar kimyasal ve biyolojik bilimin en yeni alanlarını temsil eden yeni organize edilmiş iki enstitünün olması tesadüf değil - Doğal Bileşikler Kimya Enstitüsü ve Radyasyon ve Fizikokimyasal Biyoloji Enstitüsü. Bu iki enstitü, biyolojik süreçlerin mekanizmalarının bilgisi ve fizyolojik olarak aktif maddelerin yapılarının ayrıntılı bir şekilde aydınlatılması için ülkemizde bir savaş başlatmaya mahkum edildi.
Bu dönemde, moleküler biyolojinin ana nesnesinin benzersiz yapısı - ünlü "çift sarmal" olan deoksiribonükleik asit (DNA) netlik kazandı. (Bu, bir bant veya matris üzerinde olduğu gibi, vücut hakkındaki tüm bilgilerin tam "metninin" kaydedildiği uzun bir moleküldür.) İlk proteinin yapısı, insülin hormonu ortaya çıktı ve kimyasal sentez oksitosin hormonu başarıyla uygulandı.
Ve aslında, biyokimya nedir, ne yapar?
Bu bilim, biyolojik olarak önemli doğal ve yapay (sentetik) yapıları, kimyasal bileşikleri - hem biyopolimerleri hem de düşük moleküler ağırlıklı maddeleri inceler. Daha doğrusu, belirli kimyasal yapıları ile karşılık gelen fizyolojik işlev arasındaki ilişkiyi yöneten yasalar. Biyoorganik kimya, biyolojik olarak önemli bir maddenin molekülünün süptil yapısı, iç bağlantıları, dinamikleri ve değişiminin özel mekanizması, bir fonksiyonun performansındaki bağlantılarının her birinin rolü ile ilgilenir.
Biyokimya, proteinleri anlamanın anahtarıdır
Biyoorganik kimya, protein maddelerinin incelenmesinde kuşkusuz büyük ilerlemeler kaydetti. 1973 yılında, 412 amino asit kalıntısından oluşan aspartat aminotransferaz enziminin tam birincil yapısının aydınlatılması tamamlandı. Canlı bir organizmanın en önemli biyokatalizörlerinden biridir ve deşifre edilmiş bir yapıya sahip en büyük proteinlerden biridir. Daha sonra, diğer önemli proteinlerin yapısı belirlendi - belirli blokerler olarak sinir uyarımının iletilme mekanizmasının araştırılmasında kullanılan Orta Asya kobrasının zehirinden birkaç nörotoksin ve ayrıca sarı acı bakla nodüllerinden bitki hemoglobini ve antilösemik protein aktinoksantin.
Rodopsinler büyük ilgi görüyor. Rodopsin'in hayvanlarda görsel alım süreçlerinde yer alan ana protein olduğu ve gözün özel sistemlerinden izole edildiği uzun zamandır bilinmektedir. Bu eşsiz protein, ışık sinyallerini alır ve bize görme yeteneği sağlar. Rodopsin benzeri bir proteinin bazı mikroorganizmalarda bulunduğu, ancak çok farklı bir işlevi olduğu bulunmuştur (çünkü bakteriler "görmez"). İşte o, enerji açısından zengin maddeleri ışık pahasına sentezleyen bir enerji makinesidir. Her iki protein de yapı olarak çok benzer, ancak amaçları temelde farklıdır.
Çalışmanın en önemli nesnelerinden biri, genetik bilginin uygulanmasında yer alan enzimdi. DNA matrisi boyunca hareket ederek, içinde kaydedilen kalıtsal bilgileri okuyor gibi görünüyor ve bu temelde bilgisel ribonükleik asidi sentezliyor. İkincisi, sırayla, protein sentezi için bir matris görevi görür. Bu enzim çok büyük bir proteindir, moleküler ağırlığı yarım milyona yakındır (unutmayın: suda sadece 18'dir) ve birkaç farklı alt birimden oluşur. Yapısının aydınlatılması, biyolojinin en önemli sorusunu yanıtlamaya yardımcı olacaktı: Genetik bilginin "çıkarılması" mekanizması nedir, kalıtımın ana maddesi olan DNA'da yazılan metnin kodunun çözülmesi nasıldır.
peptitler
Bilim adamları sadece proteinler tarafından değil, aynı zamanda peptit adı verilen daha kısa amino asit zincirleri tarafından da cezbedilir. Bunların arasında çok büyük fizyolojik öneme sahip yüzlerce madde vardır. Vazopressin ve anjiyotensin, kan basıncının düzenlenmesinde rol oynar, gastrin, mide suyunun salgılanmasını kontrol eder, gramicidin C ve polimiksin, hafıza maddelerini de içeren antibiyotiklerdir. Kısa bir zincirde, büyük miktarda biyolojik bilgi, amino asitlerin birkaç "harfi" tarafından yazılır!
Bugün sadece herhangi bir karmaşık peptidi değil, aynı zamanda insülin gibi basit bir proteini de yapay olarak elde edebiliyoruz. Bu tür çalışmaların önemi fazla tahmin edilemez.
Çeşitli fiziksel ve hesaplama yöntemleri kullanılarak peptitlerin uzaysal yapısının karmaşık analizi için bir yöntem oluşturuldu. Ancak peptidin karmaşık hacimsel mimarisi, biyolojik aktivitesinin tüm özelliklerini belirler. Biyolojik olarak aktif herhangi bir maddenin uzamsal yapısı veya dedikleri gibi, onun şekli, etkisinin mekanizmasını anlamanın anahtarıdır.
Yeni bir peptit sistemi sınıfının temsilcileri - depsipeltides - bir bilim insanı ekibi, metal iyonlarını iyonoforlar olarak adlandırılan biyolojik zarlardan seçici olarak aktarabilen şaşırtıcı bir yapıya sahip maddeler keşfetti. Ve aralarında en önemlisi valinomisin.
