Viață și neînsuflețit? Chimie și biochimie? Unde este linia dintre ele? Și este acolo? Unde este conexiunea? Cheia rezolvării acestor probleme a rămas multă vreme în natură în spatele a șapte castele. Abia în secolul XX a fost posibilă dezvăluirea ușoară a secretelor vieții, iar multe probleme cardinale au devenit clare când oamenii de știință au ajuns să cerceteze la nivel molecular. Cunoașterea fundamentelor fizico-chimice ale proceselor de viață a devenit una dintre principalele sarcini ale științei naturii și, în această direcție, s-au obținut probabil cele mai interesante rezultate, de o importanță teoretică fundamentală și care promit o ieșire uriașă în practică.

Chimia privește de mult timp substanțele naturale implicate în procesele vieții.

În ultimele două secole, chimia a fost destinată să joace un rol remarcabil în cunoașterea vieții sălbatice. În prima etapă, studiul chimic a fost descriptiv, iar oamenii de știință au identificat și caracterizat o varietate de substanțe naturale, produse reziduale ale microorganismelor, plantelor și animalelor, care aveau adesea proprietăți valoroase (medicamente, coloranți etc.). Cu toate acestea, doar relativ recent, această chimie tradițională a compușilor naturali a fost înlocuită de biochimia modernă, cu dorința sa nu numai de a descrie, ci și de a explica și nu numai cea mai simplă, dar și cea mai complexă din viață.

Biochimie extraorganică

Biochimia extraorganică ca știință s-a conturat la mijlocul secolului XX, când pe scenă au apărut noi domenii ale biologiei, fertilizate de realizările altor științe și când specialiștii într-o mentalitate nouă s-au alăturat științelor naturale, unite de o dorință și dorință de a descrie mai exact lumea vie. Nu este o coincidență faptul că sub același acoperiș al clădirii de modă veche de pe Academia Driveway, 18 existau două institute nou organizate reprezentând cele mai noi zone ale științei chimice și biologice la acea vreme - Institutul de Chimie a Compușilor Naturali și Institutul de Radiație și Biologie Fizico-Chimică. Aceste două institute au fost destinate să înceapă o luptă în țara noastră pentru cunoașterea mecanismelor proceselor biologice și pentru o clarificare detaliată a structurilor substanțelor fiziologic active.

În această perioadă, structura unică a obiectului principal al biologiei moleculare - acidul dezoxiribonucleic (ADN), celebra „dublă elixă”, a devenit clară. (Aceasta este o moleculă lungă pe care, la fel ca pe o bandă sau matrice, este înregistrat „textul” complet al tuturor informațiilor despre corp.) A apărut structura primei proteine, hormonul insulină și s-a efectuat cu succes sinteza chimică a hormonului oxitocină.

Și ce este, de fapt, biochimia, ce face?

Această știință studiază structuri naturale și artificiale (sintetice) biologice importante, compuși chimici - atât biopolimeri cât și substanțe cu greutate moleculară mică. Mai precis, regularitățile relației structurii lor chimice specifice cu funcția fiziologică corespunzătoare. Chimia bioorganică este interesată de structura subtilă a unei molecule dintr-o substanță importantă din punct de vedere biologic, conexiunile sale interne, dinamica și mecanismul specific al schimbării sale, rolul fiecărei verigi în îndeplinirea unei funcții.

Biochimia este cheia pentru înțelegerea proteinelor

Chimia bioorganică este, fără îndoială, un succes major în studiul substanțelor proteice. Încă din 1973, s-a finalizat structura primară completă a enzimei aspartat aminotransferază constând din 412 resturi de aminoacizi. Acesta este unul dintre cele mai importante biocatalizatoare ale unui organism viu și una dintre cele mai mari proteine \u200b\u200bcu o structură descifrată. Ulterior, a fost determinată structura altor proteine \u200b\u200bimportante - mai multe neurotoxine din veninul de cobra din Asia Centrală, care sunt utilizate pentru a studia mecanismul de transmitere a excitației nervoase ca blocante specifice, precum și hemoglobina plantelor din nodulii lupini galbeni și actinoxantina proteinei antileucemice.

De mare interes sunt rodopsinele. De multă vreme se știe că rodopsina este principala proteină implicată la animale în procesele de recepție vizuală și este izolată de sistemele speciale ale ochilor. Această proteină unică primește un semnal luminos și ne oferă capacitatea de a vedea. S-a descoperit că o proteină similară cu rodopsina se găsește și în unele microorganisme, dar are o funcție complet diferită (deoarece bacteriile „nu se văd”). Aici este o mașină energetică care sintetizează substanțe bogate în energie prin lumină. Ambele proteine \u200b\u200bsunt foarte similare în structură, dar scopul lor este fundamental diferit.

Unul dintre cele mai importante obiecte de studiu a fost enzima implicată în implementarea informațiilor genetice. Deplasându-se de-a lungul matricei ADN, pare să citească informațiile ereditare înregistrate în ea și pe această bază sintetizează informațiile despre acidul ribonucleic. Acesta din urmă, la rândul său, servește ca matrice pentru sinteza proteinelor. Această enzimă este o proteină imensă, greutatea sa moleculară se apropie de jumătate de milion (amintiți-vă: are doar 18 în apă) și constă din mai multe subunități diferite. Clarificarea structurii sale a fost destinată să răspundă la cea mai importantă întrebare a biologiei: care este mecanismul de „îndepărtare” a informațiilor genetice, cum este decodarea textului înregistrat în ADN - principala substanță a eredității.

peptide

Oamenii de știință sunt atrași nu numai de proteine, ci și de lanțuri mai scurte de aminoacizi numiți peptide. Printre acestea, sute de substanțe cu o semnificație fiziologică imensă. Vasopresina și angiotensina sunt implicate în reglarea tensiunii arteriale, gastrina controlează secreția de suc gastric, gramicidină C și polimixină - antibiotice, care includ, de asemenea, așa-numitele substanțe de memorie. Un lanț uriaș de informații biologice este scris într-un lanț scurt cu câteva „litere” de aminoacizi!

Astăzi suntem capabili să producem artificial nu numai orice peptidă complexă, ci și o simplă proteină, cum ar fi insulina. Valoarea unei astfel de lucrări este greu de supraestimat.

