Биохимия

от Уикипедия, свободната енциклопедия
(пренасочване от Биохимик)
Направо към навигацията Направо към търсенето
Молекулата на живота – дезоксирибонуклеинова киселина.

Биохимията е наука за химичния състав, устройството, термодинамиката и обменните процеси в живите организми, които протичат в тях на молекулно и клетъчно равнище. Основния предмет на биохимията е определянето на състава, строежа и функциите на биомолекулите в организма.[1]

Биохимията е сравнително млада наука, която възниква в пресечната точка на биологията и химията, през 19 век. Тя се намира в тясна връзка с органичната химия, биофизиката, генетиката и молекулярната биология.

Връзка на биохимията с другите субклетъчно-ориентирани биологични науки[редактиране | редактиране на кода]

Връзка между биохимията, генетиката и молекулярната биология

В биохимията се използват специфични изследователски техники и методи, присъщи единствено за нея, както и идеи, техники, и методи, специфични за други области на знанието, като биофизика, генетика и молекулярна биология. Трудно може да се постави разделителна линия между тези науки, особено в контекста на изследователските техники и методи. В днешно време, термините молекулярна биология и биохимия са до голяма степен взаимозаменяеми. Схемата вдясно интерпретира отношенията на частните биологични науки, които изучават живота на субклетъчно равнище:

  • Биохимията е наука за състава, строежа и функциите на биомолекулите – основните химични компоненти, в жизнените процеси на живите организми;
  • Генетиката е наука за наследствеността и изменчивостта на организмите, която се фокусира върху физическите носители на тези свойства – гените. Генетиката изучава тяхната структура, функции и процесите, в които участват;
  • Молекулярната биология изучава реализацията на генетичната информация, която се осъществята чрез преноса на данни при процесите на репликация, транскрипция и транслация – централна догма на молекулярната биология. Тя се фокусира не само върху механизма и ролята на отделните компоненти в него, но и начините за регулация, включително и с терапевтична цел.

Методи в биохимията[редактиране | редактиране на кода]

В биохимията се прилагат множество разнообразни методи от различни области. В класическата биохимия се използват методиките от аналитична химия, органична химия, физикохимия и физика. Важни техники са центрофугиране, хроматография, електрофореза, спектроскопия, изотопни техники, кристализация, потенциометрични, електрохимични, поларографски и манометрични техники. През последните десетилетия се използват молекулярно-биологични техники, методи от компютърните науки, микробиология и други науки. Освен това в съвременната биохимия винаги се прави и количествена оценка на резултатите с математически методи и създаването на формални теории, с помощта на математиката.

История на биохимията[редактиране | редактиране на кода]

Герти Кори и Карл Кори са носители на Нобеловата награда през 1947 г. за откриването на Цикъла Кори.

Историята на биохимията започва преди около 400 години. Въпреки че терминът „биохимия“ вероятно е използван за пръв път през 1882 г., е прието, че думата „биохимия“ е въведена от немският учен Карл Нойберг през 1903 г. Първоначално се е вярвало, че живото не е предмет на законите на науката по начина, по който неживото е. Вярвало се е, че само живите организми притежават жизнена сила (на латински: Vis Vita) и само те могат да произвеждат молекулите на живота. През 1828 г. Фридрих Вьолер публикува статия относно синтезата на уреята, с което доказва че органични компоненти могат да бъдат създавани изкуствено, като развенчава тази идея.[2][3]

Важни за биохимията събития[редактиране | редактиране на кода]

Биомолекули[редактиране | редактиране на кода]

Четирите основни класа биомолекули са:[1]

Повечето биомолекули са полимери. Те са изградени от мономери, които се свързват помежду си и образуват полимери, чрез процес наречен поликондензация (в литературата често се среща неправилното „полимеризация“).

Въглехидрати[редактиране | редактиране на кода]

Структура на захарозата.

Въглехидратите са вид органични съединениявъглеводороди, с биологичен произход. Растенията, алгите и някои бактерии произвеждат въглехидрати от неорганични съединения, чрез процеса фотосинтеза.