İyonoforların keşfi, alkali metal iyonlarının (potasyum ve sodyum) biyomembranlar yoluyla taşınmasını kasıtlı olarak değiştirmeyi mümkün kıldığı için membranolojide tam bir dönem oluşturdu. Bu iyonların taşınması, sinir uyarım süreçleri ve solunum süreçleri ve alım süreçleri - dış ortamdan gelen sinyallerin algılanması ile ilişkilidir. Örnek olarak valinomisin kullanarak, biyolojik sistemlerin düzinelerce diğer iyondan sadece bir iyonu nasıl seçebildiğini, onu uygun şekilde taşınabilir bir komplekse bağladığını ve zardan nasıl aktardığını göstermek mümkün oldu. Valinomisin'in bu şaşırtıcı özelliği, bir ajur bileziğini andıran uzamsal yapısında yatmaktadır.
Bir başka iyonofor türü antibiyotik gramisidin A'dır. Bu, 15 amino asitten oluşan doğrusal bir zincirdir, uzayda iki molekülden oluşan bir spiral oluşturur ve bulunduğu gibi, bu gerçek bir çift sarmaldır. Protein sistemlerindeki ilk çift sarmal! Ve zara gömülen spiral yapı, bir tür gözenek, alkali metal iyonlarının zardan geçtiği bir kanal oluşturur. Bir iyon kanalının en basit modeli. Gramicidin'in membranolojide neden böyle bir fırtınaya neden olduğu anlaşılabilir. Bilim adamları zaten birçok sentetik gramisidin analogu elde ettiler, yapay ve biyolojik membranlar üzerinde ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu kadar küçük görünen bir molekülde ne kadar çekicilik ve anlam var!
Valinomisin ve gramisidin yardımıyla bilim adamları biyolojik zarların çalışmasına çekildiler.
biyolojik membranlar
Ancak zarların bileşimi her zaman doğalarını belirleyen bir ana bileşen daha içerir. Bunlar yağ benzeri maddeler veya lipidlerdir. Lipid moleküllerinin boyutu küçüktür, ancak sürekli bir zar tabakası oluşturan güçlü dev topluluklar oluştururlar. Protein molekülleri bu katmana gömülüdür - ve işte biyolojik zarın modellerinden biri.
Biyomembranlar neden önemlidir? Genel olarak, zarlar canlı bir organizmanın en önemli düzenleyici sistemleridir. Şimdi, biyomembranlara benzer şekilde, önemli teknik araçlar yaratılıyor - mikroelektrotlar, sensörler, filtreler, yakıt hücreleri ... Ve membran ilkelerini teknolojide kullanma umutları gerçekten sonsuz.
Biyokimyanın diğer ilgi alanları
Nükleik asitlerin kimyası üzerine araştırmalar önemli bir yer tutmaktadır. Kimyasal mutajenez mekanizmasını deşifre etmeyi ve ayrıca nükleik asitler ve proteinler arasındaki bağın doğasını anlamayı amaçlarlar.
Uzun zamandır yapay gen sentezine özel ilgi gösterildi. Bir gen, ya da basitçe söylemek gerekirse, DNA'nın işlevsel olarak önemli bir kısmı, bugün zaten kimyasal sentezle elde edilebilir. Bu, artık moda olan "genetik mühendisliğinin" en önemli alanlarından biridir. Biyoorganik kimya ve moleküler biyolojinin birleştiği yerde yapılan çalışmalar, en karmaşık tekniklerde ustalaşmayı, kimyagerler ve biyologlar arasında dostane işbirliğini gerektirir.
Biyopolimerlerin başka bir sınıfı karbonhidratlar veya polisakkaritlerdir. Bu madde grubunun tipik temsilcilerini biliyoruz - selüloz, nişasta, glikojen, pancar şekeri. Ancak canlı bir organizmada karbonhidratlar çok çeşitli işlevleri yerine getirir. Bu, hücrenin düşmanlardan korunmasıdır (bağışıklık), hücre duvarlarının en önemli bileşeni, reseptör sistemlerinin bir bileşenidir.
Son olarak, antibiyotikler. Laboratuvarlarda antitümör, antiviral ve antibakteriyel aktiviteye sahip streptotrisin, olivomisin, albofungin, abikovchromycin, aureolik asit gibi önemli antibiyotik gruplarının yapısı aydınlatılmıştır.
Biyoorganik kimyanın tüm araştırmalarını ve başarılarını anlatmak imkansızdır. Biyoorganiklerin şimdiye kadar yapılmış olandan daha fazla planı olduğunu kesin olarak söyleyebiliriz.
Biyokimya, hayatı moleküler düzeyde inceleyen moleküler biyoloji, biyofizik ile yakın çalışır. Bu araştırmanın kimyasal temeli oldu. Yeni yöntemlerinin, yeni bilimsel kavramların yaratılması ve yaygın olarak kullanılması, biyolojinin daha da ilerlemesine katkıda bulunur. İkincisi, sırayla, kimya bilimlerinin gelişimini teşvik eder.
biyokimya nedir? Biyolojik veya fizyolojik biyokimya, vücudun yaşamının ve hücre içinde meydana gelenlerin altında yatan kimyasal süreçlerin bilimidir. Bir bilim olarak biyokimyanın amacı (terim Yunanca "bios" - "yaşam" kelimesinden gelir), kimyasalların incelenmesi, hücrelerin yapısı ve metabolizması, düzenlenmesinin doğası ve yöntemleri, enerji tedarik mekanizmasıdır. Hücrelerin içindeki süreçler.