A fost dezvoltată o metodă pentru o analiză cuprinzătoare a structurii spațiale a peptidelor folosind o varietate de metode fizice și de calcul. Dar arhitectura volumetrică complexă a peptidei determină specificul activității sale biologice. Structura spațială a oricărei substanțe biologic active sau, așa cum se spune, conformația sa, este cheia înțelegerii mecanismului acțiunii sale.

Printre reprezentanții unei noi clase de sisteme peptidice - depsipeltide - o echipă de oameni de știință a descoperit substanțe de natură uimitoare care pot transfera selectiv ioni metalici prin membrane biologice, așa-numitele ionofore. Iar principalul dintre ele este valinomicina.

Descoperirea ionoforilor a constituit o întreagă eră în știința membranelor, deoarece a permis schimbarea direcțională a transportului ionilor de metale alcaline - potasiu și sodiu - prin biomembrane. Procesele de excitare nervoasă, procesele de respirație și procesele de recepție, percepția semnalelor de mediu, sunt asociate cu transportul acestor ioni. Folosind exemplul valinomicinei, a fost posibil să se arate modul în care sistemele biologice sunt capabile să selecteze un singur ion dintre zeci de alții, să-l lege într-un complex transportat convenabil și să-l transfere prin membrană. Această proprietate uimitoare a valinomicinei stă în structura sa spațială, asemănătoare cu o brățară openwork.

Un alt tip de ionofori este antibiotic gramicidina A. Acest lanț liniar, construit din 15 aminoacizi, formează o spirală a două molecule în spațiu și, așa cum s-a găsit, aceasta este o adevărată dublă helix. Prima dublă helixă în sistemele proteice! Și structura spirală, integrându-se în membrană, formează un por special, un canal prin care ionii de metal alcalin trec prin membrană. Cel mai simplu model al canalului ionic. Este clar de ce gramicidina a provocat o asemenea furtună în membranologie. Oamenii de știință au primit deja numeroși analogi sintetici ai gramicidinei, a fost studiat în detaliu pe membranele artificiale și biologice. Cât de mult farmec și semnificație într-o moleculă atât de mică!

Nu fără ajutorul valinomicinei și gramicidinei, oamenii de știință au fost atrași în studiul membranelor biologice.

Membrane biologice

Însă membranele includ întotdeauna o altă componentă majoră care le determină natura. Acestea sunt substanțe asemănătoare grăsimilor sau lipide. Moleculele lipidice au dimensiuni mici, dar formează ansambluri gigantice puternice care formează un strat de membrană continuă. Moleculele de proteine \u200b\u200bsunt încorporate în acest strat - și aici este unul dintre modelele membranei biologice.

De ce sunt importante biomembranele? În general, membranele sunt cele mai importante sisteme de reglementare ale unui organism viu. Acum, în asemănarea biomembranelor, sunt create mijloace tehnice importante - microelectrozi, senzori, filtre, pile de combustibil ... Și perspectivele ulterioare de utilizare a principiilor membranei în tehnologie sunt cu adevărat interminabile.

Alte interese biochimice

Un loc proeminent este ocupat de studii asupra biochimiei acizilor nucleici. Acestea au ca scop descifrarea mecanismului mutagenezei chimice, precum și înțelegerea naturii relației dintre acizii nucleici și proteine.

O atenție deosebită s-a concentrat mult timp pe sinteza artificială a genelor. O genă sau, mai bine spus, o regiune semnificativă funcțional de ADN, astăzi poate fi deja obținută prin sinteză chimică. Aceasta este una dintre domeniile importante ale „ingineriei genetice” la modă acum. Lucrarea care se află la joncțiunea chimiei bioorganice și a biologiei moleculare necesită stăpânirea celor mai complicate tehnici, o cooperare prietenoasă între chimiști și biologi.

O altă clasă de biopolimeri sunt carbohidrații sau polizaharidele. Cunoaștem reprezentanții tipici ai substanțelor acestui grup - celuloză, amidon, glicogen, zahăr din sfeclă. Dar într-un organism viu, carbohidrații îndeplinesc o mare varietate de funcții. Aceasta este protecția celulelor împotriva inamicilor (imunitate), este cea mai importantă componentă a pereților celulari, o componentă a sistemelor receptorilor.

În cele din urmă, antibiotice. În laboratoare a fost clarificată structura unor grupuri importante de antibiotice precum streptotricină, olivomicină, albofungină, abikovchromitsin, acid aureolic cu antitumor, antiviral și activitate antibacteriană.

Este imposibil de spus despre toate căutările și realizările chimiei bioorganice. Cu încredere, numai se poate susține că bioorganicele au mai multe planuri decât s-au făcut.

Biochimia lucrează îndeaproape cu biologia moleculară, biofizica, studiind viața la nivel molecular. Ea a devenit fundamentul chimic al acestor studii. Crearea și utilizarea pe scară largă a noilor sale metode, noile concepte științifice contribuie la progresul suplimentar al biologiei. Acesta din urmă, la rândul său, stimulează dezvoltarea științelor chimice.

Biochimia este o întreagă știință care studiază, în primul rând, compoziția chimică a celulelor și organismelor și, în al doilea rând, procesele chimice care stau la baza vieții lor. Termenul a fost introdus în comunitatea științifică în 1903 de un chimist din Germania numit Karl Neuberg.

Cu toate acestea, procesele de biochimie sunt cunoscute încă din cele mai vechi timpuri. Și pe baza acestor procese, oamenii au copt pâine și brânză fiartă, au făcut vin și au făcut pielea animalelor, au tratat boli cu ierburi și apoi medicamente. Și toate acestea se bazează pe procese biochimice.

Așadar, de exemplu, neștiind nimic despre știința în sine, un om de știință și medic arab Avicenna, care a trăit în secolul al X-lea, a descris multe substanțe medicinale și efectul lor asupra organismului. Iar Leonardo da Vinci a concluzionat că un organism viu nu poate trăi decât în \u200b\u200bacea atmosferă în care flacăra poate arde.