Общото уравнение на кислородната фотосинтеза е:

2n CO2 + 2n H2O + фотони2(CH2O)n + 2n O2
въглероден диоксид + вода + светлинна енергия → въглехидрати + кислород

Основната функция на въглехидратите в организма е свързана с обмяната на енергия. Въглехидратите имат още структурна, предпазна и транспортна функция.

Въглехидратите са изградени от мономери наречени монозахариди. Представители на монозахаридите са глюкоза (C6H12O6), фруктоза (C6H12O6) и дезоксирибоза (C5H10O4). При кондензацията на два монозахарида се образува молекула вода от хидроксилната група на единия и водороден атом от другия монозахарид.

Липиди[редактиране | редактиране на кода]

Триглицерид, изграден от глицерол в ляво и свързани към него три мастни киселини.

Липидите често, но не задължително, са изградени от глицерол и свързани към него други молекули. При триглицеридите, главната група липиди, глицеролът е естерифициран (свързан) с три мастни киселини. Другият главен клас липиди, стероидите, са производни на холестерола, получени чрез добавяне или заместване на функционални групи.

Протеини[редактиране | редактиране на кода]

Структура на α-аминокиселина с амино група вляво и карбоксилна вдясно.

Протеините са огромни биополимери изградени от мономери наречени аминокиселини. Има 20 канонични аминокиселини, като всяка има карбонилна група, аминогрупа и страничен радикал, който се бележи с „R“. Страничният радикал е този, който отличава аминокиселините една от друга и им придава специфична роля при изграждането на полипептидната верига и триизмерната структура на протеина. Аминокиселините се свързват при кондензация формирайки пептидна връзка, като по този начин се синтезират дългите вериги на белтъците. Процесът е известен като транскрипция.

Нуклеинови киселини[редактиране | редактиране на кода]

Нуклеиновите киселини играят ключова роля в съхраняването на наследствената информация (ДНК, при някои вируси РНК), както и в процесите на нейната реализация (РНК) до функционално активен протеин. Мономерите на нуклеиновите киселини се наричат нуклеотиди. В състава на ДНК участват предимно четирите нуклеотида – аденин, цитозин, гуанин и тимин, при РНК вместо тимин се среща урацил.

Нискомолекулни съединения[редактиране | редактиране на кода]

Някои нискомолекулни съединения, които не участват в изграждането на биополимерите, също са предмет на биохимията, поради голямата им значимост в регулацията и осъществяването на цялостния метаболизъм. Повечето са кофактори в ензимно-катализираните реакции (напр. НАД, ФАД, НАДФ, АМФ, коензим А и много други); други са сигнални молекули, участващи в междуклетъчната сигнализация, както и вторични посредници (second messenger) при осъществяването на сигналната трансдукция (фосфатидилинозитол-3,4-бифосфат, ГТФ, цАМФ, NO).

Метаболизъм[редактиране | редактиране на кода]

Метаболизмът е начинът, по който се извършва обмяната на веществата в организма. Метаболизмът е съвкупност от химични реакции, които протичат в клетките на организмите, за да ги поддържат живи. Тези процеси позволяват на организмите да нарастват и да се възпроизвеждат, да обновяват своите структури и да отговарят на промени в заобикалящата ги среда. Метаболитните процеси, с цел по-лесното им изследване и разбиране, се поделят на две категории: катаболизъм – разграждане (окисление) на органична материя, с цел получаване на енергия, чрез процеса на клетъчно дишане, и анаболизъм – синтез на собствени за организма компоненти, като протеини и нуклеинови киселини, като се използва енергията, освободена при катаболизма.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. а б Северин, Е.С. Биохимия:Учебник. 2-е, испр. Москва, ГЭОТАР-МЕД, 2004. ISBN 5-9231-0390-7. с. 784. (на руски)
  2. Wöhler, F.. Ueber künstliche Bildung des Harnstoffs. // Ann. Phys. Chem. 12. 1828. с. 253 – 256.
  3. Kauffman, G. B. and Chooljian, S.H.. Friedrich Wöhler (1800 – 1882), on the Bicentennial of His Birth. // The Chemical Educator 6 (2). 2001. DOI:10.1007/s00897010444a. с. 121 – 133.

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]

     Портал „Биология“         Портал „Биология          Портал „Химия“         Портал „Химия