Tıbbi biyokimya: bilimin özü ve amaçları
Tıbbi biyokimya, insan vücudundaki hücrelerin kimyasal bileşimini, içindeki metabolizmayı (patolojik koşullar dahil) inceleyen bir bölümdür. Sonuçta, herhangi bir hastalık, asemptomatik bir dönemde bile, kaçınılmaz olarak hücrelerdeki kimyasal süreçlerde, biyokimyasal analiz sonuçlarına yansıyacak olan moleküllerin özelliklerinde izini bırakacaktır. Biyokimya bilgisi olmadan, hastalığın gelişiminin nedenini ve etkili tedavi yolunu bulmak imkansızdır.
Biyokimyasal kan testi
Kan biyokimya testi nedir? Biyokimyasal bir kan testi, tıbbın birçok alanında (örneğin, endokrinoloji, terapi, jinekoloji) laboratuvar teşhis yöntemlerinden biridir.
Hastalığı doğru bir şekilde teşhis etmeye ve aşağıdaki parametrelere göre bir kan örneğini incelemeye yardımcı olur:
Alanin aminotransferaz (ALT, ALT);
Kolesterol veya kolesterol;
bilirubin;
Üre;
diyastaz;
Glikoz, lipaz;
Aspartat aminotransferaz (AST, AsAT);
Gama-glutamil transpeptidaz (GGT), gama-HT (glutamil transpeptidaz);
Kreatinin, protein;
Epstein-Barr virüsü antikorları.
Her insanın sağlığı için, kan biyokimyasının ne olduğunu bilmek ve göstergelerinin yalnızca etkili bir tedavi rejimi için tüm verileri sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda hastalıkları önlemeye de yardımcı olacağını anlamak önemlidir. Normal değerlerden sapmalar, vücutta bir şeylerin yanlış olduğuna dair ilk sinyaldir.
karaciğer için kan testleri: önemi ve amacı
Ek olarak, biyokimyasal teşhis, hastalığın dinamiklerini ve tedavi sonuçlarını izlemeyi, metabolizmanın tam bir resmini oluşturmayı, organların çalışmasında mikro element eksikliğini sağlayacaktır. Örneğin, karaciğer biyokimyası, karaciğer fonksiyon bozukluğu olan kişiler için zorunlu bir test haline gelecektir. Bu nedir? Bu, karaciğer enzimlerinin miktarını ve kalitesini incelemek için yapılan biyokimyasal kan testinin adıdır. Sentezleri bozulursa, böyle bir durum hastalıkların, enflamatuar süreçlerin gelişimini tehdit eder.
Karaciğer biyokimyasının özgüllüğü
Karaciğer biyokimyası - nedir bu? İnsan karaciğeri su, lipidler, glikojenden oluşur. Dokuları mineraller içerir: bakır, demir, nikel, manganez, bu nedenle karaciğer dokusunun biyokimyasal çalışması çok bilgilendirici ve oldukça etkili bir analizdir. Karaciğerdeki en önemli enzimler glukokinaz, heksokinazdır. Biyokimyasal testlere en duyarlı olan karaciğer enzimleridir: alanin aminotransferaz (ALT), gama-glutamil transferaz (GGT), aspartat aminotransferaz (AST) Kural olarak, çalışma bu maddelerin göstergeleri tarafından yönlendirilir.
Sağlıklarının eksiksiz ve başarılı bir şekilde izlenmesi için herkes "biyokimya analizinin" ne olduğunu bilmelidir.
Biyokimya Araştırma Alanları ve Analiz Sonuçlarının Doğru Yorumlanmasının Önemi
Biyokimya neyi inceler? Her şeyden önce, metabolik süreçler, hücrenin kimyasal bileşimi, enzimlerin, vitaminlerin, asitlerin kimyasal yapısı ve işlevi. Bu parametreler için kan sayımlarını ancak analizin doğru bir şekilde deşifre edilmesi durumunda değerlendirmek mümkündür. Her şey yolundaysa, çeşitli parametreler (glikoz seviyesi, protein, kan enzimleri) için kan sayımı normdan sapmamalıdır. Aksi takdirde, vücudun bozulmasının bir işareti olarak kabul edilmelidir.
Biyokimyanın şifresini çözmek
Analiz sonuçlarındaki sayılar nasıl deşifre edilir? Aşağıda ana göstergeler bulunmaktadır.
glikoz
Glikoz seviyesi, karbonhidrat metabolizması sürecinin kalitesini gösterir. Limit içeriği 5.5 mmol / l'yi geçmemelidir. Seviye daha düşükse, bu diyabetes mellitus, endokrin hastalıkları, karaciğer problemlerini gösterebilir. Yüksek glikoz seviyeleri diyabetes mellitus, egzersiz, hormonal ilaçlar nedeniyle olabilir.
Protein
Kolesterol
Üre
Bu, protein parçalanmasının son ürününün adıdır. Sağlıklı bir insanda tamamen idrarla vücuttan atılmalıdır. Bu olmazsa ve kan dolaşımına girerse, böbreklerin işleyişini kontrol etmek zorunludur.
Hemoglobin
Vücudun hücrelerini oksijenle doyuran kırmızı kan hücrelerinin bir proteinidir. Norm: erkekler için - 130-160 g / l, kızlar için - 120-150 g / l. Kandaki düşük hemoglobin seviyesi, anemi gelişiminin göstergelerinden biri olarak kabul edilir.
Kan enzimleri için biyokimyasal kan testi (ALAT, ASAT, CPK, amilaz)
Enzimler karaciğer, kalp, böbrekler ve pankreasın tam işleyişinden sorumludur. Gerekli miktar olmadan, tam teşekküllü bir amino asit değişimi imkansızdır.
Aspartat aminotransferaz seviyesi (AST, AST - kalbin, böbreklerin, karaciğerin hücresel bir enzimi) erkekler ve kadınlar için sırasıyla 41 ve 31 birim / L'den yüksek olmamalıdır. Aksi takdirde, hepatit, kalp hastalığı gelişimini gösterebilir.