Ca orice altă știință, biochimia își folosește propriile metode de cercetare și studiu. Iar cele mai importante dintre ele sunt cromatografia, centrifugarea și electroforeza.

Biochimia astăzi este o știință care a făcut un salt mare în dezvoltarea sa. Astfel, de exemplu, s-a știut că din toate elementele chimice de pe pământ, puțin mai mult de un sfert este prezent în corpul uman. Și majoritatea elementelor rare, cu excepția iodului și seleniului, sunt complet inutile pentru om pentru a menține viața. Dar astfel de două elemente comune, cum ar fi aluminiul și titanul în corpul uman, nu au fost încă găsite. Și să le găsiți este pur și simplu imposibil - nu sunt necesare pentru viață. Și dintre toți, doar 6 sunt cele care sunt necesare pentru o persoană zilnic și de la ele corpul nostru este format din 99%. Acestea sunt carbon, hidrogen, azot, oxigen, calciu și fosfor.

Biochimia este o știință care studiază constituenți importanți ai produselor precum proteinele, grăsimile, carbohidrații și acizii nucleici. Astăzi știm aproape totul despre aceste substanțe.

Unii confundă două științe - biochimia și chimia organică. Dar biochimia este o știință care studiază procesele biologice care apar doar într-un organism viu. Dar chimia organică este o știință care studiază anumiți compuși de carbon, iar aceștia sunt alcooli, eteri, aldehide și mulți, mulți alți compuși.

Biochimia este, de asemenea, o știință care include citologia, adică studiul unei celule vii, structura, funcționarea, reproducerea, îmbătrânirea și moartea. Adesea această secțiune de biochimie se numește biologie moleculară.

Cu toate acestea, biologia moleculară, de regulă, funcționează cu acizii nucleici, dar biochimiștii sunt mai interesați de proteine \u200b\u200bși enzime care declanșează anumite reacții biochimice.

Astăzi, biochimia aplică tot mai mult dezvoltarea ingineriei genetice și a biotehnologiei. Cu toate acestea, în și în sine, acestea sunt, de asemenea, științe diferite pe care fiecare le studiază. De exemplu, biotehnologia studiază metodele de clonare celulară, iar ingineria genetică încearcă să găsească modalități de a înlocui o genă bolnavă în corpul uman cu una sănătoasă și, astfel, să evite dezvoltarea multor boli ereditare.

Și toate aceste științe sunt strâns legate între ele, ceea ce îi ajută să se dezvolte și să lucreze în beneficiul omenirii.

BIOCHIMISTY (chimie biologică), o știință care studiază compoziția chimică a obiectelor vii, structura și modalitățile de transformare a compușilor naturali în celule, organe, țesuturi și organisme întregi, precum și rolul fiziologic al transformărilor chimice individuale și legile care reglementează reglementarea acestora. Termenul „biochimie” a fost introdus de omul de știință german K. Neuberg în 1903. Subiectul, sarcinile și metodele cercetării biochimice se referă la studiul tuturor manifestărilor vieții la nivel molecular; în sistemul de științe naturale, ocupă un domeniu independent legat în egală măsură de biologie și chimie. Biochimia este în mod tradițional împărțită în statică, care analizează structura și proprietățile tuturor compușilor organici și anorganici care alcătuiesc obiecte vii (organele celulare, celulele, țesuturile, organele); dinamic, studiind întregul set de transformări ale compușilor individuali (metabolism și energie); funcțional, investigând rolul fiziologic al moleculelor compușilor individuali și transformările acestora sub anumite manifestări ale activității vitale, precum și biochimia comparativă și evolutivă, care determină asemănările și diferențele în compoziția și metabolismul organismelor aparținând diferitelor grupuri taxonomice. În funcție de obiectul de studiu, se disting biochimia oamenilor, plantelor, animalelor, microorganismelor, sângelui, mușchilor, neurochimiei etc., iar pe măsură ce cunoștințele aprofundează și specializarea lor devine enzimologie, studiind structura și mecanismul de acțiune al enzimelor, biochimia carbohidraților, lipidelor, nucleice acizi, membrane. Pe baza obiectivelor și obiectivelor, biochimia este adesea împărțită în medicină, agricolă, tehnică, biochimie a nutriției etc.

Formarea biochimiei în secolele 16-19. Formarea biochimiei ca știință independentă este strâns legată de dezvoltarea altor științe naturale (chimie, fizică) și medicină. În perioada 16 - 1 jumătate a secolului al XVII-lea, iatrochimia a adus o contribuție semnificativă la dezvoltarea chimiei și a medicinei. Reprezentanții săi au studiat sucuri digestive, bilă, procese de fermentare etc., au ridicat întrebări cu privire la transformările substanțelor din organismele vii. Paracelsus a concluzionat că procesele care apar în corpul uman sunt procese chimice. J. Silvius a acordat o mare importanță raportului corect dintre acizi și alcaline din corpul uman, a cărui încălcare, după cum credea el, stă la baza multor boli. J. B. van Helmont a încercat să stabilească, datorită căreia este creată substanța plantelor. La începutul secolului al XVII-lea, savantul italian S. Santorio, folosind o cameră special concepută, a încercat să stabilească raportul dintre cantitatea de alimente consumate și excreția umană.

Bazele științifice ale biochimiei au fost puse în a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, fapt care a fost facilitat de descoperirile din domeniul chimiei și fizicii (inclusiv descoperirea și descrierea unui număr de elemente chimice și compuși simpli, formularea legilor gazelor, descoperirea legilor conservării și conversiei energiei) și utilizarea metodelor chimice analiza în fiziologie. În anii 1770, A. Lavoisier a formulat ideea asemănării proceselor de ardere și respirație; a constatat că respirația oamenilor și animalelor din punct de vedere chimic este un proces de oxidare. J. Priestley (1772) a dovedit că plantele secretă oxigenul necesar vieții animalelor, iar botanistul olandez J. Ingenhaus (1779) a stabilit că purificarea aerului „stricat” se realizează numai de părțile verzi ale plantelor și numai în lumină (aceste lucrări au început studiul fotosintezei). L. Spallanzani a sugerat digestia ca un lanț complex de transformări chimice. Până la începutul secolului al XIX-lea, o serie de substanțe organice (uree, glicerină, citrice, malice, acizi lactici și urici, glucoză etc.) au fost izolate de surse naturale. În 1828, F. Wöhler a realizat pentru prima dată sinteza chimică a ureei din cianatul de amoniu, eliminând astfel ideea predominantă a posibilității de a sintetiza compuși organici doar de către organismele vii și dovedind eșecul vitalismului. În 1835, I. Berzelius a introdus conceptul de cataliză; el a postulat că fermentația este un proces catalitic. În 1836, chimistul olandez G. Ya. Mulder a propus pentru prima dată o teorie a structurii substanțelor proteice. Treptat, a existat o acumulare de date despre compoziția chimică a organismelor vegetale și animale și reacțiile chimice care au avut loc în ele, până la mijlocul secolului al XIX-lea au fost descrise o serie de enzime (amilază, pepsină, trypsină etc.). În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-au obținut informații despre structura și transformările chimice ale proteinelor, grăsimilor și carbohidraților, fotosintezei. În anii 1850-55, C. Bernard a izolat glicogenul din ficat și a stabilit faptul transformării sale în glucoză care intră în sânge. Lucrarea lui I. F. Misher (1868) a pus bazele studiului acizilor nucleici. În 1870, Y. Liebig a formulat natura chimică a acțiunii enzimelor (principiile sale de bază rămân valabile și astăzi); în 1894, E. G. Fischer a folosit pentru prima dată enzime ca biocatalizatori pentru reacții chimice; el a concluzionat că substratul corespunde enzimei ca „cheie a blocării”. L. Pasteur a concluzionat că fermentația este un proces biologic care necesită celule vii de drojdie, respingând astfel teoria chimică a fermentației (J. Berzelius, E. Mitcherlich, J. Liebig), potrivit căruia fermentația zaharurilor este o reacție chimică complexă. Claritatea în această întrebare a fost introdusă în cele din urmă după ce E. Buchner (1897, împreună cu fratele său, G. Buchner) au dovedit capacitatea extractului de celule de microorganism de a provoca fermentația. Munca lor a contribuit la cunoașterea naturii și a mecanismului de acțiune al enzimelor. Curând A. Garden a constatat că fermentația este însoțită de includerea fosfatului în compuși carbohidrați, care a servit ca un impuls pentru izolarea și identificarea esterilor de carbohidrați ai fosforului și o înțelegere a rolului lor cheie în transformările biochimice.

Dezvoltarea biochimiei în Rusia în această perioadă este asociată cu numele A. Ya. Danilevski (proteine \u200b\u200bși enzime studiate), M.V. Nentsky (a investigat modalitățile de formare a ureei în ficat, structura clorofilei și a hemoglobinei), V.S. Gulevich (biochimia țesutului muscular) , substanțe musculare extractive), S. N. Vinogradsky (chemosinteză descoperită în bacterii), M. S. Tsveta (a creat metoda analizei cromatografice), A. I. Bach (teoria peroxidului oxidării biologice) și altele. Medicul rus N. I. Lunin a deschis calea pentru studiul vitaminelor, dovedind experimental (1880) necesitatea dezvoltarea normală a animalelor substanțe specifice (în plus față de proteine, carbohidrați, grăsimi, sare și apă). La sfârșitul secolului al XIX-lea, s-au creat idei despre asemănarea principiilor de bază și a mecanismelor de transformare chimică în diferite grupuri de organisme, precum și despre caracteristicile metabolismului lor (metabolism).

Acumularea unei cantități mari de informații cu privire la compoziția chimică a organismelor vegetale și animale și a proceselor chimice care au loc în acestea a condus la necesitatea sistematizării și generalizării datelor. Prima lucrare în această direcție a fost manualul lui I. Zimon („Handbuch der angewandten medicinischen Chemie”, 1842). În 1842, a apărut monografia lui Y. Liebig, Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie. Primul manual intern de chimie fiziologică a fost publicat de către profesorul Universității Harkov A.I. Khodnev în 1847. Periodicele au început să apară periodic din 1873. În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-au organizat departamente speciale la facultățile medicale ale multor universități rusești și străine (inițial au fost denumite secții de chimie medicală sau funcțională). În Rusia, primele secții de chimie medicală au fost create de A. Ya. Danilevsky la Universitatea Kazan (1863) și A.D. Bulyginsky (1864) la Facultatea de Medicină a Universității din Moscova.

Biochimia în secolul XX . Formarea biochimiei moderne a avut loc în prima jumătate a secolului XX. Începutul său a fost marcat de descoperirea vitaminelor și hormonilor, rolul lor în organism a fost determinat. În 1902, E. G. Fischer a fost primul care a sintetizat peptidele, stabilind astfel natura legăturii chimice dintre aminoacizii din proteine. În 1912, biochimistul polonez K. Funk a izolat o substanță care împiedică dezvoltarea polinevritei și a numit-o vitamină. După aceasta, multe vitamine au fost descoperite treptat, iar vitaminologia a devenit una dintre ramurile biochimiei, precum și știința nutriției. În 1913, L. Michaelis și M. Menten (Germania) au dezvoltat fundamentele teoretice ale reacțiilor enzimatice, au formulat legi cantitative ale catalizei biologice; structura clorofilei a fost stabilită (R. Willstätter, A. Stoll, Germania). La începutul anilor 1920, A. I. Oparin a formulat o abordare generală a înțelegerii chimice a problemei originii vieții. Au fost obținute mai întâi enzime ureazice (J. Sumner, 1926), chimotripsină, pepsină și trypsină (J. Northrop, anii 1930) sub formă cristalină, care au servit ca dovadă a naturii proteice a enzimelor și a unui impuls pentru dezvoltarea rapidă a enzimei. În aceiași ani, H. A. Krebs a descris mecanismul sintezei de uree la vertebrate în timpul ciclului ornitinei (1932); AE Braunstein (1937, împreună cu MG G. Kritsman) au descoperit reacția de transaminare ca o legătură intermediară în biosinteza și descompunerea aminoacizilor; O. G. Warburg a aflat natura enzimei care reacționează cu oxigenul în țesuturi. În anii 1930, s-a finalizat etapa principală a studierii naturii proceselor biochimice fundamentale. A fost stabilită secvența reacțiilor de descompunere a carbohidraților în cursul glicolizei și fermentației (O. Meyerhof, Ya. O. Parnas), conversia acidului piruvic în ciclurile acizilor di- și tricarboxilici (A. Saint-György, H. A. Krebs, 1937), a fost descoperită descompunerea foto apa (R. Hill, Marea Britanie, 1937). Lucrările lui V. I. Palladin, A. N. Bach, G. Wieland, biochimistul suedez T. Thunberg, O. G. Warburg și biochimistul englez D. Cailin au pus bazele ideilor moderne despre respirația intracelulară. Adenosina trifosfat (ATP) și fosfat de creatină au fost izolate din extractele musculare. În URSS, lucrările lui V. A. Engelhardt (1930) și V. A. Belitser (1939) privind fosforilarea oxidativă și caracterizarea cantitativă a acestui proces au pus bazele bioenergiei moderne. Mai târziu, F. Lipman a dezvoltat conceptul de compuși cu fosfor bogat în energie și a stabilit rolul central al ATP în bioenergetica celulelor. Descoperirea ADN-ului în plante (biochimistii ruși A. N. Belozersky și A. R. Kiesel, 1936) au contribuit la recunoașterea unității biochimice a lumii vegetale și animale. În 1948, A. A. Krasnovsky a descoperit reacția reducerii fotochimice reversibile a clorofilei; un succes considerabil a fost obținut în elucidarea mecanismului fotosintezei (M. Calvin).