Lipaz (yağları parçalayan bir enzim) metabolizmada önemli rol oynar ve 190 U/L'yi geçmemelidir. Artan bir seviye, pankreasın arızalandığını gösterir.
Kan enzimleri için biyokimyasal analizin önemini abartmak zordur. Biyokimyanın ne olduğunu ve ne üzerinde çalıştığını, sağlığına önem veren herkesin bilmesi gerekir.
amilaz
Bu enzim pankreas ve tükürükte bulunur. Karbonhidratların parçalanmasından ve emiliminden sorumludur. Norm 28-100 birim / l'dir. Kandaki yüksek içeriği böbrek yetmezliği, kolesistit, diabetes mellitus, peritonit gösterebilir.
Biyokimyasal kan testinin sonuçları, madde seviyelerinin belirtildiği özel bir biçimde kaydedilir. Çoğu zaman, bu analiz, iddia edilen teşhisi netleştirmek için ek bir analiz olarak reçete edilir. Kan biyokimyasının sonuçlarını deşifre ederken, bunların hastanın cinsiyetinden, yaşından ve yaşam tarzından da etkilendiğini unutmayın. Artık hangi biyokimyanın çalıştığını ve sonuçlarını nasıl doğru bir şekilde yorumlayacağınızı biliyorsunuz.
Biyokimya için kan bağışı için uygun şekilde nasıl hazırlanır?
İç organların akut hastalıkları;
zehirlenme;
Vitamin eksikliği;
inflamatuar süreçler;
Hamilelikte hastalıkların önlenmesi için;
Teşhisi netleştirmek için.
Analiz için kan sabah erken alınır ve doktora gitmeden yemek yiyemezsiniz. Aksi takdirde analiz sonuçları bozulacaktır. Biyokimyasal araştırmalar, vücuttaki metabolizmanızın ve tuzunuzun ne kadar doğru olduğunu gösterecektir. Ayrıca kan örneklemesinden en az bir veya iki saat önce tatlı çay, kahve, süt içmekten kaçının.
Analizi yapmadan önce biyokimya nedir sorusuna mutlaka cevap veriniz. Süreci ve önemini bilmek, sağlığınızı değerlendirmenize ve tıbbi konularda yetkin olmanıza yardımcı olacaktır.
Biyokimya için kan nasıl alınır?
Prosedür uzun sürmez ve pratik olarak ağrısızdır. Oturan bir kişiden (bazen bir kanepeye uzanmayı teklif ederler), doktor önce turnike uygulayarak alır. Enjeksiyon bölgesi bir antiseptik ile tedavi edilmelidir. Alınan numune steril bir tüpe konur ve analiz için laboratuvara gönderilir.
Biyokimyasal araştırmaların kalitesinin kontrolü birkaç aşamada gerçekleştirilir:
Preanalitik (hastanın hazırlanması, analizin alınması, laboratuvara nakli);
Analitik (biyomalzemenin işlenmesi ve depolanması, dozlama, reaksiyon, sonucun analizi);
Post-analitik (sonuç, laboratuvar ve klinik analiz ile formu doldurma, doktora gönderme).
Biyokimya sonucunun kalitesi, seçilen araştırma yönteminin uygunluğuna, laboratuvar teknisyenlerinin yetkinliğine, ölçümlerin doğruluğuna, teknik donanıma, reaktiflerin saflığına ve diyete bağlılığa bağlıdır.
saçlar için biyokimya
Saç biyokimyası nedir? Bio-curling, uzun süreli bir curling yöntemidir. Geleneksel perma ve bio-wave arasındaki fark temeldir. İkinci durumda, hidrojen peroksit, amonyak, tiyoglikolik asit kullanılmaz. Aktif maddenin rolü, bir sistin analoğu (biyolojik protein) tarafından oynanır. Saç şekillendirme yönteminin adı da buradan gelmektedir.
Şüphesiz avantajlar şunlardır:
Saç yapısı üzerinde koruyucu etki;
Yeniden uzamış ve biowave kılları arasındaki bulanık çizgi;
İşlem, etkisinin tamamen kaybolmasını beklemeden tekrar edilebilir.
Ancak ustaya gitmeden önce aşağıdaki nüanslar dikkate alınmalıdır:
Biyo dalga teknolojisi nispeten karmaşıktır ve bir usta seçerken dikkatli olmanız gerekir;
Etkisi kısa sürelidir, yaklaşık 1-4 aydır (özellikle perma yapılmamış, boyanmamış, yoğun bir yapıya sahip saçlarda);
Biowave ucuz değil (ortalama 1500-3500 ruble).
biyokimya yöntemleri
Biyokimya nedir ve araştırma için hangi yöntemler kullanılır? Seçimleri, amacına ve doktor tarafından belirlenen görevlere bağlıdır. Hücrenin biyokimyasal yapısını incelemek, numuneyi normdan olası sapmalar için incelemek ve böylece hastalığın teşhisine yardımcı olmak, iyileşme dinamiklerini bulmak vb.
Biyokimya, netleştirme, teşhis, tedavinin izlenmesi ve başarılı bir tedavi rejiminin belirlenmesi için en etkili analizlerden biridir.
BİYOKİMYA. Ders numarası 1. Bir bilim olarak biyokimya. Vücuttaki temel maddelerin yapısı ve işlevi. Biyokimyada konu ve araştırma yöntemleri. Organik maddelerin ana sınıflarının gözden geçirilmesi, homeostazdaki rolleri.
Biyokimya (Yunanca βίος - "yaşam" ve Mısır kēme - "Dünya", ayrıca biyolojik veya fizyolojik kimyadan), organizmaların kimyasal bileşiminin ve onları oluşturan parçaların ve organizmalarda meydana gelen kimyasal süreçlerin bilimidir. Bilim, proteinler, karbonhidratlar, lipidler, nükleik asitler ve diğer biyomoleküller gibi hücrenin bileşenleri olan ve vücudu oluşturan maddelerin yapısı ve işleviyle ilgilenir. Biyokimya, kimyasal yöntemler kullanarak biyolojik ve biyokimyasal soruları yanıtlamaya çalışır.