Dezvoltarea ulterioară a biochimiei este asociată cu studiul structurii și funcției unui număr de proteine, elaborarea principiilor de bază ale teoriei catalizei enzimatice, stabilirea schemelor metabolice de bază etc. Datorită îmbunătățirii metodelor de cromatografie și electroforeză, a fost posibilă descifrarea secvențelor aminoacizilor din proteine \u200b\u200bși nucleotide din acizii nucleici. Analiza difracției cu raze X ne-a permis să determinăm structura spațială a moleculelor unui număr de proteine, ADN și alți compuși. Folosind microscopie electronică, au fost descoperite structuri celulare necunoscute anterior; diverse organele celulare (inclusiv nucleul, mitocondriile, ribozomii) au fost izolate din cauza ultracentrifugării; utilizarea metodelor izotopice a făcut posibilă înțelegerea celor mai dificile moduri de transformare a substanțelor în organisme etc. Un loc important în studiile biochimice a fost ocupat de diferite tipuri de spectroscopie radio și optică, spectroscopie de masă. L. Pauling (1951, împreună cu R. Cory) au formulat idei despre structura secundară a proteinei, F. Senger a descifrat (1953) structura hormonului proteic insulină și J. Kendrew (1960) au determinat structura spațială a moleculei de mioglobină. Datorită îmbunătățirii metodelor de cercetare, multe idei noi au fost introduse în ideile despre structura enzimelor, formarea centrului activ și activitatea lor ca parte a complexelor complexe. După stabilirea rolului ADN-ului ca substanță a eredității (O. Avery, 1944), se acordă o atenție specială acizilor nucleici și participării lor la procesul de transmitere a trăsăturilor organismului prin moștenire. În 1953, J. Watson și F. Crick au propus un model al structurii spațiale a ADN-ului (așa-numita dublă helix), care leagă structura sa cu funcția biologică. Acest eveniment a fost un punct de cotitură în dezvoltarea biochimiei și a biologiei în ansamblu și a servit ca bază pentru izolarea unei noi științe de chimia moleculară - biologia moleculară. Studiile asupra structurii acizilor nucleici, rolul lor în biosinteza proteinelor și fenomenele eredității sunt, de asemenea, asociate cu numele lui E. Chargaff, A. Kornberg, S. Ochoa, H. G. Koran, F. Senger, F. Jacob și J. Mono, precum și Oamenii de știință ruși A. N. Belozersky, A. A. Baev, R. B. Khesin-Lurie ș.a. Studiul structurii biopolimerilor, analiza acțiunii compușilor naturali biologic activi cu greutate moleculară mică (vitamine, hormoni, alcaloizi, antibiotice etc.) a condus la necesitatea stabilirea unei relații între structura unei substanțe și funcția biologică a acesteia. În acest sens, cercetările au fost dezvoltate în pragul chimiei biologice și organice. Această zonă a devenit cunoscută sub numele de chimie bioorganică. În anii 1950, la intersecția biochimiei și chimiei anorganice, chimia bio-anorganică s-a format ca o disciplină independentă.

Succesele indiscutabile ale biochimiei includ: descoperirea participării membranelor biologice la generarea de energie și cercetarea ulterioară în domeniul bioenergiei; stabilirea modalităților de transformare a celor mai importante produse metabolice; cunoașterea mecanismelor de transmitere a excitației nervoase, fundații biochimice ale activității nervoase superioare; elucidarea mecanismelor de transmitere a informațiilor genetice, reglarea celor mai importante procese biochimice în organismele vii (semnalizare celulară și intercelulară) și multe altele.

Dezvoltarea modernă a biochimiei. Biochimia este o parte integrantă a biologiei fizice și chimice - un complex de științe interrelaționate și strâns legate, care include, de asemenea, biofizica, chimia bioorganică, biologia moleculară și celulară etc., care studiază fundamentele fizice și chimice ale materiei vii. Studiile biochimice acoperă o gamă largă de probleme, a căror soluție este realizată la intersecția mai multor științe. De exemplu, genetica biochimică studiază substanțele și procesele implicate în implementarea informațiilor genetice, precum și rolul diferitelor gene în reglarea proceselor biochimice în normă și pentru diverse tulburări metabolice genetice. Farmacologia biochimică explorează mecanismele moleculare de acțiune ale medicamentelor, contribuind la dezvoltarea de medicamente mai avansate și mai sigure, imunochimie - structura, proprietățile și interacțiunile anticorpilor (imunoglobuline) și antigene. În stadiul actual, biochimia se caracterizează prin implicarea activă a unui arsenal metodologic larg de discipline conexe. Chiar și o astfel de ramură tradițională a biochimiei ca enzimologia, atunci când caracterizează rolul biologic al unei anumite enzime, face rar fără mutageneza direcționată, oprind gena care codifică enzima studiată în organismele vii sau, invers, expresia crescută.