Biyokimya, 19. yüzyılın sonunda biyoloji ve kimyanın kesiştiği noktada ortaya çıkan nispeten genç bir bilimdir. Organizmaların gelişim ve işleyiş süreçlerini moleküllerin dilinde, Dünya'da yaşayan tek ve çok hücreli canlılara yaşam sağlayan yapı ve kimyasal süreçleri inceler. Enzimler, biyokimyasal genetik, moleküler biyoloji ve biyoenerjetik alanındaki olağanüstü keşifler, biyokimyayı biyoloji ve tıbbın birçok önemli problemini çözmeye izin veren temel bir disipline dönüştürmüştür.
Çok çeşitli farklı biyomoleküller olmasına rağmen, bunların çoğu polimerdir, yani. birçok benzer alt birimden, monomerlerden oluşan karmaşık büyük moleküller. Her polimerik biyomolekül sınıfı, bu alt birimlerin kendi tiplerine sahiptir. Örneğin, proteinler amino asitlerden yapılmış polimerlerdir. Biyokimya, proteinler gibi önemli biyolojik moleküllerin kimyasal özelliklerini, özellikle enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonların kimyasını inceler.
Ek olarak, çoğu biyokimya araştırması, hücre metabolizması ve onun endokrin ve parakrin düzenlemesi ile ilgilenir. Biyokimyanın diğer alanları, DNA ve RNA'nın genetik kodunun, protein biyosentezinin, biyolojik zarlar boyunca taşınmanın ve sinyalleşmenin incelenmesini içerir.
Biyokimyanın temelleri, Friedrich Vjoler ve Anselm Paen gibi bilim adamlarının canlı organizmalardaki kimyasal süreçleri ilk kez tanımlayabildikleri ve sıradan kimyasal süreçlerden farklı olmadıklarını gösterebildikleri 19. yüzyılın ortalarında atıldı. 20. yüzyılın başlarında yapılan birçok çalışma, proteinlerin yapısının anlaşılmasına yol açtı, biyokimyasal reaksiyonların (alkolik fermantasyon) hücre dışında vb. kullanılacak. Ukrayna'da biyokimyanın temelleri 1920'lerde Vladimir Ivanovich Vernadsky tarafından atıldı.
Öykü
19. yüzyılın başlarında, yaşamın cansız doğada var olan fiziksel ve kimyasal yasalara tabi olmadığına dair genel bir inanç vardı. Sadece canlı organizmaların kendilerine özgü molekülleri üretebildiğine inanılıyordu. Sadece 1828'de Friedrich Wöhler, laboratuvar koşullarında gerçekleştirilen ve organik bileşiklerin yapay olarak oluşturulabileceğini kanıtlayan üre sentezi üzerine bir çalışma yayınladı. Bu keşif, böyle bir olasılığı reddeden vitalist bilginlere ciddi bir yenilgi verdi.
O zamana kadar, insanların yiyecek ve şarap yapmaya, bitkilerden iplik elde etmeye, mikropları kullanarak yünden deriyi temizlemeye ve kompozisyonu incelemeye yönelik pratik faaliyetleri ile bağlantılı olarak biriken birincil biyokimyasal genellemeler için gerçek materyal zaten mevcuttu. idrar ve diğer salgıların özellikleri sağlıklı ve hasta bir insan. Veler'in çalışmalarından sonra yavaş yavaş solunum, fermantasyon, fermantasyon, fotosentez gibi bilimsel kavramlar yerleşmeye başladı. Hayvanlardan ve bitkilerden izole edilen bileşiklerin kimyasal bileşimi ve özelliklerinin incelenmesi, organik kimyanın (organik bileşiklerin kimyası) konusu haline gelir.
Biyokimyanın doğuşu, 1833'te Anselm Paen tarafından ilk enzim olan diastazın (şimdi amilaz olarak bilinir) keşfiyle de kutlandı. Dokulardan ve hücrelerden enzim elde etmeyle ilgili zorluklar, vitalizm taraftarları tarafından hücresel enzimleri canlıların dışında çalışmanın imkansız olduğunu iddia etmek için kullanıldı. Bu ifade, ezilmiş (yani yapısal bütünlükten yoksun) maya ekstraktlarında alkolik fermantasyon gözlemleme olasılığını öne süren Rus doktor M. Manasseina (1871 - 1872) tarafından reddedildi. 1896'da bu olasılık, bu süreci deneysel olarak yeniden yaratabilen Alman bilim adamı Eduard Buchner tarafından doğrulandı.
"Biyokimya" terimi ilk olarak 1882'de önerildi, ancak 1903'te Alman kimyager Karl Neuberg'in çalışmalarından sonra yaygın bir kullanım kazandığına inanılıyor. O zamana kadar, bu araştırma alanı fizyolojik kimya olarak biliniyordu. Bu zamandan sonra, özellikle 20. yüzyılın ortalarından itibaren, öncelikle kromatografi, X-ışını yapısal analizi, NMR spektroskopisi, radyoizotop etiketlerinin kullanımı, elektron ve optik mikroskopi gibi yeni yöntemlerin geliştirilmesi nedeniyle biyokimya hızla gelişti ve, son olarak, moleküler dinamikler ve diğer hesaplamalı biyoloji yöntemleri. Bu yöntemler, glikoliz ve Krebs döngüsü gibi hücrenin birçok molekülünün ve metabolik yolunun keşfedilmesine ve ayrıntılı analizine olanak sağlamıştır.