Deși pot fi considerate stabilite căile de bază și principiile generale ale metabolismului și energiei în sistemele vii, multe detalii ale metabolismului și, în special, ale reglării acestuia rămân necunoscute. Clarificarea cauzelor tulburărilor metabolice care duc la boli „biochimice” severe (diverse forme de diabet, ateroscleroză, degenerare a celulelor maligne, boli neurodegenerative, ciroză și multe altele), precum și justificarea științifică a corecției țintite (dezvoltarea medicamentelor, recomandări dietetice) sunt în special relevante. Utilizarea metodelor biochimice face posibilă identificarea unor markeri biologici importanți ai diferitelor boli și oferă metode eficiente pentru diagnosticul și tratamentul acestora. Deci, determinarea proteinelor și enzimelor cardiospecifice din sânge (troponină T și izoenzimă a creatinei kinazei miocardice) permite diagnosticul precoce al infarctului miocardic. Un rol important este acordat biochimiei nutriționale, care studiază componentele chimice și biochimice ale alimentelor, valoarea și importanța lor pentru sănătatea umană, impactul depozitării și procesării alimentelor asupra calității alimentelor. O abordare sistematică a studiului totalității macromoleculelor biologice și a metaboliților cu greutate moleculară mică a unei anumite celule, țesuturi, organe sau organisme de un anumit tip a dus la apariția de noi discipline. Acestea includ genomica (explorează totalitatea genelor organismelor și caracteristicile expresiei lor), transcriptomica (stabilește compoziția cantitativă și calitativă a moleculelor de ARN), proteomica (analizează întreaga varietate de molecule de proteine \u200b\u200bcaracteristice organismului) și metabolomice (studiază toți metaboliții organismului sau individul acestuia) celule și organe formate în procesul vieții), folosind activ strategia biochimică și metodele de cercetare biochimică. S-a dezvoltat domeniul aplicat al genomicii și proteomicii - bioinginerie asociată cu construcția direcționată a genelor și proteinelor. Direcțiile menționate mai sus sunt generate în mod egal de biochimie, biologie moleculară, genetică și chimie bioorganică.

Instituții științifice, societăți și periodice. Cercetarea științifică în domeniul biochimiei se desfășoară în numeroase institute de specialitate și laboratoare. În Rusia, acestea sunt situate în sistemul RAS (inclusiv Institutul de Biochimie, Institutul de Fiziologie și Biochimie Evoluționară, Institutul de Fiziologie al Plantelor, Institutul de Biochimie și Fiziologia Microorganismelor, Institutul Siberian de Fiziologie și Biochimie a Plantelor, Institutul de Biologie Moleculară, Institutul de Chimie Bioorganică), Academii de filiale (în incluzând Institutul de Biomedchimie al Academiei Ruse de Științe Medicale), o serie de ministere. Lucrările la biochimie se desfășoară în laboratoare și la numeroase departamente ale universităților de biochimie. Specialiștii-biochimiști atât în \u200b\u200bstrăinătate cât și în Federația Rusă sunt instruiți la facultățile chimice și biologice ale universităților cu departamente speciale; biochimiști mai restrânși - în universități medicale, tehnologice, agricole și alte universități.

În majoritatea țărilor, există societăți științifice biochimice unite în Federația Societăților Biochimice Europene (FEBS) și în Uniunea Internațională a Biochimiștilor și Biologilor Moleculari (IUBMB). Aceste organizații adună simpozioane, conferințe și, de asemenea, congrese. În Rusia, Societatea Biochimică All-Union, cu numeroase filiale republicane și orașe, a fost creată în 1959 (din 2002, Societatea de Biochimiști și Biologi Moleculari).

Numărul de periodice în care sunt publicate lucrările asupra biochimiei este mare. Cele mai cunoscute sunt: \u200b\u200b„Journal of Biological Chemistry” (Balt., 1905), „Biochimie” (Wash., 1964), „Jurnalul biochimic” (L., 1906), „Fitochimia” (Oxf.; NY, 1962), „ Biochimica et Biophisica Acta "(Amst., 1947) și multe altele; Anuare: Revizuirea anuală a biochimiei (Stanford, 1932), Progrese în enzimologie și subiecte conexe de biochimie (NY, 1945), Progrese în chimie proteică (NY, 1945), Febs Journal (inițial European Journal of Biochemistry ", Oxf., 1967),„ Febs letters "(Amst., 1968)," Nucleic Acids Research "(Oxf., 1974)," Biochimie "(R., 1914; Amst., 1986)," Tendințe în științele biochimice ”(Elsevier, 1976) și altele. În Rusia, rezultatele studiilor experimentale sunt publicate în revistele„ Biochimie ”(M., 1936),„ Fiziologia plantelor ”(M., 1954),„ Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology ”( SPb., 1965), „Biochimie aplicată și microbiologie” (M., 1965), „Membrane biologice” (M., 1984), „Neurochimie” (M., 1982) etc. Nye lucru în biochimie - în revista "Succesele biologiei moderne" (Wiley, 1932), "Rusă Chemical Reviews" (Wiley, 1932), etc.; anuala „Avansuri în chimia biologică” (M., 1950).

Lit .: Jua M. Istoria chimiei. M., 1975; Shamin A. M. Istoria chimiei proteinelor. M., 1977; el este. Istoria chimiei biologice. M., 1994; Fundamentele biochimiei: In 3 t. M., 1981; Striyer L. Biochimie: În 3 t. M., 1984-1985; Leninger A. Fundamentele biochimiei: In 3 t. M., 1985; Azimov A. O scurtă istorie a biologiei. M., 2002; Elliot V., Elliot D. Biochimie și biologie moleculară. M., 2002; Berg J. M., Tymoczko J.L., Stryer L. Biochimie. 5 ed. N. Y., 2002; Biochimie umană: în 2 zboruri. M., 2004; Berezov T. T., Korovkin B. F. Chimie biologică. A 3-a ed. M., 2004; Voet D., VoetJ. Biochimie. A 3-a ed. N. Y., 2004; Nelson D. L., Cox M. M. Lehninger principiile biochimiei. A 4-a ed. N. Y., 2005; Elliott W., Elliott D. Biochimie și biologie moleculară. A 3-a ed. Oxf., 2005; Garrett R.N., Grisham S. M. Biochimie. A 3-a ed. Belmont, 2005.