Biyokimyanın gelişmesinde bir diğer önemli tarihi olay, genlerin keşfi ve hücrede bilginin iletilmesindeki rolleriydi. Bu keşif, sadece genetiğin değil, aynı zamanda biyokimya - moleküler biyoloji ile kesişen disiplinlerarası dalının da ortaya çıkmasının temelini attı. 1950'lerde James Watson, Frances Crick, Rosalind Franklin ve Maurice Wilkins, DNA'nın yapısını deşifre edebildiler ve hücredeki genetik bilgi aktarımı ile bağlantısını öne sürdüler. Yine 1950'lerde George Otley ve Edward Tatum, bir genin bir proteinin sentezinden sorumlu olduğunu kanıtladılar. Genetik parmak izi gibi DNA analiz yöntemlerinin geliştirilmesiyle, 1988'de Colin Pitchfork, DNA kanıtlarını kullanarak cinayetle suçlanan ilk kişi oldu, ilk büyük biyokimyasal adli başarı. 200'lerde Andrew Fire ve Craig Mello, gen ekspresyonunu baskılamada RNA interferansının (RNAi) rolünü gösterdiler.
Şimdi biyokimyasal araştırmalar, Michael Sugar tarafından formüle edilen üç yönde ilerliyor. Bitki biyokimyası, ağırlıklı olarak ototrofik organizmaların biyokimyasını ve fotosentez ve diğerleri gibi süreçleri inceler. Genel biyokimya, hem bitkilerin hem de hayvanların ve insanların incelenmesini içerirken, tıbbi biyokimya öncelikle insan biyokimyasına ve özellikle hastalıkların bir sonucu olarak biyokimyasal süreçlerin normdan sapmalarına odaklanır.
Biyokimya, canlı hücrelerde ve organizmalarda çeşitli molekülleri, kimyasal reaksiyonları ve süreçleri inceleyen bir bilimdir. Biyomedikal bilimlerin iki ana alanının başarılı bir şekilde gelişmesi için kapsamlı bir biyokimya bilgisi kesinlikle gereklidir: 1) insan sağlığını koruma problemlerini çözmek; 2) çeşitli hastalıkların nedenlerinin açıklanması ve bunları etkili bir şekilde tedavi etmenin yollarını bulmak.
BİYOKİMYA VE SAĞLIK
Dünya Sağlık Örgütü (WHO) sağlığı, "hastalık ve rahatsızlıkların olmamasıyla sınırlı olmayan, fiziksel, ruhsal ve sosyal yönden tam bir iyilik hali" olarak tanımlamaktadır. Kesin biyokimyasal bir bakış açısından, hücrelerin içinde ve hücre dışı ortamda meydana gelen binlerce reaksiyon, organizmanın maksimum yaşayabilirliğini sağlayan ve fizyolojik olarak normal (olmayan) bir şekilde sürdüren koşullar altında ve hızlarda gerçekleşirse, bir organizma sağlıklı kabul edilebilir. -patolojik) durum.
BİYOKİMYA, BESLENME, ÖNLEME VE TEDAVİ
Sağlıklı kalmanın ana ön koşullarından biri, çeşitli kimyasallar içeren optimal bir diyettir; başlıcaları vitaminler, bazı amino asitler, bazı yağ asitleri, çeşitli mineraller ve sudur. Bütün bu maddeler, hem biyokimya hem de rasyonel beslenme bilimi için şu veya bu türden ilgi çekicidir. Sonuç olarak, bu iki bilim arasında yakın bir ilişki vardır. Ek olarak, tıbbi hizmetler için fiyatların artışını sınırlamaya yönelik çabaların arka planına karşı, sağlığın korunmasına ve hastalıkların önlenmesine, yani. önleyici ilaç. Bu nedenle, örneğin zamanla ateroskleroz ve kanseri önlemek için dengeli bir diyete daha fazla önem verilmesi muhtemeldir. Aynı zamanda dengeli beslenme kavramı biyokimya bilgisine dayanmalıdır.
BİYOKİMYA VE HASTALIKLAR
Tüm hastalıklar, kimyasal reaksiyonlar ve süreçler sırasında moleküllerin özelliklerindeki bazı değişikliklerin ve rahatsızlıkların bir tezahürüdür. Hayvanlarda ve insanlarda hastalık gelişimine yol açan başlıca faktörler tabloda verilmiştir. 1.1. Hepsi bir veya daha fazla anahtar kimyasal reaksiyonu veya fonksiyonel olarak önemli moleküllerin yapısını ve özelliklerini etkiler.
Biyokimyasal araştırmaların hastalıkların teşhis ve tedavisine katkısı şu şekildedir.
Tablo 1.1. Hastalıkların gelişmesine yol açan ana faktörler. Hepsinin hücredeki veya tüm vücuttaki çeşitli biyokimyasal süreçler üzerinde etkisi vardır.
1. Fiziksel faktörler: mekanik yaralanma, aşırı sıcaklık, atmosferik basınçta ani değişiklikler, radyasyon, elektrik çarpması
2. Kimyasal ajanlar ve ilaçlar: bazı toksik bileşikler, terapötik ilaçlar vb.
4. Oksijen açlığı: kan kaybı, oksijen taşıma işlevinde bozulma, oksidatif enzimlerin zehirlenmesi
5. Genetik faktörler: doğuştan, moleküler
6. İmmünolojik reaksiyonlar: anafilaksi, otoimmün hastalıklar
7. Beslenme dengesizliği: yetersiz beslenme, aşırı beslenme
Bu çalışmalar sayesinde 1) hastalığın nedenini belirleyebilirsiniz; 2) akılcı ve etkili bir tedavi yöntemi önermek; 3) erken teşhis amacıyla nüfusun toplu olarak taranması için yöntemler geliştirmek; 4) hastalığın seyrini izlemek; 5) tedavinin etkinliğini izlemek. Ek, çeşitli hastalıkları teşhis etmek için kullanılan en önemli biyokimyasal testleri açıklamaktadır. Çeşitli hastalıkların (örneğin miyokard enfarktüsü, akut pankreatit, vb.) biyokimyasal teşhisi söz konusu olduğunda bu Ek'e başvurmak faydalı olacaktır.