A. D. Vinogradov, A. E. Medvedev.

Ce este biochimia? Biochimia biologică sau fiziologică este știința proceselor chimice care stau la baza vieții organismului și a celor care apar în interiorul celulei. Scopul biochimiei (termenul provine din cuvântul grecesc „bios” - „viață”), ca știință, este studiul substanțelor chimice, structura și metabolismul celulelor, natura și metodele reglării sale, mecanismul de susținere energetică a proceselor din interiorul celulelor.

Biochimia medicală: esența și obiectivele științei

Biochimia medicală este o secțiune care studiază compoziția chimică a celulelor corpului uman, metabolismul din acesta (inclusiv condițiile patologice). La urma urmei, orice boală, chiar și în perioada asimptomatică, își va lăsa inevitabil amprenta asupra proceselor chimice din celule, proprietățile moleculelor, care se vor reflecta în rezultatele analizei biochimice. Fără cunoașterea biochimiei, este imposibil să se găsească cauza dezvoltării bolii și modul de tratament eficient al acesteia.

Test biochimic de sânge

Ce este o analiză de biochimie a sângelui? Un test biochimic de sânge este numit una dintre metodele de diagnostic de laborator în multe domenii ale medicinei (de exemplu, endocrinologie, terapie, ginecologie).

Vă ajută să diagnosticați cu exactitate boala și să examinați o probă de sânge după următorii parametri:

Alanina aminotransferază (AlAT, ALT);

Colesterolul sau colesterolul;

bilirubină;

uree;

diastaza;

Glucoză, lipază;

Aspartat aminotransferaza (AST, AsAT);

Gamma glutamil transpeptidaza (GGT), gamma GT (glutamil transpeptidaza);

Creatinină, proteină;

Anticorpi împotriva virusului Epstein-Barr.

Pentru sănătatea fiecărei persoane, este important să cunoaștem care este biochimia sângelui și să înțelegem că indicatorii săi nu vor furniza doar toate datele pentru un regim de tratament eficient, ci vor ajuta și la prevenirea bolii. Abaterile de la indicatorii normali sunt primul semnal că ceva nu este în regulă în organism.

  test de sânge pentru ficat: semnificație și obiective

În plus, diagnosticul biochimic va face posibilă monitorizarea dinamicii bolii și a rezultatelor tratamentului, pentru a crea o imagine completă a metabolismului, deficienței de microelemente ale organelor. De exemplu, o biochimie a ficatului va fi o analiză obligatorie pentru persoanele cu funcție hepatică afectată. Ce este asta? Așa se numește un test biochimic de sânge pentru a studia cantitatea și calitatea enzimelor hepatice. Dacă sinteza lor este afectată, atunci această afecțiune amenință dezvoltarea bolilor, proceselor inflamatorii.

Specificitatea biochimiei hepatice

Biochimia hepatică - ce este? Ficatul uman este format din apă, lipide, glicogen. Țesuturile sale conțin minerale: cupru, fier, nichel, mangan, prin urmare, un studiu biochimic asupra țesutului hepatic este o analiză foarte informativă și destul de eficientă. Cele mai importante enzime din ficat sunt glucokinaza, hexokinaza. Următoarele enzime hepatice sunt cele mai sensibile la testele biochimice: alanina aminotransferază (ALT), gama-glutamil transferaza (GGT), aspartat aminotransferaza (AST). De regulă, studiul se concentrează pe indicatorii acestor substanțe.

Pentru a-și monitoriza complet și cu succes starea de sănătate, toată lumea ar trebui să știe ce este o „analiză biochimică”.

Domeniile de cercetare în biochimie și importanța interpretării corecte a rezultatelor analizei

Ce studiază biochimia? În primul rând, procesele metabolice, compoziția chimică a celulei, natura chimică și funcția enzimelor, vitaminelor, acizilor. Este posibil să evaluați indicii de sânge prin acești parametri numai dacă analiza este decriptată corect. Dacă totul este bine, atunci numărul de sânge pentru diverși parametri (nivelul de glucoză, proteine, enzime din sânge) nu ar trebui să se abată de la normă. În caz contrar, acest lucru ar trebui considerat ca un semnal al încălcării corpului.

Decodarea biochimiei

Cum să descifrez numerele în rezultatele analizei? Mai jos este prezentat un rezumat al principalilor indicatori.

glucoză

Nivelul de glucoză indică calitatea metabolismului carbohidraților. Rata conținutului limită nu trebuie să depășească 5,5 mmol / L. Dacă nivelul este mai scăzut, atunci acest lucru poate indica diabetul zaharat, boli endocrine, probleme hepatice. Nivelurile ridicate de glucoză se pot datora diabetului, efortului fizic, medicamentelor hormonale.

proteină

colesterol

uree

Acesta este numele produsului final de descompunere a proteinelor. La o persoană sănătoasă, aceasta trebuie excretată complet în urină. Dacă acest lucru nu se întâmplă și intră în fluxul sanguin, atunci ar trebui să verificați definitiv rinichii.

hemoglobină

Aceasta este o proteină a globulelor roșii care satura celulele corpului cu oxigen. Normă: pentru bărbați - 130-160 g / l, pentru fete - 120-150 g / l. Hemoglobina scăzută în sânge este considerată unul dintre indicatorii dezvoltării anemiei.

Test biochimic de sânge pentru enzime de sânge (AlAT, AsAT, KFK, amilaza)

Enzimele sunt responsabile de funcționarea completă a ficatului, inimii, rinichilor, pancreasului. Fără cantitatea necesară, un schimb complet de aminoacizi este pur și simplu imposibil.

Nivelul de aspartat aminotransferază (AsAT, AST - enzima celulară a inimii, rinichilor, ficatului) nu trebuie să fie mai mare de 41, respectiv 31 de unități / l pentru bărbați și femei. În caz contrar, acest lucru poate indica dezvoltarea hepatitei, a bolilor de inimă.