Biyokimyanın hastalıkların önlenmesi ve tedavisindeki potansiyeli kısaca üç örnekle gösterilmiştir; Bölümün ilerleyen kısımlarında birkaç örneğe daha bakacağız.
1. Sağlığını korumak için bir kişinin belirli karmaşık organik bileşikler - vitaminler alması gerektiği iyi bilinmektedir. Vücutta vitaminler, hücrelerdeki birçok reaksiyonda anahtar rol oynayan daha karmaşık moleküllere (koenzimler) dönüştürülür. Diyetteki vitaminlerden herhangi birinin eksikliği, örneğin C vitamini eksikliği olan iskorbüt veya D vitamini eksikliği olan raşitizm gibi çeşitli hastalıkların gelişmesine yol açabilir. Vitaminlerin veya biyolojik olarak aktif türevlerinin anahtar rolünün aydınlatılması biyokimyacıların ve beslenme uzmanlarının bu yüzyılın başından beri çözmekte oldukları temel görevlerden biri haline gelmiştir.
2. Fenilketonüri (PKU) olarak bilinen bir durum, tedavi edilmezse ciddi zeka geriliğine yol açabilir. PKU'nun biyokimyasal doğası yaklaşık 30 yıldır bilinmektedir: hastalığa, fenilalanin amino asidinin başka bir amino aside, tirozine dönüşümünü katalize eden bir enzimin aktivitesinin eksikliği veya tamamen yokluğu neden olur. Bu enzimin yetersiz aktivitesi, merkezi sinir sisteminin gelişimini olumsuz etkileyen dokularda aşırı fenilalanin ve metabolitlerinin, özellikle ketonların birikmesine yol açar. PKU'nun biyokimyasal temelleri açıklığa kavuşturulduktan sonra, rasyonel bir tedavi yöntemi bulundu: hasta çocuklara düşük fenilalanin içeriğine sahip bir diyet reçete edildi. Yenidoğanların PKU için toplu muayenesi, gerekirse tedaviye hemen başlamayı sağlar.
3. Kistik fibroz, ekzokrin bezlerin ve özellikle ter bezlerinin kalıtsal bir hastalığıdır. Hastalığın nedeni bilinmemektedir. Kistik fibroz, Kuzey Amerika'daki en yaygın genetik hastalıklardan biridir. Pankreas ve bronşiyollerin salgı kanallarını tıkayan anormal derecede viskoz salgılarla karakterizedir. Bu hastalığa yakalananlar genellikle erken yaşta bir akciğer enfeksiyonundan ölürler. Hastalığın moleküler temeli bilinmediği için sadece semptomatik tedavi mümkündür. Bununla birlikte, yakın gelecekte, rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak, hastalığın moleküler yapısını aydınlatmanın mümkün olacağı ve bu da daha etkili bir tedavi yöntemi bulmayı mümkün kılacağı umulabilir.
BİYOKİMYANIN RESMİ TANIMI
Biyokimya, adından da anlaşılacağı gibi (Yunanca bios-life'dan), yaşamın kimyasıdır veya daha kesin olarak, yaşam süreçlerinin kimyasal temellerinin bilimidir.
Canlı sistemlerin yapısal birimi bir hücredir, bu nedenle başka bir tanım verilebilir: Bir bilim olarak biyokimya, canlı hücrelerin kimyasal bileşenlerini ve bunların dahil olduğu reaksiyonları ve süreçleri inceler. Bu tanıma göre biyokimya, hücre biyolojisinin geniş alanlarını ve moleküler biyolojinin tamamını kapsar.
BİYOKİMYA SORUNLARI
Biyokimyanın ana görevi, hücrelerin hayati aktivitesi ile ilişkili tüm kimyasal süreçlerin doğasının moleküler düzeyde tam bir anlayışını sağlamaktır.
Bu sorunu çözmek için hücrelerde bulunan sayısız bileşikleri izole etmek, yapılarını belirlemek ve işlevlerini belirlemek gerekir. Örnek olarak, kas kasılmasının moleküler temelini ve bir dizi benzer işlemi aydınlatmayı amaçlayan çok sayıda çalışmayı gösterebiliriz. Sonuç olarak, değişen derecelerde karmaşıklığa sahip birçok bileşik saflaştırılmış biçimde izole edildi ve detaylı yapısal ve fonksiyonel çalışmalar yapıldı. Sonuç olarak, kas kasılmasının moleküler temelinin birçok yönünü aydınlatmak mümkün oldu.
Biyokimyanın bir başka görevi de yaşamın kökeni sorusunu açıklığa kavuşturmaktır. Bu heyecan verici süreç hakkındaki anlayışımız ayrıntılı olmaktan uzaktır.
ARAŞTIRMA ALANLARI
Biyokimyanın alanı yaşamın kendisi kadar geniştir. Yaşamın olduğu her yerde çeşitli kimyasal işlemler gerçekleşir. Biyokimya, mikroorganizmalarda, bitkilerde, böceklerde, balıklarda, kuşlarda, alt ve üst memelilerde ve özellikle insan vücudundaki kimyasal reaksiyonların incelenmesi ile ilgilenir. Biyomedikal bilimler okuyan öğrenciler için özellikle ilgi çekici olan
son iki bölüm. Bununla birlikte, diğer bazı yaşam biçimlerinin biyokimyasal özellikleri hakkında hiçbir fikre sahip olmamak dar görüşlülük olacaktır: genellikle bu özellikler, doğrudan insanlarla ilgili çeşitli durum türlerini anlamak için gereklidir.