Lipasa (o enzimă care descompune grăsimile) joacă un rol important în metabolism și nu trebuie să depășească valoarea de 190 de unități / litru. Un nivel crescut semnalează o defecțiune a pancreasului.

Este dificil să supraestimăm importanța analizei biochimice pentru enzimele din sânge. Ce este biochimia și ceea ce explorează este necesar să știe fiecare persoană care are grijă de sănătatea lor.

amilază

Această enzimă se găsește în pancreas și salivă. El este responsabil pentru descompunerea carbohidraților și absorbția acestora. Normă - 28-100 unități / l. Conținutul ridicat de sânge poate indica insuficiență renală, colecistită, diabet zaharat, peritonită.

Rezultatele unui test biochimic de sânge sunt înregistrate într-o formă specială, care indică nivelurile de substanțe. Adesea, această analiză este prescrisă ca suplimentar pentru a clarifica presupusul diagnostic. Când descifrați rezultatele biochimiei sângelui, rețineți că acestea sunt, de asemenea, afectate de sexul, vârsta și stilul de viață al pacientului. Acum știți ce studiază biochimia și cum să interpretați corect rezultatele acesteia.

Cum să te pregătești pentru donarea de sânge pentru biochimie?

Boli acute ale organelor interne;

intoxicație;

Deficiență de vitamine;

Procese inflamatorii;

Pentru prevenirea bolilor în timpul sarcinii;

Pentru a clarifica diagnosticul.

Sângele este preluat pentru analiză dimineața devreme și nu puteți mânca înainte de a merge la medic. În caz contrar, rezultatele analizei vor fi denaturate. Un studiu biochimic va arăta cât de corecte sunt metabolismul și sărurile din organism. În plus, abțineți-vă de la a bea ceai dulce, cafea, lapte cu cel puțin o oră sau două înainte de prelevarea de sânge.

Asigurați-vă că răspundeți la întrebarea dvs. despre ce este biochimia înainte de a face o analiză. Cunoașterea procesului și semnificația acestuia te vor ajuta să evaluezi corect starea de sănătate și să fii competent în probleme medicale.

Cum se ia sângele pentru biochimie?

Procedura nu durează mult și este aproape nedureroasă. Într-o persoană aflată în poziție de șezut (uneori se oferă să se întindă pe canapea), medicul o ia după ce a aplicat turniquetul. Locul de injecție trebuie tratat cu un antiseptic. Proba prelevată este introdusă într-un tub steril și trimisă spre analiză în laborator.

Controlul calității studiilor biochimice se realizează în mai multe etape:

Preanalitice (pregătirea pacientului, analiza, transportul în laborator);

Analitice (prelucrarea și stocarea biomaterialului, dozarea, reacția, analiza rezultatului);

Postanalitic (completarea formularului cu rezultatul, analiza de laborator și clinică, trimiterea la medic).

Calitatea rezultatului biochimiei depinde de adecvarea metodei de cercetare alese, de competența asistenților de laborator, de exactitatea măsurătorilor, de echipamentul tehnic, de puritatea reactivilor și de dietă.

Biochimie pentru păr

Ce este biochimia pentru păr? Bio-curlingul este o modalitate de ondulare pe termen lung a buclelor. Diferența dintre perm convențional și biowave este fundamentală. În ultimul caz nu se utilizează peroxid de hidrogen, amoniac, acid tioglicolic. Rolul substanței active este jucat de analogul cistinei (proteine \u200b\u200bbiologice). De aici a venit numele metodei de coafare a părului.

Avantajele indubitabile includ:

Efect blând asupra structurii părului;

Linia de spălare dintre regrupare și părul ondulat;

Procedura poate fi repetată fără a aștepta dispariția finală a efectului său.

Dar înainte de a merge la master, trebuie luate în considerare următoarele nuanțe:

Tehnologia biowaving este relativ complexă și trebuie să abordați cu atenție alegerea unui maestru;

Efectul este de scurtă durată, aproximativ 1-4 luni (în special asupra părului care nu a fost ondulat, vopsit, are o structură densă);

Biohairing-ul nu este ieftin (o medie de 1500-3500 p.).

Metode de biochimie

Ce este biochimia și ce metode sunt utilizate pentru cercetare? Alegerea lor depinde de obiectivul său și de sarcinile stabilite de medic. Acestea sunt concepute pentru a studia structura biochimică a celulei, pentru a examina eșantionul pentru posibile abateri de la normă și astfel ajută la diagnosticarea bolii, la aflarea dinamicii recuperării etc.

Biochimia este unul dintre cele mai eficiente teste pentru a clarifica, a face un diagnostic, a monitoriza tratamentul și a determina un regim de tratament de succes.

Pacienții din spital și rudele lor sunt adesea interesați de ceea ce este biochimia. Acest cuvânt poate fi folosit în două sensuri: ca știință și ca denumire a unui test biochimic de sânge. Să luăm în considerare fiecare.

Biochimia ca știință

Chimia biologică sau fiziologică - biochimia - este o știință care studiază compoziția chimică a celulelor oricărui organism viu. În cursul studiului său, modelele sunt, de asemenea, luate în considerare în conformitate cu care toate reacțiile chimice apar în țesuturile vii, asigurând activitatea vitală a organismelor.

Disciplinele conexe ale biochimiei sunt biologia moleculară, chimia organică, biologia celulară etc. Cuvântul „biochimie” poate fi folosit, de exemplu, în propoziția: „Biochimia ca știință separată a fost formată acum aproximativ 100 de ani”.

Dar puteți afla mai multe despre științe similare dacă citiți articolul nostru.

Biochimia sângelui

Un test biochimic de sânge implică un studiu de laborator al unei varietăți de indicatori în sânge, în timp ce testele sunt prelevate dintr-o venă (proces de venipunctură). Conform rezultatelor studiului, puteți evalua starea organismului, în special organele și sistemele. Puteți afla mai multe despre această analiză din secțiunea noastră.

Datorită biochimiei sângelui, puteți afla cum funcționează rinichii, ficatul, inima și, de asemenea, determinați factorul reumatic, echilibrul apă-sare etc.