BİYOKİMYA VE TIP
Biyokimya ve tıp arasında geniş bir iki yönlü ilişki vardır. Biyokimyasal araştırmalar sayesinde hastalıkların gelişimi ile ilgili birçok soruya cevap vermek mümkün oldu ve bazı hastalıkların nedenlerinin ve gelişim seyrinin araştırılması yeni biyokimya alanlarının yaratılmasına yol açtı.
Hastalıkların nedenlerini belirlemeye yönelik biyokimyasal çalışmalar
Yukarıdakilere ek olarak, biyokimyanın olası uygulama yelpazesinin genişliğini göstermek için dört örnek daha sağlayacağız. 1. Koleraya neden olan ajan tarafından üretilen toksinin etki mekanizmasının analizi, hastalığın klinik semptomlarına (ishal, dehidratasyon) ilişkin önemli noktaların açıklığa kavuşturulmasını mümkün kılmıştır. 2. Birçok Afrika bitkisinde, bir veya daha fazla esansiyel amino asit içeriği çok düşüktür. Bu gerçeğin ortaya çıkarılması, bu bitkileri ana protein kaynağı olan insanların neden protein eksikliğinden muzdarip olduğunu anlamayı mümkün kılmıştır. 3. Sıtma patojenlerinin taşıyıcıları olan sivrisineklerin, onları insektisitlere karşı bağışıklık kazandıran biyokimyasal sistemler geliştirebildikleri bulunmuştur; bir anti-sıtma yanıtı tasarlarken bunun dikkate alınması önemlidir. 4. Grönlandlı Eskimolar, bazı çoklu doymamış yağ asitleri bakımından zengin, büyük miktarlarda balık yağı tüketirler; aynı zamanda kandaki düşük kolesterol seviyesi ile karakterize oldukları ve bu nedenle aterosklerozun çok daha az sıklıkla geliştiği bilinmektedir. Bu gözlemler, plazma kolesterolünü düşürmek için çoklu doymamış yağ asitlerinin kullanılması olasılığını ortaya koydu.
Hastalıkların incelenmesi biyokimyanın gelişimini destekler
İngiliz doktor Sir Archibald Garrod'un 1900'lerin başındaki gözlemleri. konjenital metabolik bozukluklardan muzdarip küçük bir hasta grubu için, ihlali bu gibi durumlarda meydana gelen biyokimyasal yolların çalışmasını teşvik ettiler. Erken yaşta şiddetli ateroskleroz gelişimine yol açan ailesel hiperkolesterolemi adı verilen genetik bir bozukluğun doğasını anlama çabaları, hücresel reseptörler ve hücreler tarafından kolesterol emilim mekanizmaları hakkında hızlı bilgi birikimine katkıda bulunmuştur. Kanser hücrelerinde onkogenlerin yoğun çalışması, hücre büyüme kontrolünün moleküler mekanizmalarına dikkat çekmiştir.
Alt organizmalar ve virüslerin incelenmesi
Klinikte biyokimyasal araştırma yapmak için çok faydalı olduğu ortaya çıkan değerli bilgiler, bazı alt organizmalar ve virüslerin çalışmasından elde edildi. Örneğin, gen ve enzim aktivitesinin düzenlenmesine ilişkin modern teoriler, küfler ve bakteriler üzerinde yürütülen öncü araştırmalar temelinde oluşturulmuştur. Rekombinant DNA teknolojisi, bakteri ve bakteriyel virüsler üzerinde yapılan araştırmalardan kaynaklanmaktadır. Bakterilerin ve virüslerin biyokimyasal araştırma nesneleri olarak ana avantajı, üremelerinin yüksek oranıdır; bu, genetik analizi ve genetik manipülasyonu büyük ölçüde kolaylaştırır. Hayvanlarda bazı kanser türlerinin (viral onkogenler) gelişiminden sorumlu viral genlerin çalışmasında elde edilen bilgiler, normal insan hücrelerinin kanser hücrelerine dönüşüm mekanizmasının daha iyi anlaşılmasını mümkün kıldı.
BİYOKİMYA VE DİĞER BİYOLOJİK BİLİMLER
Nükleik asitlerin biyokimyası genetiğin temelinde yer alır; buna karşılık, genetik yaklaşımların kullanımının biyokimyanın birçok alanı için verimli olduğu ortaya çıktı. Vücudun işleyişinin bilimi olan fizyoloji, biyokimya ile çok güçlü bir şekilde örtüşür. İmmünolojide çok sayıda biyokimyasal yöntem kullanılmaktadır ve buna karşılık biyokimyacılar tarafından birçok immünolojik yaklaşım yaygın olarak kullanılmaktadır. Farmakoloji ve eczacılık, biyokimya ve fizyolojiye dayanır; çoğu ilacın metabolizması, uygun enzimatik reaksiyonların bir sonucu olarak gerçekleştirilir. Zehirler biyokimyasal reaksiyonları veya süreçleri etkiler; bu sorular toksikolojinin konusudur. Daha önce de söylediğimiz gibi, farklı patoloji türlerinin kalbinde, bir dizi kimyasal sürecin ihlali vardır. Bu, çeşitli patoloji türlerini (örneğin, iltihaplanma, hücre hasarı ve kanser) incelemek için biyokimyasal yaklaşımların artan kullanımına yol açar. Zooloji ve botanikle uğraşanların çoğu, çalışmalarında biyokimyasal yaklaşımları yaygın olarak kullanır. Bu ilişkiler şaşırtıcı değildir, çünkü bildiğimiz gibi, yaşam tüm tezahürlerinde çeşitli biyokimyasal reaksiyonlara ve süreçlere bağlıdır. Biyolojik bilimler arasındaki önceden var olan engeller fiilen ortadan kaldırılmıştır ve biyokimya giderek onların ortak dili haline gelmektedir.
